CN116331487B - 一种大型固定翼货运无人机的空投舱及其空投方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及货运设备技术领域，提供了一种大型固定翼货运无人机的空投舱，包括舱体、舱盖和控制箱，还包括：环形导流板固定安装在舱体；第一环形导轨固定安装在舱体；每个配重块均开有插孔，相邻的两个配重块之间均设置有第一弹簧；第二环形导轨固定安装在舱体；环形齿条固定安装在舱体；两个驱动组件，驱动组件包括滑块、电机、齿轮、固定块、插杆、第一电磁铁、第一铁块和第二弹簧，滑块与第二环形导轨滑动连接，电机固定安装在滑块上，齿轮固定安装在电机的输出轴上，固定块固定安装在滑块上，插杆穿过固定块，第一电磁铁固定安装在滑块上，第一铁块固定安装在插杆，第二弹簧使得插杆具有向上移动的趋势。

Description

一种大型固定翼货运无人机的空投舱及其空投方法

技术领域

本发明涉及货运设备技术领域，具体涉及一种大型固定翼货运无人机的空投舱及其空投方法。

背景技术

随着科学技术的发展，无人机的使用越来越普及，其中，用于货物运输的货运无人机在物流领域发挥着重要的作用。

目前固定翼货运无人机向地面投送物资的空投舱主要采用常规伞降，即将储存在空投舱中的物品通过降落伞投放至地面。但是现有的空投舱在伞降的过程中无法自行改变飞行姿态，当遇到有风的天气时，空投舱就容易严重偏离预设的落点区域，造成空投作业的失败。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种大型固定翼货运无人机的空投舱及其空投方法，使其在伞降的过程中自行改变飞行姿态，使得空投舱能够朝着预设的落点区域方向移动。

根据本发明的第一个方面，本发明提供一种大型固定翼货运无人机的空投舱，包括舱体、舱盖和控制箱，所述舱体为筒状结构，所述舱体与大型固定翼货运无人机可拆卸连接，所述舱体上具有降落伞组件，还包括：

环形导流板，所述环形导流板沿横向固定安装在所述舱体的底部；

第一环形导轨，所述第一环形导轨固定安装在所述舱体的外壁上；

多个配重块，多个所述配重块沿着所述舱体的周向间隔布置、且均与所述第一环形导轨滑动连接，每个所述配重块的底部均开有插孔，相邻的两个所述配重块之间均设置有第一弹簧，所述第一弹簧的两端分别与相邻的两个所述配重块接触；

第二环形导轨，所述第二环形导轨固定安装在所述舱体的外壁上、且位于所述第一环形导轨的下方；

环形齿条，所述环形齿条固定安装在所述舱体的外壁上；以及

两个驱动组件，两个所述驱动组件间隔布置，所述驱动组件包括滑块、电机、齿轮、固定块、插杆、第一电磁铁、第一铁块和第二弹簧，所述滑块设置在所述第二环形导轨上、且与所述第二环形导轨滑动连接，所述电机固定安装在所述滑块上、且与所述控制箱电连接，所述齿轮固定安装在所述电机的输出轴上、且与所述环形齿条啮合，所述固定块固定安装在所述滑块上，所述插杆沿纵向穿过所述固定块、且与所述固定块滑动连接，所述插杆与所述插孔相适应，所述第一电磁铁固定安装在所述滑块上、且与所述控制箱电连接，所述第一铁块固定安装在所述插杆的底部、且与所述第一电磁铁相对应，所述第二弹簧使得所述插杆具有向上移动的趋势。

进一步地，还包括多个锁定组件，多个所述锁定组件均设置在所述舱盖的下方、且沿着所述舱盖的周向间隔布置，所述锁定组件包括固定板、导向杆、锁定块、第三弹簧和导向块，所述固定板固定安装在所述舱盖的底部，所述导向杆沿横向穿过所述固定板、且与所述固定板滑动连接，所述锁定块固定安装在所述导向杆的外端，所述锁定块的外侧面上开有锁定槽，所述锁定块的底部形成有向上倾斜、且向外延伸的第一导向面，所述第三弹簧的两端分别与所述固定板和所述锁定块固定连接，所述导向块固定安装在所述舱体的内壁上，所述导向块上形成有与所述第一导向面相适应的第二导向面；

