系留飞行器平台的空中对接组件

1.本发明涉及飞行器设备技术领域，特别是系留飞行器平台的空中对接组件。

背景技术：

2.系留飞行器是现如今发展迅速的一种无人机，通过地面系留线缆供电，可实现无人机24小时不间断工作，已经被广泛应用到各个领域；
3.多旋翼无人飞行器即是我们常见的无飞机，可以在空中自由飞行，进行空中侦察、拍照等功能，缺点是功耗大、续航时间短，长时间持续作业，需要设置中继站，例如，在海上作业时，可以采用无人艇为无人飞行器中继，补充电量或带其返航，但是由于无人艇受海面复杂情况影响总是摇晃不稳，致使无人飞行器返航降落难度到大，容易造成飞行器坠毁损坏，另外，无人飞行器在持续移动的交通工具上降落也存在同样的问题；
4.针对上述问题，结合系留飞行器，设置一个空中对接平台，采用空中对接的方式，来回收侦查返航的无人飞行器，辅助无人飞行器返航降落。

技术实现要素：

5.针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明提供系留飞行器平台的空中对接组件，以解决无人飞行器无法安全降落至摇摆不定的平台上，及系留飞行器与无人飞行器的空中对接难度大的问题。
6.其解决的技术方案是，本发明包括多旋翼的无人飞行器和多旋翼的系留飞行器，无人飞行器下端设有喇叭状的对接模块，系留飞行器上端设有杆状的承接模块，对接模块与承接模块可拆卸连接；对接模块包括第一固定架和锥形套筒，第一固定架固定连接在无人飞行器的下端，锥形套筒固定连接在第一固定架的下方，锥形套筒的下端开口大于上端开口；承接模块包括第二固定架、限位套杆和联动组件，第二固定架固定连接在系留飞行器的上端，限位套杆固定连接在第二固定架的上端，限位套筒上端口处内置有多个卡珠，限位套杆内部设有伸缩杆；联动组件包括连接插头、挡圈、弹簧和多个二连杆，连接插头设置在伸缩杆的自由端，挡圈和弹簧分别套设在连接插头上，且弹簧位于挡圈上方，二连杆的一端铰接在连接插头上端，另一端铰接在挡圈外侧，挡圈外侧开设有环形的卡槽，卡珠可以卡接在卡槽内。
7.可选地，所述第一固定架设置成十字形，第一固定架的下端设有四个连接座，连接座上固定连接有连接管，四个连接管分别固定连接在锥形套筒的最外侧。
8.可选地，所述锥形套筒上布满通孔。
9.可选地，所述连接插头设置成两段式的阶梯轴，连接插头上端设有扁圆头，所述弹簧的一端固定连接在扁圆头上，另一端固定连接在挡圈上。
10.可选地，所述限位套杆外侧开设有环形的凹槽，凹槽内设有多个沿其圆周方向均布的圆孔，圆孔内设有卡珠，圆孔的直径小于卡珠的直径，凹槽内设有一条位于多个卡珠外侧的橡皮圈。
11.可选地，所述二连杆由一个长臂和一个短臂组成，长臂和短臂的端部铰接，长臂的自由端铰接在联动组件上，短臂的自由端铰接在挡圈上。
12.可选地，所述第二固定架设置成圆盘型，所述限位套筒与第二固定架同轴设置。
13.可选地，所述挡圈上端的外侧设有挡边，挡边的直径大于限位套杆的内径。
14.可选地，所述空中对接组件还包括电源系统和卷扬机装置，卷扬机装置的收卷轴上卷绕有电缆绳，电源系统和卷扬机装置固定连接在同一个架体内，所述系留飞行器的动力系统通过电缆绳与电源系统电连接。
15.采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：
16.1、通过喇叭状的对接模块与杆状的承接模块的配合设置，扩大了对接范围，提高了对接成功率，降低了系留飞行器与无人飞行器的对接难度，使得二者的空中对接具有更高的可行性。
