CN110775279B - 一种新型直升机搭载探测仪器吊挂 - Google Patents

Abstract

一种直升机搭载探测仪器吊挂属于空间空间探测仪器搭载技术领域，目的在于解决现有技术存在的闲时所占空间较大以及探测数据及分析不准确的问题。本发明包括：外框架；设置在外框架上端的姿态调节机构；设置在姿态调节机构上端通过分离机构连接的角度调整机构，角度调整机构上端通过牵引绳索和直升机连接，通过角度调整机构调整整个吊挂的角度；通过分离机构实现姿态调节机构和角度调整机构连接的分离；设置在外框架内的重心调节机构，通过重心调节机构调节外框架及搭载在外框架上的结构的重心；设置在外框架上的折叠机构，通过折叠机构带动搭载的探测仪器收放；以及设置在外框架上的控制单元，通过控制单元控制整个吊挂动作。

Description

一种新型直升机搭载探测仪器吊挂

技术领域

本发明属于空间探测仪器搭载技术领域，具体涉及一种直升机搭载探测仪器吊挂。

背景技术

我国幅员辽阔，地形结构在不同的地区存在较大差别，这给资源探测带来了极大难度。另外我国领海资源丰富，但开采量较少，原因是勘测难度大，缺少平台，故我国亟需新型资源探测装备。而随着地表矿、浅部矿、易识别矿的逐渐减少，国家甚至提出了深部资源勘探计划。而随着无人机技术的快速发展，使得能够解决大比例尺、高难度作业的航空物探技术有了一个新的发展方向------无人机航空物探。而无人机尺度有限，不能满足资源探测设备的搭载需求，通常采用吊挂的形式实现资源探测设备在无人机上的搭载；目前，无人机和资源探测设备的搭载吊挂结构简单，闲时所占空间较大；执行任务时，受风力、旋翼影响导致吊挂不能保持稳定水平，给探测数据及分析带来较大麻烦。

发明内容

本发明的目的在于提出一种直升机搭载探测仪器吊挂，解决现有技术存在的闲时所占空间较大以及受外界影响难以保持水平导致探测数据及分析不准确的问题。

为实现上述目的，本发明的一种直升机搭载探测仪器吊挂包括：

外框架；

设置在外框架上端的姿态调节机构，通过所述姿态调节机构调整外框架姿态保持水平；

设置在所述姿态调节机构上端通过分离机构连接的角度调整机构，所述角度调整机构上端通过牵引绳索和直升机连接，通过所述角度调整机构调整整个吊挂的角度；通过分离机构实现姿态调节机构和角度调整机构连接的分离；

设置在所述外框架内的重心调节机构，通过所述重心调节机构调节外框架及搭载在外框架上的结构的重心；

设置在所述外框架上的折叠机构，通过所述折叠机构带动搭载的探测仪器收放；

以及设置在外框架上的控制单元，所述控制单元包括电池组、电源调节器、电调组和主控制器，电池组通过电源线与电源调节器连接，电源调节器与电调组连接；通过主控制器控制整个吊挂动作。

所述吊挂还包括设置在所述外框架上的定向机构，所述定向机构包括对称设置的两组，每组包括：

通过定向轴承和所述外框架内壁转动配合的定向杆；

套在所述定向杆上并和所述定向杆固定连接的定向架；

通过一个连接杆和所述定向架一端铰接的推进器，所述推进器和所述定向架轴线平行设置；

电缸，所述电缸母端和所述定向架另一端铰接，所述电缸子端和所述连接杆铰接，通过电缸推动连接杆和推进器整体相对与定向架铰接处转动；

以及带动定向杆转动的转动驱动机构，所述转动驱动机构包括通过定向安装块安装在外框架行的定向电机、固定在所述定向电机输出轴上的第一定向带轮、固定在定向杆上的第二定向带轮以及连接在第一定向带轮和第二定向带轮之间的定向传送带。

