CN116443263A - 一种无人机重心测量与推力线调节装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无人机重心测量与推力线调节装置包括承载平台,所述承载平台上设有用于无人机的支撑组件并配合安装有多种测量传感器,本发明还公开了一种无人机重心测量与推力线调节方法,通过上述支撑组件及测量传感器,得出无人机的实际重心位置,进而得出助推火箭需要调整的角度,便于对无人机推力线进行调节。本发明的有益效果是:无人机安装定位精度更高,有利于降低因无人机支脚误差引起的重心测量偏差,有利于提高测量与计算精度,有效降低因测量不精确引起的发射风险。
Description
技术领域
本发明涉及无人机发射技术领域,特别是一种无人机重心测量与推力线调节装置及其方法。
背景技术
目前,无论在军事还是民用领域,无人机都得到了广泛的应用,并发挥着越来越重要的作用。火箭助推是无人机采用较多的一种发射方式。在发射前,需要测量无人机的实际重心,并调整推力线使其助推方向与无人机实际重心保持一致,保证无人机安全发射。
传统的无人机重心测量方法多以无人机自身支脚为定位基准,且测量设备的支撑多为完全固定的方式,由于无人机支脚在制作加工过程中发生变形及位置误差,导致无人机支脚与测量设备的支撑无法精确安装定位,计算得到的重心位置不够精确,由此引起的推力线偏差可能会造成发射风险。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点,提供一种无人机重心测量与推力线调节装置及其方法。
本发明的目的通过以下技术方案来实现:
一种无人机重心测量与推力线调节装置,包括承载平台,所述承载平台的前部相对设有第一支撑架,所述承载平台的后部设有第二支撑架,所述第一支撑架上设有直线滑动导轨,所述直线滑动导轨上滑动安装有丝杠安装座,两所述丝杠安装座的下部分别安装有第一X方向测距传感器和第二X方向测距传感器,所述丝杠安装座上设有第一升降丝杠,两所述第一升降丝杠的上部活动端分别设有第一称重传感器和第二称重传感器,所述第一称重传感器和所述第二称重传感器上均设有支腿固定座,所述第二支撑架上安装有第二升降丝杠,所述第二支撑架的两侧设有适配所述第一X方向测距传感器和第二X方向测距传感器的测距基准板,所述第二升降丝杠的上端设有第三称重传感器,所述第三称重传感器的上端设有模拟工装球座,所述模拟工装球座上设有助推火箭模拟工装,所述助推火箭模拟工装上设有倾角传感器。
X方向测距传感器实时测量前后支撑水平方向的实际距离;助推火箭模拟工装替代助推火箭安装到无人机上,并安装到模拟工装球座内,对无人机进行固定;倾角传感器在测量及调节过程中实时测量无人机的倾斜角度。
进一步的,所述测距基准板的端面与第二升降丝杠的轴线重合,一所述测距基准板垂直于所述第一X方向测距传感器,另一所述测距基准板垂直于所述第二X方向测距传感器。
进一步的,所述直线滑动导轨的中部开设有适配所述第一升降丝杠的直线通孔。
进一步的,所述承载平台上位于所述第二支撑架的后方设有第三支撑架,所述第三支撑架的上端设有第三升降丝杠,所述第三升降丝杠的上端设有橡胶底座,所述橡胶底座的上端开设有用于支撑无人机的弧面。
橡胶底座用于保护无人机的磕碰,以及在调节推力线时将飞机抬起。
进一步的,所述承载平台上位于所述第三支撑架的后方设有推力线投影显示板。
推力线投影显示板用于检查推力线调节是否达到期望位置。
进一步的,所述承载平台的底部安装有滚轮支脚。滚轮支脚用于装置的移动与调平。
一种无人机重心测量与推力线调节方法,包括如下步骤:
步骤一:将所述助推火箭模拟工装安装在无人机上;
步骤二:将无人机吊装放置到测量设备上,安装在无人机上的助推火箭模拟工装放置于模拟工装球座内,无人机的两个前支脚分别放置于设备前端的两个支腿固定座上,在无人机重力的作用下,两个支腿固定座下的第一升降丝杠分别沿各自的所述直线滑动导轨5产生位移,调整完成后,对无人机形成三点支撑;
