CN107640331A - 一种通用自动储能无人机弹射装置及其工作方法 - Google Patents

Abstract

一种通用自动储能无人机弹射装置及其工作方法，涉及弹射领域。目前，无人机弹射准确性差。本发明包括弹射架、设于弹射架上的用于装载无人机的滑车，与弹射架前端及滑车连接的皮筋、止动锁、用于提供皮筋拉伸动力的动力装置、与动力装置连接的控制器，皮筋和动力装置之间连接有拉力传感器，拉力传感器与控制器之间通过控制线连接，控制器可以预设拉力值，止动锁位于弹射架的后部，可沿弹射架前后移动和固定；滑车车体顶部设有可拆卸无人机放置架，放置架的前端下方设有用于调节放置架倾斜角的弹射角调节装置，可实现通过控制器预设拉力值和自动储能，并通过止动锁的位置调整和变更不同的无人机放置架实现不同规格无人机的通用装载弹射。

Description

一种通用自动储能无人机弹射装置及其工作方法

技术领域

本发明涉及无人机弹射领域，尤其涉及一种通用自动储能无人机弹射装置及其工作方法。

背景技术

随着近年无人机技术飞速发展，各种形式和用途的无人机如雨后春笋般蜂拥而至，固定翼无人机以其大载荷和长航时等性能特点，广泛应用于灾情监察、森林防火、海洋与水利监测、军事侦察、电力巡线、石油管线巡检等应用领域。

固定翼无人机的起飞方式一般分为弹射起飞、手抛起飞、火箭助推起飞和滑跑起飞四种主要起飞方式。同时还衍生出其他的起飞方式，如皮筋弹射、弹射枪弹射等。在众多应用场合中，由于起飞重量和起飞场地等因素的限制，弹射起飞有着其他几种起飞方式不可替代的作用。

弹射起飞方式最主要的设备就是弹射装置，其主要作用是将皮筋弹射势能转换为无人机弹射动能，最终实现无人机达到起飞速度，完成弹射起飞过程。因此，弹射装置的性能和稳定性足以影响无人机的起飞是否成功。弹射装置的主要工作过程为接通电源通过绞盘存储皮筋弹性势能，通过弹射装置触发机构释放弹射势能转换为无人机弹射的动能。其中储能值（皮筋拉力）决定了无人机弹射速度，是能否成功弹射的最关键因素；储能方式则关系到操作性和便捷性，它是判断弹射装置是否“好用”关键指标。

目前，无人机弹射架的设计和工作方式，主要是通过人控制开关对绞盘进行开启，实现对皮筋的拉伸储能，凭借经验判断储能是否完成。

另外针对不同规格大小的无人机一般都配有专用弹射架，弹射架通用性比较低，对于需要用到多种规格无人机的应用部门，多种弹射架不但占用防放置场地，并且代价成本高。

发明内容

本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供一种通用自动储能无人机弹射装置及其工作方法，以提升弹射的稳定性、安全性和弹射成功率为目的。为此，本发明采取以下技术方案。

一种通用自动储能无人机弹射装置，包括带支脚的倾斜弹射架、设于弹射架上的用于装载无人机的滑车，与弹射架前端及滑车连接的皮筋、用于皮筋张紧后锁住滑车的止动锁、用于提供皮筋拉伸动力的动力装置、与动力装置连接的用于实现弹射控制的控制器，所述的皮筋和动力装置之间连接有拉力传感器，所述的拉力传感器与控制器之间通过控制线连接，所述的控制器包括弹射按钮、用于目标拉力值预设定的数字设置键、用于显示实时拉力和显示预设拉力值的显示面板、用于启动动力装置实现皮筋张紧的启动按钮；所述的止动锁位于弹射架的后部，可沿弹射架前后移动和固定，止动锁与控制器连接以实现自动闭锁，所述的滑车的底部设有与止动锁相配的锁扣；所述的滑车包括车体和位于车体顶部的可拆卸无人机放置架，所述的无人机放置架的后端与车体顶部可旋转连接，无人机放置架的前端下方设有用于调节无人机放置架弹射倾斜角的弹射角调节装置；所述的小车的侧面设有一个皮筋有效拉力下限值的参考标志，所述的弹射架的侧面设有一个以皮筋有效拉力下限值为参考的皮筋失效的临界位置刻度标志。控制器的数字设置键可以预设皮筋拉力值，控制器启动后可以实现皮绳的自动张紧，拉力传感器可以通过控制线把实时拉力值传送到控制器的显示面板，到达拉力预设值时，动力装置停止运转，止动锁锁住滑车，实现自动储能；止动锁可沿弹射架前后移动和固定，便于适应不同大小规格的无人机，调节到相应的位置；无人机放置架的可拆卸便于在使用不同规格大小的无人机时更换放置架；无人机放置架的后端与车体顶部可旋转连接，无人机放置架的前端下方设置的弹射角调节装置便于不同规格的无人机和适应不同风力的弹射角调节，实现弹射架的通用性；在使用前或者长久使用后，需要对皮筋的有效性进行拉力检测，检测时，通过控制器预设有效拉力下限值，开启启动按钮，并根据小车上的参考标志与弹射架的侧面的失效刻度标志的比较进行判断，以便确定是否更换皮筋。

