CN104527979A - 空基催泪瓦斯弹自动投放器 - Google Patents

空基催泪瓦斯弹自动投放器 Download PDF

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Abstract

空基催泪瓦斯弹自动投放器,涉及安防技术领域,解决了现有采用枪发或手投催泪瓦斯弹存在的无法准确投射到指定位置、制服效果不明显的问题,该自动投放器包括多旋翼飞行器、连接平台、拉环固定微调机构、瓦斯弹、瓦斯投放机构、主控板、数据传输模块、电源模块、北斗卫星定位系统、气压计、手持地面控制器、摄像机、阻尼器;瓦斯投放机构通过连接平台固定在多旋翼飞行器上,连接平台通过阻尼器连接到多旋翼飞行器的底部。本发明实现了在空中某处投放催泪瓦斯的自动化,结构简单,操纵方便,实用性强。

Description

空基催泪瓦斯弹自动投放器
技术领域
本发明涉及安防技术领域,具体涉及一种空基催泪瓦斯弹自动投放器。
背景技术
催泪瓦斯弹是一种能够发出浓密烟雾和催泪瓦斯的公安防暴装备,主要用于驱散、阻止非法聚众的骚乱人群和暴乱分子,还可用于制服隐藏在建筑物内的暴徒。目前,常用的是直径38mm的枪发、手投两用催泪瓦斯弹,可用防暴枪发射,或者人工手投,但是当遇到人群密集、环境危险等人不易靠近的情况时,采用枪发或手投催泪瓦斯弹的方法难以投射到合适位置,不易产生明显制服效果,而从空中某一高度和位置投放催泪瓦斯弹将是一种行之有效的方法。空中投放瓦斯弹还没有成型的技术,因此,研制出空基催泪瓦斯弹自动投放装置具有重要意义。
发明内容
为了解决现有采用枪发或手投催泪瓦斯弹存在的无法准确投射到指定位置、制服效果不明显的问题,本发明提供一种空基催泪瓦斯弹自动投放器。
本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下:
本发明的空基催泪瓦斯弹自动投放器,包括:带有飞行综合系统的多旋翼飞行器、通过多个阻尼器固定在多旋翼飞行器的机体底部的连接平台、固定在连接平台上的拉环固定微调机构、与连接平台下端固定相连的瓦斯投放机构、安装在瓦斯投放机构中的瓦斯弹;
所述瓦斯投放机构包括:弹筒、固定在弹筒上端的底座、设置在底座内部中心的弹簧套筒、与弹筒内壁滑动连接的弹簧顶板、两端分别固定在弹簧套筒和弹簧顶板上的弹簧组、固定在弹筒下端的舵机、与舵机的输出轴固定相连的第一连杆、与第一连杆固定相连的第二连杆、与第二连杆固定相连的限位杆、通过转动轴和防松螺母与弹筒下端端部固定相连的端盖;所述限位杆贴着端盖下表面,其轴线与舵机输出轴垂直同时还与转动轴平行;所述瓦斯弹安装在弹筒内部并位于弹簧顶板下侧,所述瓦斯弹上表面贴着弹簧顶板下表面,所述瓦斯弹上端通过拉环与拉环固定微调机构相连,投放前瓦斯弹压缩弹簧组且处于固定状态。
所述拉环固定微调结构包括:
一端固定在连接平台上且另一端带有通孔的固定座;
两端分别带有螺纹杆和内螺纹孔的旋转套筒,所述旋转套筒的螺纹杆插入固定座通孔中并用锁紧螺母拧紧;
套装在旋转套筒光轴上的预紧弹簧,所述预紧弹簧用于防止旋转套筒自由滑动;
带有螺纹杆的挂钩,所述挂钩的螺纹杆旋入旋转套筒内螺纹孔中,所述瓦斯弹的拉环挂在挂钩下端。
所述阻尼器包括:
下端中心带有第一螺纹孔的导程杆,所述导程杆通过第一螺纹孔与螺丝配合固定在连接平台上;
套装在导程杆上端外部的导程筒;
套装在导程杆上端且位于导程杆与导程筒之间的内弹簧;
套装在导程杆下端的外弹簧;
中心带有第二螺纹孔且其下端带有沉头孔的连接座,所述连接座通过第二螺纹孔与螺丝配合固定在多旋翼飞行器的机体底部,所述连接座通过沉头孔与螺丝配合固定在导程筒上端。
