一种可自动脱钩的线缆连接装置及无人机系留系统的制作方法

1.本实用新型涉及无人机技术领域，尤其涉及一种可自动脱钩的线缆连接装置及无人机系留系统。


背景技术：

2.无人机由于具备无须人为干预，可以快速部署等优点，被广泛应用到各行各领域。但是，无人机的续航时间较短，这一缺点限制了无人机的大规模应用。大部分的无人机都采用机载可充电锂电池，续航时间较短。
3.在一些应用领域，例如在现场监控、现场指挥、空中巡逻等领域，要求无人机能够长时间留空作业。因此，通过线缆由地面电源供电的无人机，也即系留无人机便应运而生。
4.现有的系留无人机在应用时，线缆接头一般与无人机锁死连接，以通过线缆将无人机与地面端电源连接。但是，采用此种线缆连接方式，线缆会受到一定外力拉扯，当拉扯线缆的外力大于无人机的升力时，系留无人机存在坠落的风险，会导致设备损坏，甚至会出现人员受伤的情况。


技术实现要素：

5.本实用新型实施例的一个目的在于：提供一种可自动脱钩的线缆连接装置，其在外部拉力过大时可自动脱离连接，其应用于无人机系留系统时，更加安全。
6.本实用新型实施例的另一个目的在于：提供一种无人机系留系统，可避免系留无人机坠落，更加安全可靠。
7.为达上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
8.一种可自动脱钩的线缆连接装置，包括：
9.第一连接器，其用于与系留无人机端连接；所述第一连接器设有第一限位部，所述第一限位部包括止挡面；
10.第二连接器；
11.锁定结构，其固定于所述第二连接器；所述锁定结构包括弹性结构和卡勾，所述卡勾包括扣接面；所述卡勾卡入于所述第一限位部，所述扣接面与所述止挡面抵接；所述扣接面与所述止挡面中至少一面为斜面；所述卡勾在所述弹性结构的弹性力作用下保持卡接于所述第一限位部；当作用于所述第二连接器的拉力大于临界值时，所述卡勾克服所述弹性力向脱离所述第一限位部的方向运动，所述第二连接器与所述第一连接器脱离连接。
12.作为优选，一种可自动脱钩的线缆连接装置，其特征在于，包括：
13.第一连接器，其用于与系留无人机端线缆连接；所述第一连接器设有第一限位部，所述第一限位部包括止挡面；
14.第二连接器，其用于与地面端线缆连接；
15.锁定结构，其固定于所述第二连接器；所述锁定结构包括弹性结构和卡勾，所述卡勾包括扣接面；所述卡勾卡入于所述第一限位部，所述扣接面与所述止挡面抵接；所述扣接
面与所述止挡面中至少一面为斜面；所述卡勾在所述弹性结构的弹性力作用下保持卡接于所述第一限位部；当作用于所述第二连接器的拉力大于临界值时，所述卡勾克服所述弹性力向脱离所述第一限位部的方向运动，所述第二连接器与所述第一连接器脱离连接。
16.作为优选，所述弹性结构为弹簧。
17.作为优选，所述止挡面为平面，所述扣接面为斜面。
18.作为优选，所述第一连接器与所述第二连接器连接时，所述第一连接器插入所述第二连接器；在径向方向上，所述锁定结构设于所述第二连接器的外部。
19.作为优选，所述第一限位部为限位槽或限位孔；所述止挡面为所述第一限位部的底壁。
20.作为优选，所述第二连接器设有第二限位孔，所述卡勾穿过所述第一限位部扣接。
21.作为优选，所述锁定本体包括按压部，所述按压部设有纹路；在所述按压部施加压力时，可驱动所述卡勾克服所述弹性力绕所述转轴向远离所述止挡面的方向转动。
22.一种无人机系留系统，包括上述的可自动脱钩的线缆连接装置；
23.还包括：无人机、第一线缆和第二线缆；所述无人机包括电池；
24.所述第一线缆的一端与所述无人机电连接，另一端与所述第一连接器连接；所述第二线缆的一端与所述第二连接器连接，另一端用于与地面端的供电设备电连接；所述第二连接器与所述第一连接器连接时，所述第一线缆与所述第二线缆电连接。
25.作为优选，还包括基座，所述基座固定于所述无人机，所述第一连接器固定于所述基座。
