用于在发射管内可拆卸地联接无人驾驶飞行器的系统的制作方法

相关申请的交叉参考

本申请要求2012年6月7日提交的临时专利申请第61/656,949号的优先权和权益，出于所有目的，该临时专利申请的内容据此通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及具有弹底板(sabot)的发射管；并且更具体地涉及用于无人驾驶飞行器(UAV)的发射管和发射罐、抑制爆炸声的(report-suppressing)发射管以及弹底板。

背景

UAV通常以未组装的状态被运送至发射场。在现场它们被组装、测试并且发射。发射通常通过手、通过弹性系绳、有动力的绞盘或其一些组合从移动的运载工具来执行。此类方法可能耗时和/或麻烦。一旦发射，UAV就可能接收到上行链路并且可以通过环路中的人、间歇地上行链路过程矫正的人例如经由监督控制来引导，或者通过与机载的飞行路径引导发生器以及惯性传感器的输出和/或来自全球定位系统(GPS)接收器的输出相组合的预装入的拦截/供给点来引导。

概述

公开了无人驾驶飞行器(UAV)发射管装置，其可以包括：至少一层预浸基材(prepeg substrate)，所述至少一层预浸基材围绕开口(aperture)安置以形成管；弹底板，所述弹底板安置在所述管的内部，弹底板具有第一卡环调整片；和卡环，所述卡环可拆卸地联接至第一卡环调整片并且接触管的内周壁，以致卡环在转动上受内周壁和第一卡环调整片约束。弹底板还可以包括可扩展的裙部以与管的内周壁一起提供加压密封。可扩展的裙部可以利用粘合部(adhesive)被轴向地约束于管内，并且粘合部可以在管内围绕壳可拆卸地结合可扩展的裙部。在此实施方式中，壳可以由气体发生器的外表面构成，气体发生器配置成产生气体以在可扩展的裙部和壳之间产生高压容积，且其中所产生的压力足以通过破坏气体发生器的外表面和可扩展的裙部之间的粘合部约束来推动可扩展的裙部离开壳。该装置还可以具有座接在所述弹底板上的UAV，UAV具有可拆卸地联接至所述卡环的第二卡环调整片，且其中卡环在转动上受内周壁、第一卡环调整片和第二卡环调整片约束。弹底板可以栓系到管。弹底板可以包括：基部弹底板，所述基部弹底板配置成接合UAV，基部弹底板具有第一多个可扩展的部分裙部密封件；和圆周弹底板裙部，所述圆周弹底板裙部座接在基部弹底板上，圆周弹底板裙部具有第二多个可扩展的部分裙部密封件，以致第一多个可扩展的部分裙部密封件和第二多个可扩展的部分裙部密封件与内周壁一起完成加压密封。可扩展的裙部可以利用粘合部被轴向地约束于管内，并且粘合部可以在管内围绕壳可拆卸地结合可扩展的裙部，以致由气体发生器产生气体通过破坏粘合部的可拆卸的结合来推动可扩展的裙部离开气体发生器。UAV可以座接在弹底板上，UAV具有可拆卸地联接至卡环的第二卡环调整片，其中当UAV在管中时内周壁防止卡环从第二卡环调整片滑落。

公开了一种发射无人驾驶飞行器(UAV)的方法，其包括在气体发生器中产生气体，将该气体引入弹底板的可扩展的弹底板裙部和气体发生器之间的高压容积以破坏约束发射管中的弹底板的粘合联接部，利用该气体推动可扩展的弹底板裙部抵靠发射管的内周壁；和利用该气体迫使弹底板沿发射管升高。该方法还可以被界定，其中粘合联接部包括在可扩展的裙部和围绕气体发生器的壳之间的粘合联接部。该方法还可以包括利用卡环将UAV扣紧到弹底板；和抵靠发射管的内周壁约束卡环以防止卡环从UAV和弹底板中的至少一个脱离。在某些实施方式中，该方法还可以包括使卡环滑过内周壁以从卡环释放UAV和弹底板中的至少一个，并且可以包括将弹底板栓系到发射管以防止弹底板离开发射管。

