CN114044142B - 无人机空基存储投放一体化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无人机空基存储投放一体化装置,包括上部的循环挂载装置和下部的循环固定装置;循环挂载装置包括环形挂载轨道、挂载移动滑轮,每个挂载移动滑轮的下方都安装有与无人机尾部设置的挂载部件相适配的挂载部件;循环固定装置包括环形固定轨道,环形固定轨道的上方等间距设置有一组可沿环形固定轨道受控移动且与无人机机头相适配的限位保护机构,当限位保护机构移动至所述环形固定轨道缩进的一端时其高度下降至使得其与挂载移动滑轮的挂载部件间的距离大于所述无人机的长度。本发明还公开了一种无人机空基存储投放一体化系统。本发明可安全可靠地实现集群无人机的空基存储并对其进行快速、大批量的自动化投放。
Description
技术领域
本发明涉及一种无人机空基投放装置,尤其涉及一种无人机空基存储投放一体化装置。
背景技术
随着无人化和人工智能等新兴技术的快速发展,无人机集群作战成为发达国家军事领域重点研究的课题,并开展了很多探索性项目,旨在形成蜂群作战能力。集群无人机利用数量规模和低成本特性,可在作战体系中以非对称作战,获得交换比优势。但由于集群无人机的小型化设计,存在难以跨地域、长航时、大范围部署等诸多问题。针对以上问题,目前各国已经开展利用大型载机为平台,发挥装备互补优势,通过大型载机运输无人机抵达任务空域后,进行无人机空中投放作业。
现有的无人机空基存储与投放装置存在以下问题:1)弹射发射:如专利CN205345355U、CN105109685A和CN205256690U等,均使用弹射器械实现无人机的发射过程。这些方式的主要缺点在于单次只能发射一架无人机,二次发射所需的准备时间较长,发射效率低;2)航空拖缆拖靶投放:如专利CN107792371A,单次投放数量少,二次发射准备时间长;3)发射筒弹射发射,如专利CN108100287A和CN109229410A飞机结构设计需适应发射筒,限制了无人机的性能;4)单向自由落体投放,如专利CN109263996A,无人机只能单方向按顺序发射,不能灵活选择发射,当出现无人机卡死等故障时无法继续发射;5)机翼下挂载投放,如美国“小精灵”项目空中发射方式,由于机翼下挂载点有限,发射数量少,无法充分利用舱内空间,导致单次无人机投放任务中无人机数量与尺寸受限,无法实现较大密度的无人机集群式投放。此外,目前在进行无人机发射与投放时,针对大批量集群无人机系统,投放装置与方法的自动化与智能程度不高,往往需要技术人员的参与,投放效率低下,而且增加了人员在作战区域暴露的风险。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术不足,提供一种无人机空基存储投放一体化装置,可安全可靠地实现集群无人机的空基存储并对其进行快速、大批量的自动化投放。
本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题:
一种无人机空基存储投放一体化装置,包括上部的循环挂载装置和下部的循环固定装置;所述循环挂载装置包括环形挂载轨道,在环形挂载轨道的下方等间距设置有一组可沿环形挂载轨道受控移动的挂载移动滑轮,每个挂载移动滑轮的下方都安装有与无人机尾部设置的挂载部件相适配的挂载部件;所述循环固定装置包括环形固定轨道,所述环形固定轨道的一端比环形挂载轨道的一端向内缩进一段距离,而环形固定轨道与环形挂载轨道的其余部分上下对齐,所述环形固定轨道的上方等间距设置有一组可沿环形固定轨道受控移动且与无人机机头相适配的限位保护机构,当限位保护机构移动至所述环形固定轨道缩进的一端时其高度下降至使得其与挂载移动滑轮的挂载部件间的距离大于所述无人机的长度。
优选地,所述挂载移动滑轮下方的挂载部件包括挂载装置旋转轴以及挂载钩,所述挂载钩可受控开合,所述挂载装置旋转轴带动挂载钩围绕竖直方向旋转;所述限位保护机构下部连接有固定装置旋转轴,所述固定装置旋转轴可带动限位保护机构围绕竖直方向旋转。
进一步优选地,挂载装置旋转轴和固定装置旋转轴分别通过其内置的舵机驱动自身旋转。
优选地,所述限位保护机构为由弹性材料构成的环状结构。
优选地,无人机尾部设置的挂载部件可受控伸缩。
