技术领域
[0001] 本
发明涉及无人机领域，尤其涉及一种载运系统上的旋翼无人机弹射系统。
背景技术
[0002] 随着无人机技术的日益完善，越来越多的领域中引入了无人机，人们可以利用无人机方便快捷地完成一些看似比较难以完成的任务；其中，旋翼无人机是无人机中一个较为重要的分支，旋翼无人机能够
悬停，能够执行定点拍摄等特殊作业，但是受到其自身的结构特性影响，现有的旋翼无人机也具有其特有的
缺陷，其飞行速度比固定翼无人机慢，其飞行高度也会受到很大限制，，难以满足特殊的任务要求；另外，由于升
力产生形式的原因，其工作时
能源转换效率远低于固定翼无人机，导致工作半径较小，难以胜任远距离任务。
[0003] 由于上述原因，本
发明人设计出一种能够与旋翼无人机配合的载运系统和将旋翼无人机从载运系统中分离的弹射系统，通过该载运系统将旋翼无人机搭载至特定
位置，在通过该弹射系统将旋翼无人机从载运系统中分离，从而解决上述问题。
发明内容
[0004] 为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，设计出一种载运系统上的旋翼无人机弹射系统，
[0005] 该弹射系统由用于容纳并保护无人机的套筒及位于套筒内腔下端的弹射装置构成。所述旋翼无人机折叠收纳后固定在弹射装置上端
支撑型架上，所述弹射装置可将所载无人机从套筒内腔底部推送至腔体外，可使搭载体系到达预定
空域时，将旋翼无人机从该搭载系统内弹出，后通过承托板上移来使旋翼无人机与搭载系统分离，无人机即可在预定空域完成目标
定位、地形测绘、战场指引等任务。该弹射系统可使得旋翼无人机可快速地、无额外能源消耗地抵达本难以被部署的作业空域，大幅提高了旋翼无人机的能源利用率，提高了部署性能，使得旋翼无人机具备执行复杂任务的能力。
[0006] 弹射装置内腔弹射装置上端载运系统从而完成本发明。
[0007] 具体来说，本发明的目的在于提供一种载运系统上的旋翼无人机弹射系统，[0008] 该弹射系统包括容纳旋翼无人机1的套筒2和位于该套筒2内腔下端的弹射装置3。
[0009] 其中，所述旋翼无人机1折叠收纳后固定在弹射装置3上，并位于套筒2内腔，[0010] 所述弹射装置3能够从套筒2的内腔下端弹射至套筒2的内腔上端，使旋翼无人机1从所述套筒2内腔中分离。
[0011] 其中，所述套筒2设置在载运系统的侧部，
[0012] 在所述载运系统的侧部设置有可开启的舱
门4；
[0013] 所述套筒2的上端抵接在所述舱门4的内侧。
[0014] 其中，舱门4在载运系统达到预定空域时开启，以便于弹射装置3将旋翼无人机1从载运系统中弹出。
[0015] 其中，所述弹射装置3包括位于下端的弹射基底31和位于弹射基底31上方的支撑型架32，在所述支撑型架32内腔设置有承托板33；
[0016] 通过所述弹射基底31与支撑型架32配合将弹射基底31弹射至套筒2的内腔上端，[0017] 通过所述支撑型架32约束旋翼无人机1，
[0018] 通过所述承托板33推动旋翼无人机1，使旋翼无人机1与支撑型架32分离。
[0019] 其中，所述承托板33能够在支撑型架32内腔上端，沿着所述支撑型架32的轴线指向外端方向移动，将位于支撑型架32内腔上端的旋翼无人机1推出至支撑型架32外。
[0020] 其中，所述旋翼无人机包括
机身11和机臂12；
[0021] 该旋翼无人机在其机臂12相对于机身11向下弯折时，其机臂12外端能够嵌入到支撑型架32内，从而被约束在支撑型架32上，
[0022] 当旋翼无人机从所述支撑型架32中分离时，所述无人机的机臂12自动展开至工作位置并
锁定，启动工作。
