CN210795331U - 一种单向定力电动收缆机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种单向定力电动收缆机构，包括电机、收揽盘和锁闭机构，收揽盘套设于电机的输出轴上，锁闭机构设置于收揽盘的一侧，收揽盘上缠绕有钢索，钢索的端头连接有地锚，电机的输出轴与收揽盘之间连接有扭矩限制器；电机驱动收揽盘转动，从而收放钢索，改变空投货台与地锚之间的距离，锁闭机构用于锁止收揽盘，防止收揽盘转动，本实用新型能单向自动收紧钢索，并达到规定力矩后使钢索停止，避免电机烧毁的弊端，结构简单，方便控制。

Description

一种单向定力电动收缆机构

技术领域

本实用新型涉及一种单向定力电动收缆机构。

背景技术

空投系统的着陆受环境因素的变化影响较大，风场的变化、空投场地地形与高度以及装备重心变化对空投系统着陆状态都有干扰；并且现有的防翻装置调姿能力与环境复杂度不匹配，使得空投系统着陆时会发生翻倒，造成空投系统使用受到一定的局限。

空投系统目前采用被动式防翻稳定技术，包含防翻支架稳定技术和定向防翻稳定技术。其中防翻支架稳定技术采用防翻支架结构安装固定在货台上面，着陆时加宽货台侧面的宽度，防止货台发生侧翻；定向防翻稳定技术采用地锚抓地后，连接绳受力并拉动货台转动到顺风向着陆，避免迎风测向着陆。

定向防翻装置采用地锚及定向防翻连接绳等部件，在空投系统展开稳降过程中，打开定向防翻装置，连接在装备尾部长轴上的地锚及连接绳抛向地面，地锚着地后在风力作用下抓地并拉紧连接绳，转动装备顺风向着陆，在风力小时因连接绳拉不紧而起不到稳定效果；同时无法感测装备转动的状态，释放的连接绳在拉紧时也可能钩挂住转动的装备的底边，造成地锚不一定沿装备长轴向拉动装备转动，造成着陆时装备长轴向与飞行方向近乎垂直，装备翻倒，且连接绳的释放机构长时间超力矩运行时会对释放机构的电机造成损坏，若需要最大输出特定力矩时，也无法完成，不能适应复杂环境下的空投系统。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种单向定力电动收缆机构，能单向自动收紧钢索，并达到规定力矩后使钢索停止，避免电机烧毁的弊端，结构简单，方便控制。

本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种单向定力电动收缆机构，包括电机、收揽盘和锁闭机构，收揽盘套设于电机的输出轴上，锁闭机构设置于收揽盘的一侧，收揽盘上缠绕有钢索，钢索的端头连接有地锚，电机的输出轴与收揽盘之间连接有扭矩限制器；电机驱动收揽盘转动，从而收放钢索，改变空投货台与地锚之间的距离，锁闭机构用于锁止收揽盘，防止收揽盘转动。

按照上述技术方案，电机连接有电机基座，电机通过电机基座固设于空投货台上，电机基座设有内腔，收揽盘套设于电机基座的内腔中，形成防护作用，锁闭机构设置于电机基座上。

按照上述技术方案，锁闭机构包括棘轮、棘爪和驱动机构，棘轮布置于收揽盘的外圈，棘爪设置于棘轮的一侧，驱动机构与棘爪连接，控制器与驱动机构连接，控制器通过驱动机构带动棘爪动作，对棘轮形成锁紧制动或解锁。

按照上述技术方案，驱动机构包括复位拉杆和电磁吸合器，复位拉杆与棘爪连接，电磁吸合器设置于复位拉杆的一侧，控制器与电磁吸合器连接，控制器控制电磁吸合器通电或断电，从而吸合复位拉杆使棘爪动作。

按照上述技术方案，锁闭机构还包括拉簧和拉簧座，棘爪通过转轴设置于电机基座上，可绕转轴转动，棘爪的一端与复位拉杆的下端铰接，棘爪的另一端通过拉簧与拉簧座连接，拉簧座固设于电机基座，电磁吸合器设置于复位拉杆的一侧，电磁吸合器不吸合复位拉杆时拉簧带动棘爪复位，使棘爪与棘轮脱离。

