CN108945493A - 一种小型无人机低后坐挂载平台 - Google Patents
一种小型无人机低后坐挂载平台 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种小型无人机低后坐挂载平台，包括用于提供射击时步枪的前冲动能且在步枪后坐时起缓冲作用的前冲机构，及用于击发步枪开火的击发机构，及用于控制步枪射角以实现对目标的瞄准的射角控制机构，及用于为地面控制终端提供瞄准景况的观瞄机构，及用于实现射击平台与无人机连接的平台连接架，及用于实现步枪在射击平台上的快速装卸的步枪连接架；本发明的小型无人机低后坐挂载平台，应用整枪前冲击发原理的平台，在射击时具有很好的减后坐效果，其后坐力最大值为65.6N，仅为人抵肩射击时抵肩作用力最大值的16.2％。
Description
技术领域
本发明涉及一种小型无人机低后坐挂载平台，属于军用设备技术领域。
背景技术
小型无人机挂载轻武器后的作战效能以及应用前景都是非常理想的，但是轻武器射击时产生的后坐力是影响轻武器与小型无人机结合的核心问题；小型无人机在空中飞行时是依靠空气动力来保持平衡的，这种状态下轻武器后坐力对无人机飞行稳定性和射击精度的影响将会被放大，尤其是自动武器(步枪、机枪等)在连续射击时后坐力的影响是持续的，这对小型无人机的飞行稳定性能将会造成很大的影响，甚至会造成无人机的翻转和坠落；解决这一问题的方法可以有以下几种：(1)挂载专用轻武器，专用轻武器即专门为小型无人机设计的轻武器，可通过优化自身结构、减少枪弹装药、安装枪口制退器等方式减小轻武器后坐力对小型无人机的影响；设计专用轻武器意味着降低了武器的通用程度，而且火力杀伤性能也受到影响；(2)增强小型无人机的抗干扰能力，小型无人机的稳定性和抗干扰能力与其自身的结构特点、动力方式和材质构成等因素有很大关系；通过优化小型无人机来提高其稳定性和抗干扰能力，这对小型无人机相关技术的要求很高；目前，小型无人机还无法达到直接挂载轻武器的的要求，而且其相关技术的提高还有很长的路要走；(3)设计低后坐挂载平台，设计一种适用于小型无人机的低后坐挂载平台，利用挂载平台来减小甚至消除轻武器后坐力对无人机飞行稳定性的影响，降低对小型无人机性能的要求，同时保证了挂载武器的通用性，这种方式对于解决轻武器与小型无人机结合的问题无疑是一个非常好的选择。
随着战争形式的不断发展，无人平台得到了广泛应用，在无人平台上挂载武器成为一个重要发展方向；枪械作为部队的基本武器装备，因其结构简单，体积小，火力持续性强等特点，更适合与小型无人平台挂载；然而，步枪射击时产生的后坐力对作战平台将会造成很大的影响；尤其是空中作战平台搭载步枪射击时的后坐力直接影响武器射击精度和搭载平台的飞行稳定性。自动武器在复进过程中击发的原理称为前冲击发原理；应用前冲击发原理的武器射击时，前冲体的前冲能量会部分抵消火药燃气向后的能量，从而降低射击时的后坐力；目前采用前冲击发原理的自动武器有自由枪机式、半自由枪机式、枪管浮动式等；为了解决步枪在射击时的后坐力带来的射击精度和搭载平台的飞行稳定性问题，提出了一种小型无人机低后坐挂载平台。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出了一种基于整枪前冲击发原理的小型无人机低后坐挂载平台，在射击时具有很好的减后坐效果。
本发明的小型无人机低后坐挂载平台，包括用于提供射击时步枪的前冲动能且在步枪后坐时起缓冲作用的前冲机构，及用于击发步枪开火的击发机构，及用于控制步枪射角以实现对目标的瞄准的射角控制机构，及用于为地面控制终端提供瞄准景况的观瞄机构，及用于实现射击平台与无人机连接的平台连接架，及用于实现步枪在射击平台上的快速装卸的步枪连接架；
所述前冲机构包括对称设置的右前冲体和左前冲体；所述右前冲体和左前冲体两端分别通过前连接箍和后连接箍固定连接；
所述右前冲体包括右前冲体架，及活动安装于右前冲体架一侧的右二级液压缓冲器，及固定于右前冲体架上方的右前冲控制机构，及固定于右前冲体架上下侧的右二级缓冲导轨，及滑动安装于右二级缓冲导轨上的右二级缓冲滑块，及与右二级缓冲滑块通过螺钉固连的右二级缓冲架，及固定于右前冲体架内侧的右导轨，及安装于右前冲体架内侧的右前冲簧导杆座，及贯穿安装于右前冲体架内侧的前冲簧导杆，及活动安装于前冲簧导杆上的右前冲簧；所述右前冲簧导杆其一端与右前冲簧导杆座固连，其另一端与右前冲体架固连，右缓冲体工作时，右前冲控制机构释放步枪连接架中步枪安装块的右凸台，步枪安装块在右前冲簧的作用下开始前冲，前冲过程中步枪开火，之后步枪与步枪连接架开始后坐，压缩右前冲簧，同时右前冲体架在右前冲簧的作用下压缩右二级液压缓冲器，步枪与步枪连接架后坐到位后开始复进，复进到位后在右前冲控制机构的作用下停止运动，射击动作完成；
