[发明专利]一种缓降以及漂浮器

权利要求书

1.一种缓降以及漂浮器，其特征在于，包括：

降落伞：依靠相对于空气运动在充气和放气状态切换使负载或配重在空中保持缓降以及漂浮状态；

撑杆：连接降落伞的伞体和动力和控制部分；

动力和控制部分：控制储能弹簧伸缩，从而使降落伞进行充气和放气；

储能弹簧：基于能量守恒，平衡负载或配重与空气阻力使整个装置能够保持缓降以及漂浮状态；

负载或配重：用于放置负载以及给负载补充重量。

2.根据权利要求1所述的一种缓降以及漂浮器，其特征在于，所述动力和控制部分包括电机以及与电机输出轴配接的绳轴，收缩复位绳索一端固定在绳轴上并能够绕在绳轴外壁，另一端穿过储能弹簧与负载或配重固定。

3.一种缓降以及漂浮器的控制方法，其特征在于，基于以下定义以及公式

降落伞平衡公式：

其中，v是最终匀速下降的速度，m是配重质量，g是重力加速度，下面以9.8m/s²计算；ρ是空气密度，以1.22Kg/m³计算；c是阻力系数，以1.5计算；a是降落伞的有效面积；

双端重物弹簧振动周期公式：

其中，m1,m2分别为两端重物的质量，k为弹簧的倔强系数；

降落伞、连接杆、动力与控制部分以及储能弹簧的质量总合为m1，他们的结合体简称为上部；

配重部分的质量为m2；m2大于m1；

弹簧储存的存储的能量为E，弹性常数(倔强系数)为k，自由长度为L；

具体包括：

步骤1、当整体由高空抛下，降落伞放气，储能弹簧被压缩，在空气阻力的作用下，降落伞充气打开，随着速度的变化，降落伞的阻力与系统重力平衡，系统进入匀速下降状态；设定此时的时刻为0,此时的状态命名为系统初始状态，即降落伞完全打开，弹簧完全收紧，系统整体重心高度为H；此时释放弹簧，由于弹簧储存的弹性势能迅速释放，将上部和配重弹开；配重以速度V下落，而上部突然变成向上运动，降落伞瞬间被放气，接近上抛运动；

步骤2、从弹簧弹开经历T/2时间后，弹簧的状态为最长，并开始收缩；此时动力与控制部分的电机也通过绳轴旋转缠绕收缩复位绳索快速压缩弹簧，导致上部开始下降，配重上升，这个步骤开始的时候上部的下降速度迅速增大，降落伞被迅速充气，产生阻力，速度变小，而配重部分受到弹簧的拉力被迅速提升；

步骤3、当弹簧再次被压缩到极限的时候，系统的状态回复到时刻0的状态(即初始状态)，势能转换阶段完成,

此时如果系统能量损耗小于E，则现在的重心比时刻0的重心要高，起到了爬升的作用；

如果系统损耗的能量恰好等于E，则系统重心不变化，

如果系统损耗的能量大于E,则系统的重心下降；上升或者下降距离与损失的能量有关，损失的能量为Es,则重心的变化距离d为：

d＝(E-Es)/((m1+m2)×g)

d为正值，表示重心上升，d为负值，表示重心下降；d为0，表示重心不变。