一种小型舰载无人直升机助降系留装置的制作方法

本实用新型涉及舰载无人直升机助降领域，具体地，涉及一种小型舰载无人直升机助降系留装置。

背景技术：

舰载无人直升机以成本低、体积小、作战使用灵活、费效比高、可避免人员伤亡等优势，得到世界各国海军的广泛认可。舰载无人直升机的出色表现向整个世界展示了无人直升机应用的广阔前景，因而受到各海军强国的重视。中小型水面舰艇空间狭小，武器装备容纳空间有限，难以装备远程探测设备、有人直升机或大型无人直升机，基本不具备独立的远程侦查和攻击能力。但随着小型无人直升机技术的进步，这一矛盾可得到解决。小型无人直升机拥有低成本、小体积、作战使用灵活、效费比高、可避免人员伤亡等优势，可部署在中小型水面舰艇上，执行预警、侦查、中继和攻击等任务。对于舰载无人直升机，回收(包括助降和系留)是其面临的主要安全问题之一。据统计，陆基无人直升机回收时的事故率，占整个执行任务期间事故率的80％；对于舰载无人直升机，由于着舰空间受限，以及舰船摆动等原因，这个事故率只会更高。同时，着舰效率也是一个重要问题，如着舰所需时间过长，不仅浪费宝贵的战场时间，也缩短了无人直升机的侦查距离和滞空时间。随着无人直升机任务多样化与功能拓展，对无人直升机的着舰助降装置的需求越来越迫切。缺乏成熟的着舰助降装置技术已成为制约我国乃至全世界在中小型舰艇上部署小型无人直升机的瓶颈，是当前急需解决的问题。

现有的舰载直升机助降装置主要有鱼叉-格栅装置、拉降装置和“渔网”装置，主要用于助降大中型直升机。

“鱼叉装置”的优点是降落精度高，自动化程度高，但存在如下问题：

(1)系统操作复杂，降落过程耗时过多，通常在5min以上。

(2)舰载无人直升机上必须安装复杂的“鱼叉”及传动装置，占用了无人直升机任务载荷。由此可见，小型无人直升机因载荷有限，无法安装“鱼叉”。

(3)使用“鱼叉”着舰，从无人直升机接触甲板到鱼叉自动锁住还有一段时间，虽然这段时间很短，但是在这段时间内无人直升机的着舰仍是不安全的。而且这种方法需要人工对直升机固定和牵引，才能保证直升机平稳、安全着舰。

(4)系统复杂，影响可靠性及可操作性，维修保养工作量大。

拉降装置与鱼叉-格栅装置相比，能适应更加恶劣的海情条件，但由于结构复杂、重量重、安装工作量大，不适合2000吨以下的舰船使用。且使用拉降装置助降系留仍需要甲板人员辅助，在海况恶劣的情况下对舰员的安全也有影响。使用“渔网”装置助降，对无人直升机起降性能有较高要求，同时渔网仅适用于有专用起降甲板的舰船,且需人工操作系留。

综上所述，鱼叉-栅格装置会增加直升机负载，操作复杂，不适合舰载小型无人直升机；拉降装置结构复杂、质量大、安装工作量大，无法在中小型舰船上使用；“渔网”装置只能在有专用飞行甲板的舰船上使用，需人工操作系留。截止目前国内外成熟的舰载无人直升机助降及系留装置，均针对大型舰艇上部署的大型无人直升机。而对于在中小型舰艇上部署的小型无人直升机着舰助降还未进行深入研究。

经检索，中国专利：无人直升机着舰机构，申请号为201410775156.7，其包括横轴，横轴一端连接有立柱，横轴与立柱连接处设置有磁力固定座，磁力固定座下端设置有关节轴承，关节轴承下端连接有电磁铁；磁力固定座上部一侧连接有下连杆，下连杆上部连接有上连杆；上连杆与设置在立柱上的立柱夹子相连接；磁力固定座侧面连接有回转座，回转座与设置在横轴上的横轴夹子相连接；磁力固定座上部设置有磁力紧固件。