所述姿态调节机构包括设置在所述外框架上端的姿态调节板以及均匀连接在姿态调节板和外框架之间的多组调节体；

所述姿态调节板中部位置设置有环形凹槽；

每个所述调节体包括固定在所述外框架上的姿态调节电机以及一端和姿态调节电机连接的姿态调节绳索，所述姿态调节绳索另一端和所述姿态调节板固定连接。

所述角度调整机构包括：

球形壳，所述球形壳内设置有钢球滑道，所述球形壳上端和通过牵引绳索和直升机连接；

同心设置在球形壳内的球笼，所述球笼和所述钢球滑道对应位置圆周均布多个球孔；

设置在所述球笼内的星形套，所述星形套外表面和所述球孔对应位置设置有由一端面延伸至另一端面的球道；

设置在所述球笼和星形套之间的钢球，所述钢球位于所述球道内，所述钢球穿过所述球孔和所述钢球滑道滚动配合；

以及一端和所述星形套固定连接的主动轴，所述主动轴与星形套配合的两端处设置有卡环和弹性挡圈；所述主动轴末端设置有凸缘。

所述分离机构包括：

固定在所述姿态调节板上的分离电机；

以及和所述分离电机输出轴固定连接的分离齿轮，所述分离齿轮和所述主动轴轴端的轮齿啮合，通过分离电机带动主动轴转动，使主动轴上的凸缘和姿态调节板上的环形凹槽配合实现脱离。

所述重心调节机构包括设置在所述外框架内的重心调节块以及两组固定在外框架上结构相同调节方向垂直设置的调节单元，通过两组调节单元调节重心调节块的位置；

每组所述调节单元包括固定在所述外框架上的调节动力机构以及带动重心调节块沿调节方向运动的调节传动导向机构。

所述调节传动导向机构包括：

两个平行设置的调节杆，每个调节杆两端通过连接轴承和外框架内壁连接；

固定在每个调节杆两端的第一调节带轮；

以及连接在两个调节杆两端的第一调节带轮之间的两个导向传送带，两个所述导向传动带分别和另一组的调节单元的两个调节杆平行设置；

分别和两个导向传动带固定连接的两个移动块，两个所述移动块分别通过一个导向轴承和另一组的调节单元的两个调节杆配合；

以及穿过所述重心调节块两端和两个移动块连接的移动杆，所述移动杆和所述重心调节块连接处设置有调节轴承。

所述调节动力机构包括：

通过调节安装块固定在所述外框架上的调节电机；

固定在所述调节电机输出轴上的第二调节带轮；

固定在任意一个调节杆一端的第三调节带轮；

以及连接在第二调节带轮和第三调节带轮之间的调节传送带。

所述重心调节块为一体式结构，上端为筒状结构，下端为锥状结构。

所述折叠机构包括均布在外框架上的多组，每组包括：

一端和所述外框架固定连接的搭载杆，所述搭载杆的另一端设置有外螺纹；

和所述搭载杆另一端铰接折叠的探测杆；

以及连接环，所述连接环设置有内螺纹，和所述搭载杆另一端的外螺纹螺纹连接，所述连接环和搭载杆螺纹配合时，连接环分别和搭载杆及探测杆搭接。

本发明的有益效果为：本发明的一种直升机搭载探测仪器吊挂可以实现由牵引绳索牵引吊挂整体平稳水平，可实现定向调节，即可以自动随时调节周向角度并保持角度固定，防止自转。可实现吊挂的水平调节，并保持。可以实现整体吊挂重心自适应调整，以配合吊挂的水平调节。可以实现吊挂的自动分离。另可实现探测杆的折叠，以便闲时安置，节省空间资源。

