CN110027720A - 一种便携式气动固定翼无人机弹射系统及工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种便携式气动固定翼无人机弹射系统及工作方法，包含导轨、滑车、预紧装置、滑轮组、缓冲器、脚踏阀、支座、储气瓶、气缸、支腿和钢索等。弹射时，气缸输出力和位移，滑轮组与钢索的配合可以将气缸的输出位移和速度放大8倍，使得无人机能够具有足够的起飞速度，同时降低对气缸的要求。可收缩的支腿与可转动的支座的配合使得弹射器在适应不平地面的同时能够减小体积、方便携带。该系统的动力来自高压气瓶，既在保证弹射次数的同时减少了对外部系统的依赖，又大大减少了操作人员的体力消耗。该系统体积小、重量轻、结构简单、成本低廉、可反复使用多次、一人即可携带和操作，具有优良的性能。

Description

一种便携式气动固定翼无人机弹射系统及工作方法

技术领域

本发明属于无人机弹射起飞技术领域，具体涉及一种便携式气动固定翼无人机弹射系统及工作方法。

背景技术

随着技术的发展，无人机在民用和军事领域的应用愈加广泛。在种类繁多的无人机中，固定翼式无人机具有速度快、载荷大、滞空时间长等突出优点，可以较好地满足运载、通信、播撒、测绘、侦查、打击等需求。但固定翼无人机的缺点在于，必须在跑道上滑行加速到一定速度后才能起飞。为了减少固定翼无人机对起降场地的依赖、提高使用灵活性，可以使用固定翼无人机弹射系统，在很短的距离内将无人机加速到起飞速度后放飞。该系统不仅要有足够的弹射能力，还要满足野外使用的需求，同时体积和重量应尽量小以方便携带，结构也应尽量简单以提高可靠性和降低成本。

发明内容

针对于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种便携式气动固定翼无人机弹射系统及工作方法，以解决现有技术中无人机的短距离起飞问题，及现有弹射系统体积重量大、结构复杂，不便于在野外使用的问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的一种便携式气动固定翼无人机弹射系统，包括：导轨、气瓶、气缸、脚踏阀、支脚、缓冲器、滑台、释放钩、尾座、换向滑轮、大滑轮、小滑轮、气缸滑轮、钢索、进气管、安全阀、输气管、前安装座；其中，气瓶、气缸、前安装座、尾座分别与导轨刚性连接；滑台可滑动地设于导轨上；释放钩的支点固定在导轨上且可该绕支点旋转；尾座分上下两部分，由尾座铰链连接，尾座的上半部分与导轨固定，下半部分安装有脚踏阀；支脚与前安装座通过支脚铰链连接；前安装座上还安装有缓冲器和两个换向滑轮；气缸的气缸杆上安装有气缸滑轮，气缸的气缸尾板上安装有换向滑轮、大滑轮、小滑轮；所述的钢索一端固定在导轨上，另一端连接在滑台；进气管一端接在气瓶上，另一端接在脚踏阀上，进气管的中间装有安全阀；输气管一端接在脚踏阀上，另一端接在气缸上。

进一步地，所述的钢索一端固定在导轨上，另一端先后绕过气缸滑轮——小滑轮——气缸滑轮——大滑轮——大滑轮——气缸滑轮——小滑轮——气缸滑轮——换向滑轮——换向滑轮——换向滑轮，最后连接在滑台上，钢索与所有的滑轮共同构成滑轮组。

进一步地，所述的气瓶内储存压缩空气，压缩空气经进气管——脚踏阀——输气管最后输入气缸内；进气管中间装有一个安全阀，用以导通或切断高压空气的供应。

进一步地，所述的大滑轮的数量为两个，分别安装在气缸尾板的两侧；小滑轮的数量为两个，分别安装在气缸尾板的两侧；气缸滑轮的数量为四个，以同轴并列安装的方式，在气缸杆头部的两侧各安装两个。