按照上述技术方案，钢索替换为定向防翻连接绳。

按照上述技术方案，所述的单向定力电动收缆机构还包括控制器，控制器分别与电机和闭锁机构连接。

按照上述技术方案，控制器还连接有高度及水平测定模块，高度及水平测定模块包括卫星定位模块、电子罗盘和毫米波雷达，卫星定位模块、电子罗盘和毫米波雷达分别与控制器连接。

按照上述技术方案，收揽盘的外圈设有环形钢索槽，钢索槽内沿周向均匀布置有钢索固定孔。

按照上述技术方案，空投货台上设有防翻支架，控制器、高度及水平测定模块和电机基座均设置于防翻支架。

按照上述技术方案，防翻支架连接有降落伞。

按照上述技术方案，高度及水平测定模块包括卫星定位模块、电子罗盘和毫米波雷达，卫星定位模块、电子罗盘和毫米波雷达分别与控制器连接；卫星定位模块、电子罗盘和毫米波雷达固设于防翻支架上，控制器通过毫米波雷达测量空投装备离地面的相对高度，通过卫星定位模块测量装备的水平运动方向，通过电子罗盘测量装备长轴与正北夹角同时计算装备长轴的旋转的角速度。

按照上述技术方案，控制器与锁闭机构和电机之间连接有驱动器。

本实用新型具有以下有益效果：

1.本实用新型能单向自动收紧钢索，并达到规定力矩后使钢索停止，避免了一般电动收缆机构反向超力矩后钢索被拉出和正向长时间超力矩造成电机烧毁的弊端，结构简单，方便控制。

2.本实用新型使用方便，适应性良好，且成本较低，适用于重型装备和贵重装备的空投着陆使用，能减小装备的受损概率，提高空投效率。

附图说明

图1是本实用新型实施例中空投系统着陆防翻装置的立面图；

图2是本实用新型实施例中空投系统着陆防翻装置的主视图；

图3是图2的A-A剖视图；

图中，1-电机，2-扭矩限制器，3-电机基座，4-收缆盘，5-棘轮，6-电机轴套，7-拉簧座， 8-拉簧，9-棘爪，10-复位拉杆。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细说明。

参照图1～图3所示，本实用新型提供的一个实施例中的一种单向定力电动收缆机构，包括电机1、收揽盘和锁闭机构，收揽盘套设于电机1的输出轴上，锁闭机构设置于收揽盘的一侧，收揽盘上缠绕有钢索，钢索的端头连接有地锚，电机1的输出轴与收揽盘之间连接有扭矩限制器2；电机1驱动收揽盘转动，从而收放钢索，改变空投货台与地锚之间的距离，锁闭机构用于锁止收揽盘，防止收揽盘转动。

进一步地，电机1连接有电机基座3，电机1通过电机基座3固设于空投货台上，电机基座3设有内腔，收揽盘套设于电机基座3的内腔中，形成防护作用，锁闭机构设置于电机基座3上。

进一步地，锁闭机构包括棘轮5、棘爪9和驱动机构，棘轮5布置于收揽盘的外圈，棘爪9设置于棘轮5的一侧，驱动机构与棘爪9连接，控制器与驱动机构连接，控制器通过驱动机构带动棘爪9动作，对棘轮5形成锁紧制动或解锁。

进一步地，驱动机构包括复位拉杆10和电磁吸合器，复位拉杆10与棘爪9连接，电磁吸合器设置于复位拉杆10的一侧，控制器与电磁吸合器连接，控制器控制电磁吸合器通电或断电，从而吸合复位拉杆10使棘爪9动作。

进一步地，锁闭机构还包括拉簧8和拉簧座7，棘爪9通过转轴设置于电机基座3上，可绕转轴转动，棘爪9的一端与复位拉杆10的下端铰接，棘爪9的另一端通过拉簧8与拉簧座7连接，拉簧座7固设于电机基座3，电磁吸合器设置于复位拉杆10的一侧，电磁吸合器不吸合复位拉杆10时拉簧8带动棘爪9复位，使棘爪9与棘轮5脱离。

