CN110806147A - 无人机抓捕和回收装置 - Google Patents
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Abstract
一种无人机抓捕和回收装置，包括车载发射装置、车载回收装置、捕捉网弹和牵引回收绳，所述牵引回收绳一端固定于捕捉网弹尾部，其余部分缠绕于车载回收装置上；所述捕捉网弹包括一筒状弹壳，弹壳内从头部至尾部依次包括：被动式近感装置、捕捉网、降落伞包、压缩气罐和控制器；所述被动式近感装置设于捕捉网上；被动式近感装置与控制器电性连接，在无人机处于捕捉网的捕捉范围时，压缩气罐释放压缩气体将捕捉网和降落伞包喷出；本发明对捕捉网的结构进行了优化，该网格状的捕捉网为多根线组成的捕捉网，捕捉网被释放后更容易迅速张开，无人机无论是碰到单根缠绕绳或螺旋桨锁死装置，其机身或螺旋桨容易被缠绕锁住，从而达到捕捉的目的。
Description
技术领域
本发明属于反无人机技术领域，具体涉及一种无人机抓捕和回收装置。
背景技术
随着科技的发展，民用无人机越来越普及，已成泛滥之势，无人机对于航运、军事禁区、政府要害部门的安全乃至公民的隐私等都构成了巨大的挑战。例如，在国外某一机场附近，曾发生过人为的控制无人机在不同地点频繁起降，导致大量航班延误，由于缺乏有效的反无人机设备，机场工作人员疲于奔命，最后也未能将无人机机器控制者抓获。由于缺乏有效管制措施和法律约束，无人机的管控难度很大，而如果采用军事手段干扰或击毁无人机，则无异于大炮打蚊子，成本巨大。
目前的反无人机手段主要有捕捉、毁伤、电磁干扰等，采用电子对抗设备对无人机进行电磁干扰，容易对周围环境造成电磁或者GPS污染，会对周边居民的生活产生较大影响，并且，随着技术的发展，现在的无人机已经可以具备在遭遇电磁干扰时，自动安全降落或回到起飞地的能力，这会使电磁干扰的效果削弱，
直接击毁或捕捉无人机是更为直接的管控方式，击毁最为快速有效，但此法过于严厉，有可能引发民事纠纷，击毁后的无人机有可能掉落伤人，并且，对于击毁设备的要求较高，投入大。
由于小型无人机具有低空、慢速飞行，且飞行轨迹多变的运动特点，网捕方式凭借其造价低，拦截方便，直接有效，遗留隐患小等优势成为了当前的反无人机趋势。
网补无人机适用于低空捕捉，成本低，但是打击精度差，空补率高，捕捉后无人机仍有可能失去控制而掉落伤人，捕捉网的张开时机、张开角度等稍有偏差，都有可能造成空捕；捕捉网的面积越大，捕捉成功率越高，但发射难度、设备复杂程度、不可控因素等也越多。
并且，无人机的螺旋桨叶片锋利，高速旋转情况下，具有较大的破坏性，曾有人做过实验，无人机的螺旋桨叶片可轻易切碎水果，甚至对于腊肠等有一定韧性的物品也能切开，在遇到绳子较细的网时，有可能会割破网甚至逃跑。
发明内容
本发明的目的是提供一种有效捕捉无人机的抓捕装置。
本发明的另一个目的是提供一种可将抓捕的无人机迅速收回的抓捕装置。
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种无人机抓捕和回收装置，包括车载发射装置、车载回收装置、捕捉网弹和牵引回收绳，所述牵引回收绳一端固定于捕捉网弹尾部，其余部分缠绕于车载回收装置上，车载发射装置用于发射捕捉网弹；车载回收装置为一渔轮式收放线装置，设于车载发射装置上或附近；
所述捕捉网弹包括一筒状弹壳，弹壳内从头部至尾部依次包括：被动式近感装置、捕捉网、降落伞包、压缩气罐和控制器；所述被动式近感装置设于捕捉网上，捕捉网与降落伞包相连接，且捕捉网通过绳子与弹壳内壁或压缩气罐相连接；所述被动式近感装置用于探测与无人机的距离，被动式近感装置与控制器电性连接，控制器根据被动式近感装置所反馈的信号，在无人机处于捕捉网的捕捉范围时，控制压缩气罐释放压缩气体将捕捉网和降落伞包喷出。
优选的是，所述捕捉网包括若干根缠绕绳，所有缠绕绳一端固定在一起，另一端分别固有一螺旋桨锁死装置，所述螺旋桨锁死装置为一弹簧，弹簧的顶部和底部分别设有十字撑杆，两十字撑杆通过一连接线连接，所述连接线为一弹性绳或柔性柱。
