CN116461706A - 一种阻尼装置及使用该阻尼装置的固定翼无人机回收系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种阻尼装置及使用该阻尼装置的固定翼无人机回收系统，阻尼装置包括支架、支撑轴、储绳件、制动盘及弹性件，支撑轴贯穿制动盘，储绳件和制动盘之间设有摩擦件，支撑轴包括与储绳件螺旋传动配合的丝杠段及供弹性件套设的光杠段，制动盘包括柱状部分和盘状部分，支架包括供柱状部分穿过的中间侧壁，柱状部分与中间侧壁上相应的过孔、以及制动盘的轴孔与支撑轴分别形成内、外两个含有轴向自由度的滑移副，两个滑移副中至少有一个为还含有止转结构的轴向移动副。本发明利用支撑轴实现弹性件的安装，通过滑移副中的止转结构实现制动盘的导向，减少了零部件数量，结构得到简化，方便制造和装配，同时能够减小支撑轴的弯曲变形。

Description

一种阻尼装置及使用该阻尼装置的固定翼无人机回收系统

技术领域

本发明涉及一种阻尼装置及使用该阻尼装置的固定翼无人机回收系统。

背景技术

在固定翼无人机回收领域，无论是传统的撞网回收，还是诸如“SkyHook”、“SideArm”等钩绳式回收，均需通过阻尼装置耗散回收目标的动能。又由于无人机回收时缓冲行程较大，为使回收装置结构紧凑，实用中阻尼装置多采用如下方案：回收绳事先卷储在卷筒上，回收时回收绳被拉出，旋转阻尼器对卷筒施加阻尼阻止卷筒旋转，从而将阻尼力通过回收绳传递至回收目标，使回收目标制动减速。方案中的旋转阻尼器多采用现有成熟的产品，如块式制动器、蹄式制动器、盘式制动器以及电磁制动器等，这些制动器一般均为摩擦式制动器，设有与卷筒固联的制动轮、制动鼓或制动盘，通过弹簧力或液(气)压力等驱动制动瓦块、制动蹄、制动钳或摩擦片等实施紧闸，以提供需要的摩擦阻力矩。

对于固定翼无人机回收系统，为了确保回收目标的安全，提高回收效率，以及追求系统结构的紧凑和简化，通常希望回收过载在不超过无人机可承受阈值的情况下保持最大化，以压缩缓冲行程。然而，现有阻尼装置的摩擦阻力矩通常在一定范围内保持为定值，且由于回收系统存在弹性环节，无人机所受到的制动力大小呈波动变化，其峰值则往往随着缓冲行程增大呈现下降趋势，从而不能有效缩短缓冲行程。

对此，申请公布号为CN112340045A的中国发明专利申请公开了一种小型飞行器撞网回收装置，包括回收网吸能装置(即阻尼装置)、回收网、支架、牵引绳、滑轮。牵引绳一端绕过滑轮后与回收网的周边固定连接，另一端缠绕于阻尼装置上，阻尼装置包括支撑架、丝杆、支撑盘、导向轴、弹性件、固定盘、刹车片、刹车盘、转动盘。丝杆和导向轴均穿过固定盘和支撑盘，且两端均与支撑架固定连接，固定盘与导向轴固定连接，固定盘与支撑盘之间夹持有弹簧，支撑盘上固定有向左延伸且穿过固定盘的导向杆，弹簧套设在导向杆外部。支撑盘靠近转动盘一侧安装刹车片，转动盘靠近支撑盘一侧安装刹车盘，转动盘与滚珠螺母固连且安装在丝杆上，牵引绳缠绕于转动盘。

使用时，飞行器撞击回收网后带动回收网向前运动，回收网拉动牵引绳伸长，从而带动转动盘绕其轴线转动，转动盘在转动过程中沿着丝杠向左平移，使刹车盘与刹车片相互贴合挤压，从而产生摩擦阻力矩，使转动盘的旋转减速，即牵引绳的伸长趋势受阻从而使回收网和飞行器减速，吸收其动能，直至飞行器动能降为零。过程中初始回收过载很小，但随着弹簧逐渐受到挤压，弹性力不断增大，刹车盘和刹车片之间的正压力不断增大，摩擦阻力矩也不断增大，大大减小飞行器从撞网至动能降为零所需时间及距离。

然而，上述阻尼装置结构比较复杂，除了采用丝杠(即支撑轴)与转动盘形成螺旋传动副之外，还设有导向轴以对支撑盘(即制动盘)的移动进行导向，同时还设有导向杆，专用于弹簧安装并对弹簧的压缩进行导向，导向轴、导向杆及弹簧分别沿周向均布设有多个，导致整个阻尼装置的零部件比较多，制造和装配比较麻烦，且尺寸也相对较大，占用较多的安装布置空间。

同时，由于支撑盘和固定盘均空套在丝杆上，丝杆无法通过支撑盘和固定盘及导向杆获得辅助支撑，只能以较大的跨距支撑在支撑架的两端，工作时在牵引绳的拉力下容易引起丝杆的弯曲变形。

