一种基于丝杠收绳器的中型无人机发射器

本发明属于无人机发射装置，具体涉及一种基于丝杠收绳器的中型无人机发射器。

背景技术：

1、无人机已经被广泛应用于军事和民用等领域。在军事领域，无人机可以实现电子侦察、雷达探测、电子对抗、无人作战等功能。在民用领域，无人机具有成本较低、无人员伤亡风险、机动性强等特点，主要应用包括森林防火、边境巡逻、应急救灾、航空摄影、地质地貌测绘、通信中继、大气采样、环境监测等多个方面。

2、目前，无人机的常用发射方式主要包括：弹性元件弹射、气/液压弹射、电磁弹射、火箭助推发射等。弹性元件弹射主要利用橡皮筋等弹性材料储存能量、发射无人机，但无人机在加速过程所受牵引力不恒定，也无法提供较高初速度，并且发射大型无人机时，需要更大的发射空间进行弹性元件的储能；火箭助推发射主要利用小火箭助推，发射无人机，主要缺点是发射成本高昂，对控制系统设计有较高的要求，在工作过程中由于点火、噪声等造成不安全因素；气/液压弹射是利用气/液压作为无人机弹射起飞动力源的一种发射方式，是目前中型无人机的主要发射方式，其主要缺点是对高速弹射系统的控制能力较差，气液压弹射系统的蓄能能力较差，需要及时补充气(液)源，因而无法达到很高的弹射效率。

技术实现思路

1、本发明为了解决现有无人机陆基发射技术中气/液压发射器、火箭助推发射器控制能力差、安全隐患较大、成本高昂等问题，提供一种无人机发射装置。

2、为实现上述目的，本发明的目的在于提供一种基于丝杠收绳器的中型无人机发射器。

3、该中型无人机发射器，它包括供能部分、传动部分和发射部分三部分；其中：供能部分为燃气作动器，由点火器、火药、药室、密封圈、作动器套筒(呈圆筒形)、推杆(尾部开有空腔、头部开有销孔的圆柱体)、剪切销组成；

4、传动部分为丝杠收绳器，由滚珠丝杠副(由标准件进一步加工得到)、端面轴承、丝杠过渡件(一端开有凹槽、另一端开有轴孔的圆柱体)、滚珠丝杠收绳器箱体(中空且两端开口的长方体，以下简称为收绳器箱体)、钢丝绳导向板(开有导向槽及螺孔的铝板)、作动器固定盖、作动器固定螺母、丝杠限位器(内径略大于缠绕钢丝绳后的滚珠丝杠外径，大体呈圆筒状)、螺钉组成，滚珠丝杠副包括滚珠丝杠(表面有螺旋线滚道的圆轴)、滚珠螺母和滚珠(球形，位于滚珠丝杠与滚珠螺母间隙内，附图中未示出)；

5、发射部分为发射架，由前支架、后支架、钢丝绳、滑槽、滑梭(上部呈圆弧状，与无人机前轮接触，下部与钢丝绳相连)、滑道和螺栓组成。

6、所述供能部分中，点火器收到点火指令后发出电火花，将药室内的火药点燃，产生高温高压的火药燃气，当燃气作动器内燃气压强对推杆产生的推力大于剪切销的剪切力时，剪切销被剪断，推杆在燃气作用下开始轴向运动对外做功供给能量。

7、所述传动部分中，燃气作动器推杆通过丝杠过渡件以及端面轴承与滚珠丝杠一端相互作用；滚珠螺母由螺钉固定于收绳器箱体内；滚珠丝杠通过滚珠被约束在滚珠螺母内，使得滚珠丝杠在直线运动的同时绕着滚珠螺母中轴线旋转，将直线运动转变为旋转运动；钢丝绳通过螺钉被压紧在滚珠丝杠另一端，随着滚珠丝杠的旋转钢丝绳能够不断地被收入滚珠丝杠的螺旋线滚道内；丝杠限位器通过螺钉安装在滚珠丝杠收绳一端，防止滚珠丝杠运动超过极限，同时约束钢丝绳使其始终位于螺旋线滚道内。

8、所述发射部分中，传动部分的钢丝绳出入口与发射部分的滑槽和滑梭处于同一平面内，钢丝绳缠绕在滚珠丝杠上，与滑道内的滑梭相连，拉动滑梭在发射架的滑槽内运动，待发射的无人机前轮放置在滑梭上。前、后支架由螺栓固定在发射架滑道上，可调节发射架起始倾角。

9、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

10、1.使用火药提供动力：本中型无人机发射器，使用燃气作动器作为供能装置，和现有中型无人机发射装置(如气/液压发射器、火箭助推发射器)比较，体积小，便于携带与更换；

11、2.起飞加速度提升很快、加速能力强：通过点火器点火使火药快速燃烧，无人机起飞加速度迅速达到最大值，同时燃气能量较高，可以膨胀带动无人机以较大加速度持续进行加速；

12、3.结构简单，对加工工艺要求不高：现有技术中气/液压弹射中气/液压缸制作成本高、难度大，火箭助推的方式更是需要较高技术储备，而所述无人机发射器中的器件在工业中很常见，成本低廉，组装方便，适于推广；