所述右前冲控制机构通过螺钉与右前冲体架固定安装；所述右前冲控制机构包括右前冲控制盒，及安装于右前冲控制盒内部的右前冲控制簧、右前冲控制挡块和右前冲控制拨叉，及与右前冲控制拨叉连接的右前冲控制连接球杆，及与右前冲控制连接球杆通过右前冲控制连接柱钉连接的右前冲控制舵机臂，及安装于右前冲控制舵机臂底部的右前冲控制舵机；所述右前冲控制簧位于右前冲控制盒其内部设有的圆柱槽内，且右前冲控制簧其一端与右前冲控制盒连接，其另一端与右前冲控制挡块连接；所述右前冲控制挡块活动安装于右前冲控制盒其圆柱槽内；所述右前冲控制拨叉通过右前冲控制拨叉轴与右前冲控制盒连接；所述右前冲控制拨叉其背离右前冲控制连接球杆球一端卡装于右前冲控制挡块上设有的凹槽内，工作时，右前冲控制舵机带动右前冲控制舵机臂转动，同时右前冲控制拨叉在右前冲控制连接球杆的带动下拨动右前冲控制挡块向上运动，释放步枪连接架，步枪开始前冲，之后右前冲控制机构在步枪复进到位之前复位，步枪复进到位后步枪连接架的右凸台撞击右前冲控制挡块，后停止运动，射击循环结束；
所述左前冲体包括左前冲体架，及活动安装于左前冲体架一侧的左二级液压缓冲器，及固定于左前冲体架上方的左前冲控制机构，及固定于左前冲体架上下侧的左二级缓冲导轨，及滑动安装于左二级缓冲导轨上的左二级缓冲滑块，及与左二级缓冲滑块通过螺钉固连的左二级缓冲架，及固定于左前冲体架内侧的左导轨，及安装于左前冲体架内侧的左前冲簧导杆座，及贯穿安装于左前冲体架内侧的前冲簧导杆，及活动安装于前冲簧导杆上的左前冲簧；所述左前冲簧导杆其一端与左前冲簧导杆座固连，其另一端与左前冲体架固连，左缓冲体工作时，左前冲控制机构释放步枪连接架中步枪安装块的左凸台，步枪安装块在左前冲簧的作用下开始前冲，前冲过程中步枪开火，之后步枪与步枪连接架开始后坐，压缩左前冲簧，同时左前冲体架在左前冲簧的作用下压缩左二级液压缓冲器，步枪与步枪连接架后坐到位后开始复进，复进到位后在左前冲控制机构的作用下停止运动，射击动作完成；
所述左前冲控制机构通过螺钉与左前冲体架固定安装；所述左前冲控制机构包括左前冲控制盒，及安装于左前冲控制盒内部的左前冲控制簧、左前冲控制挡块和左前冲控制拨叉，及与左前冲控制拨叉连接的左前冲控制连接球杆，及与左前冲控制连接球杆通过左前冲控制连接柱钉连接的左前冲控制舵机臂，及安装于左前冲控制舵机臂底部的左前冲控制舵机；所述左前冲控制簧位于左前冲控制盒其内部设有的圆柱槽内，且左前冲控制簧其一端与左前冲控制盒连接，其另一端与左前冲控制挡块连接；所述左前冲控制挡块活动安装于左前冲控制盒其圆柱槽内；所述左前冲控制拨叉通过左前冲控制拨叉轴与左前冲控制盒连接；所述左前冲控制拨叉其背离左前冲控制连接球杆球一端卡装于左前冲控制挡块上设有的凹槽内，工作时，左前冲控制舵机带动左前冲控制舵机臂转动，同时左前冲控制拨叉在左前冲控制连接球杆的带动下拨动左前冲控制挡块向上运动，释放步枪连接架，步枪开始前冲，之后左前冲控制机构在步枪复进到位之前复位，步枪复进到位后步枪连接架的左凸台撞击左前冲控制挡块，后停止运动，射击循环结束；
所述击发机构包括击发机安装板，及与击发机安装板通过螺钉连接的扳机拉杆导向板，及与击发机安装板通过螺栓固定连接的击发舵机，及与击发舵机其转动盘连接的扳机拨动轮，及与扳机拨动轮活动连接的击发拉杆挡片，及与击发拉杆挡片其另一端通过柱钉铆接的扳机拉杆，及与扳机拉杆螺纹连接的击发杆；所述击发机安装板通过螺钉固定安装于步枪连接架上；所述扳机拨动轮其背离击发舱机一侧设置有滑槽；所述击发拉杆挡片其背离扳机拉杆一端活动安装于扳机拨动轮其滑槽内，工作时，击发舵机带动扳机拨动轮转动，击发拉杆挡片在扳机拨动轮滑槽内运动，从而带动扳机拉杆和击发杆沿扳机拉杆导向板运动，运动过程中击发杆扣动扳机，步枪开火，之后击发舵机带动击发机复位；
所述射角控制机构包括驱动电机，及与驱动电机其动力端连接的蜗杆，及与蜗杆啮合的蜗轮，及与蜗轮连接的高低机传动组件；所述驱动电机固定于电机安装架上；所述电机安装架下方设置有蜗杆轴承座；所述蜗杆轴承座和蜗杆通过蜗杆轴承配合组装；所述高低机传动组件包括高低机轴承座，及安装于高低机轴承座中的高低机轴承，及贯穿安装于高低机轴承中央的高低机轴，及安装于高低机轴端部的高低机轴承挡圈；所述高低机轴承与蜗轮通过键连接；所述高低机轴通过高低机轴承销与右前冲体连接；所述电机安装架和蜗杆轴承座分别通过螺钉与平台连接架固定连接，工作时，驱动电机带动蜗杆和蜗轮转动，在蜗轮在键的作用下带动高低机轴转动，高低机轴通过高低机轴销带动右前冲体转动，从而实现步枪射角的调节；