另外，相关仿真及试验表明，阻尼装置旋转部分的转动惯量在回收初始阶段对回收过载影响较大，上述阻尼装置中的刹车盘固定在卷筒上随卷筒同步转动，材质多为钢或铸铁，导致旋转部分的转动惯量较大，难以抑制初始段回收冲击过载。并且，由于固定盘与导向轴之间为固定连接，因此上述弹簧的预压缩量无法调节，因此无法根据实际需要输出不同特性的阻力矩，进而无法满足不同回收工况下的过载控制需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种阻尼装置，以解决现有阻尼装置零部件数量多、结构复杂、制造和装配比较麻烦以及丝杆容易弯曲变形的问题；本发明的目的还在于提供一种固定翼无人机回收系统，以解决现有回收系统的阻尼装置零部件数量多、结构复杂、制造和装配比较麻烦以及丝杆容易弯曲变形的问题。

为实现上述目的，本发明中的阻尼装置采用如下技术方案：

一种阻尼装置，包括支架、固定在支架上的支撑轴、通过螺旋传动副装配在支撑轴上的储绳件以及设置在储绳件的轴向一侧的制动盘，支撑轴贯穿制动盘，储绳件上用于缠绕牵引绳，储绳件和制动盘的相对端用于形成摩擦副，或者在储绳件和制动盘之间另外设置有摩擦件，阻尼装置还包括设置在制动盘的远离储绳件一侧的弹性件，支撑轴包括与储绳件螺旋传动配合的丝杠段以及供弹性件套设的光杠段，制动盘包括柱状部分和用于与储绳件或摩擦件配合使用的盘状部分，支架包括供柱状部分穿过的中间侧壁，柱状部分与中间侧壁上相应的过孔、以及制动盘的轴孔与支撑轴分别形成内、外两个含有轴向自由度的滑移副，所述两个含有轴向自由度的滑移副中，至少有一个为还含有止转结构的轴向移动副。

上述技术方案的有益效果在于：支撑轴包括丝杠段和光杠段，丝杠段与储绳件螺旋传动配合，弹性件套设在光杠段上，充分利用了支撑轴自身的长度，无需再为弹性件另外设置导向杆，减少了弹性件及导向杆等零部件的数量，结构得到简化，方便制造和装配。

制动盘包括柱状部分和盘状部分，支架包括供柱状部分穿过的中间侧壁，柱状部分与中间侧壁上相应的过孔、以及制动盘的轴孔与支撑轴分别形成内、外两个含有轴向自由度的滑移副，两个含有轴向自由度的滑移副中，至少有一个为还含有止转结构的轴向移动副，这样不仅方便对制动盘进行导向，减少导向部件的数量，而且确保储绳件在旋转时，制动盘是不转的，同时支撑轴可以通过制动盘支撑在中间侧壁上，为储绳件提供跨距更近的辅助支撑，以减小由于牵引绳拉力造成的支撑轴的弯曲变形，以及进而引起的螺旋副运动卡滞和摩擦副接触不良。

进一步地，柱状部分呈圆柱状，中间侧壁上供柱状部分穿过的过孔为圆柱孔，二者形成包含有所述止转结构的轴向移动副，所述止转结构包括安装在柱状部分外表面上的导向键以及设置在过孔孔壁上且与导向键配合的导向槽。

上述技术方案的有益效果在于：之所以不在内滑移副上设置止转结构而在外滑移副上设置止转结构，其目的在于将制动盘受到的制动力矩直接传递至支架中间侧壁，而不是通过支撑轴以更长的路径间接传递至支架右端部侧壁，以使制动更可靠，同时避免了支撑轴在制动盘扭矩作用下发生扭转变形及应力叠加，使支撑轴受力更合理，使用寿命更长，整个装置工作可靠性更高。

进一步地，支架还包括左端部侧壁和右端部侧壁，支撑轴两端分别安装在左、右端部侧壁上，右端部侧壁和弹性件之间设置有可调节弹性件预压缩量的调节机构，所述调节机构包括一个到右端部侧壁距离可调定的定位环，弹性件的右端顶压在定位环上，支撑轴还包括用于安装定位环的安装段，定位环相对于安装段的位置可调。

上述技术方案的有益效果在于：调节机构可调节弹性件的预压缩量，方便根据实际需要输出不同特性的阻力矩，满足不同回收工况下的过载控制需求；调节机构包括定位环，便于弹性件右端的顶压，同时支撑轴包括安装段，方便定位环的安装和位置调整。

进一步地，安装段属于光杠段的一部分，定位环套设在光杠段的外部并能够沿光杠段轴向滑移，右端部侧壁上设置有螺纹孔，所述调节机构还包括紧定螺钉，所述紧定螺钉通过螺纹配合穿过所述螺纹孔后顶在定位环的右端面上。

