CN111762332A - 一种固定翼无人机摩擦盘耗能绳钩回收装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种固定翼无人机摩擦盘耗能绳钩回收装置，包括摩擦支撑底盘、摆杆支架和回收绳组件；其中，摩擦支撑底盘包括底盘主体、设于底盘主体中部的回转支承和设于回转支承侧部的刹车钳；摆杆支架包括支臂组件、与回转支承连接的回转主体和与刹车钳配合的摩擦盘；回收绳组件的两端分别与摆杆支架的上端和下端连接。本申请提供的固定翼无人机摩擦盘耗能绳钩回收装置采用钳盘式刹车装置消耗无人机的动能，使无人机的回收过程可控，降低对无人机机翼的强度要求。

Description

一种固定翼无人机摩擦盘耗能绳钩回收装置

技术领域

本申请涉及无人机回收设备技术领域，更具体地说，涉及一种固定翼无人机摩擦盘耗能绳钩回收装置。

背景技术

与现在曝光率最高的旋翼式无人机能够垂直起降不同，固定翼无人机必须借助跑道才能起飞和降落，在一些无法提供跑道的场合，如山地、海岛、舰船等条件下，一般是通过一个弹射设备将固定翼无人机发射出去，再通过回收设备将其回收回来。

目前，小型固定翼无人机一般采用绳钩回收。传统的绳钩回收方式是通过一个升降支架在空中悬挂一根垂绳，无人机的机翼安装有绳钩，当机翼撞在垂绳上时，垂绳滑至机翼端部被绳钩卡住，然后开始拉伸连在垂绳两端的弹力绳，无人机的动能储存在弹力绳中，通过弹力绳中能量的不断释放与存储，无人机在空中来回震荡，逐步通过空气阻力将动能耗尽，直至最终停止。

由于弹力绳不能消耗能量，只能存储与释放能量，因此传统的绳钩回收系统主要依靠无人机在失速情况下的空气阻力消耗动能，需要多个震荡周期才能使无人机停止摆动，且过程不可控。另外，弹力绳的弹力随着拉伸长度的增加而增大，无人机从接触到回收绳到第一次速度降为0的过程中，无人机机翼所受的拉力一直处于上升的趋势，很容易超过机翼的承载能力，对无人机的破坏性较大。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的是提供一种固定翼无人机摩擦盘耗能绳钩回收装置，采用钳盘式刹车装置消耗无人机的动能，使无人机的回收过程可控，同时降低对无人机机翼的强度要求。

为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

一种固定翼无人机摩擦盘耗能绳钩回收装置，包括：

摩擦支撑底盘，包括底盘主体、设于所述底盘主体中部的回转支承和设于所述回转支承侧部的刹车钳；

摆杆支架，包括支臂组件，所述支臂组件的下端设有与所述回转支承连接的回转主体，所述回转主体上设有摩擦盘，所述刹车钳夹紧所述摩擦盘；

回收绳组件，其两端分别与摆杆支架的上端和下端连接。

可选的，所述刹车钳至少有两个，全部所述刹车钳沿所述摩擦盘的周向依次分布。

可选的，所述回收绳组件包括：

上摆杆，设于所述支臂组件的上端；

下摆杆，设于所述支臂组件的下端；

回收绳，所述回收绳的两端分别与所述上摆杆和所述下摆杆连接。

可选的，所述支臂组件的上端设有俯仰架，所述固定翼无人机摩擦盘耗能绳钩回收装置还包括液压系统，所述液压系统包括与所述俯仰架连接并控制所述俯仰架进行俯仰动作的液压油缸、向所述液压油缸供油的油箱、连接所述液压油缸和所述油箱的液压油管路和设置在所述液压油管路上的卸荷机构，所述卸荷机构用于在液压油压力大于预设值时进行卸荷，以使所述俯仰架下摆至下限位。

