CN115339599B - 水下无人机运载及弹射装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种水下无人机运载及弹射装置，涉及水下运载设备技术领域，旨在解决目前水下无人机发射不便、成本大的问题，其技术方案要点是：包括舱体、端盖、弹射板、导滑组件和弹射组件，所述舱体的一端设置开口，开口处通过端盖封闭，可形成漂浮的腔体；所述弹射板用于承载无人机，通过导滑组件滑动连接于舱体内并可朝向开口方向移动；所述弹射组件安装于弹射板，用于驱动弹射板及无人机沿导滑组件滑动，使无人机从所述开口处弹出。本发明可搭载小型无人机，在水下一定深度释放，自行上浮出水，然后将无人机弹射到空中。该装置成本低，可靠性高，较好地解决了小型无人机水下发射的问题。

Description

水下无人机运载及弹射装置

技术领域

本发明涉及一种水下运载平台，更具体地说，它涉及一种水下无人机运载及弹射装置。

背景技术

目前无人机应用场合越来越多，一些场景下无人机需要从水下发射，由于水下阻力较高，无人机直接从水中起飞对控制器或结构要求较高，如采用专门发射装置将无人机弹射出水面，将会简化无人机结构和控制器设计，传统的水下发射方式包括水下火箭弹射，高压泵弹等，但其结构较复杂，成本较高，对于小型无人机发射十分浪费，因此需要提出一种新的方案来解决水下小型无人机发射的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水下无人机运载及弹射装置，该装置既可搭载小型无人机，在水下一定深度释放，自行上浮出水，然后将无人机弹射到空中。该装置成本低，可靠性高，较好地解决了小型无人机水下发射的问题。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种水下无人机运载及弹射装置，包括舱体、端盖、弹射板、导滑组件和弹射组件，所述舱体的一端设置开口，开口处通过端盖封闭，可形成漂浮的腔体；所述弹射板用于承载无人机，通过导滑组件滑动连接于舱体内并可朝向开口方向移动；所述弹射组件安装于弹射板，用于驱动弹射板及无人机沿导滑组件滑动，使无人机从所述开口处弹出。

本发明进一步设置为，所述端盖与舱体的开口处通过密封圈密封；所述端盖通过负压吸附在舱体的开口处端盖开设平衡孔，平衡孔处安装适配的电磁阀，所述电磁阀在端盖需要开启前导通，用于打开平衡孔实现舱体内外压力平衡。

本发明进一步设置为，所述端盖开设抽气孔，所述负压抽气孔用于在装配时向外抽气降低舱体内压力，并可在端盖装配后封闭。

本发明进一步设置为，所述端盖一端设置与开口内周适配的内嵌段，内嵌段外周安装密封圈，所述内嵌段在装配时嵌入开口内，并通过密封圈与开口内周实现密封。

本发明进一步设置为，所述导滑组件包括两组适配的滑轨和滑块，两组滑轨安装于舱体的内部，且一端朝向开口方向；所述滑块滑动连接于滑轨，所述弹射板固定于滑块，并可沿滑轨滑移。

本发明进一步设置为，同一滑轨上的滑块包括滑块一、滑块二和滑块三，滑块一、滑块二和滑块三滑动连接于滑轨，并从开口箱舱体内侧方向依次分布；滑块一、滑块二和滑块三之间通过连接杆连接为一体；弹射板与滑块三固定连接。

本发明进一步设置为，所述滑轨的两端固定有限位挡板，朝向开口一端的限位挡板开设通孔，所述通孔的轮廓与滑块一、滑块二的轮廓适配，且较通孔的轮廓稍大，可供滑块一和滑块二从通孔通过；滑块三的轮廓大于所述通孔的轮廓，用于实现滑动限位。

本发明进一步设置为，所述弹射组件包括安装板、若干高压气瓶、撞针和启动机构，所述高压气瓶安装于弹射板，且高压气瓶的喷气端呈背向开口方向设置；所述安装板位于高压气瓶的喷气端一侧，且与弹射板的间距可调节，所述撞针固定于安装板，与高压气瓶一一对应，所述启动机构用于带动安装板和撞针朝向高压气瓶移动，撞针可刺破喷气端的隔膜，使高压气瓶内的高压气体喷出，推动活塞板向开口方向移动，实现无人机弹射。

本发明进一步设置为，所述启动机构包括弹簧和电磁铁，所述安装板通过弹簧弹性连接于弹射板，并通过螺栓限位；所述电磁铁通电可带动安装板和撞针克服弹簧弹力向上运动，撞针刺破高压气瓶的隔膜。

