CN113815881A - 一种小型固定翼无人机弹射回收一体化装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种小型固定翼无人机弹射回收一体化装置，包括回转底座机构；弹射轨臂，与回转底座机构铰接连接，沿长度方向设置弹射轨道；弹射气缸机构，与弹射轨臂固定连接；伸缩臂机构，与弹射轨臂连接；悬臂座，设置在伸缩臂机构顶端；承载小车，设置在弹射轨道上，通过牵引绳与弹射气缸机构连接；垂绳，一端与承载小车可拆卸式连接，另一端与悬臂机构连接并穿过悬臂机构；弹射气缸机构伸缩带动承载小车沿弹射轨道运动。弹射时，旋转回转底座机构，调整弹射轨臂前端下倾，人工即可安装无人机，易于操作，方便适用各种作业环境；回收时，利用弹射气缸机构作为缓冲装置，为无人机的挂绳回收提供有效的缓冲，简化了系统，提高了技术稳定性与可靠性。

Description

一种小型固定翼无人机弹射回收一体化装置

技术领域

本申请涉及无人机起降保障系统技术领域，具体涉及一种小型固定翼无人机弹射回收一体化装置。

背景技术

在无人机领域，起飞与回收是固定翼无人机应用过程中必不可少的两个环节。

起飞：固定翼无人机的起飞方式主要有滑跑起飞、火箭助推起飞、弹射起飞、人工抛投放飞等。大型无人机一般需要通过跑道进行滑跑起飞，中、小型固定翼无人机多采用火箭助推或弹射起飞，人工抛投方式主要应用于更小重量的小微型无人机。

回收：大型无人机一般采用跑道降落回收，也可通过拦阻索、减速伞进行辅助，以缩短飞机降落回收对跑道的长度要求。

对于人工抛投起飞的小微型无人机，多采用伞降或地面直接降落的方式。

对于中、小型无人机，已有的回收方式主要有滑跑降落、伞降、挂绳回收、撞网回收等。

小型固定翼无人机具有机体强度相对较高、过载承受能力较强的结构特点，为便于快速投入作业，多采用弹射起飞、垂绳回收的应用方式。

目前，小型无人机的弹射起飞、垂绳回收系统主要由弹射轨道、垂绳挂臂与飞机吊机三个部分构成，一般是将弹射轨道、垂绳挂臂与飞机吊机三个不同的装置安装在同一个或多个承载底盘上。

弹射起飞作业时，由于弹射轨道安装于载车底盘上，而且是向斜上方伸出，形成一定高度，不便于人力操作，因此需要通过飞机吊机将飞机起吊到弹射轨道上部的承载小车上；

回收时，专用垂绳挂臂向上展开并悬挂垂绳，飞行中的飞机通过机翼挂钩与悬挂的垂绳进行挂接，垂绳通过连接橡胶绳或弹簧进行缓冲，实现回收作业。

现有的弹射起飞、垂绳回收系统，由于是由弹射轨道、垂绳挂臂以及飞机吊机三个彼此独立的设备组成，整套系统重量大，占用面积、空间大，系统操作过于复杂，使用中存在互相干涉的问题，对于该技术在车载、舰载等多种场景的应用，造成很多不便。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本申请提供了一种高度集成的弹射回收装置，目的是为小型固定翼无人机的弹射起飞以及垂绳回收作业，提供一种适应性强、占用面积空间小、重量轻、操作简便的弹射回收一体化装置。

本申请的技术方案为：

本申请提供了一种小型固定翼无人机弹射回收一体化装置，包括：

回转底座机构；弹射轨臂，与所述回转底座机构铰接，沿长度方向设置有弹射轨道；弹射气缸机构，与所述弹射轨臂固定连接；伸缩臂机构，与所述弹射轨臂连接；悬臂机构，设置在所述伸缩臂机构顶端；承载小车，设置在所述弹射轨道上，所述承载小车通过牵引绳与所述弹射气缸机构连接；其中，所述弹射气缸机构伸缩带动所述承载小车沿所述弹射轨道运动；垂绳，一端与所述承载小车可拆卸式连接，另一端与所述悬臂机构连接并穿过所述悬臂机构。