所述观瞄机构包括观瞄设备，及与观瞄设备连接的观瞄设备安装组件；所述观瞄设备安装组件包括观瞄设备安装轴承座，及安装于观瞄设备安装轴承座中的观瞄设备安装轴承，及贯穿安装于观瞄轴承安装轴承中央的观瞄设备安装轴，及安装于观瞄设备安装轴端部的观瞄设备安装轴承挡圈；所述观瞄设备安装轴通过观瞄设备安装轴销与前冲机构连接；所述观瞄设备通过螺钉固定安装于观瞄设备安装轴上，工作时，前冲机构通过观瞄设备安装轴销带动观瞄机构安装轴转动，从而带动观瞄设备转动；
所述平台连接架由顶板、左侧板和右侧板组成；所述左侧板和右侧板分别通过螺钉与顶板固定；所述顶板通过螺钉与无人机连接；所述观瞄机构和射角控制机构分别通过螺钉与平台连接架的左侧板和右侧板连接，平台连接架主要起无人机与平台的连接与支撑作用；
所述步枪连接架包括步枪安装块，及分别安装于步枪安装块两侧的左滑块和右滑块，及安装于步枪安装块中间的步枪安装轴，及与步枪安装块通过锁紧螺钉固定的步枪锁紧片；所述步枪安装块两侧向外突出分别设置有左凸台和右凸台；所述步枪安装块的左凸台和右凸台分别与前冲机构的左前冲簧和右前冲簧连接；所述左滑块和右滑块分别与前冲机构的左导轨和右导轨滑动安装；所述步枪其前端架卡装于步枪锁紧片与步枪安装块之间，安装步枪时，将步枪安装轴安装在步枪的机匣孔中，步枪锁紧片在锁紧螺钉的作用下将步枪前端与步枪连接架连接，通过调节锁紧螺钉来调节步枪安装的紧固程度。
进一步地，所述前连接箍和后连接箍分别通过螺钉与右前冲体和左前冲体固连。
进一步地，所述扳机拉杆其一端与击发拉杆挡片铆接，其另一端穿过扳机拉杆导向板并与击发杆螺纹连接。
再进一步地，所述击发杆与步枪其扳机连接。
本发明与现有技术相比较，本发明的小型无人机低后坐挂载平台，应用整枪前冲击发原理的平台，在射击时具有很好的减后坐效果，其后坐力最大值为65.6N，仅为人抵肩射击时抵肩作用力最大值的16.2％。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
图2是本发明的前冲机构结构示意图。
图3是本发明的右前冲体结构示意图；
其中，图(a)是右前冲体的内侧结构示意图，图(b)是右前冲体的外侧结构示意图。
图4是本发明的左前冲体结构示意图；
其中，图(a)是左前冲体的内侧结构示意图，图(b)是左前冲体的外侧结构示意图。
图5是本发明的右前冲控制机构结构示意图。
图6是本发明的左前冲控制机构结构示意图。
图7是本发明的击发机构结构示意图。
图8是本发明的射角控制机构结构示意图。
图9是本发明的观瞄机构结构示意图。
图10是本发明的步枪连接架结构示意图。
图11是本发明的射击平台状态示意图；
其中，图(a)是待发时刻示意图，图(b)是扣扳机时刻示意图，图(c)是步枪前冲到位时刻示意图，图(d)是自动机后坐到位时刻示意图，图(e)是自动机复进到位时刻示意图，图(f)是步枪后坐到位时刻示意图，图(g)是步枪复进到位时刻示意图。
图12是本发明的步枪虚拟样机的拓扑结构示意图。
图13是本发明的步枪平均膛压曲线示意图。
图14是本发明的步枪射击循环的枪机框速度和位移变化曲线示意图。
图15是本发明的枪机框运动速度仿真值与试验值对比示意图。
图16是本发明的基于整枪前冲击发原理步枪射击模型拓扑结构示意图。
图17是本发明的枪身速度变化曲线示意图。
图18是本发明的射击平台后坐力变化曲线示意图。
图19是本发明的平台后坐力与抵肩力最大值对比示意图。
图20是本发明的步枪后坐速度最大值对比示意图。
图21是本发明的枪身速度仿真与试验数据对比示意图。
图22是本发明的射击平台后坐力仿真与试验数据对比示意图。
图23是本发明的仿真数据与试验数据对比示意图。
图24是本发明的连发射击时射击平台后坐力变化曲线示意图。
附图中各部件标注为：1-前冲机构，1A-右前冲体，1B-左前冲体，1C-前连接箍，1D-后连接箍，
1A1-右前冲体架，1A2-右前冲控制机构，1A3-右前冲簧，1A4-右二级缓冲滑块，1A5-右二级缓冲导轨，1A6-右二级缓冲架，1A7-右导轨，1A8-前冲簧导杆，1A9-右前冲簧导杆座，1A10-右二级液压缓冲器，
1A21-右前冲控制盒，1A22一右前冲控制簧，1A23-右前冲控制挡块，1A24-右前冲控制拨叉，1A25-右前冲控制拨叉轴，1A26-右前冲控制连接球杆，1A27-右前冲控制连接柱钉，1A28-右前冲控制舵机臂，1A29-右前冲控制舵机，1A210-左前冲控制盒的圆柱槽，1A211-左前冲控制挡块的凹槽，
