CN109229403B - 一种空中悬浮式无人机快速回收系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空中悬浮式无人机快速回收系统，包括载机、悬浮装置、回收机构；回收时，载机打开舱门，释放以包裹形式储存的悬浮装置，在减速伞减速过程中，浮空器通过分离式充气瓶充入的气体，实现空中悬停，并依靠脱离的充气瓶带动若干个回收网装置的展开；待悬浮装置稳定后，无人机以撞网的方式对接悬浮装置，实现无人机的回收，再利用航空绞车等机构收回悬浮装置，完成整个空基回收过程。本发明可在空中安全连续地回收多架无人机，提高了回收地成功率和整体的安全性；并且悬浮装置仅依靠自身浮力飞行，不需要提供多余的能源动力，整个回收系统设备简单，造价低廉，还可以循环使用。

Description

一种空中悬浮式无人机快速回收系统

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，具体涉及一种空中悬浮式无人机快速回收系统。

背景技术

近几年来，蜂群无人机战术作为一种全新、颠覆式的理想作战模式受到各国军方的重视，它以智能集群技术为核心，将单机薄弱的作战能力通过无人机的协同网络相互联系起来，构建成为一种具有低成本、抗打击能力强、作战模式多样化的新型作战体系。在强调高效率的现代化战争中，该技术具有重大的潜力。

无人机蜂群的核心优势在于：单机成本低、群体数目大、群体智能程度高，这意味着蜂群无人机往往设计为一次性消耗品，然而即使成本很低，它们仍然包含一些不想被敌人所掌握的关键核心技术，一种解决方案是任务结束后破坏掉无人机或损坏电子设备，使其不能被重新使用或逆向改造，但该方案需要无人机装载额外的设备，考虑到无人机被破坏程度的不确定性和成本因素而难以被采用；另一种解决方案是选择回收无人机，目前主流的回收方法分为空基回收和陆基回收，其中陆基回收方案由于对地面环境要求苛刻，在实际战争中我们往往无法保证合适的回收区域，而空基回收技术将大大降低对环境的要求。

无人机的空基回收方式大致分为两种，一种为撞线回收方式，该方式要求回收过程中无人机上某处安装的挂钩与提前设置好的阻拦绳实现完美对接。然而挂钩在设计上要求能承受较高的冲击强度，导致无人机在重量和成本上有较大的提升，不符合蜂群无人机的低成本要求。并且蜂群无人机一般体型偏小，稍微受到风的干扰便很难实现与阻拦绳的完美对接。而撞网回收方式是一种精确的低损伤回收方式，其核心技术在于如何指引无人机精准地向回收网减速飞行，并采用哪种方式将无人机的动能柔和地吸收掉。该方式由于回收网面积大小的限制，一般适合中、小型的无人机回收。目前，一些成熟的撞网回收装置大多安装在陆地或一些大型舰艇上，并且设计为一次性回收一架，一般用于大型无人机的回收。我们不能单纯地把陆基的撞网回收装置直接搬运到空中进行无人机的回收，因为一方面它们无法达到一次性回收多架蜂群无人机的要求，另一方面如何给回收装置提供一个比较稳定的环境，这仍然是个有待解决的问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种空中悬浮式无人机快速回收系统。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种空中悬浮式无人机快速回收系统，包括载机、悬浮装置、回收机构；所述载机为运输机或直升机；所述悬浮装置在载机内部以包裹形式储存，并在释放后可打开；

所述的悬浮装置包括浮空器、回收网装置、缆绳、分离式充气瓶、充气管和减速伞；所述回收网装置包括回收网、网架、阻尼连接机构、韧性纤维和无人机回收倒钩；

若干个所述回收网装置依靠所述缆绳一同结连在所述浮空器下方；所述网架负责支撑所述回收网的上下两端；所述韧性纤维贯穿所述回收网的上下两端通过所述阻尼连接机构与所述缆绳相连，所述韧性纤维承受主要拉力，保证网面不被拉坏；多个无人机回收倒钩并列安装在无人机机头或机身处，在回收时展开，对接后自锁，防止滑落；所述分离式充气瓶具有一定的重量，其一端通过缆绳与最底部的回收网装置相连，另一端通过所述充气管与所述浮空器的气阀相连；所述减速伞在悬浮装置下落过程中提供减速作用，并且在所述浮空器充气完成后自动分离；