还包括主控制系统和通过相机支柱固定在弹筒下端的摄像机,所述摄像机为可见光摄像机或红外摄像机;
所述主控制系统包括:手持地面控制器和固定在多旋翼飞行器的机体内部的主控板、数据传输模块、电源模块、北斗卫星定位系统和气压计,所述主控板分别与瓦斯投放机构中的舵机、数据传输模块、电源模块、北斗卫星定位系统、气压计和摄像机电连接,所述电源模块分别与多旋翼飞行器的飞行综合系统和瓦斯投放机构中的舵机和电连接,所述手持地面控制器与数据传输模块、多旋翼飞行器的飞行综合系统之间采用无线传输方式进行通讯;
所述主控板控制电源模块向多旋翼飞行器的飞行综合系统和瓦斯投放机构中的舵机供电,通过摄像机拍摄自动投放器周围环境,并将拍摄的图像信息传送至主控板中,通过北斗卫星定位系统反馈多旋翼飞行器的经纬度信息并传送至主控板中,通过气压计反馈多旋翼飞行器的高度信息并传送至主控板中,主控板将接收到的信息通过数据传输模块实时传送至手持地面控制器中,手持地面控制器通过接收到的信息控制多旋翼飞行器飞到指定位置,同时利用手持地面控制器通过数据传输模块向主控板发送投放指令,主控板接收到投放指令后控制舵机转动,进而完成瓦斯弹的投放。
还包括:与弹筒内壁滑动连接的两个弹簧套环和弹簧组连接板,所述弹簧组连接板位于两个弹簧套环之间;
所述弹簧组由上弹簧和下弹簧串联组成,上弹簧两端分别通过细绳固定在弹簧套筒和弹簧组连接板上,下弹簧两端分别通过细绳固定在弹簧组连接板和弹簧顶板上,上弹簧和下弹簧中间位置分别套装在两个弹簧套环上。
还包括:固定在弹筒下端的舵机支柱和固定在舵机支柱上的舵机支撑框架;所述舵机固定在舵机支撑框架上。
所述连接平台呈U型,上部设有多个用于安装阻尼器的法兰,底部设有用于与瓦斯投放机构的底座固定的机械接口。
所述第一连杆为带有圆孔的十字架形,所述第二连杆为两端带有圆孔的长条形,所述限位杆带有U型口的一端与第二连杆固定相连。
所述弹筒内部设置成阶梯圆筒型,上部为大圆筒,下部为小圆筒,所述瓦斯弹放置在小圆筒内,小圆筒直径与瓦斯弹最大直径相同,小圆筒长度等于弹簧组自由长度与弹簧顶板厚度之和,可使瓦斯弹沿着弹筒内壁顺利弹出,大圆筒直径比小圆筒直径大1mm。
所述多旋翼飞行器还包括四个主旋翼系统,两个副旋翼系统和安装在机体底部两侧的起落架;所述飞行综合系统安装在机体内部,包括控制系统、惯性传感器与姿态测量系统、导航系统、图像采集与传输系统;机体坐标系原点是多旋翼飞行器的重心,z轴铅垂向上,x轴垂直于z轴,指向前方,y轴由右手定则确定;所述四个主旋翼系统分别位于机体坐标系xy平面的四个象限内,四个主旋翼系统旋翼的旋转轴线与机体坐标系的z轴成一夹角θ,0<θ<90°,并且各旋翼的旋转轴线在机体坐标系xoy平面上的投影与旋翼旋转中心到机体坐标系原点的连线在机体坐标系xoy平面上的投影重合;所述两个副旋翼系统分别位于x轴两侧,且其旋转轴线与x轴平行。
本发明的有益效果如下:
1、本发明实现了在空中某处投放催泪瓦斯的自动化,结构简单,操纵方便,实用性强。
2、本发明可同时或分时投放多个瓦斯弹,通过主控板实现对舵机的灵活控制,从而实现分时段、多次序或同时投放的目的。
3、本发明通过安装在相机支柱上的摄像机,实现对投放目标的快速定位、跟踪和拍摄,并通过主控板将图像信息时时传送至手持地面控制器中,使投放人员可全面了解现场情况,确定最佳投放时机。