17.2、通过联动组件、挡圈、二连杆、弹簧和伸缩杆的配合设置，联动组件整体可受伸缩杆控制上下移动，联动组件内部又可自行联动使得二连杆发生形变，这两种动作配合使用，在对接模块与承接模块连接时，套筒内壁挤压二连杆使其发生形变，联动组件可顺利贯穿锥形套筒，并巧妙地将二连杆的长臂挡接在锥形套筒上方，之后即可利用卷扬机装置将系留飞行器与无人飞行器一同回收到无人艇上，这样可以避免飞行器坠毁损坏。
18.3、通过橡皮圈、卡珠与挡圈上的卡槽的配合设置，卡珠卡接在卡槽内时，挡圈被定位在限位套杆上，在伸缩杆伸长时，会先将联动组件顶起，使得二连杆收缩，从而顺利将对接模块与承接模块分离，而后伸缩杆持续伸长，拖拽挡圈与限位套杆分离，进而为下一次的连接做准备。
附图说明
19.图1是本发明的对接模块与承接模块的连接示意图。
20.图2是本发明的对接模块与承接模块连接后的剖视图。
21.图3是本发明的对接模块与承接模块的分离后的示意图。
22.图4是本发明图2中a的放大图。
23.图5是本发明承接模块的结构示意图。
24.图6是本发明图5中b-b剖视图。
25.图7是本发明对接模块与无人飞行器的装配示意图。
26.图8是本发明承接模块与系留飞行器的装配示意图。
27.图9是本发明两个飞行器通过对接模块与承接模块空中对接后的示意图。
28.示意图中的标号说明：
29.1、无人飞行器；2、系留飞行器；3、第一固定架；4、锥形套筒；5、第二固定架；6、限位套杆；7、卡珠；8、连接插头；9、挡圈；10、弹簧；11、卡槽；12、连接座；13、连接管；14、通孔；15、扁圆头；16、凹槽；17、圆孔；18、橡皮圈；19、长臂；20、短臂；21、挡边；22、电源系统；23、卷扬机装置；24、架体；25、电动推杆。
具体实施方式
30.以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
31.由图1至图9给出，包括多旋翼的无人飞行器1、多旋翼的系留飞行器2，以及固定在无人艇上的电源系统22和卷扬机装置23，卷扬机装置23用于将系留飞行器2牵引收回到无人艇上，电源系统22和卷扬机装置23固定连接在同一个架体24内，架体24上端设置有停机台，用于停放系留飞行器2，上述系留飞行器2的动力系统通过电缆绳与电源系统22电连接，即系留飞行器2不携带电源系统22，始终通过电缆绳与无人艇连接，因此，不用考虑系留飞行器2的续航问题，系留飞行器2功率可以大于无人飞行器1的功率，系留飞行器2一方面作为空中平台完成与无人飞行器1的空中对接，另一方面也可作为短距离监测使用。
32.无人飞行器1下端设有喇叭状的对接模块，系留飞行器2上端设有杆状的承接模块，对接模块与承接模块可拆卸连接。
33.具体地，对接模块包括第一固定架3和锥形套筒4，第一固定架3固定连接在无人飞行器1的下端，锥形套筒4固定连接在第一固定架3的下方，锥形套筒4的下端开口大于上端开口，锥形套筒4可以采用3d打印机制作，材料选用轻质塑料。
34.在一些实施例中，为了使第一固定架3与无人飞行器1的装配更加贴合，上述第一固定架3设置成十字形，且与无人飞行器1的四个机臂相对应，从而减少风阻，方便装配，第一固定架3的下端设有四个连接座12，连接座12上固定连接有连接管13，四个连接管13分别固定连接在锥形套筒4的最外侧，连接管13采用碳纤维材质，将锥形套筒4与四个连接管13结合，利用锥形套筒4取代无人飞行器1原有的支撑架；上述锥形套筒4上布满通孔14，保持气体流通，减小风阻，能够降低飞行负担。