优选地,所述循环固定装置包括:传动转盘、传动轮、环形固定轨道、支撑杆移动轨道以及缠绕在传动转盘和传动轮上的传送带;传送带的外表面与一组等距排列的移动盘刚性连接;在移动盘的下方安装有移动滑轮,可以在环形固定轨道上滚动;移动盘上设置有两个安装孔,用于插入下端安装有支撑杆移动滑轮的限位支撑杆,支撑杆移动滑轮的下表面与支撑杆移动轨道的上表面接触;支撑杆移动轨道对应于环形固定轨道缩进一端处的轨道高度低于其余部分的轨道高度;所述限位保护机构安装于限位支撑杆上。
进一步优选地,所述传动带为履带式的刚性结构。
基于同一发明构思还可以得到以下技术方案:
一种无人机空基存储投放一体化系统,包括载机及多架无人机,所述载机机舱内安装有如上任一技术方案所述无人机空基存储投放一体化装置。
相比现有技术,本发明技术方案具有以下有益效果:
与传统的无人机运输/投放系统相比,本发明将集群无人机置于运输载机机舱内部,通过无人机尾部挂载部件与挂载装置连接,并对机头进行限位保护,实现无人机挂载存储,并进一步通过调整无人机挂载时的侧放角度,实现多架无人机平行侧放存储,充分利用舱内空间,确保有序快速存储;本发明采用循环式传送结构,通过功能分区与循环输送,实现无人机存储投放一体化作业,提高投放过程的效率与容错性,同时无人机投放过程可以高效快速地自动化运行,减少了作战人员暴露在战场中的风险;本发明有效降低了集群无人机运输与投放过程的运营维护成本,非常适用于战场环境下的大批量集群无人机的快速投放,能有效提升集群无人机的作战能力。
附图说明
图1为本发明无人机空基存储投放一体化系统的总体结构示意图;
图2为无人机空基存储投放一体化装置总体结构示意图;
图3为无人机结构示意图;
图4为循环挂载装置总体示意图;
图5为挂载装置局部示意图;
图6为循环固定装置总体示意图;
图7为循环固定装置局部俯视图;
图8为循环固定装置运动示意图;
图9为循环固定装置自主下降示意图;
图10为集群无人机存储过程示意图;
图11为集群无人机存储位置示意图;
图12为集群无人机投放过程示意图;
图中包含以下附图标记:
1、载机,10、载机舱门,11、控制器,2、无人机,20、无人机限位环,3、无人机空基存储投放一体化装置,30、循环挂载装置,300、环形挂载轨道、301、挂载移动滑轮,302、挂载装置旋转轴,303、挂载钩,3030、挂载钩(释放状态),31、循环固定装置,310、传动转盘、311、传动轮、312、传送带、313、移动盘,314、移动滑轮,315、环形固定轨道,316、限位支撑杆,317、支撑杆移动滑轮,318、支撑杆移动轨道,319、固定装置旋转轴,320、限位保护环。
具体实施方式
针对现有技术不足,本发明的解决思路是利用设置在载机机舱内的循环挂载装置与循环固定装置相配合,实现无人机的大批量存储与循环投放作业。
具体而言,本发明的无人机空基存储投放一体化装置,包括上部的循环挂载装置和下部的循环固定装置;所述循环挂载装置包括环形挂载轨道,在环形挂载轨道的下方等间距设置有一组可沿环形挂载轨道受控移动的挂载移动滑轮,每个挂载移动滑轮的下方都安装有与无人机尾部设置的挂载部件相适配的挂载部件;所述循环固定装置包括环形固定轨道,所述环形固定轨道的一端比环形挂载轨道的一端向内缩进一段距离,而环形固定轨道与环形挂载轨道的其余部分上下对齐,所述环形固定轨道的上方等间距设置有一组可沿环形固定轨道受控移动且与无人机机头相适配的限位保护机构,当限位保护机构移动至所述环形固定轨道缩进的一端时其高度下降至使得其与挂载移动滑轮的挂载部件间的距离大于所述无人机的长度。
为了便于公众理解,下面通过一个具体实施例并结合附图来对本发明的技术方案进行详细说明:
如图1所示,本实施例中的无人机空基存储投放一体化系统包括:载机1、无人机2、无人机空基存储投放一体化装置3。载机1作为无人机2的运输工具与空基投放平台,在其机舱后方设有载机舱门10,用于无人机2的投放,载机舱门10采用液压驱动方式或机械驱动方式。在载机1内部还设有控制器11,用于对无人机2的存储与投放过程进行智能控制。
如图2所示,循环挂载装置30构成无人机空基存储投放一体化装置3的上半部分,用于对无人机2进行批量挂载与投放;循环固定装置31构成无人机空基存储投放一体化装置3的下半部分,用于对挂载存放的无人机2进行固定;如图2所示,无人机2竖直固定在循环挂载装置30与循环固定装置31之间。