4、本发明将瓦斯弹放置在弹筒内,弹簧顶板顶住瓦斯弹带有拉环一侧,拉环固定在拉环微调固定机构上,端盖通过限位杆固定端盖,顶住瓦斯弹,瓦斯弹在压缩弹簧的弹力作用下处于待发状态,当投放时,手持地面控制器发出投放指令到主控板,舵机转动带动限位杆滑出端盖,在压缩弹簧的弹力作用下,瓦斯弹与拉环分离,实现投放目的,整个投放过程简单、快速,安全可靠。
5、瓦斯投放利用无导程杆或导程筒的多弹簧串联结构,结合间隔设置连接板,实现了大压缩行程、且能稳定压缩和伸长的功能,满足瓦斯弹大拉力、长行程的引爆要求。
6、拉环微调固定机构通过挂钩的螺杆实现拉环细绳的微调,使瓦斯弹处于待发状态时拉环细绳能够拉紧固定,保证瓦斯弹投放器安全有效投放。
7、在瓦斯弹投放过程中,连接平台上的阻尼器能够有效吸收弹簧弹力的反作用力对飞行器姿态的扰动,保证相机成像质量,提高飞行器稳定飞行的能力。
附图说明
图1为本发明的空基催泪瓦斯弹自动投放器的三维示意图。
图2为本发明的空基催泪瓦斯弹自动投放器的正视图。
图3为瓦斯投放机构的结构示意图。
图4为瓦斯投放机构的剖面图。
图5为连接平台、拉环固定微调机构和瓦斯投放机构安装后的结构示意图。
图6为阻尼器的结构示意图。
图7为阻尼器的剖视图。
图8为主控制系统的结构组成框图。
图9为多旋翼飞行器的结构示意图。
图10为多旋翼飞行器的主旋翼系统安装结构示意图。
图11为多旋翼飞行器的的副旋翼系统安装结构示意图。
图12为副旋翼使用的双对称翼型。
图13为图3所示的瓦斯投放机构的下部分的放大图。
图14为图5所示的连接平台、拉环固定微调机构和瓦斯投放机构安装后的
上部分的放大图。
图15为图5所示的瓦斯投放机构的下部分的放大图。
图中:1、多旋翼飞行器,1-1(1-2、1-3、1-4)主旋翼系统,101、第一旋翼,102、第二旋翼、103、主旋翼驱动装置,104、主旋翼固定机构,1-5(1-6)、副旋翼系统,501、副旋翼,502、副旋翼驱动装置,503、副旋翼固定机构,1-7、机体,1-8、飞行综合系统,1-9、投影,1-10、起落架,2、连接平台,3、拉环固定微调机构,3-1、固定座,3-2、挂钩,3-3、旋转套筒,3-4、预紧弹簧,4、瓦斯弹,5、瓦斯投放机构,5-1、弹筒,5-2、底座,5-3、端盖,5-4、弹簧组,5-5、弹簧顶板,5-6、舵机,5-7、舵机支柱,5-8、舵机支撑框架,5-9、相机支柱,5-10、第一连杆,5-11、第二连杆,5-12、限位杆,5-13、细绳,5-14、转动轴,5-15、防松螺母,5-16、弹簧套环,5-17、弹簧组连接板,6、主控板,7、数据传输模块,8、电源模块,9、北斗卫星定位系统,10、气压计,11、手持地面控制器,12、摄像机,13、阻尼器,13-1、连接座,13-2、导程筒,13-3、外弹簧,13-4、导程杆,13-5、内弹簧,13-6、第一螺纹孔,13-7、第二螺纹孔,14、拉环,15、空隙,16、弹簧套筒。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1至图8所示,本发明的空基催泪瓦斯弹自动投放器,由多旋翼飞行器1、连接平台2、拉环固定微调机构3、瓦斯弹4、瓦斯投放机构5、主控制系统、摄像机12和阻尼器13组成,摄像机12为可见光摄像机或红外摄像机。
