专利名称：一种中小型无人机旋转抛射装置的制作方法
技术领域：
本发明属于航空机械技术领域
背景技术：
我国传统的无人机发射方式可分为火箭助推发射、液压弹射、气压弹射和地面滑跑起飞等。大型的无人机通常采用地面滑跑起飞方式，而对于中小型无人机则通常采用费用极高且安全措施要求极高的弹射起飞方式。无论哪种弹射起飞方式，均要通过将储能装置储存的能量转化为机械能，使无人机加速到安全起飞的发射速度。传统的液压弹射系统和气动弹射系统动辄十几米甚至几十米长，占地面积大、展开撤收困难。火箭助推系统推力线控制与调整要求复杂且不能重复使用，火箭脱落时与后置式动力装置易发生干涉，而且涉及火工品的储存和使用，费用高昂，且发射时具有声光烟等信号，容易暴露目标。
发明内容
本发明针对传统无人机发射系统制造使用费用高、占地面积大、操作复杂、容易暴露的缺点，提出了一种中小型无人机旋转抛射装置。本发明包括抛射架立柱、驱动机构、旋转机构；驱动机构包括两个电机、两个电机齿轮和齿轮盘；两个电机固定在抛射架立柱上；两个电机齿轮分别装在两个电机的输出轴上；齿轮盘套装在两个电机齿轮上，并且齿轮盘的内齿与两个电机齿轮啮合；旋转机构包括配重杆、配重块、两个紧固件、连动横杆、连接件、活动摆臂和无人机抓持释放插锁；配重杆与连动横杆位于齿轮盘的上方，对称的夹套在支撑杆上，并通过两个紧固件固紧；配重块装在配重杆上，并能沿配重杆滑动；活动摆臂的一端通过连接件与连动横杆的端头铰接； 活动摆臂的另一端铰接有无人机抓持释放插锁。抛射架立柱包括三角支架、支撑杆、电机固定耳片、定位盘；三角架为可调节机构， 被固定在支撑杆的一端；定位盘套装在支撑杆上，位于电机固定耳片的上方。两个紧固件均位于配重杆和连动横杆的上方，套夹在支撑杆的圆周上；配重杆一端为半圆形的固定套，该固定套的内径与支撑杆的外径相同；连动横杆的一端亦为半圆形的固定套，该固定套的内径与支撑杆的外径相同；连动横杆的另一端端头有铰接孔；连动横杆位于定位盘的上表面，与配重杆对称的分布在支撑杆的圆周上，并通过连动横杆一端的固定套夹装在定位盘上。两个紧固件均为半圆套，在各紧固件圆周上均有径向凸出的连接耳片。无人机抓持释放插锁包括插锁连接端、插销、固定轴、锁扣和张力弹簧；无人机抓持释放插锁通过插锁连接端连接在活动摇臂上，下端通过固定轴固定有锁扣，且锁扣可以绕固定轴转动；锁扣的上端为有插销，下端有张力弹簧；所述的锁扣为两个侧面完全对称且中间偏上的地方有一个与固定轴半径相等的小孔，锁扣的下端为相外的斜面，上端为向内的斜面；所述的插销的侧面为与锁扣上端相合的三角形，可以上下移动。本发明通过控制三角架降低无人机抓持释放插锁的高度，把无人机抓持释放插锁插入到无人机上特制的插槽中实现无人机的抓持，将三角架升高到预定高度，根据所抛射无人机的质量和起飞速度来调节配重块的质量和配重块在支撑杆的位置，固定好三角支架和支撑杆，这样完成了无人机的发射前的安装。启动电机，带动齿轮盘和活动摇臂转动，同时启动无人机动力装置使无人机与摇臂同时加速转动，由于活动摇臂与连动横杆是铰接的，随着转动速度的不断增大，无人机围绕支撑杆旋转的半径也在不断增大，此设计可以有效降低无人机达到起飞速度时，连动横杆转动的角速度。当无人机达到起飞速度时，保持电机勻速转动。通过无人机的动力系统调整好飞行姿态后，启动无人机抓持释放插锁装置，无人机与无人机抓持释放插锁分离，无人机抛射起飞。本发明适用于起飞重量小于500kg，翼展小于6m，起飞速度小于50m/s的中小型无人机机。