无人机回收伞无控分离装置及装配工装的制作方法

1.本发明涉及一种分离装置，具体讲是一种无人机回收伞无控分离装置及装配工装，属于无人机回收技术领域。


背景技术：

2.回收伞分离装置的主要作用是连接回收伞和飞机，在飞机降落地面后，分离装置作动，回收伞与飞机分离，从而避免回收伞兜风拖拽飞机造成损伤。目前，现有的回收伞分离装置从控制方式上主要分为有控和无控两大类。有控的回收伞分离装置一般采用火工或电磁作为驱动部件，在落地后由传感器判断飞机触地情况，飞控计算机给出分离指令，通电触发分离装置作动进而机伞分离。无控的回收伞分离装置，一般采用开伞动作作为驱动力及逻辑，利用弹簧进行机械储能，降落过程分离装置在飞机重力和回收伞阻力的共同作用下张紧，飞机触地后力的平衡被打破，在分离弹簧的弹力和回收伞阻力的共同作用下，分离装置作动进而保证机伞分离。
3.现有的有控分离装置普通存在不耐撞击和静电等误触发的问题。当无人机回收出伞时，分离装置接头可能会撞击到无人机外露的翼面等结构，有些情况下撞击会导致火工或电磁部件在冲击载荷下失效；有些情况撞击也会导致分离装置接头连接伞销一端的开口销剪断。另外，无人机在飞行过程中会不断累积静电，如果分离装置接头的相关部位或接线处置不当，就会造成静电释放，进而误触发火工或电磁部件。在某些情况下，如果飞控程序发出错误指令或电路发生错误导通，也会造成分离装置误触发。
4.现有的无控分离装置主要存在不耐撞击的问题。当无人机回收出伞时，分离装置接头可能会撞击到无人机外露的翼面等结构，有些情况撞击也会导致无控机械式分离装置接头提前作动进而机伞分离。另外，开伞过程中，当伞绳全部张紧拉直时，分离装置的主承力的上下接头或滚动部件存在内部撞击问题，也会造成有害塑性变形影响分离或影响重复使用。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术缺陷，提供一种纯机械结构、抗撞击性能和可靠性好的无人机回收伞无控分离装置及装配工装。
6.为了解决上述技术问题，本发明提供的无人机回收伞无控分离装置，包括用于与回收伞连接的第一连接部和用于与无人机连接的第二连接部；
7.所述第一连接部与第二连接部之间连接机械分离机构；
8.当无人机的拉力消失后机械分离机构驱动第一连接部与第二连接部相分离。
9.本发明中，所述机械分离机构包括拉杆、剪切部件、活塞、滚珠、内压簧和外压簧。
10.所述拉杆设置于第二连接部的内腔内；
11.所述第二连接部的上部沿周向设有多个圆孔，圆孔内均设置滚珠；
12.所述第二连接部的下部设有与外压簧相适配的圆台，所述外压簧套装在第二连接
部上；
13.所述内压簧套装在拉杆上，所述拉杆的上部连接活塞，所述内压簧和活塞均位于内腔内，活塞可沿内腔滑行；
14.所述活塞上设有用于容纳滚珠的空腔；当所述空腔与圆孔位置相对时，滚珠滑入空腔内；
15.装配完成后，剪切部件可穿过拉杆和第二连接部，三者相连接；
16.装配完成后，滚珠位于第一连接部内，与第一连接部的下缘紧贴。
17.本发明中，所述剪切部件包括拉杆横梁和剪切销，所述拉杆横梁内设有供剪切销穿过的第一插销孔，所述第一插销孔为偏心孔；所述剪切销可穿过第二连接部和拉杆横梁，将二者相连接；所述拉杆横梁通过旋转实现与拉杆之间的锁定或分离。
18.本发明中，所述第二连接部设有供剪切销穿过的第二插销孔，所述第二插销孔向外延伸有腰形槽，腰型槽深度略大于剪切销直径。
19.本发明中，所述拉杆横梁的长度与拉杆的横向长度相同，该长度与第二连接部下部放置拉杆的槽宽相同，留有间隙配合。