所述的回收机构包括捕捉挡钩、空中回收钩和航空绞车系统；所述捕捉挡钩设置在所述浮空器的背部；所述航空绞车系统安装于所述载机尾部，用于将所述空中回收钩释放至空中。

进一步地，所述浮空器为飞艇或气球等一类轻于空气的航空器；所述回收网可以是网面状，也可以是笼状。

进一步地，所述阻尼连接机构用于吸收无人机撞击产生的能量，使整个装置能够迅速稳定。

进一步地，利用悬浮装置作为中转平台只负责回收无人机，在所有无人机回收完成后，由载机负责回收中转平台。

进一步地，悬浮装置下方悬挂多张回收网，每张仅负责回收单架无人机，所有回收过程可同时进行。

本发明还提供了上述一种空中悬浮式无人机快速回收系统的回收方法，包括如下步骤：

S1、进行回收任务时，载机打开舱门，在空中释放包裹状的悬浮装置，使其依靠减速伞缓慢下落；当悬浮装置的束缚被打开后，分离式充气瓶迅速对浮空器充入低密度的气体，实现浮空器的空中悬停；充气结束后，减速伞和充气管脱离浮空器，分离式充气瓶在自身在下坠过程中，带动若干个回收网装置展开，并且在之后的撞网回收阶段充当整个悬浮装置的稳定器；

S2、待悬浮装置稳定后，无人机在导航系统指引下飞向回收网，回收倒钩插入回收网后，无人机在阻尼连接机构的作用下将迅速减速，并完成单架无人机的回收；

S3、当所有无人机回收完成后，载机飞至悬浮装置附近空域，通过航空绞车系统释放空中回收钩，空中回收钩与浮空器背部的捕捉挡钩对接，对接成功后，浮空器开始释放气体，同时依靠航空绞车系统将所有装置全部拉回载机。

本发明具有以下有益效果：

1、利用轻于空气的航空器能够在空中稳定飞行的特点，一方面能避免回收网在空中发生剧烈晃动，另一方面能够方便无人机快速对准回收网的位置，回收成功率大，整体安全性高。

2、悬浮装置能够在空中一次性回收多架无人机，显著地提高了整体空基回收进度。

3、利用分离式充气瓶作为悬浮装置的稳定器，可以大大减轻回收系统的重量，整体结构更加紧凑。

4、由于浮空器依靠自身浮力飞行，不需要提供多余的动力，而且整个回收系统设备简单，造价低廉，还能循环使用。

附图说明

图1为本发明实施例的空中悬浮式无人机快速回收系统的工作状态示意图。

图2为本发明实施例中回收网装置的一个具体实施例的示意图。

图3为本发明实施例中回收网装置的另一个具体实施例的示意图。

图4为本发明实施例中无人机展开回收倒钩时的示意图。

图5为本发明实施例中无人机回收倒钩与网面状回收网对接过程的示意图。

图6为本发明实施例中无人机回收倒钩与笼状回收网对接过程的示意图。

图7为本发明实施例中载机回收悬浮装置过程的示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1至图6所示，本发明实施例的一种空中悬浮式无人机快速回收系统，包括载机1、悬浮装置2、回收机构3；所述载机为运输机或直升机；所述悬浮装置在载机内部以包裹形式储存，并在释放后可打开；所述浮空器为飞艇或气球等一类轻于空气的航空器；所述回收网可以是网面状，也可以是笼状。

所述的悬浮装置包括浮空器4、回收网装置5、缆绳6、分离式充气瓶7、充气管8和减速伞9；所述回收网装置包括回收网10、网架11、阻尼连接机构12、韧性纤维13和无人机回收倒钩14；

悬浮装置2下方悬挂多张回收网10，若干个所述回收网装置5依靠所述缆绳6一同结连在所述浮空器4下方，回收网10相互之间有一定距离，且每张仅负责回收单架无人机，所有回收过程可同时进行。所述网架11负责支撑所述回收网10的上下两端；所述韧性纤维13贯穿所述回收网10的上下两端通过所述阻尼连接机构12与所述缆绳6相连，所述韧性纤维13承受主要拉力，保证网面不被拉坏；撞网产生的能量由网架上下两端的阻尼连接机构吸收，使整个装置能够迅速稳定。多个无人机回收倒钩14并列安装在无人机机头或机身处，在回收时展开，对接后自锁，防止滑落；所述分离式充气瓶7具有一定的重量，其一端通过缆绳6与最底部的回收网装置5相连，另一端通过所述充气管与所述浮空器的气阀相连；所述减速伞9在悬浮装置下落过程中提供减速作用，并且在所述浮空器充气完成后自动分离；

所述的回收机构包括捕捉挡钩15、空中回收钩16和航空绞车系统17；所述捕捉挡钩15设置在所述浮空器的背部；所述航空绞车系统17安装于所述载机尾部，用于将所述空中回收钩16释放至空中。

