一种基于气压的旋转式无人机弹射装置的制作方法

本发明涉及无人飞行器技术领域，特别是一种基于气压的旋转式无人机弹射装置。

背景技术：

中小无人机发射主要可分为滑跑起飞、火箭发射起飞和短距弹射起飞方式。滑跑起飞需要在机体上增加起落架附件，增加了结构设计难度，提高了飞机负载，此外对地形要求相对较高。火箭发射不可重复使用，前期准备时间长，火工品保护难度大。因此短距弹射起飞是一种被广泛应用的，且适用于多地形的中小无人机发射方式。但是，现有的短距弹射起飞多为直线型弹射方式，该种弹射方式不仅占地面积大，而且展开折叠复杂。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种能够提高无人机的使用寿命的基于气压的旋转式无人机弹射装置，并且能够减小占地面积、方便运输与移动。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：一种基于气压的旋转式无人机弹射装置，包括支撑架、支撑杆、缓冲气缸、动力气缸、滑轮增速器，其中：

所述支撑架用于固定无人机滑块，安装在机翼下方的无人机滑块被限制在支撑架的导轨中，导轨用于限制无人机滑块向后运动自由度和上下运动自由度，无人机滑块的向前运动自由度由锁销控制，锁销设置于导轨的端部，无人机滑块通过克服锁销内部预紧弹簧的预紧力实现上下运动，从而实现上锁与解锁；

所述支撑杆包括联动横杆、过渡件、缓冲鼓轮、动力鼓轮、离合器、电机、连接件，其中联动横杆用于传递旋转动力至过渡件，过渡件用于联接支撑架和联动横杆；缓冲鼓轮与支撑杆主体同轴，缓冲鼓轮内部的缓冲绳索缠绕方向与旋转发射方向相反，缓冲绳索初始端套在缓冲锁销上、另一端与缓冲气缸的活塞相连；动力鼓轮同样与支撑杆主体同轴，动力鼓轮内部的动力绳索缠绕方向与旋转发射方向一致，动力绳索初始端套在动力锁销上、另一端通过滑轮增速器与动力气缸的活塞撑杆相连；支撑杆底部的电机通过离合器与支撑杆主体相连。

进一步地，所述锁销用于限制无人机滑块的一端为斜面，当无人机在惯性作用下向前滑动时，无人机滑块与锁销斜面接触，通过克服预紧弹簧的预紧力将锁销按下解锁，随后无人机滑块沿导轨滑出，完成无人机释放。

进一步地，所述离合器只在电机的储能旋转时闭合，在电机旋转方向传递弯矩，而在发射旋转时离合器将脱开，将电机与支撑杆的作用力隔离；在储能阶段，根据发射无人机的重量和速度对动力气缸气压进行调整，离合器闭合，然后电机带动动力鼓轮旋转，动力绳索在动力鼓轮进行缠绕运动，进而通过滑轮增速器拉伸活塞撑杆，压缩动力气缸内部气体，在达到设定旋转圈数后完成储能过程。

进一步地，所述缓冲绳索初始处于放松状态，缓冲绳索松弛长度与动力绳索待收拢长度相同，通过调整动力气缸气压，使得发射时支撑杆预定的旋转圈数能够达到设计发射速度；发射时，离合器脱开，支撑杆将在动力绳索拉拽下进行旋转运动，当发射旋转圈数到达预定值时，动力气缸活塞回到气体压缩前的初始位置，动力绳索开始松弛，缓冲绳索开始被拉紧，进而拉动缓冲气缸的活塞，压缩内部气体，使得支撑杆缓冲减速，此时无人机在惯性作用下将从支撑架导轨滑出，进而完成发射。

进一步地，所述滑轮增速器包括4个固定滑轮和1个动滑轮，动滑轮与活塞撑杆相连；通过滑轮增速器将发射时活塞撑杆运动速度降至原速度的1/3。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)不仅有效地增加了弹射行程，降低无人机弹射过载，提高了无人机与任务设备的使用寿命，而且极大地降低了占地面积，方便运输和移动；(2)通过调整缓冲拉绳的长度可以实现旋转平面内任意方向的弹射要求，通过调整动力气缸内部气体气压可以控制无人机的弹射起飞速度，适用于不同重量和速度的无人机弹射要求。

附图说明

图1是本发明基于气压的旋转式无人机弹射装置的结构示意图。

图2是本发明基于气压的旋转式无人机弹射装置的部分俯视图。

图3是无人机支撑架与无人机安装关系示意图。

图4是无人机支撑锁闭结构局部示意图。

具体实施方式

结合图1～4，本发明基于气压的旋转式无人机弹射装置，包括支撑架1、支撑杆2、缓冲气缸12、动力气缸14、滑轮增速器13，其中：

所述支撑架1用于固定无人机滑块19，安装在机翼24下方的无人机滑块19被限制在支撑架1的导轨23中，导轨23用于限制无人机滑块19向后运动自由度和上下运动自由度，无人机滑块19的向前运动自由度由锁销4控制，锁销4设置于导轨23的端部，无人机滑块19通过克服锁销4内部预紧弹簧18的预紧力实现上下运动，从而实现上锁与解锁；

所述支撑杆2包括联动横杆3、过渡件5、缓冲鼓轮6、动力鼓轮7、离合器10、电机11、连接件20，其中联动横杆3用于传递旋转动力至过渡件5，过渡件5用于联接支撑架1和联动横杆3；缓冲鼓轮6与支撑杆2主体同轴，缓冲鼓轮6内部的缓冲绳索21缠绕方向与旋转发射方向相反，缓冲绳索21初始端套在缓冲锁销8上、另一端与缓冲气缸12的活塞相连；动力鼓轮7同样与支撑杆2主体同轴，动力鼓轮7内部的动力绳索22缠绕方向与旋转发射方向一致，动力绳索22初始端套在动力锁销9上、另一端通过滑轮增速器13与动力气缸14的活塞撑杆15相连；支撑杆2底部的电机11通过离合器10与支撑杆2主体相连。

