航空记录仪海底搜索装置及其方法 技术领域

本发明涉及航空领域， 特别涉及一种航空记录仪海底搜索装置及其方 法。 背景技术

飞机失事后， 寻找飞行记录仪（黑匣子）往往受人关注， 随着科技的发展， 寻找黑匣子技术越来越成熟。 现有技术中的 "黑匣子" 制造材料虽具防火、 耐 压、 耐海水浸泡等特点， 但飞机失事后， "黑匣子" 发射 "求救" 信号能力只 能维持 30天。 由于事实条件复杂， 某些环境下寻找黑匣子仍然很困难。 虽然 黑匣子寻找技术很成熟， 然而事实证明在有限的时间内， 寻找黑匣子仍然存在 很多的问题， 尤其是当黑匣子落入海底时， 很难找到。 发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的缺陷， 提供了一种海域飞机失事后， 控制黑匣子的行踪， 能够筒易寻找黑匣子的航空记录仪海底搜索装 置。

为了实现上述目的本发明采取的技术方案是： 一种航空记录仪海底搜索装 置， 包括黑匣子， 其特征在于， 所述黑匣子设置在弹射筒装置内， 所述弹射筒 装置一侧设有第一抢门， 所述第一抢门内侧设有第一凹槽， 所述第一凹槽内设 有第一弹簧， 所述第一弹簧一端连接第一卡扣， 所述第一卡扣设置在所述黑匣 子一侧， 所述弹射筒装置一侧设有第一自动锁， 所述第一自动锁与所述第一抢 门连接， 所述第一自动锁用于控制所述第一抢门开启； 所述弹射筒装置一侧设 有第三弹簧与第四弹簧， 所述第三弹簧与第四弹簧用于当所述第一自动 锁开启 时， 将所述第一抢门脱离所述弹射筒装置。

所述弹射筒装置另一侧设有第二抢门， 所述第二抢门内侧设有第二凹槽， 所述第二 槽内设有第二弹簧， 所述第二弹簧一端连接第二卡扣， 所述第二卡 扣设置在所述黑匣子另一侧， 所述弹射筒装置另一侧设有第二自动锁， 所述第 二自动锁与所述第二抢门连接， 所述第二自动锁用于控制所述第二抢门开启； 所述弹射筒装置另一侧设有第五弹簧与第六弹 簧， 所述第五弹簧与第六弹簧用 于当所述第二自动锁开启时， 将所述第二抢门脱离所述弹射筒装置。 所述弹射筒装置为空心立方体， 两侧开口连通， 所述立方体依次由外壳、 耐沖击层、 耐高温层和里村包裹叠层组成； 所述里村的叠层中设有一长方体空 间， 所述长方体空间内设有信号采集器、 备用蓄电池、 重心传感器、 震感传感 器。

所述黑匣子包括设置在壳体内的信标信号、 GPS系统、 处理芯片、 蓄电池 及水压传感器。

所述黑匣子的外形为橢圓形， 所述黑匣子体积为 60~80m ³ , 所述黑匣子的 质量为 50Kg。

所述壳体内设有泡沫钢支架。

本发明还提供一种使用所述的装置海底搜索航 空记录仪的方法， 包括以下 步骤：

( 1 ) GPS系统失去连接时开始，等待 30秒后，判断是否开启弹射筒装置： 当水压传感器检测水压小于深水标准值时， 重复上述等待时间；

当水压传感器检测水压大于或等于深水标准值 时， 进行步骤（2 );

( 2 )根据震感传感器判断飞机振动强烈程度， 若没有震感， 判定黑匣子 静止；

( 3 )根据重心传感器判断黑匣子空间方位， 重心传感器将信号传给处理 芯片， 处理芯片用于控制第一枪门开启或第二枪门开 启；

( 4 ) 当判断是第一自动锁打开时， 第一舱门脱离弹射装置， 黑匣子从第 一舱门弹出； 或当判断是第二自动锁打开时， 第二抢门脱离弹射装置， 黑匣子 从第二抢门弹出；

( 5 ) 黑匣子弹出后打开信标通信；

( 6 )等待 30秒后判断是否开启 GPS系统：

当水压传感器检测水压大于 500 KPa值时， 重复等待时间；

当水压传感器检测水压小于或等于 500 KPa值时， 进行步骤（ 6 );