优选的是，所述捕捉网在发射后，各缠绕绳迅速四散张开，螺旋桨叶片在碰到螺旋桨锁死装置后，螺旋桨叶片容易进入到弹簧相邻两螺纹的缝隙中，进而碰到连接线，连接线受力弯曲，带动弹簧压缩收紧，进而将螺旋桨叶片抱紧，随后到达的缠绕绳进一步将旋转的螺旋桨缠绕住，螺旋桨受缠绕而被锁死，不再转动，无人机被捕获。
优选的是，所述无人机被捕获后，由地面工作人员控制车载回收装置开始工作，在电机驱动下迅速收卷牵引回收绳，此时所捕获的无人机处于降落伞和车载回收装置之间，降落伞的抬升力阻止无人机快速下落并逐渐向车载回收装置靠近，直至将无人机拉拽至车载回收装置附近，再由工作人员将所捕获的无人机取下做进一步处理。
优选的是，所述弹簧外设有磨砂层。
优选的是，所述车载发射装置采用电磁或压缩空气为动力发射捕捉网弹。
优选的是，所述捕捉网弹发射后的转速不小于2r/s,以使捕捉网释放后在离心力作用下能迅速张开。
优选的是，所述弹壳底部设有拉环，牵引回收绳通过挂钩与拉环相连，以方便捕捉网收回后快速更换捕捉网弹。
优选的是，为提高捕捉成功率，可发射一枚或多枚捕捉网弹，以提高捕捉网覆盖面积。
优选的是，所述缠绕绳数量不小于50根，单根缠绕绳长度不小于2m，每根缠绕绳长度相同或不同。
本发明的无人机抓捕和回收装置，至少具有以下优点：
1.对捕捉网的结构进行了优化，该网格状的捕捉网为多根线组成的捕捉网，捕捉网被释放后更容易迅速张开，单根缠绕绳的长度可采用5m甚至更长，张开的面积更大，且呈立体伞状，无人机无论是碰到单根缠绕绳或螺旋桨锁死装置，其机身或螺旋桨容易被缠绕锁住，从而达到捕捉的目的。
2.捕捉网在空中是动态且旋转的，即便是捕捉网释放瞬间未能捕捉到无人机，捕捉网在后续的移动或下落过程中也有可能碰到缠绕绳或螺旋桨锁死装置，捕捉成功率更高。
3.由于缠绕绳不受其他缠绕绳的牵连束缚，相较于普通捕捉网，本发明捕捉网的空中展开姿态持续时间更久，捕捉成功率更高。
4.通过车载回收装置和牵引回收绳，在降落伞的作用下，可在无人机被捕捉后从空中将其拉回，从而避免了无人机坠落伤人或损坏，以及工作人员寻找搜索坠落无人机的麻烦，并且，还避免了无人机在下落过程中挂在树枝上等麻烦。
5.由于只是将无人机缠绕束缚完成捕捉而无其他毁伤，被捕捉的无人机几乎完好，可以再次使用，能减少不必要的民事纠纷。
6.现有部分无人机在RC模式下已能达到500米飞行高度，一般的抛网式网捕系统根本无法到达此高度，本发明采用先发射捕捉网弹，靠近无人机后再喷出捕捉网的方式，捕捉网弹出膛后初速大，受到的空气阻力小，最大升空高度可达200米以上，对于飞行高度较大的无人机也有较好的捕捉效果。
附图说明
图1为一种无人机抓捕和回收装置的结构示意图。
图2为图1中的捕捉网弹结构示意图。
图3为图2中捕捉网弹展开后的结构示意图。
图4为图1中的捕捉网弹释放捕捉网后的结构示意图。
图5为图3中螺旋桨锁死装置的结构示意图。
附图标记为：1-车载发射装置，2-车载回收装置，3-捕捉网弹，310-弹壳，4-牵引回收绳，5-被动式近感装置，6-捕捉网，610-缠绕绳，620-螺旋桨锁死装置，621-弹簧，622-十字撑杆，623-连接线，7-降落伞包，8-压缩气罐，9-控制器。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”，“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
如图1-5所示，一种无人机抓捕和回收装置，包括车载发射装置1、车载回收装置2、捕捉网弹3和牵引回收绳4，所述牵引回收绳一端固定于捕捉网弹尾部，其余部分缠绕于车载回收装置上，车载发射装置用于发射捕捉网弹；车载回收装置为一渔轮式收放线装置，设于车载发射装置上或附近；车载回收装置在捕捉网弹发射时无阻力释放牵引回收绳，在收回牵引回收绳时由电机驱动滚轮迅速卷绕回收。