上述技术方案的有益效果在于：通过紧定螺钉调定定位环到右端部侧壁的极限距离，从而调节弹性件的预压缩量和预紧力，简单易行可靠。

进一步地，所述弹性件包括外压簧和设置在外压簧内部的内压簧，定位环的左端面包括供外压簧右端顶压的外环面以及供内压簧右端顶压且凸出于外环面的内环面；内压簧的左端顶压在制动盘的右端面上，制动盘的右端部设置有台阶结构，外压簧的左端顶压在台阶结构上。

上述技术方案的有益效果在于：内压簧和外压簧组合形成弹性件，容易获得需要的输出特性；定位环的左端面包括供外压簧右端顶压的外环面以及供内压簧右端顶压且凸出于外环面的内环面，同时制动盘的右端部设置有台阶结构，外压簧的左端顶压在台阶结构上，而内压簧的左端直接顶压在制动盘的端面上，方便内压簧和外压簧的变形。

进一步地，支架包括固定连接在一起的第一支架和第二支架，第一支架包括两个平行且左右布置的左侧壁和右侧壁以及连接两者底部的座板，第二支架包括两个平行且前后布置的前侧壁和后侧壁以及连接在两者右端的连接壁，前侧壁和后侧壁的左端固定在右侧壁上，左侧壁构成所述的左端部侧壁，右侧壁构成所述的中间侧壁，连接壁构成所述的右端部侧壁。

上述技术方案的有益效果在于：支架结构简单，方便制造和组装，同时方便左端部侧壁、右端部侧壁及中间侧壁的形成。

进一步地，支撑轴的左端设置有穿过左端部侧壁的左支撑段，支撑轴的右端设置有穿过右端部侧壁的右支撑段，左支撑段和右支撑段的端面上均设置有凹槽，阻尼装置还包括分别嵌设在凹槽中且与左端部侧壁和右端部侧壁固定连接的条状挡板。

上述技术方案的有益效果在于：通过设置凹槽以及安装条状挡板，实现支撑轴的止转安装，结构简单，方便加工制造和装配。

进一步地，盘状部分的左端面上设有直径大于制动盘轴孔的沉孔，储绳件右端面上设置有用于插入所述沉孔的筒形插套，筒形插套外圆柱面的根部设有储屑环槽。

上述技术方案的有益效果在于：筒形插套及环槽结构可以收纳摩擦碎屑及颗粒物，避免它们落入支撑轴丝杠段的螺纹槽内影响螺旋副正常工作。

进一步地，在储绳件和制动盘之间设置制动衬垫作为摩擦件，制动衬垫固定在储绳件与制动盘相对的端面上并与制动盘左端面形成摩擦副，制动衬垫包括多个分立的摩擦片，相邻摩擦片之间的缝隙沿储绳件径向延伸。

上述技术方案的有益效果在于：行业内制动衬垫一般采用以非金属有机材料为基材的复合材料，密度低，质量轻，使储绳件具有更小的转动惯量，有利于减小回收初始阶段无人机受到的冲击过载。同时，相邻摩擦片之间的缝隙可以使储屑环槽内的碎屑或颗粒物借助重力排出，或在储绳件高速旋转时借助离心力排出。

为实现上述目的，本发明中的固定翼无人机回收系统采用如下技术方案：

一种固定翼无人机回收系统，包括牵引绳和阻尼装置，阻尼装置包括支架、固定在支架上的支撑轴、通过螺旋传动副装配在支撑轴上的储绳件以及设置在储绳件的轴向一侧的制动盘，支撑轴贯穿制动盘，储绳件上用于缠绕牵引绳，储绳件和制动盘的相对端用于形成摩擦副，或者在储绳件和制动盘之间另外设置有摩擦件，阻尼装置还包括设置在制动盘的远离储绳件一侧的弹性件，支撑轴包括与储绳件螺旋传动配合的丝杠段以及供弹性件套设的光杠段，制动盘包括柱状部分和用于与储绳件或摩擦件配合使用的盘状部分，支架包括供柱状部分穿过的中间侧壁，柱状部分与中间侧壁上相应的过孔、以及制动盘的轴孔与支撑轴分别形成内、外两个含有轴向自由度的滑移副，所述两个含有轴向自由度的滑移副中，至少有一个为还含有止转结构的轴向移动副。

上述技术方案的有益效果在于：支撑轴包括丝杠段和光杠段，丝杠段与储绳件螺旋传动配合，弹性件套设在光杠段上，充分利用了支撑轴自身的长度，无需再为弹性件另外设置导向杆，减少了弹性件及导向杆等零部件的数量，结构得到简化，方便制造和装配。

