CN110712754B - 一种无人机放绳器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种无人机放绳器，属于消防救援设备技术领域。它解决现有无人机放绳器难以进行高楼牵引绳布置的问题。本无人机放绳器包括绳盘支架和转动设置在绳盘支架上用于卷绕牵引绳的绳盘，绳盘支架上还连接有抛投架且通过远程控制能使抛投架和绳盘支架实现脱离，抛投架上设有能供牵引绳穿过的结构。本无人机放绳器能够高效地进行高楼消防救火中的牵引绳的布置，能够避免牵引绳布置麻烦导致时间的浪费，而错失最好的救火时间。

Description

一种无人机放绳器
技术领域
本发明属于消防救援设备技术领域，涉及一种无人机放绳器。
背景技术
近些年来，随着全国各地城市化进程的加快，鳞次栉比的高层建筑成了城市现代化的标志之一，而高楼由于体量庞大，人员密集，导致危险源多、火灾载荷大，给火灾防控带来了严峻的挑战，当前，高楼起火难以快速扑灭，始终是人们难以攻克的难题。一方面，虽然云梯的发明能够将消防水枪送至高处进行灭火，但是云梯的施展受到空间的限制，一些路面不宽的小区，难以利用云梯进行灭火；另外一方面，云梯还具有高度的限制，现有云梯通常的高度均只能到50多米高，相当于十几层楼的高度，虽然目前有少数地区配备云梯达到80米、100米范围，但在全国并未普及，对高于其极限高度的起火楼层，消防队员无法利用水枪对起火楼层进行近距离扑灭，导致灭火效果大打折扣。
为了解决上述问题，通过在高楼上布置牵引绳来进行灭火是一项十分有效的灭火措施。在进行牵引绳的布置时，牵引绳一端在高楼一侧进行固定，而牵引绳需要跨过高楼的楼顶，另外一端固定在高楼的另一侧使牵引绳绷直。之后，利用爬绳器带着消防水枪沿着牵引绳上爬，到达起火楼层对火源进行近距离扑灭。该方式虽然能够解决云梯由于施展空间限制、高度限制导致灭火困难的不足，但是如何进行牵引绳的布置存在难题。对于牵引绳的布置，主要有以下几种做法：一是消防人员在保证安全的前提下爬至楼顶，将牵引绳的两端抛下；二是利用抛绳枪将牵引绳抛至楼顶固定或越过楼顶并使牵引绳两端固定在地面上；另外，还有一种方式是利用无人机放绳器载着牵引绳上升至楼顶进行牵引绳的布置。无人机放绳器是一种利用无人机的高空飞行、滞空能力，将牵引绳引送至高空中的器械，现在无人机放绳器都是在电力施工中，作为展放牵引绳使用。如中国专利文献公开的一种无人机机载自动放线装置及无人机(申请号：201721577554.3；授权公告号：CN207510712U)，包括转动安装于无人机且用于绕接牵引绳的绕线盘，用于驱动绕线盘转动的驱动件，用于剪断牵引绳的剪线机构，安装于无人机且用于控制所述转动驱动件与所述剪线机构的控制器，所述控制器分别与所述剪线机构、转动驱动件电连接。该装置将绕线盘安装于无人机上，在无人机起飞前，将牵引绳的一端固定在起点位置，无人机飞行过程中绕线盘逐渐放线，当无人机到达目标杆塔时，剪线机构剪断牵引绳，完成放线任务，塔上的工作人员抓住牵引绳，将其牢牢系在杆塔上或进行后续导线架设作业。当利用该无人机放绳器进行高楼消防救火中的牵引绳布置时，需要进行高空中牵引绳的落地操作。而由于牵引绳横跨在楼顶，无人机下落时牵引绳从绳盘上引出之后是向上延伸的，会与无人机的螺旋桨发生干涉，因此难以通过控制无人机下降的方式来实现牵引绳的落地操作，而只能通过剪断牵引绳，在剪断牵引绳后，牵引绳依靠自身重力落下。但由于牵引绳质量较轻，在空中掉落的过程中其掉落的轨迹是飘忽不定的，导致牵引绳掉落时间长，特别是在大风天气，还会导致牵引绳落地的位置与预期的位置偏差较远，使得牵引绳的布置时间延长，这样对于争分夺秒的消防救援显然是不利的。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种消防救火用的无人机放绳器，本发明解决现有无人机放绳器难以进行高楼牵引绳布置的问题。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种无人机放绳器，包括绳盘支架和转动设置在绳盘支架上用于卷绕牵引绳的绳盘，其特征在于，所述绳盘支架上还连接有抛投架且通过远程控制能使抛投架和绳盘支架实现脱离，所述抛投架上设有能供牵引绳穿过的结构。