进一步地，所述的缓冲器安装在前安装座上，缓冲器的头部指向导轨的后方以承受和缓冲滑台的撞击。

进一步地，所述的支脚的数量为两根，绕支脚铰链旋转收起，支脚放下时，向两侧展开一段距离，与尾座组成一个稳定的三点支撑。

进一步地，所述的释放钩的头部为钩状，勾住并锁紧滑台下方的一个凸出部位而使其在受到钢索的拉力时不会滑动；当向上提释放钩的尾部时，释放钩的头部下降，从而松开滑台使得滑台沿导轨向前滑动。

本发明的一种便携式气动固定翼无人机弹射系统的工作方法，包括步骤如下：

弹射前，首先保证气瓶内有足够的气压，将两根支脚展开，将弹射系统放在地面上，使导轨相对于地面呈前高后低的姿态；当地面不平时，尾座的下半部分绕尾座铰链转动，使得导轨与地面的夹角在一个范围内时，尾座的下半部分的底部始终贴合地面；

弹射时，将无人机放置在滑台上，将滑台保持在导轨的后部，用释放钩的头部卡住滑台下部的一个凸出；打开安全阀，然后踩下脚踏阀以接通进气管和输气管，此时气缸输出压力，使钢索张紧；拨起释放钩的尾部，滑台被释放，气缸输出运动，在滑轮组的放大下，钢索拉动滑台和其上的无人机并加速到一定速度；当滑台移动到导轨前部时，滑台撞击缓冲器而停止移动，撞击的能量被缓冲器吸收，滑台上的无人机则在惯性的作用下向前脱离滑台起飞；

弹射后，松开脚踏阀以切断高压空气的供应，将滑台拉回导轨后部，用释放钩的头部卡住滑台下部的凸出以固定住滑台，即可进行下一次弹射。

本发明的有益效果：

本发明的一种便携式气动固定翼无人机弹射系统，体积小、重量轻，无需拆解即可由单人携带和弹射，使用范围广；以气瓶存储的压缩空气作为动力来源，安全性高，使用时不依赖外界设备，一次充气即可弹射多次，便于调节输出力的大小，且不消耗人力；使用滑轮组与钢索放大和传递弹射力，结构简单、成本低廉，降低了对气缸这一核心部件的要求，且便于后期发展子型号；气动元件全部采用现有的成熟产品，可靠性高、制造和维修方便，同时易于根据不同需求换装不同参数的元件，通用性好。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的滑轮组与钢索的布置与缠绕方式示意图；

图3是本发明的释放钩部分局部图；

图中，1是导轨，2是气瓶，3是气缸，3-1是气缸杆，3-2是气缸尾板，4是脚踏阀，5 是支脚，5-1是支脚铰链，6是缓冲器，7是滑台，8是释放钩，9是尾座，9-1是尾座铰链，10是换向滑轮，11是大滑轮，12是小滑轮，13是气缸滑轮，14是钢索，15是进气管，16是安全阀，17是输气管，18是前安装座。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。

参照图1所示，本发明的一种便携式气动固定翼无人机弹射系统，包括：导轨1、气瓶2、气缸3、脚踏阀4、支脚5、缓冲器6、滑台7、释放钩8、尾座9、换向滑轮10、大滑轮11、小滑轮12、气缸滑轮13、钢索14、进气管15、安全阀16、输气管17及前安装座18；其中，气瓶2、气缸3、前安装座18、尾座9与导轨1刚性连接；滑台7可沿导轨1滑动；释放钩8的支点固定在导轨1上且可绕支点旋转；尾座9分上下两部分，由尾座铰链9-1连接，尾座9的上半部分与导轨1固定，尾座9的下半部分还安装有脚踏阀4；支脚5共两根，与前安装座通过支脚铰链5-1连接；前安装座18上还安装有缓冲器6和两个换向滑轮10；气缸杆3-1上安装有四个气缸滑轮13，气缸尾板3-2上安装有一个换向滑轮10、两个大滑轮11、两个小滑轮12。

参照图2所示，所述的钢索14一端固定在导轨1上，另一端先后绕过气缸滑轮13——小滑轮12——气缸滑轮13——大滑轮11——大滑轮11——气缸滑轮13——小滑轮12——气缸滑轮13——换向滑轮10——换向滑轮10——换向滑轮10，最后连接在滑台7上，钢索14与所有的滑轮共同构成滑轮组。

