小型無(wú)人機(jī)鏈傳動(dòng)模塊化分級(jí)加速電動(dòng)彈射器及設(shè)計(jì)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明一種小型無(wú)人機(jī)鏈傳動(dòng)模塊化分級(jí)加速電動(dòng)彈射器及設(shè)計(jì)方法；小型無(wú)人機(jī)鏈傳動(dòng)模塊化分級(jí)加速電動(dòng)彈射器包括:彈射器本體、基本裝置、動(dòng)力裝置、懸架裝置、安全保護(hù)裝置、擋塊、扣板、釋放機(jī)構(gòu)、閉鎖機(jī)構(gòu)、滑塊、限位塊；小型無(wú)人機(jī)鏈傳動(dòng)模塊化分級(jí)加速電動(dòng)彈射器設(shè)計(jì)方法包括：步驟1：對(duì)彈射器進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，包括基本結(jié)構(gòu)、動(dòng)力裝置、懸架裝置、安全保護(hù)裝置；步驟2：完成直流電動(dòng)機(jī)、鏈傳動(dòng)裝置、導(dǎo)軌、彈射架、閉鎖機(jī)構(gòu)、釋放機(jī)構(gòu)、前支架、后支架、減速阻尼器型號(hào)的選擇；步驟3：運(yùn)用CATIA對(duì)彈射器裝置進(jìn)行三維實(shí)體建模。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)導(dǎo)軌滑跑過(guò)程的分級(jí)加速，可拆裝的模塊化設(shè)計(jì)便于組裝和拆解，便于運(yùn)輸和保養(yǎng)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
小型無(wú)人機(jī)鏈傳動(dòng)模塊化分級(jí)加速電動(dòng)彈射器及設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及無(wú)人機(jī)發(fā)射領(lǐng)域，特別涉及小型無(wú)人機(jī)鏈傳動(dòng)模塊化分級(jí)加速電動(dòng)彈 射器設(shè)計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 小型無(wú)人機(jī)在民用領(lǐng)域的用途越來(lái)越廣泛，影響也越來(lái)越深遠(yuǎn)，廣泛應(yīng)用于航拍、 環(huán)境監(jiān)測(cè)、電力巡檢等諸多方面。這使輕小型無(wú)人機(jī)的彈射裝置的創(chuàng)新研究也越來(lái)越受到 人們的重視。
[0003] 目前市場(chǎng)上大多數(shù)輕小型無(wú)人機(jī)的彈射器結(jié)構(gòu)設(shè)置簡(jiǎn)單、制造成本低廉、用粗糙 的橡筋電動(dòng)彈射，由于橡筋電動(dòng)彈射利用橡筋拉伸后的彈性勢(shì)能使無(wú)人機(jī)加速，故滑跑過(guò) 程的加速度會(huì)越來(lái)越小，導(dǎo)致加速時(shí)間偏長(zhǎng)。而對(duì)于本身攜帶燃料有限的油動(dòng)無(wú)人機(jī)或電 量有限的電動(dòng)無(wú)人機(jī)，在保證安全性的前提下加速度越快越好，起飛所用的時(shí)間越短越好。 所以市場(chǎng)需要無(wú)人機(jī)電動(dòng)彈射裝置的傳動(dòng)方式的創(chuàng)新研究，以待解決無(wú)人機(jī)在傳統(tǒng)彈射裝 置的滑跑過(guò)程中速度衰減問(wèn)題和彈射裝置體積普遍偏大，不利于運(yùn)輸和維護(hù)保養(yǎng)的問(wèn)題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本發(fā)明的目的在于，提供小型無(wú)人機(jī)鏈傳動(dòng)模塊化分級(jí)加速電動(dòng)彈射器設(shè)計(jì)方 法，以克服傳統(tǒng)無(wú)人機(jī)彈射裝置為增加彈射能力而將裝置大型化導(dǎo)致出現(xiàn)的運(yùn)輸和維護(hù)保 養(yǎng)不便的問(wèn)題和傳統(tǒng)彈射裝置上無(wú)人機(jī)滑跑的速度衰減問(wèn)題。