20.本发明中，所述第一连接部包括上接头和上伞销，所述上接头上设有用于插入上伞销的伞销孔，上伞销与伞销孔间隙配合。
21.本发明中，所述上伞销一端为大头，一端为小头，大头端设有一缺口，小头端设有一钥舌；
22.所述上接头一侧伞销孔旁设有止动螺钉凹槽平台，另一侧伞销孔旁设有马蹄形凹槽平台；
23.所述伞销孔内设有与上伞销钥舌相配合钥孔槽；
24.所述上伞销穿过上接头后并旋转，小头端的钥舌勾住马蹄形凹槽平台，大头端的缺口与止动螺钉缺口相对，并旋入止动螺钉。
25.本发明中，所述第二连接部包括下接头和下伞销，所述下接头上设有用于插入下伞销的伞销孔，下伞销与伞销孔间隙配合。
26.本发明中，所述下伞销的两端分别设有缺口，所述伞销孔旁均设有止动螺钉凹槽平台；
27.所述下伞销插入伞销孔后，止动螺钉凹槽平台分别旋入止动螺钉。
28.本发明还提供了一种无人机回收伞无控分离装置的装配工装，包括卡爪、第一压紧螺钉和第二压紧螺钉；
29.所述卡爪为u型结构，开口端设有能钩住第二连接部的弯钩部；
30.所述第一压紧螺钉和第二压紧螺钉设置在卡爪的闭口端；
31.所述第一压紧螺钉为两个，分别位于第二压紧螺钉的两侧；
32.装配时，所述第二压紧螺钉正对机械分离机构，所述第一压紧螺钉正对第一连接部。
33.本发明的有益效果在于：(1)通过机械分离机构在无人机对本发明无人机回收伞无控分离装置的拉力消失后对第一连接部与第二连接部进行及时分离，由于采用纯机械结构，无电路及电磁部件，保证了分离的可靠性；纯机械结构的设计保证了抗撞击性能；(2)装配完成后，通过活塞、滚珠、内压簧和外压簧之间的配合，滚珠仅存在滚动运动，在外压簧的
弹力和结构尺寸配合下，滚珠无内部撞击运功，滚珠始终与第一连接的下缘紧贴，第二连接部的上部与第一连接部内腔上壁仅有很小的间隙，从而避免内部撞击带来的结构破坏或塑性变形。保证发生外部撞击时，也无法造成钢球在分离装置轴向方向上的窜动；(3)拉杆和拉杆横梁置于第二连接部内，在开伞过程中，如果分离装置与无人机发生撞击，则可有效保护剪切销不被破坏；当插入剪切销后，在偏心孔的作用下拉杆横梁无法绕插销孔旋转，从而提高其可靠性；(4)插销孔向一侧延伸有的腰型槽，可以容纳插入的剪切销两端压弯后的压弯部，从而保证剪切销不突出第二连接部的外表面；(5)拉杆横梁、拉杆和第二连接部三者间的间隙配合，保证了连接结构的稳定性与可靠性；(6)上伞销和上接头采用钥舌与钥孔槽配合，可以使用得上伞销的快速拆装，并保证上伞销及其止动结构不凸出上接头表面，提高了安全性；(7)止动螺钉、下伞销的缺口及下伞销孔三者的配合，使得止动螺钉和下伞销不凸出下接头外表面，并保证下伞销稳定地被固定在下接头上；(8)本装置结构简单，可靠性高，安装拆卸快捷简便，可重复使用，且使用成本低。
附图说明
34.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
35.图1为无人机回收伞无控分离装置示意图，(a)为剖视图1，(b)为剖视图2；
36.图2为装配工装及装配示意图，(a)为主视图，(b)为部分状态图，(c)为(a)剖视图；
37.图3为装配过程状态图，；
38.图4为装配完成状态图，(a)为主视图，(b)为剖视图；
39.图5回收伞下吊带吊环连接示意图，(a)为主视图，(b)为剖视图；
40.图6为上下接头、伞销孔及伞销配合示意图，(a)为主视图，(b)为侧视图，(c)为后视图；