26.本实用新型的有益效果为：该可自动脱钩的线缆连接装置，适用于无人机系留系统，当拉扯第二连接器的外力过大时，第二连接器与第一连接器之间可自动脱离连接，更加安全；并且该线缆连接装置结构简单、重量轻、使用方便；
27.该无人机系留系统中，当作用于线缆的拉力过大时，第二连接器与第一连接器之间可自动脱离连接，系留无人机转换成通过备用电池供电，从而避免系留无人机由于受线缆拉扯坠落，有效保护了人员和设备的安全。
附图说明
28.下面根据附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。
29.图1为本实用新型实施例所述线缆连接器的应用示意图之一；
30.图2为本实用新型实施例所述线缆连接器的内部结构示意图之一；
31.图3为本实用新型实施例所述线缆连接器的内部结构示意图之二(卡勾卡接于第一限位部)；
32.图4为本实用新型实施例所述线缆连接器的内部结构示意图之三(卡勾脱离第一限位部)；
33.图5为为本实用新型实施例所述线缆连接器的锁定结构的结构示意图；
34.图6为本实用新型实施例所述线缆连接器的应用示意图之二；
35.图中：10、第一连接器；11、第一限位部；111、止挡面；20、第二连接器；21、第二限位孔；30、锁定结构；31、卡勾；311、扣接面；32、锁定本体；321、按压部；322、安装孔；33、弹性结构；40、转轴；52、第二线缆；60、基座。
具体实施方式
36.为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
37.在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
38.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
39.本实用新型提出一种可自动脱钩的线缆连接装置，该线缆连接装置适用于无人机系留系统，当作用于线缆的拉力过大时，该线缆连接装置可自动脱离连接，保证系留无人机的安全。
40.如图1
‑
6所示，本实用新型的线缆连接装置包括：第一连接器10、第二连接器20以及设于第二连接器20的锁定结构30，锁定结构30用于与第一连接器10扣接；锁定结构30是一种拉力弹开装置。
41.该线缆连接装置应用于无人机系留系统时，系留无人机、第一线缆(即系留无人机端线缆)、第一连接器10、第二连接器20、第二线缆52(即地面端线缆连接)与地面端供电设备依次连接，系留无人机可长时间滞空飞行，通过地面端的供电设备向系留无人机输送电能，在作用于第二线缆52的拉扯力过大时，锁定结构30在拉力的作用下，脱离与第一连接器10的扣接，第二连接器20可自动脱离与第一连接器10的连接。
42.该线缆连接装置中：第二连接器20设于第一连接器10的下方；
43.所述第一连接器10设有第一限位部11，所述第一限位部11包括止挡面111；
44.锁定结构30固定于所述第二连接器20；锁定结构30包括弹性结构33和卡勾31，卡勾31包括扣接面311；所述止挡面111朝上，所述扣接面311朝下；第一连接器10与第二连接器20连接时，卡勾31卡入第一限位部11，扣接面311与止挡面111抵接，止挡面111支撑卡扣；所述扣接面311与所述止挡面111中至少一面为斜面，扣接面311与止挡面111之间呈斜面接触；
45.有外力拉扯第二线缆52时，外部拉力f1同时作用于第二连接器20，斜面会把拉力f1分到卡勾31上，使卡勾31具有往远离第一限位部11的方向运动的趋势，同时，与卡勾31连接的弹性结构33作用于卡勾31的弹性力f2阻碍卡勾31脱离第一限位部11，f2阻碍扣接面311脱离止挡面111；
46.当拉力f1小于临界值时，卡勾31在弹性结构33的弹性力的作用下，保持扣接于第一限位部11，扣接面311保持压紧于止挡面111，第二连接器20与第一连接器10连接；
