一种舰载无人直升机鱼叉系统的制作方法

本发明属于无人直升机技术领域，涉及一种无人直升机起降装置，特别是一种舰载无人直升机鱼叉系统。

背景技术：

无人直升机作为侦察及特种装备，具有稳定性高，安全性好，使用灵活等优点；目前的无人直升机应用越来越广泛，并开始作为舰载直升机进行应用。舰载技术和无人机技术发展以来，人们一直试图实现让无人直升机在舰载平台上登陆，尤其是军事侦察和打击用途的直升机。目前舰载直升机在舰上起降上有诸多的困难，起降平台面积有限，恶劣海况也无法控制，使得舰载直升机必须要借助降装置才能完成舰上起降。现有技术中，舰载有人直升机已经应用气动、液动系统来完成辅助着舰，但是这些辅助方式的起降效果并不理想。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种舰载无人直升机鱼叉系统，锁固效果显著、在直升机和甲板上装卸容易，适用于4级海况以下无人直升机安全起降。

为了解决以上技术问题，本发明提供一种舰载无人直升机鱼叉系统，包括鱼叉控制器、锚固叉、收放作动筒和机身连接装置，所述收放作动筒通过机身连接装置安装在无人直升机的底部，所述锚固叉连接在所述收放作动筒的底端，所述锚固叉和收放作动筒由所述鱼叉控制器驱动控制；

所述收放作动筒包括传动齿轮箱、自锁式无刷电机、滚珠丝杆和保护外套筒，所述传动齿轮箱安装在保护外套筒的顶部由自锁式无刷电机驱动，所述自锁式无刷电机由鱼叉连接器连接控制，所述滚珠丝杆安装在所述保护外套筒内，且所述滚珠丝杆的顶部与所述传动齿轮箱驱动输出端相连，所述滚珠丝杆的底端与所述锚固叉相连；

所述锚固叉包括作动器连接套、卡爪式锁钩、电磁致动阀和复位弹簧，所述作动器连接套与所述滚珠丝杆的底端相连，所述电磁致动阀安装在作动器连接套内由鱼叉连接器连接控制，所述电磁致动阀通过阀芯推动电磁推杆，所述电磁推杆的下方设有复位弹簧，在所述复位弹簧上安装复位弹簧套，所述卡爪式锁钩呈L形结构，在卡爪式锁钩的拐角处设有安装转轴，通过所述安装转轴将所述卡爪式锁钩安装在锚固叉的侧壁上，使L形的卡爪式锁钩构成一端在锚固叉内部的限位直杆和一端在锚固叉外侧的卡钩直杆；所述卡爪式锁钩的限位直杆设置在所述电磁推杆和复位弹簧套之间, 作动器连接套采用不导磁材料TC4，在保证强度的同时有效的避免了对电磁致动阀产生电磁干扰。

本发明核心部件是鱼叉控制器和锚固叉,当需要舰面系留时，该鱼叉控制器能够快速控制锚固叉与系留格栅嵌合，保证无人直升机不发生侧滑和翻转，锁固于甲板上；同时，当无人机准备复飞时，该锚固叉又能够迅速脱开系留格栅，保证安全起飞；锚固叉的驱动装置是电磁致动阀，电磁致动阀与指令触发器相关联，其阀芯能够在锁定位置与稳态位置之间运动。电磁致动阀接受运动指令时，阀芯立即由稳态位置运动到锁定位置，驱动卡爪式锁钩闭合；反之，当收到复位指令时，复位弹簧则会驱动阀芯运动到稳态位置，卡爪式锁钩张开。

本发明所述鱼叉系统的另一个重要部件是收放作动筒,当无人直升机着舰时，收放作动筒驱动锚固叉与系留格栅完成锁固并自适应控制其锁紧力大小；当无人直升机准备复飞时，收放作动筒驱动锚固叉与系留格栅解锁并缩至起落架平面以上。收放作动筒包括带自锁功能无刷电机，所述无刷电机通过减速齿轮箱驱动滚珠丝杆伸缩运动。当无刷电机正转时，滚珠丝杆正向拉伸；当无刷电机反转时，滚珠丝杆反向收缩；当无刷电机断电时，滚珠丝杆锁定在当前位置。

本发明进一步限定的技术方案是：前述的舰载无人直升机鱼叉系统，所述机身连接装置）包括安装架、避震弹簧、角度限位块以及万向铰，所述万向铰在装在传动齿轮箱顶部的连接安装座上，在所述万向铰另一端与所述安装架固定相连，所述万向铰上套接所述避震弹簧，所述避震弹簧限制在所述安装架与连接安装座之间，所述万向铰与连接安装座连接处设置所述角度限位块。

机身连接装置保证鱼叉与直升机机体以球铰方式连接，减少鱼叉系统根部的应力，同时10°的偏摆角也能保证无人直升机在4级海况以下仍然能够顺利的与系留格栅锚固，降低了舰船由于横摇、纵摇导致的角度不确定性。