本发明进一步设置为，所述弹射板上固定安装有支撑管，支撑管朝向开口方向延伸，并安装有用于与无人机连接的连接块。连接块的一端呈十字状，可与无人机安装部位连接。

本发明进一步设置为，还包括滑轮一、滑轮二和绳缆，所述滑轮一通过转轴一转动连接于支撑管朝向开口的一端，且转轴一的轴线呈水平设置；所述连接块固定安装于滑轮一；滑轮二通过转轴二转动连接于舱体内腔的底部；线缆穿过中空的支撑管与滑轮一、滑轮二连接；所述线缆上下两端分别固定连接于滑轮一和滑轮二的外周，并呈卷绕状；弹射组件驱动无人机从开口弹出时，弹射板及无人机滑移至极限位置，滑轮一和滑轮二之间距离增加，绳缆长度受限，滑轮一受到绳缆的拉力作用，可带动无人机实现掉头调节。

本发明进一步设置为，所述弹射组件驱动无人机从开口弹出时，弹射板及无人机滑移至极限位置，滑轮一和滑轮二之间距离增加，绳缆长度受限，滑轮一受到绳缆的拉力作用，可通过限制绳缆的长度控制转向调节的角度，无人机的转向角度优选为90°，使无人机机头向上。

综上所述，本发明具有以下有益效果：该装置采用整体浮力大于重力的结构，可搭载小型无人机，在水下一定深度释放，自行上浮出水，然后将无人机弹射到空中，简化了无人机水下布放的过程。且该装置结构简单，成本低，可靠性高，较好地解决了小型无人机水下发射的问题。

附图说明

图1为本发明一种水下无人机运载及弹射装置的爆炸图一；

图2为本发明一种水下无人机运载及弹射装置的爆炸图二；

图3为图2中局部放大图；

图4为本发明一种水下无人机运载及弹射装置的剖视图一；

图5为本发明一种水下无人机运载及弹射装置的剖视图二；

图6为本发明一种水下无人机运载及弹射装置的剖视图三，用表示无人机弹出状态；

图7为本发明一种水下无人机运载及弹射装置的剖视图四，用于表示无人机弹出状态；

图8为本发明的连接块的结构示意图。

附图标记：1、舱体；101、开口；102、底盖；2、端盖；201、平衡孔；202、电磁阀；203、负压抽气孔；204、内嵌段；3、弹射板；4、导滑组件；401、滑块一；402、滑块二；403、滑块三；404、滑轨；405、限位挡板；406、通孔；407、连接杆；5、弹射组件；501、安装板；502、高压气瓶；503、喷气端；504、撞针；505、启动机构；506、弹簧；507、电磁铁；508、螺栓；509、安装孔；6、无人机；61、机头；7、支撑管；8、连接块；801、连接端；901、转轴一；902、滑轮一；903、转轴二；904、滑轮二；905、绳缆；10、控制器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

本实施例公开一种水下无人机运载及弹射装置，如图1-8所示，包括舱体1、端盖2、弹射板3、导滑组件4、弹射组件5和控制器10。

舱体1长中空的圆筒状结构，内部用于容置无人机6及其他部件；舱体1的底部通过固定的底盖102封闭，上端开设一开口101，可供无人机6从开口101处弹出发射。舱体1的开口101处通过端盖2适配的封闭，封闭后舱体1形成一个密封的腔体，并且其浮力要大于装置整体的重力，使得该无人机6运载及弹射装置能够在水下一定深度后，自行上浮出水，然后可从上端的开口101处将无人机6弹射到空中，实现无人机6水下运载和水下发射动作。由于舱体1的下端部件较多，重量较大，在自动漂浮状态下，舱体1处于开口101自动向上的状态，进而也利于无人机6发射；也可通过适当增加配重的方式，形成开口101自动向上的状态。

在端盖2与舱体1的开口101处通过O型密封圈密封，以维持端盖2与舱体1之间的密封结构，保证防水密封效果。

在端盖2上开设负压抽气孔203和内外压平衡孔201，负压抽气孔203用于对舱体1内抽负压，可在端盖2装配完成后可将其封闭；平衡孔201则用于调节舱体1内外压平衡，在端盖2内侧的平衡孔201位置安装适配的电磁阀202，通过电磁阀202能够控制平衡孔201的开闭状态。

装配时，通过负压抽气孔203降低内舱压力，使端盖2能够吸附在舱体1的开口101处，保证与舱体1的水密连接；此时，电磁阀202处于常闭状态，能够切断平衡孔201，以维持舱体1内的负压状态，端盖2能够负压吸附固定在舱体1上。

