一种车载无人机弹射装置的制作方法

本发明属于无人机辅助配套装置技术领域，具体涉及一种车载无人机弹射装置。

背景技术：

近年来，随着科学技术的发展，无人机在各个领域发挥着越来越重要的作用，各种型号的无人机被开发出来。固定翼无人机起飞时需要较高的速度，因其自身推进能力有限，无法获得有效的初始的起飞速度，因此采用弹射装置进行推送已成为无人机的主要起飞方式。

无人机的弹射起飞过程概述如下：(1)弹射之前，首先将弹射托架与弹射滑车固连，并将无人机置于弹射托架之上；再启动动力系统，由于动力系统产生强大的推力，无人机有向前运动的趋势，此时必须将无人机锁止，防止因推力作用造成无人机飞脱。(2)弹射滑车在弹射装置的动力牵引下被释放后，无人机在弹射托架上沿弹射方向加速，在弹射轨道的末端，无人机获得一定的起飞速度从而完成起飞。

因此，弹射托架应具备以下功能：(1)当无人机动力系统启动之后，弹射托架可以将无人机锁止，防止其在动力系统推力作用下飞脱；(2)在弹射时，又可保证锁止机构及时准确地打开，确保无人机能够从弹射托架上顺利脱离，成功起飞；但现有的弹射装置与无人机之间的锁止结构复杂、操作困难，一般是在无人机的机身底部中间设置一个与弹射装置卡止的卡合部，即为单点固定的方式，而现有的单点卡合机构无人机弹射装置的开闭锁设计结构复杂，操作困难，力矩大，受力不平衡，保险系数低，不能很好的保证无人机起飞时的平衡性，另一方面弹射装置是在无人机的正面对其进行止挡锁止，锁止结构所受的正面压力过大，容易造成锁止结构的损坏，且不利于对锁止结构进行解锁操作；且现有的一些车载弹射架，都是固定在车顶，占用空间大，并需要把无人机搬上车顶装机待发，操纵极为不便，影响时机；且现有弹射架的弹射储能全部使用橡皮筋或压缩空气，弊端是压缩空气要解决压缩空气气源，而储气罐和空气压缩机等配套设备带来运输和安装操作时间问题，同时容易产生故障。橡皮筋储能方式则橡胶会疲劳老化，受气候影响导致橡胶储能降低；另外采用橡皮筋的储能方式则橡胶则会出现橡胶疲劳老化的问题，且受气候影响导致橡胶储能降低。

技术实现要素：

本发明目的在于为克服现有的技术缺陷，提供一种车载无人机弹射装置，可保证无人机起飞时的受力平衡性，且无人机与滑动弹射托架间的锁止结构简单、组装和解锁方便。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种车载无人机弹射装置，包括固定于车上的车载滑轨底座、滑动设于车载滑轨底座上的框形弹射架以及滑动设于框形弹射架上的滑动弹射托架，所述框形弹射架的中间间隔设有至少两根沿其长度方向延伸设置的导向轴，所述滑动弹射托架包括滑动套装于两根导向轴上的滑动底座以及两个分设于滑动底座两侧的支架，所述支架的顶端外侧由前往后间隔设有用于固定无人机的第一止挡部和第二止挡部，所述第一止挡部转动设于支架上并绕支架的长度方向转动，所述支架的外侧还转动设有用于下压所述第一止挡部使其向外转动打开的拨叉，所述第一止挡部与支架之间设有用于复位的扭簧，所述导向轴的前后端分别套设有第一弹簧和第二弹簧，且所述滑动底座置于第一弹簧和第二弹簧之间，所述框形弹射架的后端中间设有与所述滑动底座的底部进行锁止的弹射释放装置。

进一步的，所述第二止挡部的下端通过螺丝固定于所述支架上，且所述第二止挡部的下端设有供螺丝穿过且长度大于螺丝外径的长条槽孔，所述第二止挡部的上端凸起设有高于所述支架的u型卡口，所述u型卡口的上端开口处设有用于挡止的销钉。