[0005] 本發(fā)明所采用的技術(shù)解決方案是:小型無(wú)人機(jī)鏈傳動(dòng)模塊化分級(jí)加速電動(dòng)彈射器 包括:彈射器本體、基本裝置、動(dòng)力裝置、懸架裝置、安全保護(hù)裝置、擋塊、扣板、釋放機(jī)構(gòu)、閉 鎖機(jī)構(gòu)、滑塊、限位塊；
[0006] 所述基本裝置包括導(dǎo)軌和彈射架，所述導(dǎo)軌設(shè)置有兩根，所述兩根導(dǎo)軌相互平行 設(shè)置且水平成中軸線(xiàn)對(duì)稱(chēng);所述導(dǎo)軌的橫截面設(shè)置為圓形;所述彈射架設(shè)置在導(dǎo)軌的末端； 所述導(dǎo)軌通過(guò)彈射架與無(wú)人機(jī)相連接，所述彈射架左右兩端均設(shè)置有限位塊;所述彈射架 的后面設(shè)置有擋塊;所述彈射架的前面設(shè)置有扣板;所述彈射架的底部設(shè)置有四個(gè)相同的 滑塊;所述滑塊內(nèi)部設(shè)置有滾珠；
[0007] 所述動(dòng)力裝置包括直流電動(dòng)機(jī)和鏈傳動(dòng)裝置;所述鏈傳動(dòng)裝置由鏈條和鏈輪組 成;所述鏈傳動(dòng)裝置上設(shè)置有兩個(gè)直流電動(dòng)機(jī);所述每一個(gè)鏈傳動(dòng)裝置和設(shè)置在鏈傳動(dòng)裝 置上的兩個(gè)直流電動(dòng)機(jī)構(gòu)成一個(gè)鏈傳動(dòng)模塊，所述導(dǎo)軌兩側(cè)分別設(shè)置有多個(gè)鏈傳動(dòng)模塊， 所述每一個(gè)鏈傳動(dòng)模塊首尾放置同樣規(guī)格的轉(zhuǎn)速方向相反的兩個(gè)直流電動(dòng)機(jī)，所述直流電 動(dòng)機(jī)通過(guò)軸承帶動(dòng)鏈傳動(dòng)裝置運(yùn)轉(zhuǎn)；
[0008] 所述懸架裝置包括后支架和前支架，所述后支架和前支架均通過(guò)螺栓固定在彈射 器本體上；
[0009] 所述安全保護(hù)裝置為減速阻尼器，所述減速阻尼器安裝在導(dǎo)軌的前端;所述減速 阻尼器設(shè)置有一對(duì)彈簧減速器；
[0010] 所述釋放機(jī)構(gòu)設(shè)置在彈射器本體的前端；所述閉鎖機(jī)構(gòu)設(shè)置在彈射器本體的后 端；
[0011] 作為優(yōu)選，所述導(dǎo)軌長(zhǎng)度設(shè)置在0.5cm-3.5cm之間，寬度設(shè)置在175cm-185cm之間， 所述后支架厚度設(shè)置在之間且后支架4采用鋼板制成。
[0012] 作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述導(dǎo)軌1采用鋁合金5000材料制成。
[0013] 作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述直流電動(dòng)機(jī)選用ZYT系列直流永磁電動(dòng)機(jī)。
[0014] 作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，鏈傳動(dòng)裝置里的鏈條和鏈輪均是采用金屬材料制成。
[0015] 作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述前支架自上而下依次設(shè)置有螺柱、彈簧減震器、支 撐座;所述支撐座上設(shè)置有螺栓。
[0016] 作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述彈射架上設(shè)置有鎖緊銷(xiāo)。