[0023] 其中，该旋翼无人机还包括设置在机身11正下方的连接盘13；
[0024] 通过控制所述连接盘13在竖直方向上的位移来控制机臂12向下弯折或者展开至
水平位置。
[0025] 其中，在所述舱门4内侧设置有弹性垫41；
[0026] 在所述舱门4关闭形态时，所述弹性垫41与位于套筒2内腔的旋翼无人机1抵接，从而将旋翼无人机1约束在套筒2中。
[0027] 其中，该装置弹射旋翼无人机的方法包括如下步骤：
[0028] 步骤1，将旋翼无人机1束约于套筒2内腔的弹射装置3上，并关闭舱门4；
[0029] 步骤2，载运系统抵达至预定空域时开启舱门4；
[0030] 步骤3，弹射装置3从套筒2的内腔下端弹射至套筒2内腔上端，使旋翼无人机1运动至载运系统外部；
[0031] 步骤4，承托板33向上移动将旋翼无人机1从支撑型架型架32中推出，使旋翼无人机1在载运系统外部与支撑型架型架32分离，旋翼无人机的机臂12展开至工作位置并锁定，启动工作。
[0032] 本发明所具有的有益效果包括：
[0033] (1)根据本发明提供的载运系统上的旋翼无人机弹射装置设置在载运系统的任何部分，能够部署多个，从而实现快速部署多个旋翼无人机的作用目的；
[0034] (2)根据本发明提供的载运系统上的旋翼无人机弹射装置能够通过该载运系统将旋翼无人机运送至
指定区域，具备快速抵达远距离作业地点的能力，工作效率高，能够执行对反应速度、开始时间有特殊要求的如火情侦察等任务；
[0035] (3)根据本发明提供的载运系统上的旋翼无人机弹射装置使得在抵达作业地点前不消耗旋翼无人机上携带的能源，所以旋翼无人机的工作持续时间较长，能够执行远距离作业任务。
附图说明
[0036] 图1示出根据本发明一种优选实施方式的载运系统上的旋翼无人机弹射系统整体结构示意图；
[0037] 图2示出根据本发明一种优选实施方式的载运系统上的旋翼无人机弹射系统上舱门开启时的结构示意图；
[0038] 图3示出根据本发明一种优选实施方式的载运系统上的旋翼无人机弹射系统中支撑型架截面图；
[0039] 图4示出根据本发明一种优选实施方式的载运系统上的旋翼无人机弹射系统中旋翼无人机结构示意图。
[0040] 附图标号说明：
[0041] 1-旋翼无人机
[0042] 11-机身
[0043] 12-机臂
[0046] 13-连接盘
[0049] 16-螺旋桨
[0050] 2-套筒
[0052] 3-弹射装置
[0053] 31-弹射基底
[0054] 32-支撑型架
[0055] 33-承托板
[0056] 4-舱门
[0057] 41-弹性垫
具体实施方式
[0058] 下面通过附图和
实施例对本发明进一步详细说明。通过这些说明，本发明的特点和优点将变得更为清楚明确。
[0059] 在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
[0060] 本发明所述的铰接是指具有足够强度，不易断开的连接关系，这种连接允许彼此连接的两者之间做相对转动；本发明中一般通过
转轴或者合页实现所述铰接。
[0061] 根据本发明提供的载运系统上的旋翼无人机弹射系统，如图1、图2中所示，该弹射系统包括容纳旋翼无人机1的套筒2和位于该套筒2底部的弹射装置3。
[0062] 所述旋翼无人机1折叠收纳后固定在弹射装置3上，并位于套筒2内腔，[0063] 所述弹射装置3能够从套筒2的内腔下端弹射至套筒2的上端，进而将旋翼无人机1从所述套筒2内腔中弹出；将所述套筒设置在载运系统侧部，当旋翼无人机1从所述套筒2中弹出后，旋翼无人机1整体即位于载运系统之外。在所述套筒2内侧，在靠近开口处设置有限位挡块21，用以防止弹射装置3完全从套筒2中弹出。