作为一种具体示例，所述锁销4用于限制无人机滑块19的一端为斜面，当无人机在惯性作用下向前滑动时，无人机滑块19与锁销4斜面接触，通过克服预紧弹簧18的预紧力将锁销4按下解锁，随后无人机滑块19沿导轨23滑出，完成无人机释放。

作为一种具体示例，所述离合器10只在电机11的储能旋转方向传递弯矩，而在发射旋转时离合器10将脱开，将电机11与支撑杆2的作用力隔离；在储能阶段，根据发射无人机的重量和速度对动力气缸14气压进行调整。离合器10闭合，然后电机11带动动力鼓轮7旋转，动力绳索22在动力鼓轮7进行缠绕运动，进而通过滑轮增速器13拉伸活塞撑杆15，压缩动力气缸14内部气体16，在达到设定旋转圈数后完成储能过程。

作为一种具体示例，所述缓冲绳索21初始处于放松状态，缓冲绳索21松弛长度与动力绳索22待收拢长度相同，通过调整动力气缸14气压，使得发射时支撑杆2预定的旋转圈数能够达到设计发射速度。发射时，离合器10脱开，支撑杆2将在动力绳索22拉拽下进行旋转运动，当发射旋转圈数到达预定值时，动力气缸14活塞回到气体压缩前的初始位置，动力绳索22开始松弛，缓冲绳索21开始被拉紧，进而拉动缓冲气缸12的活塞，压缩内部气体，使得支撑杆2缓冲减速，此时无人机在惯性作用下将从支撑架1导轨滑出，进而完成发射。

作为一种具体示例，所述滑轮增速器13包括4个固定滑轮和1个动滑轮17，动滑轮17与活塞撑杆15相连；通过滑轮增速器13将发射时活塞撑杆15运动速度降至原速度的1/3。

下面结合附图1～4和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

结合图1，本实施例中基于气压的旋转式无人机弹射装置，主要包括支撑架1、支撑杆2、缓冲气缸12、滑轮增速器13、动力气缸14部分组成。

如图2所示，支撑架1用于固定无人机滑块19，安装在机翼24下方的无人机滑块19被限制在支撑架1的导轨23中，导轨23用于限制无人机滑块19向后运动自由度和上下运动自由度，无人机滑块19的向前自由度由锁销4控制，锁销4安装于导轨23的端部，通过克服锁销4内部穿有的预紧弹簧18的预紧力可以实现上下运动，从而实现上锁与解锁，如图3所示。由于锁销4限制无人机滑块19一端为斜面，当无人机在惯性作用下向前滑动时，无人机滑块19与锁销4斜面接触，通过克服预紧弹簧18预紧力将锁销4按下解锁，随后无人机滑块19沿导轨23滑出，完成无人机释放，如图4所示。

支撑杆2由联动横杆3、过渡件5、缓冲鼓轮6、动力鼓轮7、离合器10、离合器10、电机11、连接件20组成。联动横杆3用于传递旋转动力至过渡件5，过渡件5用于联接无人机支撑架1和联动横杆3。缓冲鼓轮6与支撑杆2主体同轴，缓冲鼓轮6内部的缓冲绳索21缠绕方向与旋转发射方向相反，缓冲绳索21初始端套在缓冲锁销8上，缓冲绳索21初始处于放松状态，缓冲绳索21松弛长度与动力绳索22待收拢长度相同，通过调整动力气缸气压14，使得发射时支撑杆2预定的旋转圈数能够达到设计发射速度，当发射旋转圈数到达预定值时，动力气缸14活塞回到气体压缩前的初始位置，动力绳索22开始松弛，缓冲绳索21开始被拉紧，进而拉动缓冲气缸12活塞，压缩内部气体，使得支撑杆2缓冲减速，此时无人机在惯性作用下将从无人机支撑架1导轨滑出，进而完成发射。

动力鼓轮7同样与支撑杆2主体同轴，动力绳索22初始端套在动力锁销9上，动力鼓轮7内部的动力绳索22缠绕方向与旋转发射方向一致，动力绳索22的一端通过滑轮增速器13与动力气缸14的活塞撑杆15相连。支撑杆2底部的电机11通过离合器10与支撑杆2主体相连，离合器10只在电机11的储能时开启，并在蓄能旋转方向传递弯矩，而在发射旋转时离合器10将脱开，将电机11与支撑杆2的作用力隔离。在储能阶段，根据发射无人机的重量和速度对动力气缸14气压进行调整。离合器10闭合，然后电机11带动动力鼓轮7旋转，动力绳索22在动力鼓轮7进行缠绕运动，进而通过滑轮增速器13拉伸活塞撑杆15，压缩气缸内部气体16，在达到一定旋转圈数后完成储能过程。

滑轮增速器13一共由五个滑轮组成，其中4个位固定滑轮，另1个动滑轮17与活塞撑杆15相连，通过滑轮增速器13可以将发射时活塞撑杆15运动速度降至原速度的1/3，这样可极大的降低活塞与气缸内壁板的摩擦力，提高发射性能。

综上，本发明相比传统直线型弹射装置不仅可以有效增加弹射行程，降低无人机弹射过载，提高无人机与任务设备的使用寿命，而且可以极大降低传统直线型弹射装置存在的占地面积大、运输和移动不方便等问题。