若使用上述专利中的着舰机构助降系留无人直升机，需要在无人直升机上加装复杂的装置，增加了无人直升机的负载，且该装置中电磁铁需要消耗无人直升机上存储的电能。小型无人直升机能够承受的载荷和存储的电能有限，助降装置应尽可能不影响小型无人直升机的作战能力，小型无人直升机有限的承载能力以及能源储备应更多地投入到工作或作战使用中。且上述专利中的着舰机构尚未解决磁场对船体的磁化问题。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种小型舰载无人直升机助降系留装置，解决小型无人直升机在中小型舰船上的助降系留问题、磁化问题。

为实现以上目的，本实用新型提供一种小型舰载无人直升机助降系留装置，包括：电永磁吸盘、垫块、外层屏蔽体、内层屏蔽体、退磁线圈、机械夹紧装置、磁感应传感器、光电传感器，其中：

所述电永磁吸盘、所述机械夹紧装置通过所述垫块安装在所述内层屏蔽体上，且所述电永磁吸盘与所述机械夹紧装置呈一角度布置；

所述内层屏蔽体嵌套在所述外层屏蔽体中，所述外层屏蔽体的外侧上端安装有所述退磁线圈；

所述磁感应传感器安装于所述外层屏蔽体的外侧，并与所述退磁线圈相连接；

所述光电传感器设置于所述内层屏蔽体的边缘位置。

所述磁感应传感器在所述电永磁吸盘非工作状态时开启，当检测到磁感应强度高于限值时，所述退磁线圈开启，对所述系留装置以及与距离所述系留装置较近的船体部分进行消磁。

进一步的，所述机械夹紧装置包括驱动部件、上卡紧部件、压力传感器、下卡紧部件和直线导向部件，所述驱动部件安装在所述直线导向部件的一端，所述上卡紧部件、所述下卡紧部件和所述压力传感器组成机械夹紧头，该机械夹紧头安装在所述直线导向部件上。所述机械夹紧头由驱动部件驱动，并通过所述直线导向部件做直线运动，当所述压力传感器碰到无人直升机起落架，受到阻力，所述机械夹紧头则停止前进，通过所述上卡紧部件、所述下卡紧部件固定无人直升机。

本实用新型中，所述电永磁吸盘、所述机械夹紧装置以及所述光电传感器配合完成助降系留，当无人直升机进入所述光电传感器探测范围，触发所述光电传感器，所述电永磁吸盘充磁；无人直升机降落到平台后，所述机械夹紧装置启动，当无人直升机起落架触发所述机械夹紧装置中的压力传感器后，所述机械夹紧头卡紧到位，所述电永磁吸盘退磁，完成无人直升机的助降系留；

优选地，所述电永磁吸盘、所述机械夹紧装置通过所述垫块呈十字排列布置安装在所述内层屏蔽体上，且所述电永磁吸盘与所述机械夹紧装置呈45°布置。

更优选地，所述内层屏蔽体的内部布置有两组呈十字排列的圆周垫块阵列，用于分别支撑所述电永磁吸盘和所述机械夹紧装置，两组圆周垫块阵列呈45°布置；其中一组圆周垫块阵列用于支撑所述电永磁吸盘，该圆周垫块阵列由多组线性垫块阵列构成，每个线性垫块阵列包含有多个垫块，每个线性垫块阵列的上方均安装有一个电永磁吸盘，线性垫块阵列呈十字排列围成圆周，则电永磁吸盘也呈十字排列；另一组用于支撑机械夹紧装置的圆周垫块阵列，同样由多组线性垫块阵列构成，每个线性垫块阵列包含多个垫块，每个线性垫块阵列的上方均安装有一个机械夹紧装置，线性垫块阵列呈十字排列围成圆周，则机械夹紧装置也呈十字排列。