附图说明

图1为本发明的一种直升机搭载探测仪器吊挂俯视角整体结构示意图；

图2为本发明的一种直升机搭载探测仪器吊挂仰视角整体结构示意图；

图3为本发明的一种直升机搭载探测仪器吊挂侧视图；

图4为本发明的一种直升机搭载探测仪器吊挂俯视图；

图5为本发明的一种直升机搭载探测仪器吊挂仰视图；

图6为本发明的一种直升机搭载探测仪器吊挂内部俯视角结构示意图；

图7为本发明的一种直升机搭载探测仪器吊挂内部仰视角结构示意图；

图8为本发明的一种直升机搭载探测仪器吊挂结构角度调整机构示意图；

图9为本发明的一种直升机搭载探测仪器吊挂结构角度调整机构爆炸图；

其中：1、外框架，2、姿态调节机构，201、姿态调节板，202、姿态调节电机，203、姿态调节绳索，3、角度调整机构，301、球形壳，302、钢球滑道， 303、球笼，304、球孔，305、星形套，306、球道，307、钢球，308、卡环， 309、弹性挡圈，310、主动轴，311、凸缘，4、分离机构，401、分离电机，402、分离齿轮，5、重心调节机构，501、重心调节块，502、调节杆，503、连接轴承，504、第一调节带轮，505、导向传送带，506、移动块，507、导向轴承， 508、移动杆，509、调节轴承，510、调节电机，511、调节安装块，512、第二调节带轮，513、第三调节带轮，514、调节传送带，6、折叠机构，601、搭载杆，602、探测杆，603、连接环，7、控制单元，8、定向机构，801、定向轴承， 802、定向杆，803、定向架，804、推进器，805、电缸，806、定向电机，807、定向安装块，808、第一定向带轮，809、第二定向带轮，810、定向传送带。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

参见附图1-附图9，本发明的一种直升机搭载探测仪器吊挂包括：

外框架1；

设置在外框架1上端的姿态调节机构2，通过所述姿态调节机构2调整外框架1姿态保持水平；

设置在所述姿态调节机构2上端通过分离机构4连接的角度调整机构3，所述角度调整机构3上端通过牵引绳索和直升机连接，通过所述角度调整机构3 调整整个吊挂的角度；通过分离机构4实现姿态调节机构2和角度调整机构3 连接的分离；

设置在所述外框架1内的重心调节机构5，通过所述重心调节机构5调节外框架1及搭载在外框架1上的结构的重心；

设置在所述外框架1上的折叠机构6，通过所述折叠机构6带动搭载的探测仪器收放；

以及设置在外框架1上的控制单元7，所述控制单元7包括电池组、电源调节器、电调组和主控制器，电池组通过电源线与电源调节器连接，电源调节器与电调组连接；通过主控制器控制整个吊挂动作。

所述吊挂还包括设置在所述外框架1上的定向机构8，所述定向机构8包括对称设置的两组，每组包括：

通过定向轴承801和所述外框架1内壁转动配合的定向杆802；

套在所述定向杆802上并和所述定向杆802固定连接的定向架803；

通过一个连接杆和所述定向架803一端铰接的推进器804，所述推进器804 和所述定向架803轴线平行设置；

电缸805，所述电缸805母端和所述定向架803另一端铰接，所述电缸805 子端和所述连接杆铰接，通过电缸805推动连接杆和推进器804整体相对与定向架803铰接处转动；

以及带动定向杆802转动的转动驱动机构，所述转动驱动机构包括通过定向安装块807安装在外框架1行的定向电机806、固定在所述定向电机806输出轴上的第一定向带轮808、固定在定向杆802上的第二定向带轮809以及连接在第一定向带轮808和第二定向带轮809之间的定向传送带810。

所述定向机构8的定向电机806通过定向传送带810带动定向杆802以及定向架803转动，电缸805的直线来往使推进器804绕定向架803另一端转动一定角度，以此来节省放置空间，以及提供方向灵活的推进力度，设置于外框架1两侧的推进器804每个都包括中间的叶片结构以及带动叶片转动提供推进力的驱动电机，当有风力等因素的干扰时，整个机构会旋转，此时，两个推进器804的转速不同，产生的推力就不同，通过差速调节保持吊挂的方向始终一致，可阻止其旋转，维持稳定，另外两推进器804可提供相同大小推力，以减小牵引绳索对吊挂的影响。