1B1-左前冲体架，1B2-左前冲控制机构，1B3-左前冲簧，1B4-左二级缓冲滑块，1B5-左二级缓冲导轨，1B6-左二级缓冲架，1B7-左导轨，1B8-前冲簧导杆，1B9-左前冲簧导杆座，1B10-左二级液压缓冲器，
1B21-左前冲控制盒，1B22-左前冲控制簧，1B23-左前冲控制挡块，1B24-左前冲控制拨叉，1B25-左前冲控制拨叉轴，1B26-左前冲控制连接球杆，1B27-左前冲控制连接柱钉，1B28-左前冲控制舵机臂，1B29-左前冲控制舵机，1B210-左前冲控制盒的圆柱槽，1B211-左前冲控制挡块的凹槽，
2-击发机构，21-击发杆，22-扳机拉杆，23-扳机拉杆导向板，24-击发舵机，25-扳机拨动轮，26-击发拉杆挡片，27-击发机安装板，28-扳机拨动轮的滑槽，
3-射角控制机构，31-驱动电机，32-电机安装架，33-蜗杆轴承座，34-蜗杆，35-高低机轴，36-高低机轴销，37-蜗杆轴承，38-高低机轴承座，39-高低机轴承挡圈，310-蜗轮，311-高低机轴承，
4-观瞄机构，41-观瞄设备，42-观瞄设备安装轴，43-观瞄设备安装轴承，44-观瞄设备安装轴承座，45-观瞄设备安装轴承挡圈，46-观瞄设备安装轴销，
5-平台连接架，51-顶板，52-左侧板，53-右侧板，
6-步枪连接架，61-步枪安装块，62-左滑块，63-步枪锁紧片，64-锁紧螺钉，65-右滑块，66-步枪安装轴，67-左凸台，68-右凸台。
具体实施方式
如图1至图10所示的小型无人机低后坐挂载平台，包括用于提供射击时步枪的前冲动能且在步枪后坐时起缓冲作用的前冲机构1，及用于击发步枪开火的击发机构2，及用于控制步枪射角以实现对目标的瞄准的射角控制机构3，及用于为地面控制终端提供瞄准景况的观瞄机构4，及用于实现射击平台与无人机连接的平台连接架5，及用于实现步枪在射击平台上的快速装卸的步枪连接架6；
所述前冲机构1包括对称设置的右前冲体1A和左前冲体1B；所述右前冲体1A和左前冲体1B两端分别通过前连接箍1C和后连接箍1D固定连接；
所述右前冲体1A包括右前冲体架1A1，及活动安装于右前冲体架1A1一侧的右二级液压缓冲器1A10，及固定于右前冲体架1A1上方的右前冲控制机构1A2，及固定于右前冲体架1A1上下侧的右二级缓冲导轨1A5，及滑动安装于右二级缓冲导轨1A5上的右二级缓冲滑块1A4，及与右二级缓冲滑块1A4通过螺钉固连的右二级缓冲架1A6，及固定于右前冲体架内侧的右导轨1A7，及安装于右前冲体架1A1内侧的右前冲簧导杆座1A9，及贯穿安装于右前冲体架1A1内侧的前冲簧导杆1A8，及活动安装于前冲簧导杆1A8上的右前冲簧1A3；所述右前冲簧导杆1A8其一端与右前冲簧导杆座1A9固连，其另一端与右前冲体架1A1固连；
所述右前冲控制机构1A2通过螺钉与右前冲体架1A1固定安装；所述右前冲控制机构1A2包括右前冲控制盒1A21，及安装于右前冲控制盒1A21内部的右前冲控制簧1A22、右前冲控制挡块1A23和右前冲控制拨叉1A24，及与右前冲控制拨叉1A24连接的右前冲控制连接球杆1A26，及与右前冲控制连接球杆1A26通过右前冲控制连接柱钉1A27连接的右前冲控制舵机臂1A28，及安装于右前冲控制舵机臂1A28底部的右前冲控制舵机1A29；所述右前冲控制簧1A22位于右前冲控制盒1A21其内部设有的圆柱槽1A210内，且右前冲控制簧1A22其一端与右前冲控制盒1A21连接，其另一端与右前冲控制挡块1A23连接；所述右前冲控制挡块1A23活动安装于右前冲控制盒1A21其圆柱槽1A210内；所述右前冲控制拨叉1A24通过右前冲控制拨叉轴1A25与右前冲控制盒1A21连接；所述右前冲控制拨叉1A24其背离右前冲控制连接球杆球1A26一端卡装于右前冲控制挡块1A23上设有的凹槽1A211内；
所述左前冲体1B包括左前冲体架1B1，及活动安装于左前冲体架1B1一侧的左二级液压缓冲器1B10，及固定于左前冲体架1B1上方的左前冲控制机构1B2，及固定于左前冲体架1B1上下侧的左二级缓冲导轨1B5，及滑动安装于左二级缓冲导轨1B5上的左二级缓冲滑块1B4，及与左二级缓冲滑块1B4通过螺钉固连的左二级缓冲架1B6，及固定于左前冲体架内侧的左导轨1B7，及安装于左前冲体架1B1内侧的左前冲簧导杆座1B9，及贯穿安装于左前冲体架1B1内侧的前冲簧导杆1B8，及活动安装于前冲簧导杆1B8上的左前冲簧1B3；所述左前冲簧导杆1B8其一端与左前冲簧导杆座1B9固连，其另一端与左前冲体架1B1固连；