优选地，所述电永磁吸盘采用上表面全金属密封的低剩磁电永磁吸盘。

优选地，所述内层屏蔽体的中心部位设有方形凸台，其中：所述方形凸台内部为中空结构，方形凸台的每个侧面均设有孔，孔用来通导电永磁吸盘的线路，并在孔和电永磁吸盘连接处采用防水密封。

优选地，所述内层屏蔽体与所述外层屏蔽体间留有间隙，除部分连接处外。

优选地，所述内层屏蔽体与所述内层屏蔽体的边缘四角处均设计有排水孔。

更优选地，所述内层屏蔽体采用不易饱和的高磁导率材料硅钢；所述外层屏蔽体采用易饱和的高磁导率材料坡莫合金。

优选地，所述电永磁吸盘、垫块、外层屏蔽体、内层屏蔽体、退磁线圈、机械夹紧装置、磁感应传感器、光电传感器，均设有防盐雾涂层，以提高其在舰船上的环境适应性；具体的：

所述电永磁吸盘和所述机械夹紧装置的外表面均设有一层防盐雾且耐冲击防腐的涂层，涂层采用柔性陶瓷涂料一次或二次喷涂而成；

所述机械夹紧装置中的上卡紧部件、下卡紧部件、直线导向部件设有防盐雾且耐冲击防腐的涂层，涂层采用柔性陶瓷涂料一次喷涂而成；

所述垫块、外层屏蔽体、内层屏蔽体、退磁线圈、磁感应传感器、光电传感器均设置一层防盐雾且防腐的涂层，该涂层采用达克罗涂料一次喷涂而成。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

1、本实用新型可用于在中小型舰船上助降系留小型无人直升机；

2、因电永磁吸盘只需在充磁和退磁的瞬间通电，使得所述装置更加节省能源，也没有断电失磁导致吸附失效的危险，保证了无人直升机系留的安全性。

3、进一步的，本实用新型具有极好防盐雾性能，有着良好的船载适用性。

4、进一步的，本实用新型具有自动助降系留无人直升机的功能，电永磁吸盘以及机械夹紧装置配合光电传感器和压力传感器的作用，能够实现自动运行，能够高效便利地完成无人直升机的回收，整个助降系留过程控制在2min以内，所需时间极短。

5、本实用新型无需人员在甲板上辅助系留无人直升机，保障了人员安全。

6、本实用新型对船体和无人直升机改造极小，隔磁消磁系统的应用也避免了装置使用过程中磁场对舰船及舰船设备的不良影响。

7、本实用新型结构简单紧凑，节能环保，具有良好的经济性。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型一实施例的装置整体结构示意图；

图2为本实用新型一实施例的屏蔽体局部视图；

图3为本实用新型一实施例的内层屏蔽体整体结构示意图，其中：(a)、(b)分别为正视图和后视图；

图4为本实用新型一实施例的外层屏蔽体整体结构示意图；

图5为本实用新型一实施例的机械夹紧装置侧视图；

图中：内层屏蔽体1、外层屏蔽体2、退磁线圈3、电永磁吸盘4、垫块5、机械夹紧装置6、电机6.1、上卡爪6.2、压力传感器6.3、下卡爪6.4、直线导轨6.5、磁感应传感器7、光电传感器8。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

如图1-图5所示，为本实用新型实施例中的小型舰载无人直升机助降系留装置结构示意图，包括内层屏蔽体1、外层屏蔽体2、退磁线圈3、电永磁吸盘4、垫块5、机械夹紧装置6、磁感应传感器7、光电传感器8，其中：

所述电永磁吸盘4、所述机械夹紧装置6通过所述垫块5安装在所述内层屏蔽体1上，且所述电永磁吸盘4与所述机械夹紧装置6呈一角度布置；

所述内层屏蔽体1嵌套在所述外层屏蔽体2中，所述外层屏蔽体2的外侧安装有所述退磁线圈3；

所述磁感应传感器7安装于所述外层屏蔽体2的外侧，并与所述退磁线圈3相连接；

所述光电传感器8设置于所述内层屏蔽体1的边缘位置。

所述磁感应传感器7在所述电永磁吸盘4非工作状态时开启，当检测到磁感应强度高于限值时，所述退磁线圈3开启，对所述系留装置以及与距离所述系留装置较近的船体部分进行消磁。