所述舱体上开有多个沿横向贯穿的通孔，多个所述通孔沿着所述舱体的周向间隔布置、且与多个所述配重块一一对应。

进一步地，所述配重块上开有沿横向贯穿的导向孔，所述导向孔与对应的所述通孔相适应；

所述锁定组件的数量少于所述配重块的数量，每个所述配重块上均设置有解锁组件，所述解锁组件包括活动杆、连接板、第二电磁铁、第二铁块和第四弹簧，所述活动杆设置在所述导向孔内、且与所述导向孔的内壁滑动连接，所述连接板固定安装在所述活动杆的外端，所述第二电磁铁固定安装在所述配重块上、且与所述控制箱电连接，所述第二铁块固定安装在所述连接板上、且与所述第二电磁铁相对应，所述第四弹簧的两端分别与所述配重块和所述连接板固定连接。

进一步地，还包括环形导向套，所述环形导向套沿横向设置、且穿过多个所述配重块，所述环形导向套穿过多个所述第一弹簧的内侧、且与多个所述配重块均滑动连接。

根据本发明的第二个方面，提供一种空投方法，包括以下步骤：

所述舱体与大型固定翼货运无人机断开连接后从空中落下；

所述舱盖顶部的降落伞组件打开；

所述舱体偏离预设的空投轨迹时，两个所述驱动组件启动，将所有的配重块聚集在舱体的靠近预设落点区域的一侧，所述舱体和所述环形导流板倾斜；

所述舱体朝着预设的落点区域方向移动。

本发明的有益效果：本发明提供的一种大型固定翼货运无人机的空投舱及其空投方法，舱体在伞降的过程中如果偏离预设的空投轨迹时，两个驱动组件同时启动，将所有的配重块都聚集在舱体的靠近预设落点区域的一侧，这样舱体的重心就会向着靠近预设落点区域的一侧发生偏移，舱体和环形导流板发生倾斜，环形导流板受到空气的反作用力，使得空投舱能够朝着预设的落点区域方向移动。

附图说明

图1为本发明的在第一视角下的立体结构示意图；

图2为本发明的在第二视角下的立体结构示意图；

图3为图2中A部的放大结构示意图；

图4为本发明的侧视结构示意图；

图5为舱体的立体结构示意图；

图6为舱盖的立体结构示意图；

图7为本发明的局部剖面结构示意图。

附图标记：10-舱体、11-舱盖、12-通孔、13-环形导向套、20-环形导流板、30-第一环形导轨、40-配重块、41-第一弹簧、42-插孔、43-导向孔、50-第二环形导轨、60-环形齿条、70-驱动组件、71-滑块、72-电机、73-齿轮、74-固定块、75-插杆、76-第一电磁铁、77-第一铁块、78-第二弹簧、80-锁定组件、81-固定板、82-导向杆、83-锁定块、831-第一导向面、832-锁定槽、833-接触部、84-第三弹簧、85-导向块、851-第二导向面、90-解锁组件、91-活动杆、92-连接板、93-第二电磁铁、94-第二铁块、95-第四弹簧。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“纵”、“横”、“水平”、“顶”、“底”、“上”、“下”、“内”和“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发明和简化描述，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发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

如图1-7所示，本发明提供一种大型固定翼货运无人机的空投舱，包括舱体10、舱盖11和控制箱，舱体10为筒状结构，舱体10与大型固定翼货运无人机可拆卸连接，舱体10上具有降落伞组件。舱体10上安装有定位传感器、姿态传感器和信号收发器，定位传感器能够检测舱体10的位置信息，姿态传感器能够检测舱体10在降落时的姿态，控制箱固定安装在舱体10的外壁上。上述内容均为现有技术，具体结构在此不再赘述。本发明还包括环形导流板20、第一环形导轨30、配重块40、第二环形导轨50、环形齿条60和驱动组件70。

环形导流板20沿横向固定安装在舱体10的底部。

第一环形导轨30沿横向固定安装在舱体10的外壁上。

配重块40具有多个，多个配重块40沿着舱体10的周向依次等间隔布置、且均与第一环形导轨30滑动连接。每个配重块40的底部均开有插孔42，相邻的两个配重块40之间均设置有第一弹簧41，第一弹簧41的两端分别与相邻的两个配重块40接触；