41.图7为拉杆横梁与拉杆结构、配合示意图，(a)为结构图，(b)为锁定状态图，(c)为解除锁定状态图；
42.图8为下伞销结构示意图，(a)为主视图，(b)为侧视图，(c)为俯视图；
43.图9为上伞销结构示意图，(a)为主视图，(b)为侧视图，(c)为俯视图；
44.图10为上下接头、伞销孔及伞销固定后示意图，(a)为主视图，(b)为侧视图，(c)后视图；
45.图11为图10的剖视图，(a)为剖视图1，(b)为剖视图2；
46.图12为无人机回收伞无控分离装置锁止状态图，(a)为剖视图1，(b)为剖视图2；
47.图13为下吊带拉力消失状态图，(a)为剖视图1，(b)为剖视图2；
48.图14为上接头与下接头分离状态图，(a)为剖视图1，(b)为剖视图2。
49.图中，1-上接头，2-止动螺钉，3-上伞销，4-钢球，5-活塞，6-拉杆，7-拉杆横梁，8-剪切销，9-下伞销，10-外压簧，11-内压簧，12-下接头，13-止动螺钉凹槽平台，14-腰型槽，15-止动螺钉缺口，16-钥舌，17-伞销孔，18-插销孔，19-马蹄形凹槽平台，20-剪切销孔，21-卡爪，22-上接头压紧螺钉，23-活塞压紧螺钉，24-开口圆槽，25-月牙状缺口。
具体实施方式
50.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
51.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
52.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
53.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
54.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。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发明中的具体含义。
55.下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
56.如图1和7所示，本实施例的无人机回收伞无控分离装置，包括上接头1、上伞销3、钢球4、活塞5、拉杆6、拉杆横梁7、剪切销8、下伞销9、外压簧10、内压簧11和下接头12。
57.上接头1上方对称设有两个耳块，耳块上设有分别开有伞销孔17，上伞销3穿过伞销孔17，并通过旋入止动螺钉2进行固定。上伞销3用于通过吊带连接回收伞。上接头1的下沿为开口结构并微向内延伸，上接头1的内部形成用于下接头12上部插入的空腔。
58.下接头12的内部设有空腔，其中下部的腔体直径大于上部的腔体直径，下接头12内的腔体用于容纳拉杆6。
59.下接头12外部的下部分的直径大于上部分的直径，二者之间形成一圆台。
60.下接头12的上部沿周向对称开有多个圆孔，圆孔均可装入钢球4。
61.下接头12的下部对称设有两个弧形耳块，耳块上分别开有伞销孔17，下伞销9穿过伞销孔17，并通过旋入止动螺钉2进行固定。上伞销3用于通过吊带连接无人机。
62.下接头12中伞销孔17的上方对称开有插销孔18，用于插入剪切销8。下接头12上的插销孔18，其直径与剪切销8相同。插销孔18向一侧延伸有腰型槽14，该腰型槽14深度略大于剪切销8直径，将插入的剪切销8两端压弯后，压弯部可容纳在腰型槽14内，从而保证剪切销8不突出下接头12外表面。
