CN208181448U - 一种基于气动肌腱的无人机弹射系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于气动肌腱的无人机弹射系统，其第一框架的上表面与下表面之间的夹角为8‑15°，沿上表面设有上滑道，上溜板设置于上滑道，上溜板上设有第一滑轮和第三滑轮，沿下表面设有下滑道，下溜板设置于下滑道，下溜板上设有第二滑轮，第一支腿固定于第一框架的后侧面，第二框架的后侧面固定于第一框架的前侧面，第二支腿固定于第二框架的前侧面，在第二支腿顶部和中部分别设有第四滑轮和第五滑轮，气动肌腱固定端固定于第一支腿的下部，缆绳固定端固定于第一支腿，缆绳依次绕过第一至第五滑轮，缆绳自由端与气动肌腱自由端连接。本实用新型提供的弹射系统，解决了现有楔形弹射系统弹射力下降明显、波动剧烈的问题。

Description

一种基于气动肌腱的无人机弹射系统

技术领域

本实用新型涉及无人机弹射器技术领域，具体涉及一种基于气动肌腱的无人机弹射系统。

背景技术

固定翼无人机短距起飞所用的弹射系统，根据能量转换形式的不同可分为：蒸汽式弹射、电磁式弹射、液压式弹射以及压缩空气式楔型弹射。但蒸汽式弹射设备庞大，技术复杂，在固定翼无人机短距起飞中很少使用；电磁式弹射是用于替代蒸汽式弹射而研发的，但受限于电子设备、蓄能设备，须为之匹配足够容量的发电机组，且存在强磁场干扰；液压式弹射系统的液压缸输出速度低，液压马达排量小，发射架长度超过10米，占地大，使用不便；压缩空气式楔型弹射系统，其用气缸作为致动器，气缸动态响应过程中，其弹射力下降明显，一定时间后弹射力往往不能提供给无人机有效的加速度，造成无效加速，浪费跑道长度，而且弹射力具有剧烈波动，致使无人机的加速度有明显的波动(如图1所示)，导致无人机受力不均、滑行时不稳定，对无人机和弹射架的强度要求较高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于气动肌腱的无人机弹射系统，用以解决现有楔型弹射系统的弹射力下降明显、波动剧烈的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种基于气动肌腱的无人机弹射系统，其包括第一框架、上滑道、上溜板、下滑道、下溜板、第一支腿、第二框架、第二支腿、气动肌腱以及缆绳，所述第一框架的前侧面竖直方向的长度小于所述第一框架的后侧面竖直方向的长度，所述第一框架的上表面与所述第一框架的下表面之间的夹角为8-15°，沿所述第一框架的上表面从后向前方向设有所述上滑道，所述上溜板可滑动地设置于所述上滑道，在所述上溜板的两端设有第一滑轮和第三滑轮，沿所述第一框架的下表面从后向前设有所述下滑道，所述下溜板可滑动地设置于所述下滑道，在所述下溜板的中部设有第二滑轮，所述第一支腿固定于所述第一框架的后侧面，所述第二框架的后侧面固定于所述第一框架的前侧面，所述第二支腿固定于所述第二框架的前侧面，在所述第二支腿的顶部和中部分别设有第四滑轮和第五滑轮，所述气动肌腱的固定端固定于所述第一支腿的下部，所述缆绳的固定端固定于所述第一支腿的中部，所述缆绳的绳身依次绕过所述第一滑轮、所述第二滑轮、所述第三滑轮、所述第四滑轮以及所述第五滑轮，所述缆绳的自由端与所述气动肌腱的自由端连接。

其中，所述第一框架与所述第二框架一体成型。

其中，所述基于气动肌腱的无人机弹射系统还包括第一减速滑道，所述第一减速滑道设置在所述第二框架的上表面，所述第一减速滑道的首部与上滑道的尾部连接，所述第一减速滑道用于对所述上溜板减速。

其中，所述基于气动肌腱的无人机弹射系统还包括第二减速滑道，所述第二减速滑道设置在所述第二框架的下表面，所述第二减速滑道的首部与下滑道的尾部连接，所述第二减速滑道用于对所述下溜板减速。