本无人机放绳器是一种用于高楼灭火中的辅助性灭火设备，在使用时，绳盘上预先卷绕好牵引绳，而绳盘支架固定安装在无人机的起落架上，然后将牵引绳的一端固定于高楼一侧的地面上，之后，遥控操纵无人机起飞，使无人机载着本放绳器越过高楼楼顶到达高楼另一侧，然后通过远程操控抛下抛投架，抛投架带着牵引绳一起降落至地面，然后拉紧牵引绳并使牵引绳的两端进行固定，这样牵引绳就形成了跨过高楼楼顶且两端拉紧固定于地面上的形式，之后，利用爬绳器就可以带着消防水枪沿着牵引绳爬升至起火楼层，对火源进行近距离扑灭。
本无人机放绳器通过在绳盘支架上连接抛投架，在无人机载着牵引绳在高空飞行的过程中，只需通过远程控制使抛投架和绳盘支架实现脱离，抛投架便能在自身重力作用下向下掉落。此时，由于抛投架上设置能供牵引绳穿过的结构，这样抛投架下落的过程中便能带着牵引绳一起下落。该过程中，抛投架形成了配重，给牵引绳的下落提供了足够的动力，能降低外界环境因素如大风天气对牵引绳下落轨迹的影响，保证牵引绳下落过程快速、顺畅且能够精准地降落至目标地点。显然，本无人机放绳器能够高效地进行高楼消防救火中的牵引绳的布置，能够避免牵引绳布置麻烦导致时间的浪费，而错失最好的救火时间。
在上述的无人机放绳器中，所述绳盘支架的顶部用于与无人机进行连接，所述抛投架连接于绳盘支架的底部。抛投架连接于绳盘支架的底部，而绳盘支架的顶部用于与无人机进行连接，这样当抛投架脱离绳盘支架后，能保证抛投架顺畅向下掉落而不会在掉落过程中受到绳盘支架或绳盘的干涉，保证抛投架的抛投过程顺畅。
在上述的无人机放绳器中，所述抛投架上设有主动轮和用于驱动主动轮转动的放绳驱动件，所述抛投架上还转动设置有从动轮，所述主动轮与从动轮相邻设置且两者轴心线相平行，所述绳盘上引出的牵引绳能够穿过主动轮的外周面与从动轮的外周面之间并被主动轮和从动轮夹紧。绳盘上卷绕牵引绳后，牵引绳的一端通常是连接在绳盘的卷轴上的，另一端从绳盘上引出，在使用时，牵引绳从绳盘上引出之后穿过主动轮和从动轮之间并被主动轮和从动轮夹紧，这样在抛投架下落的过程中，能带着牵引绳一起下落，而且通过放绳驱动件带动主动轮转动，能使抛投架一直沿着牵引绳长度方向移动，使牵引绳已经固定好的一端至抛投架之间的距离逐渐变长，这样绳盘上的牵引绳在释放的过程中，始终受到抛投架重力的作用，进而保证绳盘上的牵引绳逐渐顺畅释放。同时，依靠放绳驱动件控制主动轮的转动速度，能够控制抛投架的下落速度，避免由于抛投架下落过快、或者下落速度不可控，造成砸伤人员的风险，保证了牵引绳落地操作的安全性。另外，无人机起飞过程中，放绳驱动件带动主动轮转动时，会形成向外拉动牵引绳的力，进而通过主动轮的转动逐渐将绳盘上的牵引绳拉出，因此在绳盘上卷绕的牵引绳出现黏黏的情况下，能使黏黏处松开，保证牵引绳顺畅释放，而不会对无人机形成拉拽，使得无人机起飞过程稳定。
在上述的无人机放绳器中，所述抛投架的下侧设有轮架，所述轮架的一端铰接在抛投架上，所述从动轮转动连接在轮架的另一端上，所述轮架上设有弹性件且在弹性件的作用下从动轮的外周面压靠于主动轮的外周面上。轮架的设置方便了从动轮的安装并保证从动轮转的稳定性，从而能使放绳的过程稳定、顺畅。
在上述的无人机放绳器中，所述绳盘包括卷轴，卷轴的两端分别连接有与卷轴相垂直的挡绳板。挡绳板的设计能使牵引绳在卷轴上有序的卷绕避免松散、错乱。
在上述的无人机放绳器中，所述抛投架上转动设置有主动辊和被动辊，所述抛投架上还开设有安装口，主动辊和被动辊均设置在安装口内且均与卷轴平行设置，所述主动辊上连接驱动其转动的驱动电机，主动辊与被动辊之间留有供牵引绳穿过且能对牵引绳形成夹紧的间隙。在使用时，牵引绳从绳盘上引出之后穿过主动辊和被动辊之间并被主动辊和被动辊夹紧，这样在抛投架下落的过程中，抛投架便能带着牵引绳一起下落，同时依靠驱动电机控制主动辊的转动速度，能够控制抛投架下落的速度，避免由于抛投架下落过快、或者下落速度不可控，造成砸伤人员的风险，保证了牵引绳落地操作的安全性。
在上述的无人机放绳器中，所述抛投架上开设有能供牵引绳穿过的过绳口，所述主动轮和从动轮均设置于过绳口的下方，所述抛投架上设有能将过绳口内的牵引绳夹紧固定的夹绳件。在使用时，牵引绳从卷轴上引出之后，需要经过过绳口再穿入主动轮和从动轮之间，通过在抛投架上设置能将过绳口内的牵引绳夹紧固定的夹绳件，在抛投架下落过程中，遇到极端情况需要抛投架立刻停止下落时，此时依靠夹绳件夹紧固定牵引绳，形成了刹车功能，能避免抛投架继续下落而导致危险事故的发生。