63.下接头12的底部形成一弯钩部，以便与装配工装相适配。
64.拉杆6的结构与下接头12内的腔体结构相适配。拉杆6上部插入下接头12上部的腔体，下部位于下接头12下部的腔体内。
65.拉杆6的底部为开口结构，两侧分别开有用于拉杆横梁7装入的开口圆槽24。如果拉杆横梁7从拉杆6的开口圆槽24内旋转90度，拉杆横梁7可以从开口圆槽24内自上方取出。
66.拉杆横梁7上沿轴向开有月牙状缺口25，其缺口圆弧直径与下伞销9直径相同。拉杆横梁7的内部开有剪切销孔20，其直径与剪切销8相同。本实施例中，剪切销孔20为偏心结构，剪切销孔20的作用是当插入剪切销8后，拉杆横梁7无法绕剪切销孔进行旋转。
67.本实施例中，拉杆横梁7的长度与拉杆6的横向长度相同，该长度与下接头12放置拉杆6的腔体直径相同，仅留有间隙配合。
68.通过拉杆横梁7与拉杆6的配合，可以大大方便了回收伞下吊带的吊环的穿入或取出，提升了装置的现场适应性。
69.外压簧10套在下接头12的外部，外压簧10底部与圆台相接触。上接头1与下接头12未分离状态下，外压簧10的上部与上接头1的底部接触。
70.内压簧11和活塞5设置于下接头12上部的腔体内。活塞5一端是内螺纹接口，一端是内六角接口。活塞5上开有与钢球4数量、位置相对应的容纳腔，容纳腔用于容纳钢球4；容纳腔呈八字形敞口结构，以便于钢球4的进或出。内压簧11套在拉杆6上，活塞5旋入拉杆6的顶部，压在内压簧11上。
71.如图2所示，本实施例中无人机回收伞无控分离装置所使用的装配工装，包括卡爪21、两个压紧螺钉22和活塞压紧螺钉23。卡爪21为u型结构，卡爪21开口端设有能钩住下接头12的弯钩部。卡爪21的闭口端上分别旋入压紧螺钉22和活塞压紧螺钉23，活塞压紧螺钉23位于两个压紧螺钉22之间。在装配时，活塞压紧螺钉23正对活塞5，两个压紧螺钉22正对上接头1的两侧。
72.本实施例无人机回收伞无控分离装置装配时，首先将拉杆横梁7装入拉杆6的开口圆槽内，将二者的组合件插入下接头12上的空腔内。在下接头12上部的空腔内放入内压簧11，然后用工具将活塞5的内螺纹一端旋入拉杆6的外螺纹一端，将钢球4带润滑脂置入下接头12上部相应的圆孔内，并将外压簧10装在下接头12的外部相应位置，下接头12有一段圆台与外压簧10的内口紧配合，以上部分组成下接头组件。
73.将两个上接头压紧螺钉22，一个活塞压紧螺钉23旋入卡爪21的相应位，螺钉旋入但不出头，活塞压紧螺钉23在中间，上接头1压紧螺钉22在两侧，组成装配工装组件。
74.如图1至3所示，将上接头1套入下接头12的上端，外压簧10处于自然伸展状态，形成一个初步的上下接头组件。此时，将装配工装组件套入上下接头12组件，交替旋紧装配工装组件左右两侧的上接头压紧螺钉22，直到上接头1和下接头12完全并紧。
75.逐渐旋紧装配工装中间的活塞压紧螺钉23，旋紧过程随时观察拉杆横梁7上的剪切销孔20是否与下接头12相应的插销孔18对齐，当拉杆横梁7上的插销孔18与下接头12相应的插销孔18同心时，将拉杆横梁7旋转90度，从拉杆6的开口圆槽内取出。将拉杆横梁7穿入回收伞下吊带的吊环，然后将拉杆横梁7以月牙缺口朝侧向的方式放入拉杆6的开口圆槽内，放入后再将拉杆横梁7旋转90度复位。
76.如图1、4和8所示，插入剪切销8，剪切销8依次穿过下接头12和拉杆横梁7，再将剪
切销8两端压弯，压弯部分纳入下接头12插销孔18一侧的腰型槽14内。