所述左前冲控制机构1B2通过螺钉与左前冲体架1B1固定安装；所述左前冲控制机构1B2包括左前冲控制盒1B21，及安装于左前冲控制盒1B21内部的左前冲控制簧1B22、左前冲控制挡块1B23和左前冲控制拨叉1B24，及与左前冲控制拨叉1B24连接的左前冲控制连接球杆1B26，及与左前冲控制连接球杆1B26通过左前冲控制连接柱钉1B27连接的左前冲控制舵机臂1B28，及安装于左前冲控制舵机臂1B28底部的左前冲控制舵机1B29；所述左前冲控制簧1B22位于左前冲控制盒1B21其内部设有的圆柱槽1B210内，且左前冲控制簧1B22其一端与左前冲控制盒1B21连接，其另一端与左前冲控制挡块1B23连接；所述左前冲控制挡块1B23活动安装于左前冲控制盒1B21其圆柱槽1B210内；所述左前冲控制拨叉1B24通过左前冲控制拨叉轴1B25与左前冲控制盒1B21连接；所述左前冲控制拨叉1B24其背离左前冲控制连接球杆球1B26一端卡装于左前冲控制挡块1B23上设有的凹槽１B211内；
所述击发机构2包括击发机安装板27，及与击发机安装板27通过螺钉连接的扳机拉杆导向板23，及与击发机安装板27通过螺栓固定连接的击发舵机24，及与击发舵机24其转动盘连接的扳机拨动轮25，及与扳机拨动轮25活动连接的击发拉杆挡片26，及与击发拉杆挡片26其另一端通过柱钉铆接的扳机拉杆22，及与扳机拉杆22螺纹连接的击发杆21；所述击发机安装板27通过螺钉固定安装于步枪连接架6上；所述扳机拨动轮25其背离击发舱机24一侧设置有滑槽28；所述击发拉杆挡片26其背离扳机拉杆22一端活动安装于扳机拨动轮25其滑槽28内；
所述射角控制机构3包括驱动电机31，及与驱动电机31其动力端连接的蜗杆34，及与蜗杆34啮合的蜗轮310，及与蜗轮34连接的高低机传动组件；所述驱动电机31固定于电机安装架32上；所述电机安装架32下方设置有蜗杆轴承座33；所述蜗杆轴承座33和蜗杆34通过蜗杆轴承37配合组装；所述高低机传动组件包括高低机轴承座38，及安装于高低机轴承座38中的高低机轴承311，及贯穿安装于高低机轴承411中央的高低机轴35，及安装于高低机轴35端部的高低机轴承挡圈39；所述高低机轴承35与蜗轮310通过键连接；所述高低机轴35通过高低机轴承销36与右前冲体1A连接；所述电机安装架32和蜗杆轴承座33分别通过螺钉与平台连接架5固定连接；
所述观瞄机构4包括观瞄设备41，及与观瞄设备41连接的观瞄设备安装组件；所述观瞄设备安装组件包括观瞄设备安装轴承座44，及安装于观瞄设备安装轴承座44中的观瞄设备安装轴承43，及贯穿安装于观瞄轴承安装轴承43中央的观瞄设备安装轴42，及安装于观瞄设备安装轴42端部的观瞄设备安装轴承挡圈45；所述观瞄设备安装轴42通过观瞄设备安装轴销46与前冲机构1连接；所述观瞄设备41通过螺钉固定安装于观瞄设备安装轴42上；
所述平台连接架5由顶板51、左侧板52和右侧板53组成；所述左侧板52和右侧板53分别通过螺钉与顶板51固定；所述顶板51通过螺钉与无人机连接；所述观瞄机构4和射角控制机构3分别通过螺钉与平台连接架5的左侧板52和右侧板53连接；
所述步枪连接架6包括步枪安装块61，及分别安装于步枪安装块61两侧的左滑块62和右滑块65，及安装于步枪安装块61中间的步枪安装轴66，及与步枪安装块61通过锁紧螺钉64固定的步枪锁紧片63；所述步枪安装块61两侧向外突出分别设置有左凸台67和右凸台68；所述步枪安装块61的左凸台67和右凸台68分别与前冲机构1的左前冲簧1B3和右前冲簧连接1A3；所述左滑块62和右滑块65分别与前冲机构1的左导轨1B7和右导轨1A7滑动安装；所述步枪其前端架卡装于步枪锁紧片63与步枪安装块61之间。
所述前连接箍1C和后连接箍1D分别通过螺钉与右前冲体1A和左前冲体1B固连。
所述扳机拉杆22其一端与击发拉杆挡片26铆接，其另一端穿过扳机拉杆导向板23并与击发杆21螺纹连接。
所述击发杆21与步枪其扳机连接。
本发明的小型无人机低后坐挂载平台，其工作过程如下：
右前冲体的右缓冲体工作时，右前冲控制机构释放步枪连接架中步枪安装块的右凸台，步枪安装块在右前冲簧的作用下开始前冲，前冲过程中步枪开火，之后步枪与步枪连接架开始后坐，压缩右前冲簧，同时右前冲体架在右前冲簧的作用下压缩右二级液压缓冲器，步枪与步枪连接架后坐到位后开始复进，复进到位后在右前冲控制机构的作用下停止运动，射击动作完成；
右前冲控制机构工作时，右前冲控制舵机带动右前冲控制舵机臂转动，同时右前冲控制拨叉在右前冲控制连接球杆的带动下拨动右前冲控制挡块向上运动，释放步枪连接架，步枪开始前冲，之后右前冲控制机构在步枪复进到位之前复位，步枪复进到位后步枪连接架的右凸台撞击右前冲控制挡块，后停止运动，射击循环结束；