通过控制旋转抛射装置电机的旋转速度将中小型无人机的发射速度在Om/s到 50m/s之间。本发明通过电动机提供发射能量，占地空间小，机构简单，便于展开和撤收，并且能够车载使用。通过无人机动力装置提供辅助动力，并控制起飞时的俯仰角，操作方便；通过无人机抓持释放插锁实现无人机的发射安装与释放，使用方便。通过控制电机可以有效的调节无人机的起飞速度，适用于不同重量不同起飞速度的中小型无人机的发射。相比传统的短距起飞方式，本发明能够有效减小中小型无人机起飞过程中的过载，延长无人机的使用寿命。生产制造使用费用低、占地面积小、操作方便并且能够车载和舰载使用的
图1是旋转架立柱示意图；图2是电机与齿轮盘配合示意图；图3是电机、电机齿轮、配重杆、紧固件、连动横杆和支撑杆的装配示意图；图4是连动横杆、活动摆臂和无人机抓持释放插锁连接示意图；图5是无人机抓持释放插锁的结构示意图；图6是无人机抓持释放插锁中锁扣的结构示意图；图7是中小型无人机旋转抛射装置的结构示意图。其中1.三角支架2.支撑杆3.电机固定耳片4.定位盘 5.电机
6.电机齿轮7.齿轮盘8.配重杆9.配重块 10.紧固件
11.连动横杆12, 连接件13,.活动摆臂14 无人机抓持释放插锁
15.插销16.固定轴17.锁扣18.锁扣 19.张力弹簧
具体实施例方式下面结合附图对本发明进行进一步的说明本实施例的中小型无人机旋转抛射装置包括抛射架立柱、驱动机构、旋转机构。如图7所示。两个电机5固定在抛射架立柱上。两个电机齿轮6分别装在两个电机5的输出轴上。齿轮盘7套装在两个电机齿轮6上，并且齿轮盘7的内齿与两个电机齿轮6啮合，当电机5转动时，通过两个电机齿轮6带动齿轮盘7转动。配重杆8与连动横杆 11位于齿轮盘的上方，对称的夹套在支撑杆2上，并通过紧固件10固紧。配重块9装在配重杆8上，并能沿配重杆8滑动。活动摆臂13的一端通过连接件12与连动横杆11的端头铰接；活动摆臂13的另一端铰接有无人机抓持释放插锁14。如图1所示。抛射架立柱包括三角支架1、支撑杆2、电机固定耳片3、定位盘4。三角架1用于支撑整个装置，焊接固定在支撑杆2的一端；所述的三角架1为可调节机构，通过调节三角支架1的三个支撑脚的长度，以调节三角架1的水平度和支撑杆2的高度。电机固定耳片3位于支撑杆2的另一端，并对称分布在支撑杆2圆周上；所述的电机固定耳片 3上有安装孔，用于固定电动机。定位盘4套装在支撑杆2上，位于电机固定耳片3的上方， 用于支撑旋转机构。如图2所示，驱动机构包括两个电机5、两个电机齿轮6和齿轮盘7。两个电机5分别固定在支撑杆2的电机固定耳片上。两个电机齿轮6分别装在两个电机5的输出轴上。 齿轮盘7为圆环形，其内环表面为齿形；将齿轮盘7套装在两个电机齿轮6上，并且齿轮盘 7的内齿与两个电机齿轮6啮合，当电机5转动时，通过两个电机齿轮6带动齿轮盘转动。如图3和图4所示。旋转机构包括配重杆8、配重块9、两个紧固件10、连动横杆 11、连接件12、活动摆臂13和无人机抓持释放插锁14。配重杆8和连动横杆11并位于定位盘4上方，对称的套夹在支撑杆12的圆周上。两个紧固件10位于配重杆8和连动横杆 11的上方，套夹在支撑杆12的圆周上，用于固紧配重杆8和连动横杆11。配重块9装在配重杆8上，并能够沿配重杆8滑动。活动摆臂13的一端通过连接件12与连动横杆11的端头铰接；活动摆臂13的另一端铰接有无人机抓持释放插锁14，通过该无人机抓持释放插锁 14，将无人机挂装在本实施例上。