在需要开启端盖2前，电磁阀202受控开启，平衡孔201内外导通，实现舱体1内外压力平衡，从而为开启端盖2创造条件。

为了提高端盖2吸附固定的稳定性，可在端盖2一端设置延伸的内嵌段204，内嵌段204的轮廓与开口101内周适配，并且将O型密封圈套装在内嵌段204的外周。在装配时，内嵌段204可嵌入开口101内周，并通过密封圈与开口101内周实现密封，伸入部分能够在径向方向上形成辅助限位作用，以维持端盖2安装的稳定性。

进一步地，舱体1的端盖2与舱体1之间可设置定位卡扣，在端盖2与舱体1之间形成配合的连接结构，防止在运输及布放过程中，端盖2自由转动脱落；该定位卡扣结构，在弹射过程中被自动顶开，进而可实现端盖2开启。

在舱体1内，弹射板3通过导滑组件4滑动连接，弹射板3承载着无人机6，可向上端的开口101方向滑移，形成对弹性过程的导向作用，保证弹射装置定向运动；弹射组件5则能够在需要弹射时施加主动的推力，将弹射板3及无人机6向上弹射，将无人机6从开口101弹出，提供弹性过程的动力。

导滑组件4包括两组适配的滑轨404和滑块，在舱体1内腔当中形成一左一右两组导向轨道，保持弹射过程的稳定性。两组滑轨404安装于舱体1的内部，呈上下走向，上端朝向开口101方向；滑块滑动连接在滑轨404，弹射板3位于两组滑轨404之间的位置，并与两侧的滑块固定的连接，实现上下移动过程的导向。

在每组滑轨404上均安装三个滑块，分别为滑块一401、滑块二402和滑块三403，并呈自伤而下一侧分布；在滑块一401、滑块二402和滑块三403之间通过连接杆407连接为一体，在滑行过程中，滑块及弹射板3的滑移具有更好的稳定性。弹射板3则固定安装在最下侧的滑块三403上。

在滑轨404的两端固定安装限位挡板405，朝向开口101一端的限位挡板405开设通孔406，该通孔406的轮廓与滑块一401、滑块二402的轮廓适配，且较通孔406的轮廓稍大，可供滑块一401和滑块二402从通孔406通过。而最下侧的滑块三403的轮廓要大于限位挡板405上通孔406的轮廓，实现滑动限位，避免弹射组件5滑出。

弹射组件5在弹射过程中，提供弹射的动力，以高压气瓶502当中的高压气体作为动力，通过反向喷气的方式推动弹射。

具体地，该弹射组件5包括安装板501、若干高压气瓶502、撞针504和启动机构505，在弹射板3上根据需要安装高压气瓶502的位置，开设安装孔509；高压气瓶502固定安装在弹射板3上，且其喷气端503向下穿过安装孔509呈朝下的状态。

安装板501安装在弹射板3的下侧位置，高压气瓶502的喷气端503伸入至弹射板3与安装板501之间。安装板501在弹射板3的下侧，形成可上下弹性浮动的状态，与弹射板3的间距可调节。多个撞针504的位置与安装板501位置一一对应，启动机构505则能够带动安装板501和撞针504朝向高压气瓶502移动，撞针504的尖端可刺破喷气端503的隔膜，使高压气瓶502内的高压气体可向下喷出，形成朝下的推力作用，推动活塞板向上方的开口101移动，提供弹射动力，实现无人机6弹射。

该启动机构505包括弹簧506和电磁铁507，形成以弹簧506支撑的弹性浮动结构；在安装板501与弹射板3之间安装螺杆，螺杆的两端贯穿安装板501与弹射板3上的过孔，并通过螺头和螺母形成限位作用，使得安装板501能够相对弹射板3上下浮动。弹簧506的两端弹性抵压在安装板501与弹射板3之间，并套设在对应的螺栓508上。通过弹簧506的弹力，能够将安装板501、弹射板3相互弹性撑开，将撞针504弹性限制在远离高压气瓶502的喷气端503隔膜位置。

电磁铁507安装在安装板501上，而弹射板3则为可磁性吸附的材质，例如，铁质材料。在发射时为电磁铁507加电，电磁铁507产生磁性，与弹射板3之间产生磁性吸附作用，带动安装板501和撞针504向上运动，撞针504刺破高压气瓶502喷气端503的隔膜，高压气体喷出，推动弹射板3向上运动完成弹射。

在弹射板3上固定安装有支撑管7，支撑管7位于一侧，可与部分滑块固定连接，起到支撑固定的作用。该支撑管7可为中空的管状结构，为线缆布放提供安装空间，避免线缆缠绕部件。例如，端盖2上的电磁阀202与舱体1底部控制器10之前的线缆即可布放在支撑管7内。