进一步地，所述弹射气缸机构包括固设于所述弹射轨臂的固定部和与所述固定部连接的往复运动部；所述固定部、所述往复运动部、所述弹射轨臂对称的设置有弹射滑轮组，所述弹射滑轮组上卷绕连接有所述牵引绳，所述牵引绳与所述承载小车固定连接，所述牵引绳的两端分别与所述弹射气缸机构的往复运动部固定连接。

进一步地，所述固定部设置为活塞杆，所述活塞杆与所述弹射轨臂固定连接，所述往复运动部设置为往复缸筒。

进一步地，所述伸缩臂机构包括至少一个可沿长度方向伸缩的伸缩臂；所述弹射轨臂内设置有第一中空腔室和第二中空腔室；所述伸缩臂机构设置在所述第一中空腔室内，构成可伸缩式吊臂机构；所述弹射气缸机构设置在所述第二中空腔室；所述弹射轨臂设置有所述垂绳导轮。

进一步地，所述伸缩臂机构包括第一伸缩臂、第二伸缩臂和第三伸缩臂，所述第一伸缩臂与弹射轨臂之间、所述第一伸缩臂、所述第二伸缩臂和所述第三伸缩臂之间为套筒式滑动连接，并可通过拔销机构和缸销进行解锁或锁定，所述第三伸缩臂可套入第二伸缩臂内，所述第二伸缩臂可套入第一伸缩臂内；所述第一伸缩臂可套入弹射轨臂内；所述第三伸缩臂的顶端固定连接有悬臂座；所述第三伸缩臂末端下部设置有所述垂绳导轮。

进一步地，所述悬臂机构包括悬臂杆、悬臂液压缸和设置在所述悬臂杆末端的垂绳导轮，所述悬臂杆与所述悬臂座铰接，所述悬臂液压缸分别与所述悬臂杆和所述悬臂座铰接，所述悬臂液压缸驱动所述悬臂杆折叠或展开。

进一步地，所述悬臂杆与所述悬臂座之间设置有连接支撑组件，所述连接支撑组件包括与所述悬臂座铰接的第一连接架、与所述悬臂杆铰接的第二连接架和设置在所述第一连接架和所述第二连接架之间的销轴；所述悬臂液压缸的缸筒与所述悬臂座铰接，所述悬臂液压缸的活塞杆与所述销轴铰接。

进一步地，所述回转底座机构包括回转盘、设置在所述回转盘上部的底座支撑、设置在所述底座支撑和所述弹射轨臂之间的起竖液压机构；所述起竖液压机构两端分别与所述底座支撑和所述弹射轨臂铰接；所述弹射轨臂可相对于所述底座支撑角度俯仰，所述弹射轨臂可随所述回转盘回转。

进一步地，所述弹射轨臂内还固设有阻尼器，所述阻尼器为直线行程弹性阻尼器，所述阻尼器的行程端两侧对称设置有所述弹射滑轮组，所述弹射气缸机构的往复运动部拉动所述牵引绳，通过所述阻尼器的所述阻尼器通过所述弹射滑轮组传动所述牵引绳，从而带动所述承载小车运动。

进一步地，所述弹射滑轮组包括导向滑轮、动滑轮和滑轮，所述导向滑轮与所述弹射轨臂连接，所述滑轮设置在弹射气缸机构的固定部两侧和所述阻尼器的行程端两侧，所述动滑轮设置在弹射气缸机构的往复运动部两端的两侧。

本申请所达到的有益效果为：

通过本申请实施例提供的一种小型固定翼无人机弹射回收一体化装置，包括回转底座机构、与起竖液压机构及回转底座机构铰接连接的弹射轨臂，弹射轨臂沿长度方向设置弹射轨道，还包括与弹射轨臂固定连接的弹射气缸机构、与弹射轨臂连接的伸缩臂机构，设置在伸缩臂机构顶端的悬臂座、承载小车、和垂绳。该承载小车设置在弹射轨道上，通过牵引绳与弹射气缸机构连接；垂绳一端与承载小车可拆卸式连接，另一端穿过悬臂机构垂绳导轮引出；弹射气缸机构伸缩带动承载小车沿弹射轨道运动。弹射前，旋转回转底座机构，使弹射轨臂旋转至适当方向，通过起竖液压机构调整弹射轨臂前端下倾，由于降低了高度，人工即可安装无人机，省去吊装作业，更易于操作，方便了各种作业环境下的使用。回收时，以挂钩挂绳，飞机的冲击力通过垂绳传递至承载小车，承载小车通过牵引绳作用到弹射气缸机构，并利用弹射气缸机构作为弹性阻尼装置，为无人机的挂绳回收提供有效的缓冲，替代了橡胶绳、弹簧等材料，系统得以最大限度的简化与优化，提高了技术稳定性与可靠性。