在另一个实施方式中，一种发射无人驾驶飞行器(UAV)的方法包括：将弹底板约束在发射管中；将气体引入弹底板的可扩展的弹底板裙部的高压侧以破坏发射管中的弹底板的约束；利用该气体推动可扩展的弹底板裙部抵靠发射管的内周壁；和利用该气体迫使弹底板沿发射管升高。在此实施方式中，可以利用粘合部约束弹底板，并且粘合部可以用于在发射管中将弹底板的可扩展的裙部约束至围绕气体发生器的壳。该方法还可以包括将所述弹底板栓系到所述发射管。可扩展的弹底板裙部还可以包括圆周裙部突出物，所述圆周裙部突出物从所述可扩展的弹底板裙部朝向所述发射管的内周壁延伸。该方法还可以包括通过系绳来约束所述弹底板的前进，所述系绳配置成防止所述弹底板离开所述发射管，且其中所述弹底板的受约束的前进大体上将所述气体保留在所述发射管中。在某些实施方式中，系绳可以通过系绳卷轴和/或卷绕元件附接至所述弹底板和所述发射管的所述内周壁。

另一个实施方式可以包括一种无人驾驶飞行器(UAV)发射管装置，包括：第一开口部分，其中所述第一开口部分包括恒定的横截面积；第二开口部分，其中所述第二开口部分包括相对于所述第一开口部分扩大的横截面积，且其中所述第一开口部分和所述第二开口部分形成发射管；弹底板，所述弹底板安置在所述第一开口部分中并且配置成可拆卸地联接至UAV；其中所述弹底板配置成在所述弹底板从所述第一开口部分运动至所述第二开口部分时从所述UAV脱离。弹底板可以配置成通过卡环可拆卸地联接至所述UAV，所述卡环配置成可拆卸地联接至所述弹底板的第一卡环调整片和所述UAV的第二卡环调整片。所述卡环可以在转动上受以下中的至少一个约束：所述第一开口部分的内表面、所述弹底板的所述第一卡环调整片和所述UAV的所述第二卡环调整片。所述卡环可以配置成在所述弹底板从所述第一开口部分运动至所述第二开口部分时从所述UAV的所述第二卡环调整片脱离。所述卡环可以配置成在所述卡环运动经过所述第二开口部分的内表面时从所述弹底板的所述第一卡环调整片脱离。某些实施方式还可以包括至少一个气体发生器，所述至少一个气体发生器被安置在所述第一开口部分的底部部分中；和所述弹底板的可扩展的弹底板裙部，其中所述可扩展的弹底板裙部的中空端被定向为朝向所述至少一个气体发生器，且其中所述可扩展的弹底板裙部在轴向上受可拆卸的约束部约束。所述至少一个气体发生器可以配置成产生气体，并且所述可扩展的弹底板裙部可以配置成大体上将所述气体保留在所述发射管内。所述产生的气体可以配置成从所述可拆卸的约束部分开所述可扩展的弹底板裙部并且将所述弹底板从所述第一开口部分推进至所述第二开口部分。所述可扩展的弹底板裙部可以配置成扩展至所述第二开口部分的所述扩大的横截面积并且继续大体上将所述气体保留在所述发射管的所述第二开口部分中。某些实施方式还可以包括系绳，所述系绳附接至所述弹底板和所述第一开口部分的底部部分，其中所述系绳可以配置成约束所述弹底板的运动，以致所述可扩展的弹底板裙部大体上保持所述气体不逃逸经过所述发射管中的开孔。