进一步的，所述第一止挡部包括转动设于支架上的竖直部、设于竖直部上端并向支架内侧延伸设置的卡止部以及设于竖直部下端并向支架外延伸设置的受力部，所述卡止部位于所述销钉的正前方，所述拨叉的一端置于所述受力部的上方并与受力部抵接。

进一步的，所述拨叉的形状为直角状或“7”字形，所述拨叉的转角处转动设于所述支架的上端外侧，所述拨叉的上端横向延伸至所述受力部的上端，所述拨叉的下端向下延伸至所述框形弹射架外侧，且所述拨叉的下端与支架之间还设有第一复位弹簧，所述拨叉的下端端部处设有第一滑轮；两个所述支架的后端外侧均设有朝外延伸设置的手柄。

进一步的，所述框形弹射架的前端外侧均设有用于挡止所述拨叉并使其向后转动的开锁滑桥，所述开锁滑桥的后端上侧为弧形面，所述第一滑轮低于所述开锁滑桥的上端端面，在所述拨叉向后转动后，使拨叉下端的第一滑轮沿所述弧形面滑入开锁滑桥的上端。

进一步的，所述框形弹射架上还设有支撑架，且所述支撑架的一端转动设于所述框形弹射架的后端中间，所述框形弹射架上还转动设有置于两导向轴之间的固定卡座，所述支撑架的另一端卡合设于所述固定卡座上。

进一步的，所述车载滑轨底座包括两根平行设置的滑轨以及连接于两滑轨前后端之间的连杆，所述框形弹射架的前端两侧均通过转动轴设有分置于两滑轨上第二滑轮，且两滑轨的前后端内侧均设有一个卡合部，所述卡合部与滑轨之间设有供所述第二滑轮滑动的滑槽；同一滑轨处的两个卡合部上设有相向设置并供所述转动轴卡入的卡槽，且所述卡槽的开口处上下均朝外倾斜设置。

进一步的，两所述滑轨后端的连杆上和框形弹射架后端两侧的相应位置处均设有对应并用于插销插入的通孔。

进一步的，所述弹射释放装置包括固定于框形弹射架底部的固定板、中间转动设于固定板底部的转动杆、一端与转动杆一端连接的拉索、一端与转动杆另一端转动连接的拉杆以及一端与拉杆另一端转动连接的锁止杆，与拉杆连接的转动杆一端与固定板之间设有第二复位弹簧，所述固定板的上端设有辅助固定部，所述锁止杆的上端向上穿过所述固定板后与所述辅助固定部铰接，且所述锁止杆的上端朝后方斜向上凸出于所述辅助固定部，所述滑动底座的后端底部中间凸起设有与所述锁止杆卡合锁止的挡止部。

进一步的，所述弹射释放装置还包括与所述拉索另一端连接并控制其动作的扳机手把，所述扳机手把通过固定杆设于所述框形弹射架后端一侧；所述锁止杆的形状为直角状或“7”字形，所述锁止杆的转角处与所述辅助固定部铰接，且所述锁止杆倾斜设置，使所述锁止杆上端的直角边朝后方斜向上凸出于所述辅助固定部。

本发明具有以下有益效果：

本发明中的车载无人机弹射装置通过在滑动弹射托架上设置左右两组用于固定无人机的止挡部，使无人机与滑动弹射托架前后端均进行锁止，通过左右两组止挡部形成双固定模式，一是加强了无人机与滑动弹射托架间的锁止结合力，是可保证无人机起飞时的受力平衡性；而第一止挡部采用侧面转动的方式进行横向止挡和解锁，止挡和解锁结构简单，且止挡和解锁动作可靠性高，相对于现有技术中正面卡止无人机的结构，一是可降低第一止挡部承受的正面压力，二是方便向侧面横向转动打开以解锁无人机；另外该弹射装置储能采用弹簧做功，储能功效高，工作稳定性好；还通过车载滑轨底座和框形弹射架的配合，在车载滑轨底座固定于车顶时，框形弹射架可向车尾方向滑动后向下倾斜设置，行成一个有利起飞角度的正迎角，一是方便操作滑动弹射托架进行弹射动作，二是方便将无人机卡合固定于滑动弹射托架上，而不需要将无人机搬上车顶再进行装机；本发明还具有结构简单、组装、拆卸与维护方便的特点。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的不当限定，在附图中：