其中，所述基于气动肌腱的无人机弹射系统还包括第六滑轮和绞盘，所述第六滑轮固定于所述第一支腿的上部，所述绞盘固定于所述第一支腿的中部，所述缆绳的固定端绕过所述第六滑轮并且固定于所述绞盘，所述绞盘用于预紧所述缆绳以使所述气动肌腱的长度拉伸5％。

其中，所述基于气动肌腱的无人机弹射系统还包括角度调节支架和角度锁定机构，所述角度调节支架的固定端铰接于所述第二支腿的上部且位于所述第四滑轮的下方，所述角度调节支架的长度大于所述第二支腿的长度，所述角度调节支架用于调节所述上滑道与水平面的夹角，所述角度锁定机构固定于所述第二支腿的上部且与所述角度调节支架的固定端的位置平齐，所述角度锁定机构用于锁定所述角度调节支架与所述第二支腿之间的角度。

其中，所述气动肌腱设有多根，多根所述气动肌腱并联设置。

优选地，所述气动肌腱设有3根。

其中，所述基于气动肌腱的无人机弹射系统还包括第一气动肌腱同步器和第二气动肌腱同步器，所述第一气动肌腱同步器固定于所述第一支腿的下部，多根所述气动肌腱的固定端均固定于所述第一气动肌腱同步器，多根所述气动肌腱的自由端均固定于所述第二气动肌腱同步器，所述缆绳的自由端固定于所述第二气动肌腱同步器。

其中，所述缆绳为孚泰纤维缆绳或尼龙缆绳。

本实用新型具有如下优点：

本实用新型提供了一种基于气动肌腱的无人机弹射系统，其采用气动肌腱作为动力源，上滑道与下滑道之间的轨道夹角为8-15°，分别配备有上溜板与下溜板，气动肌腱做功，其自由端收缩，使得缆绳绷紧，上溜板在缆绳的作用下在上滑道上向前滑动，滑动一段距离后，下溜板在缆绳作用下自动平衡在下滑道的某个位置，此过程中，下溜板向前滑动，下溜板被迫寻找平衡位置的过程中，上溜板一直不停地向前滑行，即上溜板向前滑动和下溜板自动平衡的过程是持续且同时进行的，在轨道夹角(8-15°)的作用下，下溜板的滑动是变加速运动，且下溜板的加速度相对于上溜板的加速度是滞后的，上溜板受到下溜板滞后的阻力(通过两者间的缆绳提供)和气动肌腱的拉力(通过缆绳提供)，在气动肌腱的拉力降低的过程中，由于轨道夹角的存在，使得上溜板受到的向前的合力(此合力即为弹射系统的弹射力)在较小范围内波动，且无明显的下降趋势，避免弹射系统的弹射力及加速度迅速下降，能够长时间提供无人机有效的加速度，减少了弹射系统上滑道的长度，弹射力在较小范围内波动能有效缓解无人机加速度的剧烈波动，改善了无人机和弹射架的受力情况，避免无人机受力不均、滑行不稳造成的损坏。

附图说明

图1是背景技术中压缩空气式楔型弹射系统的无人机加速度曲线图。

图2是实施例1-3提供的基于气动肌腱的无人机弹射系统的结构示意图。

图3是实施例1中无人机弹射起飞过程的加速度曲线图。

图中：1-第一框架，2-上滑道，3-上溜板，4-下滑道，5-下溜板，6-第一支腿，7-第二框架，8-第二支腿，9-气动肌腱，10-缆绳，11-第一滑轮，12-第二滑轮，13-第三滑轮，14-第四滑轮，15-第五滑轮，16-第六滑轮，17-绞盘，18-角度调节支架，19-第一减速滑道，20-第二减速滑道，21-第一气动肌腱同步器，22-第二气动肌腱同步器，23-无人机。

具体实施方式

以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

本申请的描述中，需要说明的是，方位词“前”指的是无人机弹射起飞的方向，其他方位词“后”、“左”、“上”、“下”等均是以“前”所示的方位为基础所对应的方向，而这些方位词仅是为了便于描述申请和简化描述，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申请的限制。

