CN102267571A - 弹簧-滑轮组式无人机弹射器 - Google Patents

Abstract

弹簧-滑轮组式无人机弹射器属于无人机技术领域，其特征在于，含有：框架、牵引绳、定滑轮、二级动滑轮、二级动滑轮框架、一级动滑轮、一级动滑轮框架、并联弹簧组、后承力架、后支撑腿、后支撑盘、前承力架、前支撑腿、前支撑盘、牵引钩、释放钩、动滑轮组绳、释放手柄、释放手柄转轴、上面板和下面板，其中：在无人机发射前，牵引钩被锁定在释放钩上，并联弹簧组储存弹性势能；在发射无人机时，压下释放手柄使牵引钩释放，并联弹簧组通过动滑轮组带动牵引钩，使之以并联弹簧组的倍速向前运动；通过改变弹簧数量、弹性系数和形变量，可得到不同牵引力和牵引速度的组合。本发明利用弹簧组和动滑轮组的配合，能够快速有力地弹射无人机。

Description

弹簧-滑轮组式无人机弹射器

技术领域

本发明是用于弹射固定翼无人机的弹射器，能够在短距离内将无人机加速至起飞速度。主要应用在航空航天和无人机等技术领域。

背景技术

固定翼无人机(尤其是大型固定翼无人机需要很长的跑道用于滑跑起飞。而通常情况下，平整并具有足够长度的跑道条件难以满足。因此，固定翼无人机通常利用弹射器，使无人机在很短的距离内迅速加速至起飞速度。以往的无人机弹射器多采用橡筋为弹射动力，其性能受温度和湿度影响较大，且容易老化。此外，由于橡筋的弹力有限，橡筋弹射器只能弹射中小型固定翼无人机(40kg以下，对于大型固定翼无人机则因动力不足而无法有效弹射。

本发明以弹簧为弹射动力，通过将多个弹簧并联以增大牵引力，并通过动滑轮组使牵引速度倍增。通过改变弹簧组和动滑轮组的个数，还可方便地改变牵引力和牵引速度。此外，由于本发明以弹簧为动力，动力源不易老化且受温度湿度影响较小。本发明的优点在于：牵引力大，简单轻便，可靠性高，使用寿命长，受温度湿度影响小，适合固定翼无人机(尤其是大型固定翼无人机的弹射起飞。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于固定翼无人机弹射起飞的弹射器。

本发明的特征在于，含有：无人机弹射器框架部、无人机弹射器支撑部、弹簧-滑轮组式弹射部、无人机牵引部以及无人机锁定-释放部，其中：

无人机弹射器框架部，含有：上面板、下面板，以及位于上、下两块面板之间起支撑作用的支撑杆组件；

无人机弹射器支撑部，含有：前承力架、与该前承力架相连的前支撑腿、与该前支撑腿相连的前支撑盘，以及后承力架、与该后承力架相连的后支撑腿、与该后支撑腿相连的后支撑盘；所述前承力架与下面板的底面相连，所述后承力架也与下面板的底面相连；

弹簧-滑轮组式弹射部，含有并联弹簧组、一级动滑轮和一级动滑轮框架、二级动滑轮和二级动滑轮框架和动滑轮组绳，其中：

所述并联弹簧组的一端与所述后承力架的侧面相连，其另一端与所述一级动滑轮组框架的外侧相连，所述一级动滑轮位于所述一级动滑轮框架中，且两者转动连接；在无人机被释放并发射状态时，所述并联弹簧组以V_s的瞬时速度迅速收缩，并拉动所述一级动滑轮框架以同样的瞬时速度V_s迅速后退；

所述动滑轮组绳在环绕并经过一级动滑轮后，其一端固定连接在前承力架侧面，另一端则固定连接在二级动滑轮框架的侧面；二级动滑轮位于二级动滑轮框架中，且两者转动连接；当所述一级动滑轮以V_s的瞬时速度向后运动时，将通过所述动滑轮组绳牵引所述二级动滑轮框架和二级动滑轮以2V_s的瞬时速度向后运动；