所述姿态调节机构2包括设置在所述外框架1上端的姿态调节板201以及均匀连接在姿态调节板201和外框架1之间的多组调节体；

所述姿态调节板201凸台中部设置有环形凹槽；

每个所述调节体包括固定在所述外框架1上的姿态调节电机202以及一端和姿态调节电机202连接的姿态调节绳索203，所述姿态调节绳索203另一端和所述姿态调节板201固定连接。

本实施方式选择四组调节体，四组调节体的姿态调节电机202分别固定在外框架1的四角处；四个姿态调节电机202通过对姿态调节绳索203的缠、放实现对吊挂水平的姿态的调节。

所述角度调整机构3包括：

球形壳301，所述球形壳301内设置有钢球307滑道302，所述球形壳301 上端和通过牵引绳索和直升机连接；

同心设置在球形壳301内的球笼303，所述球笼303和所述钢球307滑道 302对应位置圆周均布多个球孔304；

设置在所述球笼303内的星形套305，所述星形套305外表面和所述球孔 304对应位置设置有由一端面延伸至另一端面的球道306；

设置在所述球笼303和星形套305之间的钢球307，所述钢球307位于所述球道306内，所述钢球307穿过所述球孔304和所述钢球307滑道302滚动配合；

以及一端和所述星形套305固定连接的主动轴310，所述主动轴310与星形套305配合的两端处设置有卡环308和弹性挡圈309，保证其扣装紧密程度；所述主动轴310末端即与姿态调节板配合的一端设置有环形凹槽。

所述角度调整机构3为球笼303式万向节机构，角度调整机构3可使球形壳301与主动轴310轴向形成一定角度并可维持这一角度使上下两端同时旋转，便于后述机构调节下端水平及防止下端扭转。

所述分离机构4包括：

固定在所述姿态调节板201上的分离电机401；

以及和所述分离电机401输出轴固定连接的分离齿轮402，所述分离齿轮 402和所述主动轴310轴端的轮齿啮合，所述自动分离机构4通过分离电机401 采用键连接的分离齿轮402与主动轴310末端轮齿啮合转动，使凹槽与凸缘311 相旋转，使主动轴310上的凸缘311和姿态调节板201上的环形凹槽配合实现脱离。分离前，环形凹槽与凸缘311旋合；分离后，凹槽与凸缘311旋离；环形凹槽与凸缘311均缺失一部分，实现配合的分离。

所述重心调节机构5包括设置在所述外框架1内的重心调节块501以及两组固定在外框架1上结构相同调节方向垂直设置的调节单元，通过两组调节单元调节重心调节块501的位置；

每组所述调节单元包括固定在所述外框架1上的调节动力机构以及带动重心调节块501沿调节方向运动的调节传动导向机构。

所述调节传动导向机构包括：

两个平行设置的调节杆502，每个调节杆502两端通过连接轴承503和外框架1内壁连接；

固定在每个调节杆502两端的第一调节带轮504；

以及连接在两个调节杆502两端的第一调节带轮504之间的两个导向传送带505，两个所述导向传动带分别和另一组的调节单元的两个调节杆502平行设置；

分别和两个导向传动带固定连接的两个移动块506，两个所述移动块506分别通过一个导向轴承507和另一组的调节单元的两个调节杆502配合；

以及穿过所述重心调节块501两端和两个移动块506连接的移动杆508，所述移动杆508和所述重心调节块501连接处设置有调节轴承509。

所述调节动力机构包括：

通过调节安装块511固定在所述外框架1上的调节电机510；

固定在所述调节电机510输出轴上的第二调节带轮512；

固定在任意一个调节杆502一端的第三调节带轮513；

以及连接在第二调节带轮512和第三调节带轮513之间的调节传送带514。

所述重心调节块501为一体式结构，上端为筒状结构，下端为锥状结构。整体外形设计成类锥形，利于重心的调节。

所述折叠机构6包括均布在外框架上的多组，每组包括：

一端和所述外框架1固定连接的搭载杆601，所述搭载杆601的另一端设置有外螺纹；

和所述搭载杆601另一端铰接折叠的探测杆602；

以及连接环603，所述连接环603设置有内螺纹，和所述搭载杆601另一端的外螺纹螺纹连接，所述连接环603和搭载杆601螺纹配合时，连接环603分别和搭载杆601及探测杆602搭接。