( 7 )开启 GPS系统， 通过卫星校时、 卫星定位后发射搜救信息。

所述步骤（7 ) 中发射搜救信息持续 10分钟后关闭， 每个整点时刻， 黑 匣子自动启动工作， 重复发射 10分钟的搜索信号。

所述黑匣子能够发射特殊频段的无线电波， 当搜索小组与黑匣子距离接近 的时候， 黑匣子工作系统能够作出响应。

本发明实施例提供的技术方案的有益效果是： 本发明是针对海底环境， 设 计了一套黑匣子搜寻装置， 能够控制黑匣子的行踪， 使其在落入海底时通过此 装置筒易的寻找到黑匣子。 附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案， 下面将对实施例中使用的附 图作一筒单地介绍， 显而易见地， 下面所列附图仅仅是本发明的一些实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下， 还可以根据这 些附图获得其他的附图。

图 1是本发明实施例提供的航空记录仪海底搜索� �置安装在飞机上的剖视 图；

图 2是本发明实施例提供的弹射筒装置结构示意� �；

图 3是图 1的 A-A向剖视图；

图 4是本发明实施例提供的黑匣子结构示意图；

图 5是本发明实施例提供的黑匣子弹出过程流程� �意图；

图 6是本发明实施例提供的黑匣子弹出后流程示� �图。

附图中， 各标号所代表的组件列表如下：

1. 黑匣子， 1.1第一卡扣， 1.2第二卡扣， 1.3壳体， 1.4信标信号， 1.5 GPS 系统， 1.6处理芯片， 1.7蓄电池， 1.8水压传感器， 1.9泡沫钢支架， 2. 弹射筒 装置， 2.1夕卜壳， 2.2耐沖击层， 2.3耐高温层， 2.4里村， 2.5长方体空间， 3. 第 一舱门， 4. 第二抢门， 5. 第一 槽， 6. 第二 槽， 7. 第一弹簧， 8. 第二弹簧， 9.第一自动锁， 10.第二自动锁， 11.1第三弹簧， 11.2第四弹簧， 11.3第五弹 簧， 11.4第六弹簧。 具体实施方式

为使本发明的目的、 技术方案和优点更加清楚， 下面将结合附图对本发明 实施方式作进一步地详细描述。

参见图 1 , 一种航空记录仪海底搜索装置， 包括黑匣子 1 , 黑匣子 1设置 在弹射筒装置 2内， 弹射筒装置 2—侧设有第一抢门 3, 第一舱门 3内侧设有 第一 槽 5,第一 槽 5内设有第一弹簧 7,第一弹簧 7—端连接第一卡扣 1.1 , 另一端设置在第一凹槽 5内， 黑匣子 1一侧固定设有第一卡扣 1.1 ,第一弹簧 7 用于阻止黑匣子 1从第一舱门 3弹出； 弹射筒装置 2—侧设有第一自动锁 9, 第一自动锁 9与第一抢门 3连接， 第一自动锁 9用于将第一舱门 3固定在弹射 筒装置 2上，并控制第一抢门 3开启；弹射筒装置 2—侧设有两个第三弹簧 11.1 (参见图 3 )与两个第四弹簧 11.2 (参见图 3 ) , 第三弹簧 11.1与第四弹簧 11.2 用于当第一自动锁 9开启时， 将第一抢门 3脱离弹射筒装置 2。

作为优选， 弹射筒装置 2另一侧设有第二抢门 4, 第二抢门 4内侧设有第 二 槽 6,第二弹簧 8—端连接第二卡扣第二卡扣 1.2, 另一端设置在第二 槽 6内， 第二卡扣 1.2固定在黑匣子 1另一侧， 第二卡扣 1.2用于阻止黑匣子 1 从第二抢门 4弹出； 弹射筒装置 2另一侧设有第二自动锁 10, 第二自动锁 10 与第二抢门 4连接， 第二自动锁 10用于将第二抢门 4固定在弹射筒装置 2上， 并控制第二抢门 4开启；弹射筒装置 2另一侧设有两个第五弹簧 11.3与两个第 六弹簧 11.4, 第五弹簧 11.3与第六弹簧 11.4用于当第二自动锁 10开启时， 将 第二舱门 4脱离弹射筒装置 2。

弹射筒装置的一个功能是将黑匣子弹出机抢， 实现黑匣子顺利浮出水面。 黑匣子舱门起保护内部环境的作用， 黑匣子弹出前， 黑匣子舱门会通过信号控 制被自动打开， 双向设计的黑匣子舱门， 是为了使黑匣子能从两个方向弹出。 黑匣子在弹射筒装置内， 有两个方向的 "逃逸方式"， 当第一抢门或第二抢门 打开， 黑匣子就能受弹力作用下， 向第一枪门方向或第二枪门方向射出。