无人机牵引部，含有牵引绳，定滑轮和牵引钩，其中：

牵引绳，一端套接在所述呈环状的牵引钩内，另一端通过所述的定滑轮和所述二级动滑轮，并固定在所述前承力架的侧面；所述定滑轮的中心轴被所述支撑杆组件中的四根支撑杆固定在无人机弹射器框架部前侧；牵引钩呈环形，通过无人机机身下方的挂钩与无人机机身连接；无人机被释放并发射状态时，在所述二级动滑轮的牵引下，所述牵引绳在通过定滑轮之后，带动所述牵引钩，以及固定在所述牵引钩上的无人机，以4V_s的瞬时速度向前运动；当无人机起飞后，牵引钩与无人机机身下方的挂钩自动脱离；

无人机锁定-释放部，含有：释放钩、释放手柄和释放手柄转轴，其中：

释放钩呈三角形，其上端穿过开于所述上面板的纵向槽，并伸出于上面板以挂住牵引钩；在无人机在发射前，释放钩通过克服弹簧组的拉力而将无人机锁定在无人机弹射器框架部的后上方；释放钩的下端固定在释放手柄上；

释放手柄，其中部与释放钩固定连接，其一端为操作端，其另一端可以绕释放手柄转轴上下转动；

释放手柄转轴，固定在所述无人机弹射框架部的一根支撑杆上，所述释放手柄和释放钩可以一起绕释放手柄转轴上下转动，以控制释放钩的上下运动；当释放钩的上端从上面板的表面完全伸出时，可以挂住牵引钩及无人机，以使之锁定；当释放钩的上端从上面板的表面完全缩回时，牵引钩及无人机将被释放钩释放；

所述无人机弹射器对无人机的牵引力F_u和瞬时牵引速度V_u按下式计算：

$\left\{\begin{array}{c}{F}_u=\frac{n_s{K}_{s}x}{{2n}_p}\\ V_u=2^{n_p}{V}_s\end{array}\right.,$

其中，n_s为并联弹簧组的数量，K_s为弹簧的弹性系数，x为弹簧的形变量有关，n_p为动滑轮的数量，V_s为并联弹簧组的瞬时速度。

通过改变并联弹簧组的数量n_s、调节弹簧形变量x、更换不同弹性系数K_s的弹簧，以及改变滑轮组的个数n_p，可以得到不同牵引力F_u和瞬时牵引速度V_u的组合，从而可以方便地应用于不同类型的无人机；本发明的优点在于：牵引力大，牵引力和牵引速度调整方便，结构简单，可靠性高，使用寿命长，受温度湿度影响小，适合固定翼无人机(尤其是大型固定翼无人机的弹射起飞。

附图说明

图1是弹簧-滑轮组式无人机弹射器的侧视图。

图2是弹簧-滑轮组式无人机弹射器的仰视图。

图3是弹簧-滑轮组式无人机弹射器的仰视图的局部剖视图。

图4是弹簧-滑轮组式无人机弹射器的俯视图。

图中，1.支撑杆组件，2.牵引绳，3.定滑轮，4.二级动滑轮，5.二级动滑轮框架，6.一级动滑轮，7.一级动滑轮框架，8.并联弹簧组，9.后承力架，10.后支撑腿，11.后支撑盘，12.前承力架，13.前支撑腿，14.前支撑盘，15.牵引钩，16.释放钩，17.动滑轮组绳，18.释放手柄，19.释放手柄转轴，20.上面板，21.下面板。

具体实施方式

弹簧-滑轮组式无人机弹射器主要由无人机弹射器框架部、无人机弹射器支撑部、弹簧-滑轮组式弹射部、无人机牵引部以及无人机锁定-释放部组成。

无人机弹射器框架部，含有：上面板20、下面板21，以及位于上、下两块面板之间起支撑作用的支撑杆组件1；

无人机弹射器支撑部，含有：前承力架12、与该前承力架12相连的前支撑腿13、与该前支撑腿13相连的前支撑盘14，以及后承力架9、与该后承力架9相连的后支撑腿10、与该后支撑腿10相连的后支撑盘11；所述前承力架12与下面板21的底面相连，所述后承力架9也与下面板21的底面相连；