如图1和图7所示，本具体实施的一种空中悬浮式无人机快速回收系统的回收方法，包括如下步骤：

S1、进行回收任务时，载机打开舱门，在空中释放包裹状的悬浮装置2，使其依靠减速伞9缓慢下落；当悬浮装置2的束缚被打开后，分离式充气瓶7迅速对浮空器4充入低密度的气体，实现浮空器的空中悬停；充气结束后，减速伞9和充气管8脱离浮空器，分离式充气瓶7在自身在下坠过程中，带动若干个回收网装置5展开，并且在之后的撞网回收阶段充当整个悬浮装置的稳定器；

S2、待悬浮装置2稳定后，无人机在导航系统指引下飞向回收网10，回收倒钩14插入回收网10后，无人机在阻尼连接机构12的作用下将迅速减速，并完成单架无人机的回收，整个过程回收网内的韧性纤维主要承受竖直方向的拉力，保证网面不被拉坏；

S3、当所有无人机回收完成后，载机1飞至悬浮装置2附近空域，通过航空绞车系统17释放空中回收钩16，空中回收钩16与浮空器4背部的捕捉挡钩15对接，对接成功后，浮空器4开始释放气体，同时依靠航空绞车系统17将所有装置全部拉回载机1。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (6)

1.一种空中悬浮式无人机快速回收系统，其特征在于，包括载机(1)、悬浮装置(2)、回收机构(3)；所述载机为运输机或直升机；所述悬浮装置在载机内部以包裹形式储存，并在释放后可打开；所述的悬浮装置包括浮空器(4)、回收网装置(5)、缆绳(6)、分离式充气瓶(7)、充气管(8)和减速伞(9)；所述回收网装置包括回收网(10)、网架(11)、阻尼连接机构(12)、韧性纤维(13)和无人机回收倒钩(14)；若干个所述回收网装置(5)依靠所述缆绳(6)一同结连在所述浮空器(4)下方；所述网架(11)负责支撑所述回收网(10)的上下两端；所述韧性纤维(13)贯穿所述回收网(10)的上下两端通过所述阻尼连接机构(12)与所述缆绳(6)相连；多个无人机回收倒钩(14)并列安装在无人机机头或机身处，在回收时展开，对接后自锁，防止滑落；所述分离式充气瓶(7)具有一定的重量，其一端通过缆绳(6)与最底部的回收网装置(5)相连，另一端通过所述充气管与所述浮空器的气阀相连；所述减速伞(9)在悬浮装置下落过程中提供减速作用，并且在所述浮空器充气完成后自动分离；所述的回收机构包括捕捉挡钩(15)、空中回收钩(16)和航空绞车系统(17)；所述捕捉挡钩(15)设置在所述浮空器的背部；所述航空绞车系统(17)安装于所述载机尾部，用于将所述空中回收钩(16)释放至空中。

2.如权利要求1所述的一种空中悬浮式无人机快速回收系统，其特征在于，所述浮空器为轻于空气的航空器；所述回收网是网面状或笼状。

3.如权利要求1所述的一种空中悬浮式无人机快速回收系统，其特征在于，所述阻尼连接机构(12)用于吸收无人机撞击产生的能量，使整个装置能够迅速稳定。

4.如权利要求1所述的一种空中悬浮式无人机快速回收系统，其特征在于，利用悬浮装置(2)作为中转平台只负责回收无人机，在所有无人机回收完成后，由载机(1)负责回收中转平台。

5.如权利要求1所述的一种空中悬浮式无人机快速回收系统，其特征在于，悬浮装置(2)下方悬挂多张回收网(10)，每张仅负责回收单架无人机，所有回收过程可同时进行。

6.如权利要求1-5任一项所述的一种空中悬浮式无人机快速回收系统的回收方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、进行回收任务时，载机打开舱门，在空中释放包裹状的悬浮装置(2)，使其依靠减速伞(9)缓慢下落；当悬浮装置(2)的束缚被打开后，分离式充气瓶(7)迅速对浮空器(4)充入低密度的气体，实现浮空器的空中悬停；充气结束后，减速伞(9)和充气管(8)脱离浮空器，分离式充气瓶(7)在自身在下坠过程中，带动若干个回收网装置(5)展开，并且在之后的撞网回收阶段充当整个悬浮装置的稳定器；S2、待悬浮装置(2)稳定后，无人机在导航系统指引下飞向回收网(10)，回收倒钩(14)插入回收网(10)后，无人机在阻尼连接机构(12)的作用下将迅速减速，并完成单架无人机的回收；S3、当所有无人机回收完成后，载机(1)飞至悬浮装置(2)附近空域，通过航空绞车系统(17)释放空中回收钩(16)，空中回收钩(16)与浮空器(4)背部的捕捉挡钩(15)对接，对接成功后，浮空器(4)开始释放气体，同时依靠航空绞车系统(17)将所有装置全部拉回载机(1)。

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