在上述的无人机放绳器中，所述过绳口呈长条形且长度方向与卷轴长度方向相一致，所述夹绳件包括呈长条形的夹绳条，所述夹绳条位于过绳口的侧部且沿过绳口长度方向延伸，所述抛投架上设有能驱动夹绳条朝向过绳口内移动并将过绳口内的牵引绳夹紧固定的刹车驱动件。牵引绳从卷轴上逐渐释放的过程中，牵引绳是在卷轴长度方向上不同的位置交替出线的，因此，过绳口的长度方向与卷轴长度方向一致，这样能使牵引绳从卷轴出来之后以较为顺直的状态到达主动轮和从动轮之间，避免过绳口如采用圆孔设计时导致牵引绳在过绳口处出现较大弯折而导致摩擦增大、放绳不顺畅的问题。而夹绳条呈长条形且沿过绳口长度方向延伸，这样不管牵引绳处于过绳口的任何位置，夹绳条伸入过绳口之后，均能对牵引绳进行夹紧固定，保证了刹车系统的可靠性，继而保证牵引绳落地操作的安全性。
在上述的无人机放绳器中，所述夹绳条的侧壁上垂直连接有齿条和导向条，所述抛投架上设有两个导向槽，所述齿条和导向条一一对应滑动设置在两个导向槽内，所述刹车驱动件固定在抛投架的底面上，所述刹车驱动件的转轴上固连有与齿条相啮合的齿轮一。所述刹车驱动件为电机，优选为舵机。当然，刹车驱动件也可以是旋转气缸。通过设置两个导向槽分别与齿条和导向条相配合，对夹绳条的移动进行了导向，使夹绳条运动稳定。刹车驱动件的转轴带动齿轮一转动，从而带动齿条一以及夹绳条移动，对过绳口内的牵引绳进行夹紧固定。
在上述的无人机放绳器中，所述主动轮的外周面上沿周向开设有环形的嵌绳槽，所述从动轮的外周面上沿周向设有环形凸起部，所述环形凸起部嵌入所述嵌绳槽内，所述嵌绳槽的底面为齿面结构。通过设置嵌绳槽，使牵引绳始终位于嵌绳槽内，使得牵引绳在运动时不会跑偏甚至脱离主动轮的情况，保证抛投架下落过程中，抛投架的下落速度始终能受到控制，进而保证牵引绳落地操作的安全性。嵌绳槽的底面为齿面结构，大大提升了牵引绳与主动轮之间的摩擦力，提升了牵引绳的放绳速度和主动轮转动线速度的一致性，从而实现精确控制放绳速度。另外，在抛投架下落过程中，也能降低牵引绳打滑而导致抛投架下落速度难以控制的风险，大大提升了牵引绳落地操作的安全性。
在上述的无人机放绳器中，所述轮架的一端通过铰接轴铰接在抛投架上，所述弹性件为套设在铰接轴上的扭簧，所述扭簧的一端抵靠在轮架上，另外一端抵靠在抛投架上。
在上述的无人机放绳器中，所述绳盘支架为一U形架，该绳盘支架包括两根侧支撑梁和连接在两根侧支撑梁顶端之间的顶梁，两根侧支撑梁的下端均插接在抛投架上并通过锁定件实现固定。顶梁用于与无人机进行连接，绳盘转动连接在两根侧支撑梁之间的，而两根侧支撑梁的下端与抛投架进行固定，这样抛投架被连接于绳盘支架的底部且位于绳盘的下方，使得抛投架在脱离绳盘支架的瞬间能够顺畅掉落。锁定件的设置保证绳盘支架与抛投架连接稳定。
在上述的无人机放绳器中，两根侧支撑梁的下端分别开设有锁销孔,所述抛投架呈条形板状，抛投架的两端分别固连有锁体座，每个锁体座上沿竖向开设有上端开口的插接槽，两根侧支撑梁的下端分别一一对应插接至两个锁体座的插接槽内，所述锁定件为锁销，每个锁体座上均设有锁销且锁销插接至对应绳盘支架端部的锁销孔内。插接槽竖向设置且上端开口，方便两根侧支撑梁的下端插入插接槽内，反之在抛投的过程中，也能方便抛投架顺畅脱离绳盘支架。当处于不需要抛投的状态时，锁体座内的锁销穿入绳盘支架的锁销孔内，能保证绳盘支架和抛投架连接稳定，进而使无人机放绳器工作可靠。
每个锁体座上开设有两个上述插接槽，每根侧支撑梁的下端均具有两个插接凸起，每个插接凸起上均开设有上述锁销孔，所述绳盘支架同一端的两个插接凸起分别一一对应插接至对应锁体座上的两个插接槽内，每个锁体座上均设有两个上述锁销且两个锁销分别插接至两个插接凸起的锁销孔内。通过这样的设计，增大了绳盘支架与抛投架之间的连接面积，并增加了连接稳定性。普通无人机的载重能力、续航能力都不是很大，因此在进行无人机放绳器的设计时，轻量化也是一个考虑的因素。因此，绳盘支架、抛投架一般都不会采用质量较重、结构强度较高的金属制成，而通常采用较轻的材料制成，如炭纤维材料。而以上设计由于增大了绳盘支架与抛投架之间的连接面积，在遇到大风、大雨等恶劣环境时，能对轻质材料的绳盘支架与抛投架形成保护，避免出现弯折损坏，保证绳盘支架与抛投架连接的可靠性。
