CN113772077B - 一种无人机机翼解锁与水平旋转展开装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种无人机机翼解锁与水平旋转展开装置，该展开装置包括前翼展开装置和后翼展开装置，解决了如何实现更高效的无人机机翼展开方式的技术问题，提供了一种结构简单，可靠性高的机翼解锁展开装置，其具有保持机翼锁定状态的功能、前翼先水平旋转展开并在展开过程中沿Y方向向后移动一段距离的功能、后翼在前翼完全展开后开始水平旋转展开并到位的功能和保持展开后的机翼状态的功能，可以很好的实现在飞行过程中对无人机的前翼和后翼先后进行解锁和水平旋转展开，从而既节省了无人机存储空间，也节省了无人机的发射空间。
Description
技术领域
本发明涉及一种无人机机翼解锁与水平旋转展开装置，属于无人机机翼技术领域。
背景技术
随着航空技术的不断发展，无人机的研究技术也不断成熟，逐渐在航空领域得到越来越多的应用，在探测、巡航、制导等领域都有着无人机的应用。在无人机的研究中，除了对其飞行能力、续航能力、探测能力的研究，对其储存和发射过程的研究也格外重要。机翼的折叠可以有效改变其空间几何尺寸，改善其储存和运输性能。传统的固定翼无人机机翼固连在机身上，由于机翼展长较长，在运行过程中需要占据较大的空间，在起飞发射时也需要较大的空间，大大增加运输成本。对于固定翼舰载机，其较大的存放空间又会导致航空母舰上舰载机的数量减少，降低了航空母舰的机动性能。因此，实现更高效的无人机机翼展开方式，迫切需要设计一种在飞行过程中进行机翼解锁与展开的装置。
发明内容
本发明为了解决上述背景技术中提到的如何实现更高效的无人机机翼展开方式的技术问题，提出了一种结构简单，可靠性高的机翼解锁展开装置。
本发明提出一种无人机机翼解锁与水平旋转展开装置，包括前翼展开装置和后翼展开装置，所述前翼展开装置前上翼机构和前下翼机构，所述后翼展开装置包括后上翼机构和后下翼机构，
所述前上翼机构包括前上翼、前上翼齿轮轴和前上翼齿条，所述前上翼齿轮轴穿过机体，然后连接前上翼齿条、前翼解锁杆和前上翼，前上翼与前上翼齿轮轴固接，前上翼齿轮轴上的齿轮与前上翼齿条啮合；
所述前下翼机构包括前下翼、前下翼齿轮轴和前下翼齿条，所述前下翼齿轮轴穿过无人机机体，然后连接前下翼齿条、前翼解锁杆和前下翼，所述前下翼与前下翼齿轮轴固接，所述前上翼齿轮轴套装于前下翼齿轮轴，所述前下翼齿轮轴上的齿轮与前下翼齿条啮合，前上翼齿条和前下翼齿条与机体固接，不能运动；
所述后上翼机构包括后上翼、后上翼齿轮轴和后上翼齿条，所述后上翼齿轮轴穿过机体，然后连接后上翼齿条、后翼解锁杆和后上翼，所述后上翼与后上翼齿轮轴固接，
所述后下翼机构包括后下翼齿条、后下翼齿轮轴和后下翼，所述后下翼齿轮轴穿过机体，然后连接后下翼齿条、后翼解锁杆和后下翼，后下翼与后下翼齿轮轴固接，后上翼齿轮轴套装于后下翼齿轮轴，后下翼齿轮轴上的齿轮与后下翼齿条啮合，后上翼齿轮轴上的齿轮与后上翼齿条啮合，所述后上翼齿条和后下翼齿条在后翼解锁杆的带动下能够沿Y轴移动；
所述前翼解锁杆上设置有锁定销、一号弹簧销和解锁机构，解锁机构能够将锁定销从前翼解锁杆的锁定孔中拔出，从而解除对前翼解锁杆的轴向约束，当前翼解锁杆的锁定孔进入到锁定机构一号弹簧销的锁定范围后，一号弹簧销进入前翼解锁杆的锁定孔中并将其可靠锁定；
所述后翼解锁杆上设置有解锁销、解锁钢丝绳和滑轮，所述后翼解锁杆被解锁销限位，解锁销固接有解锁钢丝绳，钢丝绳通过滑轮其一端与机身固连，当前翼解锁杆在前翼解锁弹簧作用下运动到预定位置后，其碰撞解锁钢丝绳，使得解锁钢丝绳将解锁销从后翼解锁杆中拔出从而完成对后翼解锁杆的解锁。
优选地，所述前上翼、前下翼、后上翼、后下翼均安装在机体外部。
优选地，所述前上翼齿轮轴套装于前下翼齿轮轴之间设置有轴承支撑，使得两者之间可相对顺畅转动。
