一種小型輪式起降無人機地面回收用減速裝置制造方法
【專利摘要】一種小型輪式起降無人機地面回收用減速裝置，用以縮短小型輪式水平起降無人機著陸滑跑距離，實現(xiàn)無人機的短距回收。該減速裝置使用繩索自重逐級增加阻尼方式來實現(xiàn)無人機減速和回收。本文發(fā)明的減速裝置，包括：底座、軸承組件、主箱體、繩索箱、滑輪組、光電傳感器、數(shù)據(jù)顯示屏、繩索；主箱體通過軸承組件與底座連接，軸承組件保證主箱體可以360°轉動；繩索箱安裝在主箱體一側，用于纏繞并存放繩索和設置繩索拖放初始阻力值；滑輪組安裝于主箱體上部，共2組，用于引導繩索；光電傳感器安裝在出繩口處滑輪組的一側，用于測量滑輪的轉動圈數(shù)；數(shù)據(jù)顯示屏安裝于上面所述主箱體側壁上，用于顯示被拖拽出的繩索長度。
【專利說明】一種小型輪式起降無人機地面回收用減速裝置【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種小型無人機地面回收減速裝置，屬于航空飛行器輔助地面設備設計領域。
【背景技術】
[0002]無人機是一種有動力驅(qū)動，機上無駕駛員的飛機。無人機研制和使用成本低廉，使用時消除了對駕駛員生理限制的考慮，能執(zhí)行許多有人機所不能執(zhí)行的任務，應用領域廣闊。
[0003]在無人機的使用過程中，回收是一項重要環(huán)節(jié)，也是無人機安全事故的易發(fā)環(huán)節(jié)，所以在無人機的回收階段既要保證飛機的安全性，又要滿足回收的各項指標要求。
[0004]小型輪式起降無人機，靈活運用于各種環(huán)境場地，由少量幾個人完成相應部署、操作和回收等一系列使用環(huán)節(jié)。這樣的使用性質(zhì)，要求其能部署方便、操作簡單、回收快捷，同時對場地空間的要求要低。常規(guī)輪式滑跑起降的小型無人飛機，在回收階段主要存在以下兩點問題:
[0005](I) 一般小型輪式無人機考慮系統(tǒng)復雜度及額外增重等原因不會安裝剎車系統(tǒng)，常規(guī)著陸后在跑道自然滑跑直至停止的回收模式，其滑跑距離較遠，需要很長降落滑跑場地，這給其使用范圍造成了極大的限制，與小型無人機強調(diào)運用靈活的宗旨形成矛盾。需要說明的是，與降落相比，在起飛過程中小型無人機一般加速很快，起飛滑跑距離遠小于降落滑跑距離，由此說來，降落滑跑距離直接構成了對起降場地的限制。而且，較長的滑跑距離給回收帶來不便，增加了回收時間。
[0006](2)小型無人機通常不會安裝自主著陸系統(tǒng)，在起飛降落時，在一定高度內(nèi)會切換至手動遙控模式。在手動控制模式下，當無人機觸地后，受地面雜波的影響，控制距離明顯大幅縮短。當飛機著陸后滑出的距離較遠時，可能會出現(xiàn)控制信號不連續(xù)甚至失去控制的情況，容易造成飛機滑出跑道等安全事故。
[0007]因此，針對小型輪式起降無人機的滑跑降落，需要設計一種安全有效、使用便捷的回收減速裝置，在確保無人機回收安全性的同時，縮短滑跑距離和回收時間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的技術解決問題為:針對上面所述小型輪式無人機常規(guī)回收方式過程中的不便和安全性問題，本發(fā)明提出了一種安全、實用的減速回收裝置。
[0009]本發(fā)明的技術解決方案為:
[0010]一種小型輪式起降無人機地面回收用減速裝置，包括:底座、軸承組件、主箱體、繩索箱、滑輪組、光 電傳感器、數(shù)據(jù)顯示屏和繩索；
[0011]主箱體通過軸承組件與底座連接，使得主箱體可以相對底座進行°轉動；繩索箱安裝在主箱體一側，繩索纏繞在繩索箱的內(nèi)部；