在上述的无人机放绳器中，所述抛投架上转动设置有联动轴，所述联动轴的两端转动设置在两个锁体座内且在联动轴的两端分别固连有齿轮二，所述联动轴的其中一端还连接有能带动其转动的抛投驱动件，每个锁体座上的两个锁销分别为锁销一和锁销二，所述锁销一呈直条状，所述锁销一的一端为与齿轮二的顶部相啮合的齿条段一，锁销一的另一端用于同于与锁销孔相插接，所述锁销二的一端具有与齿轮二的底部相啮合的齿条段二，锁销二的另一端具有用于与锁销孔相插接的锁定段，所述锁定段与齿条段二之间通过连接段相连使得锁销二形成Z字形。本无人机放绳器中，每个锁体座上均设有两个锁销，这样的设计带来了绳盘支架与抛投架之间连接稳定性的增加，但反之会带来解锁抛投的困难。具体来讲，绳盘支架与锁体座之间是通过四个锁销来实现锁定的，解锁过程中，需要保证四个锁销运动的一致性，保证四个锁销同时脱出对应的锁销孔，否则会出现绳盘支架的其中一端解锁延迟的现象，这样会导致抛投架一端脱离但另外一端还连接于绳盘支架上，使得无人机受到拖拽而对滞空稳定性造成影响。本无人机放绳器为了解决该问题，通过设置联动轴并在联动轴的两端分别设置齿轮二，而且每个锁销均通过齿条结构与齿轮二进行传动连接，这样的设计使得四个锁销通过一个抛投驱动件来实现驱动，而且四个锁销始终是同步运动的，因此能使四个锁销能同时脱离锁销孔，保证抛投架两端的锁体座能同时、快速地脱离绳盘支架，而不会对无人机形成拖拽。
与现有技术相比，本无人机放绳器具有以下优点：
1、本无人机放绳器在抛投架脱离绳盘支架下落的过程中，主动轮依旧能够对抛投架的下落速度进行控制，避免由于抛投架下落过快、或者下落速度不可控，造成砸伤人员的风险，因此无人机放绳器具有使用安全的优点。
2、本无人机放绳器通过在抛投架上设置能将过绳口内的牵引绳夹紧固定的夹绳件，在抛投架下落过程中，遇到极端情况需要抛投架立刻停止下落时，此时依靠夹绳件夹紧固定牵引绳，形成了刹车功能，能避免抛投架继续下落而导致安全事故的发生。
附图说明
图1是本无人机放绳器的立体结构示意图一。
图2是本无人机放绳器的立体结构示意图二。
图3是本无人机放绳器的抛投架、夹绳件、刹车驱动件的连接示意图。
图4是本无人机放绳器省去绳盘支架、绳盘的立体结构示意图。
图5是本无人机放绳器的正视图。
图6是本无人机放绳器中放绳机构的结构示意图。
图7是本无人机放绳器的绳盘支架和绳盘的立体结构示意图。
图8是本无人机放绳器的抛投结构的爆炸图。
图9是本无人机放绳器的锁体座部位的剖视图。
图10是本无人机放绳器使用过程中，无人机起飞时的示意图。
图11是本无人机放绳器使用过程中，抛投架脱离绳盘支架开始下落时的示意图。
图12是本无人机放绳器使用过程中，抛投架下落过程中的示意图。
图13是利用本无人机放绳器在高楼上架好牵引绳进行灭火的示意图。
图14是本发明实施例一的电路连接结构图。
图15是实施例二中放绳机构的结构简图。
图中，1、绳盘支架；1a、侧支撑梁；1a1、插接凸起；1a2、锁销孔；1b、顶梁；2、绳盘；2a、卷轴；2b、挡绳板；3、抛投架；31、导向槽；32、电机安装室；33、安装口；4、弹性件；5、主动轮；51、嵌绳槽；6、从动轮；61、环形凸起部；7、放绳驱动件；8、轮架；9、铰接轴；10、铰接座；11、过绳口；12、夹绳件；121、夹绳条；122、齿条；123、导向条；13、刹车驱动件；14、齿轮一；15、锁体座；151、插接槽；16、联动轴；17、齿轮二；18、抛投驱动件；19、锁销；191、锁销一；191a、齿条段一；192、锁销二；192a、齿条段二；192b、锁定段；192c、连接段；20、压盖；21、电机罩壳；22、上盖板；23、爬绳器；24、消防水枪；25、高楼；26、无人机；27、电源盒；28、主动辊；29、被动辊；30、驱动电机；31、控制器；32、无线收发模块一；33、无线收发模块二；34、控制模块；。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例一
如图1和图2所示，本无人机放绳器包括绳盘支架1、与绳盘支架1相连的抛投架3和用于卷绕牵引绳的绳盘2，绳盘2包括卷轴2a，卷轴2a的两端分别连接有与卷轴2a相垂直的挡绳板2b，抛投架3呈条形板状，绳盘支架1为一U形架，该绳盘支架1包括两根侧支撑梁1a和连接在两根侧支撑梁1a顶端之间的顶梁1b，两根侧支撑梁1a的下端均插接在抛投架3上并通过锁定件实现固定，绳盘2转动设置在绳盘支架1上两根侧支撑梁1a之间，顶梁1b用于与无人机26的起落架相连接。
