用于发射筒装折叠无人机的气动弹射装置

1.本发明涉及一种弹射装置，具体涉及一种用于发射筒装折叠无人机的气动弹射装置，属于气动弹射技术领域。

背景技术：

2.弹射起飞是无人机起飞的一种重要途径；利用弹射装置赋予无人机一定的初始速度或是将其送达一定的高度。常用的无人机弹射方式有弹力弹射、气动弹射、燃气弹射以及电磁弹射。随着无人机使用日益广泛，对无人机的便携性提出了新的要求，一种折叠结构的无人机孕育而生，其可以通过折叠使其收纳于发射筒中，由发射筒进行约束。需要使用时通过动力将折叠状态的无人机推出发射筒，无人机由折叠状态自动展开为飞行状态。目前有的大部分无人机发射装置都是采用发射轨道加发射架的形式，此类发射装置并不适用于筒装折叠无人机。

技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明提供一种用于发射筒装折叠无人机的气动弹射装置，结构紧凑、便于操作且自动化程度高。
4.用于发射筒装折叠无人机的气动弹射装置：包括：筒体单元、气动弹射单元和锁定机构；
5.所述筒体单元用于放置处于折叠状态的无人机；
6.所述气动弹射单元设置在所述筒体单元的底部，用于实现处于折叠状态的无人机的气动弹射；
7.所述锁定机构用于实现所述气动弹射单元的锁定与解锁。
8.优选的：所述气动弹射单元包括：弯头气嘴和活塞；
9.所述活塞设置在所述筒体单元内部，将所述筒体单元内部空间分为上下两部分，其中所述活塞以上的空间用于放置处于折叠状态的无人机；
10.所述弯头气嘴一端气泵相连，另一端与所述筒体单元内部活塞的下部空间连通，用于向该空间内充气或抽气，以推动所述活塞沿所述筒体单元的轴向移动，实现所述筒体单元内无人机的气动弹射以及弹射后所述活塞的复位。
11.优选的：所述活塞包括：活塞板、密封圈、活塞连接杆和定向环；
12.所述活塞连接杆的上端与所述活塞板相连，下端穿过所述定向环，通过所述活塞板将所述筒体单元内部空间分为上下两部分；所述活塞板的外圆周面安装有密封圈。
13.优选的：所述锁定机构包括：旋转驱动单元、锁定钢珠、外套和转套；
14.所述旋转驱动单元用于驱动所述转套绕其自身轴线转动；
15.所述转套上端伸入所述筒体单元内部与所述活塞连接杆配合；
16.所述转套上端面具有与用于使所述活塞连接杆伸入的凹槽；所述外套套装在转套位于所述筒体单元内部分的外圆周；所述转套凹槽的圆周面上以及所述外套对应位置的圆
周面上沿周向间隔分布有两个以上一一对应的用于放置锁定钢珠的孔位，所述孔位为圆台孔，用于保证所述锁定钢珠处于外套和转套之间不掉落；
17.所述活塞连接杆下端圆周面沿轴向间隔分布有与所述孔位一一对应的凹槽；当所述外套和所述转套上的孔位对齐，锁定钢珠位于外套和转套之间时，所述锁定机构处于解锁位；当转套旋转，使得转套上的孔位与外套上的孔位错开时，所述外套内壁挤压锁定钢珠，使得锁定钢珠突出转套内表面并卡入所述活塞连接杆对应的凹槽中时，所述锁定机构处于锁定位。
18.优选的：所述旋转驱动单元包括：推杆电机和旋转杆；
19.所述旋转杆为斜杆，令该斜杆的两端分别为驱动端和作动端，其驱动端具有凹槽，与所述推杆电机的动力输出端相连的滚轴位于该凹槽内；所述旋转杆的作动端与所述转套相连，当所述推杆电机直线运动时，通过滚轴推动或拉动所述旋转杆的驱动端，由此通过所述旋转杆带动所述转套转动。
20.优选的：所述筒体单元包括：顶盖、连接杆、筒体和底座；
21.所述顶盖和底座之间通过两根以上连接杆相连；所述筒体为两端开口的筒形结构，所述筒体从顶盖的中心通孔插入直至支撑在底座上。
22.优选的：还包括控制器；所述控制器接收外部的控制指令以控制所述气泵和所述推杆电机。