[0012]兩個滑輪組均安裝于主箱體的上部，用于引導繩索；光電傳感器安裝在其中一個滑輪組的側面，用于測量該滑輪組的轉動圈數(shù)；數(shù)據(jù)顯示屏安裝于所述主箱體上，光電傳感器連接到數(shù)據(jù)顯示屏，將所述滑輪組的轉動圈數(shù)轉換成繩索被拖拽出的長度，并在數(shù)據(jù)顯示屏上顯示；繩索的拖放初始阻力值通過繩索箱設置。
[0013]所述滑輪組包括滑輪、支架和防滑卡；
[0014]滑輪安裝在支架上，支架固定在主箱體上；防滑卡安裝于支架上，用于對在滑輪槽中的繩索進行限位。
[0015]所述軸承組件包連接軸、括襯套、鎖緊螺母和兩個軸承；兩個軸承分別安裝在主箱體的下部以及底座上，兩個軸承之間通過連接軸連接，襯套套在連接軸上將兩個軸承隔開。
[0016]所述一個軸承與主箱體的下部以及另一個軸承與底座之間均為可拆卸安裝方式。
[0017]繩索箱包括上箱蓋、搖把、線箍、剎車橡膠塊、蓋板、壓緊螺母、回復彈簧、內(nèi)軸、下箱蓋和螺紋柱；
[0018]上箱蓋和下箱蓋配合形成圓形截面的繩索箱的外殼，內(nèi)軸通過軸承安裝在所述外殼內(nèi)部且與其軸線重合，使得內(nèi)軸相對于所述外殼轉動；搖把和螺紋柱均位于所述外殼的外部，且位于外殼的兩側，搖把與內(nèi)軸一端連接；螺紋柱固定安裝在外殼上且與內(nèi)軸同軸；線箍固定在內(nèi)軸上用于纏繞繩索，剎車橡膠塊、蓋板和壓緊螺母依次由內(nèi)到外套在螺紋柱上，通過旋擰壓緊螺母擠壓蓋板，使得剎車橡膠塊的側面擠壓線箍的側面，形成摩擦阻力；剎車橡膠塊和外殼之間安裝回復彈簧，當壓緊螺母松開后，在回復彈簧作用下使剎車橡膠塊和線箍脫離接觸。
[0019]所述搖把驅(qū)動內(nèi)軸和線箍轉動，將伸出繩索箱的繩索收回。
[0020]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比帶來的有益效果:
[0021](I)部署速度快
[0022]通過采用本發(fā)明的減速回收裝置，由于采用原理簡單，裝置本身體積小，而且裝置部件間采取可拆卸結構，適用于快速部署，使用方便。無人機撤場時間是無人機在設計時需要考慮的指標，對無人機實際服役使用具有較大影響。此裝置部署與撤收方便快捷，降低總的無人機撤場時間。
[0023](2)回收減阻距離可調(diào)可顯示
[0024]本裝置具有初始阻力調(diào)節(jié)部件，通過繩索箱的壓緊螺栓的旋進旋出，調(diào)節(jié)橡膠與蓋板的接觸面積，從而調(diào)節(jié)兩者間摩擦力大小，從而調(diào)節(jié)轉軸轉動的初始阻力。攔阻力大小的調(diào)節(jié)就可以決定最終回收距離的遠近，并且由于齒輪組上的光電傳感器及數(shù)據(jù)顯示器的存在，可以測量繩索被拖曳出的距離，并顯示在顯示器上，通過數(shù)據(jù)積累，后續(xù)可根據(jù)場地大小自由設置減阻距離。
[0025](3)成本低
[0026]本發(fā)明裝置采用了摩擦擠壓設置初始阻力和繩索自重逐級增加阻尼方式進行攔阻，替代常用的液壓或剎車盤等施加阻尼方式。由于本發(fā)明系統(tǒng)原理簡單，組成不復雜，因此生產(chǎn)和使用成本都較低，可以在付出較小的成本下完成小型無人機的短距回收。
[0027](4)安全可靠性高
[0028]本裝置在底座與箱體間設計軸承組件用于實現(xiàn)箱體的自由轉動，攔阻過程中，繩索出繩方向可以隨著飛機的前行實時靈活隨動，消除側向拉力，避免攔阻過程中由側向力引起的裝置傾倒，提高穩(wěn)定性。保證裝置能按工作流程正常工作，提高回收安全性?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0029]圖1為本發(fā)明的減速回收裝置總體結構示意圖；
[0030]圖2為本發(fā)明的底座與主箱體連接示意圖。
[0031]圖3為本發(fā)明的繩索箱結構示意圖。