在部分实施例中，内层屏蔽体1嵌套在外层屏蔽体2中，外层屏蔽体2的外侧上端安装有退磁线圈3；外层屏蔽体2的外侧的一个侧面上安装有磁感应传感器7。

如图1所示，在该实施例中，内层屏蔽体1的内部布置有两组呈十字排列的圆周垫块阵列，用于分别支撑所述电永磁吸盘4和所述机械夹紧装置6，两组圆周垫块阵列呈45°布置；其中一组圆周垫块阵列用于支撑所述电永磁吸盘4，该圆周垫块阵列由4组线性垫块阵列构成，每个线性垫块阵列包含有4个垫块5，每个线性垫块阵列的上方均安装有一个电永磁吸盘4，因为线性垫块阵列呈十字排列围成圆周，则电永磁吸盘4也呈十字排列；另一组用于支撑机械夹紧装置6的圆周垫块阵列，同样由4组线性垫块阵列构成，每个线性垫块阵列包含6个垫块5，每个线性垫块阵列的上方均安装有一个机械夹紧装置6，因为线性垫块阵列呈十字排列围成圆周，则机械夹紧装置6也呈十字排列；内层屏蔽体1的边缘布置有4个光电传感器8。当然，这只是本实用新型的一个实施例，在其他实施例中，也可以采用其他结构或数量的垫块、机械夹紧装置、光电传感器等。

进一步的，在本实用新型部分优选实施例中，机械夹紧装置6中上卡紧部件、下卡爪下卡紧部件对应采用上卡爪6.2、下卡爪6.4，直线导向部件采用直线导轨6.5。当然在其他实施例中也可以采用其他形式的卡紧、导向部件。具体的，在一实施例中，所述机械夹紧装置6包括电机6.1、上卡爪6.2、压力传感器6.3、下卡爪6.4、直线导轨6.5。电机6.1安装在直线导轨6.5的一端；由上卡爪6.2、下卡爪6.4和压力传感器6.3组成的机械夹紧头安装在直线导轨上。机械夹紧头由电机6.1驱动，通过直线导轨6.5做直线运动，当压力传感器6.3碰到无人直升机的圆盘式起落架，受到阻力，机械夹紧头就会停止前进。

在本实用新型部分优选实施例中，所述电永磁吸盘4采用上表面全金属密封的低剩磁电永磁吸盘。电永磁吸盘4的特点在于，仅在充退磁的瞬间通电，通电之后保持稳定的充磁或退磁状态，不会因为断电失磁而导致吸附失效，且节省能源。

在本实用新型部分优选实施例中，所述电永磁吸盘4为特殊结构的上表面全金属密封的电永磁吸盘，即：上表面及侧面为连续的金属壳体，底部采用金属底板密封，从而具有极好防水性能，且退磁后表面剩磁极少。

进一步的，在本实用新型部分实施例中，所述电机均采用防水电机。

如图3中(a)、(b)所示，在本实用新型部分优选实施例中，所述内层屏蔽体1在中心位置设置有方形凸台，其中：

所述方形凸台的内部中空，并在所述方形凸台的每个侧面均设置有孔，用于通导电永磁吸盘4的线路，且孔和电永磁吸盘4的连接处均采用防水密封。

在本实用新型部分优选实施例中，所述内层屏蔽体1采用不易饱和的高磁导率材料硅钢，所述外层屏蔽体2采用易饱和的高磁导率材料坡莫合金。为提高磁屏蔽效能，除所述内层屏蔽体1与所述外层屏蔽体2的部分连接处，所述内层屏蔽体1与所述外层屏蔽体2间留有一定间隙；对磁场的屏蔽是根据磁通旁路原理设计的，该原理是指利用铁磁材料的高磁导率对于干扰磁场提供一条低磁阻通路，将空间中的磁场线聚集到屏蔽壳体内，从而减小目标屏蔽区域内的磁场强度。