23.优选的：所述筒体采用复合透波材料。
24.优选的：弹射前：将处于折叠状态的无人机放入所述筒体内部；所述活塞连接杆下端伸入所述转套内，通过所述控制器控制推杆电机，进而通过旋转杆带动所述转套转动，使所述锁定机构处于锁定位，实现对所述活塞的锁定；
25.当所述控制器收到加压指令后，控制气泵进行加压操作，气泵通过所述弯头气嘴向所述筒体内活塞下方的气室充入压缩空气，当气室内的压力达到设定压力后，所述控制器控制气泵停止工作，完成加压操作；
26.当所述控制器收到弹射命令后，控制所述推杆电机带动所述旋转杆旋转，进而带动所述转套转动，使所述锁定机构处于解锁位；此时气室内的压缩气体膨胀并推动活塞向上运动，完成对无人机的弹射操作；
27.当气室内压力与外界气压一致后，所述活塞停止运动；所述控制器控制所述气泵抽气，使所述活塞向所述筒体底部运动；当所述活塞运动至活塞连接杆下端伸入所述转套内后，控制器关闭气泵，然后控制推杆电机启动，通过旋转杆带动所述转套转动，使所述锁定机构处于锁定位，由此完成复位操作。
28.有益效果：
29.(1)本发明利用控制器实现了弹射装置在给定指令情况下的自动弹射和发射后活塞自主复位，可以实现连续发射，提高使用效率。
30.(2)该气动弹射装置具有较高的集成度，除需要外接气泵外，所有的功能均集成在了发射装置中，具有很好的机动性和便携性。
31.(3)利用筒体完成了折叠无人机的约束，不需要增加额外的限制机构，减少了整体部件数量，提高装置可靠性，降低了加工难度和生产成本。
32.(4)设计了简单可靠、结构精巧的锁定机构，保证了锁定的可靠性和顺滑的实现解
锁。
33.(5)采用压缩气体弹射具有安全性强、隐蔽性高和经济性好的特点，且弹射过程噪声低、无光、无热、无烟，具有较高的环境适应性；
附图说明
34.图1为本发明的气动弹射装置整体结构示意图；
35.图2为本发明的气动弹射装置底部结构示意图；
36.图3为本发明的气动弹射装置剖视图；
37.图4为本发明气动弹射装置活塞机构结构示意图；
38.图5为本发明气动弹射装置锁定机构结构示意图；
39.图6为解锁状态示意图；
40.图7为锁定状态示意图；
41.图8为控制器工作流程图；
42.其中：1-顶盖、2-连接杆、3-筒体、4-底座、5-推杆电机、6-旋转杆、7-弯头气嘴、8-控制器、9-活塞、10-锁定机构、9-1-活塞板、9-2-密封圈、9-3-活塞连接杆、9-4-定向环、10-1-锁定钢珠、10-2-外套、10-3-转套。
具体实施方式
43.下面结合附图和实施例，对本发明做进一步的详细说明。
44.本实施例提供一种用于发射小型折叠无人机的气动弹射装置，整体轻便紧凑，便于携带，并且可以实现弹射和自动复位，保证使用的便捷性和安全性；适用于在复杂场景下实现折叠无人机的快速弹射部署。
45.该气动弹射装置包括：筒体单元、气动弹射单元、锁定机构和控制器8；其中筒体单元用于放置折叠无人机；气动弹射单元设置在筒体单元的底部，用于实现折叠无人机的气动弹射；锁定机构用于实现气动弹射单元中执行部件的锁定与解锁，避免误操作；控制器8用于接收控制指令以实现对气动弹射单元和锁定机构的控制。
46.具体的：如图1所示，筒体单元包括：顶盖1、连接杆2、筒体3和底座4；顶盖1和底座4之间通过呈矩形分布的四根连接杆2相连；筒体3为两端开口的筒形结构，顶盖1具有与筒体3的中心孔对应的中心通孔；筒体3从顶盖1的中心通孔插入直至支撑在底座4上，由此将筒体限位在顶盖1和底座4之间，此时四根连接杆2呈矩形分布在筒体3的外围。在弹射前，将折叠无人机放入筒体3内，利用筒体3对折叠无人机进行约束，脱离筒体3后折叠无人机自动展开。