图3为本实施例中的无人机结构示意图,如图3所示,无人机2存储于载机1机舱内部,由无人机空基存储投放一体化装置3投放后可以进行自主飞行,在其尾部设有无人机限位环20,用于无人机2存储运输过程中的固定,在无人机发射后,可以通过液压驱动或机械驱动方式收缩进无人机2的机体内部。
如图4和图5所示,循环挂载装置30包括:环形挂载轨道300、挂载移动滑轮301、挂载装置旋转轴302以及挂载钩303。环形挂载轨道300,位于载机1的机舱上方,其上/下表面与等距放置的一组挂载移动滑轮301接触,挂载移动滑轮301可以通过内部电机驱动方式在环形挂载轨道300表面滚动前进,其驱动信号通过与控制器11相连的线缆传输。挂载移动滑轮301下方安装有挂载装置旋转轴302,挂载装置旋转轴302可以通过内部的舵机进行驱动,围绕竖直方向进行旋转,用于调整挂载后的无人机2的存放姿态,其驱动信号通过与控制器11相连的线缆传输。在挂载装置旋转轴302的下方安装有可受控开合的挂载钩303,挂载钩303可以与无人机限位环20进行对接,并将其限定在一定范围内,实现对无人机2的挂载。挂载钩303还可以通过内部舵机驱动,调整为挂载钩释放状态3030,与无人机限位环20脱离对接并释放无人机2,其驱动信号通过与控制器11相连的线缆传输。
图6为循环固定装置总体示意图、图7为循环固定装置局部俯视图、图8为循环固定装置运动示意图,均为循环固定装置不同视角下的结构图。如图6-8所示,本实施例的循环固定装置31包括:传动转盘310、传动轮311、环形固定轨道315、支撑杆移动轨道318以及缠绕在传动转盘310和传动轮311上的传送带312,传动转盘310与传动轮311可以通过电机驱动方式围绕竖直轴方向进行同步旋转,其驱动信号通过与控制器11相连的线缆传输,当传动转盘310与传动轮311进行旋转时,传送带312也被同时带动进行旋转;传动带312优选采用履带式的刚性结构,可通过较高的强度,防止传送带运行过程发生变形;传送带312的外表面与一组等距排列的移动盘313刚性连接;在移动盘313的下方安装有移动滑轮314,可以在环形固定轨道315上滚动;当传送带312转动时,移动盘313将通过移动滑轮314在环形固定轨道315上保持同步平行移动,其移动方向和速度与循环挂载装置30中的挂载移动滑轮301保持一致。
如图9所示,移动盘313上设置有两个安装孔,用于插入下端安装有支撑杆移动滑轮317的限位支撑杆316,支撑杆移动滑轮317的下表面与支撑杆移动轨道318的上表面接触,当移动盘313进行移动时,限位支撑杆316与支撑杆移动滑轮317将沿着支撑杆移动轨道318的上表面同步运动;为了使得挂载的无人机在投放前与循环固定装置31脱离接触,支撑杆移动轨道318对应于环形固定轨道315缩进一端处的轨道高度低于其余部分的轨道高度,本实施例中两段不同高度轨道之间是通过缓降的斜坡轨道相衔接;限位支撑杆316上方安装有固定装置旋转轴319,固定装置旋转轴319上安装有与无人机2机头相适配的限位保护机构,固定装置旋转轴319可以通过内部的舵机进行驱动,围绕竖直方向进行旋转,用于适应挂载后的无人机2的存放姿态,其驱动信号通过与控制器11相连的线缆传输;本实施例中的限位保护机构是限位保护环320,其与无人机2的机身头部进行接触,优选地采用橡胶材料或金属弹簧材料构成,用以保护和固定无人机2;当限位支撑杆316随着支撑杆移动轨道318的不同位置进行高度变化时,限位保护环320的高度也会进行同步调整,在不同高度下,实现对无人机2的限位保护或脱离接触。
如图10、图11所示,上述无人机空基存储投放一体化系统在进行无人机存储时的操作过程具体如下:
步骤一:载机1在地面进行无人机装载准备,打开载机舱门10;
步骤二:待装载的无人机2弹出缩在机身内部的无人机限位环20,由载机舱门10进入载机1机舱内部;
步骤三:使无人机上的无人机限位环20对准循环挂载装置30上处于释放状态的挂载钩3030;二者位置对准后,由控制器11控制,使挂载钩303锁紧并穿过无人机限位环20,进行无人机挂载与限位保护;
步骤四:控制器11驱动挂载移动滑轮301与传动转盘310、传动轮311进行同时同步的旋转移动,将无人机2向机舱内部传送;
步骤五:当无人机2到达存储区域后,随着支撑杆移动轨道318高度向上变化,限位保护环320自主升高并包裹住集群无人机2的机头部位,使集群无人机2竖直固定在循环挂载装置30与循环固定装置31之间;