[0017] -種小型無(wú)人機(jī)鏈傳動(dòng)模塊化分級(jí)加速電動(dòng)彈射器設(shè)計(jì)方法，包括:步驟1:對(duì)彈 射器進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)和各元件的布局，主要包括基本結(jié)構(gòu)、動(dòng)力裝置、懸架裝置、安全保護(hù) 裝置四大部分組成；
[0018] 步驟2:對(duì)各部件進(jìn)行詳細(xì)分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，完成直流電動(dòng)機(jī)、鏈傳動(dòng)裝置、導(dǎo)軌、 彈射架、閉鎖機(jī)構(gòu)、釋放機(jī)構(gòu)、前支架、后支架、減速阻尼器型號(hào)的選擇和參數(shù)的計(jì)算；
[0019] 所述基本結(jié)構(gòu)：包括由兩根互相平行且發(fā)射角可調(diào)的導(dǎo)軌和彈射架組成；彈射架 可以帶著無(wú)人機(jī)加速滑跑，使其獲得足夠的速度以擺脫重力實(shí)現(xiàn)起飛;所述彈射架要緊扣 在導(dǎo)軌上，以防在無(wú)人機(jī)滑跑過(guò)程彈射架脫離導(dǎo)軌導(dǎo)致彈射失敗。所述彈射架與無(wú)人機(jī)采 用不穩(wěn)定連接，當(dāng)無(wú)人機(jī)加速到導(dǎo)軌末端時(shí)，保證無(wú)人機(jī)和彈射架的準(zhǔn)確分離；
[0020] 所述動(dòng)力裝置：由若干直流電動(dòng)機(jī)和鏈?zhǔn)絺鲃?dòng)裝置組成，每個(gè)鏈傳動(dòng)裝置首尾放 置同樣規(guī)格的兩個(gè)直流電動(dòng)機(jī)，構(gòu)成鏈?zhǔn)絺鲃?dòng)模塊，導(dǎo)軌兩側(cè)分別分布一個(gè)鏈?zhǔn)絺鲃?dòng)模塊， 形成聯(lián)動(dòng);直流電動(dòng)機(jī)通過(guò)軸承帶動(dòng)鏈傳動(dòng)裝置運(yùn)轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)一個(gè)正轉(zhuǎn)一個(gè)反轉(zhuǎn)，提高鏈的 轉(zhuǎn)速以使無(wú)人機(jī)獲得較大的加速度，針對(duì)不同重量的無(wú)人機(jī)可選擇增減鏈傳動(dòng)模塊，每一 組鏈傳動(dòng)模塊都可實(shí)現(xiàn)一次無(wú)人機(jī)滑跑的再加速，實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)的分級(jí)加速，解決了無(wú)人機(jī) 滑跑過(guò)程的速度衰減問(wèn)題；
[0021 ]所述懸架裝置:包括后支架4和前支架5，所述前支架自上而下依次設(shè)置有螺柱、彈 簧減震器、支撐座;所述支撐座上設(shè)置有螺栓支承座上可設(shè)置螺栓以將彈射裝置固定在拖 車(chē)架或地面上，保證彈射過(guò)程的穩(wěn)定性，且便于安裝和拆卸；螺柱用來(lái)微調(diào)發(fā)射角，彈簧減 震器用來(lái)耗散無(wú)人機(jī)發(fā)射過(guò)程的殘余能量，快速衰減無(wú)人機(jī)彈射過(guò)程裝置所受的反作用能 量；
[0022]所述安全保護(hù)裝置:由彈簧減速阻尼器構(gòu)成；
[0023]步驟3:運(yùn)用CATIA軟件對(duì)彈射器裝置進(jìn)行三維實(shí)體建模。
[0024] 所述步驟2還包括：
[0025] 步驟2.1:直流電動(dòng)機(jī)的選型：直流電動(dòng)機(jī)選用ZYT系列直流永磁電動(dòng)機(jī)，其參數(shù) 為：（1)功率：20-1200W; (2)電壓￥:24￥、11(^、22(^;(3)扭矩：0.050-38221111 ;(4)轉(zhuǎn)速： 1500以1^11、300(^/1^11、600(^/1^11;(5)安裝方式^1底腳安裝）3法蘭安裝；（6)機(jī)座外徑 為：55mm、70mm、90mm、110mm、130mm;