13、4.装置简单，体积较小，对起飞场地要求较低，随车可在不同的地形地势发射，可以提高无人机的发射效率。

技术特征：

1.一种基于丝杠收绳器的中型无人机发射器，其特征在于：包括供能部分、传动部分、发射部分；供能部分为燃气作动器位于丝杠收绳器箱体内，传动部分为丝杠收绳器，发射部分为发射架；燃气作动器推杆与丝杠收绳器中滚珠丝杠通过端面轴承接触，而丝杠收绳器中钢丝绳出入口与发射架上滑梭对齐；燃气作动器推杆通过端面轴承将推力传递给丝杠收绳器中滚珠丝杠，滚珠丝杠在滚珠螺母的约束下螺旋前进，将钢丝绳向丝杠限位器内卷绕，带动滑梭及其上的中型无人机在发射架上滑动，实现无人机的加速并起飞。

2.根据权利要求1所述的一种基于丝杠收绳器的中型无人机发射器，其特征在于：供能部分为燃气作动器，由点火器、火药、药室、密封圈、作动器套筒、推杆及剪切销组成。

3.根据权利要求1所述的一种基于丝杠收绳器的中型无人机发射器，其特征在于：传动部分为丝杠收绳器，由滚珠丝杠副、端面轴承、丝杠过渡件、滚珠丝杠收绳器箱体、钢丝绳导向板、作动器固定盖、作动器固定螺母、丝杠限位器及螺钉组成；滚珠丝杠副包括滚珠丝杠、滚珠螺母和滚珠。

4.根据权利要求1所述的一种基于丝杠收绳器的中型无人机发射器，其特征在于：发射部分为发射架，由前支架、后支架、钢丝绳、滑槽、滑梭、滑道和螺栓组成。

5.根据权利要求1或2所述的一种基于丝杠收绳器的中型无人机发射器，其特征在于：作动器套筒与推杆之间的空腔为气室；初始时刻剪切销将推杆固定，使其不能发生轴向位移。

6.根据权利要求5所述的一种基于丝杠收绳器的中型无人机发射器，其特征在于：当点火器接收到点火指令后，产生电火花将火药点燃，火药燃烧产生的高温高压燃气迅速充满气室，由于密封圈使得燃气无法离开气室，会对推杆产生推力，当推力达到剪切销的强度极限后，剪切销被破坏，推杆在燃气作用下轴向运动，向外输出能量。

7.根据权利要求1或3所述的一种基于丝杠收绳器的中型无人机发射器，其特征在于：燃气作动器通过作动器固定螺母与作动器固定盖被固定在收绳器箱体左侧，滚珠螺母通过螺钉被固定于收绳器箱体右侧，钢丝绳导向板与丝杠限位器也通过螺钉被固定于收绳器箱体右侧；端面轴承安装在滚珠丝杠左侧轴肩处；燃气作动器推杆通过丝杠过渡件抵紧在端面轴承上；滚珠丝杠副为标准件，滚珠丝杠在轴向运动的时候被滚珠螺母约束，同时会绕着轴心旋转；钢丝绳从钢丝绳导向板和丝杠限位器间所留的空隙进入丝杠限位器，并被固定于滚珠丝杠最右侧，随着滚珠丝杠的螺旋前进被收入螺旋线滚道内，同时丝杠限位器确保钢丝绳不会滑出滚道造成卡死。

8.根据权利要求1或4所述的一种基于丝杠收绳器的中型无人机发射器，其特征在于：滑道上开有滑槽，滑梭置于滑槽上；无人机通过前轮与滑梭相连放置在滑道上，并将丝杠收绳器的钢丝绳与滑梭连接。

9.根据权利要求1或3所述的一种基于丝杠收绳器的中型无人机发射器，其特征在于：所述传动部分中，燃气作动器推杆通过丝杠过渡件以及端面轴承与滚珠丝杠一端相互作用；滚珠螺母由螺钉固定于收绳器箱体内；滚珠丝杠通过滚珠被约束在滚珠螺母内，使得滚珠丝杠在直线运动的同时绕着滚珠螺母中轴线旋转，将直线运动转变为旋转运动；钢丝绳通过螺钉被压紧在滚珠丝杠另一端，随着滚珠丝杠的旋转钢丝绳能够不断地被收入滚珠丝杠的螺旋线滚道内；丝杠限位器通过螺钉安装在滚珠丝杠收绳一端，防止滚珠丝杠运动超过极限，同时约束钢丝绳使其始终位于螺旋线滚道内。

10.根据权利要求1或4所述的一种基于丝杠收绳器的中型无人机发射器，其特征在于：所述发射部分中，传动部分的钢丝绳出入口与发射部分的滑槽和滑梭处于同一平面内，钢丝绳缠绕在滚珠丝杠上，与滑道内的滑梭相连，拉动滑梭在发射架的滑槽内运动，待发射的无人机前轮放置在滑梭上；前、后支架由螺栓固定在发射架滑道上，调节发射架起始倾角。

技术总结本发明为一种基于丝杠收绳器的中型无人机发射器，包括供能部分、传动部分、发射部分；供能部分为燃气作动器位于丝杠收绳器箱体内，传动部分为丝杠收绳器，发射部分为发射架。燃气作动器推杆与丝杠收绳器中滚珠丝杠通过端面轴承接触，而丝杠收绳器中钢丝绳出入口与发射架上滑梭对齐。燃气作动器推杆通过端面轴承将推力传递给丝杠收绳器中滚珠丝杠，滚珠丝杠在滚珠螺母的约束下螺旋前进，将钢丝绳向丝杠限位器内卷绕，带动滑梭及其上的中型无人机在发射架上滑动，实现无人机的加速并起飞。由于该无人机发射器体积小而便携，因此可使用皮卡车将该装置运输到指定地点实现快速发射，规避了气/液压发射器、火箭助推发射器等方式面临的安全和效率问题。技术研发人员：刘小明,李政受保护的技术使用者：北京航空航天大学技术研发日：技术公布日：2024/7/11