弹簧-滑轮组式弹射部，含有并联弹簧组8、一级动滑轮6和一级动滑轮框架7、二级动滑轮4和二级动滑轮框架5和动滑轮组绳17，其中：

所述并联弹簧组8的一端与所述后承力架9的侧面相连，其另一端与所述一级动滑轮组框架7的外侧相连，所述一级动滑轮6位于所述一级动滑轮框架7中，且两者转动连接；在无人机被释放并发射状态时，所述并联弹簧组8以V_s的瞬时速度迅速收缩，并拉动所述一级动滑轮框架7以同样的瞬时速度V_s迅速后退；

所述动滑轮组绳17在环绕并经过一级动滑轮6后，其一端固定连接在前承力架12侧面，另一端则固定连接在二级动滑轮框架5的侧面；二级动滑轮4位于二级动滑轮框架5中，且两者转动连接；当所述一级动滑轮6以V_s的瞬时速度向后运动时，将通过所述动滑轮组绳17牵引所述二级动滑轮框架5和二级动滑轮4以2V_s的瞬时速度向后运动；

无人机牵引部，含有牵引绳2，定滑轮3和牵引钩15，其中：

牵引绳2，一端套接在所述呈环状的牵引钩15内，另一端通过所述定滑轮3和所述二级动滑轮4，并固定在所述前承力架12的侧面；所述定滑轮3的中心轴被所述支撑杆组件1中的四根支撑杆固定在无人机弹射器框架部前侧；牵引钩15呈环形，通过无人机机身下方的挂钩与无人机机身连接；无人机被释放并发射状态时，在所述二级动滑轮4的牵引下，所述牵引绳2在通过定滑轮3之后，带动所述牵引钩15，以及固定在所述牵引钩15上的无人机，以4V_s的瞬时速度向前运动；当无人机起飞后，牵引钩15与无人机机身下方的挂钩自动脱离；

无人机锁定-释放部，含有：释放钩16、释放手柄18和释放手柄转轴19，其中：

释放钩16呈三角形，其上端穿过开于所述上面板20的纵向槽，并伸出于上面板20以挂住牵引钩15；在无人机在发射前，释放钩16通过克服弹簧组8的拉力而使无人机锁定在无人机弹射器框架部的后上方，释放钩16的下端固定在释放手柄18上；

释放手柄18，其中部与释放钩16固定连接，其一端为操作端，其另一端可以绕释放手柄转轴19上下转动；

释放手柄转轴19，固定在所述无人机弹射框架部的一根支撑杆上，所述释放手柄18和释放钩16可以一起绕释放手柄转轴19上下转动，以控制释放钩16的上下运动；当释放钩16的上端从上面板20的表面完全伸出时，释放钩16可以挂住牵引钩15及无人机，并使之被锁定；当释放钩16的上端从上面板20的表面完全缩回时，牵引钩15及无人机被释放钩16释放；

所述无人机弹射器对无人机的牵引力F_u和瞬时牵引速度V_u按下式计算：

$\left\{\begin{array}{c}{F}_u=\frac{n_s{K}_{s}x}{{2n}_p}\\ V_u=2^{n_p}{V}_s\end{array}\right.,$

其中，n_s为并联弹簧组8的数量，K_s为弹簧的弹性系数，x为弹簧的形变量有关，n_p为动滑轮的数量，V_s为并联弹簧组8的瞬时速度。

在图1、图2和图3中，有n_p＝2及n_s＝5。通过改变并联弹簧组8的数量n_s、调节牵引绳2的长度并进而改变弹簧组8的形变量x、更换不同弹性系数K_s的弹簧，以及改变滑轮组的个数n_p，可以得到不同牵引力F_u和瞬时牵引速度V_u的组合，从而可以方便地应用于不同类型的无人机。

Claims (1)