附图简述

在附图的图中通过举例而非限制性方式示出了各实施方式，并且在附图中：

图1描绘了在发射管内利用粘合部联接至壳的可扩展的裙部的一个实施方式，并且弹底板可拆卸地联接至UAV；

图2是当气体压力抵靠可扩展的裙部在高压容积中建立时首次在图1中示出的可扩展的裙部、粘合部和壳的展开图；

图3是当可扩展的裙部破坏约束发射管中的弹底板的粘合联接部时首次在图1中示出的可扩展的裙部、粘合部和壳的展开图；

图4描绘了迫使弹底板沿图1所示的发射管升高的气体，并且弹底板利用受发射管的内侧壁约束的卡环被可拆卸地联接至UAV；

图5和6描绘了示例性的UAV发射管，在一个实施方式中，弹底板利用受发射管的内侧壁约束的卡环被可拆卸地联接至UAV；

图7描绘了当除去内侧壁约束时从UAV落下的图5和6中所示的卡环；

图8和9描绘了示例性UAV发射，在一个实施方式中，弹底板利用在发射管的一部分内受发射管的内侧壁约束的卡环被可拆卸地联接至UAV；

图10描绘了当除去发射管的另一部分中的内侧壁约束时从UAV落下的图8和9中所示的卡环；

图11和12描绘了具有开口扩大的发射端的另一个实施方式的UAV发射管，UAV和弹底板联接卡环在发射管的一部分内受发射管的内侧壁约束；和

图13和14描绘了示例性UAV，其机翼展开且其推进式螺旋桨正旋转着。

详述

公开了无人驾驶飞行器(UAV)发射管装置，其具有围绕开口安置以形成管的预浸基材，弹底板安置在管的内部，且弹底板具有第一卡环调整片，并且卡环被可拆卸地联接至第一卡环调整片且接触管的内周壁，以致当UAV在管中时内周壁约束卡环从第一卡环调整片滑落。以这种方式，可以在进一步运输至发射场之前在发射管中组装、测试并约束UAV。

图1示出UAV 108的一个实施方式，UAV 108被可拆卸地约束在发射管100中，用于测试和/或进一步运输至发射场。发射管100可以具有围绕开口106安置的内周壁和外周壁(102，104)。在某些实施方式中，发射管100可以由单壁结构形成。示出UAV 108邻近内周壁102安置在开口106中，且UAV 108可拆卸地联接至自身安置于发射管100中的弹底板110。具有定向为朝向高压容积114的开口端112的弹底板110可以是中空的。系绳116可以在弹底板110的中空部内附接至弹底板110，并且还可以附接至发射管100的内壁102。

UAV 108可以在UAV 108的近端120处具有径向压痕118，UAV卡环调整片122可以从径向压痕118朝向内周壁102径向地延伸，用于联接至紧固件124。类似地，弹底板110可以具有卡环调整片126，卡环调整片126从弹底板110的近端130处的径向压痕128朝向内周壁102径向地延伸，用于联接至紧固件124。如图1所示，UAV和弹底板卡环调整片(122，126)可以按彼此互补相对的方式转动对准以使紧固件124例如卡环124诸如U形卡环能够可拆卸地围绕UAV和弹底板卡环调整片(122，126)。例如，UAV和弹底板卡环调整片(122，126)中的每一个可以形成水平的且平面的表面或大体上水平的且大体上平面的表面，在该表面上当卡环124的互补部分被定位以围绕UAV和弹底板卡环调整片(122，126)时，该互补部分可以安放。一旦UAV 108、弹底板110和卡环124被插入发射管100内，则内周壁102可以在转动上约束卡环124从UAV卡环调整片122和弹底板卡环调整片126滑落以实现UAV 108和弹底板110之间的联接，一旦内周壁102不再在转动上约束卡环124，则该联接是可拆卸的。

在可选择的实施方式中，卡环124可以被可拆卸地联接至UAV卡环调整片122，并且在铰链(未示出)处被可转动地联接至弹底板110。在此实施方式中，当例如通过开始离开发射管100的UAV 108和卡环124而除去卡环124受内周壁102的转动约束时或当开口106直径适当地增大时，卡环124可以围绕铰链(未示出)转动。

