CN110422338A - 无人机气液动力弹射方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种无人机气液动力弹射方法,涉及无人机发射技术领域。本发明直接利用高压水喷射的反推力作为弹射动力并借助滑轮增加弹射速度,不存在能量二次转化,能源效率高,系统结构组成简单,增速比大,机动灵活性好,不存在电磁干扰等问题。
Description
技术领域
本发明涉及无人机发射技术领域,具体涉及一种无人机气液动力弹射方法。
背景技术
弹射发射是当前固定翼无人机经常采用的一种起飞方式,它能够在外力作用下显著提高无人机的滑行速度,缩短起飞滑行距离。目前,无人机主要的弹射方式包括弹力弹射、电磁弹射和气液压弹射。
其中弹力弹射由于储能有限,弹射功率很小;电磁弹射虽然机械结构简单,但电控装置复杂,还存在一个“先天性”缺陷,那就是会产生强烈的电磁干扰,影响机电设备和电控系统的工作可靠性。
气液压弹射是目前固定翼无人机最主要的弹射发射方式,根据所采用执行元件的不同,又可分为液压缸驱动和液压马达驱动两种形式,它们都是以蓄能器作为高压大流量动力源,通过大通径插装阀组控制高压油液流动方向,其主要区别在于液压执行元件选用液压缸还是液压马达,液压缸驱动的气液压弹射系统是将液压缸输出的直线位移速度通过增速滑轮组放大后,借助绳索拉动无人机加速起飞;液压马达驱动的气液压弹射系统通过液压马达输出转矩,驱动卷筒及皮带高速转动,再通过绳索拉动无人机加速起飞。然而,无论是液压缸还是液压马达驱动的气液压弹射装置,都存在系统结构复杂、功率重量比小等问题,受液压缸或液压马达运动速度、附加装置复杂程度等制约,提升弹射功率会造成效率极速下降。另外,在重载、极端环境下频繁使用还容易出现“跑、冒、滴、漏、污染”等问题,影响系统的工作效率和隐蔽性。
因此,当前的气液压弹射系统均不能完全满足无人机尤其是大中型无人机的弹射发射需求,如何发展新型的无人机气液弹射方式,以克服现有气液弹射结构复杂、功率受限等缺点,并避免电磁弹射产生强电磁干扰等问题,对提高固定翼无人机的起飞能力和工作效率都具有重要意义。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是:如何设计一种新的无人机的弹射方式,克服现有气液弹射结构复杂、功率受限等缺点,并避免电磁弹射产生强电磁干扰等问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种无人机气液动力弹射方法,该方法基于一种无人机气液动力弹射系统实现,该系统包括平板车1、第一回转支耳2、三角支架3、释放机构4、第一滑行小车5、第二回转支耳6、举升油缸7、第三回转支耳8、第一导向滑轮9、定滑轮10、动滑轮11、第二滑行小车12、蓄能罐13、喷管14、发射架15、发射导轨16、缓冲吸能装置17、第二导向滑轮18、钢丝绳19、限位挡块20、加速导轨21;
所述平板车1的上表面从尾端至头端依次安装所述第一回转支耳2、第二回转支耳6、第一导向滑轮9、定滑轮10、加速导轨21和限位挡块20,所述加速导轨21的上方放置所述第二滑行小车12,所述第二滑行小车12的上方安装固定所述蓄能罐13,所述第二滑行小车12和蓄能罐13的头端均朝向所述限位挡块20,所述第二滑行小车12的尾端安装所述动滑轮11,所述蓄能罐13的尾端安装所述喷管14;所述发射架15的上表面铺有所述发射导轨16,所述发射导轨16的上方放置所述第一滑行小车5,所述第一滑行小车5的上方能够放置无人机,所述发射架15的尾端安装所述释放机构4,所述释放机构4用于在需要弹射无人机时能够释放第一滑行小车5,所述发射架15的头端安装所述缓冲吸能装置17和第二导向滑轮18,所述发射架15尾端的下表面安装所述三角支架3和第三回转支耳8;所述发射架15位于平板车1上方,所述三角支架3与第一回转支耳2通过铰链连接;所述举升油缸7位于发射架15和平板车1中间,所述举升油缸7一端与所述第二回转支耳6铰链连接,另一端与所述第三回转支耳8铰链连接;所述钢丝绳19的一端固定在所述第一滑行小车5朝向第二导向滑轮18的一端,另一端依次绕过第二导向滑轮18、第一导向滑轮9、动滑轮11和定滑轮10并固定在定滑轮10上;其中,所述蓄能罐13中靠近喷管14的一端为液体容腔,液体容腔内部充满高压水;