图1为实施例1中车载无人机弹射装置的俯视示意图；

图2为实施例1中车载无人机弹射装置的正视图；

图3为图2中c的放大示意图；

图4为实施例1中车载无人机弹射装置的侧视示意图；

图5为实施例1中车载无人机弹射装置去除车载滑轨底座的仰视示意图；

图6为实施例1中车载无人机弹射装置固定于车顶上的示意图；

图7为实施例1中滑动弹射托架的正视图；

图8为图7中d的放大示意图；

图9为实施例1中滑动弹射托架的侧视图；

图10为实施例1中滑动弹射托架上的第一止挡部被下压转动打开后的侧视图；

图11为图10中e的放大示意图；

图12为实施例1中滑动弹射托架去除第一复位弹簧后的仰视图；

图13为实施例1中滑动弹射托架去除第一复位弹簧后的俯视图；

图14为实施例1中车载滑轨底座的正视图；

图15为实施例1中车载滑轨底座的俯视图；

图16为实施例1中车载滑轨底座前端的局部示意图；

图17为实施例1中弹射释放装置的示意图；

图18为实施例1中弹射释放装置的仰视图；

图19为实施例1中框形弹射架与弹射释放装置组装后的俯视图；

图20为实施例1中框形弹射架与弹射释放装置组装后的仰视图；

图21为实施例1中框形弹射架与弹射释放装置组装后的正视图；

图22为实施例2中无人机的示意图；

图23为图22中a的放大示意图；

图24为实施例2中无人机的侧视图；

图25为图24中b的放大示意图；

图26为实施例中车载无人机弹射装置固定于车顶上并处于待发状态的示意图；

图27为图26中f的放大示意图；

图28为图26中g的放大示意图。

具体实施方式

为了更充分的理解本发明的技术内容，下面将结合附图以及具体实施例对本发明作进一步介绍和说明；需要说明的是，正文中如有“第一”、“第二”等描述，是用于区分不同的部件等，不代表先后顺序，也不限定“第一”和“第二”是不同的类型。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1至图21和图26至28所示，本实施例所示的一种车载无人机弹射装置，包括固定于车顶上的车载滑轨底座10、滑动设于车载滑轨底座10上的框形弹射架20以及滑动设于框形弹射架20上的滑动弹射托架30，框形弹射架20的中间间隔设有两根沿其长度方向延伸并平行设置的导向轴21，滑动弹射托架30包括滑动套装于两根导向轴21上的滑动底座31以及两个分设于滑动底座31上端两侧的支架32，支架32的顶端外侧由前往后间隔设有用于固定无人机的第一止挡部33和第二止挡部34，第一止挡部33转动设于支架32上并绕支架32的长度方向转动，即其为侧面转动的结构，支架32的外侧还转动设有用于下压第一止挡部33使其向外转动打开的拨叉35，第一止挡部33与支架32之间设有用于复位的扭簧36，在第一止挡部33被拨叉下压发生转动并失去下压力后通过扭簧进行复位；导向轴21的前后端分别套设有用于缓冲的第一弹簧22和用于弹射储能做功的第二弹簧23，且滑动底座31置于第一弹簧22和第二弹簧23之间，使第二弹簧被滑动底座向后压缩后实现储能做功，即第二弹簧作为弹射弹簧使用，而第一弹簧则是在滑动底座被第二弹簧弹性加速前推的时候起到减速的作用，即第一弹簧作为缓冲弹簧使用，避免滑动底座碰撞到框形弹射架造成损坏，还在第一弹簧和第二弹簧与滑动底座接触的端部处设有方块板24，并与对弹簧施加压力，并在第一弹簧上的方块板外侧设置缓冲胶垫25；框形弹射架20的后端中间设有与滑动底座31的底部进行锁止的弹射释放装置40，在滑动底座向后移动压缩第二弹簧至弹射释放装置处时，利用弹射释放装置40将滑动底座固定锁止住，使滑动弹射托架30和其上的无人机处于待发射状态，需要发射时控制弹射释放装置解锁滑动底座，使其在第二弹簧的弹力下加速向前完成发射；并在实际应用中，为确保提供足够的弹性势能，使第二弹簧未压缩时的轴向长度远远大于第一弹簧未压缩时的轴向长度。

