CN210882646U - 一种用于太阳能无人机的空中起飞装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于太阳能无人机的空中起飞装置，与升空定位装置相连接，包括壳体、跑道和弹射机构，弹射机构设置在壳体内部，弹射机构包括滑架、溜板机构、滑块、缆绳、弹簧、限位销和安装板，当无人机放置在跑道上时，滑块抵住无人机，通过缆绳的中部绕过限位销使缆绳被限位销张紧，弹簧伸长，无人机处于待发射射状态，拔下限位销，缆绳失去张力，弹簧恢复原状，使得溜板机构在缆绳的拉动下在滑架上滑动，从而使滑块滑动，推动无人机发射出去，由于弹簧收缩形变较大，因此无人机具有较大的动力，节省了无人机起飞时的能耗，具备很好的实用性。

Description

一种用于太阳能无人机的空中起飞装置

技术领域

本实用新型涉及无人机技术领域，尤其涉及一种用于太阳能无人机的空中起飞装置。

背景技术

无人机是指利用无线遥控设备和自身的控制装置进行控制的不载人飞行器，例如无人直升机、固定翼无人机、无人伞翼机等。近十几年来，无人机已被广泛应用于航拍摄影、电力巡检、环境监测、森林防火、灾情巡查、防恐救生、军事侦察、战场评估等领域。

目前，绝大多数无人机都是直接从地面起飞，并且无人机为了减轻负载，通常采用较小容量的电池，那么无人机在起飞时由于助跑阶段会消耗很多的动力，则导致无人机的电池的电量损耗较多，从而导致无人机在空中的续航时间较短。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种能够将无人机以较大的动力发射出去，节省无人机起飞能耗的用于太阳能无人机的空中起飞装置。

为了实现上述的目的，本实用新型采用了如下的技术方案：

在一个总体方面，提供一种用于太阳能无人机的空中起飞装置，与升空定位装置相连接，包括壳体、跑道和弹射机构，其中：

壳体为上部设置有开口的盒型结构；

跑道固定设置在壳体上部以遮住开口，跑道的中部设置有空隙，空隙沿第一方向布置，第一方向为无人机的发射方向；

弹射机构设置在壳体内部，弹射机构包括滑架、溜板机构、滑块、缆绳、弹簧、限位销和安装板，其中:

安装板平行于第一方向设置，滑架固定设置在安装板上且滑架位于空隙的下方；

溜板机构可滑动设置在滑架上，滑块固定设置在溜板机构上，滑块的上部穿过空隙设置于壳体外部，滑块用于推动无人机；

弹簧的一端与安装板连接，缆绳的一端与弹簧的另一端连接，缆绳的另一端与溜板机构连接；

限位销插设在安装板上，缆绳的中部绕过限位销，缆绳被限位销张紧。

可选的，空中起飞装置还包括滑越机构，滑越机构包括可调斜面和支撑杆，可调斜面通过铰链与跑道沿第一方向布置的一端可转动连接，支撑杆的一端可转动设置在壳体朝向第一方向的侧壁上，支撑杆设置于可调斜面的下方，支撑杆的一端与可调斜面的底面相抵接。

可选的，空中起飞装置还包括至少两个第二螺旋桨，第二螺旋桨分成两组，两组第二螺旋桨分别相对布置在壳体位于空隙两侧的侧壁外部。

可选的，空中起飞装置还包括电机和连杆机构，电机固定设置在安装板上，电机的主轴方向与安装板平行，连杆机构包括第一连杆和第二连杆，第一连杆与电机的主轴垂直，第一连杆的一端与电机的主轴固定连接，第一连杆的另一端与第二连杆的一端铰接，第二连杆的另一端与限位销铰接。