左前冲体的左缓冲体工作时，左前冲控制机构释放步枪连接架中步枪安装块的左凸台，步枪安装块在左前冲簧的作用下开始前冲，前冲过程中步枪开火，之后步枪与步枪连接架开始后坐，压缩左前冲簧，同时左前冲体架在左前冲簧的作用下压缩左二级液压缓冲器，步枪与步枪连接架后坐到位后开始复进，复进到位后在左前冲控制机构的作用下停止运动，射击动作完成；
左前冲控制机构工作时，左前冲控制舵机带动左前冲控制舵机臂转动，同时左前冲控制拨叉在左前冲控制连接球杆的带动下拨动左前冲控制挡块向上运动，释放步枪连接架，步枪开始前冲，之后左前冲控制机构在步枪复进到位之前复位，步枪复进到位后步枪连接架的左凸台撞击左前冲控制挡块，后停止运动，射击循环结束；
击发机构工作时，击发舵机带动扳机拨动轮转动，击发拉杆挡片在扳机拨动轮滑槽内运动，从而带动扳机拉杆和击发杆沿扳机拉杆导向板运动，运动过程中击发杆扣动扳机，步枪开火，之后击发舵机带动击发机复位；
射角控制机构工作时，驱动电机带动蜗杆和蜗轮转动，在蜗轮在键的作用下带动高低机轴转动，高低机轴通过高低机轴销带动右前冲体转动，从而实现步枪射角的调节；
观瞄机构工作时，前冲机构通过观瞄设备安装轴销观瞄机构安装轴转动，同时带动观瞄设备转动；
平台连接架主要起无人机与平台的连接与支撑作用；
步枪连接架安装步枪时，将步枪安装轴步枪的机匣孔，步枪锁紧片在锁紧螺钉的作用下将步枪前端与步枪连接架连接，通过调节锁紧螺钉来调节步枪安装的紧固程度。
基于整枪前冲击发原理建立了步枪射击平台的原理模型，各阶段的运动状态如图11所示，射击时，步枪在前冲簧的作用下向前运动一段距离Δ，获得足够的前冲速度后扳机撞击击发杆，击发杆的预压力大于扣扳机力，完成扣扳机动作，解脱击锤；步枪继续向前运动距离s后，击锤撞击击针，击发底火，在火药气体的作用下步枪开始后坐，同时自动机开始后坐；步枪后坐过程中，自动机先后完成开锁、抽壳、抛壳、推弹、闭锁等动作，之后步枪后坐到位开始复进，直至复进到位，完成一次射击动作；
射击过程中，射击平台主要受到步枪运动方向上力的影响，包括前冲簧力、击发簧力和摩擦力；因此将射击平台收到的该方向上力的合力定义为射击平台的后坐力，并以此为研究对象，以射击平台后坐力最大值为目标函数；
选取步枪前冲起始位置为坐标原点，沿步枪前冲方向为正方向建立坐标系；枪身作为基础构件，应用非完全动力学质量替换方法建立射击平台机构运动微分方程如公式(1)所示，
式中，M为整枪质量(除自动机外；mi为第i个工作构件质量；Fb为作用在枪身上的主动力，包括枪膛合力、气室压力反力、前冲簧力、摩擦力等；Fi为作用在第i个工作构件上的力包括气室压力、抽壳阻力、抛壳阻力、摩擦力等；ki为第i个工作构件对机匣的传速比；ηi为第i个工作构件对机匣的传动效率；n为工作构件的个数；
射击平台后坐力计算公式如公式(2)所示，
式中，f为射击平台后坐力；kq为前冲簧刚度；x为步枪位移；fq0为前冲簧预压力；fm为摩擦力；fj0为击发簧预压力；kj为击发簧刚度；
目标函数计算公式如公式(3)所示，
式中，v1为枪机框后坐开始相对于机匣的速度；v’1为自动机能够完成开锁、抽壳、抛壳等动作的枪机框相对于机匣的最小速度；v2为枪机框开始复进的速度；v’2为自动机能够完成推弹、复进到位等动作的枪机框相对于机匣的最小速度；λ为保证步枪安全停射的安全距离。
利用ADAMS多体动力学仿真软件建立了基于整枪前冲击发原理的步枪射击虚拟样机，其具体操作方法如下：
第一步，步枪虚拟样机的建立与验证，
a.模型的建立，利用Solidworks软件建立了该型步枪的三维模型，模型装配好后将部件依次导入ADAMS软件中；
b.边界条件和拓扑结构，虚拟样机建立后首先将步枪的边界条件设置为与地面固定，通过自动机的动作来验证虚拟样机的准确性；验证成功后将步枪与地面的固定副解除，进行相关研究，如图12所示，建立了步枪虚拟样机的拓扑结构；
c.载荷的施加，本试验中所使用的步枪外部荷载主要包括枪膛合力、气室压力、气室压力反力、抛壳阻力、弹簧力等，如图13所示为该型步枪平均膛压曲线；
d.模型的仿真与验证，对建立的虚拟样机进行动力学仿真，如图14所示，得到步枪射击循环的枪机框速度和位移变化曲线，将步枪枪口方向定义为运动的正方向，武器击发后，气室压力开始作用于活塞，枪机框在活塞的作用下开始后坐运动，其中，在标识A处枪机框先与击锤产生撞击，然后在开锁完毕后与枪机产生撞击，带动枪机后坐运动；标识B处的速度变化是由抽壳阻力造成的；标识C处表示枪机框带动击锤与缓冲器产生碰撞，在缓冲簧的作用下速度不断降低；标识D处表示缓冲器在击锤和枪机框的带动下与枪托产生碰撞，枪机框后坐到位并开始复进；在标识E处枪机框复进到位，整个射击过程完成；