制动盘包括柱状部分和盘状部分，支架包括供柱状部分穿过的中间侧壁，柱状部分与中间侧壁上相应的过孔、以及制动盘的轴孔与支撑轴分别形成内、外两个含有轴向自由度的滑移副，两个含有轴向自由度的滑移副中，至少有一个为还含有止转结构的轴向移动副，这样不仅方便对制动盘进行导向，减少导向部件的数量，而且确保储绳件在旋转时，制动盘是不转的，同时支撑轴可以通过制动盘支撑在中间侧壁上，为储绳件提供跨距更近的辅助支撑，以减小由于牵引绳拉力造成的支撑轴的弯曲变形，以及进而引起的螺旋副运动卡滞和摩擦副接触不良。

进一步地，柱状部分呈圆柱状，中间侧壁上供柱状部分穿过的过孔为圆柱孔，二者形成包含有所述止转结构的轴向移动副，所述止转结构包括安装在柱状部分外表面上的导向键以及设置在过孔孔壁上且与导向键配合的导向槽。

上述技术方案的有益效果在于：之所以不在内滑移副上设置止转结构而在外滑移副上设置止转结构，其目的在于将制动盘受到的制动力矩直接传递至支架中间侧壁，而不是通过支撑轴以更长的路径间接传递至支架右端部侧壁，以使制动更可靠，同时避免了支撑轴在制动盘扭矩作用下发生扭转变形及应力叠加，使支撑轴受力更合理，使用寿命更长，整个装置工作可靠性更高。

进一步地，支架还包括左端部侧壁和右端部侧壁，支撑轴两端分别安装在左、右端部侧壁上，右端部侧壁和弹性件之间设置有可调节弹性件预压缩量的调节机构，所述调节机构包括一个到右端部侧壁距离可调定的定位环，弹性件的右端顶压在定位环上，支撑轴还包括用于安装定位环的安装段，定位环相对于安装段的位置可调。

上述技术方案的有益效果在于：调节机构可调节弹性件的预压缩量，方便根据实际需要输出不同特性的阻力矩，满足不同回收工况下的过载控制需求；调节机构包括定位环，便于弹性件右端的顶压，同时支撑轴包括安装段，方便定位环的安装和位置调整。

进一步地，安装段属于光杠段的一部分，定位环套设在光杠段的外部并能够沿光杠段轴向滑移，右端部侧壁上设置有螺纹孔，所述调节机构还包括紧定螺钉，所述紧定螺钉通过螺纹配合穿过所述螺纹孔后顶在定位环的右端面上。

上述技术方案的有益效果在于：通过紧定螺钉调定定位环到右端部侧壁的极限距离，从而调节弹性件的预压缩量和预紧力，简单易行可靠。

进一步地，所述弹性件包括外压簧和设置在外压簧内部的内压簧，定位环的左端面包括供外压簧右端顶压的外环面以及供内压簧右端顶压且凸出于外环面的内环面；内压簧的左端顶压在制动盘的右端面上，制动盘的右端部设置有台阶结构，外压簧的左端顶压在台阶结构上。

上述技术方案的有益效果在于：内压簧和外压簧组合形成弹性件，容易获得需要的输出特性；定位环的左端面包括供外压簧右端顶压的外环面以及供内压簧右端顶压且凸出于外环面的内环面，同时制动盘的右端部设置有台阶结构，外压簧的左端顶压在台阶结构上，而内压簧的左端直接顶压在制动盘的端面上，方便内压簧和外压簧的变形。

进一步地，支架包括固定连接在一起的第一支架和第二支架，第一支架包括两个平行且左右布置的左侧壁和右侧壁以及连接两者底部的座板，第二支架包括两个平行且前后布置的前侧壁和后侧壁以及连接在两者右端的连接壁，前侧壁和后侧壁的左端固定在右侧壁上，左侧壁构成所述的左端部侧壁，右侧壁构成所述的中间侧壁，连接壁构成所述的右端部侧壁。

上述技术方案的有益效果在于：支架结构简单，方便制造和组装，同时方便左端部侧壁、右端部侧壁及中间侧壁的形成。

进一步地，支撑轴的左端设置有穿过左端部侧壁的左支撑段，支撑轴的右端设置有穿过右端部侧壁的右支撑段，左支撑段和右支撑段的端面上均设置有凹槽，阻尼装置还包括分别嵌设在凹槽中且与左端部侧壁和右端部侧壁固定连接的条状挡板。

上述技术方案的有益效果在于：通过设置凹槽以及安装条状挡板，实现支撑轴的止转安装，结构简单，方便加工制造和装配。

进一步地，盘状部分的左端面上设有直径大于制动盘轴孔的沉孔，储绳件右端面上设置有用于插入所述沉孔的筒形插套，筒形插套外圆柱面的根部设有储屑环槽。

上述技术方案的有益效果在于：筒形插套及环槽结构可以收纳摩擦碎屑及颗粒物，避免它们落入支撑轴丝杠段的螺纹槽内影响螺旋副正常工作。

进一步地，在储绳件和制动盘之间设置制动衬垫作为摩擦件，制动衬垫固定在储绳件与制动盘相对的端面上并与制动盘左端面形成摩擦副，制动衬垫包括多个分立的摩擦片，相邻摩擦片之间的缝隙沿储绳件径向延伸。