可选的，所述俯仰架与所述上摆杆球铰连接。

可选的，所述回转主体与所述下摆杆球铰连接。

通过上述方案，本申请提供的种固定翼无人机摩擦盘耗能绳钩回收装置的有益效果在于：

本申请提供的固定翼无人机摩擦盘耗能绳钩回收装置包括摩擦支撑底盘、摆杆支架和回收绳组件；其中，摩擦支撑底盘包括底盘主体、设于底盘主体中部的回转支承和设于回转支承侧部的刹车钳；摆杆支架包括支臂组件、设于支臂组件的下端且与回转支承连接的回转主体和设于回转主体上的摩擦盘，刹车钳夹紧摩擦盘；回收绳组件的两端分别与摆杆支架的上端和下端连接。

在回收无人机的过程中，无人机机翼撞向空中的回收绳组件中的回收绳，回收绳受到拖拽后拉动摆杆支架2绕底盘主体6上的回转支承回转，此时整个摆杆支架2上的摩擦盘被安装在底盘主体6上的刹车钳11抱住，刹车钳与摩擦盘组成钳盘式刹车装置，过载发生滑动摩擦从而消耗能量。无人机的动能通过回收绳传递至摩擦盘上并有效释放，因此避免了无人机由于机翼所受拉力过大而出现损坏的问题，并且使得无人机的回收过程更加可控。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种固定翼无人机摩擦盘耗能绳钩回收装置的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种摩擦支撑底盘的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种摆杆支架的结构示意图；

图4为图3中的A的局部放大示意图；

图5为本申请实施例提供的一种摩擦盘与刹车钳配合的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的一种上摆杆的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的一种下摆杆的结构示意图；

图8为本申请实施例提供的一种固定翼无人机摩擦盘耗能绳钩回收装置捕获无人机前的结构示意图；

图9为图8所示的固定翼无人机摩擦盘耗能绳钩回收装置的主视图；

图10为本申请实施例提供的一种固定翼无人机摩擦盘耗能绳钩回收装置捕获无人机后第一状态的结构示意图；

图11为图10所示的固定翼无人机摩擦盘耗能绳钩回收装置的主视图；

图12为本申请实施例提供的一种固定翼无人机摩擦盘耗能绳钩回收装置捕获无人机后第二状态的结构示意图；

图13为图12所示的固定翼无人机摩擦盘耗能绳钩回收装置的主视图。

图中的附图标记为：摩擦支撑底盘1，摆杆支架2，上摆杆3，下摆杆4，回收绳5，底盘主体6，支腿7、8、9、10，刹车钳11，回转支承12，蓄电池13，支撑轮14，导向轮15，一级折臂16，二级折臂17，伸缩臂18，俯仰架19，回转主体20，下横杆21，摩擦盘22，上横杆23，立杆24，碳纤维杆25、26、27、28，钢丝绳29。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请提供的固定翼无人机摩擦盘耗能绳钩回收装置可以包括：摩擦支撑底盘1、摆杆支架2、回收绳组件。

摩擦支撑底盘1包括底盘主体6、回转支承12和刹车钳11。其中，回转支承12设置在底盘主体6的中部，起到方便摆杆支架2整体回转的作用。刹车钳11设置在回转支承12侧部，刹车钳11的数量没有限制，可以为一个，也可以为多个，当采用至少两个刹车钳11时，全部刹车钳11沿摩擦盘22的周向依次分布。摩擦支撑底盘1上可以根据需求设置电气和控制系统。

可选的，在一种实施例中，如图2所示，摩擦支撑底盘1的底盘主体6内部布置有整个装置的电控液压系统，通过多个液压油管将压力油输出至支腿7、8、9、10以及摆杆支架2中支臂组件上的油缸中；蓄电池13安装在底盘主体6的前端，并用罩子罩起以免发生危险；斜压式支腿7、8、9、10安装在底盘主体6的四个角，不作业时，斜压式支腿7、8、9、10通过其上的液压油缸驱动将其立起折叠，以减小整个摩擦支撑底盘1的占地面积，只有在作业时才将其展开；刹车钳11安装在底盘主体6上回转支承12的两侧，两个刹车钳11共同工作。回转支承12安装在底盘主体6的中间，用于安装摆杆支架2；支撑轮14安装在底盘主体6上回转支承12的下方，用于固定翼无人机摩擦盘耗能绳钩回收装置转场时支撑整个装置的重量；导向轮15安装在底盘主体6后侧拖车杆靠近端部的位置，主要起导向作用。