本申请通过技术创新，将现有小型无人机弹射回收系统必须的承载小车、回收臂、吊机等多套独立设备实现了一体化集成，解决不同设备相互干涉、操作复杂、维护不便等一系列问题，最大程度实现了系统的轻量化，降低了系统的制造成本，简化了操作与维护。

本申请采用的技术方案最大限度的减小了弹射回收系统的体积、重量和占地面积，既便于车载安装应用，满足设备转场作业需求，也有利于舰载安装、部署，为小型舰船、岛礁、丛林、建筑等狭窄、隐蔽环境的无人机应用提供了保证。

本申请以弹射轨臂回转后前端下倾向后发射、内置伸缩臂机构以及以弹射气缸机构作为回收缓冲阻尼的创新技术，为小型固定翼无人机全方位、全场景、各种作业环境下的应用，提供了极为便利、可靠的保障。

附图说明

图1是本申请一实施例的储运模式下整体结构示意图(车载安装)。

图2是本申请一实施例的弹射作业模式下整体结构示意图(车载安装)。

图3是本申请一实施例的垂绳回收作业模式下整体结构示意图(车载安装)。

图4是本申请一实施例的整体结构示意图。

图5是本申请一实施例的整体结构示意图(隐去弹射轨臂一侧侧板)。

图中，100、回转底座机构；110、回转盘；120、底座支撑；130、起竖液压机构；200、弹射轨臂；210、弹射轨道；220、牵引绳；230、第一导向滑轮；240、第二导向滑轮；250、滑轮；260、动滑轮；300、弹射气缸机构；400、伸缩臂机构；410、第一伸缩臂；420、第二伸缩臂；430、第三伸缩臂；440、悬臂座；500、悬臂机构；510、悬臂杆；520、悬臂液压缸；530、连接支撑组件；531、第一连接架；532、第二连接架；533、销轴；540、垂绳导轮；600、承载小车；700、垂绳；800、无人机；900、阻尼器。

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。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，当组件被称为“装设于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“固定于”另一个组件，它可以是直接固定在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本申请。

本申请的一种小型无人机弹射回收一体化装置，将弹射和回收系统一体化集成在同一设备上，省去吊装机构及回收吊臂。弹射时，旋转回转底座机构100，带动弹射轨臂200、伸缩臂机构400及悬臂机构500一同旋转，悬臂机构500着地并支撑地面，将小车调整到弹射轨臂200靠近伸缩臂机构400的一端，人工即可将无人机800安装在小车上，无需吊装机构，不仅节约成本，还缩减了体积、重量和占地面积。

通过小车连接牵引绳220，牵引绳220连接弹射动力的闭环连接方式，回收时，又增加了垂绳700与小车的连接，弹射动力在弹射环节可以为飞机的弹射提供动力，在回收环节还可以为飞机回收提供弹性缓冲力。

下面结合图1至图5，对本申请实施例的一种小型无人机弹射回收一体化装置作进一步详细说明。

本申请的一种小型无人机弹射回收一体化装置在使用时分为不同的模式，如图1～3所示，分别是储运模式、弹射作业模式、垂绳回收作业模式。

本申请的小型无人机弹射回收一体化装置，主要由回转底座机构100、弹射轨臂200、弹射气缸机构300、伸缩臂机构400、悬臂机构500、阻尼器900、承载小车600和垂绳700等组成。

如图2所示，回转底座机构100可以沿水平方向进行回转，包括回转盘110、设置在回转盘110上部的底座支撑120和设置在底座支撑120和弹射轨臂200之间的起竖液压机构130。起竖液压机构130用于调节弹射轨臂200的竖向角度。起竖液压机构130分别与底座支撑120和弹射轨臂200铰接，具体的，起竖液压机构130可以为液压缸，液压缸的活塞杆与弹射轨臂200连接，液压缸的缸筒与底座支撑120连接，底座支撑120固定在回转盘110上。回转盘110底部可连接在待连接设备的承载底盘上，弹射轨臂200可相对于底座支撑120进行角度俯仰，弹射轨臂200可随回转盘110回转。