该方法包括以下步骤:举升油缸7的活塞杆伸出,发射架15通过第一回转支耳2转动,使发射架15靠近第二导向滑轮18的一端被抬高并与地面形成一定夹角,蓄能罐13的液体容腔内部的高压水从喷管14高速喷出产生射流反推力,带动蓄能罐13、第二滑行小车12和动滑轮11一起加速向前运动,由于钢丝绳19的一端紧固在定滑轮10上不动,缠绕在动滑轮11上的钢丝绳19被拉拽,释放机构4释放第一滑行小车5,在第一导向滑轮9和第二导向滑轮18的导向作用下拉动第一滑行小车5沿发射导轨16向前加速运动,从而带动第一滑行小车5上的无人机加速向前运动,当第一滑行小车5沿发射导轨16运动碰到缓冲吸能装置17时减速并制动,同时无人机脱离第一滑行小车5起飞,从而完成无人机的弹射发射任务。
优选地,所述蓄能罐13内分为所述液体容腔和一气体容腔两部分,其中远离喷管14的一端为气体容腔,气体容腔内部充满惰性气体。
优选地,所述第一滑行小车5的底面安装有滚轮,第一滑行小车5可通过滚轮沿发射导轨16前后运动。
优选地,所述第二滑行小车12的底面安装有滚轮,第二滑行小车12可通过滚轮沿加速导轨21前后运动。
优选地,所述平板车1的上表面与第一回转支耳2为一体加工成型或拼焊而成,平板车1的上表面与第二回转支耳6为一体加工成型或拼焊而成。
优选地,所述三角支架3与发射架15尾端下表面为一体加工成型或拼焊而成。
优选地,所述第三回转支耳8与发射架15尾端的下表面为一体加工成型或拼焊而成。
优选地,所述第一滑行小车5上设有用于连接无人机的拨块或挂钩。
优选地,所述平板车1底面安装4至6组滚轮,平板车1可通过滚轮实现制动或前后左右运动。
优选地,所述平板车1底面安装6组滚轮,平板车1可通过滚轮实现制动或前后左右运动。
(三)有益效果
本发明改变了无人机的弹射方式,直接利用高压水喷射的反推力作为弹射动力并借助滑轮增加弹射速度,不存在能量二次转化,能源效率高,系统结构组成简单,增速比大,机动灵活性好,不存在电磁干扰等问题,可在各型固定翼无人机弹射起飞中广泛应用。
附图说明
图1是本发明的方法中所设计系统的工作原理图;
图2是本发明的方法中所设计系统中蓄能罐的结构示意图。
其中,1-平板车,2-第一回转支耳,3-三角支架,4-释放机构,5-第一滑行小车,6-第二回转支耳,7-举升油缸,8-第三回转支耳,9-第一导向滑轮,10-定滑轮,11-动滑轮,12-第二滑行小车,13-蓄能罐,14-喷管,15-发射架,16-发射导轨,17-缓冲吸能装置,18-第一导向滑轮,19-钢丝绳,20-限位挡块,21-加速导轨。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚,下面结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
本发明提供一种无人机气液动力弹射方法,该方法基于一种可移动式无人机气液动力弹射系统实现,该系统是一种与流体传动相关的弹射装置,如图1所示,该系统包括平板车1、第一回转支耳2、三角支架3、释放机构4、第一滑行小车5、第二回转支耳6、举升油缸7、第三回转支耳8、第一导向滑轮9、定滑轮10、动滑轮11、第二滑行小车12、蓄能罐13、喷管14、发射架15、发射导轨16、缓冲吸能装置17、第二导向滑轮18、钢丝绳19、限位挡块20、加速导轨21;