图3和图4所示，抛投架3上开设有能供牵引绳穿过的过绳口11，抛投架3上设有能将过绳口11内的牵引绳夹紧固定的夹绳件12。具体地，过绳口11呈长条形且长度方向与卷轴2a长度方向相一致。在使用时，牵引绳从卷轴2a上出来之后，经过过绳口11，通过在抛投架3上设置能将过绳口11内的牵引绳夹紧固定的夹绳件12，在抛投架3下落过程中，遇到极端情况需要抛投架3立刻停止下落时，此时依靠夹绳件12夹紧固定牵引绳，形成了刹车功能，能避免抛投架3继续下落而导致安全事故的发生。而牵引绳从卷轴2a上逐渐释放的过程中，牵引绳是在卷轴2a长度方向上不同的位置交替出线的，因此，过绳口11的长度方向与卷轴2a长度方向一致，这样能使牵引绳从卷轴2a出来之后以较为顺直的状态到达主动轮5和从动轮6之间，避免过绳口11如采用圆孔设计时导致牵引绳在过绳口11处出现较大弯折而导致摩擦增大、放绳不顺畅的问题。
如图3所示，夹绳件12包括呈长条形的夹绳条121，夹绳条121的侧壁上垂直连接有齿条122和导向条123，夹绳条121位于过绳口11的侧部且沿过绳口11长度方向延伸，抛投架3上设有两个导向槽31，齿条122和导向条123一一对应滑动设置在两个导向槽31内，通过设置两个导向槽31分别与齿条122和导向条123相配合，对夹绳条121的移动进行了导向，使夹绳条121运动稳定。结合图2所示，抛投架3的底面上固连有电机罩壳21，电机罩壳21内设置有刹车驱动件13，刹车驱动件13的转轴上固连有与齿条122相啮合的齿轮一14。刹车驱动件13为电机，优选为舵机。刹车驱动件13的转轴带动齿轮一14转动，从而带动齿条122一以及夹绳条121移动，对过绳口11内的牵引绳进行夹紧固定。电机罩壳21一方面使得刹车驱动件13方便安装且安装稳定，另外还使得刹车驱动件13隐藏于电机罩壳21内，对抛投架3下落过程中对刹车驱动件13形成保护。另外，在抛投架3的顶面上还设有压盖20，齿轮一14、夹绳件12均位于压盖20下侧。
如图4、图5和图6所示，抛投架3上设有放绳机构。放绳机构包括弹性件4、主动轮5和转动设置在抛投架3上的从动轮6等部件，主动轮5和从动轮6均位于长条形过绳口11的正下方，这样能方便牵引绳通过过绳口11穿入主动轮5和从动轮6之间。具体地，抛投架3的底面上具有铰接座10，铰接座10上设置铰接轴9，抛投架3的下方设有轮架8，轮架8的一端通过铰接轴9铰接在抛投架3上，从动轮6转动连接在轮架8的另一端上，铰接轴9上套设有扭簧，扭簧的一端抵靠在轮架8的铰接座10上，另外一端抵靠在抛投架3上。轮架8的设置方便了从动轮6的安装并保证从动轮6转的稳定性，从而能使放绳的过程稳定、顺畅。抛投架3上还固连有用于带动主动轮5转动的放绳驱动件7，放绳驱动件7位于电机罩壳21内。主动轮5与从动轮6两者轴心线平行设置且在弹性件4的作用下从动轮6的外周面压靠于主动轮5的外周面上，从而使牵引绳穿过主动轮5的外周面与从动轮6的外周面之间时能被主动轮5和从动轮6夹紧，这样在抛投架3下落的过程中，抛投架3便能带着牵引绳一起下落，同时依靠放绳驱动件7控制主动轮5的转动速度，能够控制抛投架3下落的速度，达到保证安全性的目的。
如图6所示，主动轮5的外周面上沿周向开设有环形的嵌绳槽51，从动轮6的外周面上沿周向设有环形凸起部61，环形凸起部61嵌入嵌绳槽51内，同时，嵌绳槽51的底面为齿面结构。通过设置嵌绳槽51，使牵引绳始终位于嵌绳槽51内，使得牵引绳在运动时不会跑偏甚至脱离主动轮5的情况，保证抛投架3下落过程中，抛投架3的下落速度始终能受到控制。嵌绳槽51的底面为齿面结构，提升了牵引绳的放绳速度和主动轮5转动线速度的一致性，从而实现精确控制放绳速度。另外，在抛投架3下落过程中，也能降低牵引绳打滑而导致抛投架3下落速度难以控制的风险，大大提升了牵引绳落地操作的安全性。
结合图2、图7和图8所示，具体地，抛投架3的两端分别固连有锁体座15，每个锁体座15上沿竖向开设有上端开口的插接槽151，每个锁体座15上个插接槽151的数量为两个且两个插接槽151沿抛投架3的宽度方向间隔设置，每根侧支撑梁1a的下端均具有两个插接凸起1a1，每个插接凸起1a1上均开设有锁销孔1a2，绳盘支架1同一端的两个插接凸起1a1分别分别对应插接至对应锁体座15上的两个插接槽151内，每个锁体座15上均设有两个锁销19且两个锁销19一一对应插接至两个插接凸起1a1的锁销孔1a2内。插接槽151竖向设置且上端开口，方便两根侧支撑梁1a的下端插入插接槽151内，反之在抛投的过程中，也能方便抛投架3顺畅脱离绳盘支架1。当处于不需要抛投的状态时，锁体座15内的锁销19穿入绳盘支架1的锁销孔1a2内，能保证绳盘支架1和抛投架3连接稳定，进而使无人机放绳器工作可靠。