[0032]圖4為本發(fā)明的滑輪組裝置示意圖。
[0033]圖5為本發(fā)明減速裝置工作原理示意圖。
【具體實施方式】
[0034]為了縮短小型輪式起降無人機著陸滑跑距離，縮短回收時間，提高回收安全性，本發(fā)明提供了 一種回收減速裝置。
[0035]本發(fā)明提供的回收減速裝置原理可靠、構造簡單、部署方便、使用簡單，其方案實施時采用以下三點思路:
[0036](I)旋轉裝置，實時根據(jù)需要調(diào)整出繩方向，增強穩(wěn)定性，避免裝置在使用時傾倒。
[0037](2)攔阻力調(diào)節(jié)裝置，設計相應機構，通過擠壓方式產(chǎn)生摩擦力，獲得初始攔阻力。
[0038](3)測量裝置，配置出繩長度測量傳感器和顯示屏，為初始攔阻力調(diào)整和后續(xù)數(shù)據(jù)分析應用提供保障。
[0039]如圖1所示，本發(fā)明提供的一種小型輪式起降無人機地面回收用減速裝置，包括:底座1、軸承組件2、主箱體4、繩索箱3、滑輪組5、光電傳感器6、數(shù)據(jù)顯示屏7和繩索8 ;繩索8采用尼龍材質(zhì)，其直徑不小于2cm。
[0040]主箱體4通過軸承組件2與底座I連接，使得主箱體4可以相對底座I進行360°轉動；繩索箱3安裝在主箱體4 一側，繩索8纏繞在繩索箱3的內(nèi)部；
[0041]兩個滑輪組5均安裝于主箱體4的上部，用于引導繩索8 ;光電傳感器6安裝在其中一個滑輪組5的側面，用于測量該滑輪組5的轉動圈數(shù)；數(shù)據(jù)顯示屏7安裝于所述主箱體4上，光電傳感器6連接到數(shù)據(jù)顯示屏7，將所述滑輪組5的轉動圈數(shù)轉換成繩索8被拖拽出的長度，并在數(shù)據(jù)顯示屏7上顯示；繩索8的拖放初始阻力值通過繩索箱3設置。
[0042]如圖4所示，滑輪組5包括滑輪22、支架23和防滑卡24 ；
[0043]滑輪22安裝在支架23上，支架23固定在主箱體4上；防滑卡24安裝于支架23上，用于對在滑輪22槽中的繩索8進行限位。
[0044]如圖2所示，軸承組件2包連接軸9、括襯套11、鎖緊螺母12和兩個軸承10 ;兩個軸承10分別安裝在主箱體4的下部以及底座I上，兩個軸承10之間通過連接軸9連接，襯套11套在連接軸9上將兩個軸承10隔開。一個軸承10與主箱體4的下部以及另一個軸承10與底座I之間均為可拆卸安裝方式。
[0045]軸承10通過鎖緊螺母12與底座I之間連接，通過鎖緊螺母12的旋緊固定軸承10，旋松拆下軸承10，分離軸承10與底座I ;軸承10通過鎖緊螺母12與主箱體4之間連接，通過鎖緊螺母12的旋緊固定軸承10，旋松拆下軸承10，分離軸承10與主箱體4。從此實現(xiàn)底座1、主箱體4和軸承組件2之間的快速拆卸。
[0046]如圖3所示，繩索箱3包括上箱蓋13、搖把14、線箍15、剎車橡膠塊16、蓋板17、壓緊螺母18、回復彈簧19、內(nèi)軸20、下箱蓋21和螺紋柱25 ；[0047]上箱蓋13和下箱蓋21配合形成圓形截面的繩索箱3的外殼，內(nèi)軸20通過軸承安裝在所述外殼內(nèi)部且與其軸線重合，使得內(nèi)軸20相對于所述外殼轉動；搖把14和螺紋柱25均位于所述外殼的外部,且位于外殼的兩側,搖把14與內(nèi)軸20 —端連接；搖把14驅(qū)動內(nèi)軸20和線箍15轉動，將伸出繩索箱3的繩索8收回。螺紋柱25固定安裝在外殼上且與內(nèi)軸20同軸；線箍15固定在內(nèi)軸20上用于纏繞繩索8，剎車橡膠塊16、蓋板17和壓緊螺母18依次由內(nèi)到外套在螺紋柱25上，通過旋擰壓緊螺母18擠壓蓋板17，使得剎車橡膠塊16的側面擠壓線箍15的側面，形成摩擦阻力；剎車橡膠塊16和外殼之間安裝回復彈簧19，當壓緊螺母18松開后，在回復彈簧19作用下使剎車橡膠塊16和線箍15脫離接觸。
