專利名稱：彈簧-滑輪組式無人機彈射器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是用于彈射固定翼無人機的彈射器，能夠在短距離內(nèi)將無人機加速至起飛速度。主要應用在航空航天和無人機等技術領域。
背景技術：
固定翼無人機(尤其是大型固定翼無人機需要很長的跑道用于滑跑起飛。而通常情況下，平整并具有足夠長度的跑道條件難以滿足。因此，固定翼無人機通常利用彈射器， 使無人機在很短的距離內(nèi)迅速加速至起飛速度。以往的無人機彈射器多采用橡筋為彈射動力，其性能受溫度和濕度影響較大，且容易老化。此外，由于橡筋的彈力有限，橡筋彈射器只能彈射中小型固定翼無人機GOkg以下，對于大型固定翼無人機則因動力不足而無法有效彈射。本發(fā)明以彈簧為彈射動力，通過將多個彈簧并聯(lián)以增大牽引力，并通過動滑輪組使牽引速度倍增。通過改變彈簧組和動滑輪組的個數(shù)，還可方便地改變牽引力和牽引速度。 此外，由于本發(fā)明以彈簧為動力，動力源不易老化且受溫度濕度影響較小。本發(fā)明的優(yōu)點在于牽引力大，簡單輕便，可靠性高，使用壽命長，受溫度濕度影響小，適合固定翼無人機 (尤其是大型固定翼無人機的彈射起飛。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于固定翼無人機彈射起飛的彈射器。本發(fā)明的特征在于，含有無人機彈射器框架部、無人機彈射器支撐部、彈簧-滑輪組式彈射部、無人機牽弓I部以及無人機鎖定-釋放部，其中無人機彈射器框架部，含有上面板、下面板，以及位于上、下兩塊面板之間起支撐作用的支撐桿組件；無人機彈射器支撐部，含有前承力架、與該前承力架相連的前支撐腿、與該前支撐腿相連的前支撐盤，以及后承力架、與該后承力架相連的后支撐腿、與該后支撐腿相連的后支撐盤；所述前承力架與下面板的底面相連，所述后承力架也與下面板的底面相連；彈簧-滑輪組式彈射部，含有并聯(lián)彈簧組、一級動滑輪和一級動滑輪框架、二級動滑輪和二級動滑輪框架和動滑輪組繩，其中所述并聯(lián)彈簧組的一端與所述后承力架的側面相連，其另一端與所述一級動滑輪組框架的外側相連，所述一級動滑輪位于所述一級動滑輪框架中，且兩者轉動連接；在無人機被釋放并發(fā)射狀態(tài)時，所述并聯(lián)彈簧組以Vs的瞬時速度迅速收縮，并拉動所述一級動滑輪框架以同樣的瞬時速度Vs迅速后退；所述動滑輪組繩在環(huán)繞并經(jīng)過一級動滑輪后，其一端固定連接在前承力架側面， 另一端則固定連接在二級動滑輪框架的側面；二級動滑輪位于二級動滑輪框架中，且兩者轉動連接；當所述一級動滑輪以Vs的瞬時速度向后運動時，將通過所述動滑輪組繩牽引所述二級動滑輪框架和二級動滑輪以2VS的瞬時速度向后運動；
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無人機牽引部，含有牽引繩，定滑輪和牽引鉤，其中牽引繩，一端套接在所述呈環(huán)狀的牽引鉤內(nèi)，另一端通過所述的定滑輪和所述二級動滑輪，并固定在所述前承力架的側面；所述定滑輪的中心軸被所述支撐桿組件中的四根支撐桿固定在無人機彈射器框架部前側；牽引鉤呈環(huán)形，通過無人機機身下方的掛鉤與無人機機身連接；無人機被釋放并發(fā)射狀態(tài)時，在所述二級動滑輪的牽引下，所述牽引繩在通過定滑輪之后，帶動所述牽引鉤，以及固定在所述牽引鉤上的無人機，以4VS的瞬時速度向前運動；當無人機起飛后，牽引鉤與無人機機身下方的掛鉤自動脫離；無人機鎖定-釋放部，含有釋放鉤、釋放手柄和釋放手柄轉軸，其中釋放鉤呈三角形，其上端穿過開于所述上面板的縱向槽，并伸出于上面板以掛住牽引鉤；在無人機在發(fā)射前，釋放鉤通過克服彈簧組的拉力而將無人機鎖定在無人機彈射器框架部的后上方；釋放鉤的下端固定在釋放手柄上；釋放手柄，其中部與釋放鉤固定連接，其一端為操作端，其另一端可以繞釋放手柄轉軸上下轉動；釋放手柄轉軸，固定在所述無人機彈射框架部的一根支撐桿上，所述釋放手柄和釋放鉤可以一起繞釋放手柄轉軸上下轉動，以控制釋放鉤的上下運動；當釋放鉤的上端從上面板的表面完全伸出時，可以掛住牽引鉤及無人機，以使之鎖定；當釋放鉤的上端從上面板的表面完全縮回時，牽引鉤及無人機將被釋放鉤釋放；所述無人機彈射器對無人機的牽引力Fu和瞬時牽引速度Vu按下式計算 UsKsX
權利要求