如图8和图9所示，在绳盘支架1和抛投架3之间设有能使抛投架3和绳盘支架1实现脱离的抛投机构。抛投机构包括联动轴16和两个分别连接在联动轴16两端的齿轮二17，两个齿轮二17分别转动设置在两个锁体座15内，联动轴16的其中一端还连接有能带动其转动的抛投驱动件18，锁体座15上的两个锁销19分别为锁销一191和锁销二192，锁销一191呈直条状，锁销一191的一端为与齿轮二17的顶部相啮合的齿条段一191a，锁销一191的另一端用于插接至锁销孔1a2内，锁销二192的一端具有与齿轮二17的底部相啮合的齿条段二192a，锁销二192的另一端具有用于与锁销孔1a2相插接的锁定段192b，锁定段192b与齿条段二192a之间通过连接段192c相连使得锁销二192形成Z字形。当需要抛下抛投架3时，如图9所示，抛投驱动件18带动齿轮二17顺时针转动，使得锁销一191和锁销二192同步动作并相互靠近，从而实现锁销一191和锁销二192脱离锁销孔1a2。反之，抛投驱动件18带动齿轮二17逆时针转动时，能够实现锁销一191和锁销二192插接至锁销孔1a2内。本无人机放绳器通过设置联动轴16并在联动轴16的两端分别设置齿轮二17，而且每个锁销19均通过齿条122结构与齿轮二17进行传动连接，这样的设计使得四个锁销19通过一个抛投驱动件18来实现驱动，而且四个锁销19始终是同步运动的，因此能使四个锁销19能同时脱离锁销孔1a2，保证抛投架3两端的锁体座15能同时、快速地脱离绳盘支架1，而不会对无人机26形成拖拽。
如图3和图4所示，抛投架3一端的顶面上设有电机安装室32，底面上设有电源盒27，电机安装室32的顶部盖有上盖板22，抛投驱动件18固定安装在电机安装室32内，作为优选，抛投驱动件18也采用舵机。电源盒27用于安装电池，来对抛投驱动件18、刹车驱动件13进行供电，从而使抛投架3在空中下降的过程中各驱动件也能工作。
本无人机放绳器是一种用于高楼25灭火中的辅助性灭火设备，下文结合图10至图14，简要介绍本无人机放绳器的工作原理和使用方法。
为了实现远程操控，如图14所示，本无人机放绳器在抛投架3上设有用于控制抛投驱动件18、刹车驱动件13、放绳驱动件7动作的控制器31，控制器31连接有无线收发模块一32，无线收发模块一32与遥控器内的无线收发模块二33连接，无线收发模块二33与遥控器31内的控制模块34连接。无线收发模块可为蓝牙、无线收发芯片、WiFi模块等等。同时，遥控器上设置三个用于分别控制抛投驱动件18、刹车驱动件13、放绳驱动件7动作的按键，按键分别连接遥控器控制模块34，在按下对应的按键时，发送信号给遥控器内的控制模块34，控制模块34将控制信号通过无线收发模块二33无线发送至无线收发模块一32内，无线收发模块一32将控制信号发送给控制器31，控制器31根据该控制信号控制对应的驱动件开始工作。
如图10所示，在使用时，绳盘2上预先卷绕好牵引绳，而绳盘支架1固定安装在无人机26的起落架上，然后将牵引绳的一端固定于高楼25一侧的地面上，之后，遥控操纵无人机26起飞，使无人机26载着本放绳器越过高楼25楼顶到达高楼25另一侧，到达如图11所示的状态，然后，控制抛投机构动作，抛下抛投架3，抛投架3带着牵引绳一起降落至地面，然后拉紧牵引绳并使牵引绳的两端进行固定，这样牵引绳就形成了跨过高楼25楼顶且两端拉紧固定于地面上的形式，如图13所示，之后，利用爬绳器23就可以带着消防水枪24沿着牵引绳爬升至起火楼层，对火源进行近距离扑灭。图11和图13中用矩形框对高楼25进行简单的示意，实际情况下高楼25是比无人机26、无人机放绳器是要大很多的。由于无人机26飞行高度是很高的，大大超出了目前云梯的到达高度，因此，本无人机放绳器的研发，给高楼25灭火提供了一种十分有效的灭火方式。