本发明中的多旋翼飞行器1可以采用现有的任何型号、种类的飞行器。本实施方式中,采用的多旋翼飞行器1的结构如图1、图2和图9所示,多旋翼飞行器1包括四个主旋翼系统1-1、1-2、1-3、1-4,两个副旋翼系统1-5、1-6,机体1-7、安装在机体1-7内部的飞行综合系统1-8和安装在机体1-7底部两侧的起落架1-10。飞行综合系统1-8包括控制系统、惯性传感器与姿态测量系统、导航系统、图像采集与传输系统。飞行综合系统1-8与自动投放器中的主控制系统可以兼容,或者两者相互独立发挥各自的作用和功能。如图10所示,机体坐标系原点是多旋翼飞行器1的重心,z轴铅垂向上,x轴垂直于z轴,指向前方,y轴由右手定则确定。四个主旋翼系统1-1、1-2、1-3、1-4分别位于机体坐标系xy平面的四个象限内,四个主旋翼系统旋翼的旋转轴线与机体坐标系的z轴成一夹角θ,0<θ<90°,例如:主旋翼系统1-1、1-2的每个旋转轴线与机体坐标系的z轴成顺时针45°夹角,主旋翼系统1-3、1-4的每个旋转轴线与机体坐标系的z轴成逆时针45°夹角,并且各旋翼的旋转轴线在机体坐标系xoy平面上的投影1-9与旋翼旋转中心到机体坐标系原点的连线在机体坐标系xoy平面上的投影1-9重合,两个副旋翼系统1-5、1-6分别位于x轴两侧,且其旋转轴线与x轴平行。
如图10所示,每个主旋翼系统由第一旋翼101、第二旋翼102、主旋翼驱动装置103和主旋翼固定机构104组成,第一旋翼101安装在第二旋翼102上方,第一旋翼101和第二旋翼102的旋转平面平行,主旋翼驱动装置103设有两个输出轴,输出轴共线,分别连接第一旋翼101和第二旋翼102,第一旋翼101和第二旋翼102安装正反桨,主旋翼固定机构104将主旋翼驱动装置103与机体1-7连接固定,主旋翼驱动装置103至少包括一个电动机或一个发动机;每个主旋翼系统的第一旋翼101几何尺寸相同,第二旋翼102几何尺寸相同,第一旋翼101与第二旋翼102外形相同,几何尺寸相似,且第一旋翼101与第二旋翼102几何尺寸比值为1.0~1.1。
如图11所示,副旋翼系统1-5、1-6由副旋翼501、副旋翼驱动装置502和副旋翼固定机构503组成,副旋翼固定机构将副旋翼驱动装置与机体1-7连接固定;副旋翼系统1-5、1-6的旋转轴线与x轴平行,安装正反向旋翼,旋转方向相反,扭力距抵消。如图12所示,副旋翼系统1-5、1-6的副旋翼501采用双对称翼型,每个副旋翼501通过直接改变副旋翼驱动装置502输出轴旋转方向,从而改变旋翼旋转方向,提供给飞行器向前和向后的推力。机体1-7可以是多个杆组成的辐条状、网状、或具有升力翼型的碟形,但不局限于上述形状。各旋翼系统可采用涵道螺旋桨结构,以提高抗风能力和增加安全性。
如图1和图2所示,连接平台2上端通过阻尼器13与多旋翼飞行器1的机体1-7底部固定相连,连接平台2下端与瓦斯投放机构5上端固定相连,在多旋翼飞行器1纵向对称面上对称设置两个瓦斯投放机构5,瓦斯弹4安装在瓦斯投放机构5中,拉环固定微调机构3固定在连接平台2上,并连接瓦斯弹4的拉环14,连接平台2、拉环固定微调机构3、瓦斯弹4和瓦斯投放机构5的数量相等,本实施方式中均为两个。
如图3、图4和图5所示,瓦斯投放机构5由弹筒5-1、底座5-2、端盖5-3、弹簧组5-4、弹簧顶板5-5、舵机5-6、四个舵机支柱5-7、舵机支撑框架5-8、相机支柱5-9、第一连杆5-10、第二连杆5-11、限位杆5-12、多根细绳5-13、转动轴5-14、防松螺母5-15、两个弹簧套环5-16、弹簧组连接板5-17和弹簧套筒16组成。底座5-2通过螺丝和法兰固定在弹筒5-1上端端口。弹筒5-1内部设置成阶梯圆筒型,上部为大圆筒,下部为小圆筒,瓦斯弹4放置在小圆筒内,小圆筒直径与瓦斯弹4最大直径相同,小圆筒长度等于弹簧组5-4自由长度与弹簧顶板5-5厚度之和,可使瓦斯弹4沿着弹筒5-1内壁顺利弹出,大圆筒直径比小圆筒直径大1mm。弹簧套筒16设置在底座5-2中心。