弹底板110可以形成有或组装有可扩展的裙部132，该可扩展的裙部132可以被轴向地约束且从气体发生器134下游可拆卸地联接至发射管100的内壁102。如图1所示，可扩展的裙部132可以在管内利用粘合联接部138可拆卸地联接至圆周壳136以在可扩展的裙部132和圆周壳136之间建立高压容积114。圆周壳136可以由气体发生器134的外表面界定。在操作期间，可以将来自气体发生器134的气体引入高压容积114。产生的气体压力推动并扩展粘合联接部138处的可扩展的裙部132以从圆周壳136脱开可扩展的裙部132。可扩展的裙部132上得到的气体压力可以引起或至少有助于发射管100的弹底板110和内周壁102之间的气封的形成，以通过利用高压容积114和弹底板的与高压容积相对的侧之间的气体压力差沿着发射管100的内壁102更好地驱动弹底板110。可扩展的裙部132和内周壁102之间的加压密封的形成可以通过圆周裙部突出物140来促进，圆周裙部突出物140可以朝向发射管100的内周壁102形成于可扩展的裙部132中且从可扩展的裙部132延伸。在某些实施方式中，弹底板110可以配置成在弹底板110和内周壁102之间形成间隙，从而提供所需量的气体泄漏以防止发射器变得太热或含有发射气体，以致发射器的结构完整性被损坏或破坏。因此，弹底板110实施方式可以被按尺寸制造成限制气体泄漏和/或限制在UAV 108发射过程期间产生的声波的声传播。

内周壁102可以由预浸基材例如环氧预浸料Kevlar^TM形成。卡环124可以是由热塑性聚合物例如聚氯乙烯(PVC)形成的或由诸如铝或钢的金属形成的刚性构件。可以抵靠UAV 108和弹底板110通过发射管100的内周壁102在转动上约束卡环124。

图2是当气体压力抵靠可扩展的裙部132在高压容积114中建立时首次在图1中示出的可扩展的裙部132、粘合联接部138和壳136的展开图。可扩展的裙部132可以利用粘合联接部138被可拆卸地联接至壳136。在可选择的实施方式中，粘合联接部138可以被另一种联接部替代，该另一种联接部配置成打断气体200在高压容积114内达到预定的气体压力，例如将可扩展的裙部132联接至壳136的合适的销。当气体200被引入弹底板的中空部时圆周裙部突出物140可以邻接内周壁102。

图3是首次在图1中示出的可扩展的裙部132和壳136的展开图，其中高压容积中的气体压力压靠在可扩展的裙部上以破坏约束发射管100中的弹底板的粘合联接部138。达到预定压力时，粘合联接部138不足以使可扩展的裙部132联接至壳136，并且破坏了壳136的内表面和可扩展的裙部132之间的粘合部约束以轴向地释放可扩展的裙部132和弹底板。气体200继续推动可扩展的裙部132抵靠发射管的内周壁102以增强气封，从而迫使弹底板沿发射管升高。虽然可扩展的裙部132被示为在发射管100和壳136的基部300处粘合联接至壳136，但是可扩展的裙部132可以被联接至壳136上的较高位置。另外，虽然粘合联接部138被示为具有珠状或球状形状，但是粘合联接部138可以采用薄层粘合部的形式，其中可扩展的裙部132可以响应于达到高压容积114中预定的气体压力的气体200从粘合联接部138“撕裂”或剥离，以推动可扩展的裙部132远离壳136。