进一步的，在所述内层屏蔽体1和所述外层屏蔽体2的边缘四角处均设置有排水孔。因边缘四角处受到的磁场影响最小，而开孔又会导致磁阻升高、降低屏蔽效果，所以在所述内层屏蔽体1和所述外层屏蔽体2的边缘四角处设计排水孔最为合适。

在一优选的实施例里，所述退磁线圈3以及所述磁感应传感器7的线路均做防水密封处理。

在一优选的实施例里，所述装置各个部件均经过防盐雾涂层处理，以提高其在舰船上的环境适应性；具体的：

所述电永磁吸盘4和所述机械夹紧装置6的外表面均设有一层防盐雾且耐冲击防腐的涂层，其中：

所述电永磁吸盘4表面的防盐雾且耐冲击防腐的涂层采用柔性陶瓷涂料一次或二次喷涂而成。要求设备表面平整，喷涂前对电永磁吸盘4的表面进行酸洗、喷砂及清洗工作，采用常温喷涂、刷涂或滚涂方法施工，待其干燥后二次喷涂；

所述机械夹紧装置6中的上卡爪6.2、下卡爪6.4、直线导轨6.5也设有防盐雾且耐冲击防腐的涂层，该涂层采用柔性陶瓷涂料一次喷涂而成；

所述装置的垫块5、外层屏蔽体2、内层屏蔽体1、退磁线圈3、磁感应传感器7、光电传感器8均设置一层防盐雾且防腐的涂层，该涂层采用达克罗涂料一次喷涂而成，主要施工步骤为除油、喷丸、涂覆、预热、烘干。

所述装置通过电永磁吸盘4、机械夹紧装置6以及光电传感器8的配合工作实现无人直升机的可靠、快速助降系留。无人直升机到位采用光电传感器8实现到位检测，机械夹紧装置6利用压力传感器6.3实现夹紧到位的位置检测。

本实用新型中上述的各个优选方案，可以单独使用，也可以任意组合使用，组合使用时效果更好，这对于本领域技术人员来说很能够理解的。

所述装置的工作过程如下：

1、助降系留无人直升机的工作过程

当无人直升机进入光电传感器8的探测范围，触发光电传感器8，电永磁吸盘4充磁；无人直升机降落到平台后，机械夹紧装置6启动，直线导轨6.5开始运行，上卡爪6.2、下卡爪6.4以及压力传感器6.3组成的机械夹紧头沿着直线导轨6.5向无人直升机起落架运动，当无人直升机起落架触发机械夹紧装置6中的压力传感器6.3后，机械夹紧头(上卡爪6.2、下卡爪6.4)卡紧到位，直线导轨6.5停止运行，电永磁吸盘4退磁，流程结束，无人直升机的助降系留完成；

2、隔磁消磁的工作过程

在电永磁吸盘4工作和非工作状态下，由内层屏蔽体1、外层屏蔽体2构成的双层屏蔽体结构都可以很大程度上屏蔽电永磁吸盘4向下方逸出的磁场，减小船体的磁化程度；外层屏蔽体2上安装有磁感应传感器7，磁感应传感器7在电永磁吸盘4退磁状态下运行；当电永磁吸盘4退磁后，若磁感应传感器7感应到的磁感应强度高于限值，则退磁线圈3通电工作，并利用衰减退磁法，对装置以及装置周围船体进行消磁。

本实用新型所述装置设计有磁屏蔽和消磁系统，避免了磁场对于船体以及船上设备的不良影响；进一步的，通过电永磁吸盘以及机械夹紧装置配合光电传感器和压力传感器的作用，能够实现自动运行；该装置结构简单紧凑，并具有节能环保的特点，有着良好的经济性；该装置还通过防盐雾涂层处理，具备良好的环境适应性。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。