申请/专利权人：北京航空航天大学

申请日：2019-08-30

公开（公告）日：2020-01-10

公开（公告）号：CN110673228A

主分类号：G01W1/08(20060101)

分类号：G01W1/08(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2020.09.01#授权;2020.02.11#实质审查的生效;2020.01.10#公开

摘要：本发明公开了一种仿蒲公英结构的下投式探空仪，在恶劣环境下，探空仪的上下旋翼不易损坏，即使损坏少量旋翼仍能保证正常使用，可适用于对台风这样恶劣天气的探测；在上下旋翼闭合状态下，探空仪被弹射至预定高度，自动打开上下旋翼，然后缓慢下落，采用双层旋翼结构，且上下旋翼的倾斜方向相反，在外界环境的作用下产生方向相反的气流，上下旋翼的旋转方向相反，可以增强空气阻力，获得更长的滞空时间；通过调整上下旋翼的倾斜角度，可以控制探空仪的下降速度，获得理想的滞空时间；利用微控制器调节模拟电阻，改变各上下旋翼旋转时受到的相对扭转力矩，改变上下旋翼的相对旋转速度，可以实现对探空仪下降速度的控制，获得理想的滞空时间。

主权项：1.一种仿蒲公英结构的下投式探空仪，其特征在于，包括：支撑系统1、旋翼系统2、旋翼约束系统3、传感主控系统4以及电阻尼系统5；其中，所述支撑系统1，包括：中空的上支杆6、中空的下支杆7、与所述上支杆6的顶部固定连接的上圆盘8、以及与所述下支杆7的顶部固定连接的下圆盘9；其中，部分所述上支杆6插入所述下支杆7内，所述上圆盘8和所述上支杆6靠上的部分露出所述下支杆7外；所述旋翼系统2，包括：多个上旋翼10、多个下旋翼11、与各所述上旋翼10一一对应的多条上弹簧12、与各所述下旋翼11一一对应的多条下弹簧13、与各所述上旋翼10一一对应的多个上连接件14、以及与各所述下旋翼11一一对应的多个下连接件15；其中，各所述上旋翼10的倾斜方向与各所述下旋翼11的倾斜方向相反；各所述上弹簧12的一端与对应的上旋翼10固定连接，另一端与所述上支杆6固定连接；各所述下弹簧13的一端与对应的下旋翼11固定连接，另一端与所述下支杆7固定连接；每个所述上连接件14包括上倾角调节杆16、上角度限位筒17和上旋翼调节环18；其中，每个所述上连接件14中的上倾角调节杆16与对应的上旋翼10固定连接，每个所述上连接件14中的上角度限位筒17与上旋翼调节环18固定连接，所述上倾角调节杆16的表面具有沿所述上倾角调节杆16的延伸方向排列的多个上倾角调节弹子19，所述上角度限位筒17具有沿所述上角度限位筒17的周向排列的多组上角度限位孔20，每组上角度限位孔20与各所述上倾角调节弹子19一一对应，所述上倾角调节杆16插入所述上角度限位筒17内，各所述上倾角调节弹子19从一组上角度限位孔20内弹出实现对对应上旋翼10倾斜角度的锁定，各所述上倾角调节弹子19从不同组上角度限位孔20内弹出实现对对应上旋翼10倾斜角度的调节；所述上圆盘8靠近边缘的位置具有与各所述上旋翼调节环18一一对应的多个上连接孔21，各所述上旋翼调节环18通过对应的上连接孔21与所述上圆盘8转动连接，每个所述上旋翼调节环18具有一个上旋翼固定孔22，所述上圆盘8具有与各所述上旋翼固定孔22一一对应的多个上旋翼固定弹子23，各所述上旋翼固定弹子23从对应的上旋翼固定孔22弹出实现对对应上旋翼10打开状态的锁定；每个所述下连接件15包括下倾角调节杆24、下角度限位筒25和下旋翼调节环26；其中，每个所述下连接件15中的下倾角调节杆24与对应的下旋翼11固定连接，每个所述下连接件15中的下角度限位筒25与下旋翼调节环26固定连接，所述下倾角调节杆24的表面具有沿所述下倾角调节杆24的延伸方向排列的多个下倾角调节弹子27，所述下角度限位筒25具有沿所述下角度限位筒25的周向排列的多组下角度限位孔28，每组下角度限位孔28与各所述下倾角调节弹子27一一对应，所述下倾角调节杆24插入所述下角度限位筒25内，各所述下倾角调节弹子27从一组下角度限位孔28内弹出实现对对应下旋翼11倾斜角度的锁定，各所述下倾角调节弹子27从不同组下角度限位孔28内弹出实现对对应下旋翼11倾斜角度的调节；所述下圆盘9靠近边缘的位置具有与各所述下旋翼调节环26一一对应的多个下连接孔29，各所述下旋翼调节环26通过对应的下连接孔29与所述下圆盘9转动连接，每个所述下旋翼调节环26具有一个下旋翼固定孔30，所述下圆盘9具有与各所述下旋翼固定孔30一一对应的多个下旋翼固定弹子31，各所述下旋翼固定弹子31从对应的下旋翼固定孔30弹出实现对对应下旋翼11打开状态的锁定；所述旋翼约束系统3，包括：约束圈32、约束杆33、将所述约束圈32与所述约束杆33的顶部固定连接的约束架34、与所述约束杆33的底部固定连接的直齿35、与所述直齿35齿合的齿轮36、与所述齿轮36固定连接的步进电机37、以及与所述步进电机37电性连接的约束控制器38；其中，部分所述约束杆33插入所述上支杆6内，所述约束圈32、所述约束架34和所述约束杆33靠上的部分露出所述上支杆6外，所述直齿35、所述齿轮36、所述步进电机37及所述约束控制器38位于所述上支杆6内部，且所述约束控制器38的外壁与所述上支杆6的内壁固定连接；所述约束控制器38用于在所述传感主控系统4的控制下控制所述步进电机37转动，带动所述齿轮36转动，通过所述齿轮36与所述直齿35的齿合传动带动所述约束圈32向远离或靠近所述旋翼系统2的方向移动，将各所述上旋翼10和各所述下旋翼11打开或者实现对各所述上旋翼10和各所述下旋翼11闭合状态的锁定；所述传感主控系统4，与所述下支杆7的底部固定连接，包括：电性连接的传感器和微控制器；其中，所述传感器用于实时采集所述探空仪的位置信息，在确定所述探空仪到达预定高度后实时采集温度信息、湿度信息、风力信息和气压信息并发送给所述微控制器；所述微控制器用于在所述探空仪到达预定高度后向所述约束控制器38发送控制信号，通过所述约束控制器38控制所述步进电机37转动，带动所述齿轮36转动，通过所述齿轮36与所述直齿35的齿合传动带动所述约束圈32向远离所述旋翼系统2的方向移动，将各所述上旋翼10和各所述下旋翼11打开，并将接收的温度信息、湿度信息、风力信息和气压信息发送给地面；所述电阻尼系统5，包括：位于所述下支杆7内的直流电机39、在所述直流电机39的线圈中接入的模拟电阻；其中，所述直流电机39的转轴与所述上支杆6的底部通过连接器40固定连接，所述直流电机39的外壁与所述下支杆7的内壁固定连接；所述模拟电阻的控制端与所述微控制器电性连接，所述微控制器用于通过控制所述模拟电阻的阻值大小，控制所述探空仪的下降速度。

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百度查询： 北京航空航天大学 一种仿蒲公英结构的下投式探空仪

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