配重杆8 —端为半圆形的固定套，该固定套的内径与支撑杆2的外径相同；配重杆 8位于定位盘4的上表面，并通过所述的固定套夹装在支撑杆2上。连动横杆11的一端亦为半圆形的固定套，该固定套的内径与支撑杆2的外径相同；连动横杆11的另一端端头有铰接孔。连动横杆11位于定位盘4的上表面，与配重杆8对称的分布在支撑杆2的圆周上， 并通过连动横杆一端的固定套夹装在定位盘4上。两个紧固件10均为半圆套，在各紧固件 10的圆周上均有径向凸出的连接耳片，将两个紧固件10夹套在支撑杆2上，并使两个紧固件10位于连动横杆11和配重杆8上方；将两个紧固件10相互固紧，实现对配重杆8与连动横杆11的固定。活动摆臂13为杆状，两端均有通孔，分别用于与连接件12和无人机抓持释放插锁14配合。如图5所示。无人机抓持释放插锁14包括插锁连接端15、插销16、固定轴17、锁扣18和张力弹簧19。无人机抓持释放插锁14通过插锁连接端15的上端的耳片连接在活动摇臂上，下端通过固定轴17固定有锁扣18，且锁扣18可以绕固定轴17转动。所述的插锁连接端15的上端有一对连接耳片，下端有两对半径与固定轴17半径相等小孔；所述的固定轴17为两个半径、长度相等的圆柱形轴。锁扣18的上端为可以上下移动的插销16，下端有阻止两个锁扣18相互靠近的张力弹簧19。所述的锁扣18为两个侧面完全对称且中间偏上的地方有一个与固定轴17半径相等的小孔，锁扣18的下端为相外的斜面，上端为向内的斜面；所述的插销16的侧面为与锁扣18上端相合的三角形，可以上下移动。抓持时，将无人机抓持释放插锁14的锁扣18对准无人机特制的插槽并向下推动， 锁扣18受到插槽对锁扣的相互作用力压缩张力弹簧19，锁扣18进入插槽后受到张力弹簧 19的张力作用，锁扣18恢复到原位，此时，实现锁扣18与无人机的插槽的相互锁扣，实现对无人机的抓持。插销16上装有电动装置可使插销16上下运动，启动电动装置带动插销16 向下运动，挤压两侧的锁扣18并压缩张力弹簧19，实现锁扣18和无人机插槽的分离，即可实现无人机的释放。使用本实施例时，将无人机抓持释放插锁14插入无人机上的特制插槽中，实现对无人机的抓持。同步调节三角支架1的长度，升高无人机抓持释放插锁14的高度，将无人机升到指定的发射高度，固定好三角支架1和支撑杆2。根据该无人机质量和起飞速度，调节好配重杆8上的配重块9的质量和在支撑杆2上的位置。无人机发射准备工作完成。发射无人机时，同时启动电机和无人机动力系统，连动横杆11带动活动摆臂13及无人机做加速转动，当无人机的速度达到起飞速度时，保持旋转机构勻速转动，通过无人机动力系统调节好无人机自身的飞行姿态后，启动无人机抓持释放插锁，释放无人机起飞。本实施例通过调节配重块9的质量和配重块9在支撑杆8的位置，实现抛射装置对不同无人机抛射时的配重。旋转机构转动时，随转动速度的增加，可有效增大铰接在活动摇臂12上的无人机抓持释放插锁14围绕支撑杆2的旋转半径，从而减小无人机达到起飞速度时连动横杆11的旋转角速度，增加抛射系统的稳定性。活动摆臂13与无人机抓持释放插锁14铰接，无人机可以通过本身的动力系统调节其加速和起飞时的俯仰角。
权利要求