所述捕捉网弹包括一筒状弹壳310，弹壳内从头部至尾部依次包括：被动式近感装置5、捕捉网6、降落伞包7、压缩气罐8和控制器9；所述被动式近感装置设于捕捉网上，捕捉网与降落伞包相连接，且捕捉网通过绳子与弹壳内壁或压缩气罐相连接；所述被动式近感装置用于探测与无人机的距离，被动式近感装置与控制器电性连接，控制器根据被动式近感装置所反馈的信号，在无人机处于捕捉网的捕捉范围时，控制压缩气罐释放压缩气体将捕捉网和降落伞包喷出。被动式近感装置成本低，结构简单，可根据声场、磁场等物理场的变化探测目标信息，适用于低空、低速飞行的无人机捕捉；弹壳的材质可采用工程塑料等轻质材料。捕捉网较小、散开容易时，被动式近感装置可选择无动力（爆炸力）的距离感应装置，捕捉网较大、不容易散开时，被动式近感装置可选择低爆炸力的被动式近感引信（以不对缠绕绳造成破坏为前提）。
所述捕捉网包括若干根缠绕绳610，所有缠绕绳一端固定在一起，另一端分别固有一螺旋桨锁死装置620，所述螺旋桨锁死装置为一弹簧621，弹簧的顶部和底部分别设有十字撑杆622，两十字撑杆通过一连接线623连接，所述连接线为一弹性绳或柔性柱。如弹簧重量过轻，还可在弹簧底部增设小型铅坠以增大散开时的惯性。
所述捕捉网在发射后，各缠绕绳迅速四散张开，螺旋桨叶片在碰到螺旋桨锁死装置后，螺旋桨叶片容易进入到弹簧相邻两螺纹的缝隙中，进而碰到连接线，连接线受力弯曲，带动弹簧压缩收紧，进而将螺旋桨叶片抱紧，随后到达的缠绕绳进一步将旋转的螺旋桨缠绕住，螺旋桨受缠绕而被锁死，不再转动，无人机被捕获。如果只用绳子，绳子端部碰到无人机高速旋转的螺旋桨叶片后很有能被弹开，难以快速起到缠绕束缚效果，通过螺旋桨锁死装置，使螺旋桨叶片接触螺旋桨锁死装置后不被轻易弹开，后续到达的缠绕绳可进一步完成缠绕。弹簧的螺旋数应足够大，每相邻两个螺旋间的距离（非受力状态）以小于等于或略大于螺旋桨叶片厚度为宜。
捕捉网在空中是动态且旋转的，不同缠绕绳的高度不同，如果捕捉网释放瞬间未能捕捉到无人机，捕捉网在后续的移动或下落过程中也有可能碰到缠绕绳或螺旋桨锁死装置，相对于普通网一次性撒网捕捉方式，捕捉成功率更高。
所述无人机被捕获后，由地面工作人员控制车载回收装置开始工作，在电机驱动下迅速收卷牵引回收绳，此时所捕获的无人机处于降落伞和车载回收装置之间，降落伞的抬升力阻止无人机快速下落并逐渐向车载回收装置靠近，直至将无人机拉拽至车载回收装置附近，再由工作人员将所捕获的无人机取下做进一步处理。车载回收装置上设有阻尼器，在转速过快、牵引力过时可使车载回收装置与动力装置暂时脱节失速，防止牵引力过大而导致牵引回收绳或捕捉网断裂。如果在捕捉网弹发射后被动式近感装置未能触发，则捕捉网弹会摔落，十分危险，因此，还可增加人为遥控触发被动式近感装置的功能，以防止意外发生。
所述弹簧外设有磨砂层。磨砂层可增大弹簧与螺旋桨叶片间的摩擦力，进一步降低螺旋桨叶片从弹簧上逃脱的几率。
所述车载发射装置采用电磁或压缩空气为动力发射捕捉网弹，此为两种现有技术中成本低、污染小的发射方式。
所述捕捉网弹发射后的转速不小于2r/s,以使捕捉网释放后在离心力作用下能迅速张开。多个螺旋桨锁死装置在弹壳内的排列方式应以喇叭状为宜，更有利于子喷出后迅速散开，最大化捕捉面积。
所述弹壳底部设有拉环，牵引回收绳通过挂钩与拉环相连，以方便捕捉网收回后快速更换捕捉网弹。
为提高捕捉成功率，可发射一枚或多枚捕捉网弹，以提高捕捉网覆盖面积。
所述缠绕绳数量不小于50根，单根缠绕绳长度不小于2m，每根缠绕绳长度相同或不同。缠绕绳数量过少，两根缠绕绳前端的间隙过大，有可能造成无人机从间隙处漏网，因此应保证足够的缠绕绳数量，缠绕绳长度越大，缠绕绳数量也就更多。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。
Claims (10)
1.一种无人机抓捕和回收装置，其特征在于，包括车载发射装置、车载回收装置、捕捉网弹和牵引回收绳，所述牵引回收绳一端固定于捕捉网弹尾部，其余部分缠绕于车载回收装置上，车载发射装置用于发射捕捉网弹；车载回收装置为一渔轮式收放线装置，设于车载发射装置上或附近；