上述技术方案的有益效果在于：行业内制动衬垫一般采用以非金属有机材料为基材的复合材料，密度低，质量轻，使储绳件具有更小的转动惯量，有利于减小回收初始阶段无人机受到的冲击过载。同时，相邻摩擦片之间的缝隙可以使储屑环槽内的碎屑或颗粒物借助重力排出，或在储绳件高速旋转时借助离心力排出。

附图说明

图1为本发明中阻尼装置的实施例1的立体图；

图2为本发明中阻尼装置的实施例1的剖视图；

图3为本发明中阻尼装置的实施例2的立体图；

图4为本发明中阻尼装置的实施例2的剖视图；

图5为本发明中阻尼装置的弹性件的“输出阻力矩-转数”特性曲线图(第一种配置：实施例1，摩擦副初始零预紧力接触)；

图6为本发明中阻尼装置的弹性件的“输出阻力矩-转数”特性曲线图(第二种配置：实施例1，摩擦副初始不接触)；

图7为本发明中阻尼装置的弹性件的“输出阻力矩-转数”特性曲线图(第三种配置：实施例2，摩擦副初始不接触)。

图中：1、卷筒；11、筒缘挡边；12、筒形插套；13、储屑环槽；2、支撑轴； 21、丝杠段；22、光杠段；23、左支撑段；24、右支撑段；25、条状挡板；3、第一支架；31、左侧壁；32、右侧壁；33、座板；34、第一支撑孔；4、第二支架；41、前侧壁；42、后侧壁；43、连接壁；44、第二支撑孔；5、制动盘；51、柱状部分；511、第一外周面；512、第二外周面；513、第三外周面；52、盘状部分；53、导向键；54、筋板；6、制动衬垫；7、弹性件；71、外压簧；72、内压簧；73、碟簧；8、垫板；9、调节机构；91、定位环；911、内环面；912、外环面；92、紧定螺钉；93、防松螺母；94、定位板；10、牵引绳。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明了，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例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例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例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

需要说明的是，可能出现的术语如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的关系或者顺序。而且，术语如“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”等限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步地详细描述。

本发明中阻尼装置的实施例1如图1和图2所示，包括支架、固定在支架上的支撑轴2、通过螺旋传动副装配在支撑轴2上的储绳件以及设置在储绳件的轴向一侧的制动盘5，其中本实施例中的储绳件呈筒状，称之为卷筒1，卷筒1由铝塑复合轻质材料制成，中心孔设置有梯形内螺纹，卷筒1外圆面及筒缘挡边 11形成的储绳环槽用于缠绕并储存牵引绳10。

上述支架包括固定连接在一起的第一支架3和第二支架4，第一支架3包括两个平行且左右布置的左侧壁31和右侧壁32以及连接在两者底部的座板33。第二支架4包括两个平行且前后布置的前侧壁41和后侧壁42以及连接在两者右端的连接壁43，前侧壁41和后侧壁42的左端固定在右侧壁32上。左侧壁31 构成支架的左端部侧壁，右侧壁32构成支架的中间侧壁，连接壁43构成支架的右端部侧壁。

左端部侧壁上设有第一支撑孔34，支撑轴2的左端设有穿过第一支撑孔34 的左支撑段23。右端部侧壁上设有第二支撑孔44，支撑轴2的右端设有穿过第二支撑孔44的右支撑段24，支撑轴2的中间部分为工作段，工作段直径大于两端支撑段的直径，因此在两端支撑段位置处均形成有轴肩。左支撑段23与第一支撑孔34形成孔轴配合，并通过轴肩与左端部侧壁实现轴向定位。右支撑段24 与第二支撑孔44形成孔轴配合，并通过轴肩与右端部侧壁实现轴向定位。左支撑段23和右支撑段24的端面上均设置有凹槽，阻尼装置还包括分别嵌设在凹槽中且通过螺钉与左端部侧壁和右端部侧壁固定连接的条状挡板25，通过条状挡板25实现了支撑轴2的周向定位，防止支撑轴2旋转。

支撑轴2的工作段从左至右为丝杠段21和光杠段22，丝杠段21与卷筒1 螺旋传动配合，丝杠段21的螺纹为与卷筒1中心孔内螺纹匹配的梯形外螺纹，因此丝杠段21与卷筒1中心孔构成滑动螺旋传动副。当卷筒1转动时，卷筒1 同时沿轴向移动，丝杠段21的螺距与牵引绳10的直径匹配，这样可实现卷筒收绳时的自动排绳。

如图1和图2所示，制动盘5紧邻卷筒1右侧安装，通过孔轴间隙配合套在支撑轴2上，也即支撑轴2贯穿制动盘5。在卷筒1和制动盘5之间另外设置有摩擦件，制动盘5为钢制，包括柱状部分51和用于与摩擦件配合使用的盘状部分52。盘状部分52的左端面上设有直径大于制动盘5轴孔的沉孔，卷筒1右端面上设置有用于插入所述沉孔的筒形插套12，筒形插套12外圆柱面的根部设有储屑环槽13。筒形插套12及环槽结构可以收纳摩擦碎屑及颗粒物，避免它们落入支撑轴丝杠段的螺纹槽内影响螺旋副正常工作。