第二环形导轨50固定安装在舱体10的外壁上、且位于第一环形导轨30的下方；

环形齿条60沿横向固定安装在舱体10的外壁上。

驱动组件70具有两个，两个驱动组件70间隔布置，驱动组件70包括滑块71、电机72、齿轮73、固定块74、插杆75、第一电磁铁76、第一铁块77和第二弹簧78。滑块71设置在第二环形导轨50上、且与第二环形导轨50滑动连接。电机72固定安装在滑块71上、且与控制箱电连接。齿轮73固定安装在电机72的输出轴上、且与环形齿条60啮合。固定块74固定安装在滑块71上。插杆75沿纵向穿过固定块74、且与固定块74滑动连接，插杆75与插孔42相适应。第一电磁铁76与第一铁块77相对设置，第一电磁铁76固定安装在滑块71上、且与控制箱电连接，第一铁块77固定安装在插杆75的底部、且与第一电磁铁76相对应。第二弹簧78的第一段与固定块74固定连接，第二弹簧78的第二端与第一铁块77固定连接，第二弹簧78使得插杆75具有向上移动的趋势。

初始状态下，第一电磁铁76处于断电状态，在第二弹簧78的作用下，第一铁块77与第一电磁铁76处于分离状态，两个驱动组件70内的插杆75分别插入到两个相邻配重块40的插孔42内。

具体地使用过程为：大型固定翼货运无人机上的空投装置将舱体10从空中抛出，定位传感器实时检测舱体10的位置信息，姿态传感器实时检测舱体10的姿态，信号收发器将舱体10的位置信息和姿态信息实时传输给地面控制中心。一段时间后，控制箱控制降落伞组件打开，舱体10缓慢下落，当定位传感器检测到舱体10偏离预设的空投轨迹时，地面控制中心向信号收发器发出命令，控制箱控制两个驱动组件70内的电机72启动，电机72带动齿轮73旋转，在环形齿条60的作用下，电机72就会带动对应的配重块40在第一环形导轨30上移动，直到两个驱动组件70将所有的配重块40都聚集在舱体10的靠近预设落点区域的一侧，这样舱体10的重心就会向着靠近预设落点区域的一侧发生偏移，此时舱体10和环形导流板20发生倾斜，环形导流板20受到空气的反作用力，使得空投舱能够朝着预设的落点区域方向移动。

舱体10降落在了地面后，控制箱控制各个零部件回到初始状态。

舱体10在降落的过程中，姿态传感器实时检测舱体10的姿态，两个驱动组件70可以继续互相配合，不断调整舱体10的姿态，使得空投舱能够朝着预设的落点区域方向移动。

在一个实施例中，还包括多个锁定组件80，多个锁定组件80均设置在舱盖11的下方、且沿着舱盖11的周向间隔布置。锁定组件80包括固定板81、导向杆82、锁定块83、第三弹簧84和导向块85。固定板81固定安装在舱盖11的底部。导向杆82沿横向穿过固定板81、且与固定板81滑动连接。锁定块83固定安装在导向杆82的外端，锁定块83的外侧面上开有向内延伸的锁定槽832，锁定块83的底部形成有向上倾斜、且向外延伸的第一导向面831。锁定块83在第一导向面831与锁定槽832之间形成有接触部833。第三弹簧84套设在导向杆82上，第三弹簧84的两端分别与固定板81和锁定块83固定连接。导向块85固定安装在舱体10的内壁上，导向块85上形成有与第一导向面831相适应的第二导向面851。

舱体10上开有多个沿横向贯穿的通孔12，多个通孔12沿着舱体10的周向间隔布置、且与多个配重块40一一对应。

工作人员将货物放进舱体10后，将锁定块83与导向块85对齐，然后向下按压舱盖11。舱盖11向下移动的过程中，第二导向面851会与第一导向面831接触，从而使得锁定块83和导向杆82向内移动，此时第三弹簧84处于压缩状态。舱盖11继续向下移动，在第三弹簧84的复位力作用下，锁定槽832就会与导向块85配合在一起，这时舱体10与舱盖11就连接在了一起，不会松开，保证后续货物的稳定运输。