实施例1

如图2所示，实施例1提供了一种基于气动肌腱的无人机弹射系统，其包括第一框架1、上滑道2、上溜板3、下滑道4、下溜板5、第一支腿6、第二框架7、第二支腿8、气动肌腱9以及缆绳10，第一框架1的前侧面竖直方向的长度小于第一框架1的后侧面竖直方向的长度，第一框架1的上表面与第一框架1的下表面之间的夹角为8-15°，沿第一框架1的上表面从后向前方向设有上滑道2，上溜板3可滑动地设置于上滑道2，在上溜板3的两端设有第一滑轮11和第三滑轮13，沿第一框架1的下表面从后向前设有下滑道4，即下滑道4与上滑道2呈8-15°的夹角，下溜板5可滑动地设置于下滑道4，在下溜板5的中部设有第二滑轮12，由于下溜板5仅设有一个滑轮，而上溜板3设有两个滑轮，所以下溜板5与第二滑轮12总重量小于上溜板3与第一滑轮11和第三滑轮13的总重量，第一支腿6固定于第一框架1的后侧面，第二框架7的后侧面固定于第一框架1的前侧面，第一框架1与第二框架7一体成型，第二支腿8固定于第二框架7的前侧面，在第二支腿8的顶部和中部分别设有第四滑轮14和第五滑轮15，气动肌腱9的固定端固定于第一支腿6的下部，气动肌腱9具有功率/重量比和功率/体积比高的特点，同缸径气缸供气条件下能产生10倍于气缸致动器的拉伸力，且气动肌腱9的耗气量仅为气缸致动器的40％，使得基于气动肌腱的无人机弹射系统的体积小、质量轻、能量高，缆绳10为孚泰纤维缆绳或尼龙缆绳，缆绳10的固定端固定于第一支腿6的中部，缆绳10的绳身依次穿过第一滑轮11、第二滑轮12、第三滑轮13、第四滑轮14以及第五滑轮15，缆绳10的自由端与气动肌腱9的自由端连接。

当无人机弹射起飞前，将无人机23固定在上溜板3上，使其一起运动，无人机23弹射过程中，气动肌腱9充气做功，其自由端收缩，牵动缆绳10绷紧，上溜板3在缆绳10的作用下在上滑道上向前滑动，滑动一段距离后，由于下轨道4与上轨道2之间的夹角为8-15°，下溜板5在缆绳10的作用下自动平衡在下滑道4的某个位置，此过程中，下溜板5需向前滑动，在下溜板5被迫寻找平衡位置的过程中，上溜板3一直不停地向前滑行，即上溜板3向前滑动和下溜板5自动平衡的过程是持续且同时进行的，由于下溜板5与第二滑轮12总重量小于上溜板3与第一滑轮11和第三滑轮13的总重量，下溜板5在自动平衡的过程中，所消耗的气动肌腱9的能量的占比少，使得气动肌腱9作用在上溜板3及无人机23上的能量占比多，提供的加速度大，在轨道夹角(8-15°)的作用下，下溜板5的滑动是变加速运动，且下溜板5的加速度相对于上溜板3的加速度是滞后的，上溜板3受到下溜板5滞后的阻力(通过上溜板3与下溜板5之间的缆绳10提供)和气动肌腱9的拉力(通过上溜板3与气动肌腱9之间的缆绳10提供)，在气动肌腱9的拉力降低的过程中，由于轨道夹角的存在，使得上溜板3受到的向前的合力(此合力即为弹射系统的弹射力)在较小范围内波动，且无明显的下降趋势，即上溜板3的加速度以及无人机23的加速度会保持在较小范围内波动，无人机23的加速度的数值如图3所示，避免了弹射系统的弹射力及加速度迅速下降，使得无人机23所受的弹射力下降缓慢(波动阶段在总体上呈水平线)，能够长时间提供无人机23有效的加速度，减少了弹射系统上滑道2的长度，且弹射力在较小范围内波动，有效地缓解了无人机23加速度的剧烈波动，改善了无人机23和弹射架的受力情况，避免无人机23受力不均、滑行不稳造成的损坏。

在本实施例中，基于气动肌腱的无人机弹射系统还包括第六滑轮16和绞盘17，第六滑轮16固定于第一支腿6的上部，绞盘17固定于第一支腿6的中部，缆绳10的固定端绕过第六滑轮16并且固定于绞盘17，绞盘17用于预紧缆绳10以使气动肌腱9的长度拉伸5％，一方面增加气动肌腱9存储的能量，有效增加缆绳10的拉力；另一方面增加气动肌腱9的做功长度，使得加速度平稳，波动小。