参照图3所示，所述的释放钩8可绕其上的支点旋转，头部为钩状，可以勾住并锁紧滑台7下方的一个凸出部位而使其在受到钢索14的拉力时不会滑动。当向上提释放钩8的尾部时，释放钩8的头部下降，从而松开滑台7使得滑台7可以沿导轨1向前滑动。

所述的压缩空气储存在气瓶2内，经进气管15——脚踏阀4——输气管17最后输入气缸3内。进气管15中间装有一个安全阀16，可以用手直接控制，导通或切断高压空气的供应。当使用弹射器时，首先应保证气瓶2内有足够的气压，然后将安全阀16旋开以连通气瓶2和脚踏阀4之间的气路。弹射前，将无人机放置在滑台7上，将滑台7保持在导轨1的最后部，用释放钩8的头部卡住滑台7，然后踩下脚踏阀4以接通进气管15和输气管17，此时气缸3输出压力，使钢索14张紧。拨起释放钩8的尾部，滑台7被释放，气缸3输出运动，在滑轮组的放大下，钢索14拉动滑台7和其上的无人机并加速到一定速度。

所述的大滑轮11共有两个，在气缸尾板3-2的两侧各安装一个；小滑轮12共有两个，在气缸尾板3-2的两侧各安装一个；气缸滑轮13共有4个，以同轴并列安装的方式，在气缸杆3-1头部的两侧各安装两个。

所述的缓冲器6安装在前安装座18上，缓冲器的头部指向导轨1的后方以承受和缓冲滑台7的撞击。

所述的支脚5共两根，可以绕支脚铰链5-1旋转收起，支脚5放下时，向两侧展开一段距离，与尾座9组成一个稳定的三点支撑。尾座9的下半部分由于可以绕尾座铰链9-1旋转，当放置在不平地面上使用时，可以自行贴紧地面，以适应地形。

本发明的一种便携式气动固定翼无人机弹射系统的工作方法，包括步骤如下：

首先保证气瓶内有足够的气压，然后将安全阀旋开以连通气瓶和脚踏阀之间的气路；

弹射前，将两根支脚展开，将弹射系统放在地面上，使导轨相对于地面呈前高后低的姿态。当地面不平时，尾座的下半部分可以绕尾座铰链转动，使得导轨与地面的夹角在一个范围内时，尾座的下半部分的底部始终可以贴合地面；

弹射时，将无人机放置在滑台上，将滑台保持在导轨的后部，用释放钩的头部卡住滑台下部的一个凸出，然后踩下脚踏阀以接通进气管和输气管，此时气缸输出压力，使钢索张紧；拨起释放钩的尾部，滑台被释放，气缸输出运动，在滑轮组的放大下，钢索拉动滑台和其上的无人机并加速到一定速度。当滑台移动到导轨前部时，滑台撞击缓冲器而停止移动，撞击的能量被缓冲器吸收，滑台上的无人机则在惯性的作用下向前脱离滑台起飞。

弹射后，松开脚踏阀以切断高压空气的供应，将滑台拉回导轨后部，用释放钩的头部卡住滑台下部的凸出以固定住滑台，即可进行下一次弹射。长时间不用时，关闭安全阀，可以防止意外触发。

本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种便携式气动固定翼无人机弹射系统，其特征在于，包括：导轨（1）、气瓶（2）、气缸（3）、脚踏阀（4）、支脚（5）、缓冲器（6）、滑台（7）、释放钩（8）、尾座（9）、换向滑轮（10）、大滑轮（11）、小滑轮（12）、气缸滑轮（13）、钢索（14）、进气管（15）、安全阀（16）、输气管（17）及前安装座（18）；其中，气瓶（2）、气缸（3）、前安装座（18）、尾座（9）分别与导轨（1）刚性连接；滑台（7）可滑动地设于导轨（1）上；释放钩（8）的支点固定在导轨（1）上且可绕该支点旋转；尾座（9）分上下两部分，通过尾座铰链（9-1）连接，尾座（9）的上半部分与导轨（1）固定，尾座（9）的下半部分安装有脚踏阀（4）；支脚（5）与前安装座（18）通过支脚铰链（5-1）连接；前安装座（18）上还安装有缓冲器（6）和换向滑轮（10）；气缸的气缸杆（3-1）上安装有气缸滑轮（13），气缸的气缸尾板（3-2）上安装有一个换向滑轮（10）、大滑轮（11）、小滑轮（12）；所述的钢索（14）一端固定在导轨（1）上，另一端连接在滑台（7）；进气管（15）一端接在气瓶（2）上，另一端接在脚踏阀（4）上，进气管（15）的中间装有安全阀（16）；输气管（17）一端接在脚踏阀（4）上，另一端接在气缸（3）上。