图4描绘了在从围绕气体发生器134的壳136释放可扩展的裙部132之后的在图1所示的弹底板100。气体发生器134继续产生气体200以使高压容积114加压，导致抵靠可扩展的裙部132在高压容积114和发射管的剩余部分之间的压力差，从而增强可以存在于圆周裙部突出物140和内周壁102之间的气封。因此，弹底板110可以迫使UAV 108穿过开口106并且沿发射管100升高。联接至弹底板110的系绳116继续向外卷绕以使弹底板110能够继续沿发射管100升高。UAV 108可以通过卡环124保持可拆卸地联接至弹底板110，且卡环124在转动上受内周壁102约束，以致防止卡环124从UAV和弹底板卡环调整片(122，126)中的至少一个脱离。在图4中，示出了具有恒定的横截面的开口106。在可选择的实施方式中，开口在用于从UAV卡环调整片122、弹底板卡环调整片126或二者转动释放卡环124的逐步准备中可以具有扩大的横截面。

图5描绘了发射管500的一个实施方式，发射管500沿着其长度具有恒定的横截面积，且弹底板510利用卡环514被可拆卸地联接至UAV 512，卡环514可拆卸地连接至弹底板510和UAV 512并且在转动上受发射管500的内周壁516约束。在该实施方式中，示出发射管500具有横越发射管500的顶部开孔的任选的易碎密封件502。示出两个气体发生罐(504，506)安置在发射管500的高压容积508内。在图5中，先前约束发射管500中的弹底板510的粘合联接部已被破坏(参见图3)，并且弹底板510已响应于高压容积508和弹底板的与高压容积相对的侧之间的压力差使发射管轴向向上移动一定距离。当卡环514继续在转动上受内周壁516约束以保持弹底板510和UAV 512之间的可拆卸联接部时，示出UAV 512破坏易碎密封件502并且开始离开发射器500。

图6描绘了图5的UAV发射管，且如由气体600所描绘的，气体发生罐(504，506)增大发射管500的内周壁516和弹底板510之间的高压容积508内的压力。系绳604可以被附接至内周壁516和/或经由系绳卷轴或卷绕元件608被附接至内基壁606。相对于图5，示出弹底板510沿着发射管500安置，在该示例中发射管500是与UAV 512一起移动的正平行六面体容积，UAV 512通过卡环514被可拆卸地联接至弹底板510。在一个实施方式中，可以错开通过气体发生器(504，506)的气体的产生，以致一个气体发生器在时间上比另一个开启的晚，以在UAV 512沿着发射管500前进并且离开发射管500时增大或维持压力。

图7将图5和6的发射管描绘为弹底板510接近如由系绳604限定的完全放松或最大的前进距离，以防止弹底板510离开发射管并且以大体上将气体保留在发射器容积内，用于随后控制气体渗流入周围气氛中。在某些实施方式中，利用热或温式气体发生器，弹底板510前进大概不超过图7中所描绘的位置。当卡环514滑过内周壁516时，卡环514从UAV卡环调整片700脱离以允许UAV 512继续不受阻碍地离开发射管。在某些实施方式中，可以延长弹底板510的最大前进以允许卡环514从UAV卡环调整片700和弹底板卡环调整片702脱离，例如通过允许卡环514完整地摆脱内周壁516。在此实施方式中，弹底板510或弹底板510的可扩展的弹底板裙部704部分可以大体上将气体保留在发射器容积内，用于随后控制气体渗流入周围气氛中。弹底板510还可以配置有侧部凹部(未示出)以在完全放松的位置处帮助气体控制释放经过弹底板510，无论是否完全摆脱卡环514。

图8描绘了具有扩大的开口发射端的发射管800的一个实施方式。卡环514沿着发射管长度的一部分而不是沿着如图5和6中所示的整个长度在转动上受发射管800的内周壁820约束。示出两个气体发生罐(802，804)安置在发射管800的高压容积806内。示出系绳的弹底板808安置在气体发生罐(802，804)和UAV 810之间。发射管具有恒定的横截面积812的高压开口部分以提供增大的发射速度和开口扩大的发射部分814以调节可以越过UAV 810的常规机身延伸的UAV有效负载816。例如，UAV有效负载816可以供给照相机、传感器或越过UAV 810的机身延伸的其他设备。当卡环514继续在转动上受内周壁820约束以保持弹底板808和UAV810之间的可拆卸联接部时，示出UAV 810破坏任选的易碎密封件818并且开始离开发射器800。