可选的，壳体位于空隙两侧的侧壁内部设置有滑槽，滑槽位于跑道上方，滑槽平行于第一方向设置，无人机的机翼上设置有滑扣，滑扣插设在滑槽内。

可选的，弹射机构还包括第一滑轮、第二滑轮和第三滑轮，溜板机构包括上溜板和下溜板，滑架包括上滑板和下滑板，其中：

第一滑轮和第三滑轮均可转动设置在上溜板下方，上滑板穿设在上溜板和第一滑轮、第三滑轮之间；

第二滑轮可转动设置在下溜板上方，下滑板穿设在下溜板和第二滑轮之间；

缆绳的另一端依次绕过第三滑轮、第二滑轮和第一滑轮后与安装板固定连接；

上滑板和下滑板朝向第一方向的一端之间的距离小于上滑板和下滑板背离第一方向的另一端之间的距离。

可选的，弹射机构还包括第四滑轮，限位销穿过第四滑轮插设在安装板上，缆绳绕设在第四滑轮上。

可选的，弹射机构还包括第五滑轮8，第五滑轮8设置在第四滑轮下方，缆绳绕设在第五滑轮上。

可选的，滑架还包括第一支腿和第二支腿，第一支腿固定设置在上滑板和下滑板背离第一方向的另一端，第二支腿固定设置在上滑板和下滑板朝向第一方向的一端。

本实用新型提供了一种用于太阳能无人机的空中起飞装置，当无人机放置在跑道上时，滑块抵住无人机，通过缆绳的中部绕过限位销使缆绳被限位销张紧，弹簧伸长，无人机处于待发射射状态，拔下限位销，缆绳失去张力，弹簧恢复原状，使得溜板机构在缆绳的拉动下在滑架上滑动，从而使滑块滑动，推动无人机发射出去，由于弹簧收缩形变较大，因此无人机具有较大的动力，节省了无人机起飞时的能耗，具备很好的实用性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的实施例一中的空中起飞系统的结构示意图；

图2是本实用新型的实施例一中的升空定位装置的结构示意图；

图3是本实用新型的实施例一中的空中起飞装置的结构示意图；

图4是本实用新型的实施例一中的弹射机构的结构示意图；

图5是本实用新型的实施例一中的限位安全销及步进电机的结构示意图；

图6是本实用新型的实施例一中的溜板的结构示意图；

图7是本实用新型的实施例一中的无人机的结构示意图；

图8是本实用新型的实施例一中的滑槽与滑扣配合结构示意图；

图9是本实用新型的实施例二中的空中起飞系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型的实施例中的附图，对本实用新型的实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一

图1是本发明的实施例一中的空中起飞系统的结构示意图，图2是本发明的实施例一中的升空定位装置的结构示意图，图3是本发明的实施例一中的空中起飞装置的结构示意图，结合图1、图2和图3所示，本发明实施例公开了一种空中起飞系统，包括相互连接的空中起飞装置2和升空定位装置1，无人机6 设置在空中起飞装置2上，通过升空定位装置1带着空中起飞装置2，从而将无人机6送上高空，并且升空定位装置1可以在空中稳定地悬停，向地面反馈自己的位置信息。

具体的，空中起飞装置包括壳体21、跑道23和弹射机构5，壳体21为上部设置有开口的盒型结构，跑道23固定设置在壳体21上部以遮住开口，跑道 23的平面中线位置设置有空隙，空隙沿第一方向布置，第一方向为无人机6的发射方向。

具体的，在本实施例中，壳体21为一个长方体，跑道23为一个长方形平面，无人机可以在平面上起飞。

进一步的，升空定位装置包括热气球11、加热器12、吊篮13、蓄电池、控制器、定位模块和第一螺旋桨171，热气球11、加热器12和吊篮13从上至下通过柔性连接件依次固定连接，第一螺旋桨171固定设置在热气球11的外表面，定位模块、蓄电池和控制器均固定设置在吊篮13内部，加热器12包括储气瓶和点火器，储气瓶喷出可燃气体，可燃气体可以为甲烷类物质，可燃气体经点火器点然后，使受热的空气进入热气球11内部。

进一步的，定位模块、第一螺旋桨171、蓄电池、储气瓶和点火器均与控制器电连接，控制器用于控制定位模块、第一螺旋桨171、蓄电池、储气瓶和点火器的工作状态，例如，控制器可以控制定位模块采集升空定位装置的位置信息，然后通过调整储气瓶的阀门出气量以及点火器的点火时间，以改变对空气的加热强度，达到控制升力大小的目的，从而调整升空定位装置的位置，同时，还可以控制第一螺旋桨171转动，实现调整升空定位装置的方位，以上数据均可通过控制器的无线传输模块传输到地面数据基站4，同时，地面上的工作人员看到数据后，也可以将控制指令通过地面数据基站4发送个控制器，让控制器执行控制动作。

值得注意的时，空中起飞装置2设置在升空定位装置1的下方，壳体21和吊篮13通过柔性连接件固定连接。柔性连接件可以为钢丝绳，橡胶绳或者软管，在本实施例中，采用软管作为柔性连接件，定位模块、第一螺旋桨171、储气瓶和点火器与蓄电池电连接的连接线均可以设置在软管内部，受到软管的保护。