1.彈簧-滑輪組式無人機彈射器，其特征在于，含有無人機彈射器框架部、無人機彈射器支撐部、彈簧-滑輪組式彈射部、無人機牽引部以及無人機鎖定-釋放部，其中無人機彈射器框架部，含有上面板、下面板，以及位于上、下兩塊面板之間起支撐作用的支撐桿組件；無人機彈射器支撐部，含有前承力架、與該前承力架相連的前支撐腿、與該前支撐腿相連的前支撐盤，以及后承力架、與該后承力架相連的后支撐腿、與該后支撐腿相連的后支撐盤；所述前承力架與下面板的底面相連，所述后承力架也與下面板的底面相連；彈簧-滑輪組式彈射部，含有并聯(lián)彈簧組、一級動滑輪和一級動滑輪框架、二級動滑輪和二級動滑輪框架和動滑輪組繩，其中所述并聯(lián)彈簧組的一端與所述后承力架的側面相連，其另一端與所述一級動滑輪組框架的外側相連，所述一級動滑輪位于所述一級動滑輪框架中，且兩者轉動連接；在無人機被釋放并發(fā)射狀態(tài)時，所述并聯(lián)彈簧組以Vs的瞬時速度迅速收縮，并拉動所述一級動滑輪框架以同樣的瞬時速度Vs迅速后退；所述動滑輪組繩在環(huán)繞并經(jīng)過一級動滑輪后，其一端固定連接在前承力架側面，另一端則固定連接在二級動滑輪框架的側面；二級動滑輪位于二級動滑輪框架中，且兩者轉動連接；當所述一級動滑輪以Vs的瞬時速度向后運動時，將通過所述動滑輪組繩牽引所述二級動滑輪框架和二級動滑輪以2VS的瞬時速度向后運動； 無人機牽引部，含有牽引繩，定滑輪和牽引鉤，其中牽引繩，一端套接在所述呈環(huán)狀的牽引鉤內(nèi)，另一端通過所述的定滑輪和所述二級動滑輪，并固定在所述前承力架的側面；所述定滑輪的中心軸被所述支撐桿組件中的四根支撐桿固定在無人機彈射器框架部前側；牽引鉤呈環(huán)形，通過無人機機身下方的掛鉤與無人機機身連接；無人機被釋放并發(fā)射狀態(tài)時，在所述二級動滑輪的牽引下，所述牽引繩在通過定滑輪之后，帶動所述牽引鉤，以及固定在所述牽引鉤上的無人機，以4VS的瞬時速度向前運動；當無人機起飛后，牽引鉤與無人機機身下方的掛鉤自動脫離；無人機鎖定-釋放部，含有釋放鉤、釋放手柄和釋放手柄轉軸，其中 釋放鉤呈三角形，其上端穿過開于所述上面板的縱向槽，并伸出于上面板以掛住牽引鉤；在無人機在發(fā)射前，釋放鉤通過克服彈簧組的拉力而將無人機鎖定在無人機彈射器框架部的后上方；釋放鉤的下端固定在釋放手柄上；釋放手柄，其中部與釋放鉤固定連接，其一端為操作端，其另一端可以繞釋放手柄轉軸上下轉動；釋放手柄轉軸，固定在所述無人機彈射框架部的一根支撐桿上，所述釋放手柄和釋放鉤可以一起繞釋放手柄轉軸上下轉動，以控制釋放鉤的上下運動；當釋放鉤的上端從上面板的表面完全伸出時，可以掛住牽引鉤及無人機，以使之鎖定；當釋放鉤的上端從上面板的表面完全縮回時，牽引鉤及無人機將被釋放鉤釋放；所述無人機彈射器對無人機的牽引力Fu和瞬時牽引速度Vu按下式計算'F nsKsX < ”2 Vu =2、Vs其中，ns為并聯(lián)彈簧組的數(shù)量，Ks為彈簧的彈性系數(shù)，χ為彈簧的形變量有關，np為動滑輪的數(shù)量，Vs為并聯(lián)彈簧組的瞬時速度；通過改變并聯(lián)彈簧組的數(shù)量ns、調(diào)節(jié)牽引繩的長度進而改變彈簧形變量X、更換不同彈性系數(shù)Ks的彈簧，以及改變滑輪組的個數(shù)np，可以得到不同牽引力Fu和瞬時牽引速度Vu的組合，從而可以方便地應用于不同類型的無人機。
全文摘要
彈簧-滑輪組式無人機彈射器屬于無人機技術領域，其特征在于，含有框架、牽引繩、定滑輪、二級動滑輪、二級動滑輪框架、一級動滑輪、一級動滑輪框架、并聯(lián)彈簧組、后承力架、后支撐腿、后支撐盤、前承力架、前支撐腿、前支撐盤、牽引鉤、釋放鉤、動滑輪組繩、釋放手柄、釋放手柄轉軸、上面板和下面板，其中在無人機發(fā)射前，牽引鉤被鎖定在釋放鉤上，并聯(lián)彈簧組儲存彈性勢能；在發(fā)射無人機時，壓下釋放手柄使牽引鉤釋放，并聯(lián)彈簧組通過動滑輪組帶動牽引鉤，使之以并聯(lián)彈簧組的倍速向前運動；通過改變彈簧數(shù)量、彈性系數(shù)和形變量，可得到不同牽引力和牽引速度的組合。本發(fā)明利用彈簧組和動滑輪組的配合，能夠快速有力地彈射無人機。
文檔編號B64F1/06GK102267571SQ201110149548
公開日2011年12月7日 申請日期2011年6月3日 優(yōu)先權日2011年6月3日
發(fā)明者喬良亮, 朱紀洪, 王冠林 申請人:清華大學