支撑管7朝向上方的开口101方向延伸，并在支撑管7的上端位置安装有用于与无人机6连接的连接块8，连接块8的一端为呈十字状的连接端81，可与无人机6安装部位连接，起到对无人机6的支撑作用。在弹射后，无人机6弹出舱体1，无人机6的一侧为自由状态，再由无人机6解脱与连接块8之间的连接，使得无人机6能够脱离该装置起飞。

由于无人机6的宽度方向较宽，而前后的长度相对较短，为了缩小舱体1的直径大小，以优化该该装置整体的尺寸，往往需要将无人机6呈横置状态安装在舱体1内，如图4所示的状态。进一步地，通过在该舱体1内在安装掉头的组件，能够在弹射后实现自动掉头的动作，确保无人机6正常弹射。

具体地，在舱体1内进一步设置转轴一901、滑轮一902、转轴二903、滑轮二904和绳缆905等部件。其中，支撑管7的上端固定安装转轴一901，转轴一901呈水平的状态，朝向舱体1的中心位置方向布置，并且将该滑轮一902转动安装在转轴一901上，滑轮一902与转轴一901之间通过轴向的限位结构，使得滑轮一902仅能够实现转动，而不能够实现轴向的移动，维持滑轮一902稳定的状态。而在滑轮一902背向支撑管7的一端上固定安装连接块8，连接块8能够于无人机6的安装部位连接。无人机6能够以滑轮一902为支撑，形成可旋转调节的状态，通过调节滑轮一902，即可实现对无人机6的转向掉头调节，进而可将横置状态的无人机6调节为所需的方向。

在舱体1内腔底部安装滑轮二904，具体可在舱体1底部的控制器10的外壳上安装转轴二903，在转轴二903上转动安装滑轮二904，滑轮二904与转轴二903之间也形成可转动调节，而轴向限位的连接状态。

绳缆905穿过中空的支撑管7与滑轮一902、滑轮二904连接，其中绳缆905上两端与滑轮一902的外周固定，并呈卷绕的状态，下端与滑轮二904的外周固定，也很卷绕的状态，可将绳缆905收卷，利于绳缆905收纳；

当弹射组件5驱动无人机6从开口101弹出时，弹射板3及无人机6滑移至极限位置，滑轮一902和滑轮二904之间距离增加，当装置上升至极限位置时，由于绳缆905长度受限，滑轮一902受到绳缆905的拉力作用，可带动滑轮一902上的连接块8及无人机6实现掉头调节。一般情况下，滑轮一902旋转调节的角度为90°，相应地无人机6也将转向90°，使无人机6机头61向上，如图4、6的状态。

进一步地，可调节绳缆905与滑轮一902的外周连接位置，即可调整无人机6弹射后转向调节的角度，进而可适应更多的不同的无人机6弹射要求。

工作原理：该装置从在水下一定深度释放，自行上浮出水；控制器10接到唤醒信号进入工作状态，首先将信息传输至无人机6，然后电磁铁507上电，通电后的电磁铁507瞬间做向上动作，刺破高压气瓶502的隔膜，使高压气瓶502瞬间喷出气体，产生反作用力(工作压力不小于8MPa)，推动弹射板3及无人机6沿滑轨404向上滑移，无人机6从开口101滑出至舱体1外部。当该装置上升到极限位置时，绳缆905带动滑轮一902动作，滑轮一902及无人机6受到拉力转动90度。此时，无人机6一侧为自由状态，再由无人机6解脱与连接块8之间的连接，完成与本装置的脱离，无人机6起飞。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种水下无人机运载及弹射装置，其特征在于，包括舱体(1)、端盖(2)、弹射板(3)、导滑组件(4)和弹射组件(5)，所述舱体(1)的一端设置开口(101)，开口(101)处通过端盖(2)封闭，可形成漂浮的腔体；所述弹射板(3)用于承载无人机(6)，通过导滑组件(4)滑动连接于舱体(1)内并可朝向开口(101)方向移动；所述弹射组件(5)安装于弹射板(3)，用于驱动弹射板(3)及无人机(6)沿导滑组件(4)滑动，使无人机(6)从所述开口(101)处弹出；