具体的，承载底盘可以是车载的，方便运输和使用的灵活性，也可以是固定装在舰船相应的设备上，具体安装在哪里并不影响本申请的目的。

弹射轨臂200沿长度方向设置有弹射轨道210，弹射轨臂200两侧的侧壁内侧对称的安装有若干组导向滑轮。

如图4～5所示，弹射轨臂200的侧壁上开设有用于安装弹射滑轮组的安装孔，导向滑轮安装在侧壁的内壁上。导向滑轮包括第一导向滑轮230和第二导向滑轮240，弹射轨臂200的侧壁的前后两端安装了第一导向滑轮230，在靠近阻尼器900和弹射气缸机构300处安装了第二导向滑轮240，第一导向滑轮230的直径大于第二导向滑轮240的直径。

弹射轨臂200内形成有第一中空腔室和第二中空室，第二中空室设置在第一中空腔室的下部，第一中空腔室内安装有伸缩臂机构400，第二中空腔室内固定安装有弹射气缸机构300和阻尼器900。该阻尼器900为直线行程弹性阻尼器。

弹射气缸机构300的两侧对称安装有滑轮250和动滑轮260，阻尼器900的两侧对称安装有滑轮250，具体的，弹射气缸机构300的固定部两侧安装有滑轮250，弹射气缸机构300的往复运动部两端的两侧安装动滑轮260，阻尼器900的行程端安装滑轮250。

牵引绳220两端分别与弹射气缸机构300的往复运动部固定连接，弹射气缸机构300的往复运动部伸缩通过牵引绳带动承载小车600沿弹射轨道210滑行。

如图5所示，承载小车600底部的两侧分别与牵引绳220固定连接，牵引绳220的一端依次缠绕弹射轨臂200侧壁前端的第一导向滑轮230和第二导向滑轮240、阻尼器900行程端的滑轮250、弹射气缸机构300的往复运动部上的动滑轮260，最终与弹射气缸机构300的往复运动部固定连接，其中，牵引绳在阻尼器900行程端的滑轮250与弹射气缸机构300往复运动部上的动滑轮260之间往复缠绕多圈，具体圈数以增程倍率需要为准；牵引绳220的另一端依次缠绕弹射轨臂200侧壁后端的第一导向滑轮230和第二导向滑轮240、弹射气缸机构300往复运动部的动滑轮260、弹射气缸机构300固定部上的滑轮250，最终与弹射气缸机构300的往复运动部连接固定，其中，牵引绳在弹射气缸机构300固定部上的滑轮250与弹射气缸机构300往复运动部上的动滑轮260之间往复缠绕多圈，具体圈数与牵引绳另一端在阻尼器900行程端的滑轮250与弹射气缸机构300的往复运动部上的动滑轮260之间的缠绕圈数一致，缠绕方式对称。

在该实施例中，弹射气缸机构300的固定部为活塞杆，往复运动部为往复缸筒，当弹射气缸机构300的往复缸筒往复动作时，动滑轮260随往复缸筒一同往复动作，通过牵引绳220产生牵拉动力，形成弹射行程，装置在弹射和回收时，往复缸筒的气动控制性能优于活塞杆的性能，因为飞机弹射和回收时的冲击力较大，并且需要对气缸压力进行随时调控，这样的安装连接方式有利于装置技术性能的稳定发挥。

为了放大承载小车600运行区间的长度，作为优选，滑轮250和动滑轮260采用多组滑轮组合配对，并且前后对称使用。

伸缩臂机构400包括至少一个可内外伸缩的伸缩臂。当需要回收无人机800时，伸缩臂机构400从弹射轨臂200内伸出。

如图3所示，在该实施例中，伸缩臂机构400包括第一伸缩臂410、第二伸缩臂420和第三伸缩臂430，第一伸缩臂410与弹射轨臂200之间、第一伸缩臂410、第二伸缩臂420和第三伸缩臂430之间为套筒式滑动连接，并可通过拔销机构和缸销进行解锁或锁定，第三伸缩臂430可套入第二伸缩臂420内，第二伸缩臂420可套入第一伸缩臂410内，第一伸缩臂410可套入弹射轨臂200内；为了便于与悬臂机构500连接，在第三伸缩臂430的顶端固定连接有悬臂座440，第三伸缩臂430下壁上设置有垂绳导轮540。