e.选取枪机框几个具有代表性的特征点仿真数据与试验数据进行对比如图15所示，由图可以看出，枪机框关键特征点的速度仿真值与试验值误差均在10％以内，因此建立的步枪虚拟样机具有较高的可信性；
第二步，基于整枪前冲击发原理的步枪射击虚拟样机的建立，
在步枪虚拟样机的基础上建立了基于整枪前冲击发原理的步枪射击虚拟样机；为了使虚拟样机的结构简单，提高计算效率，将地面代替射击平台，步枪与地面之间固定副改为移动副，拓扑结构如图16所示。
射击平台减后坐效果分析，
对建立的基于整枪前冲击发原理的步枪射击虚拟样机进行动力学仿真，如图17和18所示，得到枪身速度变化曲线和射击平台后坐力变化曲线；其中，标识A处表示步枪在前冲簧的作用下开始前冲；在标识B处扳机撞击击发杆后，在扳机簧的作用下与机匣产生碰撞，因此枪身速度在此处有两次突变；标识C处表示枪膛合力开始作用；标识D处枪身速度突然减小，这是由于在火药气体作用后期气室压力反力大于膛内压力造成的；标识E处表示步枪开锁完成；标识F处是由抛壳阻力造成的；标识G处表示枪机框带动击锤与缓冲器产生碰撞，开始压缩缓冲簧；标识H处表示缓冲器在枪机框和击锤的带动下与枪托产生碰撞，枪机框后坐到位开始复进；标识I处步枪后坐到位开始复进，之后击锤与单发阻铁产生碰撞造成步枪速度突变；在标识J处枪机框复进到位与机匣产生碰撞；在标识K处步枪复进到位，整个射击动作完成；
为了更好的对比射击平台的减后坐效果，将射击过程中射击平台后坐力最大值与试验得到的抵肩射击时抵肩力最大值对比如图19所示，采用前冲击发与不采用前冲击发步枪后坐速度最大值进行对比如图20所示；射击平台后坐力最大值fmax仅为抵肩作用力最大值的16.2％，采用前冲击发步枪后坐速度最大值为不采用前冲击发步枪后坐速度最大值的54.4％，说明基于整枪前冲击发原理的低后坐射击平台的减后坐效果非常明显。
试验验证，将步枪安装在本发明的小型无人机低后坐挂载平台上，进行单发和五连发的实弹射击试验，并通过高速摄像采集射击过程中步枪位移，通过步枪位移的变化解算出步枪速度变化和射击平台后坐力变化；采样频率设置为4k帧/秒，可提高试验数据的可信度；
步枪枪身的速度是步枪射击的重要参数，规定枪口方向为正方向，仿真过程和试验过程中步枪枪身速度变化曲线如图21所示，射击平台后坐力变化曲线如图22所示，可以看出仿真数据与试验数据在规律上保持了较好的一致性；图21中步枪速度的试验曲线并不光滑，这是因为射击平台的振动和前冲簧的能量损耗造成的，这些因素的影响很小可以忽略；图22中射击平台后坐力的仿真曲线与试验曲线存在一定的偏差，这是因为试验时射击平台的摩擦力不均匀造成的，摩擦力相对于前冲簧力来说影响很小，因此可以忽略；
选取步枪几个具有代表性的特征点仿真数据与试验数据进行对比如图23所示，其中，v1、v2、v3、fmax分别代表步枪前冲速度最大值、步枪后坐速度最大值、步枪复进到位速度、射击平台后坐力最大值，仿真数据与试验数据最大误差为1.9％，虚拟样机的结果具有较高的可信性；
步枪连发射击过程中平台后坐力变化如图24所示，平台后坐力呈规律性变化，并没有产生累积；因此可以得出结论：基于整枪前冲击发原理的步枪射击平台具有很好的减后坐效果。
上述实施例，仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。
Claims (5)
1.一种小型无人机低后坐挂载平台，其特征在于：包括用于提供射击时步枪的前冲动能且在步枪后坐时起缓冲作用的前冲机构，及用于击发步枪开火的击发机构，及用于控制步枪射角以实现对目标的瞄准的射角控制机构，及用于为地面控制终端提供瞄准景况的观瞄机构，及用于实现射击平台与无人机连接的平台连接架，及用于实现步枪在射击平台上的快速装卸的步枪连接架。
2.根据权利要求1所述的小型无人机低后坐挂载平台，其特征在于：所述前冲机构包括对称设置的右前冲体和左前冲体；所述右前冲体和左前冲体两端分别通过前连接箍和后连接箍固定连接；
所述右前冲体包括右前冲体架，及活动安装于右前冲体架一侧的右二级液压缓冲器，及固定于右前冲体架上方的右前冲控制机构，及固定于右前冲体架上下侧的右二级缓冲导轨，及滑动安装于右二级缓冲导轨上的右二级缓冲滑块，及与右二级缓冲滑块通过螺钉固连的右二级缓冲架，及固定于右前冲体架内侧的右导轨，及安装于右前冲体架内侧的右前冲簧导杆座，及贯穿安装于右前冲体架内侧的前冲簧导杆，及活动安装于前冲簧导杆上的右前冲簧；所述右前冲簧导杆其一端与右前冲簧导杆座固连，其另一端与右前冲体架固连；