具体的，第二止挡部34的下端通过螺丝37活动固定于支架32上，且第二止挡部34的下端设有供螺丝37穿过且长度远大于螺丝外径的长条槽孔341，使第二止挡部34的位置可在长条槽孔341的范围内进行前后调整，以调整两个止挡部的距离来适配无人机上的两个卡扣，避免加工误差的影响出现位差导致不能固定无人机；第二止挡部34的上端凸起设有高于支架32的u型卡口342，u型卡口342的上端开口处设有用于挡止的销钉343，用于无人机后端上的卡扣卡入并实现止挡。

具体的，第一止挡部33包括转动设于支架32上的竖直部331、设于竖直部331上端并向支架32内侧延伸设置的卡止部332以及设于竖直部331下端并向支架32外延伸设置的受力部333，即第一止挡部33整体呈z字形，卡止部332位于销钉343的正前方，用于与无人机前端上的卡扣配合卡止，并利用卡止部实现侧面卡合的目的，拨叉35的一端置于受力部333的上方并与受力部333抵接，在拨叉向后逆时针转动时实现下压第一止挡部的目的。

具体的，拨叉35的形状为直角状或“7”字形，拨叉35的转角处通过圆轴和轴承转动设于支架32的上端外侧，拨叉35的上端直角边横向延伸至受力部333的上端，拨叉35的下端直角边向下延伸至框形弹射架20外侧，且拨叉35的下端与支架32之间还设有第一复位弹簧38，在拨叉向后转动后实现其向前转动复位的目的，拨叉35的下端端部处设有第一滑轮39，两个支架32的后端外侧均设有朝外延伸设置的手柄321，用于手动控制其向后移动滑动底座，简单且省力；该拨叉的下端直角边为可调长度的两段式设计，两段间通过孔槽和螺丝固定的方式来调节长度，以根据实际情况来调节拨叉的长度与外部控制其向后转动的结构或部件配合实现下压的目的；在两个支架32的外侧下端还设有限位杆26，且限位杆26与支架32间存在间隙形成限位槽，压杆35的下端向下穿过限位杆26与支架32间的间隙，使压杆只能在限位槽的范围内转动，避免压杆转动过量导致其和受力部出现损坏等情况。

具体的，框形弹射架20的前端两外侧均设有用于挡止拨叉35并使其向后转动的开锁滑桥27，开锁滑桥27的竖截面形状为方形，开锁滑桥27的后端上侧为弧形面271，第一滑轮39低于开锁滑桥27的上端端面，这样在滑动弹射托架受第二弹簧的弹力向前运动并滑动至开锁滑桥位置处时，拨叉下端被开锁滑桥挡止后向后转动，使其上端下压受力部333，完成无人机的发射解锁动作，并在拨叉向后转动后，拨叉下端的第一滑轮可沿弧形面滑入开锁滑桥的上端，使滑动弹射托架还可继续向前滑动直至撞击到第一弹簧，避免滑动弹射托架被开锁滑桥挡止后由高速弹射直接到静止的状态，降低碰撞力；开锁滑桥通过孔槽和螺丝固定的方式，从而可在孔槽的范围内前后调节开锁滑桥的位置。