连接环是一个类似螺母的紧固环，旋合时固定搭载杆和探测杆同轴，旋开时，通过杆上的铰接结构，手动折叠。

Claims (8)

1.一种直升机搭载探测仪器吊挂，其特征在于，包括：

外框架(1)；

设置在外框架(1)上端的姿态调节机构(2)，通过所述姿态调节机构(2)调整外框架(1)姿态保持水平；

设置在所述姿态调节机构(2)上端通过分离机构(4)连接的角度调整机构(3)，所述角度调整机构(3)上端通过牵引绳索和直升机连接，通过所述角度调整机构(3)调整整个吊挂的角度；通过分离机构(4)实现姿态调节机构(2)和角度调整机构(3)连接的分离；所述角度调整机构(3)为球笼式万向节机构，角度调整机构(3)可使球形壳(301)与主动轴(310)轴向形成一定角度并可维持这一角度使上下两端同时旋转，便于后述机构调节下端水平及防止下端扭转；

设置在所述外框架(1)内的重心调节机构(5)，通过所述重心调节机构(5)调节外框架(1)及搭载在外框架(1)上的结构的重心；

设置在所述外框架(1)上的折叠机构(6)，通过所述折叠机构(6)带动搭载的探测仪器收放；

以及设置在外框架(1)上的控制单元(7)，所述控制单元(7)包括电池组、电源调节器、电调组和主控制器，电池组通过电源线与电源调节器连接，电源调节器与电调组连接；通过主控制器控制整个吊挂动作；

所述姿态调节机构(2)包括设置在所述外框架(1)上端的姿态调节板(201)以及均匀连接在姿态调节板(201)和外框架(1)之间的多组调节体；

所述姿态调节板(201)凸台中部设置有环形凹槽；

每个所述调节体包括固定在所述外框架(1)上的姿态调节电机(202)以及一端和姿态调节电机(202)连接的姿态调节绳索(203)，所述姿态调节绳索(203)另一端和所述姿态调节板(201)固定连接；

所述重心调节机构(5)包括设置在所述外框架(1)内的重心调节块(501)以及两组固定在外框架(1)上结构相同调节方向垂直设置的调节单元，通过两组调节单元调节重心调节块(501)的位置；

每组所述调节单元包括固定在所述外框架(1)上的调节动力机构以及带动重心调节块(501)沿调节方向运动的调节传动导向机构。

2.根据权利要求1所述的一种直升机搭载探测仪器吊挂，其特征在于，所述吊挂还包括设置在所述外框架(1)上的定向机构(8)，所述定向机构(8)包括对称设置的两组，每组包括：

通过定向轴承(801)和所述外框架(1)内壁转动配合的定向杆(802)；

套在所述定向杆(802)上并和所述定向杆(802)固定连接的定向架(803)；

通过一个连接杆和所述定向架(803)一端铰接的推进器(804)，所述推进器(804)和所述定向架(803)轴线平行设置；

电缸(805)，所述电缸(805)母端和所述定向架(803)另一端铰接，所述电缸(805)子端和所述连接杆铰接，通过电缸(805)推动连接杆和推进器(804)整体相对与定向架(803)铰接处转动；