弹簧组5-4通过多根细绳5-13安装在弹筒5-1内部上侧,弹簧组5-4由多个弹簧串联组成,在本实施方式中由上下两个弹簧串联组成,上弹簧一端通过第一根细绳5-13固定在弹簧套筒16内,另一端通过第二根细绳5-13固定在弹簧组连接板5-17上,下弹簧一端通过第三根细绳5-13固定在弹簧组连接板5-17上,另一端通过第四根细绳5-13固定在弹簧顶板5-5上表面上,每个弹簧轴向方向的中间位置套装在对应的弹簧套环5-16上,弹簧套环5-16的数量与弹簧个数相等即一个弹簧对应一个弹簧套环5-16,弹簧组连接板5-17位于两个弹簧套环5-16之间,弹簧顶板5-5、两个弹簧套环5-16和弹簧组连接板5-17的外边缘为圆形,可以沿着弹筒5-1内壁滑动。瓦斯弹4放置于弹簧顶板5-5下侧,瓦斯弹4上端即带有拉环14的一侧紧贴着弹簧顶板5-5下表面,拉环14顺着弹筒5-1上的空隙15、弹簧顶板5-5、弹簧套环5-16和弹簧组连接板5-17预留空间牵出,投放前瓦斯弹4压缩弹簧组5-4且处于固定状态。舵机5-6固定在舵机支撑框架5-8上,舵机支撑框架5-8通过四个舵机支柱5-7固定在弹筒5-1下端。摄像机12通过相机支柱5-9固定到弹筒5-1下端。如图13和图15所示,第一连杆5-10为带有圆孔的十字架形,第二连杆5-11为两端带有圆孔的长条形,限位杆5-12一端带有U型口,第一连杆5-10一端与舵机5-6的输出轴固定相连,第一连杆5-10另一端与第二连杆5-11一端通过螺丝相连,第二连杆5-11另一端与限位杆5-12带有U型口端通过螺丝相连,限位杆5-12贴着端盖5-3下表面,限位杆5-12的轴线与舵机5-6的输出轴垂直,端盖5-3一端的凸台结构套入弹筒5-1下端端部的凹槽内,对齐两者的通孔,插入转动轴5-14,拧上防松螺母5-15,转动轴5-14与限位杆5-12的轴线平行。
本实施方式中,弹筒5-1采用POM材料制成,底座5-2、舵机支柱5-7和相机支柱5-9均采用铝合金材料制成,第一连杆5-10采用塑料材料制成,第二连杆5-11和限位杆5-12均采用不锈钢材料制成。
如图5所示,连接平台2整体呈U型,连接平台2底部中心为通孔,连接平台2底部具有机械接口,连接平台2通过底部的机械接口与瓦斯投放机构5的底座5-2固定相连;连接平台2上部设置有多个法兰,用于安装阻尼器13。
如图5和图14所示,拉环固定微调机构3由固定座3-1、挂钩3-2、旋转套筒3-3和预紧弹簧3-4组成。固定座3-1一端通过螺钉固定在连接平台2上,另一端具有通孔,旋转套筒3-3带有螺纹杆的一端插入固定座3-1的通孔内,并用锁紧螺母拧紧,预紧弹簧3-4套装在旋转套筒3-3的光轴上,防止旋转套筒3-3沿轴向自由滑动,旋转套筒3-3的另一端具有一定长度的内螺纹孔,挂钩3-2一端具有螺纹杆,挂钩3-2的螺纹杆旋入旋转套筒3-3的内螺纹孔内,调节螺纹拧合深度即可实现轴向位移的调整,挂钩3-2另一端为圆柱形,圆柱形端部设置有一个具有开口的圆形孔和一个垂直于圆形孔轴线的螺纹孔,瓦斯弹4的拉环14挂在圆形孔内,并将螺丝拧入挂钩3-2的螺纹孔内限制拉环14,防止拉环14脱离挂钩3-2。
阻尼器13的数量与连接平台2的法兰数量相等,本实施方式中,阻尼器13的数量为四个。如图6和图7所示,阻尼器13由连接座13-1、导程筒13-2、外弹簧13-3、导程杆13-4和内弹簧13-5组成。内弹簧13-5套装在导程杆13-4上端,导程杆13-4上端连同内弹簧13-5安装在导程筒13-2内部,外弹簧13-3套装在导程杆13-4下端,导程杆13-4下端连同外弹簧13-3位于导程筒13-2外部,导程杆13-4下端中心设置有第一螺纹孔13-6,导程杆13-4的第一螺纹孔13-6通过螺丝与连接平台2的法兰固定相连,连接座13-1下端设置有沉头孔,连接座13-1的沉头孔通过螺丝与导程筒13-2上端固定相连,连接座13-1中心设置有第二螺纹孔13-7,连接座13-1的第二螺纹孔13-7通过螺丝与多旋翼飞行器1的机体1-7底部固定相连。