1.一种中小型无人机旋转抛射装置，其特征在于，包括抛射架立柱、驱动机构、旋转机构；驱动机构包括两个电机(5)、两个电机齿轮(6)和齿轮盘(7)；两个电机(5)固定在抛射架立柱上；两个电机齿轮(6)分别装在两个电机(5)的输出轴上；齿轮盘(7)套装在两个电机齿轮(6)上，并且齿轮盘(7)的内齿与两个电机齿轮(6)啮合；旋转机构包括配重杆 (8)、配重块(9)、两个紧固件(10)、连动横杆(11)、连接件(12)、活动摆臂(13)和无人机抓持释放插锁(14)；配重杆⑶与连动横杆(11)位于齿轮盘(7)的上方，对称的夹套在支撑杆⑵上，并通过两个紧固件(10)固紧；配重块(9)装在配重杆⑶上，并能沿配重杆⑶ 滑动；活动摆臂(1 的一端通过连接件(1 与连动横杆(11)的端头铰接；活动摆臂(13) 的另一端铰接有无人机抓持释放插锁(14)。
2.如权利要求1所述一种中小型无人机旋转抛射装置，其特征在于，抛射架立柱包括三角支架(1)、支撑杆O)、电机固定耳片(3)、定位盘；三角支架(1)为可调节机构，被固定在支撑杆O)的一端；定位盘(4)套装在支撑杆( 上，位于电机固定耳片(3)的上方；
3.如权利要求1所述一种中小型无人机旋转抛射装置，其特征在于，两个紧固件(10) 均位于配重杆(8)和连动横杆(11)的上方，套夹在支撑杆(1 的圆周上；配重杆(8) —端为半圆形的固定套，该固定套的内径与支撑杆O)的外径相同；连动横杆(11)的一端亦为半圆形的固定套，该固定套的内径与支撑杆O)的外径相同；连动横杆(11)的另一端端头有铰接孔；连动横杆(11)位于定位盘(4)的上表面，与配重杆(8)对称的分布在支撑杆(2) 的圆周上，并通过连动横杆一端的固定套夹装在定位盘(4)上。
4.如权利要求3所述一种中小型无人机旋转抛射装置，其特征在于，两个紧固件(10) 均为半圆套，在各紧固件(10)的圆周上均有径向凸出的连接耳片。
5.如权利要求1所述一种中小型无人机旋转抛射装置，其特征在于，无人机抓持释放插锁(14)包括插锁连接端(15)、插销(16)、固定轴(17)、锁扣(18)和张力弹簧(19)；无人机抓持释放插锁(14)通过插锁连接端(1 连接在活动摇臂上，下端通过固定轴(17)固定有锁扣(18)，且锁扣(18)可以绕固定轴(17)转动；锁扣(18)的上端为有插销(16)，下端有张力弹簧(19)；所述的锁扣(18)为两个侧面完全对称且中间偏上的地方有一个与固定轴(17)半径相等的小孔，锁扣(18)的下端为相外的斜面，上端为向内的斜面；所述的插销 (16)的侧面为与锁扣(18)上端相合的三角形，可以上下移动。
全文摘要
一种中小型无人机旋转抛射装置，两个电机固定在抛射架立柱上。两个电机齿轮分别装在两个电机的输出轴上。齿轮盘套装在两个电机齿轮上，并且齿轮盘的内齿与两个电机齿轮啮合。配重杆与连动横杆位于齿轮盘的上方，对称的夹套在支撑杆上，并通过两个紧固件固紧。配重块装在配重杆上，并能够沿配重杆滑动。活动摆臂的一端通过连接件与连动横杆的端头铰接；活动摆臂的另一端铰接有无人机抓持释放插锁。本发明通过控制旋转抛射装置电机的旋转速度将中小型无人机的发射速度在0m/s到50m/s之间，能够有效减小中小型无人机起飞过程中的过载，延长无人机的使用寿命，具有生产制造使用费用低、占地面积小、操作方便并且能够车载和舰载使用的特点。
文档编号B64F1/04GK102328752SQ20111019764
公开日2012年1月25日 申请日期2011年7月14日 优先权日2011年7月14日
发明者宋笔锋, 李攀, 裴扬, 陈殿宇, 韩庆 申请人:西北工业大学