图4是本发明的实施例一中的弹射机构的结构示意图，如图4所示，弹射机构5设置在壳体21内部，弹射机构5包括滑架51、溜板机构、滑块511、缆绳512、弹簧513、限位销514和安装板515，安装板515平行于第一方向设置，滑架51固定设置在安装板515上且滑架51位于空隙的下方，溜板机构可滑动设置在滑架51上，滑块511固定设置在溜板机构上，滑块511的上部穿过空隙设置于壳体21外部，滑块511用于推动无人机6，弹簧513的一端与安装板515连接，缆绳512的一端与弹簧513的另一端连接，缆绳512的另一端与溜板机构连接，限位销514插设在安装板515上，缆绳512的中部绕过限位销514，缆绳512被限位销514张紧，当无人机6放置在跑道上时，滑块511抵住无人机，通过缆绳512的中部绕过限位销514使缆绳512被限位销514张紧，弹簧513 伸长，无人机6处于待发射射状态，拔下限位销514，缆绳512失去张力，弹簧 513恢复原状，使得溜板机构在缆绳512的拉动下在滑架51上滑动，从而使滑块511滑动，推动无人机6发射出去，由于弹簧513收缩形变较大，因此无人机6具有较大的动力。

图6是本发明的实施例一中的溜板的结构示意图，结合图4和图6所示，弹射机构5还包括第一滑轮54、第二滑轮55和第三滑轮56，溜板机构包括上溜板59和下溜板510，滑架51包括上滑板和下滑板，第一滑轮54和第三滑轮 56均可转动设置在上溜板59下方，上滑板穿设在上溜板59和第一滑轮54、第三滑轮56之间，第二滑轮55可转动设置在下溜板510上方，下滑板穿设在下溜板510和第二滑轮55之间，缆绳512的另一端依次绕过第三滑轮56、第二滑轮55和第一滑轮54后与安装板515固定连接，上滑板和下滑板朝向第一方向的一端之间的距离小于上滑板和下滑板背离第一方向的另一端之间的距离，通过设置滑轮组，可以是弹簧513在收缩时，缆512提供给第二滑轮55力提高一倍，从而加速度也提高，无人机6飞出的速度也提高。值得注意的是，滑轮组还可以根据需要设置多个滑轮。并且，上滑板和下滑板均为楔形板，且上滑板和下滑板朝向第一方向的一端向上翘起，给无人机6提供一个向上飞起的推力。

进一步的，弹射机构5还包括第四滑轮57，限位销514穿过第四滑轮57插设在安装板515上，缆绳512绕设在第四滑轮57上，使得缆绳512不会与限位销514发生摩擦，减小了摩擦力。

进一步的，弹射机构5还包括第五滑轮58，第五滑轮58设置在第四滑轮 57下方，缆绳512绕设在第五滑轮58上，改变弹簧513的布置方向，节省空间。

进一步的，滑架51还包括第一支腿52和第二支腿53，第一支腿52固定设置在上滑板和下滑板背离第一方向的另一端，第二支腿53固定设置在上滑板和下滑板朝向第一方向的一端。值得注意的是，当设置有第二支腿53时，第二支腿53上需要开设一个供缆绳512穿过的孔洞。

进一步的，如图3所示，空中起飞装置还包括滑越机构24，滑越机构24包括可调斜面241和支撑杆243，可调斜面241通过铰链242与跑道23沿第一方向布置的一端可转动连接，可调斜面241的上表面为曲面，当无人机6从可调斜面241上弹出时，可调斜面241可以给无人机一个向上斜飞的倾角，使无人机飞起，支撑杆243的一端可转动设置在壳体21朝向第一方向的侧壁上，支撑杆243设置于可调斜面241的下方，支撑杆243的一端与可调斜面241的底面相抵接，通过调整支撑杆243的角度，可以改变可调斜面241的角度，从而改变无人机6起飞的角度。

进一步的，如图2所示，空中起飞装置还包括至少两个第二螺旋桨172，第二螺旋桨172分成两组，两组第二螺旋桨172分别相对布置在壳体21位于空隙两侧的侧壁外部，第二螺旋桨172与控制器电连接，通过控制第二螺旋桨172 的转动，可以调整整个空中起飞装置的方位。