以及带动定向杆(802)转动的转动驱动机构，所述转动驱动机构包括通过定向安装块(807)安装在外框架(1)行的定向电机(806)、固定在所述定向电机(806)输出轴上的第一定向带轮(808)、固定在定向杆(802)上的第二定向带轮(809)以及连接在第一定向带轮(808)和第二定向带轮(809)之间的定向传送带(810)。

3.根据权利要求1所述的一种直升机搭载探测仪器吊挂，其特征在于，所述角度调整机构(3)包括：

球形壳(301)，所述球形壳(301)内设置有钢球(307)滑道(302)，所述球形壳(301)上端和通过牵引绳索和直升机连接；

同心设置在球形壳(301)内的球笼(303)，所述球笼(303)和所述钢球(307)滑道(302)对应位置圆周均布多个球孔(304)；

设置在所述球笼(303)内的星形套(305)，所述星形套(305)外表面和所述球孔(304)对应位置设置有由一端面延伸至另一端面的球道(306)；

设置在所述球笼(303)和星形套(305)之间的钢球(307)，所述钢球(307)位于所述球道(306)内，所述钢球(307)穿过所述球孔(304)和所述钢球(307)滑道(302)滚动配合；

以及一端和所述星形套(305)固定连接的主动轴(310)，所述主动轴(310)与星形套(305)配合的两端处设置有卡环(308)和弹性挡圈(309)；所述主动轴(310)末端设置有凸缘(311)。

4.根据权利要求3所述的一种直升机搭载探测仪器吊挂，其特征在于，所述分离机构(4)包括：

固定在所述姿态调节板(201)上的分离电机(401)；

以及和所述分离电机(401)输出轴固定连接的分离齿轮(402)，所述分离齿轮(402)和所述主动轴(310)轴端的轮齿啮合，通过分离电机(401)带动主动轴(310)转动，使主动轴(310)上的凸缘(311)和姿态调节板(201)上的环形凹槽配合实现脱离。

5.根据权利要求1所述的一种直升机搭载探测仪器吊挂，其特征在于，所述调节传动导向机构包括：

两个平行设置的调节杆(502)，每个调节杆(502)两端通过连接轴承(503)和外框架(1)内壁连接；

固定在每个调节杆(502)两端的第一调节带轮(504)；

以及连接在两个调节杆(502)两端的第一调节带轮(504)之间的两个导向传送带(505)，两个所述导向传送带(505)分别和另一组的调节单元的两个调节杆(502)平行设置；

分别和两个导向传动带固定连接的两个移动块(506)，两个所述移动块(506)分别通过一个导向轴承(507)和另一组的调节单元的两个调节杆(502)配合；

以及穿过所述重心调节块(501)两端和两个移动块(506)连接的移动杆(508)，所述移动杆(508)和所述重心调节块(501)连接处设置有调节轴承(509)。

6.根据权利要求5所述的一种直升机搭载探测仪器吊挂，其特征在于，所述调节动力机构包括：

通过调节安装块(511)固定在所述外框架(1)上的调节电机(510)；

固定在所述调节电机(510)输出轴上的第二调节带轮(512)；

固定在任意一个调节杆(502)一端的第三调节带轮(513)；

以及连接在第二调节带轮(512)和第三调节带轮(513)之间的调节传送带(514)。

7.根据权利要求1所述的一种直升机搭载探测仪器吊挂，其特征在于，所述重心调节块(501)为一体式结构，上端为筒状结构，下端为锥状结构。

8.根据权利要求1或2所述的一种直升机搭载探测仪器吊挂，其特征在于，所述折叠机构(6)包括均布在外框架上的多组，每组包括：

一端和所述外框架(1)固定连接的搭载杆(601)，所述搭载杆(601)的另一端设置有外螺纹；

和所述搭载杆(601)另一端铰接折叠的探测杆(602)；

以及连接环(603)，所述连接环(603)设置有内螺纹，和所述搭载杆(601)另一端的外螺纹螺纹连接，所述连接环(603)和搭载杆(601)螺纹配合时，连接环(603)分别和搭载杆(601)及探测杆(602)搭接。

Images