如图8所示,主控制系统由主控板6、数据传输模块7、电源模块8、北斗卫星定位系统9、气压计10和手持地面控制器11组成。主控制系统中的主控板6、数据传输模块7、电源模块8、北斗卫星定位系统9和气压计10均固定在多旋翼飞行器1的机体1-7内,主控板6分别与瓦斯投放机构5中的舵机5-6、数据传输模块7、电源模块8、北斗卫星定位系统9、气压计10和摄像机12电连接,电源模块8分别与多旋翼飞行器1的飞行综合系统1-8和瓦斯投放机构5中的舵机5-6和电连接,手持地面控制器11与数据传输模块7、多旋翼飞行器1的飞行综合系统1-8之间采用无线传输方式进行通讯。主控板6控制电源模块8向多旋翼飞行器1的飞行综合系统1-8和瓦斯投放机构5中的舵机5-6供电,通过摄像机12拍摄自动投放器周围环境,并将拍摄的图像信息传送至主控板6中,通过北斗卫星定位系统9反馈多旋翼飞行器1的经纬度信息并传送至主控板6中,通过气压计10反馈多旋翼飞行器1的高度信息并传送至主控板6中,主控板6将接收到的图像信息、经纬度信息和高度信息通过数据传输模块7实时传送至手持地面控制器11中,操作者根据手持地面控制器11接收到的图像信息、经纬度信息和高度信息控制多旋翼飞行器1飞到指定位置,同时利用手持地面控制器11通过数据传输模块7向主控板6发送投放指令,主控板6接收到投放指令后控制舵机5-6转动,进而完成瓦斯弹4的投放。
本发明的空基催泪瓦斯弹自动投放器投放催泪瓦斯弹的过程为:
瓦斯弹4装入弹筒5-1内,端盖5-3绕转动轴5-14向瓦斯弹4一侧转动,受到端盖5-3挤压,瓦斯弹4向底座5-2方向运动,带动弹簧顶板5-5压缩弹簧组5-4,合上端盖5-3,并转动舵机5-6使限位杆5-12紧贴着端盖5-3下表面,端盖5-3固定,弹簧组5-4处于压缩状态,拉环14连接到拉环固定微调机构3上微调并固定。主控板6控制电源模块8向多旋翼飞行器1的飞行综合系统1-8和瓦斯投放机构5中的舵机5-6供电,通过摄像机12拍摄自动投放器周围环境,并将拍摄的图像信息传送至主控板6中,通过北斗卫星定位系统9反馈多旋翼飞行器1的经纬度信息并传送至主控板6中,通过气压计10反馈多旋翼飞行器1的高度信息并传送至主控板6中,主控板6将接收到的图像信息、经纬度信息和高度信息通过数据传输模块7实时传送至手持地面控制器11中,操作者根据手持地面控制器11接收到的图像信息、经纬度信息和高度信息控制多旋翼飞行器1飞到指定位置。投放时,利用手持地面控制器11通过数据传输模块7向主控板6发送投放指令,主控板6接收到投放指令后控制舵机5-6转动,舵机5-6通过第一连杆5-10、第二连杆5-11带动限位杆5-12脱离端盖5-3下表面,此时,弹簧力经由弹簧顶板5-5和瓦斯弹4传递到端盖5-3,端盖5-3释放,瓦斯弹4与拉环14在弹簧力作用下分离,瓦斯弹4沿弹筒5-1轴线方向自由降落,经2至3秒爆炸,完成瓦斯弹4的投放。

Claims (10)

1.空基催泪瓦斯弹自动投放器,其特征在于,包括:带有飞行综合系统(1-8)的多旋翼飞行器(1)、通过多个阻尼器(13)固定在多旋翼飞行器(1)的机体(1-7)底部的连接平台(2)、固定在连接平台(2)上的拉环固定微调机构(3)、与连接平台(2)下端固定相连的瓦斯投放机构(5)、安装在瓦斯投放机构(5)中的瓦斯弹(4);