如图12所示，本无人机放绳器中，牵引绳从卷轴2a上出来之后，是经过过绳口11再穿入主动轮5和从动轮6之间的，图12中所示的牵引绳靠左侧的一端连接绳盘2，靠右侧是跨在高楼25顶面上的，抛投架3下落过程中，牵引绳穿过主动轮5和从动轮6之间并绕过主动轮5的底部，这样一方面使得抛投架3下落的过程中能带着牵引绳一起下落，同时通过放绳驱动件7控制主动轮5转动的速度，能够控制抛投架3的下落速度，避免由于抛投架3下落过快、或者下落速度不可控，造成砸伤人员的风险，保证了牵引绳落地操作的安全性。另外，在遇到极端情况需要抛投架3立刻停止下落时，此时依靠夹绳件12夹紧固定牵引绳，形成了刹车功能，能避免抛投架3继续下落而导致安全事故的发生。同时，本无人机放绳器将电源、抛投驱动件18、刹车驱动件13均设置在抛投架3上，这样还增加了牵引绳下落过程中的配重，因此依靠抛投架3本身重量同时加上抛投架3上放绳机构等部件的重量，给牵引绳的下落提供了足够的动力，能降低外界环境因素如大风天气对牵引绳下落轨迹的影响，保证牵引绳下落过程快速、顺畅且能够精准地降落至目标地点。在抛投架3将要落地时，可以通过放绳机构或者刹车系统，来实现抛投架3平稳落地，避免抛投架3以及抛投架3上电源、抛投驱动件18、刹车驱动件13等部件由于快速撞击地面而损坏。
实施例二
本实施例同实施例一的结构及原理基本相同，不一样的地方在于：放绳机构不同，本实施中，如图15所示，抛投架3上转动设置有主动辊28和被动辊29，所述抛投架上还开设有安装口33，主动辊28和被动辊29均设置在安装口33内且均与卷轴2a平行设置，所述主动辊28上连接驱动其转动的驱动电机30，主动辊28与被动辊29之间留有供牵引绳穿过且能对牵引绳形成夹紧的间隙。通过驱动电机30控制主动辊28的转动速度，实现控制抛投架的下落速度。由于主动辊28和被动辊29的长度方向和卷轴2a长度方向是一致，这样牵引绳始终能处于主动辊28和被动辊29之间并受到牵引作用，能使放绳过程较为顺畅和稳定。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了1、绳盘支架；2、绳盘；2a、卷轴；2b、挡绳板；3、抛投架；31、导向槽；32、电机安装室；4、弹性件；5、主动轮；51、嵌绳槽；6、从动轮；61、环形凸起部；7、放绳驱动件；8、轮架；9、铰接轴；10、铰接座；11、过绳口；12、夹绳件；121、夹绳条；122、齿条；123、导向条；13、刹车驱动件；14、齿轮一；15、锁体座；151、插接槽；16、联动轴；17、齿轮二；18、抛投驱动件；19、锁销；191、锁销一；191a、齿条段一；192、锁销二；192a、齿条段二；192b、锁定段；192c、连接段；20、压盖；21、电机罩壳；22、上盖板；23、爬绳器；24、消防水枪；25、高楼；26、无人机；27、电源盒等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (12)

1.一种无人机放绳器，包括绳盘支架(1)和转动设置在绳盘支架(1)上用于卷绕牵引绳的绳盘(2)，其特征在于，所述绳盘支架(1)上还连接有抛投架(3)且通过远程控制能使抛投架(3)和绳盘支架(1)实现脱离，所述抛投架(3)上设有主动轮(5)和用于驱动主动轮(5)转动的放绳驱动件(7)，所述抛投架(3)上还转动设置有从动轮(6)，所述主动轮(5)与从动轮(6)相邻设置且两者轴心线相平行，所述绳盘(2)上引出的牵引绳能够穿过主动轮(5)的外周面与从动轮(6)的外周面之间并被主动轮(5)和从动轮(6)夹紧；所述主动轮(5)的外周面上沿周向开设有环形的嵌绳槽(51)，所述从动轮(6)的外周面上沿周向设有环形凸起部(61)，所述环形凸起部(61)嵌入所述嵌绳槽(51)内。
2.根据权利要求1所述的无人机放绳器，其特征在于，所述绳盘支架(1)的顶部用于与无人机进行连接，所述抛投架(3)连接于绳盘支架(1)的底部。
3.根据权利要求1所述的无人机放绳器，其特征在于，所述抛投架(3)的下侧设有轮架(8)，所述轮架(8)的一端铰接在抛投架(3)上，所述从动轮(6)转动连接在轮架(8)的另一端上，所述轮架(8)上设有弹性件(4)且在弹性件(4)的作用下从动轮(6)的外周面压靠于主动轮(5)的外周面上。
4.根据权利要求1或2或3所述的无人机放绳器，其特征在于，所述绳盘(2)包括卷轴(2a)，卷轴(2a)的两端分别连接有与卷轴(2a)相垂直的挡绳板(2b)。
5.根据权利要求4所述的无人机放绳器，其特征在于，所述抛投架(3)上开设有能供牵引绳穿过的过绳口(11)，所述主动轮(5)和从动轮(6)均设置于过绳口(11)的下方，所述抛投架(3)上设有能将过绳口(11)内的牵引绳夹紧固定的夹绳件(12)。