2.根据权利要求1所述的便携式气动固定翼无人机弹射系统，其特征在于，所述的钢索（14）一端固定在导轨（1）上，另一端先后绕过气缸滑轮（13）——小滑轮（12）——气缸滑轮（13）——大滑轮（11）——大滑轮（11）——气缸滑轮（13）——小滑轮（12）——气缸滑轮（13）——换向滑轮（10）——换向滑轮（10）——换向滑轮（10），最后连接在滑台（7）上，钢索与所有的滑轮共同构成滑轮组。

3.根据权利要求1所述的便携式气动固定翼无人机弹射系统，其特征在于，所述的气瓶（2）内储存压缩空气，压缩空气经进气管（15）——脚踏阀（4）——输气管（17）最后输入气缸（3）内；进气管（15）中间装有一个安全阀（16），用以导通或切断高压空气的供应。

4.根据权利要求1所述的便携式气动固定翼无人机弹射系统，其特征在于，所述的大滑轮（11）的数量为两个，分别安装在气缸尾板（3-2）的两侧；小滑轮（12）的数量为两个，分别安装在气缸尾板（3-2）的两侧；气缸滑轮（13）的数量为四个，以同轴并列安装的方式，在气缸杆（3-1）头部的两侧各安装两个。

5.根据权利要求1所述的便携式气动固定翼无人机弹射系统，其特征在于，所述的缓冲器（6）安装在前安装座（18）上，缓冲器的头部指向导轨（1）的后方以承受和缓冲滑台（7）的撞击。

6.根据权利要求1所述的便携式气动固定翼无人机弹射系统，其特征在于，所述的释放钩（8）的头部为钩状，勾住并锁紧滑台（7）下部的一个凸出部位而使其在受到钢索（14）的拉力时不会滑动；当向上提释放钩（8）的尾部时，释放钩（8）的头部下降，从而松开滑台（7）使得滑台（7）沿导轨（1）向前滑动。

7.根据权利要求1所述的便携式气动固定翼无人机弹射系统，其特征在于，所述的支脚（5）的数量为两根，绕支脚铰链（5-1）旋转收起，支脚（5）放下时，向两侧展开一段距离，与尾座（9）组成一个稳定的三点支撑。

8.一种便携式气动固定翼无人机弹射系统的工作方法，其特征在于，包括步骤如下：

弹射前，首先保证气瓶内有足够的气压，将两根支脚展开，将弹射系统放在地面上，使导轨相对于地面呈前高后低的姿态；当地面不平时，尾座的下半部分绕尾座铰链转动，使得导轨与地面的夹角在一个范围内时，尾座的下半部分的底部始终贴合地面；

弹射时，将无人机放置在滑台上，将滑台保持在导轨的后部，用释放钩的头部卡住滑台下部的一个凸出；打开安全阀，然后踩下脚踏阀以接通进气管和输气管，此时气缸输出压力，使钢索张紧；拨起释放钩的尾部，滑台被释放，气缸输出运动，在滑轮组的放大下，钢索拉动滑台和其上的无人机并加速到一定速度；当滑台移动到导轨前部时，滑台撞击缓冲器而停止移动，撞击的能量被缓冲器吸收，滑台上的无人机则在惯性的作用下向前脱离滑台起飞；

弹射后，松开脚踏阀以切断高压空气的供应，将滑台拉回导轨后部，用释放钩的头部卡住滑台下部的凸出以固定住滑台，即可进行下一次弹射。