摆杆支架2包括支臂组件、回转主体20和摩擦盘22。其中，支臂组件可以具体包括一级折臂16、二级折臂17和伸缩臂18，支臂组件可以在作业时将回收绳组件的上端升起至一定高度。回转主体20设置在支臂组件的下端，回转主体20与回转支承12连接，实现摆杆支架2的回转，摩擦盘22设置在回转主体20上，摩擦盘22设计在刹车钳11的沟槽内，刹车钳11夹紧摩擦盘22，二者组成钳盘式刹车装置。

可选的，在一种实施例中，摆杆支架2还包括俯仰架19，俯仰架19可以在上限位和下限位之间进行上下摆动，俯仰架19设置在支臂组件的上端；相应的，固定翼无人机摩擦盘耗能绳钩回收装置的液压系统包括液压油缸、油箱、液压油管路和卸荷机构；其中，液压油缸与俯仰架19连接并控制俯仰架19进行俯仰动作；油箱通过液压油管路与液压油缸相连，并向液压油缸供油；卸荷机构可以具体采用溢流阀，卸荷机构设置在液压油管路上，当在液压油压力大于预设值，卸荷机构进行卸荷，以使俯仰架19下摆至下限位。在工作过程中，俯仰架19过载时自动向下摆动。

回收绳组件的两端分别与摆杆支架2的上端和下端连接，回收绳组件能够与无人机机翼上的尾端绳钩连接。

可选的，在一种实施例中，回收绳组件包括上摆杆3、下摆杆4和回收绳5；其中，上摆杆3设于支臂组件的上端，下摆杆4设于支臂组件的下端，回收绳5的两端分别与上摆杆3和下摆杆4连接。回收绳5可以采用一根几乎没有变形量的高强度尼龙绳制作而成，用于捕获无人机的机翼，机翼边缘接触到回收绳5之后，由于机翼朝后倾斜，因此回收绳5会立即滑至机翼的端部，从而进入安装在机翼端部的绳钩内。

可选的，在另一种实施例中，如图5所示，上摆杆3采用3段2.4m长的碳纤维杆25、26、27串接而成，通过钢丝绳29连接在俯仰架19上。

可选的，在另一种实施例中，如图6所示，下摆杆4采用3段2.4m长的碳纤维杆25、26、28串接而成，通过钢丝绳29连接在回转主体20上，如具体连接在下横杆21上。

可选的，在另一种实施例中，考虑到无人机撞击回收绳5的冲击容易造成上摆臂和/或支臂组件损坏，因此，优选俯仰架19与上摆杆3不采用刚性连接，而采用球铰连接，使得无人机连接回收绳5后，上摆杆3随无人机转动一定角度，提供一定的活动余量。类似的，优选回转主体20与下摆杆4球铰连接。

可选的，在另一种实施例中，如图3所示，摆杆支架2的支臂组件及俯仰架19均由液压缸驱动，不作业时收回折叠，作业时展开。摆杆支架2在结构上还设计有上摆杆3和下摆杆4的球铰接口，其中下摆杆4的球铰接口设计在回转主体20上，上摆杆3的球铰接口安装在俯仰架19上。此外，回转主体20上安装有下横杆21，用于在水平方向上连接下摆杆4；回转主体20的下端还安装有摩擦盘22，用于将回转主体20的转动能量消耗在摩擦盘22和刹车钳11的摩擦发热上；俯仰架19上安装有上横杆23和立杆24，用于水平方向上连接上摆杆3以及悬挂上摆杆3的重量。

上述结构的固定翼无人机摩擦盘耗能绳钩回收装置的使用方式和工作过程如下：

先进行准备工作，首先，人工启动系统电源，控制打开四个支腿7、8、9、10，调平整个摩擦支撑底盘1；然后，人工将上摆杆3和下摆杆4安装至俯仰架19和摆杆架回转主体20上，并按照图5和图6连接好钢丝绳29；再然后，将回收绳5的两端一端连接在上摆杆3的端部拉环上，另一端接在下摆杆4的拉环中；最后，通过电气控制系统将支臂组件以及俯仰架19分别伸出至对应的上限位，至此准备工作结束，回收绳5在空中绷直，如图8和图9所示。