[0048]如圖5所示，裝置工作原理如下，在無人機降落位置部署減速裝置，減速裝置一套包含兩個，共用一條繩索連接，在預定回收跑道的左右各布置一個。定好位置后，調(diào)整繩索8，是繩索8拉直，盡量與地面平行；之后通過旋動繩索箱3上的壓緊螺母18調(diào)整初始阻力值，需要增加阻力值時，將壓緊螺母18向靠近繩索箱3方向旋動，壓緊螺母18就會沿螺紋柱25方向壓緊擠壓蓋板17，擠壓蓋板17把力均勻傳遞給剎車橡膠塊16，剎車橡膠塊16與線箍15的接觸面積逐漸增大，摩擦力也隨之增大，使得繩索8被拖曳出繩索箱3時的阻力變大。需要減小阻力值時，將壓緊螺母18向遠離繩索箱3方向旋動，施加在擠壓蓋板17和剎車橡膠塊16的力減小，剎車橡膠塊16在回復彈簧19回復力作用下，與線箍15接觸面減小，摩擦力減小，使得繩索8被拖曳出繩索箱3時的阻力變小。在擠壓蓋板17上有阻力值的刻度，通過調(diào)整壓緊螺母的指針指到所需刻度確定阻力值。在使用前可根據(jù)回收無人機的重量和回收場地距離的限制調(diào)整初始阻力。在完成上述工作后，控制無人機進行下滑降落，接地點在回收裝置前30m-50m即可，保證無人機落地后進入平穩(wěn)滑動。當無人機滑動到回收裝置處，無人機的起落架與繩索8接觸，帶動繩索8向前移動，繩索被從回收裝置中拖曳出，同時，主箱體4出繩方向可以隨著飛機的前行實時靈活隨動，消除側向拉力，避免攔阻過程中由側向力引起的裝置傾倒。隨著繩索8不斷被帶出，無人機向前滑動除了要克服繩索箱內(nèi)線箍15上的阻力，還要克服被拖拽出的繩索8本身的自重，因此，無人機在前行過程中受到的阻攔力是逐級加大的，并且阻攔力的增加值與繩索拖曳出的距離呈線性關系。通過上述獨特的攔阻力增加原理，可以緩慢的增加攔阻力，加快無人機減速，還可以避免一次設置過大的藍阻力，對無人機機體機構造成損害。無人機減速停下后，可以讀取本次回收過程中的減速距離，減速距離即為本次過程中繩索被拖曳出的距離，該值顯示在數(shù)據(jù)顯示屏6上，其原理是通過安裝在滑輪組5旁的光電傳感器6測量滑輪的轉動圈數(shù)，通過已知的滑輪直徑計算出繩索距離，并顯示出來。減速裝置使用完畢后，可以通過搖動搖擺14將繩索重新繞入繩索箱，之后將整套減速裝置拆卸裝箱。
[0049]具體實例
[0050]下面通過兩個實例對本發(fā)明中裝置的使用方式進行說明:
[0051]實例一，狹小場地小型無人機短距回收
[0052]小型無人機一般滑降一般都不會選擇正規(guī)機場，又由于工作地點復雜，難以選擇合適場地。當在野外環(huán)境中，需找到一片空曠區(qū)域，但其長度不滿足正?；底詣訙p速停車的距離時。通過在著陸點前方約30米處部署本發(fā)明的減速裝置，在保證安全性的提前下設置攔阻力，通過無人機降落后滑動撞擊減速繩索，由前起落架拖拽繩索繼續(xù)前進，期間減速裝置提供逐級增加阻力為無人機減速停止，大幅縮減減速滑跑距離，在有限距離內(nèi)停下無人機。
[0053]實例二，低摩擦光滑跑道短距回收
[0054]當小型無人機在柏油路面等摩擦較小的地面降落時，減速距離會過長。如接地速度達到30m/s時，無人機完全停止需要大于400m的距離，而遙控器在無人機落地后的有效操作半徑約250m，當超過這一距離時，受地面衍射影響，會出現(xiàn)遙控信號丟失，無人機不可控的現(xiàn)象，使無人機有沖出跑道的危險。通過部署本發(fā)明的減速裝置，可以快速降低無人機速度，使無人機在有效操控半徑內(nèi)停止，保證無人機安全。
[0055]
【權利要求】