作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本发明还包括以下附加技术特征。

所述的弹射架为双轨架，所述的滑车的底部两侧各设有2个滑轮。双轨架结构和四轮式滑车能够适应较大规格的无人机弹射，通用性好。

所述的弹射角调节装置为通过调节螺母实现螺杆高低调节的螺杆式高度调节装置。通过调节螺母实现螺杆高低调节，结构简单，并能实现较细微的调节。

所述的皮筋包括左右对称设置的2组，每组皮筋数量为2根。通过左右对称的2组皮筋，皮筋张紧和回弹的稳定性好。

所述的每组皮筋为一根无断口的闭环式皮筋，通过与弹射架前端和滑车的连接形成2根并列的单皮筋。除非断裂，闭环式皮筋不会从弹射架前端和滑车的连接处因受力而脱落，连接牢固。

所述的皮筋与弹射架的前端及滑车之间均通过螺栓和压板实现可拆卸的固定连接。通过压板压住皮筋，再通过螺栓穿过压板和皮筋的端部内侧并紧固于滑车或弹射架上，结构简单牢固，拆卸方便，便于皮筋的更换。

所述的拉力传感器固定于滑车底部，拉力传感器的前后两端各设有一个拉环，拉力传感器的前端拉环与皮筋的后端连接，拉力传感器的后端拉环与动力装置连接。通过拉环与皮筋和动力装置连接，维修时拆卸方便。

所述的弹射架的前端两侧设有4个矩形排列的轮平面与弹射架轨道平面平行的滑轮，所述4个滑轮的轮槽中设有一根用于无人机弹射时拦阻滑车滑出弹射架轨道的闭环拦阻索；所述的弹射架的前部位于拦阻索的后方设有用于皮筋拉伸和回弹导向的2组导向滑轮，所述的每组导向滑轮为一上一下，前后错位设置的2个滑轮，皮筋从2个滑轮的轮槽中呈S形穿过，所述的2组导向滑轮的上端均低于弹射架的滑轨顶面。通过套在4个滑轮的轮槽中的闭环拦阻弹力锁索，拦阻滑车时，滑车的冲力能够快速转移到拦阻索的其他部位，可以使拦阻索承受更大的弹射冲量；通过皮筋呈S形穿过穿过导向滑轮，皮筋的回弹方向性更稳定。

本发明的另一个目的是提供一种通用自动储能无人机弹射装置的工作方法。其包括以下步骤：

1）根据需要弹射的无人机的大小规格选择在滑车车体顶部更换或安装相应接口的无人机放置架，把止动锁移动到该规格无人机的锁定位置；

2）在无人机弹射装置使用前，对皮筋进行拉力有效性检测，确认皮筋的安全有效性；

3）在无人机弹射前，通过控制器的数字设置键预设皮筋拉力值，开启动力装置的启动按钮，止动锁锁住滑车，皮筋拉伸，同时拉力传感器通过控制线把实时拉力值传送到控制器的显示面板显示，到达拉力预设值时，动力装置停止运转，实现自动储能，同时装载无人机；

4）获取无人机的规格和风速风向数据，根据无人机的规格和风速风向数据，通过弹射角调节装置自动或手动调节无人机放置架的弹射倾斜角，并进一步调整皮筋拉力；所述的无人机的规格包括体积、重量；

5）开启弹射按钮后，获取实时的风速风向，判断风速风向是否位于设定范围内，若是则解锁止动锁，实现无人机的弹射，否则在重新计算并调整弹倾斜角和皮筋拉力后，解锁止动锁，实现无人机的弹射。