优选地，所述前翼解锁杆套装于前下翼齿轮轴之上且两者之间设置有轴承，保证两者之间相对顺畅的转动。
优选地，所述前上翼及前下翼上分别设置有展开完毕后防止两翼相对转动的限位结构。
优选地，所述后上翼齿轮轴和后下翼齿轮轴之间设置有轴承支撑，使得两者之间可相对顺畅转动。
优选地，所述后翼解锁杆套装于后下翼齿轮轴之上且两者之间设置有轴承，保证两者之间相对顺畅的转动。
优选地，所述后上翼及后下翼上分别设置有展开完毕后防止两翼相对转动的限位结构。
优选地，所述后上翼齿轮轴和后下翼齿轮轴受定位和夹紧作用只能完成转动的动作。
优选地，所述前翼解锁杆外周套有前翼解锁弹簧，所述后翼解锁杆外套有后翼解锁弹簧。
本发明所述的无人机机翼解锁与水平旋转展开装置的有益效果为：所述的无人机机翼解锁与水平旋转展开装置具有保持机翼锁定状态的功能、前翼先水平旋转展开并在展开过程中沿Y方向向后移动一段距离的功能、后翼在前翼完全展开后开始水平旋转展开并到位的功能和保持展开后的机翼状态的功能，可以很好的实现在飞行过程中对无人机的前翼和后翼先后进行解锁和水平旋转展开，从而既节省了无人机存储空间，也节省了无人机的发射空间。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
在附图中：
图1是本发明所述的机翼解锁与水平旋转展开装置解锁前状态结构示意图；
图2是本发明所述的前翼和后翼展开机构局部原理图，其中，F代表某个件的移动操作，箭头显式地表明某个件的移动或者转动方向；(a)表示前翼展开机构局部原理图，(b)表示后翼展开机构局部原理图；
图3是本发明所述的前翼展开后防转限位结构示意图，其中，(a)表示前翼展开过程示意图，(b)表示前翼展开后限位示意图；
图4是本发明所述的前翼解锁与锁定方案示意图，其中，(a)表示前翼展开前锁定状态示意图，(b)表示解锁过程示意图，(c)表示前翼展开后锁定状态示意图；
图5是本发明所述的后翼解锁与锁定方案示意图，其中，(a)表示后翼展开前锁定状态示意图，(b)表示解锁过程示意图，(c)表示后翼展开后锁定状态示意图；
附图标记：1-前下翼齿轮轴；2-前下翼齿条；3-前翼解锁杆；301-锁定销；302-一号弹簧销；4-前翼解锁弹簧；5-后翼解锁弹簧；6-后翼解锁杆；601-滑轮；602-钢丝绳；603-二号弹簧销；604-解锁销；7-后下翼齿条；8-后下翼齿轮轴；9-后上翼；10-后下翼；11-后上翼齿轮轴；12-后上翼齿条；13-机体；14-前上翼；1401-限位结构；15-前上翼齿条；16-前上翼齿轮轴；17-前下翼。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明：
具体实施方式一：参见图1-5说明本实施方式。本实施方式所述的无人机机翼解锁与水平旋转展开装置，包括前下翼齿轮轴1、前下翼齿条2、前翼解锁杆3、前翼解锁弹簧4、后翼解锁弹簧5、后翼解锁杆6、后下翼齿条7、后下翼齿轮轴8、后上翼9、后下翼10、后上翼齿轮轴11、后上翼齿条12、机体13、前上翼14、前上翼齿条15、前上翼齿轮轴16、前下翼17，所述的前上翼14、前下翼17、后上翼9、后下翼10均安装在机体外部，所述的前上翼齿条15、前下翼齿条2、后上翼齿条12、后下翼齿条7、前翼解锁弹簧4、后翼解锁弹簧5、前翼解锁杆3、后翼解锁杆6均安装在机体内部，前上翼齿轮轴16、前下翼齿轮轴1、后上翼齿轮轴11和后下翼齿轮轴8穿过机体，并连接对应的齿条、解锁杆和机翼。
前翼展开机构，前下翼17与前下翼齿轮轴1固接，前上翼14与前上翼齿轮轴16固接，前上翼齿轮轴16套装于前下翼齿轮轴1，两者之间有轴承支撑使得两者之间可相对顺畅转动。齿轮轴是指在轴上加工有齿轮结构，前下翼齿轮轴1上的齿轮与前下翼齿条2啮合，前上翼齿轮轴16上的齿轮与前上翼齿条15啮合，前上翼齿条15和前下翼齿条2与机体13固接，不能运动。前翼解锁杆3套装于前下翼齿轮轴1之上且两者之间有轴承，可保证两者之间相对顺畅的转动，前上翼14及前下翼17上分别设置有展开完毕后防止两翼相对转动的限位结构1401。