[0064] 在一个优选的实施方式中，所述载运系统在到达部署/预定空域时放开对所述旋翼无人机的约束，使得旋翼无人机与载运系统分离，此时无人机距离预定的工作区域的距离较小，能快速进入作业状态；从而使得从接收到任务指令和相关目标信息到无人机就位并开始工作这段准备及航行时间大幅缩短，实现旋翼无人机的快速反应、快速机动，能够用于处置突发的紧急任务。
[0065] 本发明所述的载运系统类似于火箭或火箭弹，其飞行原理与火箭类似，通过火箭
发动机喷射工质产生的反作用力向前推进的
飞行器；其发射方式与火箭弹类似，所述火箭弹是由火箭筒或者火箭炮发射出的弹药，其中弹药的战斗部需替换为本发明中所述旋翼无人机或者套筒。同时本发明亦可用于搭载系统为固定翼或
直升机的投放任务。
[0066] 优选地，所述套筒2设置在载运系统的侧部，在载运系统中可以设置多个所述套筒2，在所述载运系统的侧部设置有可开启的舱门4；当舱门关闭时，所述套筒2的上端抵接在所述舱门4的内侧；该舱门4可以向外开启，当舱门开启后，所述套筒2的上端/开口端处再无遮挡，其内的旋翼无人机可以自由弹出；
[0067] 优选地，舱门4在载运系统达到预定空域时开启，以便于弹射装置3将旋翼无人机1从载运系统中弹出；
[0068] 本发明中，通过所述弹射基底31与套筒2配合将弹射基底31弹射至套筒2的上端，所述套筒2和弹射基底31之间可以通过任选的多种方式进行弹射，如设置
压缩弹簧作为动力进行弹射，设置压缩空气作为动力进行弹射，设置电磁
铁，利用斥力或者引力进行弹射，还可以利用
电磁感应线圈为动力进行弹射，可以根据具体的工作要求进行选择。
[0069] 舱门4在载运系统达到预定空域时开启，以便于弹射装置3将旋翼无人机1从载运系统中弹出；所述舱门可以有多个，也可以只有一个，即一个舱门可以对应一个或者多个套筒2；优选地，所述舱门可以由液压装置控制，首先向外移动一定距离后再向侧方移动，既能确保舱门关闭时的
密封性，也能确保舱门开启后舱门不会阻塞旋翼无人机的弹出路径。
[0070] 在一个优选的实施方式中，所述弹射装置3包括位于底部的弹射基底31和位于弹射基底31上方的支撑型架32，在所述支撑型架32内腔设置有承托板33；
[0071] 通过所述弹射基底31与套筒2配合将弹射基底31弹射至套筒2的上端，[0072] 通过所述支撑型架32约束旋翼无人机1，
[0073] 通过所述承托板33推动旋翼无人机1，使得与旋翼无人机1与支撑型架32分离。
[0074] 具体来说，如图1和图3中所示，所述支撑型架32尺寸与所述旋翼无人机机臂折叠后围成的类圆形结构的外径尺寸基本一致，使得该支撑型架32刚好能够嵌入到无人机机臂与螺旋桨之间，进而使得机臂12的端部抵接在支撑型架32的
内圈壁面上，支撑型架32能够阻碍机臂12旋转，进而阻碍机臂12展开至水平位置，从而实现对无人机的约束；所述支撑型架32的高度值为30-50mm，即支撑型架32的最高处与承托板33之间的距离为30-50mm，由于所述承托板33可以在竖直方向上移动，在计算该高度/距离时，所述承托板33处于可能的最低点。
[0075] 当所述载运系统约束无人机时，所述承托板33位于机臂12的下方，承托板33与机臂之间的距离较小，一般小于10mm，且所述承托板33可以在竖直方向上移动，其移动行程至少为30-50mm，即随着承托板33的移动，承托板33能够将无人机的机臂从承托座2中推出，由于承托板33的移动速度较高，无人机与承托座2分离时，无人机具有一定的初始速度，能够继续沿着该方向移动一定距离。