47.如图2和图3所示，气动弹射单元包括：弯头气嘴7和活塞9；其中活塞9为气动弹射单元的执行部件；弯头气嘴7设置在底座4的下端面；活塞9设置在筒体3内部，将筒体3内部空间分为上下两部分，其中活塞9以上的空间用于放置折叠无人机。弯头气嘴7一端气泵相连，另一端与筒体3内部活塞9的下部空间连通，用于向该空间内充气，以推动活塞9沿筒体3的轴向移动。
48.如图4所示，活塞9包括：密封圈9-2、活塞板9-1、活塞连接杆9-3和定向环9-4；其中活塞连接杆9-3的上端与活塞板9-1相连，下端穿过定向环9-4，活塞板9-1和定向环9-4保证
活塞9的整体运动具有良好的导向性；在活塞板9-1的外圆周面安装有密封圈9-2，用于保证活塞9整体运动时的气密性。
49.锁定机构10用于实现对活塞9的锁定与解锁，包括：推杆电机5、旋转杆6、锁定钢珠10-1、外套10-2和转套10-3；其中推杆电机5和旋转杆6设置在底座4的下端面作为旋转驱动部件；锁定钢珠10-1、外套10-2和转套10-3共同形成锁定执行部件。旋转杆6用于带动转套10-3转动，以实现锁定执行部件对活塞9的锁定与解锁。其中旋转杆6为斜杆，令该斜杆的两端分别为驱动端和作动端，其驱动端具有凹槽，与推杆电机5的动力输出端相连的滚轴位于该凹槽内，旋转杆6的作动端与锁定机构10固接，当推杆电机5的动力输出端直线运动时，通过滚轴推动(或拉动)旋转杆6的驱动端，进而通过旋转杆6带动转套10-3转动，即通过旋转杆6向转套10-3施加转动力矩。其中推杆电机5由控制器8控制。
50.如图5-图7所示，锁定执行部件位于底座4的中心位置，一端伸入筒体3内部与活塞连接杆9-3配合，另一端与旋转杆6的作动端相连。具体的：转套10-3为阶梯轴，包括直径较小的轴段a和直径较大的轴段b；安装时，转套10-3的轴段a从底座4的内底面穿出后与旋转杆6的作动端固接，通过旋转杆6带动转套10-3绕其自身轴线转动；轴段b位于底座4的内底面上，轴段b的上端面具有与活塞连接杆9-3配合的凹槽，活塞连接杆9-3的下端能够伸入该凹槽内；外套10-2套装在转套10-3轴段b的外圆周，外套10-2与底座4固接；转套10-3凹槽的圆周面上以及外套10-2对应位置的圆周面上沿周向均匀间隔分布有用于放置锁定钢珠10-1的孔位，所述孔位为具有小锥度的圆台孔(即外套10-2上的孔位向外具有小锥度，转套10-3上的孔位向内具有小锥度)，以保证锁定钢珠10-1可以处于外套10-2和转套10-3之间不会掉到外部。活塞连接杆9-3下端伸入转套10-3后，与转套10-3上孔位对应的位置设置有凹槽；如图6所示，锁定机构10处于解锁位时，外套10-2和转套10-3上的孔位对齐，锁定钢珠10-1位于外套10-2和转套10-3之间；当通过旋转杆6带动转套10-3旋转，使得转套10-3上的孔位与外套10-2上的孔位错开时，外套10-2内壁挤压锁定钢珠10-1，使得锁定钢珠10-1突出转套10-3内表面并卡入活塞连接杆9-3对应的凹槽中时，锁定机构10处于锁定位，实现对活塞9的锁定。
51.进一步为了减轻弹射装置整体质量提高便携性，筒体3采用复合透波材料，其余部件采用铝合金在保证强度的前提下，减小弹射装置整体质量。
52.该气动弹射装置的使用流程如图8所示：
53.首先弹射前准备：将气动弹射装置固定牢靠，连接弯头气嘴7与气泵，给控制器8和推杆电机5上电，活塞连接杆9-3下端伸入转套10-3内，控制器8控制推杆电机5启动，进而通过旋转杆6带动转套10-3转动，使转套10-3上的孔位与外套10-2上的孔位错开，锁定钢珠10-1突出转套10-3内表面并卡入活塞连接杆9-3对应的凹槽中，完成活塞9的固定。