图9描绘了图8的开口扩大的发射部分814和UAV发射管800，且如由气体900所描绘的，气体发生罐(802，804)增大弹底板808和气体发生罐(802，804)之间的高压容积806内的压力。系绳902可以被附接至内周壁820和/或经由系绳卷轴或卷绕元件906被附接至内基壁904。相对于图8，示出弹底板808沿着发射管800安置，在该示例中发射管800是与UAV 810一起移动的正平行六面体容积，UAV 810通过卡环514被可拆卸地联接至弹底板808。在图8和9的示出的实施方式中，弹底板808还未接近开口扩大的发射部分814并且因此卡环514仍描绘为在转动上受内周壁820约束以将UAV 810可拆卸地联接至弹底板808。

图10描绘了图8和9中所示的卡环514，其从UAV 810离开以在发射管的开口扩大的发射部分814中从弹底板808脱离UAV 810。当卡环514滑过恒定的横截面积812的高压开口部分时，卡环514可以不再在转动上受内周壁820约束并且因此卡环514可以从UAV卡环调整片1000离开以允许UAV 810继续不受阻碍地离开发射管。在某些实施方式中，弹底板808具有可扩展的弹底板裙部1002，可扩展的弹底板裙部1002可以配置成大体上将气体保留在发射器容积内以大体上通过开口扩大的发射部分814提供弹底板808的持续推力。

图11和12描绘了具有开口扩大的发射部分1104的发射管1100的一个实施方式。发射管1100具有恒定的横截面积1102的高压开口部分以提供增大的发射速度和开口扩大的发射部分814以调节可以越过UAV 1108的机身延伸的UAV有效负载1106。与图8和9中所示的发射管不同，恒定的横截面积1102的高压开口部分大体上贯穿发射管1100长度延伸。在图11和12所示的实施方式中，沿着发射管长度突然引入开口扩大的发射端1104，以在朝向UAV 1108的前部调节UAV有效负载1106的同时最大化可用的高压开口部分长度。卡环1110将UAV 1108可拆卸地联接至弹底板1112并且在到达开口扩大的部分1104之前沿着发射管长度的相当大部分在转动上受发射管1100的内周壁1114约束，以致卡环1110不远离UAV1108和弹底板1112转动。当卡环1110滑过高压开口部分1102的内周壁1114时，卡环1110不再在转动上受内周侧壁1114约束并且因此卡环1110可以离开UAV 1108以允许UAV 1108继续不受阻碍地离开发射管1100。

图13以底侧透视图描绘了呈发射前状态1300的示例性UAV，即，其机翼1302和尾翼面1304折叠在飞行器的机身下方。还示出螺旋桨桨毂1306，可以围绕该螺旋桨桨毂1306可旋转地安装螺旋桨。航空器可以包括与飞行器保形的或从飞行器延伸的射频(RF)天线1308。无论管容积是正圆柱体、正平行六面体还是一些其他形状，UAV的横截面或多个横截面可能不足以保持飞行器和发射器的内壁之间的气密配合。因此，对基于气体压力的发射而言，弹底板可以安置在气体源和UAV之间。

图14描绘了呈发射状态1400的示例性UAV，且其机翼1302、1304展开并且其推进式螺旋桨1402正旋转着。UAV可以通过天线例如RF天线1308接收和/或发送信号，该天线可以与发射的UAV 1400保形或从发射的UAV 1400延伸出来。

预期上面的实施方式的特定特征和方面的不同组合和/或子组合可以被作出并且仍然落在本发明的范围内。因此，应理解，所公开的实施方式的不同特征和方面可以彼此组合或互相替换，以便形成所公开的发明的变化模式。此外，意图本文中通过实施例公开的本发明的范围不应受上述具体公开的实施方式限制。