进一步地，摩擦件为制动衬垫6，制动衬垫6固定在卷筒1与制动盘5相对的端面上并与制动盘5左端面形成摩擦副，制动衬垫6包括多个分立的摩擦片，相邻摩擦片之间的缝隙沿卷筒1径向延伸。行业内制动衬垫一般采用以非金属有机材料为基材的复合材料，密度低，质量轻，使卷筒1具有更小的转动惯量，有利于减小回收初始阶段无人机受到的冲击过载。同时，相邻摩擦片之间的缝隙可以使储屑环槽13内的碎屑或颗粒物借助重力排出，或在卷筒1高速旋转时借助离心力排出。

柱状部分51穿过中间侧壁，柱状部分51与中间侧壁上相应的过孔、以及制动盘5的轴孔与支撑轴2分别形成内、外两个含有轴向自由度的滑移副，并且柱状部分51与中间侧壁所形成的滑移副为还含有止转结构的轴向移动副。这样不仅方便对制动盘5进行导向，减少导向部件的数量，而且确保卷筒1在旋转时，制动盘5是不转的，同时支撑轴2可以通过制动盘5支撑在中间侧壁上，为卷筒 1提供跨距更近的辅助支撑，以减小由于牵引绳拉力造成的支撑轴2的弯曲变形，以及进而引起的螺旋副运动卡滞和摩擦副接触不良。

具体地，柱状部分51呈圆柱状，中间侧壁上供柱状部分51穿过的过孔为圆柱孔，上述止转结构包括安装在柱状部分51外表面上的导向键53以及设置在过孔孔壁上且与导向键53配合的导向槽。之所以不在内滑移副上设置止转结构而在外滑移副上设置止转结构，其目的在于将制动盘5受到的制动力矩直接传递至支架中间侧壁，而不是通过支撑轴2以更长的路径间接传递至支架右端部侧壁，以使制动更可靠，同时避免了支撑轴2在制动盘5扭矩作用下发生扭转变形及应力叠加，使支撑轴2受力更合理，使用寿命更长，整个装置工作可靠性更高。

结合图1和图2所示，柱状部分51的外周面呈阶梯形圆柱状，柱状部分51 的外周面包括自左至右直径依次减小的第一外周面511、第二外周面512和第三外周面513，第一外周面511和盘状部分52的右端面之间焊接固定有多个筋板 54，上述导向键53安装在第二外周面512上，上述导向槽为左右贯通的通槽，导向键53与导向槽构成滑键配合，从而使制动盘柱状部分51与中间侧壁构成轴向移动副联接。

阻尼装置还包括设置在制动盘5右侧(即远离卷筒1一侧)的弹性件7，弹性件7套设在光杠段22的外部，如图2所示，弹性件7为两个不同规格的圆柱螺旋压缩弹簧的组合，分别为中径和丝径较大的外压簧71和中径和丝径较小的内压簧72，内压簧72套在光杠段22上，外压簧71嵌套在内压簧72外。

右端部侧壁和弹性件7之间设置有可调节弹性件7预压缩量的调节机构，调节机构包括一个到右端部侧壁距离可调定的定位环91，弹性件7的右端顶压在定位环91上，支撑轴2还包括用于安装定位环91的安装段，定位环91相对于安装段的位置可调。在本实施例中，安装段属于光杠段22的一部分，定位环91 套设在光杠段22的外部并能够沿光杠段22轴向滑移，右端部侧壁上设置有螺纹孔，上述调节机构还包括紧定螺钉92，紧定螺钉92通过螺纹配合穿过所述螺纹孔后顶在定位环91的右端面上，通过紧定螺钉92调定定位环91到右端部侧壁的极限距离，从而调节弹性件7的预压缩量和预紧力，简单易行可靠。调节机构还包括连接在紧定螺钉92上的防松螺母93，防松螺母93在右端部侧壁的右侧将紧定螺钉92并紧锁定，防止紧定螺钉92相对于右端部侧壁松动后向右退出。

如图2所示，定位环91的左端面包括外环面912以及凸出于外环面912的内环面911，外压簧71的右端顶压在外环面912上，内压簧72的右端顶压在内环面911上，内压簧72的左端顶压在制动盘5的右端面上。柱状部分51的第二外周面512和第三外周面513之间形成了轴肩，阻尼装置还包括套在第三外周面 513上且顶压在轴肩上的垫板8，外压簧71的左端顶压在垫板8的右端面上，且垫板8的厚度小于第三外周面513的长度，因此垫板8的右端面形成了台阶结构，外压簧71的左端相当于顶压在台阶结构上，从而方便变形。