[0026] 步驟2.2:鏈傳動(dòng)裝置的選型：鏈傳動(dòng)裝置采用一種撓性傳動(dòng)，鏈傳動(dòng)裝置由鏈條 和鏈輪組成，鏈輪由大鏈輪和小鏈輪組成，利用鏈輪輪齒與鏈條鏈節(jié)的嚙合來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和 .n； z, 動(dòng)力;根據(jù)鏈傳動(dòng)的平均傳動(dòng)比z = 7 = ^設(shè)計(jì)大鏈輪和小鏈輪等齒數(shù)，即i = l; - 1 t
[0027] 步驟2.3:導(dǎo)軌的選型：導(dǎo)軌選用鋁合金5000系列材料制成，導(dǎo)軌的橫截面設(shè)置為 圓形，導(dǎo)軌設(shè)置成三段，使用時(shí)根據(jù)需要組合安裝，一級(jí)加速導(dǎo)軌長(zhǎng)度為lm，由二組四個(gè)同 型號(hào)的直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，二級(jí)加速導(dǎo)軌長(zhǎng)度為2m;三級(jí)加速導(dǎo)軌長(zhǎng)度為3m;導(dǎo)軌寬度統(tǒng)一設(shè) 置為180_，與無(wú)人機(jī)機(jī)身寬度相同；
[0028] 步驟2.4:彈射架的選型:彈射架底部安裝有四個(gè)滑塊，在滑塊內(nèi)安裝有滾珠，彈射 架左右側(cè)均設(shè)置有限位塊，彈射架后端安裝有擋塊，彈射架前端安裝有扣板，彈射架上設(shè)置 有鎖緊銷(xiāo)；
[0029] 步驟0.5:閉鎖機(jī)構(gòu)與釋放機(jī)構(gòu)的選型：閉鎖機(jī)構(gòu)設(shè)置在彈射器裝置的后端，發(fā)射 準(zhǔn)備階段無(wú)人機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)后，等待直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)且達(dá)到最大功率，此時(shí)閉鎖機(jī)構(gòu) 將卡住彈射架；當(dāng)準(zhǔn)備階段結(jié)束時(shí)，閉鎖機(jī)構(gòu)打開(kāi)，無(wú)人機(jī)隨發(fā)射架向前滑跑;釋放機(jī)構(gòu)設(shè) 置在彈射器裝置的前端，無(wú)人機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的推力較小，不會(huì)使扣板轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)發(fā)射架到達(dá)導(dǎo)軌的 末端時(shí)，在減速阻尼器的沖擊下，釋放機(jī)構(gòu)使扣板轉(zhuǎn)動(dòng)，無(wú)人機(jī)與彈射架成功脫離；
[0030] 步驟2.6:前支架的選型：前支架采用整體式軸設(shè)計(jì)，前支架自上而下依次設(shè)置有 螺柱、彈簧減震器、支撐座;所述支撐座上設(shè)置有螺栓支承座上可設(shè)置螺栓以將彈射裝置固 定在拖車(chē)架或地面上；
[0031] 彈簧減震器由兩根圓柱螺旋彈簧并聯(lián)組成，螺旋彈簧的旋繞比C設(shè)置在C = 5~8之 間;計(jì)算螺旋彈簧的曲度系數(shù)，如公式(1)所示：
[0033]確定彈簧絲的直徑d，如公式(2)所示：
[0032] (1 )
[0034] *
(2)
[0035] 其中，F(xiàn)max為彈簧最大工作載荷，[τ]為彈簧絲的許用應(yīng)力，
[0036] 確定螺旋彈簧的有效圈數(shù)η，如公式(3)所示：
[0037] (3)
[0038] 其中，G為切變模量，Amax為彈簧最大變形量；
[0039] 確定螺旋彈簧內(nèi)部最大循環(huán)切應(yīng)imax，如公式(4)所示：
[0040] ⑷.