所述瓦斯投放机构(5)包括:弹筒(5-1)、固定在弹筒(5-1)上端的底座(5-2)、设置在底座(5-2)内部中心的弹簧套筒(16)、与弹筒(5-1)内壁滑动连接的弹簧顶板(5-5)、两端分别固定在弹簧套筒(16)和弹簧顶板(5-5)上的弹簧组(5-4)、固定在弹筒(5-1)下端的舵机(5-6)、与舵机(5-6)的输出轴固定相连的第一连杆(5-10)、与第一连杆(5-10)固定相连的第二连杆(5-11)、与第二连杆(5-11)固定相连的限位杆(5-12)、通过转动轴(5-14)和防松螺母(5-15)与弹筒(5-1)下端端部固定相连的端盖(5-3);所述限位杆(5-12)贴着端盖(5-3)下表面,其轴线与舵机(5-6)输出轴垂直同时还与转动轴(5-14)平行;所述瓦斯弹(4)安装在弹筒(5-1)内部并位于弹簧顶板(5-5)下侧,所述瓦斯弹(4)上表面贴着弹簧顶板(5-5)下表面,所述瓦斯弹(4)上端通过拉环(14)与拉环固定微调机构(3)相连,投放前瓦斯弹(4)压缩弹簧组(5-4)且处于固定状态。
2.根据权利要求1所述的空基催泪瓦斯弹自动投放器,其特征在于,所述拉环固定微调机构(3)包括:
一端固定在连接平台(2)上且另一端带有通孔的固定座(3-1);
两端分别带有螺纹杆和内螺纹孔的旋转套筒(3-3),所述旋转套筒(3-3)的螺纹杆插入固定座(3-1)通孔中并用锁紧螺母拧紧;
套装在旋转套筒(3-3)光轴上的预紧弹簧(3-4),所述预紧弹簧(3-4)用于防止旋转套筒(3-3)自由滑动;
带有螺纹杆的挂钩(3-2),所述挂钩(3-2)的螺纹杆旋入旋转套筒(3-3)内螺纹孔中,所述瓦斯弹(4)的拉环(14)挂在挂钩(3-2)下端。
3.根据权利要求1所述的空基催泪瓦斯弹自动投放器,其特征在于,所述阻尼器(13)包括:
下端中心带有第一螺纹孔(13-6)的导程杆(13-4),所述导程杆(13-4)通过第一螺纹孔(13-6)与螺丝配合固定在连接平台(2)上;
套装在导程杆(13-4)上端外部的导程筒(13-2);
套装在导程杆(13-4)上端且位于导程杆(13-4)与导程筒(13-2)之间的内弹簧(13-5);
套装在导程杆(13-4)下端的外弹簧(13-3);
中心带有第二螺纹孔(13-7)且其下端带有沉头孔的连接座(13-1),所述连接座(13-1)通过第二螺纹孔(13-7)与螺丝配合固定在多旋翼飞行器(1)的机体(1-7)底部,所述连接座(13-1)通过沉头孔与螺丝配合固定在导程筒(13-2)上端。
4.根据权利要求1所述的空基催泪瓦斯弹自动投放器,其特征在于,还包括主控制系统和通过相机支柱(5-9)固定在弹筒(5-1)下端的摄像机(12),所述摄像机(12)为可见光摄像机或红外摄像机;
所述主控制系统包括:手持地面控制器(11)和固定在多旋翼飞行器(1)的机体(1-7)内部的主控板(6)、数据传输模块(7)、电源模块(8)、北斗卫星定位系统(9)和气压计(10),所述主控板(6)分别与瓦斯投放机构(5)中的舵机(5-6)、数据传输模块(7)、电源模块(8)、北斗卫星定位系统(9)、气压计(10)和摄像机(12)电连接,所述电源模块(8)分别与多旋翼飞行器(1)的飞行综合系统(1-8)和瓦斯投放机构(5)中的舵机(5-6)和电连接,所述手持地面控制器(11)与数据传输模块(7)、多旋翼飞行器(1)的飞行综合系统(1-8)之间采用无线传输方式进行通讯;