后翼展开机构，后下翼10与后下翼齿轮轴8固接，后上翼9与后上翼齿轮轴11固接，后上翼齿轮轴11套装于后下翼齿轮轴8，两者之间有轴承支撑使得两者之间可相对顺畅转动。后下翼齿轮轴8上的齿轮与后下翼齿条7啮合，后上翼齿轮轴11上的齿轮与后上翼齿条12啮合，后上翼齿轮轴11和后下翼齿轮轴8受定位和夹紧作用只能完成转动的动作。后上翼齿条12和后下翼齿条7在后翼解锁杆6的带动下可以沿Y轴移动。后翼解锁杆6套装于后下翼齿轮轴8之上且两者之间有轴承，可保证两者之间相对顺畅的转动，后上翼9及后下翼10上分别设置有展开完毕后防止两翼相对转动的限位结构1401。齿轮轴是指在轴上加工有齿轮结构。
本实施方式为所述的无人机机翼解锁与水平旋转展开装置的展开、解锁和锁定原理：
前下翼齿轮轴1在前翼解锁杆3向右拖拽的过程中，其齿轮结构与前下翼齿条2啮合，使得其向右侧移动的过程中还发生自转的现象(参照图2)，使得前下翼17逆时针打开；同样地，前上翼齿轮轴16在向右侧移动的过程中，其自身发生顺时针转动，使得前上翼14顺时针打开。使得前翼在水平旋转展开的过程中(参照图1)，其自身也向后翼方向移动，导致其压心后移。
在前上翼14及前下翼17上分别设置有展开完毕后防止两翼相对转动的限位结构1401(参照图3)，当两翼完成展开后，两个限位结构1401接触并对两翼的转动进行限制。
解锁时将锁定销301从前翼解锁杆3的锁定孔中拔出，从而解除对前翼解锁杆3的轴向约束(参照图4)，拔出锁定销301的过程可以尝试在301结构上另设计SMA拔销器，利用SMA拔销器在通电的瞬间(ms级)将锁定销301拔出，其可在前翼解锁弹簧4的作用下向后翼方向移动，同时带动前翼移动。
锁定机构为一号弹簧销302机构，一号弹簧销302顶端安装有滚珠，其与前翼解锁杆3解除并在前翼解锁杆3解锁过程与其发生摩擦力较小的相对滚动，当前翼解锁杆3的锁定孔进入到锁定机构一号弹簧销302的锁定范围后，一号弹簧销302进入前翼解锁杆3的锁定孔中并将其可靠锁定。后翼展开机构结构组成与前翼展开机构类似，但是不同的是后翼展开机构中后下翼齿轮轴8和后上翼齿轮轴11不移动(参照图1)，仅仅完成转动的动作，后下翼齿条7和后上翼齿条12在后翼解锁杆6的带动下向前翼方向移动。
当前翼完成水平旋转展开后，后翼才开始解锁并展开，因此两翼有确定的展开顺序(参照图5)，本发明利用前翼展开后到位的前翼解锁杆3触发后翼解锁杆6的解锁销604完成对后翼的解锁。后翼解锁杆6被解锁销604限位，解锁销604固接有解锁钢丝绳602，钢丝绳602通过滑轮601其一端与机身固连，当前翼解锁杆3在前翼解锁弹簧4作用下运动到预定位置后，其碰撞解锁钢丝绳602，使得解锁钢丝绳602将解锁销604从后翼解锁杆6中拔出从而完成对后翼解锁杆6的解锁，后翼解锁杆6到位的重新锁定原理与前翼解锁杆3相同。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明。所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，还可以是上述各个实施方式记载的特征的合理组合，凡在本发明精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种无人机机翼解锁与水平旋转展开装置，其特征在于，包括前翼展开装置和后翼展开装置，所述前翼展开装置前上翼机构和前下翼机构，所述后翼展开装置包括后上翼机构和后下翼机构，
所述前上翼机构包括前上翼(14)、前上翼齿轮轴(16)和前上翼齿条(15)，所述前上翼齿轮轴(16)穿过机体(13)，然后连接前上翼齿条(15)、前翼解锁杆(3)和前上翼(14)，前上翼(14)与前上翼齿轮轴(16)固接，前上翼齿轮轴(16)上的齿轮与前上翼齿条(15)啮合；