准备工作完毕后，进行无人机的回收作业。无人机机翼撞向空中的回收绳5后，回收绳5滑向机翼的尾端绳钩中，无人机拖拽回收绳5使上摆杆3因过压卸荷而向下偏摆至下限位，从而使回收绳5中部形成一个尖角状，如图10和图11所示。无人机继续向前运动，通过回收绳5拉动摆杆支架2绕底盘主体6上的回转中心回转，此时整个摆杆支架2通过摩擦盘22被安装在底盘主体6上的刹车钳11抱住，若无人机的拉力大于钳盘式刹车装置的摩擦力，则钳盘式刹车装置过载发生滑动摩擦从而消耗无人机的动能，滑动摩擦的过程中，摆杆支架2进行回转，其回转角度根据实际情况而定，可以在50度左右，如图12和图13所示。在摆杆支架2回转速度接近0时，启动俯仰架19使上摆杆3向上偏转至上限位，最终无人机速度降为零。最后，人工操作电气控制系统控制收回支臂组件，将无人机从回收绳5上取下，至此整个回收过程结束。

由上述实施方式可以见，本申请提供的固定翼无人机摩擦盘耗能绳钩回收装置的有益效果在于：

本申请提供的固定翼无人机摩擦盘耗能绳钩回收装置可在固定翼无人机飞行作业完成之后定点回收无人机，适用于没有滑行跑道的场合，如山地、海岛、舰船等。该固定翼无人机摩擦盘耗能绳钩回收装置采用钳盘式刹车装置消耗无人机的动能。与现有的天钩回收装置相比较，该固定翼无人机摩擦盘耗能绳钩回收装置可精确控制回收过程中无人机的机翼负载，使其在整个回收过程中平均化，减小了无人机机翼在回收时的峰值过载，大大降低了对机翼结构强度的要求。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本申请所提供的固定翼无人机摩擦盘耗能绳钩回收装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种固定翼无人机摩擦盘耗能绳钩回收装置，其特征在于，包括：

摩擦支撑底盘(1)，包括底盘主体(6)、设于所述底盘主体(6)中部的回转支承(12)和设于所述回转支承(12)侧部的刹车钳(11)；

摆杆支架(2)，包括支臂组件，所述支臂组件的下端设有与所述回转支承(12)连接的回转主体(20)，所述回转主体(20)上设有摩擦盘(22)，所述刹车钳(11)夹紧所述摩擦盘(22)；

回收绳组件，其两端分别与摆杆支架(2)的上端和下端连接。

2.根据权利要求1所述的固定翼无人机摩擦盘耗能绳钩回收装置，其特征在于，所述刹车钳(11)至少有两个，全部所述刹车钳(11)沿所述摩擦盘(22)的周向依次分布。

3.根据权利要求1所述的固定翼无人机摩擦盘耗能绳钩回收装置，其特征在于，所述回收绳组件包括：

上摆杆(3)，设于所述支臂组件的上端；

下摆杆(4)，设于所述支臂组件的下端；

回收绳(5)，所述回收绳(5)的上端和下端分别与所述上摆杆(3)和所述下摆杆(4)连接。

4.根据权利要求3所述的固定翼无人机摩擦盘耗能绳钩回收装置，其特征在于，所述支臂组件的上端设有俯仰架(19)，所述固定翼无人机摩擦盘耗能绳钩回收装置还包括液压系统，所述液压系统包括与所述俯仰架(19)连接并控制所述俯仰架(19)进行俯仰动作的液压油缸、向所述液压油缸供油的油箱、连接所述液压油缸和所述油箱的液压油管路和设置在所述液压油管路上的卸荷机构，所述卸荷机构用于在液压油压力大于预设值时进行卸荷，以使所述俯仰架(19)下摆至下限位。

5.根据权利要求4所述的固定翼无人机摩擦盘耗能绳钩回收装置，其特征在于，所述俯仰架(19)与所述上摆杆(3)球铰连接。

6.根据权利要求3所述的固定翼无人机摩擦盘耗能绳钩回收装置，其特征在于，所述回转主体(20)与所述下摆杆(4)球铰连接。

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