对皮筋进行拉力有效性检测时，控制器中预设有有效拉力下限值，开启启动按钮，达到预设值时，如果小车上的参考标志位置向后超过弹射架的侧面的失效刻度标志，使皮筋拉伸长度过长，皮筋弹性过低，则皮筋拉力判定为失效，存在弹射安全隐患，需要重新更换皮筋。

所述的动力装置包括电源、配电器和绞盘电机，所述的拉力传感器的后端拉环与绞盘电机连接。电动动力装置便于携带，噪音低，节能环保，绞盘电机适合给皮筋提供拉紧动力。

有益效果：

1、可以方便的实现弹射装置的预设拉力储能，不需要人工进行储能判断，自动化程度高，操作方便，稳定性高，提升了弹射的成功率，操作人员可以远离弹射装置以应对各种可能存在的风险，更安全；

2、通过止动锁的位置变换和变更滑车顶部的无人机放置架及无人机放置架的斜度调节，可以适应多种不同规格的固定翼无人机的弹射，装置通用性强；

3、通过套在4个滑轮轮槽中的闭环拦阻索，拦阻效果好，拦阻索更耐受冲力，拦阻索不容易断裂；

4、通过皮筋的失效检测，可以方便的检测出存在拉力失效的皮筋，以便更换，使弹射装置更安全。

附图说明

图1是本发明结构示意图。

图中：1-弹射架；2-支脚；3-滑车；4-皮筋；5-控制器；6-拉力传感器；7-止动锁；8-导向滑轮；9-拦阻索；10-电源；11-配电器；12-绞盘电机；301-放置架；302-弹射角调节装置。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。

如图1所示，一种通用自动储能无人机弹射装置，包括带支脚2的倾斜弹射架1、设于弹射架1上的用于装载无人机的滑车3，与弹射架1前端及滑车3连接的皮筋4、用于皮筋4张紧后锁住滑车3的止动锁7、用于提供皮筋4拉伸动力的动力装置、与动力装置连接的用于实现弹射控制的控制器5，皮筋4和动力装置之间连接有拉力传感器6，拉力传感器6与控制器5之间通过控制线连接，控制器5包括弹射按钮、用于目标拉力值预设定的数字设置键、用于显示实时拉力和显示预设拉力值的显示面板、用于启动动力装置实现皮筋4张紧的启动按钮；止动锁7位于弹射架1的后部，可沿弹射架1前后移动和固定，止动锁7与控制器5连接以实现自动闭锁，滑车3的底部设有与止动锁7相配的锁扣；滑车3包括车体和位于车体顶部的可拆卸无人机放置架301，无人机放置架301的后端与车体顶部可旋转连接，无人机放置架301的前端下方设有用于调节无人机放置架301弹射倾斜角的弹射角调节装置302；小车的侧面设有一个皮筋4有效拉力下限值的参考标志，弹射架1的侧面设有一个以皮筋4有效拉力下限值为参考的皮筋4失效的临界位置刻度标志。

为了提升通用性，弹射架1为双轨架，滑车3的底部两侧各设有2个滑轮。双轨架结构和四轮式滑车3能够适应较大规格的无人机弹射，通用性好。

为了实现高度调节，弹射角调节装置302为通过调节螺母实现螺杆高低调节的螺杆式高度调节装置。通过调节螺母实现螺杆高低调节，结构简单，并能实现较细微的调节。

为了提升稳定性，皮筋4包括左右对称设置的2组，每组皮筋4数量为2根。通过左右对称的2组皮筋4，皮筋4张紧和回弹的稳定性好。

为了连接牢固，每组皮筋4为一根无断口的闭环式皮筋4，通过与弹射架1前端和滑车3的连接形成2根并列的单皮筋4。除非断裂，闭环式皮筋4不会从弹射架1前端和滑车3的连接处因受力而脱落，连接牢固。

为了便于皮筋4的更换，皮筋4与弹射架1的前端及滑车3之间均通过螺栓和压板实现可拆卸的固定连接。通过压板压住皮筋4，再通过螺栓穿过压板和皮筋4的端部内侧并紧固于滑车3或弹射架1上，结构简单牢固，拆卸方便，便于皮筋4的更换。

为了便于维修拆卸，拉力传感器6固定于滑车3底部，拉力传感器6的前后两端各设有一个拉环，拉力传感器6的前端拉环与皮筋4的后端连接，拉力传感器6的后端拉环与动力装置连接。通过拉环与皮筋4和动力装置连接，维修时拆卸方便。