如图3～4所示，悬臂机构500与悬臂座440铰接，并通过悬臂液压缸520与伸缩臂机构400连接，悬臂液压缸520用于调节悬臂杆510的外伸角度。

悬臂机构500包括悬臂杆510、悬臂液压缸520和设置在悬臂杆510上的垂绳导轮540，悬臂杆510与悬臂座440铰接，悬臂液压缸520分别与悬臂杆510和悬臂座440铰接，悬臂液压缸520驱动悬臂杆510动作。

具体的，在该实施例中，悬臂杆510与悬臂座440之间设置有连接支撑组件530，连接支撑组件530包括与悬臂座440铰接的第一连接架531、与悬臂杆510铰接的第二连接架532和设置在第一连接架531和第二连接架532之间的销轴533。悬臂液压缸520的缸筒固设在悬臂座440上，悬臂液压缸520的活塞杆固设在销轴533上。连接支撑组件530有两个作用，作用一是用于联动悬臂杆510在悬臂座440的动作，作用二是当无人机800弹射起飞时，弹射轨臂200反向旋转，连接支撑组件530接触地面形成稳定支撑，弹射轨臂200前端有下倾的空间，无人机800从弹射轨臂200的前端向后弹射起飞，该地面加载弹射无人机800的方式，免除了飞机的吊装作业，使得无人机800的弹射起飞易于操作，人工放置即可实现，极大地方便了各种作业环境下的使用。当然，需要说明的是，无人机800起飞弹射时，弹射轨臂200的下倾角度是可以调整的，也可以是平行放置进行弹射，不只局限于放置在地面上进行发射，也可以是放置在某个设备或者平台上，水平或多种角度起飞弹射，这并不影响本申请的保护范围。

各主要部分的功能机理：

1.回转底座机构100：

回转底座机构100用于承载全部装置，可以安装在车辆、拖车底盘上或舰船甲板上。回转底座机构100通过回转盘110与承载底盘连接，通过回转底座机构100自身的回转和起竖液压机构130实现整个装置弹射、回收作业的方向和角度调整。气泵、液压泵、发动机或者电机等设备可以集成于回转底座机构100或车辆、拖车底盘上。

回转底座机构100与弹射轨臂200后部铰接，并通过起竖液压机构130与弹射轨臂200连接，通过起竖液压机构130的伸缩，能够实现该装置的水平、下倾以及起竖等不同的作业状态。

2.弹射轨臂200：

弹射轨臂200是承载弹射轨道210、承载小车600、弹射滑轮组、牵引绳220、弹射气缸机构300、阻尼器900的主体。

弹射轨臂200通过弹射轨道210对承载小车600进行约束，承载小车600受弹射轨道210约束，只能沿弹射轨道210做前后直线运动。

弹射气缸机构300通过牵引绳220、弹射滑轮组与承载小车600连接，弹射气缸机构300在弹射过程中用于为承载小车600的运行提供动力；回收过程中，用于通过牵引绳220、承载小车600为挂绳回收提供弹性阻尼。

弹射过程中，牵引绳220用于将弹射气缸机构300的作用力传导至承载小车600，通过弹射滑轮组的引导，为承载小车600提供牵引力；回收过程中，牵引绳220用于将弹射气缸机构300的弹性阻尼作用力传导至承载小车600，通过小车600为垂绳700提供弹性阻尼力，吸收飞机挂绳后的冲击能量。

弹射轨臂200通过起竖液压机构130的伸缩，能够实现水平、下倾以及起竖等不同的作业状态，水平回转、竖向俯仰过程中，弹射轨臂200与伸缩臂机构400联动。

弹射轨臂200可以承载伸缩臂机构400，伸缩臂机构400设置于弹射轨臂200内部，其动作机理与伸缩式吊臂相同。

3.承载小车600：

承载小车600用于承载固定无人机800，承载小车600与弹射轨道210连接，并通过牵引绳220牵拉承载小车600沿弹射轨道210运行。承载小车600设有无人机800的锁定、解锁装置。弹射前，无人机800被锁定在承载小车600上，弹射加速时，牵引绳220从后部反向牵拉承载小车600，承载小车600启动、加速并解锁无人机800，弹射行程末端，气缸受行程限制，停止动作，并通过牵引绳拉动承载小车600减速，无人机800脱离承载小车600开始自主飞行，，在惯性作用下，承载小车600通过牵引绳220拉动阻尼器900伸出动作，阻尼器900通过牵引绳220的反向牵拉，对承载小车600造成阻滞，承载小车600减速、停止。