参见图 1 , 为了确保抢门顺利打开， 设有第三弹簧 11.1、 第四弹簧 11.2、 第五弹簧 11.3、 第六弹簧 11.4协助舱门脱离，使黑匣子 1能顺利弹射出弹射筒 装置 2。

参见图 2和图 3, 弹射筒装置 2为空心立方体， 两侧开口连通， 立方体依 次由坚硬的外壳 2.1、 耐沖击层 2.2、 耐高温层 2.3和里村 2.4包裹叠层组成。 里村 2.4的叠层中设有一长方体空间 2.5, 长方体空间 2.5内设有信号采集器、 备用蓄电池、 重心传感器和震感传感器， 已减轻黑匣子的重量。

立方体内部空间用于装黑匣子， 同时实现弹射功能。 在弹射筒装置的保护 下， 黑匣子受损几率大大降^^

参见图 4, 黑匣子 1包括设置在壳体 1.3内的信标信号 1.4、 GPS系统 1.5、 处理芯片 1.6、 蓄电池 1.7及水压传感器 1.8, 在壳体 1.3内的多余空间里设有 泡沫钢支架 1.9。 黑匣子 1的外形为橢圓形， 黑匣子 1的体积设置为 60~80m ³ , 此时黑匣子 1的质量约 50Kg, 也可以根据黑匣子的实际质量， 计算出其体积， 以黑匣子能浮出水面为宜。 本发明的黑匣子结构如图 4所示， 跟传统黑匣子比起， 此黑匣子具体结构 体积更大， 其值约为 60~80 m ³ , 其目的是为了增大黑匣子在海水中的排水量， 从而增加海水的对黑匣子的浮力， 跟传统黑匣子比起， 此黑匣子把更多的器件 集成在弹射装置里， 如图 3所示， 长方体空间 2.5是设计在里村中的一部分空 间， 用于存放备用蓄电池、 重心传感器和震感传感器以及从传统黑匣子里 提取 出来的信号采集器。 这样， 黑匣子内减少了信息采集器、 耐高温部件等器件， 最大限度的减小了黑匣子的重力。 在多余空间里， 采用特殊结构， 用泡沫钢支 架， 支撑黑匣子的外壁， 其目的是为了增加黑匣子外部的受压能力， 黑匣子也 变得更坚固。 采用泡沫钢的原因是， 它的重力和普通钢比起来， 只有 1/10。 具 有较小的密度。 在黑匣子的设计中， 要求外层防水性能要好。 以免海水进入匣 体，增加黑匣子重力，导致无法浮起。在黑匣 子内部布局中，把信标信号、 GPS 系统、 处理芯片、 蓄电池及水压传感器等， 放在匣体的中间， 也起着保护元器 件的作用。 黑匣子设计成流体橢球型， 符合流体力学标准， 耐压能力提升， 上 浮能力提升。

一种海底搜索航空记录仪的方法， 包括以下步骤：

参见图 5, 步骤 101 : GPS系统失去连接时定义为开始， 等待 30秒后， 判 断是否开启弹射筒装置：

当水压传感器检测水压小于深水标准值 2000 KPa, 重复步骤 101;

深水标准值在本发明中，主要是控制程序正常 运行的量值，可以人为设定， 这个标准值在于区分水中压强与大气压强（lOO KPa )于两个不同的数量级（10 倍关系以上）， 若要求飞机在不太深的海域启用此装置， 此标准值当尽可能小。 在海洋学中的深水标准约为水下 300m深， 折算压强约 3000 KPa , 若深水标 准值设为 2000 KPa, 那么约 200m深以上的坠毁事故， 可以通过人力潜水搜寻 黑匣子。

当水压传感器检测水压大于或等于深水标准值 时， 进行步骤 102;

步骤 102: 判断黑匣子空间方位：根据震感传感器判断飞 机振动强烈程度， 若没有震感， 判定黑匣子静止， 则黑匣子控制中心采集重心传感器的信号， 确 定飞机倾斜方向， 确定黑匣子弹出方向， 确定方向后， 开启相应侧的抢门， 确 保黑匣子的弹射是斜向上或是向上的， 重心传感器将信号传给处理芯片， 通过 电平信号开启第一自动锁或第二自动锁， 处理芯片控制第一枪门开启或第二枪 门开启； 第一自动锁和第二自动锁动的工作原理： 电平信号加于自动锁后， 自 动锁通过磁场力翻转， 将锁打开， 抢门失去固定力， 受弹簧力脱离抢体， 从而 开启了舱门。 自动锁可采用市售产品， 通过给出的信号自动进行开启。