在本实施例中，基于气动肌腱的无人机弹射系统还包括上溜板锁定装置(图中未示出)，上溜板锁定装置固定于第一框架1的左侧面且靠近第一框架1的上侧面，上溜板锁定装置用于锁定上溜板3，避免在非弹射时，上溜板3在缆绳10的预紧力作用下向前移动，导致上滑道2的有效长度缩短。

在本实施例中，基于气动肌腱的无人机弹射系统还包括角度调节支架18和角度锁定机构(图中未示出)，角度调节支架18的固定端铰接于第二支腿8的上部且位于第四滑轮14的下方，角度调节支架18的长度大于第二支腿8的长度，角度调节支架18用于调节上滑道2与水平面的夹角(弹射起飞角)，角度锁定机构固定于第二支腿8的上部且与角度调节支架18的固定端的位置平齐，角度锁定机构用于锁定角度调节支架18与第二支腿8之间的角度。在无人机23弹射起飞的准备阶段，由于角度调节支架18的长度大于第二支腿8的长度，调节角度调节支架18与第二支腿8之间的夹角，随着角度调节支架18与第二支腿8之间的夹角地缩小，使得第二支腿8离开地面，第二支腿8离开地面造成上滑道2的末端被动提高，即弹射起飞角随着调节角度调节支架18与第二支腿8之间夹角地缩小而增大，调节到合适的弹射起飞角后，用角度锁定机构锁定调节角度调节支架18与第二支腿8之间的夹角，使弹射起飞角保持不变。

实施例2

如图2所示，实施例2提供的基于气动肌腱的无人机弹射系统还包括第一减速滑道19，第一减速滑道19设置在第二框架7的上表面，第一减速滑道19的首部与上滑道2的尾部连接，第一减速滑道19用于对上溜板3减速，上溜板3减速后，飞机脱离上溜板3，弹射起飞完成，同时避免上溜板3撞在第四滑轮14上，造成零件损坏。在本实施例中，第一减速滑道19为直线型轨道，其与上滑道组成的夹角呈钝角。

在本实施例中，基于气动肌腱的无人机弹射系统还包括第二减速滑道20，第二减速滑道20设置在第二框架7的下表面，第二减速滑道20的首部与下滑道4的尾部连接，第二减速滑道20用于对下溜板5减速，下溜板5减速后，避免下溜板5撞击在第二支腿7上造成下溜板5的损坏。在本实施例中，第二减速滑道20为弧形轨道，该弧形轨道的首部与下滑道4的尾部相切。

实施例3

如图2所示，实施例2提供的基于气动肌腱的无人机弹射系统，其气动肌腱9设有多根，多根气动肌腱9并联设置。在本实施例的一个优选方案中，气动肌腱9设有3根。

在本实施例中，基于气动肌腱的无人机弹射系统还包括第一气动肌腱同步器21和第二气动肌腱同步器22，第一气动肌腱同步器21固定于第一支腿6的下部，多根气动肌腱9的固定端均固定于第一气动肌腱同步器21，多根气动肌腱9的自由端均固定于第二气动肌腱同步器22，缆绳10的自由端固定于第二气动肌腱同步器22。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种基于气动肌腱的无人机弹射系统，其特征在于，所述基于气动肌腱的无人机弹射系统包括第一框架(1)、上滑道(2)、上溜板(3)、下滑道(4)、下溜板(5)、第一支腿(6)、第二框架(7)、第二支腿(8)、气动肌腱(9)以及缆绳(10)，所述第一框架(1)的前侧面竖直方向的长度小于所述第一框架(1)的后侧面竖直方向的长度，所述第一框架(1)的上表面与所述第一框架(1)的下表面之间的夹角为8-15°，沿所述第一框架(1)的上表面从后向前方向设有所述上滑道(2)，所述上溜板(3)可滑动地设置于所述上滑道(2)，在所述上溜板(3)的两端设有第一滑轮(11)和第三滑轮(13)，沿所述第一框架(1)的下表面从后向前设有所述下滑道(4)，所述下溜板(5)可滑动地设置于所述下滑道(4)，在所述下溜板(5)的中部设有第二滑轮(12)，所述第一支腿(6)固定于所述第一框架(1)的后侧面，所述第二框架(7)的后侧面固定于所述第一框架(1)的前侧面，所述第二支腿(8)固定于所述第二框架(7)的前侧面，在所述第二支腿(8)的顶部和中部分别设有第四滑轮(14)和第五滑轮(15)，所述气动肌腱(9)的固定端固定于所述第一支腿(6)的下部，所述缆绳(10)的固定端固定于所述第一支腿(6)的中部，所述缆绳(10)的绳身依次绕过所述第一滑轮(11)、所述第二滑轮(12)、所述第三滑轮(13)、所述第四滑轮(14)以及所述第五滑轮(15)，所述缆绳(10)的自由端与所述气动肌腱(9)的自由端连接。