进一步地，钢索替换为定向防翻连接绳。

进一步地，所述的单向定力电动收缆机构还包括控制器，控制器分别与电机1和闭锁机构连接。

进一步地，控制器还连接有高度及水平测定模块，高度及水平测定模块包括卫星定位模块、电子罗盘和毫米波雷达，卫星定位模块、电子罗盘和毫米波雷达分别与控制器连接。

进一步地，收揽盘的外圈设有环形钢索槽，钢索槽内沿周向均匀布置有钢索固定孔。

进一步地，空投货台上设有防翻支架，控制器、高度及水平测定模块和电机基座3均设置于防翻支架。

进一步地，防翻支架连接有降落伞。

进一步地，高度及水平测定模块包括卫星定位模块、电子罗盘和毫米波雷达，卫星定位模块、电子罗盘和毫米波雷达分别与控制器连接；卫星定位模块、电子罗盘和毫米波雷达固设于防翻支架上，控制器通过毫米波雷达测量空投装备离地面的相对高度，通过卫星定位模块测量装备的水平运动方向，通过电子罗盘测量装备长轴与正北夹角同时计算装备长轴的旋转的角速度。

进一步地，控制器与锁闭机构和电机1之间连接有驱动器。

本实用新型的工作原理：

在空中择机释放连接在空投货台上的地锚，货台通过钢索与地锚连接；地锚着陆后，开始收紧松弛的钢索直至货台降落至地面；通过地锚与地面的摩擦力拖拽货物或货台，使货台的长轴方向与货台的飞行方向相反；以保证货物或货台沿长轴向着陆，以此来加大货物或货台的抗翻力矩，提高货物或货台的抗翻性能，而所述的单向定力电动收缆机构能单向自动收紧钢索，并达到规定力矩后使钢索停止，避免电机烧毁的弊端，结构简单，方便控制。

收缆盘4和棘轮5通过电机轴套6与电机1的输出轴相连，棘轮5机构控制收缆机构单向运动，当收缆机构所卷入的钢索力矩超过扭矩限制器2设计值后，动摩擦扭矩下电机1打滑运行，提起复位拉杆10，电机1即可反向转动，退出钢索。本实用新型一种单向定力电动收缆机构主要用于单向以特定力矩收缆的系统。收缆盘4上有多个均匀分布的钢索固定孔，并配有钢索槽；收缆盘4安装在电机轴套6上，然后和电机1连接。

需要收放的钢索通过电机基座3和收缆盘4的孔依次穿入，固定在收缆盘4的凹槽内。电机1逆时针转动时，带动电机轴套6，收缆盘4转动将钢索绕在钢索槽内。提起复位拉杆10，电机1顺时针转动时，释放钢索。

控制器利用毫米波雷达测量空投装备离地面的相对高度，利用卫星定位模块测量装备的水平运动方向，利用电子罗盘测量装备长轴与正北夹角同时计算装备长轴的旋转的角速度，当装备降落到设定高度，控制器根据角速度和装备长轴与装备的水平运动方向夹角的分类，控制驱动器打开电机转盘上的锁闭机构，启动电机反转，释放钢索，钢索末端连着的地锚在重力作用下下落；当地锚落地后，闭合电机转盘上的锁闭机构(此时只允许电机正转)，启动电机正转，收紧松弛的钢索，装备在随风向前飞的过程中地锚沿装备自身长轴方向在其后拖住，以保证在着陆时装备的自身长轴向与装备的飞行方向基本重合，提高空投装备着陆时的抗翻性能。

卫星定位模块，电子罗盘，毫米波雷达均采用成熟的模块，卫星定位模块可以是单GPS、单北斗、单GLONASS定位模式也可是其任意组合，电子罗盘可采用三维磁阻的传感器，毫米波雷达可采用77GHz频段的无线电波雷达传感器，它们与控制器之间均采用RS232接口通讯。驱动器中有两路驱动，一路为“H”桥驱动电路，用于驱动直流有刷电机的正反转；一路为开关驱动电路，用于驱动锁闭机构的电磁铁吸合和释放从而带动锁闭机构闭合(只允许电机正转)和抬起(电机可以正转也可以反转)。控制器和驱动器之间采用电平信号控制。电机由电机本体、减速器和力矩限制器组成，力矩限制器与转盘相连，转盘内侧有卷盘钢索的槽，转盘外侧有带弧度的齿轮，锁闭机构与转盘外侧的齿轮相接(如图2所示)；锁闭机构抬起时，电机可以正、反转，锁闭机构闭合时，电机只能正转，同时电机正转时，若外部拖拽力量过大，电机本体和减速器会保持正转，力矩限制器和转盘则保持静止，以保护电机不会堵转烧毁。电机通过转盘的正转或反转来收紧或释放钢索，200m钢索的末端连接着55Kg的三爪式地锚。