舱体10降落在了地面后，工作人员通过通孔12将锁定块83向内推动即可，此时第三弹簧84处于压缩状态，然后再向上拉出舱盖11，即可取出舱体10内的货物。

在一个实施例中，配重块40上开有沿横向贯穿的导向孔43，导向孔43与对应的通孔12相适应。

锁定组件80的数量少于所述配重块40的数量。每个配重块40上均设置有解锁组件90，解锁组件90包括活动杆91、连接板92、第二电磁铁93、第二铁块94和第四弹簧95。活动杆91沿横向设置在导向孔43内、且与导向孔43的内壁滑动连接。连接板92沿纵向固定安装在活动杆91的外端。第二电磁铁93固定安装在所述配重块40上、且与控制箱电连接。第二铁块94固定安装在连接板92上、且与第二电磁铁93相对应。第四弹簧95套设在活动杆91上，第四弹簧95的两端分别与配重块40和连接板92固定连接。

锁定组件80的工作过程为：舱体10降落在了地面后，控制箱给第二电磁铁93通电，第二电磁铁93通电后与第二铁块94之间产生吸附力，连接板92便会带动活动杆91向内移动，活动杆91的内端向内推动对应的接触部833，锁定块83向内移动，此时第三弹簧84处于压缩状态，此时这部分锁定组件80完成解锁。全部的解锁组件90工作人员再向上拉出舱盖11，即可取出舱体10内的货物。

初始状态下，多个配重块40上的导向孔43与多个通孔12一一对齐，在多个配重块40上依次贴上序号标签。由于锁定组件80的数量少于配重块40。例如，配重块40的数量为8个（序号依次为1-8），锁定组件80的数量为4个，4个锁定组件80分别与4个配重块40（序号为1、3、5、7）一一对应。

舱体10降落在了地面后，各个零部件复位。接收人员向控制器内输入密码，如果输入的密码不是1、3、5、7，则所有配重块40上的解锁组件90均不工作，舱盖11无法打开。只有当输入的密码是四位数，并且是1、3、5、7时，序号为1、3、5、7的配重块40上的解锁组件90才会工作，将4个锁定组件80完成解锁。

这种设计一方面能够自动将解锁块向内推动，完成解锁，此时工作人员只需要向上拉出舱盖11，即可取出舱体10内的货物，不需要工作人员人工推动解锁块，进一步方便使用。另一方面，还提高了保护功能，只有当接收人员正确输入密码后，舱盖11才能够打开，避免无关人员取走舱体10内的货物。

在一个实施例中，还包括环形导向套13，环形导向套13沿横向设置、且穿过多个配重块40，环形导向套13穿过多个第一弹簧41的内侧、且与多个配重块40均滑动连接。

环形导向套13的设计能够对第一弹簧41起到导向作用，使得驱动组件70启动，第一弹簧41压缩时不会发生过度弯曲。

根据本发明的第二个方面，提供一种空投方法，包括以下步骤：

S1、大型固定翼货运无人机上的空投装置将舱体10从空中抛出，舱体10与大型固定翼货运无人机断开连接后从空中落下。

S2、定位传感器实时检测舱体10的位置，在合适的位置时，控制箱控制舱盖11顶部的降落伞组件打开，舱体10缓慢下落。

S3、舱体10偏离预设的空投轨迹时，两个驱动组件70启动，将所有的配重块40聚集在舱体10的靠近预设落点区域的一侧，这样舱体10的重心就会向着靠近预设落点区域的一侧发生偏移，此时舱体10和环形导流板20发生倾斜，环形导流板20受到空气的反作用力，使得空投舱能够朝着预设的落点区域方向移动。

S4、舱体10朝着预设的落点区域方向移动。舱体10在降落的过程中，姿态传感器实时检测舱体10的姿态，两个驱动组件70可以继续互相配合，不断调整舱体10的姿态，使得空投舱能够朝着预设的落点区域方向移动。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种大型固定翼货运无人机的空投舱，包括舱体、舱盖和控制箱，所述舱体为筒状结构，所述舱体与大型固定翼货运无人机可拆卸连接，所述舱体上具有降落伞组件，其特征在于：还包括：