为了防止无人机弹射时滑车3从弹射架1的前端飞出，弹射架1的前端两侧设有4个矩形排列的轮平面与弹射架1轨道平面平行的滑轮，所述4个滑轮的轮槽中设有一根用于无人机弹射时拦阻滑车3滑出弹射架1轨道的闭环拦阻索9。通过套在4个滑轮的轮槽中的闭环拦阻弹力锁索，拦阻滑车3时，滑车3的冲力能够快速转移到拦阻索9的其他部位，可以使拦阻索9承受更大的弹射冲量。

为了实现较好的皮筋4回弹稳定性，弹射架1的前部位于拦阻索9的后方设有用于皮筋4拉伸和回弹导向的2组导向滑轮8，每组导向滑轮8为一上一下，前后错位设置的2个滑轮，皮筋4从2个滑轮的轮槽中呈S形穿过，2组导向滑轮8的上端均低于弹射架1的滑轨顶面。通过皮筋4呈S形穿过穿过导向滑轮8，皮筋4的回弹方向性更稳定。

在无人机弹射装置使用前，首先确认皮筋4的安全性，需要对皮筋4的有效性进行拉力检测，检测时，通过控制器5预设有效拉力下限值，开启启动按钮，达到预设值时，如果小车上的参考标志位置向后超过弹射架1的侧面的失效刻度标志，使皮筋4拉伸长度过长，皮筋4弹性过低，则皮筋4拉力判定为失效，存在弹射安全隐患，需要重新更换皮筋4。

一种通用自动储能无人机弹射装置的工作方法，包括以下步骤：

1根据需要弹射的无人机的大小规格选择在滑车3车体顶部更换或安装相应接口的无人机放置架301，把止动锁7移动到该规格无人机的锁定位置；

2在无人机弹射装置使用前，对皮筋4进行拉力有效性检测，确认皮筋的安全有效性；

3在无人机弹射前，通过控制器5的数字设置键预设皮筋4拉力值，开启动力装置的启动按钮，止动锁7锁住滑车3，皮筋4拉伸，同时拉力传感器6通过控制线把实时拉力值传送到控制器5的显示面板显示，到达拉力预设值时，动力装置停止运转，实现自动储能，同时装载无人机；

4获取无人机的规格和风速风向数据，根据无人机的规格和风速风向数据，通过弹射角调节装置302自动或手动调节无人机放置架301的弹射倾斜角，并进一步调整皮筋拉力；所述的无人机的规格包括体积、重量；

5开启弹射按钮后，获取实时的风速风向，判断风速风向是否位于设定范围内，若是则解锁止动锁7，实现无人机的弹射，否则在重新计算并调整弹倾斜角和皮筋拉力后，解锁止动锁7，实现无人机的弹射。

本实例中，为了节能环保和便于搬运，动力装置为包括电源10、配电器11和绞盘电机12的电动力装置。电动动力装置便于携带，噪音低，节能环保，绞盘电机12适合给皮筋4提供拉紧动力。

以上图1所示的一种通用自动储能无人机弹射装置及其工作方法，是本发明的具体实施例，已经体现出本发明实质性特点和进步，可根据实际的使用需要，在本发明的启示下，对其进行形状、结构等方面的等同修改，均在本方案的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种通用自动储能无人机弹射装置，包括带支脚（2）的倾斜弹射架（1）、设于弹射架（1）上的用于装载无人机的滑车（3），与弹射架（1）前端及滑车（3）连接的皮筋（4）、用于皮筋（4）张紧后锁住滑车（3）的止动锁（7）、用于提供皮筋（4）拉伸动力的动力装置、与动力装置连接的用于实现弹射控制的控制器（5），其特征在于：所述的皮筋（4）和动力装置之间连接有拉力传感器（6），所述的拉力传感器（6）与控制器（5）之间通过控制线连接，所述的控制器（5）包括弹射按钮、用于目标拉力值预设定的数字设置键、用于显示实时拉力和显示预设拉力值的显示面板、用于启动动力装置实现皮筋（4）张紧的启动按钮；所述的止动锁（7）位于弹射架（1）的后部，可沿弹射架（1）前后移动和固定，止动锁（7）与控制器（5）连接以实现自动闭锁，所述的滑车（3）的底部设有与止动锁（7）相配的锁扣；所述的滑车（3）包括车体和位于车体顶部的可拆卸无人机放置架（301），所述的无人机放置架（301）的后端与车体顶部可旋转连接，无人机放置架（301）的前端下方设有用于调节无人机放置架（301）弹射倾斜角的弹射角调节装置（302）；所述的小车的侧面设有一个皮筋（4）有效拉力下限值的参考标志，所述的弹射架（1）的侧面设有一个以皮筋（4）有效拉力下限值为参考的皮筋（4）失效的临界位置刻度标志。