4.弹射滑轮组：

弹射滑轮组包括导向滑轮、滑轮250和动滑轮260。

导向滑轮对牵引绳220起导向约束作用。导向滑轮包括第一导向滑轮230和第二导向滑轮240。为了确保牵引绳220不会在相应部位转向时发生脱缆，作为优选，第一导向滑轮230和第二导向滑轮240采用深槽滑轮，弹射滑轮组设置牵引绳防脱部件。

安装在弹射气缸机构300的固定部两侧的滑轮250作为定滑轮使用；安装在阻尼器900行程端的滑轮250，平时作为定滑轮使用，但在弹射动作后段，在承载小车600的冲击拉动作用下，随同阻尼器900行程端一同拉出，可临时转换为动滑轮使用，从而起到阻尼缓冲作用。

动滑轮260安装在弹射气动机构活动部两端的两侧，随同气缸一同动作。

5.伸缩臂机构400：

伸缩臂机构400用于增大悬臂机构500以及垂绳700的悬挂高度，以便为飞机回收提供足够大的空间。

在装置的储运模式时，伸缩臂机构400收回，弹射轨臂200保持水平或装置默认非作业状态角度。

在装置的弹射作业模式时，伸缩臂机构400收回，弹射轨臂200前端降低，下倾至一定角度，飞机在弹射轨臂200前端装载于承载小车600，沿弹射轨臂200向后弹射起飞。

在装置的垂绳回收作业模式时，弹射轨臂200通过起竖液压机构130形成起竖状态，伸缩臂机构400伸出后构成吊臂状态，通过悬臂液压缸520展开悬臂机构500，垂绳700通过垂绳导轮540垂下。

6.悬臂机构500：

悬臂机构500用于将垂绳700向外挑出，使垂绳700远离伸缩臂机构400，以便为无人机800挂绳后的冲击回转、翻滚摆动留出足够空间，避免与伸缩臂机构400发生碰撞、干涉。

储运及弹射作业模式时，悬臂机构500为折叠收回状态。

回收作业模式时，悬臂机构500通过悬臂液压向外展开悬臂，垂绳700通过垂绳导轮540垂下。

垂绳导轮540用于对垂绳700进行导向约束。优选的，安装在悬臂杆510上的垂绳导轮540带有防脱护圈，用于承托垂绳700随同悬臂机构500动作而不发生脱缆。

7.承载小车600：

作为无人机800载具，承载小车600用于承载无人机800在弹射轨臂200上的运行，弹射轨臂200后端作为弹射离开端，弹射过程中，承载小车600在牵引绳220的拉动下，沿弹射轨道210从弹射轨臂200前端冲向弹射轨臂200后端，在后端减速停止，将飞机抛离。

8.垂绳700：

垂绳700用于无人机800回收，在回收作业模式下，悬臂机构500通过悬臂液压缸520向外展开悬臂杆510，垂绳700通过垂绳导轮540垂下，无人机800与垂绳700接触后，通过设置在无人机800上的挂钩挂住垂绳700并锁定，实现回收作业。在回收作业模式下，将垂绳700的顶端与小车连接，可以通过挂钩或卡扣的方式挂在小车上，垂绳700的末端固定在地面上，或者在载车上伸出一个连接杆，将垂绳700的末端与伸出的连接杆连接。

悬臂杆510的前端、第三伸缩臂430的末端、弹射轨臂200的末端分别设置有垂绳导轮540，用于对垂绳700进行导向约束。

各主要部分的动作机理：

1.无人机800弹射起飞：

如图2所示，伸缩臂机构400未伸出弹射轨臂200，弹射轨臂200横向旋转至适当方向，弹射轨臂200与伸缩臂机构400联动，弹射轨臂200通过起竖液压机构130的伸缩形成下倾的作业状态，为起到稳定支撑作用，可将连接支撑组件530接触地面，调整承载小车600到弹射初始位置，将无人机800安装并锁紧在承载小车600上。其中，弹射初始位置为弹射轨臂200的前端。