35.在一些实施例中，为了方便将第二固定架5装配到系留飞行器2上端、以及更好的承载锥形套筒4，上述第二固定架5设置成圆盘型，上述限位套筒与第二固定架5同轴设置，有利于空中平台始终保证水平状态，避免重心不稳造成系留飞行器2发生晃动的现象发生。
36.具体地，承接模块包括第二固定架5、限位套杆6和联动组件，第二固定架5固定连接在系留飞行器2的上端，限位套杆6固定连接在第二固定架5的上端，限位套筒上端口处内置有多个卡珠7，限位套杆6内部设有伸缩杆，伸缩杆采用电动推杆25。
37.其中，联动组件包括连接插头8、挡圈9、弹簧10和多个二连杆，连接插头8设置在伸缩杆的自由端，挡圈9和弹簧10分别套设在连接插头8上，且弹簧10位于挡圈9上方，二连杆的一端铰接在连接插头8上端，另一端铰接在挡圈9外侧，挡圈9外侧开设有环形的卡槽11，卡珠7可以卡接在卡槽11内，利用卡珠7与卡槽11的配合，实现将挡圈9与限位套杆6的连接。
38.在一些实施例中，为了精简挡圈9与限位套杆6的连接结构，上述限位套杆6外侧开设有环形的凹槽16，凹槽16内设有多个沿其圆周方向均布的圆孔17，圆孔17内设有卡珠7，圆孔17的直径小于卡珠7的直径，凹槽16内设有一条位于多个卡珠7外侧的橡皮圈18，这样利用一条橡皮圈18同时挤压多个卡珠7，将卡珠7阻挡在挡圈9上的卡槽11内，在无外力作用下，限制挡圈9与限位套杆6的分离。
39.在一些实施例中，为了方便联动组件与锥形套筒4的卡接配合，上述二连杆由一个长臂19和一个短臂20组成，长臂19和短臂20的端部铰接，长臂19的自由端铰接在联动组件上，短臂20的自由端铰接在挡圈9上，在联动组件插入锥形套筒4时，会首先挤压到长臂19，这样更容易控制二连杆的收缩，有利于联动组件与锥形套筒4的插接配合。
40.在一些实施例中，为了方便联动组件贯穿锥形套筒4，上述连接插头8设置成两段式的阶梯轴，连接插头8上端设有扁圆头15，使得连接插头8上端光滑，易于穿插，上述弹簧
10的一端固定连接在扁圆头15上，另一端固定连接在挡圈9上，挡圈9滑动连接在连接插头8中直径较小的轴上，挡圈9沿着连接插头8向上滑动时会受到直径较大的轴的阻挡，这样可以控制对二连杆的挤压强度，从而控制二连杆撑开的最大幅度；
41.具体地，设置控制长臂19与短臂20的最小开合角度大于100度，确保锥形套筒4上端口挤压长臂19时二连杆向内收缩，便于联动组件顺利贯穿锥形套筒4上端口。
42.在一些实施例中，为了限制挡圈9插入限位套杆6内的深度，上述挡圈9上端的外侧设有挡边21，挡边21的直径大于限位套杆6的内径，当挡边21与限位套杆6接触时，挡圈9上的卡槽11与凹槽16对应，多个卡珠7卡接在卡槽11内。
43.本发明中，除电动推杆25，弹簧10等特定的零件之外，其余零件的材料均为塑料，减轻配件的重量，降低了飞行器的负担。
44.本实施例中，系留飞行器2上和无人飞行器1上分别设有gps定位系统，系留飞行器2与无人飞行器1的飞行控制、电动推杆25与卷扬机装置23的远程控制等控制系统均可利用现有技术实现，这里不做过多赘述，本实施例中旨在对系留飞行器2和无人飞行器1的空中对接的机械结构部分做出改进，从而更好的完成对接操作，顺利回收无人飞行器1。
45.本发明在使用时，无人艇与无人飞行器1配合作业，无人艇作为无人飞行器1的中继站，近距离探测时，可仅选用系留无人机检测采集数据，远距离探测时，无人飞行器1需脱离无人艇独自作业，当无人艇探测完毕或者补充电量时，需要返航至无人艇上，此时，系留飞行器2作为空中对接平台，完成与无人飞行器1的空中对接；