本发明中阻尼装置在固定翼无人机回收系统中的工作原理是：

当缠绕在卷筒1上的牵引绳10从卷筒1右端被拉出时，带动卷筒1旋转并右移，制动衬垫6与制动盘5左端面接触，形成摩擦副，随着卷筒1右移并推动制动盘5右移，外压簧71和内压簧72被持续压缩，摩擦副两表面间压力持续增大，摩擦副所提供的阻力矩持续增大，从而使拉出的牵引绳10上的张力持续增大。当本发明应用于固定翼无人机回收系统时，渐增的阻力矩输出特性(如图5 所示)可补偿回收绳系因缓冲行程增大而导致的制动力下降趋势，从而通过使整个缓冲过程中制动过载保持稳定来压缩缓冲行程和缓冲时间，进而使回收系统结构紧凑的同时缩短回收时间，提高回收效率。

本发明不限制卷筒1在支撑轴2上的初始轴向位置，实际使用中，卷筒1 释放牵引绳10之前，卷筒1与制动盘5可以通过制动衬垫6处于接触甚至压紧状态，也可以处于分离状态，通过调整卷筒1在支撑轴2上的轴向初始位置、以及调整定位环91的轴向位置，可以对本发明输出阻力矩的力矩-转数(或转角) 特性曲线进行调节，实现特性曲线沿横轴的平移(如图6中所示)，从而适应本发明所配属的固定翼无人机回收系统在不同回收工况下的过载控制需求。通过替换、增减、变换规格以及改变组合方式等手段，可以对作为单体或组合体的压紧弹簧的输出特性进行修改，从而实现不同形态的输出阻力矩-转数(或转角)特性曲线，以满足本发明所配属的固定翼无人机回收系统应对不同回收工况的各种过载控制需求。

本发明中阻尼装置的实施例2如图3和图4所示，与实施例1不同的是：本实施例中的弹性件为碟簧73，多个碟簧73对合组合，得到的输出阻力矩-转数(或转角)特性曲线如图7所示，碟簧组合的左端支撑在制动盘5的右端面上，右端支撑在定位板94(另外一种形式的定位环，其左端面为平面)的左端面上，本实施例中取消了实施例1中的垫板8。

在阻尼装置的其他实施例中：碟簧组合方式可以由单纯的“对合”组合改为“对合-叠合”复合组合，并按需设置叠合的组片数量，或采用不同厚度的碟簧进行组合。

在阻尼装置的其他实施例中：阻尼装置的应用领域并不局限于固定翼无人机回收系统，在其他各种需要有阻力释放牵引绳的作业场合均可广泛适用。

在阻尼装置的其他实施例中：储绳件不是卷筒，而是和专利文献 CN112340045A中一样，由两侧圆盘和多个固定杆构成，此时牵引绳缠绕在固定杆外部。

在阻尼装置的其他实施例中：卷筒右端面上不设置筒形插套，同时盘状部分的左端面上也不设置沉孔。

在阻尼装置的其他实施例中：制动衬垫可以固定在制动盘的左端面上，与储绳件的右端面构成摩擦副；或者储绳件和制动盘其一的制造材料满足储绳件和制动盘的相对端直接形成摩擦副。

在阻尼装置的其他实施例中：柱状部分也可以不是圆柱形，而是六棱柱形或者四方柱形，此时通过在中间侧壁上加工六方孔或者四方孔，即可直接对柱状部分进行导向。

在阻尼装置的其他实施例中：当弹性件包括内压簧和外压簧时，制动盘的右端可以不套设垫板，而是在制动盘自身直接加工台阶结构以供外压簧的端部顶压。

在阻尼装置的其他实施例中：弹性件还可以是弹性胶套。

在阻尼装置的其他实施例中：安装段不属于光杠段的一部分，而是螺纹段，此时定位环直接螺纹连接在安装段上，通过旋转定位环即可直接改变定位环相对于安装段的位置。

在阻尼装置的其他实施例中：可以将支撑轴的左支撑段和右支撑段加工成四方柱形，同时支撑孔也均为四方孔，这样左支撑段和右支撑段分别穿过左侧壁以及连接壁后，直接可以实现止转。

在阻尼装置的其他实施例中：支架的结构可以根据需要设计加工，可以是一体的，也可以是分体的。

在阻尼装置的其他实施例中：可以不设置调节机构，弹性件的预压缩量不可调。

在阻尼装置的其他实施例中：储绳件和支撑轴之间的螺旋传动副为滚动螺旋传动副，如滚珠丝杠副。

在阻尼装置的其他实施例中：制动盘的轴孔与支撑轴之间形成的滑移副为还含有止转结构的轴向移动副；或者，柱状部分与中间侧壁上相应的过孔形成的滑移副、制动盘的轴孔与支撑轴之间形成的滑移副均含有止转结构。

