CN106945841B - 无人机回收伞分离装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无人机回收伞分离装置，包括上接头、下接头、圆环销、爆炸螺栓和螺母；所述上接头上具有连接座，所述上接头的一侧设有对接钩体，在对接钩体上设有贯通的连接孔；所述下接头结构与上接头结构相同，上接头和下接头的对接钩体对接，在对接钩体对接处的连接孔上镶嵌所述圆环销，所述爆炸螺栓穿过上接头和下接头的连接孔，所述螺母与爆炸螺栓的另一侧螺纹端紧固。本发明通过简化结构，减少零部件，载荷传递采用面接触，合理设置载荷方向与接头主体之间夹角α及载荷方向与分离面之间夹角β的角度值。具有承载能力大，重量轻，结构简单可靠，装配迅速，可重复使用等优点。

Description

无人机回收伞分离装置
技术领域
本发明涉及一种分离装置，具体的说是一种无人机回收伞分离装置，属于无人机机载装备技术领域。
背景技术
目前，无人机回收伞上多数采用成熟的钢球式分离机构，该分离机构包括上接头、下接头、弹簧、活塞、钢球、剪切销和点火头，装配时将活塞放入上接头，将钢珠放在上接头圆周孔上，然后整体塞入下接头中，再将接头倒置，通过惯性使活塞往下接头一侧滑动，从而将钢珠挤进下接头中，阻止上下接头分离，再插入剪切销防止活塞下移。需要分离工作时，分离信号引燃点火头，推动活塞，切断剪切销，在弹簧弹力以及回收伞拉力作用下钢球收回上接头内，从而实现机构分离。该结构承载时由于钢球与上接头、下接头均为点接触形式，局部极易引起应力集中，从而造成材料屈服破坏，而且结构装配过程复杂，操作要求高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺陷，提出一种卡勾式无人机回收伞分离装置，通过简化结构，减少零部件，满足回收伞分离机构能够顺利分离。
本发明解决以上技术问题的技术方案是：提供一种无人机回收伞分离装置，包括上接头、下接头、圆环销、爆炸螺栓和螺母；所述上接头上具有连接座，所述上接头的一侧设有对接钩体，在对接钩体上设有贯通的连接孔；所述下接头结构与上接头结构相同，上接头和下接头的对接钩体对接，在对接钩体对接处的连接孔上镶嵌所述圆环销，所述爆炸螺栓穿过上接头和下接头的连接孔，所述螺母与爆炸螺栓的另一侧螺纹端紧固。
本发明的进一步限定技术方案，前述的无人机回收伞分离装置，所述上接头和下接头的两个连接座的连线方向为载荷方向，所述载荷方向与两个接头的主体之间夹角α=8～10°，所述载荷方向与对接钩体的分离面之间夹角β=80～91°。
进一步的，前述的无人机回收伞分离装置，所述爆炸螺栓的头部一侧与接头之间设有垫圈，所述垫圈和螺母为铝垫圈和铝螺母，由于铝弹性模量较小，因此通过铝垫圈及铝螺母协调上下接头变形，减小爆炸螺栓上的载荷。
本发明的有益效果是：
本发明通过简化结构，减少零部件，载荷传递采用面接触，合理设置载荷方向与接头主体之间夹角α及载荷方向与分离面之间夹角β的角度值。具有承载能力大，重量轻，结构简单可靠，装配迅速，可重复使用等优点。
附图说明
图1为本发明结构爆炸图。
图2为本发明组装结构图。
图3为本发明的分离装置夹角示意图。
具体实施方式
实施例1
本实施例是一种无人机回收伞分离装置，结构如图1至图3所示，包括上接头3、下接头5、圆环销4、爆炸螺栓1、垫圈2和螺母6；上接头上具有连接座，上接头的一侧设有对接钩体，在对接钩体上设有贯通的连接孔；下接头结构与上接头结构相同，上接头和下接头的对接钩体对接，在对接钩体对接处的连接孔上镶嵌圆环销，爆炸螺栓穿过上接头和下接头的连接孔，爆炸螺栓的头部一侧与接头之间设有垫圈，螺母与爆炸螺栓的另一侧螺纹端紧固，本实施例的上接头和下接头的两个连接座的连线方向为载荷方向，载荷方向与两个接头的主体之间夹角α=8～10°，载荷方向与对接钩体的分离面之间夹角β=80～91°。
本实施例在装配时先将圆环销装入上接头半圆槽内，再将下接头对接钩体与上接头对接钩体对接吻合，通过爆炸螺栓、垫圈及螺母将上下接头拉紧，确保分离面完全贴合来承受开伞过载，圆环销限制两个接头之间的相对滑动，承受载荷偏心时的侧向力，由于铝弹性模量较小，因此通过铝垫圈及铝螺母协调上下接头变形，减小爆炸螺栓上的载荷；需要分离时，分离信号引燃爆炸螺栓，爆炸力推动上下接头分离，完成无人机与回收伞分离。
根据某型无人机回收伞设计回收过载，设计回收重量/>，采用该设计极限载荷(27.4kN)对钢球式分离机构和本发明分离装置进行静强度校核。各部件材料参数如表1所示。
目前，某型无人机上即采用钢球式分离机构来完成机伞分离动作。在相同载荷(27.4kN)下对钢球式分离机构进行静强度校核。上下接头最大应力分别为：2137Mpa、2430Mpa，远超材料屈服极限，局部材料必须通过塑性变形来增大与钢球接触面积，从而降低接触应力。此外，上接头孔口材料发生塑性变形后会阻碍上下接头分离，甚至会造成回收伞无法顺利释放。
与钢球式相比，本发明的分离装置承载能力要高出许多。假定爆炸螺栓预紧力为2.5kN，，在该状态下，计算得出本发明的分离装置最大承载约为61kN，此时各部件最大应力及安全系数如表2所示。
上接头最先达到屈服应力，此时爆炸螺栓及铝螺母仍有一定的安全余量。可以看出，本发明的分离装置在承载载荷时，所有结构部件均处在材料弹性范围内。
根据上述两种形式分离机构计算结果，可以看出，钢球式结构在27.4kN载荷下已经出现局部屈服破坏，重复使用可靠性无法保证；而卡勾式结构在61kN载荷下仍能保持结构完整性。此外，钢球式结构轮廓尺寸为，结构重量约789g，而卡勾式结构轮廓尺寸为/>，重量约745g。卡勾式分离装置无论从体积、重量、简单可靠、装配速度、重复使用以及承载能力方面都优于钢球式分离机构。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (3)

1.无人机回收伞分离装置，包括上接头、下接头、圆环销、爆炸螺栓和螺母；所述上接头上具有连接座，所述上接头的一侧设有对接钩体，在对接钩体上设有贯通的连接孔；其特征在于：所述下接头的结构与上接头结构相同，上接头和下接头的对接钩体对接，在对接钩体对接处的连接孔上镶嵌所述圆环销，所述爆炸螺栓穿过上接头和下接头的连接孔，所述螺母与爆炸螺栓的另一侧螺纹端紧固；所述上接头和下接头的两个连接座的对接连线方向为载荷方向，所述载荷方向与两个接头的主体之间夹角α=8～10°，所述载荷方向与对接钩体的分离面之间夹角β=80～91°。
2.如权利要求1所述的无人机回收伞分离装置，其特征在于：所述爆炸螺栓的头部一侧与接头之间设有垫圈。
3.如权利要求2所述的无人机回收伞分离装置，其特征在于：所述垫圈和螺母为铝垫圈和铝螺母。
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