通过调整回转底座机构100的回转盘110、起竖液压机构130使弹射轨道210处于预定的方向和角度。

通过调整伸缩臂机构400的伸出长度，可以在连接支撑件530保持接触地面、起到稳定支撑作用的情况下，适当调整弹射仰角。

启动无人机800，增大引擎动力并设置到起飞状态。

承载小车600松开制动，同时按照设备设定的速度、方式控制弹射气缸机构300的往复缸筒前冲，无人机800弹射起飞，无人机800与承载小车600自动脱离后进入自主飞行状态，完成弹射。

2.弹射系统回位：

操作弹射气缸机构300的往复缸筒做反向运行，通过牵引绳220将承载小车600拉回到弹射初始位置，将承载小车600制动锁紧，重新进入待弹射状态。

3.无人机回收：

如图3所示，弹射轨臂起竖，伸缩臂机构400伸出，悬臂机构500的悬臂杆510展开并固定，在悬臂杆510的垂绳导轮540上绕有垂绳700。垂绳700的一端绕过第一伸缩臂410上的垂绳导轮540和弹射轨臂200后端的垂绳导轮540与承载小车600挂接，另一端垂下。

调整回转盘110和起竖液压机构130，将吊挂在悬臂杆510下的垂绳700按照适当的高度悬挂于无人机800返回通道，并使弹射轨臂200、伸缩臂机构400、悬臂杆510侧面迎对无人机800返航方向。

操作弹射气缸机构300的往复缸筒动作，通过牵引绳220将承载小车600拉至弹射起始位，弹射气缸机构保持适当的气压，在这种状态下，垂绳700拉动承载小车600向弹射方向运动时，弹射气缸机构300将通过承载小车600对垂绳700产生弹性阻尼。

操作无人机800按照回收高度撞向垂绳700，无人机800通过缆绳锁扣勾住垂绳700，垂绳700拉动承载小车600产生弹性阻尼，对无人机800挂绳后产生的冲击起到缓冲作用，通过吸收冲击能量，防止无人机800受到冲击损伤。无人机800稳定后，操作回转底座机构100、起竖液压机构130以及伸缩臂机构400、悬臂杆510等，通过调整方向、高度、姿态、角度，将无人机800放至预定位置，回收完成。

4.返回储运：

如图1所示，控制弹射气缸机构300的往复缸筒动作，使承载小车600停留在弹射轨臂200的弹射末端，伸缩臂机构400缩回到弹射轨臂200内，操作回转底座机构100、起竖液压机构130使弹射回收一体化装置返回到合适的储运状态。

以上所述的本申请实施方式，并不构成对本申请保护范围的限定。任何在本申请的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种小型固定翼无人机弹射回收一体化装置，其特征在于，包括：

回转底座机构(100)；

弹射轨臂(200)，与所述回转底座机构(100)铰接，沿长度方向设置有弹射轨道(210)；

弹射气缸机构(300)，与所述弹射轨臂(200)固定连接；

伸缩臂机构(400)，与所述弹射轨臂(200)连接；

悬臂机构(500)，设置在所述伸缩臂机构(400)顶端；

承载小车(600)，设置在所述弹射轨道(210)上，所述承载小车(600)通过牵引绳(220)与所述弹射气缸机构(300)连接；其中，所述弹射气缸机构(300)伸缩带动所述承载小车(600)沿所述弹射轨道(210)运动；

垂绳(700)，一端与所述承载小车(600)可拆卸式连接，另一端与所述悬臂机构(500)连接并穿过所述悬臂机构(500)。

2.根据权利要求1所述的一种小型固定翼无人机弹射回收一体化装置，其特征在于，所述弹射气缸机构(300)包括固设于所述弹射轨臂(200)的固定部和与所述固定部连接的往复运动部；

所述固定部、所述往复运动部和所述弹射轨臂(200)对称的设置有弹射滑轮组，所述弹射滑轮组上卷绕连接有所述牵引绳(220)，所述牵引绳(220)与所述承载小车(600)固定连接，所述牵引绳(220)的两端与所述弹射气缸机构(300)的往复运动部固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种小型固定翼无人机弹射回收一体化装置，其特征在于，所述固定部设置为活塞杆，所述活塞杆与所述弹射轨臂(200)固定连接，所述往复运动部设置为往复缸筒。