本发明中固定翼无人机回收系统的实施例为：固定翼无人机回收系统包括牵引绳，还包括阻尼装置，阻尼装置的具体结构与上述实施例中的阻尼装置相同，在此不再重述。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种阻尼装置，包括支架、固定在支架上的支撑轴(2)、通过螺旋传动副装配在支撑轴(2)上的储绳件以及设置在储绳件的轴向一侧的制动盘(5)，支撑轴(2)贯穿制动盘(5)，储绳件上用于缠绕牵引绳(10)，储绳件和制动盘(5)的相对端用于形成摩擦副，或者在储绳件和制动盘(5)之间另外设置有摩擦件，阻尼装置还包括设置在制动盘(5)的远离储绳件一侧的弹性件(7)，其特征在于：支撑轴(2)包括与储绳件螺旋传动配合的丝杠段(21)以及供弹性件(7)套设的光杠段(22)，制动盘(5)包括柱状部分(51)和用于与储绳件或摩擦件配合使用的盘状部分(52)，支架包括供柱状部分(51)穿过的中间侧壁，柱状部分(51)与中间侧壁上相应的过孔、以及制动盘(5)的轴孔与支撑轴(2)分别形成内、外两个含有轴向自由度的滑移副，所述两个含有轴向自由度的滑移副中，至少有一个为还含有止转结构的轴向移动副。

2.根据权利要求1所述的阻尼装置，其特征在于：柱状部分(51)呈圆柱状，中间侧壁上供柱状部分(51)穿过的过孔为圆柱孔，二者形成包含有所述止转结构的轴向移动副，所述止转结构包括安装在柱状部分(51)外表面上的导向键(53)以及设置在过孔孔壁上且与导向键(53)配合的导向槽。

3.根据权利要求1或2所述的阻尼装置，其特征在于：支架还包括左端部侧壁和右端部侧壁，支撑轴(2)两端分别安装在左、右端部侧壁上，右端部侧壁和弹性件(7)之间设置有可调节弹性件(7)预压缩量的调节机构，所述调节机构包括一个到右端部侧壁距离可调定的定位环(91)，弹性件(7)的右端顶压在定位环(91)上，支撑轴(2)还包括用于安装定位环(91)的安装段，定位环(91)相对于安装段的位置可调。

4.根据权利要求3所述的阻尼装置，其特征在于：安装段属于光杠段(22)的一部分，定位环(91)套设在光杠段(22)的外部并能够沿光杠段(22)轴向滑移，右端部侧壁上设置有螺纹孔，所述调节机构还包括紧定螺钉(92)，所述紧定螺钉(92)通过螺纹配合穿过所述螺纹孔后顶在定位环(91)的右端面上。

5.根据权利要求3所述的阻尼装置，其特征在于：所述弹性件(7)包括外压簧(71)和设置在外压簧(71)内部的内压簧(72)，定位环(91)的左端面包括供外压簧(71)右端顶压的外环面(912)以及供内压簧(72)右端顶压且凸出于外环面(912)的内环面(911)；内压簧(72)的左端顶压在制动盘(5)的右端面上，制动盘(5)的右端部设置有台阶结构，外压簧(71)的左端顶压在台阶结构上。

6.根据权利要求3所述的阻尼装置，其特征在于：支架包括固定连接在一起的第一支架(3)和第二支架(4)，第一支架(3)包括两个平行且左右布置的左侧壁(31)和右侧壁(32)以及连接两者底部的座板(33)，第二支架(4)包括两个平行且前后布置的前侧壁(41)和后侧壁(42)以及连接在两者右端的连接壁(43)，前侧壁(41)和后侧壁(42)的左端固定在右侧壁(32)上，左侧壁(31)构成所述的左端部侧壁，右侧壁(32)构成所述的中间侧壁，连接壁(43)构成所述的右端部侧壁。

7.根据权利要求3所述的阻尼装置，其特征在于：支撑轴(2)的左端设置有穿过左端部侧壁的左支撑段(23)，支撑轴(2)的右端设置有穿过右端部侧壁的右支撑段(24)，左支撑段(23)和右支撑段(24)的端面上均设置有凹槽，阻尼装置还包括分别嵌设在凹槽中且与左端部侧壁和右端部侧壁固定连接的条状挡板(25)。

8.根据权利要求1或2所述的阻尼装置，其特征在于：盘状部分(52)的左端面上设有直径大于制动盘(5)轴孔的沉孔，储绳件右端面上设置有用于插入所述沉孔的筒形插套(12)，筒形插套(12)外圆柱面的根部设有储屑环槽(13)。

9.根据权利要求1或2所述的阻尼装置，其特征在于：在储绳件和制动盘(5)之间设置制动衬垫(6)作为摩擦件，制动衬垫(6)固定在储绳件与制动盘(5)相对的端面上并与制动盘(5)左端面形成摩擦副，制动衬垫(6)包括多个分立的摩擦片，相邻摩擦片之间的缝隙沿储绳件径向延伸。

10.一种固定翼无人机回收系统，包括牵引绳，其特征在于：还包括如权利要求1～9中任意一项所述的阻尼装置。