所述右前冲控制机构通过螺钉与右前冲体架固定安装；所述右前冲控制机构包括右前冲控制盒，及安装于右前冲控制盒内部的右前冲控制簧、右前冲控制挡块和右前冲控制拨叉，及与右前冲控制拨叉连接的右前冲控制连接球杆，及与右前冲控制连接球杆通过右前冲控制连接柱钉连接的右前冲控制舵机臂，及安装于右前冲控制舵机臂底部的右前冲控制舵机；所述右前冲控制簧位于右前冲控制盒其内部设有的圆柱槽内，且右前冲控制簧其一端与右前冲控制盒连接，其另一端与右前冲控制挡块连接；所述右前冲控制挡块活动安装于右前冲控制盒其圆柱槽内；所述右前冲控制拨叉通过右前冲控制拨叉轴与右前冲控制盒连接；所述右前冲控制拨叉其背离右前冲控制连接球杆球一端卡装于右前冲控制挡块上设有的凹槽内；
所述左前冲体包括左前冲体架，及活动安装于左前冲体架一侧的左二级液压缓冲器，及固定于左前冲体架上方的左前冲控制机构，及固定于左前冲体架上下侧的左二级缓冲导轨，及滑动安装于左二级缓冲导轨上的左二级缓冲滑块，及与左二级缓冲滑块通过螺钉固连的左二级缓冲架，及固定于左前冲体架内侧的左导轨，及安装于左前冲体架内侧的左前冲簧导杆座，及贯穿安装于左前冲体架内侧的前冲簧导杆，及活动安装于前冲簧导杆上的左前冲簧；所述左前冲簧导杆其一端与左前冲簧导杆座固连，其另一端与左前冲体架固连；
所述左前冲控制机构通过螺钉与左前冲体架固定安装；所述左前冲控制机构包括左前冲控制盒，及安装于左前冲控制盒内部的左前冲控制簧、左前冲控制挡块和左前冲控制拨叉，及与左前冲控制拨叉连接的左前冲控制连接球杆，及与左前冲控制连接球杆通过左前冲控制连接柱钉连接的左前冲控制舵机臂，及安装于左前冲控制舵机臂底部的左前冲控制舵机；所述左前冲控制簧位于左前冲控制盒其内部设有的圆柱槽内，且左前冲控制簧其一端与左前冲控制盒连接，其另一端与左前冲控制挡块连接；所述左前冲控制挡块活动安装于左前冲控制盒其圆柱槽内；所述左前冲控制拨叉通过左前冲控制拨叉轴与左前冲控制盒连接；所述左前冲控制拨叉其背离左前冲控制连接球杆球一端卡装于左前冲控制挡块上设有的凹槽内；
所述击发机构包括击发机安装板，及与击发机安装板通过螺钉连接的扳机拉杆导向板，及与击发机安装板通过螺栓固定连接的击发舵机，及与击发舵机其转动盘连接的扳机拨动轮，及与扳机拨动轮活动连接的击发拉杆挡片，及与击发拉杆挡片其另一端通过柱钉铆接的扳机拉杆，及与扳机拉杆螺纹连接的击发杆；所述击发机安装板通过螺钉固定安装于步枪连接架上；所述扳机拨动轮其背离击发舱机一侧设置有滑槽；所述击发拉杆挡片其背离扳机拉杆一端活动安装于扳机拨动轮其滑槽内；
所述射角控制机构包括驱动电机，及与驱动电机其动力端连接的蜗杆，及与蜗杆啮合的蜗轮，及与蜗轮连接的高低机传动组件；所述驱动电机固定于电机安装架上；所述电机安装架下方设置有蜗杆轴承座；所述蜗杆轴承座和蜗杆通过蜗杆轴承配合组装；所述高低机传动组件包括高低机轴承座，及安装于高低机轴承座中的高低机轴承，及贯穿安装于高低机轴承中央的高低机轴，及安装于高低机轴端部的高低机轴承挡圈；所述高低机轴承与蜗轮通过键连接；所述高低机轴通过高低机轴承销与右前冲体连接；所述电机安装架和蜗杆轴承座分别通过螺钉与平台连接架固定连接；
所述观瞄机构包括观瞄设备，及与观瞄设备连接的观瞄设备安装组件；所述观瞄设备安装组件包括观瞄设备安装轴承座，及安装于观瞄设备安装轴承座中的观瞄设备安装轴承，及贯穿安装于观瞄轴承安装轴承中央的观瞄设备安装轴，及安装于观瞄设备安装轴端部的观瞄设备安装轴承挡圈；所述观瞄设备安装轴通过观瞄设备安装轴销与前冲机构连接；所述观瞄设备通过螺钉固定安装于观瞄设备安装轴上；
所述平台连接架由顶板、左侧板和右侧板组成；所述左侧板和右侧板分别通过螺钉与顶板固定；所述顶板通过螺钉与无人机连接；所述观瞄机构和射角控制机构分别通过螺钉与平台连接架的左侧板和右侧板连接；
所述步枪连接架包括步枪安装块，及分别安装于步枪安装块两侧的左滑块和右滑块，及安装于步枪安装块中间的步枪安装轴，及与步枪安装块通过锁紧螺钉固定的步枪锁紧片；所述步枪安装块两侧向外突出分别设置有左凸台和右凸台；所述步枪安装块的左凸台和右凸台分别与前冲机构的左前冲簧和右前冲簧连接；所述左滑块和右滑块分别与前冲机构的左导轨和右导轨滑动安装；所述步枪其前端架卡装于步枪锁紧片与步枪安装块之间。
3.根据权利要求1所述的小型无人机低后坐挂载平台，其特征在于：所述前连接箍和后连接箍分别通过螺钉与右前冲体和左前冲体固连。
4.根据权利要求1所述的小型无人机低后坐挂载平台，其特征在于：所述扳机拉杆其一端与击发拉杆挡片铆接，其另一端穿过扳机拉杆导向板并与击发杆螺纹连接。
5.根据权利要求2或4所述的小型无人机低后坐挂载平台，其特征在于：所述击发杆与步枪其扳机连接。
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