[0076] 所述承托板33可以通过电
磁铁产生的斥力作为动力，也可以通过
压缩弹簧作为动力，可以根据实际情况自行选择，能够实现上述轴向移动并推动旋翼无人机的功能即可。
[0077] 在一个优选的实施方式中，如图1、图2和图3中所示，
[0078] 所述舱门在收到展开指令时，能够启动工作并向外打开，从而裸露出舱门内的套筒及旋翼无人机；
[0079] 优选地，所述弹射装置中还设置有控
制模块，该
控制模块用于向所述舱门发送展开指令，该控制模块可以基于时间信息生成并发出展开指令，也可以基于探测到的状态信息生成并发出展开指令，还可以基于地面指令生成并发出展开指令；
[0080] 其中，所述时间信息是指预装的在预定时间后生成并发出展开指令，一般在载运系统启动前，灌装该预定时间，如40s后生成并发出展开指令；
[0081] 所述探测到的状态信息是指载运系统探测到的其自身的位置信息和速度信息，主要通过GPS接收模块、北斗接收模块等卫星定位模块探测、获知载运系统自身的位置信息和速度信息等相关信息，当探测到的状态信息满足预设条件时生成并发出展开指令，如到达800m高度附近时生成并发出展开指令，或者到达东经116.3度，北纬39.95度附近时生成并发出展开指令，或者竖直方向速度值为0时生成并发出展开指令等；
[0082] 所述地面指令是指载运系统实时接收的由地面控制站发出的控制指令。
[0083] 在一个优选的实施方式中，在舱门上设置有第二类感应
开关，所述第二类感应开关与所述承托板33相连，用于控制承托板33启动工作；
[0084] 其中，当舱门开启并移动至预定位置时能够触发与其对应的第二类感应开关，优选地，此时需要舱门完全打开，不会干扰/阻碍旋翼无人机的弹射路径；
[0085] 在一个优选的实施方式中，如图1中所示，在所述舱门4内侧设置有弹性垫41；所述弹性垫41由
橡胶或者聚高分子材料制成，既具有一定的弹性，也能够承载一定的作用力。
[0086] 在所述舱门4关闭的情况下，所述弹性垫41与位于套筒2内腔的旋翼无人机1抵接，从而将旋翼无人机1固定在套筒2中，防止旋翼无人机在载运系统中振动或者摆动。
[0087] 在一个优选的实施方式中，如图4中所示，该旋翼无人机包括机身11和机臂12；本发明所述的旋翼无人机是指四旋翼无人机、六旋翼无人机或者八旋翼无人机；
[0088] 该无人机在其机臂12相对于机身11向下弯折时被约束在载运系统内，优选地，其弯折
角度在90度左右时才能够使得无人机被约束在载运系统内；本发明中最优选的弯折角度是95度。
[0089] 当所述载运系统放开对所述无人机的约束时，所述无人机的机臂12自动展开至水平位置，并启动工作；具体来说，当所述机臂12在弹力作用下自动展开至水平位置，此时机臂上的电机启动工作，带动螺旋桨旋转，使得无人机尽快在该空域悬停，与此同时，无人机上的其他相关设备也都启动工作，如
导航系统、GPS定位系统等等，以使得无人机尽快确定所
处方位，并移动至目标位置，开始执行预定的作业任务。
[0090] 在一个优选的实施方式中，如图1和图4中所示，该无人机还包括设置在机身11正下方的连接盘13，
[0091] 通过所述连接盘13轴向移动来控制机臂12向下弯折或者展开至水平位置。当连接盘13向下移动时，带动机臂12向下弯折，当连接盘13向上移动时，带动机臂12展开至工作位置；同样地，当机臂12向下弯折时也可以带动连接盘13向下移动，当机臂12展开至水平位置时也可以带动连接盘13向上移动。
[0092] 具体来说，优选地，在所述连接盘13上设置有连杆14，
[0093] 所述连杆14一端与连接板3铰接，