所述捕捉网弹包括一筒状弹壳，弹壳内从头部至尾部依次包括：被动式近感装置、捕捉网、降落伞包、压缩气罐和控制器；所述被动式近感装置设于捕捉网上，捕捉网与降落伞包相连接，且捕捉网通过绳子与弹壳内壁或压缩气罐相连接；所述被动式近感装置用于探测与无人机的距离，被动式近感装置与控制器电性连接，控制器根据被动式近感装置所反馈的信号，在无人机处于捕捉网的捕捉范围时，控制压缩气罐释放压缩气体将捕捉网和降落伞包喷出。
2.如权利要求1所述的无人机抓捕和回收装置，其特征在于：所述捕捉网包括若干根缠绕绳，所有缠绕绳一端固定在一起，另一端分别固有一螺旋桨锁死装置，所述螺旋桨锁死装置为一弹簧，弹簧的顶部和底部分别设有十字撑杆，两十字撑杆通过一连接线连接，所述连接线为一弹性绳或柔性柱。
3.如权利要求2所述的无人机抓捕和回收装置，其特征在于：所述捕捉网在发射后，各缠绕绳迅速四散张开，螺旋桨叶片在碰到螺旋桨锁死装置后，螺旋桨叶片容易进入到弹簧相邻两螺纹的缝隙中，进而碰到连接线，连接线受力弯曲，带动弹簧压缩收紧，进而将螺旋桨叶片抱紧，随后到达的缠绕绳进一步将旋转的螺旋桨缠绕住，螺旋桨受缠绕而被锁死，不再转动，无人机被捕获。
4.如权利要求3所述的无人机抓捕和回收装置，其特征在于：所述无人机被捕获后，由地面工作人员控制车载回收装置开始工作，在电机驱动下迅速收卷牵引回收绳，此时所捕获的无人机处于降落伞和车载回收装置之间，降落伞的抬升力阻止无人机快速下落并逐渐向车载回收装置靠近，直至将无人机拉拽至车载回收装置附近，再由工作人员将所捕获的无人机取下做进一步处理。
5.如权利要求4所述的无人机抓捕和回收装置，其特征在于：所述弹簧外设有磨砂层。
6.如权利要求1所述的无人机抓捕和回收装置，其特征在于：所述车载发射装置采用电磁或压缩空气为动力发射捕捉网弹。
7.如权利要求6所述的无人机抓捕和回收装置，其特征在于：所述捕捉网弹发射后的转速不小于2r/s,以使捕捉网释放后在离心力作用下能迅速张开。
8.如权利要求1所述的无人机抓捕和回收装置，其特征在于：所述弹壳底部设有拉环，牵引回收绳通过挂钩与拉环相连，以方便捕捉网收回后快速更换捕捉网弹。
9.如权利要求1所述的无人机抓捕和回收装置，其特征在于：为提高捕捉成功率，可发射一枚或多枚捕捉网弹，以提高捕捉网覆盖面积。
10.如权利要求1-9任意一项所述的无人机抓捕和回收装置，其特征在于：所述缠绕绳数量不小于50根，单根缠绕绳长度不小于2m，每根缠绕绳长度相同或不同。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20220816 Address after: North side of Chuangxin Road, Xuzhuang Street, Gaogang District, Taizhou City, Jiangsu Province 225324 Applicant after: Taizhou Zhongyi Marine Equipment Co., Ltd. Address before: 225300 east side of Xingyuan Road, science and Technology Pioneer Park, Gao Gang, Taizhou, Jiangsu Applicant before: TAIZHOU KEPUNI COMMUNICATION EQUIPMENT Co.,Ltd. |
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20200218 |
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| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |