创意降落伞说明书

第八期创新思维训练营
创
意
降
落
伞
设
计
说
明
书
参赛选手：杨少成李志龙肖洋
1、比赛主题
参赛选手用指定的材料制作一个原理类似于一般降落伞的装置，利用空气浮力来为重物减速的基本原理。

比赛开始时降落伞下挂着指定的重物（重约为20g的小沙袋）从一定高度（三层楼房的高度）由静止释放，下落过程中不允许有额外的动力来源，最终以下落时间和落地点离初始释放点的偏移量以及装置的创意设计三项内容作为参赛组的总成绩。

2、设计要求
降落伞装置的材料可为纸、竹、木中的一种或几种，须用绳、胶连接和固定构架。

装置的长宽高限定在50cmx50cmx50cm之内，形状不限，但要求装置整体美观，大致符合降落伞的构造。

不允许在降落伞中填充除空气以外的其他气体，降落伞装置不得购买成品或半成品。

二设计思路
根据设计要求，考虑到降落伞主要由透气的柔性织物制成并可折叠包装在伞包或伞箱内，工作时相对于空气运动，充气展开，使人或物体减速、稳定的一种气动力减速器；在一般情况下，伞面的面积越大，伞所受到的阻力就越大，下降速度越慢，滞空时间长。

1、为满足比赛要求，我们将降落伞设计成较大的伞面，将伞面设计为近乎正方形，以增大其与空气接触面积，同时我们也充分利用伞高，预计在降落伞伞层上做创新，采用多层伞面协调设计。

2、在伞的偏移问题上，伞在空中偏移的距离越远，一般说来时间会相对增加，但偏移量也会增大，所以，我们为减少偏移，将伞面设计为拱形，增强了其对空气的约束力，使伞能更好保持平稳垂直；
3、在材料上，伞架我们选用合适的高强度杆减轻了伞的自身重量，使其更轻便；伞衣我们使用一次性台布纸，结构紧凑、强度高、柔软、弹性好、伸长不匀率小而且材料不易破洞，可塑性好；使用胶结的方式显得美观实用。

4、在结构上，我们考虑到其稳定性，预采用支架结构，将支撑物用细线捆绑，成拱形，并利用三角稳定原理使其更牢固，考虑到气流原因，在设计上，我们的设计使气流得以环绕伞衣，使每一处伞衣都能承受相同风载。

5、在伞倾斜问题上，我们为了应对在降落过程中伞面发生倾斜，我们在设计时，通过计算找到伞面重心，使伞整体得以平衡，同时在伞面最上方设计提拉点，以便控制伞降落时的重心。

四设计方案
根据比赛要求，通过对比赛规则的分析，我们将降落伞分为三步设计。

分别为整体设计、局部设计、可调性设计。

1、整体设计
因为比赛规则中要求降落伞滞空时间长越长得分越高，根据设计原理可以知道，当降落伞伞衣越大时，下降速度越慢，滞空时间越长，因此我们将降落伞设计为规定的最大尺寸（500*500*500 mm）。

同时规则要求降落伞下落时横向偏移量不能过大，因此我们将降落伞设计为对称状，下降时气流从四面均匀流出，使得降落伞各部分受力相等，理论上可以避免下降过程中横向偏移的现象。

2、局部设计
我们根据降落伞的结构，将其分为伞衣、伞架、伞绳。

伞衣我们采用了一次性台布纸，其特点结构紧凑、强度高、柔软、弹性好、伸长不匀率小而且材料不易破洞，可塑性好，密度小。

符合降落伞材料选择。

伞架我们采用高强度、低密度细竹杆，在满足强度的基础上同时满足了结构轻的要求，使降落伞整质量更小。

伞绳我们采用了弹性小，强度高，质量轻的批线。

3、可调性设计
因为在制作过程中，出现误差，结果会与计算结果不同，为了避免这一现象，我们在结构设计时，将伞架设计为具有可调性，在实验时，若出现横向偏移过大，下降速度过快时，我们可以通过对伞架的微调来起到矫正的作用。

五加工制作
首先根据外形尺寸将伞架需要的杆长计算得出结果，根据计算结果截下所需要的杆长。

用胶接的方式将伞架固定好后，剪下相应尺寸台布纸作为伞衣，同样用胶接的方式将台布纸固定在准备好的伞架上（在粘贴伞衣过程中，注意将伞衣绷直，防止凹凸不平，受力不平衡）。

最后将准备好的伞绳固定在伞架上。

将绳结调节到伞面的形心处。

六试验调试
将做好的模型，放于相似环境中测试，根据多次试验，记录每次数据后，分析得出规律。

根据试验数据，通过微调装置将降落伞轨迹调至最佳。

七创新性及优缺点分析
该降落伞结构上有所创新，采用多层结构，可以很好地起到减速作用，延长滞空时间。

结构中伞架可调，可以通过多次试验调出最优轨迹。

优点：1、所选用材料密度小、强度高、常见便宜，易于加工制造。

2、该降落伞一直处于打开状态，下落时减少了空中打开过
程，延长了滞空时间。

3、整体设计具有对衬性，外形美观实用。

4、伞架可调。

缺点：由于伞架不能收叠，占地面积大，不宜放置。

八整体视图。