2.根据权利要求1所述的基于气动肌腱的无人机弹射系统，其特征在于，所述第一框架(1)与所述第二框架(7)一体成型。

3.根据权利要求1所述的基于气动肌腱的无人机弹射系统，其特征在于，所述基于气动肌腱的无人机弹射系统还包括第一减速滑道(19)，所述第一减速滑道(19)设置在所述第二框架(7)的上表面，所述第一减速滑道(19)的首部与上滑道(2)的尾部连接，所述第一减速滑道(19)用于对所述上溜板(3)减速。

4.根据权利要求1所述的基于气动肌腱的无人机弹射系统，其特征在于，所述基于气动肌腱的无人机弹射系统还包括第二减速滑道(20)，所述第二减速滑道(20)设置在所述第二框架(7)的下表面，所述第二减速滑道(20)的首部与下滑道(4)的尾部连接，所述第二减速滑道(20)用于对所述下溜板(5)减速。

5.根据权利要求1所述的基于气动肌腱的无人机弹射系统，其特征在于，所述基于气动肌腱的无人机弹射系统还包括第六滑轮(16)和绞盘(17)，所述第六滑轮(16)固定于所述第一支腿(6)的上部，所述绞盘(17)固定于所述第一支腿(6)的中部，所述缆绳(10)的固定端绕过所述第六滑轮(16)并且固定于所述绞盘(17)，所述绞盘(17)用于预紧所述缆绳(10)以使所述气动肌腱(9)的长度拉伸5％。

6.根据权利要求1所述的基于气动肌腱的无人机弹射系统，其特征在于，所述基于气动肌腱的无人机弹射系统还包括角度调节支架(18)和角度锁定机构，所述角度调节支架(18)的固定端铰接于所述第二支腿(8)的上部且位于所述第四滑轮(14)的下方，所述角度调节支架(18)的长度大于所述第二支腿(8)的长度，所述角度调节支架(18)用于调节所述上滑道(2)与水平面的夹角，所述角度锁定机构固定于所述第二支腿(8)的上部且与所述角度调节支架(18)的固定端的位置平齐，所述角度锁定机构用于锁定所述角度调节支架(18)与所述第二支腿(8)之间的角度。

7.根据权利要求1所述的基于气动肌腱的无人机弹射系统，其特征在于，所述气动肌腱(9)设有多根，多根所述气动肌腱(9)并联设置。

8.根据权利要求7所述的基于气动肌腱的无人机弹射系统，其特征在于，所述气动肌腱(9)设有3根。

9.根据权利要求7所述的基于气动肌腱的无人机弹射系统，其特征在于，所述基于气动肌腱的无人机弹射系统还包括第一气动肌腱同步器(21)和第二气动肌腱同步器(22)，所述第一气动肌腱同步器(21)固定于所述第一支腿(6)的下部，多根所述气动肌腱(9)的固定端均固定于所述第一气动肌腱同步器(21)，多根所述气动肌腱(9)的自由端均固定于所述第二气动肌腱同步器(22)，所述缆绳(10)的自由端固定于所述第二气动肌腱同步器(22)。

10.根据权利要求1所述的基于气动肌腱的无人机弹射系统，其特征在于，所述缆绳(10)为孚泰纤维缆绳或尼龙缆绳。