46.首先，系留飞行器2起飞后悬停，利用系留飞行器2的gps定位模块对其定位，然后，无人飞行器1获取系留飞行器2的定位信息，无人飞行器1移动至系留飞行器2的上方，再缓慢降低高度，两飞行器的高度差越来越小，无人飞行器1下端的对接模块逐渐与系留飞行器2上端的承接模块连接配合，锥形套筒4套接能够引导联动组件向其内部插入，锥形套筒4挤压二连杆的长臂19，弹簧10被拉伸，二连杆撑开幅度减小，使得联动组件轻易贯穿锥形套筒4上端口，且锥形套筒4上端口越过长臂19后，弹簧10恢复形变，弹簧10下端拉动挡圈9向上移动，使得二连杆受到压缩而向外撑开，从而使得二连杆的长臂19挡接在锥形套筒4的上端口，这样就完成了无人飞行器1与系留飞行器2的初步对接；
47.然后，电动推杆25收缩，联动组件下移带动锥形套筒4向下移动，联动组件下移时，长臂19始终阻挡在锥形套筒4的上端口处，且有持续撑开的趋势，从而不会使无人飞行器1意外脱离，如此，即可带动无人飞行器1下移，直至挡圈9上的挡边21阻挡在限位套杆6上端，锥形套筒4与第二固定架5接触，完成无人飞行器1与系留飞行器2的空中对接，无人飞行器1停止工作，此时，在橡胶圈的作用下多个卡珠7卡接在挡圈9的卡槽11内部，如此，将二连杆持续保持在压缩状态，锥形套筒4被锁定在联动组件上，使得无人飞行器1无法自行脱离，保证空中对接的稳定性；
48.最后，卷扬机装置23动作，收卷电缆绳，将系留飞行器2与无人飞行器1一同牵引至架体24上方的停机台上，完成两个飞行器回收，此时，可以对无人飞行器1快速充电或者带其返航；
49.当需要放飞无人飞行器1时，首先，系留飞行器2起飞将无人飞行器1托举至完全与无人分离，待系留飞行器2稳定悬停后，控制电动推杆25伸长，连接插头8被向上顶起，从而拉伸二连杆，二连杆撑开幅度减小，同时弹簧10恢复形变，直至二连杆能够穿过锥形套筒4
上端口时，无人飞行器1垂直起飞，使得对接模块与承接模块分离，无人飞行器1自由飞行进行探测工作；
50.然后，伸缩杆持续伸长，弹簧10被拉伸，直至二连杆被拉伸至极限时，二连杆开始拖拽挡圈9向上移动，将挡圈9与限位套杆6分离，分离后的挡圈9被多个二连杆支撑悬挂在连接插头8上，使得联动组件完全与限位套杆6分离，且在弹簧10恢复形变产生的拉力作用下，挡圈9被向上提拉，二连杆被挤压，使得二连杆的撑开幅度略微增大，为两个飞行器的下一次初步对接做准备。
51.本发明构思新颖，结构巧妙，操作方便，通过喇叭状的对接模块与杆状的承接模块的配合设置，扩大了对接范围，提高了对接成功率，降低了系留飞行器与无人飞行器的对接难度，使得二者的空中对接具有更高的可行性；通过联动组件、挡圈、二连杆、弹簧和伸缩杆的配合设置，联动组件整体可受伸缩杆控制上下移动，联动组件内部又可自行联动使得二连杆发生形变，这两种动作配合使用，在对接模块与承接模块连接时，套筒内壁挤压二连杆使其发生形变，联动组件可顺利贯穿锥形套筒，并巧妙地将二连杆的长臂挡接在锥形套筒上方，之后即可利用卷扬机装置将系留飞行器与无人飞行器一同回收到无人艇上，这样可以避免飞行器坠毁损坏；通过橡皮圈、卡珠与挡圈上的卡槽的配合设置，卡珠卡接在卡槽内时，挡圈被定位在限位套杆上，在伸缩杆伸长时，会先将联动组件顶起，使得二连杆收缩，从而顺利将对接模块与承接模块分离，而后伸缩杆持续伸长，拖拽挡圈与限位套杆分离，进而为下一次的连接做准备。
52.可见，利用本发明所提供的空中对接组件，可以有效解决无人飞行器空中对接难度大的问题，帮助无人飞行器在复杂情况下成功返航。