47.当拉力f1大于临界值时，卡勾31脱离第一限位部11的趋势强于卡勾31保持于第一限位部11的趋势，卡勾31在f1的作用下，克服弹性力的作用，向远离第一限位部11的方向运动，扣接面311相对止挡面111滑动，扣接面311脱离止挡面111，卡勾31脱离第一限位部11，此时第二连接器20与第一连接器10之间脱离扣接，系留飞行机不会被线缆拖拽。
48.如图2所示，弹性结构33驱使卡扣绕转轴40逆时针旋转，作用于第二连接器20的外力趋使卡扣绕转轴40顺时针旋转。
49.具体地，第一限位部11设于第一连接器10的侧壁。
50.需要说明的是拉力临界值的大小，与斜面的倾斜角度、弹性结构33的弹性系数、弹性结构33与卡勾31之间的配合关系等相关，在不同实施例中，临界值的大小不同。
51.本实用新型的线缆连接装置中，常规状态下，第二连接器20通过锁定结构30的卡勾31扣接于第一连接器10，实现第一线缆与第二线缆52之间的连接；当第二连接器20在受到过大的外部拉力作用时，第二连接器20可实现自动脱钩，第二连接器20自动脱离与第一连接器10之间的扣接，该系留无人机与地面的供电设备之间脱离连接，系留无人机自动转换成备用电池供电，如此，避免系留无人机由于外力拉扯传输线缆发生坠落，避免人员受伤，避免设备损坏，安全性更高。
52.该线缆连接装置为简单的机械结构，结构简单，无需设置传感器等电子零件即可实现自动脱钩，便于生产装配，成本可控；该线缆连接装置重量轻，适用于无人机系留系统，并且使用方便。
53.进一步地，当外力f1拉扯第二线缆52时，拉力会作用于第二连接器20的卡勾31上，外力f1包括背离第一连接器10中心轴线、且与斜面平行的的拉力分力f
11
；同时，弹性力f2包括接近所述第一连接器10中心轴线、且与斜面平行的拉力分力f
21
；当f1小于临界值x时，弹性结构33的弹性力将卡扣保持于与第一限位部11卡接；当f1大于某一临界值时，f
11
＞f
21
，锁定结构30与第二连接器20固定，拉扯第二连接器20的拉力带动卡勾31克服弹性结构33的弹性力运动，卡勾31脱离第一限位部11，扣接面311脱离止挡面111。
54.在本实施例中，锁定结构30的弹性结构33采用如下方式设置：
55.锁定结构30包括锁定件和弹性结构33，锁定将包括锁定本体32和卡勾31；
56.锁定本体32通过转轴40与第二连接器20转动连接；锁定本体32的相对两端为第一端和第二端；卡勾31设于锁定本体32的第一端，卡勾31相对锁定本体32凸出；弹性结构33夹设于锁定本体32的第二端与第二连接器20之间；转轴40设于第一端和第二端之间。
57.弹性结构33的弹性力驱使卡勾31绕转轴40向第一方向转动，以使卡勾31卡入第一限位部11；当作用于第二连接器20的拉力大于临界值时，外部拉力驱使卡勾31克服弹性力，绕转轴40向第二方向转动，直至扣接面311脱离止挡面111，卡勾31脱离所述第一限位部11，第二连接器20脱离第一连接器10。其中，第一方向和第二方向中，其一为顺时针方向，另一为逆时针方向。
58.进一步地，锁定本体32设有安装孔322，转轴40穿过安装孔322与锁定本体32连接。
59.采用此种锁定结构30的设置方式，可保证弹性结构33给卡勾31提供的弹性力，保证弹性结构33能够在常态下保持卡勾31与第一连接器10的可靠扣接，在实施过程中，可根
据实际需求选用不同弹性模量的弹性结构33，且该锁定结构30的结构简单，便于装配，且便于维修。
60.优选地，弹性结构33为弹簧。
61.优选地，弹簧的一端与第二连接器20连接，另一端与锁定本体32连接。第二连接器20和锁定本体32上设有安装槽，弹簧的两端分别嵌入安装槽内。
62.需要说明的是，弹簧不应作为弹性结构33的限制；在其他实施例中，弹性结构33也可以为弹片、弹球等。
63.在其他实施例中，锁定结构30的弹性结构33还可采用如下方案设置：锁定结构30为弹性卡爪，弹性卡爪包括具有弹性的杆部，以及设于杆部端部的卡勾31，杆部远离卡勾31的一端与第二连接器20连接。