步骤六:控制器11驱动挂载装置旋转轴302和固定装置旋转轴319进行同步旋转,使无人机2在竖直放置时保持一定侧向角度,在保证无人机存储密度的前提下节省存储空间;
步骤七:重复步骤二至步骤六,直至所有无人机2全部填充进无人机空基存储投放一体化装置3 或达到所需的无人机数量后,关闭载机舱门10。
如图12所示,上述无人机空基存储投放一体化系统在进行无人机投放时的操作过程具体如下:
步骤一:载机1飞行至作战区域上空,打开载机舱门10;
步骤二:控制器11驱动挂载移动滑轮301与传动转盘310、传动轮311进行同时同步的旋转运动,随着支撑杆移动轨道318高度向下变化,限位保护环320自主下降并与无人机2脱离接触,无人机2进入待投放状态,将被输送至向载机舱门10的上方;
步骤三:检查待投放的无人机2状态是否正常,若无人机状态正常执行投放步骤四,若无人机状态异常,则执行上述集群无人机存储操作的步骤四至步骤六;
步骤四:待无人机2传送至载机舱门10上方后,由控制器11控制,使挂载钩303处于释放状态3030,将无人机2机头朝下经由载机舱门10投放至作战区域;
步骤五:无人机2进行空中点火,并缩回无人机限位环20,然后依据任务进行自主飞行;
步骤六:重复投放步骤二至投放步骤五,直至任务所需的无人机2投放完毕后,关闭载机舱门10,载机1返航至安全地点。
Claims (8)
1.一种无人机空基存储投放一体化装置,其特征在于,包括上部的循环挂载装置和下部的循环固定装置;所述循环挂载装置包括环形挂载轨道,在环形挂载轨道的下方等间距设置有一组可沿环形挂载轨道受控移动的挂载移动滑轮,每个挂载移动滑轮的下方都安装有与无人机尾部设置的挂载部件相适配的挂载部件;所述循环固定装置包括环形固定轨道,所述环形固定轨道的一端比环形挂载轨道的一端向内缩进一段距离,而环形固定轨道与环形挂载轨道的其余部分上下对齐,所述环形固定轨道的上方等间距设置有一组可沿环形固定轨道受控移动且与无人机机头相适配的限位保护机构,当限位保护机构移动至所述环形固定轨道缩进的一端时其高度下降至使得其与挂载移动滑轮的挂载部件间的距离大于所述无人机的长度。
2.如权利要求1所述无人机空基存储投放一体化装置,其特征在于,所述挂载移动滑轮下方的挂载部件包括挂载装置旋转轴以及挂载钩,所述挂载钩可受控开合,所述挂载装置旋转轴带动挂载钩围绕竖直方向旋转;所述限位保护机构下部连接有固定装置旋转轴,所述固定装置旋转轴可带动限位保护机构围绕竖直方向旋转。
3.如权利要求2所述无人机空基存储投放一体化装置,其特征在于,挂载装置旋转轴和固定装置旋转轴分别通过其内置的舵机驱动自身旋转。
4.如权利要求1所述无人机空基存储投放一体化装置,其特征在于,所述限位保护机构为由弹性材料构成的环状结构。
5.如权利要求1所述无人机空基存储投放一体化装置,其特征在于,无人机尾部设置的挂载部件可受控伸缩。
6.如权利要求1所述无人机空基存储投放一体化装置,其特征在于,所述循环固定装置包括:传动转盘(310)、传动轮(311)、环形固定轨道(315)、支撑杆移动轨道(318)以及缠绕在传动转盘(310)和传动轮(311)上的传送带(312);传送带(312)的外表面与一组等距排列的移动盘(313)刚性连接;在移动盘(313)的下方安装有移动滑轮(314),可以在环形固定轨道(315)上滚动;移动盘(313)上设置有两个安装孔,用于插入下端安装有支撑杆移动滑轮(317)的限位支撑杆(316),支撑杆移动滑轮(317)的下表面与支撑杆移动轨道(318)的上表面接触;支撑杆移动轨道(318)对应于环形固定轨道(315)缩进一端处的轨道高度低于其余部分的轨道高度;所述限位保护机构安装于限位支撑杆(316)上。
7.如权利要求6所述无人机空基存储投放一体化装置,其特征在于,所述传送带(312)为履带式的刚性结构。
8.一种无人机空基存储投放一体化系统,包括载机及多架无人机,其特征在于,所述载机机舱内安装有如权利要求1~7任一项所述无人机空基存储投放一体化装置。
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CN114044142A (zh) | 2022-02-15 |
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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