步骤三:利用所述第一升降丝杠和所述第二升降丝杠将无人机调至水平状态,以所述模拟工装球座处为坐标原点,建立坐标系XYZ,测量所述第一称重传感器、第二称重传感器、第三称重传感器、第一X方向测距传感器和第二X方向测距传感器的数值,计算无人机在X方向及Y方向的重心位置;
步骤四:利用所述第二升降丝杠将飞机尾部降低高度,同时两个前支脚处的所述第一升降丝杠也会在无人机支脚的推动下,沿直线滑动导轨5,向靠近尾部的方向移动,位移到位后,测量所述第一称重传感器、第二称重传感器、第三称重传感器、第一X方向测距传感器、第二X方向测距传感器和倾角传感器的数值,计算无人机在Z方向的重心位置;
步骤五:根据无人机在坐标系内的实际重心位置,得到助推火箭需要调整的角度,对推力线进行调节,使推力线与实际重心相匹配。
本发明具有以下优点:
无人机安装定位精度更高,有利于降低因无人机支脚误差引起的重心测量偏差,有利于提高测量与计算精度,有效降低因测量不精确引起的发射风险。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为无人机水平状态下实际重心的XY坐标俯视图。
图3为无人机倾斜状态下实际重心的Z坐标主视图。
图4为无人机倾斜状态示意图。
图中,1-承载平台,2-第一支撑架,3-第二支撑架,4-直线滑动导轨,5-丝杠安装座,6-第一X方向测距传感器,7-第二X方向测距传感器,8-第一升降丝杠,9-第一称重传感器,10-第二称重传感器,11-支腿固定座,12-第二升降丝杠,13-测距基准板,14-第三称重传感器,15-模拟工装球座,16-助推火箭模拟工装,17-直线通孔,18-第三支撑架,19-第三升降丝杠,20-橡胶底座,21-推力线投影显示板,22-滚轮支脚,23-无人机的实际重心位置,24-期望推力线,25-助推火箭模拟工装初始推力线。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施方式中的附图,对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施方式是本发明一部分实施方式,而不是全部的实施方式。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施方式的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此,以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式,都属于本发明保护的范围。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中,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,或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系,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”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;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。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参考图1-4所示,本发明的一个实施例是:
一种无人机重心测量与推力线调节装置,包括承载平台1,所述承载平台1的前部相对设有第一支撑架2,所述承载平台1的后部设有第二支撑架3,所述第一支撑架2上设有直线滑动导轨4,所述直线滑动导轨4上滑动安装有丝杠安装座5,两所述丝杠安装座5的下部分别安装有第一X方向测距传感器6和第二X方向测距传感器7,所述丝杠安装座5上设有第一升降丝杠8,两所述第一升降丝杠8的上部活动端分别设有第一称重传感器9和第二称重传感器10,所述第一称重传感器9和所述第二称重传感器10上均设有支腿固定座11,所述第二支撑架3上安装有第二升降丝杠12,所述第二支撑架3的两侧设有适配所述第一X方向测距传感器6和第二X方向测距传感器7的测距基准板13,所述第二升降丝杠12的上端设有第三称重传感器14,所述第三称重传感器14的上端设有模拟工装球座15,所述模拟工装球座15上设有助推火箭模拟工装16,所述助推火箭模拟工装16上设有倾角传感器。
所述测距基准板13的端面与第二升降丝杠12的轴线重合,一所述测距基准板13垂直于所述第一X方向测距传感器6,另一所述测距基准板13垂直于所述第二X方向测距传感器7。
所述直线滑动导轨4的中部开设有适配所述第一升降丝杠8的直线通孔17。
所述承载平台1上位于所述第二支撑架3的后方设有第三支撑架18,所述第三支撑架18的上端设有第三升降丝杠19,所述第三升降丝杠19的上端设有橡胶底座20,所述橡胶底座20的上端开设有用于支撑无人机的弧面。
所述承载平台1上位于所述第三支撑架18的后方设有推力线投影显示板21。
所述承载平台1的底部安装有滚轮支脚22。
一种无人机重心测量与推力线调节方法,包括上述装置,并包括如下步骤:
步骤一:将所述助推火箭模拟工装16安装在无人机上;
步骤二:将无人机吊装放置到测量设备上,安装在无人机上的助推火箭模拟工装16放置于模拟工装球座15内,无人机的两个前支脚分别放置于设备前端的两个支腿固定座11上,在无人机重力的作用下,两个支腿固定座11下的第一升降丝杠8分别沿各自的所述直线滑动导轨5产生位移,调整完成后,对无人机形成三点支撑;
步骤三:利用所述第一升降丝杠8和所述第二升降丝杠12将无人机调至水平状态,以所述模拟工装球座15处为坐标原点,建立坐标系XYZ,测量所述第一称重传感器9、第二称重传感器10、第三称重传感器14、第一X方向测距传感器6和第二X方向测距传感器7的数值,计算无人机在X方向及Y方向的重心位置;
具体来说,以图2所示的无人机水平状态下实际重心的XY坐标俯视图,设定在无人机水平状态下,所述第一称重传感器9、第二称重传感器10、第三称重传感器14的读数分别为P1、P2、P3;设定第一X方向测距传感器6和第二X方向测距传感器7的测量圆心坐标分别为(a1,-b,0)和(a2,b,0),模拟工装球座15处为坐标原点,坐标为(0,0,0),根据力和力矩平衡的关系计算出无人机在X方向和Y方向上的重心,具体计算公式如下:
X坐标方向:
Y坐标方向:
计算得出无人机在X方向和Y方向上的重心位置。
步骤四:利用所述第二升降丝杠12将飞机尾部降低高度,同时两个前支脚处的所述第一升降丝杠8也会在无人机支脚的推动下,沿直线滑动导轨4,向靠近尾部的方向移动,位移到位后,测量所述第一称重传感器9、第二称重传感器10、第三称重传感器14、第一X方向测距传感器6、第二X方向测距传感器7和倾角传感器的数值,计算无人机在Z方向的重心位置;
具体来说,以图3所示的无人机倾斜状态下实际重心的Z坐标主视图,设定所述第一称重传感器9、第二称重传感器10、第三称重传感器14的读数分别为P1”、P2’、P3’;设定第一X方向测距传感器6和第二X方向测距传感器7测量的距离分别为a1’和a2’,倾角传感器测量无人机倾角为α,根据力和力矩平衡的关系计算出无人机在Z方向上的重心,具体计算公式如下:
其中:x——水平状态测得的x方向的重心坐标值。
计算得出无人机在Z方向的重心位置。
步骤五:根据无人机在坐标系内的实际重心位置,得到助推火箭需要调整的角度,对推力线进行调节,使推力线与实际重心相匹配。
具体来说,以图4所示的无人机倾斜状态示意图,根据前述步骤得到无人机在X、Y、Z方向的重心位置得出无人机实际重心位置23,在坐标系中,无人机的实际重心位置23与坐标原点的连接线即为期望推力线24。测量得出期望推力线24与助推火箭模拟工装初始推力线25之间的夹角β即为助推火箭需要调整的角度。