本实施例中，框形弹射架20上还设有两根支撑架28，且支撑架28的一端转动设于框形弹射架20的后端中间，在框形弹射架20的后端中间通过铰接的方式设有可转动的支撑架关节座29，而两根支撑架28的一端均通过铰接的方式固定于支撑架关节座29上，并使两根支撑架28均可在一定的角度范围内朝相反的方向打开或朝相向的方向靠近，这样两根支撑架在打开进行支撑时形成三角支撑结构的人字形支撑架，在框形弹射架滑动至车载滑轨底座的一端并呈倾斜状态时(如图26所示)，利用支撑架28插入底面或支在地面上，从而对框形弹射架滑出车载滑轨底座处的后端进行支撑，避免车载滑轨底座受到太大的由框形弹射架带来的重力，还在支撑脚的末端设有驻锄281，便于其插入地面中，固定支撑后不移位；框形弹射架20上还转动设有置于两导向轴21之间的固定卡座201，框形弹射架20的底部中间处设有与导向轴垂直的横杆202，固定卡座201通过铰接的方式转动设于202的中间一侧，固定卡座201可在水平方向和竖直方向之间转动，在固定卡座201处于竖直状态时，其上端凸出于框形弹射架，这时可将支撑架28的另一端卡合设于固定卡座201的上端，从而对支撑架实现收纳固定，使支撑架保持与框形弹射架间的平行状态；在将支撑架转动打开插于地面上时，将固定卡座向下转动，使其置于水平状态，避免因固定卡座的存在影响滑动底座31的前后滑动。

本实施例中，车载滑轨底座10包括两根平行设置的滑轨11以及连接于两滑轨11前后端之间的连杆12；为了实现框形弹射架20滑动的目的，在框形弹射架20的前端底部两侧均通过向外延伸的转动轴203设有分置于两滑轨11上第二滑轮204，通过第二滑轮204在滑轨上的滑动使框形弹射架20在车载滑轨底座10的前后滑动；而该车载无人机弹射装置在固定于车上进行运输时，为了避免框形弹射架20在车载滑轨底座10上进行随意滑动，需要在车载滑轨底座10设置固定框形弹射架的结构，从而在两滑轨11的前后端内侧均设置一个凸起的卡合部13，卡合部13与滑轨11之间设有供第二滑轮204滑动的滑槽14；同一滑轨11上前后两个卡合部13上设有相向设置并供转动轴203卡入的卡槽131，在第二滑轮204滑动至滑槽14处时，转动轴卡入卡槽131中，实现对框形弹射架前端的卡合固定，且卡槽131的前端开口处上下均朝外倾斜设置，即外大内小的结构，便于转向轴的滑动卡入；还在两滑轨11后端的连杆12上和框形弹射架20后端两侧的相应位置处均设有上下对应并用于插销206插入的通孔205；运输时，框形弹射架20前端被车载滑轨底座10前端的卡合部卡合固定时，通过插销插入通孔205中，使框形弹射架20后端与车载滑轨底座10的后端固定在一起，实现整体的固定；而在框形弹射架20处于倾斜设置的待发射状态时，框形弹射架20前端被车载滑轨底座10后端的卡合部卡合固定住(如图26和图28所示)，而框形弹射架20被支撑架支撑固定住(如图26所示)，通过调节支撑架的位置来调整框形弹射架20的高度，使框形弹射架20在待发射状态时的倾斜度可调节，以适应不同角度的发射需求。

具体的，弹射释放装置40包括固定于框形弹射架20后端底部的固定板41、中间转动设于固定板41底部一侧的转动杆42、一端与转动杆42一端连接的拉索43、一端与转动杆42另一端转动连接并向固定板41另一侧延伸的拉杆44以及一端与拉杆44另一端转动连接的锁止杆45，其中转动杆42和拉杆44水平设置，拉索与拉杆位于转动杆的同一侧，锁止杆45竖直设置；与拉杆44连接的转动杆42一端与固定板41之间设有第二复位弹簧46，固定板41的上端设有辅助固定部47，锁止杆45的上端向上穿过固定板41后与辅助固定部47铰接，使锁止杆45可绕铰接位置处转动，且锁止杆45的上端朝后方斜向上凸出于辅助固定部47，即该凸出的部分会随锁止杆进行上下转动，滑动底座31的后端底部中间凸起设有与锁止杆45上端卡合锁止的挡止部311，在滑动底座31的底部设有横向设置的底板312，挡止部311固定于底板312上；上述结构中，滑动弹射托架处于锁定状态时，锁止杆的上端置于挡止部的前方对滑动底座进行挡止，需要对滑动弹射托架进行解锁时，利用拉索向前拉动转动杆的一端，转动杆的另一端就会向后转动拉动拉杆向后移动，进而拉动锁止杆的下端向后转动，使锁止杆的上端向下转动后与挡止部脱离，完成对滑动弹射托架的解锁，在弹射解锁完成后，利用第二复位弹簧的作用使转动杆和锁止杆复位进入下一次锁定的状态，且锁止杆45的上端是朝后方斜向上倾斜设置的，利用斜面方便滑动底座底部的挡止部向后滑动至锁止杆的后方。