2.根据权利要求1所述的一种通用自动储能无人机弹射装置，其特征在于：所述的弹射架（1）为双轨架，所述的滑车（3）的底部两侧各设有2个滑轮。

3.根据权利要求1所述的一种通用自动储能无人机弹射装置，其特征在于：所述的弹射角调节装置（302）为通过调节螺母实现螺杆高低调节的螺杆式高度调节装置。

4.根据权利要求1所述的一种通用自动储能无人机弹射装置，其特征在于：所述的皮筋（4）包括左右对称设置的2组，每组皮筋（4）数量为2根。

5.根据权利要求4所述的一种通用自动储能无人机弹射装置，其特征在于：所述的每组皮筋（4）为一根无断口的闭环式皮筋（4），通过与弹射架（1）前端和滑车（3）的连接形成2根并列的单皮筋形态。

6.根据权利要求1所述的一种通用自动储能无人机弹射装置，其特征在于：所述的皮筋（4）与弹射架（1）的前端及滑车（3）之间均通过螺栓和压板实现可拆卸的固定连接。

7.根据权利要求1所述的一种通用自动储能无人机弹射装置，其特征在于：所述的拉力传感器（6）固定于滑车（3）底部，拉力传感器（6）的前后两端各设有一个拉环，拉力传感器（6）的前端拉环与皮筋（4）的后端连接，拉力传感器（6）的后端拉环与动力装置连接。

8.根据权利要求1所述的一种通用自动储能无人机弹射装置，其特征在于：所述的弹射架（1）的前端两侧设有4个矩形排列的轮平面与弹射架（1）轨道平面平行的滑轮，所述4个滑轮的轮槽中设有一根用于无人机弹射时拦阻滑车（3）滑出弹射架（1）轨道的闭环拦阻索（9），所述的弹射架（1）的前部位于拦阻索（9）的后方设有用于皮筋（4）拉伸和回弹导向的2组导向滑轮（8），所述的每组导向滑轮（8）为一上一下，前后错位设置的2个滑轮，皮筋（4）从2个滑轮的轮槽中呈S形穿过，所述的2组导向滑轮（8）的上端均低于弹射架（1）的滑轨顶面。

9.采用权利要求1所述的一种通用自动储能无人机弹射装置的工作方法，其特征在于包括以下步骤：

1）根据需要弹射的无人机的大小规格选择在滑车（3）车体顶部更换或安装相应接口的无人机放置架（301），把止动锁（7）移动到该规格无人机的锁定位置；

2）在无人机弹射装置使用前，对皮筋（4）进行拉力有效性检测，确认皮筋的安全有效性；

3）在无人机弹射前，通过控制器（5）的数字设置键预设皮筋（4）拉力值，开启动力装置的启动按钮，止动锁（7）锁住滑车（3），皮筋（4）拉伸，同时拉力传感器（6）通过控制线把实时拉力值传送到控制器（5）的显示面板显示，到达拉力预设值时，动力装置停止运转，实现自动储能，同时装载无人机；

4）获取无人机的规格和风速风向数据，根据无人机的规格和风速风向数据，通过弹射角调节装置（302）自动或手动调节无人机放置架（301）的弹射倾斜角，并进一步调整皮筋拉力；所述的无人机的规格包括体积、重量；

5）开启弹射按钮后，获取实时的风速风向，判断风速风向是否位于设定范围内，若是则解锁止动锁（7），实现无人机的弹射，否则在重新计算并调整弹倾斜角和皮筋拉力后，解锁止动锁（7），实现无人机的弹射。

10.根据权利要求9所述的一种通用自动储能无人机弹射装置的工作方法，其特征在于：对皮筋（4）进行拉力有效性检测时，控制器（5）中预设有有效拉力下限值，开启启动按钮，达到预设值时，如果小车上的参考标志位置向后超过弹射架（1）的侧面的失效刻度标志，使皮筋（4）拉伸长度过长，皮筋（4）弹性过低，则皮筋（4）拉力判定为失效，存在弹射安全隐患，需要重新更换皮筋（4）。