所述平板车1的上表面从尾端至头端依次安装所述第一回转支耳2、第二回转支耳6、第一导向滑轮9、定滑轮10、加速导轨21和限位挡块20,所述加速导轨21的上方放置所述第二滑行小车12,所述第二滑行小车12的上方安装固定所述蓄能罐13,所述第二滑行小车12和蓄能罐13的头端均朝向所述限位挡块20,所述第二滑行小车12的尾端安装所述动滑轮11,所述蓄能罐13的尾端安装所述喷管14;所述发射架15的上表面铺有所述发射导轨16,所述发射导轨16的上方放置所述第一滑行小车5,所述第一滑行小车5的上方能够放置无人机,所述发射架15的尾端安装所述释放机构4,所述释放机构4用于在需要弹射无人机时能够释放第一滑行小车5,所述发射架15的头端安装所述缓冲吸能装置17和第二导向滑轮18,所述发射架15尾端的下表面安装所述三角支架3和第三回转支耳8;所述发射架15位于平板车1上方,所述三角支架3与第一回转支耳2通过铰链连接;所述举升油缸7位于发射架15和平板车1中间,所述举升油缸7一端与所述第二回转支耳6铰链连接,另一端与所述第三回转支耳8铰链连接;所述钢丝绳19的一端固定在所述第一滑行小车5朝向第二导向滑轮18的一端,另一端依次绕过第二导向滑轮18、第一导向滑轮9、动滑轮11和定滑轮10并固定在定滑轮10上;
如图2所示,所述蓄能罐13内分为液体容腔和气体容腔两部分,其中靠近喷管14的一端为液体容腔,液体容腔内部充满高压水,另一端的气体容腔内部充满高压氮气或其它惰性气体;
所述第一滑行小车5的底面安装有滚轮,第一滑行小车5可通过滚轮沿发射导轨16前后运动;第二滑行小车12的底面安装有滚轮,第二滑行小车12可通过滚轮沿加速导轨21前后运动;
所述平板车1的上表面与第一回转支耳2为一体加工成型或拼焊而成,平板车1的上表面与第二回转支耳6为一体加工成型或拼焊而成;三角支架3与发射架15尾端下表面为一体加工成型或拼焊而成,第三回转支耳8与发射架15尾端的下表面为一体加工成型或拼焊而成;
所述的可移动式无人机气液动力弹射系统在使用时,无人机与第一滑行小车5间通过拨块或挂钩连接;平板车1底面安装4-6组滚轮,平板车1可通过滚轮实现制动或前后左右运动。
基于上述无人机气液动力弹射系统实现的无人机气液动力弹射方法包括以下步骤:举升油缸7的活塞杆伸出,发射架15通过第一回转支耳2转动,使发射架15靠近第二导向滑轮18的一端被抬高并与地面形成一定夹角,蓄能罐13的液体容腔内部的高压水从喷管14高速喷出产生射流反推力,带动蓄能罐13、第二滑行小车12和动滑轮11一起加速向前运动,由于钢丝绳19的一端紧固在定滑轮10上不动,缠绕在动滑轮11上的钢丝绳19被拉拽,释放机构4释放第一滑行小车5,在第一导向滑轮9和第二导向滑轮18的导向作用下拉动第一滑行小车5沿发射导轨16向前加速运动,从而带动第一滑行小车5上的无人机加速向前运动,当第一滑行小车5沿发射导轨16运动碰到缓冲吸能装置17时减速并制动,同时无人机脱离第一滑行小车5起飞,从而完成无人机的弹射发射任务。
可以看出,本发明改变了无人机的弹射方式,直接利用高压水喷射的反推力作为弹射动力并借助滑轮增加弹射速度,不存在能量二次转化,能源效率高,系统结构组成简单,增速比大,机动灵活性好,不存在电磁干扰等问题,可在各型固定翼无人机弹射起飞中广泛应用。
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,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变形,这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种无人机气液动力弹射方法,其特征在于,该方法基于一种无人机气液动力弹射系统实现,该系统包括平板车(1)、第一回转支耳(2)、三角支架(3)、释放机构(4)、第一滑行小车(5)、第二回转支耳(6)、举升油缸(7)、第三回转支耳(8)、第一导向滑轮(9)、定滑轮(10)、动滑轮(11)、第二滑行小车(12)、蓄能罐(13)、喷管(14)、发射架(15)、发射导轨(16)、缓冲吸能装置(17)、第二导向滑轮(18)、钢丝绳(19)、限位挡块(20)、加速导轨(21);