[0094] 所述连杆14的另一端与机臂12连接。连杆14的数量与机臂12的数量一致，彼此一一对应。
[0095] 进一步优选地，所述机臂12包括机臂碳管121，
[0096] 在所述机臂碳管121上套设有轴承支座122，所述环形套筒122可以沿着机臂碳管121往复滑动，或者所述环形套筒122固定在所述机臂碳管121上；
[0097] 所述连杆14与所述轴承支座122铰接，即所述连杆14通过轴承支座122与机臂12铰接。
[0098] 优选地，在所述连接板3和机身11上都设置有限位机构，使得机臂只能在水平方向和向下弯折95度之间往复摆动。
[0099] 优选地，在所述连接盘13和机身11之间设置有拉伸机构，
[0100] 所述拉伸机构用于拉动连接盘13向上靠近机身11，进而带动机臂12展开至水平位置。所述拉伸机构包括竖直设置的弹簧，该弹簧一直处于拉伸状态；当机臂12向下弯折时，该拉伸机构中存储有较大的弹性
势能，使得机臂12上具有回复至水平位置的趋势，当限制、约束机臂12的外力消失时，在该拉伸机构的作用下所述机臂12可以较大的
加速度从静止开始加速旋转，从向下弯折状态展开至水平位置。
[0101] 进一步优选地，在连杆14一端与连接板3铰接和连杆14与所述轴承支座122铰接的两个铰接位置设置扭转弹簧，该扭转弹簧也是所述拉伸机构的一部分，通过所述扭转弹簧增加机臂12从水平位置到弯折状态所需要克服的弹力，进而增加在机臂122向下弯折时，该拉伸机构中存储的弹性势能；该扭转弹簧还能够使得连杆14及机臂12上的受到多个方向的作用力，确保连杆14及机臂12按照设定轨迹移动，进而增强该系统的可靠性，在预定空域中，放开对无人机的约束时，无人机的机臂一定能够展开至水平位置。
[0102] 在一个优选的实施方式中，如图1、图4中所示，在所述机臂12的端部设置有
驱动电机15和螺旋桨16，驱动电机15用于控制螺旋桨16旋转，当所述无人机被约束到载运系统中时，所述驱动电机15的控制
电路处于待机状态；在机臂与机身连接处设置有感应开关，当机臂回复至水平位置时触发所述感应开关，当所述感应开关被触发后所述驱动电机15的控制电路接通，驱动电机15启动工作。该感应开关可以是电磁感应开关，也可以是机械触点开关，可以任意设置，只要能够实现上述功能即可。
[0103] 其中，机臂12与螺旋桨16之间留有预定空隙，所述驱动电机15有一部分埋置在机臂12中，另一部分裸露在外，在所述裸露在外部分的端部安装螺旋桨16。
[0104] 优选地，所述机臂12设置有多个，优选为4-8个，
[0105] 当所述无人机被约束在载运系统内时，所述机臂12对应的多个所述预定空隙呈圆形排布；载运系统通过该空隙约束所述无人机，即在该空隙内嵌入阻碍机臂12展开至水平位置的支撑型架32，在机臂上弹力的作用下，无人机整体即被固定、约束在载运系统中。
[0106] 本发明还提供载运系统上的旋翼无人机弹射装置弹射旋翼无人机的方法，该方法包括如下步骤：
[0107] 步骤1，将旋翼无人机1约束在套筒2内的弹射装置3上，并关闭舱门4；
[0108] 步骤2，载运系统飞行至预定空域时开启舱门4；
[0109] 步骤3，弹射装置3从套筒2的底部弹射至套筒2的上端；
[0110] 步骤4，承托板33向上移动将旋翼无人机1从支撑型架32中推出，进而使得旋翼无人机1在载运系统外部与支撑型架32分离，旋翼无人机的机臂12展开至水平位置，并启动工作。
[0111] 以上结合了优选的实施方式对本发明进行了说明，不过这些实施方式仅是范例性的，仅起到说明性的作用。在此
基础上，可以对本发明进行多种替换和改进，这些均落入本发明的保护范围内。