所述弹射板(3)上固定安装有支撑管(7)，支撑管(7)朝向开口(101)方向延伸，并安装有用于与无人机(6)连接的连接块(8)；还包括滑轮一(902)、滑轮二(904)和绳缆(905)，所述滑轮一(902)通过转轴一(901)转动连接于支撑管(7)朝向开口(101)的一端，且转轴一(901)的轴线呈水平设置；所述连接块(8)固定安装于滑轮一(902)；滑轮二(904)通过转轴二(903)转动连接于舱体(1)内腔的底部；线缆穿过中空的支撑管(7)与滑轮一(902)、滑轮二(904)连接；所述线缆上下两端分别端固定连接于滑轮一(902)和滑轮二(904)的外周，并呈卷绕状；弹射组件(5)驱动无人机(6)从开口(101)弹出时，弹射板(3)及无人机(6)滑移至极限位置，滑轮一(902)和滑轮二(904)之间距离增加，绳缆(905)长度受限，滑轮一(902)受到绳缆(905)的拉力作用，可带动无人机(6)实现掉头调节。

2.根据权利要求1所述的一种水下无人机运载及弹射装置，其特征在于，所述端盖(2)与舱体(1)的开口(101)处通过密封圈密封；所述端盖(2)通过负压吸附在舱体(1)的开口(101)处端盖(2)开设平衡孔(201)，平衡孔(201)处安装适配的电磁阀(202)，所述电磁阀(202)在端盖(2)需要开启前导通，用于打开平衡孔(201)实现舱体(1)内外压力平衡。

3.根据权利要求2所述的一种水下无人机运载及弹射装置，其特征在于，所述端盖(2)开设负压抽气孔(203)，所述负压抽气孔(203)用于在装配时向外抽气降低舱体(1)内压力，并可在端盖(2)装配后封闭。

4.根据权利要求1所述的一种水下无人机运载及弹射装置，其特征在于，所述导滑组件(4)包括两组适配的滑轨(404)和滑块，两组滑轨(404)安装于舱体(1)的内部，且一端朝向开口(101)方向；所述滑块滑动连接于滑轨(404)，所述弹射板(3)固定于滑块，并可沿滑轨(404)滑移。

5.根据权利要求4所述的一种水下无人机运载及弹射装置，其特征在于，同一滑轨(404)上的滑块包括滑块一(401)、滑块二(402)和滑块三(403)，滑块一(401)、滑块二(402)和滑块三(403)滑动连接于滑轨(404)，并从开口(101)箱舱体(1)内侧方向依次分布；滑块一(401)、滑块二(402)和滑块三(403)之间通过连接杆(407)连接为一体；弹射板(3)与滑块三(403)固定连接；所述滑轨(404)的两端固定有限位挡板(405)，朝向开口(101)一端的限位挡板(405)开设通孔(406)，所述通孔(406)的轮廓与滑块一(401)、滑块二(402)的轮廓适配，且稍通孔(406)的轮廓稍大，可供滑块一(401)和滑块二(402)从通孔(406)通过；滑块三(403)的轮廓大于所述通孔(406)的轮廓，用于实现滑动限位。

6.根据权利要求1所述的一种水下无人机运载及弹射装置，其特征在于，所述弹射组件(5)包括安装板(501)、若干高压气瓶(502)、撞针(504)和启动机构(505)，所述高压气瓶(502)安装于弹射板(3)，且高压气瓶(502)的喷气端(503)呈背向开口(101)方向设置；所述安装板(501)位于高压气瓶(502)的喷气端(503)一侧，且与弹射板(3)的间距可调节，所述撞针(504)固定于安装板(501)，与高压气瓶(502)一一对应，所述启动机构(505)用于带动安装板(501)和撞针(504)朝向高压气瓶(502)移动，撞针(504)可刺破喷气端(503)的隔膜，使高压气瓶(502)内的高压气体喷出，推动活塞板向开口(101)方向移动，实现无人机(6)弹射。

7.根据权利要求6所述的一种水下无人机运载及弹射装置，其特征在于，所述启动机构(505)包括弹簧(506)和电磁铁(507)，所述安装板(501)通过弹簧(506)弹性连接于弹射板(3)，并通过螺栓(508)限位；所述电磁铁(507)通电可带动安装板(501)和撞针(504)克服弹簧(506)弹力向上运动，撞针(504)刺破高压气瓶(502)的隔膜。

8.根据权利要求1所述的一种水下无人机运载及弹射装置，其特征在于，连接块(8)的一端呈十字状，可与无人机(6)安装部位连接。

9.根据权利要求1所述的一种水下无人机运载及弹射装置，其特征在于，所述弹射组件(5)驱动无人机(6)从开口(101)弹出时，弹射板(3)及无人机(6)滑移至极限位置，滑轮一(902)和滑轮二(904)之间距离增加，绳缆(905)长度受限，滑轮一(902)受到绳缆(905)的拉力作用，可带动无人机(6)转向90°，使无人机(6)机头(61)向上。

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