4.根据权利要求1所述的一种小型固定翼无人机弹射回收一体化装置，其特征在于，所述伸缩臂机构(400)包括至少一个可沿长度方向伸缩的伸缩臂；

所述弹射轨臂(200)内设置有第一中空腔室和第二中空腔室；所述伸缩臂机构(400)设置在所述第一中空腔室内，所述弹射气缸机构(300)设置在所述第二中空腔室；

所述弹射轨臂(200)设置有垂绳导轮(540)。

5.根据权利要求3所述的一种小型固定翼无人机弹射回收一体化装置，其特征在于，所述伸缩臂机构(400)包括第一伸缩臂(410)、第二伸缩臂(420)和第三伸缩臂(430)，所述第一伸缩臂(410)与所述弹射轨臂(200)之间，所述第一伸缩臂(410)、所述第二伸缩臂(420)和所述第三伸缩臂(430)之间为套筒式滑动连接，并可通过拔销机构和缸销进行解锁或锁定，所述第三伸缩臂(430)可套入第二伸缩臂(420)内，所述第二伸缩臂(420)可套入第一伸缩臂(410)内，所述第一伸缩臂(410)可套入弹射轨臂(200)内；所述第三伸缩臂(430)的顶端固定连接有悬臂座(440)；所述第三伸缩臂(430)下部可设置所述垂绳导轮(540)。

6.根据权利要求4所述的一种小型固定翼无人机弹射回收一体化装置，其特征在于，所述悬臂机构(500)包括悬臂杆(510)、悬臂液压缸(520)和设置在所述悬臂杆(510)的所述垂绳导轮(540)，所述悬臂杆(510)与所述悬臂座(440)铰接，所述悬臂液压缸(520)分别与所述悬臂杆(510)和所述悬臂座(440)铰接，所述悬臂液压缸(520)驱动所述悬臂杆(510)折叠或展开。

7.根据权利要求6所述的一种小型固定翼无人机弹射回收一体化装置，其特征在于，所述悬臂杆(510)与所述悬臂座(440)之间设置有连接支撑组件(530)，所述连接支撑组件(530)包括与所述悬臂座(440)铰接的第一连接架(531)、与所述悬臂杆(510)铰接的第二连接架(532)和设置在所述第一连接架(531)和所述第二连接架(532)之间的销轴(533)；所述悬臂液压缸(520)的缸筒与所述悬臂座(440)铰接，所述悬臂液压缸(520)的活塞杆与所述销轴(533)铰接。

8.根据权利要求1所述的一种小型固定翼无人机弹射回收一体化装置，其特征在于，所述回转底座机构(100)包括回转盘(110)、设置在所述回转盘(110)上部的底座支撑(120)、设置在所述底座支撑(120)和所述弹射轨臂(200)之间的起竖液压机构(130)；所述起竖液压机构(130)分别与所述底座支撑(120)和所述弹射轨臂(200)铰接；所述弹射轨臂(200)可相对于所述底座支撑(120)角度俯仰，所述弹射轨臂(200)可随所述回转盘(110)回转。

9.根据权利要求2所述的一种小型固定翼无人机弹射回收一体化装置，其特征在于，所述弹射轨臂(200)内还固设有阻尼器(900)，所述阻尼器(900)为直线行程弹性阻尼器，所述阻尼器(900)的行程端两侧对称设置有所述弹射滑轮组，所述弹射气缸机构(300)的往复运动部拉动所述牵引绳(220)，通过所述阻尼器(900)的所述弹射滑轮组传动所述牵引绳(220)，从而带动所述承载小车(600)运动。

10.根据权利要求8所述的一种小型固定翼无人机弹射回收一体化装置，其特征在于，所述弹射滑轮组包括导向滑轮、动滑轮(260)和滑轮(250)，所述导向滑轮与所述弹射轨臂(200)连接，所述滑轮(250)设置在弹射气缸机构(300)的固定部两侧和所述阻尼器(900)的行程端两侧，所述动滑轮(260)设置在弹射气缸机构(300)的往复运动部两端的两侧。

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