步骤 103: 当判断是第一自动锁打开时， 第一舱门脱离弹射装置， 黑匣子 从第一抢门弹出；

步骤 104: 当判断是第二自动锁打开时， 第二抢门脱离弹射装置， 黑匣子 从第二抢门弹出；

参见图 6, 步骤 105: 黑匣子弹出后， 黑匣子控制中心通过程序控制， 打 开信标通信；

步骤 106: 等待 30秒后判断是否开启 GPS系统：

当水压传感器检测水压 Ρ' 大于 500 KPa值时， 重复等待时间；

当水压传感器检测水压 Ρ' 小于或等于 500 KPa值时， 进行步骤 107; 步骤 107: 开启 GPS系统， 通过卫星校时、 卫星定位后发射搜救信息。 发射搜救信息持续 10分钟后关闭 GPS系统， 每个整点时刻， 黑匣子自动 启动工作， 重复发射 10分钟的搜索信号。

黑匣子还可以设计发射特殊频段的无线电波， 当搜索小组与黑匣子距离接 近的时候， 黑匣子工作系统能够作出响应。

本发明的工作过程：

飞机坠入海中， 机抢沉入海底， 黑匣子控制中心连接的水压传感器， 检测 到比较大的压强， 当机体稳定下来， 开启仓内控制中心系统工作， 控制中心系 统采集重心传感器， 确定飞机倾斜方向， 确定黑匣子弹出方向， 确保黑匣子的 弹射是斜向上或是向上的， 避免黑匣子弹射进入海底淤泥， 而无法上浮。 弹射 系统开始工作， 此时黑匣子在浮力、 弹力、 弹射筒支撑力、 重力的合力作用下， 从抢门弹出。 黑匣子弹出后， 黑匣子设计体积较大满足浮力大于重力， 黑匣子 会慢慢浮出水面。 黑匣子浮出水面后， 水压传感器压强减小到足够小， 开启 GPS工作系统。 GPS开始工作后， 首先进行卫星时间校正， 实现与外界时间同 步， GPS再通过卫星定位系统， 计算自己位置， 然后通过无线电发射， 让本国 得到最直接信息， 迅速获取黑匣子。 其程序过程可表示为： 黑匣子系统开始工 作， 打开信标通讯（作为预防不测的搜救信号）， 条件循环程序， 每 30秒处理 芯片自动采集压强传感器， 通过检测海水压强判别一次黑匣子是否浮出水 面， 若水压减小到足够小（用 P，表示具体值 500 KPa ), 跳出循环， 启动 GPS系统， 通过 GPS 与外界进行时间同步校对， 通过同步卫星， 计算黑匣子自己所在位 置， 然后发送特定无线电波给本国， 持续 10分钟后， 关闭发射系统节约用电， 以获得更长时间的续航。 平均每个小时一次（整点时刻）， 黑匣子自动启动工 作， 再次发射 10分钟的搜索信号。 特殊无线电波模块的使用： 黑匣子搜索小 组， 可以发射特殊频段的无线电波， 当搜索小组与黑匣子距离足够近的时候， 黑匣子工作系统立刻作出响应， 方便搜索小组搜寻。 避免搜索人员在搜索的最 关键时刻， 黑匣子处于间歇期。

本发明装置及方法的优点：

1. 安装黑匣子的舱内设计两个门， 目的是为了飞机在海底任何方向，都能 够保证黑匣子弹射方向为斜向上或向上， 避免射入淤泥。

2. 设计黑匣子可浮起来， 打破了陈旧的 "海底捞针"模式， 让黑匣子转移 到比较方便寻找的海面上， 再行搜索。

3. 设定条件循环结构程序， 目的是为了实时判定黑匣子变化量，确保飞机 下降至海底， 记录全程数据。

本发明的自动控制部分通过现有技术均能够实 现。

以上所述仅为本发明的较佳实施例， 并不用以限制本发明， 凡在本发明的 精神和原则之内， 所作的任何修改、 等同替换、 改进等， 均应包含在本发明的 保护范围之内。