所述平板车(1)的上表面从尾端至头端依次安装所述第一回转支耳(2)、第二回转支耳(6)、第一导向滑轮(9)、定滑轮(10)、加速导轨(21)和限位挡块(20),所述加速导轨(21)的上方放置所述第二滑行小车(12),所述第二滑行小车(12)的上方安装固定所述蓄能罐(13),所述第二滑行小车(12)和蓄能罐(13)的头端均朝向所述限位挡块(20),所述第二滑行小车(12)的尾端安装所述动滑轮(11),所述蓄能罐(13)的尾端安装所述喷管(14);所述发射架(15)的上表面铺有所述发射导轨(16),所述发射导轨(16)的上方放置所述第一滑行小车(5),所述第一滑行小车(5)的上方能够放置无人机,所述发射架(15)的尾端安装所述释放机构(4),所述释放机构(4)用于在需要弹射无人机时能够释放第一滑行小车(5),所述发射架(15)的头端安装所述缓冲吸能装置(17)和第二导向滑轮(18),所述发射架(15)尾端的下表面安装所述三角支架(3)和第三回转支耳(8);所述发射架(15)位于平板车(1)上方,所述三角支架(3)与第一回转支耳(2)通过铰链连接;所述举升油缸(7)位于发射架(15)和平板车(1)中间,所述举升油缸(7)一端与所述第二回转支耳(6)铰链连接,另一端与所述第三回转支耳(8)铰链连接;所述钢丝绳(19)的一端固定在所述第一滑行小车(5)朝向第二导向滑轮(18)的一端,另一端依次绕过第二导向滑轮(18)、第一导向滑轮(9)、动滑轮(11)和定滑轮(10)并固定在定滑轮(10)上;其中,所述蓄能罐(13)中靠近喷管(14)的一端为液体容腔,液体容腔内部充满高压水;
该方法包括以下步骤:举升油缸(7)的活塞杆伸出,发射架(15)通过第一回转支耳(2)转动,使发射架(15)靠近第二导向滑轮(18)的一端被抬高并与地面形成一定夹角,蓄能罐(13)的液体容腔内部的高压水从喷管(14)高速喷出产生射流反推力,带动蓄能罐(13)、第二滑行小车(12)和动滑轮(11)一起加速向前运动,缠绕在动滑轮(11)上的钢丝绳(19)被拉拽,释放机构(4)释放第一滑行小车(5),在第一导向滑轮(9)和第二导向滑轮(18)的导向作用下拉动第一滑行小车(5)沿发射导轨(16)向前加速运动,从而带动第一滑行小车(5)上的无人机加速向前运动,当第一滑行小车(5)沿发射导轨(16)运动碰到缓冲吸能装置(17)时减速并制动,同时无人机脱离第一滑行小车(5)起飞,从而完成无人机的弹射发射任务。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,该系统中,所述蓄能罐(13)内分为所述液体容腔和一气体容腔两部分,其中远离喷管(14)的一端为气体容腔,气体容腔内部充满惰性气体。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,该系统中,所述第一滑行小车(5)的底面安装有滚轮,第一滑行小车(5)可通过滚轮沿发射导轨(16)前后运动。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,该系统中,所述第二滑行小车(12)的底面安装有滚轮,第二滑行小车(12)可通过滚轮沿加速导轨(21)前后运动。
5.如权利要求1所述的方法,其特征在于,该系统中,所述平板车(1)的上表面与第一回转支耳(2)为一体加工成型或拼焊而成,平板车(1)的上表面与第二回转支耳(6)为一体加工成型或拼焊而成。
6.如权利要求1所述的方法,其特征在于,该系统中,所述三角支架(3)与发射架(15)尾端下表面为一体加工成型或拼焊而成。
7.如权利要求1所述的方法,其特征在于,该系统中,所述第三回转支耳(8)与发射架(15)尾端的下表面为一体加工成型或拼焊而成。
8.如权利要求1所述的系统,其特征在于,该系统中,所述第一滑行小车(5)上设有用于连接无人机的拨块或挂钩。
9.如权利要求1所述的方法,其特征在于,该系统中,所述平板车(1)底面安装4至6组滚轮,平板车(1)可通过滚轮实现制动或前后左右运动。
10.如权利要求9所述的方法,其特征在于,该系统中,所述平板车(1)底面安装6组滚轮,平板车(1)可通过滚轮实现制动或前后左右运动。
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