环形导流板，所述环形导流板沿横向固定安装在所述舱体的底部；

第一环形导轨，所述第一环形导轨固定安装在所述舱体的外壁上；

多个配重块，多个所述配重块沿着所述舱体的周向间隔布置、且均与所述第一环形导轨滑动连接，每个所述配重块的底部均开有插孔，相邻的两个所述配重块之间均设置有第一弹簧，所述第一弹簧的两端分别与相邻的两个所述配重块接触；

第二环形导轨，所述第二环形导轨固定安装在所述舱体的外壁上、且位于所述第一环形导轨的下方；

环形齿条，所述环形齿条固定安装在所述舱体的外壁上；以及

两个驱动组件，两个所述驱动组件间隔布置，所述驱动组件包括滑块、电机、齿轮、固定块、插杆、第一电磁铁、第一铁块和第二弹簧，所述滑块设置在所述第二环形导轨上、且与所述第二环形导轨滑动连接，所述电机固定安装在所述滑块上、且与所述控制箱电连接，所述齿轮固定安装在所述电机的输出轴上、且与所述环形齿条啮合，所述固定块固定安装在所述滑块上，所述插杆沿纵向穿过所述固定块、且与所述固定块滑动连接，所述插杆与所述插孔相适应，所述第一电磁铁固定安装在所述滑块上、且与所述控制箱电连接，所述第一铁块固定安装在所述插杆的底部、且与所述第一电磁铁相对应，所述第二弹簧使得所述插杆具有向上移动的趋势。

2.根据权利要求1所述的一种大型固定翼货运无人机的空投舱，其特征在于：还包括多个锁定组件，多个所述锁定组件均设置在所述舱盖的下方、且沿着所述舱盖的周向间隔布置，所述锁定组件包括固定板、导向杆、锁定块、第三弹簧和导向块，所述固定板固定安装在所述舱盖的底部，所述导向杆沿横向穿过所述固定板、且与所述固定板滑动连接，所述锁定块固定安装在所述导向杆的外端，所述锁定块的外侧面上开有锁定槽，所述锁定块的底部形成有向上倾斜、且向外延伸的第一导向面，所述第三弹簧的两端分别与所述固定板和所述锁定块固定连接，所述导向块固定安装在所述舱体的内壁上，所述导向块上形成有与所述第一导向面相适应的第二导向面；

所述舱体上开有多个沿横向贯穿的通孔，多个所述通孔沿着所述舱体的周向间隔布置、且与多个所述配重块一一对应。

3.根据权利要求2所述的一种大型固定翼货运无人机的空投舱，其特征在于：所述配重块上开有沿横向贯穿的导向孔，所述导向孔与对应的所述通孔相适应；

所述锁定组件的数量少于所述配重块的数量，每个所述配重块上均设置有解锁组件，所述解锁组件包括活动杆、连接板、第二电磁铁、第二铁块和第四弹簧，所述活动杆设置在所述导向孔内、且与所述导向孔的内壁滑动连接，所述连接板固定安装在所述活动杆的外端，所述第二电磁铁固定安装在所述配重块上、且与所述控制箱电连接，所述第二铁块固定安装在所述连接板上、且与所述第二电磁铁相对应，所述第四弹簧的两端分别与所述配重块和所述连接板固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种大型固定翼货运无人机的空投舱，其特征在于：还包括环形导向套，所述环形导向套沿横向设置、且穿过多个所述配重块，所述环形导向套穿过多个所述第一弹簧的内侧、且与多个所述配重块均滑动连接。

5.根据权利要求1所述的一种大型固定翼货运无人机的空投舱，其特征在于：所述环形齿条位于所述第二环形导轨的下方。

6.一种空投方法，应用于权利要求1-5中任一项所述的大型固定翼货运无人机的空投舱，其特征在于：包括以下步骤：

所述舱体与大型固定翼货运无人机断开连接后从空中落下；

所述舱盖顶部的降落伞组件打开；

所述舱体偏离预设的空投轨迹时，两个所述驱动组件启动，将所有的配重块聚集在舱体的靠近预设落点区域的一侧，所述舱体和所述环形导流板倾斜；

所述舱体朝着预设的落点区域方向移动。