54.然后加压：控制器8收到加压指令后，控制气泵进行加压操作，气泵通过弯头气嘴7向筒体3内活塞9下方的空间(令该空间为气室)充入压缩空气，当气室内的压力达到设定压力后(通过气泵输出管自带压力传感器监测)，控制器8控制气泵停止工作，完成加压操作；
55.其次弹射：控制器8收到弹射命令后，控制推杆电机5拉动旋转杆6，以进而带动转套10-3转动，使转套10-3上的孔位与外套10-2上的孔位对齐，此时锁定结构10解锁。活塞9失去锁定机构10的限制后，气室内的压缩气体膨胀并推动活塞9向上运动(活塞9向上运动时，通过活塞连接杆9-3挤压锁定钢珠10-1，使锁定钢珠10-1位于外套10-2和转套10-3之
间)，完成小型折叠无人机的弹射操作。
56.最后复位：当气室内压力与外界气压一致后，活塞9停止运动；控制器8给气泵发送指令，使其进行抽气操作，使得活塞9往弹射装置底部运动；活塞9到位后，控制器8将气泵关闭；然后控制推杆电机5，通过旋转杆6带动转套10-3转动，将转套10-3旋转至锁定位置完成对活塞9的锁定，由此完成复位操作，可进行下次弹射操作。
57.虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

技术特征：

1.用于发射筒装折叠无人机的气动弹射装置，其特征在于：包括：筒体单元、气动弹射单元和锁定机构(10)；所述筒体单元用于放置处于折叠状态的无人机；所述气动弹射单元设置在所述筒体单元的底部，用于实现处于折叠状态的无人机的气动弹射；所述锁定机构(10)用于实现所述气动弹射单元的锁定与解锁。2.如权利要求1所述的用于发射筒装折叠无人机的气动弹射装置，其特征在于：所述气动弹射单元包括：弯头气嘴(7)和活塞(9)；所述活塞(9)设置在所述筒体单元内部，将所述筒体单元内部空间分为上下两部分，其中所述活塞(9)以上的空间用于放置处于折叠状态的无人机；所述弯头气嘴(7)一端气泵相连，另一端与所述筒体单元内部活塞(9)的下部空间连通，用于向该空间内充气或抽气，以推动所述活塞(9)沿所述筒体单元的轴向移动，实现所述筒体单元内无人机的气动弹射以及弹射后所述活塞(9)的复位。3.如权利要求2所述的用于发射筒装折叠无人机的气动弹射装置，其特征在于：所述活塞(9)包括：活塞板(9-1)、密封圈(9-2)、活塞连接杆(9-3)和定向环(9-4)；所述活塞连接杆(9-3)的上端与所述活塞板(9-1)相连，下端穿过所述定向环(9-4)，通过所述活塞板(9-1)将所述筒体单元内部空间分为上下两部分；所述活塞板(9-1)的外圆周面安装有密封圈(9-2)。4.如权利要求3所述的用于发射筒装折叠无人机的气动弹射装置，其特征在于：所述锁定机构(10)包括：旋转驱动单元、锁定钢珠(10-1)、外套(10-2)和转套(10-3)；所述旋转驱动单元用于驱动所述转套(10-3)绕其自身轴线转动；所述转套(10-3)上端伸入所述筒体单元内部与所述活塞连接杆(9-3)配合；所述转套(10-3)上端面具有与用于使所述活塞连接杆(9-3)伸入的凹槽；所述外套(10-2)套装在转套(10-3)位于所述筒体单元内部分的外圆周；所述转套(10-3)凹槽的圆周面上以及所述外套(10-2)对应位置的圆周面上沿周向间隔分布有两个以上一一对应的用于放置锁定钢珠(10-1)的孔位，所述孔位为圆台孔，用于保证所述锁定钢珠(10-1)处于外套(10-2)和转套(10-3)之间不掉落；所述活塞连接杆(9-3)下端圆周面沿轴向间隔分布有与所述孔位一一对应的凹槽；当所述外套(10-2)和所述转套(10-3)上的孔位对齐，锁定钢珠(10-1)位于外套(10-2)和转套(10-3)之间时，所述锁定机构(10)处于解锁位；当转套(10-3)旋转，使得转套(10-3)上的孔位与外套(10-2)上的孔位错开时，所述外套(10-2)内壁挤压锁定钢珠(10-1)，使得锁定钢珠(10-1)突出转套(10-3)内表面并卡入所述活塞连接杆(9-3)对应的凹槽中时，所述锁定机构(10)处于锁定位。