1.一種小型輪式起降無人機地面回收用減速裝置，其特征在于包括:底座(1)、軸承組件(2)、主箱體(4)、繩索箱(3)、滑輪組(5)、光電傳感器(6)、數(shù)據(jù)顯示屏(7)和繩索(8)； 主箱體(4)通過軸承組件(2)與底座(1)連接，使得主箱體(4)可以相對底座(1)進行360°轉動；繩索箱(3)安裝在主箱體(4) 一側，繩索(8)纏繞在繩索箱(3)的內(nèi)部； 兩個滑輪組(5)均安裝于主箱體⑷的上部，用于引導繩索⑶；光電傳感器(6)安裝在其中一個滑輪組(5)的側面，用于測量該滑輪組(5)的轉動圈數(shù)；數(shù)據(jù)顯示屏(7)安裝于所述主箱體(4)上，光電傳感器(6)連接到數(shù)據(jù)顯示屏(7)，將所述滑輪組(5)的轉動圈數(shù)轉換成繩索(8)被拖拽出的長度，并在數(shù)據(jù)顯示屏(7)上顯示；繩索(8)的拖放初始阻力值通過繩索箱(3)設置。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種小型輪式起降無人機地面回收用減速裝置，其特征在于:所述滑輪組(5)包括滑輪(22)、支架(23)和防滑卡(24)； 滑輪(22)安裝在支架(23)上，支架(23)固定在主箱體(4)上；防滑卡(24)安裝于支架(23)上，用于對在滑輪(22)槽中的繩索(8)進行限位。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種小型輪式起降無人機地面回收用減速裝置，其特征在于:所述軸承組件(2)包連接軸(9)、括襯套(11)、鎖緊螺母(12)和兩個軸承(10);兩個軸承(10)分別安裝在 主箱體(4)的下部以及底座(1)上，兩個軸承(10)之間通過連接軸(9)連接，襯套(11)套在連接軸(9)上將兩個軸承(10)隔開。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種小型輪式起降無人機地面回收用減速裝置，其特征在于:所述一個軸承(10)與主箱體(4)的下部以及另一個軸承(10)與底座(1)之間均為可拆卸安裝方式。
5.根據(jù)權利要求1-4中任一項所述的一種小型輪式起降無人機地面回收用減速裝置，其特征在于:繩索箱(3)包括上箱蓋(13)、搖把(14)、線箍(15)、剎車橡膠塊(16)、蓋板(17)、壓緊螺母(18)、回復彈簧(19)、內(nèi)軸(20)、下箱蓋(21)和螺紋柱(25)； 上箱蓋(13)和下箱蓋(21)配合形成圓形截面的繩索箱(3)的外殼，內(nèi)軸(20)通過軸承安裝在所述外殼內(nèi)部且與其軸線重合，使得內(nèi)軸(20)相對于所述外殼轉動；搖把(14)和螺紋柱(25)均位于所述外殼的外部,且位于外殼的兩側,搖把(14)與內(nèi)軸(20) —端連接；螺紋柱(25)固定安裝在外殼上且與內(nèi)軸(20)同軸；線箍(15)固定在內(nèi)軸(20)上用于纏繞繩索(8)，剎車橡膠塊(16)、蓋板(17)和壓緊螺母(18)依次由內(nèi)到外套在螺紋柱(25)上，通過旋擰壓緊螺母(18)擠壓蓋板(17)，使得剎車橡膠塊(16)的側面擠壓線箍(15)的側面，形成摩擦阻力；剎車橡膠塊(16)和外殼之間安裝回復彈簧(19)，當壓緊螺母(18)松開后，在回復彈簧(19)作用下使剎車橡膠塊(16)和線箍(15)脫離接觸。
6.根據(jù)權利要求5所述的一種小型輪式起降無人機地面回收用減速裝置，其特征在于:所述搖把(14)驅(qū)動內(nèi)軸(20)和線箍(15)轉動，將伸出繩索箱(3)的繩索⑶收回。
7.根據(jù)權利要求1-4中任一項所述的一種小型輪式起降無人機地面回收用減速裝置，其特征在于:所述繩索(8)采用尼龍材質(zhì)，其直徑不小于2cm。
【文檔編號】B64F1/02GK103950548SQ201410178256
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月29日 優(yōu)先權日:2014年4月29日
【發(fā)明者】蘭文博, 王偉, 魏城龍, 金延偉 申請人:中國航天空氣動力技術研究院