具体的，弹射释放装置40还包括与拉索43另一端连接并控制其动作的扳机手把48，扳机手把48通过固定杆207设于框形弹射架20后端一侧，利用扳机手把控制拉索的动作(即控制拉索拉动转动杆)，操作简单方便；锁止杆45的形状为直角状或“7”字形，锁止杆45的转角处与辅助固定部47铰接，且锁止杆45倾斜设置，使锁止杆45上端的直角边朝后方斜向上凸出于辅助固定部47。

上述实施例中，该车载无人机弹射装置固定于车顶进行运输时的状态如图6所示。

实施例2

如图22至图25所示，本实施例提供一种与实施例1所示的车载无人机弹射装置进行配合使用的无人机100，该无人机100包括机身101、分设于机身101左右两侧的左机翼1021和右机翼1022以及设于机身尾部用于提供推力的推力螺旋桨103，左机翼1021和右机翼1022的下弧面(即底部)均设有两个沿机身轴向前后间隔分布的卡扣104，且左机翼1021和右机翼1022上的两个卡扣呈左右一一对称设置，单边机翼(即同一机翼)处的前后两个卡扣104分别朝向相反的方向，前端的卡扣作为锁止及开锁卡扣，后端的卡扣作为固定及推进卡扣，利用两个反向的卡扣104分别与车载无人机弹射装置上的第一止挡部和第二止挡部进行卡合固定，且左、右机翼上的两个卡扣分别与两支架上的两止挡部进行配合固定(如图27所示)；上述结构中，通过在机身两侧的左右机翼底部分别设置两个朝向相反的卡扣，利用卡扣与弹射装置上相应的卡合部进行配合固定，使无人机与弹射装置间的前后端的均进行锁止，卡扣的组装方式具有结构简单和便于组装与拆卸的特点，且两机翼上的卡扣结构呈左右对称设置，通过两机翼上的卡扣结构形成双固定模式，一是加强了无人机与弹射装置间的锁止结合力，二是便于通过肉眼观察，方便无人机与弹射装置两者之间对位组装，三是可保证无人机起飞时的受力平衡性。

具体的，四个卡扣104的外侧边均设有一个开口朝外并水平设置的卡槽1041，使同一机翼处的两个卡扣104上的卡槽1041其中一个朝向机身的头部方向，另一个朝向机身的尾部方向，利用卡槽卡合的固定方式，方便卡合固定和组装。

具体的，卡扣104为下端小上端大的等腰梯形结构，使卡槽的上端长于下端，利用卡槽的上端起到一定的定位作用，方便卡槽卡入弹射装置上相应的卡合部中。

具体的，卡扣104的上端中间凸起设有对应插入左机翼或右机翼内的固定片1042，通过固定片与机翼实现固定；固定片1042上贯穿设有至少两个上下依次设置的通孔1043，固定片通过两个螺丝(图中未示出)分别穿过两个通孔后与机翼固定，通过双螺丝固定的方式，确保卡扣与机翼间的牢固性。

本实施例中，左机翼1021和右机翼1022分设于机身101的后端左右两侧，在机身的前端左右两侧均设有鸭翼107，通过鸭翼将无人机的水平稳定面放在机翼前面，使机翼上方产生涡流，提高失速攻角。

本实施例中，机身101的前端底部设有摄像头105，机身101的前端还设有向前延伸设置的空速管106。

本实施例中，在左机翼1021和右机翼1022的后侧设有联动副翼108。

本发明的其它实施例中，在机身内设有与推力螺旋桨传动连接的动力装置(比如电机)、分别与动力装置、摄像头、联动副翼和空速管连接的控制系统以及用于供电的储能装置(比如蓄电池或锂电池等)。

将无人机固定于滑动弹射托架中并处于待发射状态时的状态如图26所示。

以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。