5.如权利要求4所述的用于发射筒装折叠无人机的气动弹射装置，其特征在于：所述旋转驱动单元包括：推杆电机(5)和旋转杆(6)；所述旋转杆(6)为斜杆，令该斜杆的两端分别为驱动端和作动端，其驱动端具有凹槽，与所述推杆电机(5)的动力输出端相连的滚轴位于该凹槽内；所述旋转杆(6)的作动端与所述转套(10-3)相连，当所述推杆电机(5)直线运动时，通过滚轴推动或拉动所述旋转杆(6)的驱动端，由此通过所述旋转杆(6)带动所述转套(10-3)转动。
6.如权利要求1-5任一项所述的用于发射筒装折叠无人机的气动弹射装置，其特征在于：所述筒体单元包括：顶盖(1)、连接杆(2)、筒体(3)和底座(4)；所述顶盖(1)和底座(4)之间通过两根以上连接杆(2)相连；所述筒体(3)为两端开口的筒形结构，所述筒体(3)从顶盖(1)的中心通孔插入直至支撑在底座(4)上。7.如权利要求5所述的用于发射筒装折叠无人机的气动弹射装置，其特征在于：还包括控制器(8)；所述控制器接收外部的控制指令以控制所述气泵和所述推杆电机(5)。8.如权利要求6所述的用于发射筒装折叠无人机的气动弹射装置，其特征在于：所述筒体(3)采用复合透波材料。9.如权利要求7所述的用于发射筒装折叠无人机的气动弹射装置，其特征在于：弹射前：将处于折叠状态的无人机放入所述筒体(3)内部；所述活塞连接杆(9-3)下端伸入所述转套(10-3)内，通过所述控制器(8)控制推杆电机(5)，进而通过旋转杆(6)带动所述转套(10-3)转动，使所述锁定机构(10)处于锁定位，实现对所述活塞(9)的锁定；当所述控制器(8)收到加压指令后，控制气泵进行加压操作，气泵通过所述弯头气嘴(7)向所述筒体(3)内活塞(9)下方的气室充入压缩空气，当气室内的压力达到设定压力后，所述控制器(8)控制气泵停止工作，完成加压操作；当所述控制器(8)收到弹射命令后，控制所述推杆电机(5)带动所述旋转杆(6)旋转，进而带动所述转套(10-3)转动，使所述锁定机构(10)处于解锁位；此时气室内的压缩气体膨胀并推动活塞(9)向上运动，完成对无人机的弹射操作；当气室内压力与外界气压一致后，所述活塞(9)停止运动；所述控制器(8)控制所述气泵抽气，使所述活塞(9)向所述筒体(3)底部运动；当所述活塞(9)运动至活塞连接杆(9-3)下端伸入所述转套(10-3)内后，控制器(8)关闭气泵，然后控制推杆电机(5)启动，通过旋转杆(6)带动所述转套(10-3)转动，使所述锁定机构(10)处于锁定位，由此完成复位操作。

技术总结

本发明提供一种用于发射筒装折叠无人机的气动弹射装置，能够实现弹射装置在给定指令情况下的自动弹射和发射后活塞自主复位，可以实现连续发射，提高使用效率。该气动弹射装置包括：顶盖、连接杆、筒体、底座、推杆电机、旋转杆、弯头气嘴、控制器、活塞和锁定机构。使用时将折叠无人机放入筒体内，由筒体对折叠无人机进行约束，通过控制器操控气泵进行加压并控制弹射装置解锁活塞实现弹射，弹射后能自动进行复位。该气动弹射装置整体轻便紧凑，便于携带，并且可以使用控制器实现弹射和自动复位，保证使用的便捷性和安全性。适用于在复杂场景下实现折叠无人机的快速弹射部署。现折叠无人机的快速弹射部署。现折叠无人机的快速弹射部署。