所述主控板(6)控制电源模块(8)向多旋翼飞行器(1)的飞行综合系统(1-8)和瓦斯投放机构(5)中的舵机(5-6)供电,通过摄像机(12)拍摄自动投放器周围环境,并将拍摄的图像信息传送至主控板(6)中,通过北斗卫星定位系统(9)反馈多旋翼飞行器(1)的经纬度信息并传送至主控板(6)中,通过气压计(10)反馈多旋翼飞行器(1)的高度信息并传送至主控板(6)中,主控板(6)将接收到的信息通过数据传输模块(7)实时传送至手持地面控制器(11)中,手持地面控制器(11)通过接收到的信息控制多旋翼飞行器(1)飞到指定位置,同时利用手持地面控制器(11)通过数据传输模块(7)向主控板(6)发送投放指令,主控板(6)接收到投放指令后控制舵机(5-6)转动,进而完成瓦斯弹(4)的投放。
5.根据权利要求1所述的空基催泪瓦斯弹自动投放器,其特征在于,还包括:与弹筒(5-1)内壁滑动连接的两个弹簧套环(5-16)和弹簧组连接板(5-17),所述弹簧组连接板(5-17)位于两个弹簧套环(5-16)之间;
所述弹簧组(5-4)由上弹簧和下弹簧串联组成,上弹簧两端分别通过细绳(5-13)固定在弹簧套筒(16)和弹簧组连接板(5-17)上,下弹簧两端分别通过细绳(5-13)固定在弹簧组连接板(5-17)和弹簧顶板(5-5)上,上弹簧和下弹簧中间位置分别套装在两个弹簧套环(5-16)上。
6.根据权利要求1所述的空基催泪瓦斯弹自动投放器,其特征在于,还包括:固定在弹筒(5-1)下端的舵机支柱(5-7)和固定在舵机支柱(5-7)上的舵机支撑框架(5-8);所述舵机(5-6)固定在舵机支撑框架(5-8)上。
7.根据权利要求1所述的空基催泪瓦斯弹自动投放器,其特征在于,所述连接平台(2)呈U型,上部设有多个用于安装阻尼器(13)的法兰,底部设有用于与瓦斯投放机构(5)的底座(5-2)固定的机械接口。
8.根据权利要求1所述的空基催泪瓦斯弹自动投放器,其特征在于,所述第一连杆(5-10)为带有圆孔的十字架形,所述第二连杆(5-11)为两端带有圆孔的长条形,所述限位杆(5-12)带有U型口的一端与第二连杆(5-11)固定相连。
9.根据权利要求1所述的空基催泪瓦斯弹自动投放器,其特征在于,所述弹筒(5-1)内部设置成阶梯圆筒型,上部为大圆筒,下部为小圆筒,所述瓦斯弹(4)放置在小圆筒内,小圆筒直径与瓦斯弹(4)最大直径相同,小圆筒长度等于弹簧组(5-4)自由长度与弹簧顶板(5-5)厚度之和,可使瓦斯弹(4)沿着弹筒(5-1)内壁顺利弹出,大圆筒直径比小圆筒直径大1mm。
10.根据权利要求1所述的空基催泪瓦斯弹自动投放器,其特征在于,所述多旋翼飞行器(1)还包括四个主旋翼系统(1-1、1-2、1-3、1-4),两个副旋翼系统(1-5、1-6)和安装在机体(1-7)底部两侧的起落架(1-10);所述飞行综合系统(1-8)安装在机体(1-7)内部,包括控制系统、惯性传感器与姿态测量系统、导航系统、图像采集与传输系统;机体坐标系原点是多旋翼飞行器(1)的重心,z轴铅垂向上,x轴垂直于z轴,指向前方,y轴由右手定则确定;所述四个主旋翼系统(1-1、1-2、1-3、1-4)分别位于机体坐标系xy平面的四个象限内,四个主旋翼系统旋翼的旋转轴线与机体坐标系的z轴成一夹角θ,0<θ<90°,并且各旋翼的旋转轴线在机体坐标系xoy平面上的投影与旋翼旋转中心到机体坐标系原点的连线在机体坐标系xoy平面上的投影重合;所述两个副旋翼系统(1-5、1-6)分别位于x轴两侧,且其旋转轴线与x轴平行。
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