1.弹簧-滑轮组式无人机弹射器，其特征在于，含有：无人机弹射器框架部、无人机弹射器支撑部、弹簧-滑轮组式弹射部、无人机牵引部以及无人机锁定-释放部，其中：

无人机弹射器框架部，含有：上面板、下面板，以及位于上、下两块面板之间起支撑作用的支撑杆组件；

无人机弹射器支撑部，含有：前承力架、与该前承力架相连的前支撑腿、与该前支撑腿相连的前支撑盘，以及后承力架、与该后承力架相连的后支撑腿、与该后支撑腿相连的后支撑盘；所述前承力架与下面板的底面相连，所述后承力架也与下面板的底面相连；

弹簧-滑轮组式弹射部，含有并联弹簧组、一级动滑轮和一级动滑轮框架、二级动滑轮和二级动滑轮框架和动滑轮组绳，其中：

所述并联弹簧组的一端与所述后承力架的侧面相连，其另一端与所述一级动滑轮组框架的外侧相连，所述一级动滑轮位于所述一级动滑轮框架中，且两者转动连接；在无人机被释放并发射状态时，所述并联弹簧组以V_s的瞬时速度迅速收缩，并拉动所述一级动滑轮框架以同样的瞬时速度V_s迅速后退；

所述动滑轮组绳在环绕并经过一级动滑轮后，其一端固定连接在前承力架侧面，另一端则固定连接在二级动滑轮框架的侧面；二级动滑轮位于二级动滑轮框架中，且两者转动连接；当所述一级动滑轮以V_s的瞬时速度向后运动时，将通过所述动滑轮组绳牵引所述二级动滑轮框架和二级动滑轮以2V_s的瞬时速度向后运动；

无人机牵引部，含有牵引绳，定滑轮和牵引钩，其中：

牵引绳，一端套接在所述呈环状的牵引钩内，另一端通过所述的定滑轮和所述二级动滑轮，并固定在所述前承力架的侧面；所述定滑轮的中心轴被所述支撑杆组件中的四根支撑杆固定在无人机弹射器框架部前侧；牵引钩呈环形，通过无人机机身下方的挂钩与无人机机身连接；无人机被释放并发射状态时，在所述二级动滑轮的牵引下，所述牵引绳在通过定滑轮之后，带动所述牵引钩，以及固定在所述牵引钩上的无人机，以4V_s的瞬时速度向前运动；当无人机起飞后，牵引钩与无人机机身下方的挂钩自动脱离；

无人机锁定-释放部，含有：释放钩、释放手柄和释放手柄转轴，其中：

释放钩呈三角形，其上端穿过开于所述上面板的纵向槽，并伸出于上面板以挂住牵引钩；在无人机在发射前，释放钩通过克服弹簧组的拉力而将无人机锁定在无人机弹射器框架部的后上方；释放钩的下端固定在释放手柄上；

释放手柄，其中部与释放钩固定连接，其一端为操作端，其另一端可以绕释放手柄转轴上下转动；

释放手柄转轴，固定在所述无人机弹射框架部的一根支撑杆上，所述释放手柄和释放钩可以一起绕释放手柄转轴上下转动，以控制释放钩的上下运动；当释放钩的上端从上面板的表面完全伸出时，可以挂住牵引钩及无人机，以使之锁定；当释放钩的上端从上面板的表面完全缩回时，牵引钩及无人机将被释放钩释放；

所述无人机弹射器对无人机的牵引力F_u和瞬时牵引速度V_u按下式计算：

$\left\{\begin{array}{c}{F}_u=\frac{n_s{K}_{s}x}{{2n}_p}\\ V_u=2^{n_p}{V}_s\end{array}\right.,$

其中，n_s为并联弹簧组的数量，K_s为弹簧的弹性系数，x为弹簧的形变量有关，n_p为动滑轮的数量，V_s为并联弹簧组的瞬时速度；

通过改变并联弹簧组的数量n_s、调节牵引绳的长度进而改变弹簧形变量x、更换不同弹性系数K_s的弹簧，以及改变滑轮组的个数n_p，可以得到不同牵引力F_u和瞬时牵引速度V_u的组合，从而可以方便地应用于不同类型的无人机。

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