前述的舰载无人直升机鱼叉系统，所述收放作动筒上安装电位器与所述滚珠丝杆做伴随运动，所述锚固叉的底端安装导向作业尖端，在所述避震弹簧外侧设有弹簧防护罩。

本发明的有益效果是：

本发明构造简单、重量轻便、锁固效果显著、在直升机或者甲板上装卸容易，鱼叉系统每一次锁紧动作的完成，卡爪式锁钩都会将锁紧电流反馈给控制程序，从而形成一个电流的回路，收放作动筒可以根据卡爪式锁钩提供的反馈电流控制锚固叉与系留格栅之间锁紧力的大小；当无人直升机着舰时，通过鱼叉控制器完成鱼叉装置与格栅的快速锁紧,完成高海况下着舰；反之，无人直升机准备复飞时，鱼叉控制器控制电磁制动阀也能保证锁钩迅速脱开格栅。机身连接装置保证鱼叉与直升机机体以球铰方式连接，减少鱼叉系统根部的应力，同时10°的偏摆角也能保证无人直升机在4级海况以下仍然能够顺利的与系留格栅锚固，降低了舰船由于横摇、纵摇导致的角度不确定性。本发明设计相较于气压驱动和液压驱动，本系统不需要在机体内额外配套气压源（储气罐）和液压系统等增重装置，其驱动电源可以直接使用机载电源，将大大降低其总重；并且具有精确度高、环保水平优、噪声低等优点。

附图说明

图1为本发明所述鱼叉系统的总体结构示意图。

其中，标记1表示整个鱼叉系统；标记2表示舰船上的系留格栅；标记38表示锚固叉总成；标记39收放作动筒总成；标记40表示机身连接装置总成。

图2a为本发明自由状态下的锚固叉示意图。

图2b为本发明滑入格栅时的锚固叉示意图。

图3为本发明收放作动筒示意图。

图4为本发明机身连接装置示意图。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供一种舰载无人直升机鱼叉系统，如图1所示，包括鱼叉控制器、锚固叉38、收放作动筒39和机身连接装置40，收放作动筒通过机身连接装置安装在无人直升机的底部，锚固叉连接在收放作动筒的底端，收放作动筒上安装电位器36与滚珠丝杆做伴随运动；锚固叉38和收放作动筒39由鱼叉控制器驱动控制；

收放作动筒包括传动齿轮箱22、自锁式无刷电机17、滚珠丝杆37和保护外套筒35，传动齿轮箱安装在保护外套筒的顶部由自锁式无刷电机驱动，自锁式无刷电机17由鱼叉连接器连接控制，滚珠丝杆安装在保护外套筒内，且滚珠丝杆的顶部与传动齿轮箱驱动输出端相连，滚珠丝杆的底端与锚固叉相连；

锚固叉包括作动器连接套3、卡爪式锁钩12、电磁致动阀4和复位弹簧9，作动器连接套3与滚珠丝杆27的底端相连，电磁致动阀4安装在作动器连接套3内由鱼叉连接器连接控制，电磁致动阀通过阀芯5推动电磁推杆7，电磁推杆的下方设有复位弹簧9，在复位弹簧上安装复位弹簧套13，卡爪式锁钩12呈L形结构，在卡爪式锁钩的拐角处设有安装转轴11，通过安装转轴将卡爪式锁钩安装在锚固叉的侧壁上，使L形的卡爪式锁钩12构成一端在锚固叉内部的限位直杆和一端在锚固叉外侧的卡钩直杆；卡爪式锁钩的限位直杆设置在电磁推杆7和复位弹簧套13之间。机身连接装置40包括安装架25、避震弹簧28、角度限位块30以及万向铰31，避震弹簧28外侧设有弹簧防护罩27，万向铰31在装在传动齿轮箱22顶部的连接安装座23上，在万向铰另一端与安装架25固定相连，万向铰上套接避震弹簧，避震弹簧限制在安装架与连接安装座之间，万向铰31与连接安装座连接处设置角度限位块。锚固叉的底端安装导向作业尖端8。

收放作动筒39可以控制锚固叉38在平衡位置与负载位置之间径向运动；而锚固叉38上的卡爪式锁钩12接收控制部件的信号进行张紧和收缩运动，锚固叉的底端安装导向作业尖端8，以下会进行详细论述。

在附图1中，当电动鱼叉系统1收到无人直升机即将触碰系留格栅2信号时，收放作动筒39随即由收缩状态伸长，并带动锚固叉38滑入系留格栅2的网窝；同时，卡爪式锁钩12在锚固叉38滑入系留格栅2过程中进行张开-闭合-张开运动，复位弹簧护套13随之运动。此后，系统实时监测卡爪式锁钩12上表面与系留格栅2下表面的距离并将其作为输入信号传到控制系统，从而自适应调节锁紧电流和锁紧力，以保证其在不同起落架、不同工况着陆条件下仍然能够与系留格栅2锚固。

在附图2a和2b中，当控制系统收到复飞命令时，收放作动筒39向下伸长少许；同时，电磁致动阀4接收控制链路传回的信号推动其阀芯5伸出，再经由电磁推杆7控制卡爪式锁钩12闭合；随后，收放作动筒39向上运动并带动锚固叉38脱开至系留格栅2界面以上，完成解锁。

在无人直升机鱼叉系统1与系留格栅2完成从锚固到解锁的过程中，卡爪式锁钩12始终与指令触发器相关联，将其张开或闭合的信号传回给控制链路。

在附图3中，自锁式无刷电机17正转时，通过传动齿轮箱22驱动保护外套筒内的滚珠丝杆37随之伸长，电位器36做伴随运动；反之，当无刷电机17反转时，也能驱动滚珠丝杆37随之收缩；同时，该无刷电机17有断电自锁功能，当锚固叉38与系留格栅2完成锚固以后，即使无人直升机关车断电，无刷电机17仍能有足够的锁紧力保持滚珠丝杆37位置稳定，以保证锚固叉38不脱开。

如附图4所示，机身连接装置40包括安装架25、避震弹簧28、角度限位块30以及万向铰31，避震弹簧外侧设有弹簧防护罩27；当舰面系留格栅2随着海浪摇摆±7°时，万向铰31保证锚固叉38仍然能够与其锚固，同时避震弹簧28不仅能减少接触振动也能够保证电动鱼叉系统1始终与机体平面垂直。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。