64.在一实施例中，止挡面111为平面，扣接面311为斜面。在本实施例中，如图2所示，在径向方向上，卡勾31适于由外向内转动，以卡入第一限位部11；斜面接近第一连接器10的中心轴线的一端，高于斜面远离第一连接器10的中心轴线的一端，从而使拉力作用于卡勾31的、沿斜面方向的分力大于临界值时，可带动卡勾31脱离第一限位部11。
65.在其他实施例中，卡勾31也适于由内向外转动，以卡入第一限位部11。
66.优选地，为了便于在必要时，通过人工操作锁定结构30，解除锁定结构30与第一连接器10的扣接，分离第一连接器10和第二连接器20，采用如下方式设置该线缆连接装置：所述第一连接器10与所述第二连接器20连接时，所述第一连接器10插入所述第二连接器20；在径向方向上，将锁定结构30设于第二连接器20的径向外部。
67.在此结构的基础上，为了提升人工操作锁定结构30时的操作体验，锁定本体32包括按压部321，所述按压部321设有纹路，以提升触摸反馈，纹路还起到防滑的作用，便于人工操作；在所述按压部321施加压力时，可驱动所述卡勾31克服所述弹性力绕所述转轴40向远离所述止挡面111的方向转动。
68.优选地，第一限位部11为限位槽或限位孔，扣接面311为第一限位部11的底壁。
69.优选地，第一限位部11包括限位顶壁。
70.优选地，所述第二连接器20设有第二限位孔21，所述卡勾31穿过所述第一限位部11扣接。如此设置，也可避免卡勾31与第一限位部11直接暴露于外部环境，保证卡勾31与第一限位部11之间的可靠扣接。
71.具体地，为了避免第二限位孔21的顶壁阻碍卡勾31脱离第一限位部11，将卡勾31的顶壁的位置配置为：所述卡勾31抵顶所述第二限位孔21的顶壁时，所述卡勾31脱离所述第一限位部11。
72.本实用新型还提出一种无人机系留系统，其可避免系留无人机被线缆拉扯坠落，更加安全可靠，可有效保护人员和设备的安全。
73.如图1
‑
6所示，该无人机系留系统包括：
74.上述任意实施例中的可自动脱钩的线缆连接装置；所述第一连接器10包括第一端子，所述第二连接器20包括第二端子；
75.该无人机系留系统还包括：
76.无人机、第一线缆(图未示出)和第二线缆52；所述无人机包括电池；
77.所述第一线缆的一端与所述无人机电连接，另一端与所述第一端子电连接；所述
第二线缆52的一端与所述第二端子电连接，另一端用于与地面端的供电设备电连接；
78.所述第二连接器20与所述第一连接器10连接时，所述第一端子与所述第二端子电连接，所述第一线缆与所述第二线缆52电连接。
79.该无人机系留系统中，当作用于与地面供电设备连接的线缆受到外部的拉力过大时，卡勾31与第一限位部11之间、锁定结构30与第一连接器10之间、第二连接器20与第一连接器10之间可自动脱离连接，系留无人机转换成通过备用电池供电，从而避免系留无人机受线缆拉扯坠落，可有效保护了人员和设备的安全。
80.优选地，第一端子为插针，第二端子为插座；或，第一端子为插座，第二端子为插针。
81.优选地，该无人机系留系统，为了方便将第一连接器10可靠安装于无人机，该系留系统还包括基座60，所述基座60固定于所述无人机，所述第一连接器10固定于所述基座60。
82.于本文的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左、”“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
83.在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。
84.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
85.以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。