77.相比现有技术，本实施例中将拉杆6和拉杆横梁7置于下接头12的内部凹陷内，在开伞过程中，如果分离装置与无人机发生撞击，则可有效保护剪切销8不被破坏。
78.如图5所示，在剪切销8安装完毕后，拆除装配工装。
79.如图1、6和8所示，下接头12上设置有伞销孔17，该伞销孔17与下伞销9间隙配合，下接头12伞销孔17旁边设置有止动螺钉凹槽平台13。
80.将下伞销9依次穿过下接头12和回收伞下吊带吊环，将下伞销9的缺口对准下接头12的伞销孔17的相应缺口，下接头12两端分别旋入止动螺钉2，止动螺钉2和下伞销9不凸出下接头12外表面，并保证下伞销9被固定在下接头12上。
81.如图6和9所示，上接头1设置有伞销孔17，该伞销孔17与上伞销3间隙配合，上接头1伞销孔17旁边设置有止动螺钉凹槽平台13，上接头1伞销孔17设置有钥孔槽，该钥孔槽与上伞销3的钥舌16配合。
82.上伞销3一端为大头，一端为小头，大头一端有与止动螺钉2配合的缺口15，小头一端设置有钥舌16。
83.将上伞销3依次穿过上接头1和回收伞上吊带吊环，上伞销3穿过上接头1时，需要将上伞销3的钥舌16对准上接头1的钥孔槽，上伞销3完全穿过上接头1和回收伞上吊带吊环后，旋转一定角度，使钥舌16勾住上接头1一侧马蹄形凹槽平台19，同时使上接头1另一侧的止动螺钉缺口15与上伞销3大头端的止动螺钉缺口15对齐，旋入止动螺钉2，止动螺钉2和上伞销3不凸出上接头1外表面，并保证上伞销3被固定在上接头1上。
84.本实施例中，上伞销3和上接头1采用钥舌16与钥孔槽结构，主要目的是上伞销3的快速拆装(拆装一颗螺钉即可取出上伞销3，在无飞行任务时，下吊带与分离接头一般连接在无人机上，而回收伞和上吊带放置在另外的专用的包装内，故有快速拆装上伞销3的需求)，并保证上伞销3及其止动结构不凸出上接头1表面。避免现有技术上普遍使用的带孔销轴和开口销的组合，因为该组合导致开口销暴露在外，在意外撞击带孔销轴结构时，开口销有被切断的风险。
85.如图10和11所示，装配完成后，钢球4仅存在滚动运动，在外压簧10的弹力和结构尺寸配合下，钢珠无内部撞击运功，钢珠始终与上接头1的下缘紧贴，下接头12的最上端与上接头1内腔上壁仅有很小的间隙，从而避免内部撞击带来的结构破坏或塑性变形。如发生外部撞击时，比如开伞过程中上接头1或下接头12撞到了无人机结构，也无法造成钢球4在分离装置轴向方向上的窜动。
86.如图12所示，当无人机回收时，回收伞充气后，上吊带和下吊带受力拉直，下吊带拉动拉杆横梁7向下运动，将剪切销8剪断，使得拉杆横梁7的缺口圆弧与下伞销9相贴合，拉杆横梁7与下伞销9共同承受下吊带的拉力。拉杆横梁7的向下运动也带动活塞5向下运动，在运动中活塞5的圆柱段始终顶住钢球4，保证上下接头12始终处于锁定状态。在无人机降落阶段，上伞销3受到回收伞的阻力，下伞销9受到无人机的重力，拉杆6和活塞5同时受到内压簧11的弹力，内压簧11的弹力远小于无人机的重力。
87.如图13所示，当无人机落地时，极短时间内无人机速度减到垂速为零，此刻，力的平衡被打破，下吊带瞬间弯曲变软，下吊带作用在拉杆横梁7上的力消失，在内压簧11的作用下，活塞5迅速向上运动，直到拉杆6的叉状结构与下接头12接触，此时，活塞5的中部容纳
腔与钢球4对齐，钢球4滑入容纳腔内。
88.如图14所示，由于钢球4的锁定作用消失，在外压簧10的驱动下，上接头1和下接头12彼此分离，从而实现无人机和回收伞的及时分离。
89.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。