技术特征：

1.系留飞行器平台的空中对接组件，包括多旋翼的无人飞行器和多旋翼的系留飞行器，其特征在于，无人飞行器下端设有喇叭状的对接模块，系留飞行器上端设有杆状的承接模块，对接模块与承接模块可拆卸连接；对接模块包括第一固定架和锥形套筒，第一固定架固定连接在无人飞行器的下端，锥形套筒固定连接在第一固定架的下方，锥形套筒的下端开口大于上端开口；承接模块包括第二固定架、限位套杆和联动组件，第二固定架固定连接在系留飞行器的上端，限位套杆固定连接在第二固定架的上端，限位套筒上端口处内置有多个卡珠，限位套杆内部设有伸缩杆；联动组件包括连接插头、挡圈、弹簧和多个二连杆，连接插头设置在伸缩杆的自由端，挡圈和弹簧分别套设在连接插头上，且弹簧位于挡圈上方，二连杆的一端铰接在连接插头上端，另一端铰接在挡圈外侧，挡圈外侧开设有环形的卡槽，卡珠可以卡接在卡槽内。2.根据权利要求1所述的系留飞行器平台的空中对接组件，其特征在于，所述第一固定架设置成十字形，第一固定架的下端设有四个连接座，连接座上固定连接有连接管，四个连接管分别固定连接在锥形套筒的最外侧。3.根据权利要求1所述的系留飞行器平台的空中对接组件，其特征在于，所述锥形套筒上布满通孔。4.根据权利要求1所述的系留飞行器平台的空中对接组件，其特征在于，所述连接插头设置成两段式的阶梯轴，连接插头上端设有扁圆头，所述弹簧的一端固定连接在扁圆头上，另一端固定连接在挡圈上。5.根据权利要求1所述的系留飞行器平台的空中对接组件，其特征在于，所述限位套杆外侧开设有环形的凹槽，凹槽内设有多个沿其圆周方向均布的圆孔，圆孔内设有卡珠，圆孔的直径小于卡珠的直径，凹槽内设有一条位于多个卡珠外侧的橡皮圈。6.根据权利要求1所述的系留飞行器平台的空中对接组件，其特征在于，所述二连杆由一个长臂和一个短臂组成，长臂和短臂的端部铰接，长臂的自由端铰接在联动组件上，短臂的自由端铰接在挡圈上。7.根据权利要求1所述的系留飞行器平台的空中对接组件，其特征在于，所述第二固定架设置成圆盘型，所述限位套筒与第二固定架同轴设置。8.根据权利要求1所述的系留飞行器平台的空中对接组件，其特征在于，所述挡圈上端的外侧设有挡边，挡边的直径大于限位套杆的内径。9.根据权利要求1-8任意一项所述的系留飞行器平台的空中对接组件，其特征在于，还包括电源系统和卷扬机装置，卷扬机装置的收卷轴上卷绕有电缆绳，电源系统和卷扬机装置固定连接在同一个架体内，所述系留飞行器的动力系统通过电缆绳与电源系统电连接。

技术总结

本发明提出了系留飞行器平台的空中对接组件，以解决系留飞行器与无人飞行器的空中对接难度大的问题；无人飞行器下端设有喇叭状的对接模块，系留飞行器上端设有杆状的承接模块；对接模块包括第一固定架和锥形套筒，锥形套筒固定连接在第一固定架的下方，承接模块包括第二固定架、限位套杆和联动组件，限位套杆固定连接在第二固定架的上端，限位套筒上端口处内置有卡珠，限位套杆内部设有伸缩杆；联动组件包括连接插头、挡圈、弹簧和多个二连杆，连接插头设置在伸缩杆的自由端，挡圈和弹簧分别套设在连接插头上二连杆的一端铰接在连接插头上端，另一端铰接在挡圈外侧，挡圈外侧开设有环形的卡槽，卡珠可以卡接在卡槽内。卡珠可以卡接在卡槽内。卡珠可以卡接在卡槽内。