所述前下翼机构包括前下翼(17)、前下翼齿轮轴(1)和前下翼齿条(2)，所述前下翼齿轮轴(1)穿过机体(13)，然后连接前下翼齿条(2)、前翼解锁杆(3)和前下翼(17)，所述前下翼(17)与前下翼齿轮轴(1)固接，所述前上翼齿轮轴(16)套装于前下翼齿轮轴(1)，所述前下翼齿轮轴(1)上的齿轮与前下翼齿条(2)啮合，前上翼齿条(15)和前下翼齿条(2)与机体(13)固接，不能运动；
所述后上翼机构包括后上翼(9)、后上翼齿轮轴(11)和后上翼齿条(12)，所述后上翼齿轮轴(11)穿过机体(13)，然后连接后上翼齿条(12)、后翼解锁杆(6)和后上翼(9)，所述后上翼(9)与后上翼齿轮轴(11)固接；
所述后下翼机构包括后下翼齿条(7)、后下翼齿轮轴(8)和后下翼(10)，所述后下翼齿轮轴(8)穿过机体(13)，然后连接后下翼齿条(7)、后翼解锁杆(6)和后下翼(10)，后下翼(10)与后下翼齿轮轴(8)固接，后上翼齿轮轴(11)套装于后下翼齿轮轴(8)，后下翼齿轮轴(8)上的齿轮与后下翼齿条(7)啮合，后上翼齿轮轴(11)上的齿轮与后上翼齿条(12)啮合，所述后上翼齿条(12)和后下翼齿条(7)在后翼解锁杆(6)的带动下能够沿Y轴移动；
所述前翼解锁杆(3)上设置有锁定销(301)、一号弹簧销(302)和解锁机构，解锁机构能够将锁定销(301)从前翼解锁杆(3)的锁定孔中拔出，从而解除对前翼解锁杆(3)的轴向约束，当前翼解锁杆(3)的锁定孔进入到一号弹簧销(302)的锁定范围后，一号弹簧销(302)进入前翼解锁杆(3)的锁定孔中并将其可靠锁定；
所述后翼解锁杆(6)上设置有解锁销(604)、解锁钢丝绳(602)和滑轮(601)，所述后翼解锁杆(6)被解锁销(604)限位，解锁销(604)固接有解锁钢丝绳(602)，解锁钢丝绳(602)通过滑轮(601)其一端与机身固连，当前翼解锁杆(3)在前翼解锁弹簧4作用下运动到预定位置后，其碰撞解锁钢丝绳(602)，使得解锁钢丝绳(602)将解锁销(604)从后翼解锁杆(6)中拔出从而完成对后翼解锁杆(6)的解锁；
所述后上翼齿轮轴(11)和后下翼齿轮轴(8)之间设置有轴承支撑，使得两者之间可相对顺畅转动；后上翼齿轮轴（11）和后下翼齿轮轴（8）受定位和夹紧作用只能完成转动的动作。
2.根据权利要求1所述的无人机机翼解锁与水平旋转展开装置，其特征在于，所述前上翼(14)、前下翼(17)、后上翼(9)、后下翼(10)均安装在机体(13)外部。
3.根据权利要求1所述的无人机机翼解锁与水平旋转展开装置，其特征在于，所述前上翼齿轮轴(16)套装于前下翼齿轮轴(1)之间设置有轴承支撑，使得两者之间可相对顺畅转动。
4.根据权利要求1所述的无人机机翼解锁与水平旋转展开装置，其特征在于，所述前翼解锁杆(3)套装于前下翼齿轮轴(1)之上且两者之间设置有轴承，保证两者之间相对顺畅的转动。
5.根据权利要求1所述的无人机机翼解锁与水平旋转展开装置，其特征在于，所述前上翼(14)及前下翼(17)上分别设置有展开完毕后防止两翼相对转动的限位结构(1401)。
6.根据权利要求1所述的无人机机翼解锁与水平旋转展开装置，其特征在于，所述后翼解锁杆(6)套装于后下翼齿轮轴(8)之上且两者之间设置有轴承，保证两者之间相对顺畅的转动。
7.根据权利要求1所述的无人机机翼解锁与水平旋转展开装置，其特征在于，所述后上翼(9)及后下翼(10)上分别设置有展开完毕后防止两翼相对转动的限位结构(1401)。
8.根据权利要求1所述的无人机机翼解锁与水平旋转展开装置，其特征在于，所述前翼解锁杆(3)外周套有前翼解锁弹簧(4)，所述后翼解锁杆(6)外套有后翼解锁弹簧(5)。
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