图5是本发明的实施例一中的限位安全销及步进电机的结构示意图，如图5 所示，空中起飞装置还包括电机516和连杆机构517，电机516固定设置在安装板515上，电机516与控制器电连接，电机516的主轴方向与安装板515平行，连杆机构517包括第一连杆和第二连杆，第一连杆与电机516的主轴垂直，第一连杆的一端与电机516的主轴固定连接，第一连杆的另一端与第二连杆的一端铰接，第二连杆的另一端与限位销514铰接，通过控制器使电机516转动，从而使连杆机构517转动，带动限位销514从安装板515脱离，使得第四滑轮 57脱落，缆绳512失去约束，弹簧513收，从而拉动无人机6向第一方向弹出。

图7是本发明的实施例一中的无人机的结构示意图，如图7所示，无人机6 包括无人机本体和设置在无人机本体上的无人机机载太阳能板61、无人机机载储能电池62、无人机机载数据收发器43和设置在无人机6翼间小翼外侧的滑扣 63，无人机机载数据收发器43用于与地面地面数据基站4通信，无人机机载太阳能板61与无人机机载储能电池62电连接，用于将太阳能转换成电能，提高无人机续航能力。

图8是本发明的实施例一中的滑槽与滑扣配合结构示意图，结合图3、图7 和图8所示，壳体21位于空隙两侧的侧壁的高度超过跑道23的高度，因此，壳体21位于空隙两侧的侧壁超过跑道23的部分的内部设置有滑槽22，滑槽22 位于跑道23上方，滑槽22平行于第一方向设置，滑扣63插设在滑槽22内，当无人机6在跑道3上弹射出去时，滑扣63和滑槽22的配合可以避免无人机6 因初始加速度过大而侧翻，确保起飞过程的安全。

进一步的，升空定位装置1还包括空速传感器，空速传感器固定设置在吊篮13内，空速传感器与蓄电池电连接，空速传感器可以测量热气球11的航速。

进一步的，升空定位装置1还包括气压计，气压计固定设置在吊篮13内，气压计与蓄电池电连接，气压计可以通过测量大气压强来测得热气球11高度。

进一步的，第一螺旋桨171围绕热气球11等间隔设置，第一螺旋桨171的数量设置为偶数，可以平衡第一螺旋桨171带来的力矩。

进一步的，热气球11由光伏伞布制成，光伏伞布由透光防护层、光伏中间层和不透气承力底层组成，光伏中间层由柔性太阳能电池组成，可将太阳能转化为电能，热气球11与蓄电池电连接，可以利用太阳能给蓄电池充电。

值得注意的是，当热气球11不采用光伏伞布制作时，可以在热气球11上设置太阳能板，太阳能板固定设置在热气球11的外表面，太阳能板和蓄电池电连接，可以利用太阳能给蓄电池充电。

进一步的，空中起飞装置还包括地面数据基站4，地面数据基站4与控制器和无人机机载数据收发器43无线通信，地面数据基站4用于接收控制器和无人机采集到的图片信息及位置信息，并且地面数据基站4还可以向控制器和无人机6发送控制指令。

实施力二

图9是本发明的实施例二中的空中起飞系统的结构示意图，如图9所示，作为本发明的又一实施例，与上一实施例不同的是，本实施例的空中起飞装置2 设置在升空定位装置1的上方，空中起飞系统还包括隔热层18，隔热层18固定设置在热气球11上，壳体21固定设置在热隔热层18上。

本说明书的实施例提供了一种用于太阳能无人机的空中起飞装置，当无人机放置在跑道上时，滑块抵住无人机，通过缆绳的中部绕过限位销使缆绳被限位销张紧，弹簧伸长，无人机处于待发射射状态，拔下限位销，缆绳失去张力，弹簧恢复原状，使得溜板机构在缆绳的拉动下在滑架上滑动，从而使滑块滑动，推动无人机发射出去，由于弹簧收缩形变较大，因此无人机具有较大的动力，节省了无人机起飞时的能耗，具备很好的实用性。

上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出至少两个改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于太阳能无人机的空中起飞装置，其特征在于，与升空定位装置(1)相连接，包括壳体(21)、跑道(23)和弹射机构(5)，其中：

所述壳体(21)为上部设置有开口的盒型结构；

所述跑道(23)固定设置在所述壳体(21)上部以遮住所述开口，所述跑道(23)的中部设置有空隙，所述空隙沿第一方向布置，所述第一方向为无人机(6)的发射方向；

所述弹射机构(5)设置在所述壳体(21)内部，所述弹射机构(5)包括滑架(51)、溜板机构、滑块(511)、缆绳(512)、弹簧(513)、限位销(514)和安装板(515)，其中:

所述安装板(515)平行于所述第一方向设置，所述滑架(51)固定设置在所述安装板(515)上且所述滑架(51)位于所述空隙的下方；

所述溜板机构可滑动设置在所述滑架(51)上，所述滑块(511)固定设置在所述溜板机构上，所述滑块(511)的上部穿过所述空隙设置于所述壳体(21)外部，所述滑块(511)用于推动所述无人机；

所述弹簧(513)的一端与所述安装板(515)连接，所述缆绳(512)的一端与所述弹簧(513)的另一端连接，所述缆绳(512)的另一端与所述溜板机构连接；

所述限位销(514)插设在所述安装板(515)上，所述缆绳(512)的中部绕过所述限位销(514)，所述缆绳(512)被所述限位销(514)张紧。

2.根据权利要求1所述的空中起飞装置，其特征在于，还包括滑越机构(24)，所述滑越机构(24)包括可调斜面(241)和支撑杆(243)，所述可调斜面(241)通过铰链(242)与所述跑道(23)沿所述第一方向布置的一端可转动连接，所述支撑杆(243)的一端可转动设置在所述壳体(21)朝向所述第一方向的侧壁上，所述支撑杆(243)设置于所述可调斜面(241)的下方，所述支撑杆(243)的一端与所述可调斜面(241)的底面相抵接。

3.根据权利要求1所述的空中起飞装置，其特征在于，还包括至少两个第二螺旋桨(172)，所述第二螺旋桨(172)分成两组，两组所述第二螺旋桨(172)分别相对布置在所述壳体(21)位于所述空隙两侧的侧壁外部。

4.根据权利要求1所述的空中起飞装置，其特征在于，还包括电机(516) 和连杆机构(517)，所述电机(516)固定设置在所述安装板(515)上，所述电机(516)的主轴方向与所述安装板(515)平行，所述连杆机构(517)包括第一连杆和第二连杆，所述第一连杆与所述电机(516)的主轴垂直，所述第一连杆的一端与所述电机(516)的主轴固定连接，所述第一连杆的另一端与所述第二连杆的一端铰接，所述第二连杆的另一端与所述限位销(514)铰接。

5.根据权利要求1所述的空中起飞装置，其特征在于，所述壳体(21)位于所述空隙两侧的侧壁内部设置有滑槽(22)，所述滑槽(22)位于所述跑道(23)上方，所述滑槽(22)平行于所述第一方向设置，所述无人机的机翼上设置有滑扣(63)，所述滑扣(63)插设在所述滑槽(22)内。

6.根据权利要求1-5任一项所述的空中起飞装置，其特征在于，所述弹射机构(5)还包括第一滑轮(54)、第二滑轮(55)和第三滑轮(56)，所述溜板机构包括上溜板(59)和下溜板(510)，所述滑架(51)包括上滑板和下滑板，其中：

所述第一滑轮(54)和所述第三滑轮(56)均可转动设置在所述上溜板(59)下方，所述上滑板穿设在所述上溜板(59)和所述第一滑轮(54)、所述第三滑轮(56)之间；

所述第二滑轮(55)可转动设置在所述下溜板(510)上方，所述下滑板穿设在所述下溜板(510)和所述第二滑轮(55)之间；

所述缆绳(512)的另一端依次绕过所述第三滑轮(56)、所述第二滑轮(55)和所述第一滑轮(54)后与所述安装板(515)固定连接；

所述上滑板和所述下滑板朝向所述第一方向的一端之间的距离小于所述上滑板和所述下滑板背离所述第一方向的另一端之间的距离。

7.根据权利要求6所述的空中起飞装置，其特征在于，所述弹射机构(5)还包括第四滑轮(57)，所述限位销(514)穿过所述第四滑轮(57)插设在所述安装板(515)上，所述缆绳(512)绕设在所述第四滑轮(57)上。

8.根据权利要求7所述的空中起飞装置，其特征在于，所述弹射机构(5)还包括第五滑轮(58)，所述第五滑轮(58)设置在所述第四滑轮(57)下方，所述缆绳(512)绕设在所述第五滑轮(58)上。

9.根据权利要求6所述的空中起飞装置，其特征在于，所述滑架(51)还包括第一支腿(52)和第二支腿(53)，所述第一支腿(52)固定设置在所述上滑板和所述下滑板背离所述第一方向的另一端，所述第二支腿(53)固定设置在所述上滑板和所述下滑板朝向所述第一方向的一端。

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