6.根据权利要求5所述的无人机放绳器，其特征在于，所述过绳口(11)呈长条形且长度方向与卷轴(2a)长度方向相一致，所述夹绳件(12)包括呈长条形的夹绳条(121)，所述夹绳条(121)位于过绳口(11)的侧部且沿过绳口(11)长度方向延伸，所述抛投架(3)上设有能驱动夹绳条(121)朝向过绳口(11)内移动并将过绳口(11)内的牵引绳夹紧固定的刹车驱动件(13)。
7.根据权利要求6所述的无人机放绳器，其特征在于，所述夹绳条(121)的侧壁上垂直连接有齿条(122)和导向条(123)，所述抛投架(3)上设有两个导向槽(31)，所述齿条(122)和导向条(123)一一对应滑动设置在两个导向槽(31)内，所述刹车驱动件(13)固定在抛投架(3)的底面上，所述刹车驱动件(13)的转轴上固连有与齿条(122)相啮合的齿轮一(14)。
8.根据权利要求3所述的无人机放绳器，其特征在于，所述轮架(8)的一端通过铰接轴(9)铰接在抛投架(3)上，所述弹性件(4)为套设在铰接轴(9)上的扭簧，所述扭簧的一端抵靠在轮架(8)上，另外一端抵靠在抛投架(3)上。
9.根据权利要求1或2或3所述的无人机放绳器，其特征在于，所述绳盘支架(1)为一U形架，该绳盘支架(1)包括两根侧支撑梁(1a)和连接在两根侧支撑梁(1a)顶端之间的顶梁(1b)，两根侧支撑梁(1a)的下端均插接在抛投架(3)上并通过锁定件实现固定。
10.根据权利要求9所述的无人机放绳器，其特征在于，两根侧支撑梁(1a)的下端分别开设有锁销孔(1a2),所述抛投架(3)呈条形板状，抛投架(3)的两端分别固连有锁体座(15)，每个锁体座(15)上沿竖向开设有上端开口的插接槽(151)，两根侧支撑梁(1a)的下端分别一一对应插接至两个锁体座(15)的插接槽(151)内，所述锁定件为锁销(19)，每个锁体座(15)上均设有锁销(19)且锁销(19)插接至对应绳盘支架(1)端部的锁销孔(1a2)内。
11.根据权利要求10所述的无人机放绳器，其特征在于，每个锁体座(15)上开设有两个上述插接槽(151)，每根侧支撑梁(1a)的下端均具有两个插接凸起(1a1)，每个插接凸起(1a1)上均开设有上述锁销孔(1a2)，所述绳盘支架(1)同一端的两个插接凸起(1a1)分别一一对应插接至对应锁体座(15)上的两个插接槽(151)内，每个锁体座(15)上均设有两个上述锁销(19)且两个锁销分别插接至两个插接凸起(1a1)的锁销孔(1a2)内。
12.根据权利要求11所述的无人机放绳器，其特征在于，所述抛投架(3)上转动设置有联动轴(16)，所述联动轴(16)的两端转动设置在两个锁体座(15)内且在联动轴(16)的两端分别固连有齿轮二(17)，所述联动轴(16)的其中一端还连接有能带动其转动的抛投驱动件(18)，每个锁体座(15)上的两个锁销(19)分别为锁销一(191)和锁销二(192)，所述锁销一(191)呈直条状，所述锁销一(191)的一端为与齿轮二(17)的顶部相啮合的齿条段一(191a)，锁销一(191)的另一端用于同于与锁销孔(1a2)相插接，所述锁销二(192)的一端具有与齿轮二(17)的底部相啮合的齿条段二(192a)，锁销二(192)的另一端具有用于与锁销孔(1a2)相插接的锁定段(192b)，所述锁定段(192b)与齿条段二(192a)之间通过连接段(192c)相连使得锁销二(192)形成Z字形。
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GR01 Patent grant
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Denomination of invention: A rope releasing device for UAV

Effective date of registration: 20211229

Granted publication date: 20211012

Pledgee: Bank of China Limited Yuhuan sub branch

Pledgor: ZHEJIANG TOPSUN LOGISTIC CONTROL Co.,Ltd.

Registration number: Y2021330002723

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