本申请采用三点式支撑,前端支撑可沿导轨滑动,即使无人机出现支脚变形或位置误差,也可以精确安装定位;以模拟工装球座的推力位置为坐标原点建立坐标系,降低因支脚误差引起的重心测量偏差;重心测量及推力线调节过程中的距离与角度实时测量调整,提高计算精度,有效降低因测量不精确引起的发射风险。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种无人机重心测量与推力线调节装置,其特征在于:包括承载平台,所述承载平台的前部相对设有第一支撑架,所述承载平台的后部设有第二支撑架,所述第一支撑架上设有直线滑动导轨,所述直线滑动导轨上滑动安装有丝杠安装座,两所述丝杠安装座的下部分别安装有第一X方向测距传感器和第二X方向测距传感器,所述丝杠安装座上设有第一升降丝杠,两所述第一升降丝杠的上部活动端分别设有第一称重传感器和第二称重传感器,所述第一称重传感器和所述第二称重传感器上均设有支腿固定座,所述第二支撑架上安装有第二升降丝杠,所述第二支撑架的两侧设有适配所述第一X方向测距传感器和第二X方向测距传感器的测距基准板,所述第二升降丝杠的上端设有第三称重传感器,所述第三称重传感器的上端设有模拟工装球座,所述模拟工装球座上设有助推火箭模拟工装,所述助推火箭模拟工装上设有倾角传感器。
2.根据权利要求1所述的一种无人机重心测量与推力线调节装置,其特征在于:所述测距基准板的端面与第二升降丝杠的轴线重合,一所述测距基准板垂直于所述第一X方向测距传感器,另一所述测距基准板垂直于所述第二X方向测距传感器。
3.根据权利要求1所述的一种无人机重心测量与推力线调节装置,其特征在于:所述直线滑动导轨的中部开设有适配所述第一升降丝杠的直线通孔。
4.根据权利要求1所述的一种无人机重心测量与推力线调节装置,其特征在于:所述承载平台上位于所述第二支撑架的后方设有第三支撑架,所述第三支撑架的上端设有第三升降丝杠,所述第三升降丝杠的上端设有橡胶底座,所述橡胶底座的上端开设有用于支撑无人机的弧面。
5.根据权利要求4所述的一种无人机重心测量与推力线调节装置,其特征在于:所述承载平台上位于所述第三支撑架的后方设有推力线投影显示板。
6.根据权利要求1所述的一种无人机重心测量与推力线调节装置,其特征在于:所述承载平台的底部安装有滚轮支脚。
7.一种无人机重心测量与推力线调节方法,其特征在于:包括权利要求1-6任一所述的一种无人机重心测量与推力线调节装置,并包括如下步骤:
步骤一:将所述助推火箭模拟工装安装在无人机上;
步骤二:将无人机吊装放置到测量设备上,安装在无人机上的助推火箭模拟工装放置于模拟工装球座内,无人机的两个前支脚分别放置于设备前端的两个支腿固定座上,在无人机重力的作用下,两个支腿固定座下的第一升降丝杠分别沿各自的所述直线滑动导轨产生位移,调整完成后,对无人机形成三点支撑;
步骤三:利用所述第一升降丝杠和所述第二升降丝杠将无人机调至水平状态,以所述模拟工装球座处为坐标原点,建立坐标系XYZ,测量所述第一称重传感器、第二称重传感器、第三称重传感器、第一X方向测距传感器和第二X方向测距传感器的数值,计算无人机在X方向及Y方向的重心位置;
步骤四:利用所述第二升降丝杠将飞机尾部降低高度,同时两个前支脚处的所述第一升降丝杠也会在无人机支脚的推动下,沿直线滑动导轨,向靠近尾部的方向移动,位移到位后,测量所述第一称重传感器、第二称重传感器、第三称重传感器、第一X方向测距传感器、第二X方向测距传感器和倾角传感器的数值,计算无人机在Z方向的重心位置;
步骤五:根据无人机在坐标系内的实际重心位置,得到助推火箭需要调整的角度,对推力线进行调节,使推力线与实际重心相匹配。
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