控制器获取卫星定位模块的高度信息h、航向信息(空投装备与北向夹角)α，控制器通过电子罗盘获取空投装备长轴的指向β(与正北方向的夹角)和根据指向的变化计算出空投装备长轴旋转的角速度υ，控制器根据α和β可以得知空投装备的航向与空投装备长轴指向的夹角θ。控制器通过毫米波雷达获得空投装备对地的相对高度信息Δh，控制器实时监测相对高度信息Δh(同时监测卫星定位模块测得的高度信息h)，当Δh，υ，θ满足《一种空投系统着陆防翻方法》的条件时，控制器通过驱动器的开关驱动电路抬起锁闭机构，同时通过“H”桥驱动电路驱动电机反转释放钢索；控制器根据《一种空投系统着陆防翻方法》来计算空投装备落地时间，落地时间到，控制器停止驱动“H”桥驱动电路让电机停止反转，之后通过驱动器的开关驱动电路闭合锁闭机构，最后再驱动“H”桥驱动电路让电机开始正转，收紧钢索，最终保证空投装备在随风向前飞的过程中地锚沿装备自身长轴方向在其后拖住，以保证在着陆时空投装备的自身长轴向与空投装备的飞行方向基本重合，从而提高空投装备着陆时的抗翻性能。

以上的仅为本实用新型的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等效变化，仍属本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种单向定力电动收缆机构，其特征在于，包括电机、收揽盘和锁闭机构，收揽盘套设于电机的输出轴上，锁闭机构设置于收揽盘的一侧，收揽盘上缠绕有钢索，钢索的端头连接有地锚，电机的输出轴与收揽盘之间连接有扭矩限制器。

2.根据权利要求1所述的单向定力电动收缆机构，其特征在于，电机连接有电机基座，电机基座固设于空投货台上，电机基座设有内腔，收揽盘套设于电机基座的内腔中，锁闭机构设置于电机基座上。

3.根据权利要求1所述的单向定力电动收缆机构，其特征在于，锁闭机构包括棘轮、棘爪和驱动机构，棘轮布置于收揽盘的外圈，棘爪设置于棘轮的一侧，驱动机构与棘爪连接，驱动机构带动棘爪动作，对棘轮形成锁紧制动或解锁。

4.根据权利要求3所述的单向定力电动收缆机构，其特征在于，驱动机构包括复位拉杆和电磁吸合器，复位拉杆与棘爪连接，电磁吸合器设置于复位拉杆的一侧，电磁吸合器通电或断电，从而吸合复位拉杆使棘爪动作。

5.根据权利要求4所述的单向定力电动收缆机构，其特征在于，锁闭机构还包括拉簧和拉簧座，棘爪通过转轴设置于电机基座上，可绕转轴转动，棘爪的一端与复位拉杆的下端铰接，棘爪的另一端通过拉簧与拉簧座连接，拉簧座固设于电机基座，电磁吸合器设置于复位拉杆的一侧，电磁吸合器不吸合复位拉杆时拉簧带动棘爪复位，使棘爪与棘轮脱离。

6.根据权利要求1所述的单向定力电动收缆机构，其特征在于，钢索替换为定向防翻连接绳钢索。

7.根据权利要求1所述的单向定力电动收缆机构，其特征在于，所述的单向定力电动收缆机构还包括控制器，控制器分别与电机和闭锁机构连接。

8.根据权利要求1所述的单向定力电动收缆机构，其特征在于，控制器还连接有高度及水平测定模块，高度及水平测定模块包括卫星定位模块、电子罗盘和毫米波雷达，卫星定位模块、电子罗盘和毫米波雷达分别与控制器连接。

9.根据权利要求1所述的单向定力电动收缆机构，其特征在于，收揽盘的外圈设有环形钢索槽，钢索槽内沿周向均匀布置有钢索固定孔。

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