[0041 ]其中，F(xiàn)max為螺旋彈簧最大工作載荷，D為螺旋彈簧外徑；
[0042] 確定螺旋彈簧內(nèi)部最小循環(huán)切應(yīng)imin，如公式(5)所示：
[0043] (5)
[0044]其中，F(xiàn)min為螺旋彈簧最小工作載荷，D為螺旋彈簧外徑；
[0045]最后進(jìn)行螺旋彈簧疲勞強(qiáng)度的驗(yàn)算，如公式(6)所示：
[0046]
(6)
[0047] 其中，τ〇為螺旋彈簧材料的脈動(dòng)循環(huán)剪切疲勞極限，SF為螺旋彈簧疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)安 全系數(shù)；
[0048] 步驟2.7:后支架的選型:選擇厚度在0.5mm-3.5_之間的鋼板，并附加有強(qiáng)筋板來(lái) 提升其強(qiáng)度；
[0049] 步驟2.8減速阻尼器的選型：彈射架釋放無(wú)人機(jī)后經(jīng)過(guò)彈簧減速阻尼器的減速過(guò) 程是一個(gè)單自由度系統(tǒng)有阻尼受迫振動(dòng)的過(guò)程;減速阻尼器緩沖的彈射架的能量如公式 (7)所示：
[0050] (7)
[0051] 其中m為彈射架的質(zhì)量，v為彈射架釋放無(wú)人機(jī)時(shí)的速度，此速度為無(wú)人機(jī)的起飛 速度vc;
[0052] 減速阻尼器是由兩個(gè)剛度系數(shù)分別Skhks彈簧組成的并聯(lián)系統(tǒng)，系統(tǒng)的等效彈簧 剛度系數(shù)為如公式(8)所示：
[0053] keq = kl+k2, (8)
[0054] 該系統(tǒng)無(wú)阻尼時(shí)的固有振動(dòng)頻率如公式(9)所示：
[0055] (9)
[0056] 由于有阻尼的存在，該振動(dòng)分為兩個(gè)部分:第一部分是衰減振動(dòng)，過(guò)程很短暫;第 二部分是受迫振動(dòng);受迫振動(dòng)的振動(dòng)微分方程的標(biāo)準(zhǔn)形式如公式(10)所示：
[0057] 〇〇) C I?
[0058] 式中# = 為阻尼系數(shù)，A =-為激振力的力幅與質(zhì)量之比。 Lm ηι
[0059] 與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的有益效果在于：（1)成本小、適用性更強(qiáng)；（2)本發(fā)明 可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)導(dǎo)軌滑跑過(guò)程的分級(jí)加速，解決傳統(tǒng)利用橡筋電動(dòng)彈射的裝置在無(wú)人機(jī)滑 跑過(guò)程中的速度衰減問(wèn)題，有效地縮短了無(wú)人機(jī)起飛所需的速度累積時(shí)間；（3)將一個(gè)封閉 鏈?zhǔn)絺鲃?dòng)裝置模塊化，不同的模塊可以組裝和拆解，具有較強(qiáng)的激動(dòng)能力，便于運(yùn)輸和維護(hù) 保養(yǎng)；（4)本發(fā)明無(wú)人機(jī)彈射裝置可實(shí)現(xiàn)拆裝模塊化，并且具有更加高效且穩(wěn)定的鏈?zhǔn)絺鲃?dòng) 裝置，在彈射無(wú)人機(jī)的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了分級(jí)加速；（5)能夠在特定的空間和一定的時(shí)間成功發(fā) 射小型無(wú)人機(jī)。
【附圖說(shuō)明】
[0060] 圖1是本發(fā)明的正視剖視圖；
[0061] 圖2是本發(fā)明的俯視圖；
[0062]圖3是本發(fā)明的左視圖。
[0063]附圖序號(hào)說(shuō)明：1導(dǎo)軌;2直流電動(dòng)機(jī);3鏈傳動(dòng)裝置;4后支架;5前支架;6彈射架;7 擋塊;8扣板;9減速阻尼器；10釋放機(jī)構(gòu)；11閉鎖機(jī)構(gòu)；12鏈傳動(dòng)模塊；13滑塊；14限位塊；15 螺柱;16彈簧減震器;17支撐座。
【具體實(shí)施方式】
[0064]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征能 更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。
[0065] 結(jié)合圖1、圖2、圖3; -種小型無(wú)人機(jī)鏈傳動(dòng)模塊化分級(jí)加速電動(dòng)彈射器，包括彈射 器本體、基本裝置、動(dòng)力裝置、懸架裝置、安全保護(hù)裝置、擋塊7、扣板8、釋放機(jī)構(gòu)10、閉鎖機(jī) 構(gòu)11、滑塊13;
[0066] 所述基本裝置包括導(dǎo)軌1和彈射架6,所述導(dǎo)軌1設(shè)置有兩根，所述兩根導(dǎo)軌1相互 平行設(shè)置且水平成中軸線(xiàn)對(duì)稱(chēng);所述導(dǎo)軌1的橫截面設(shè)置為圓形;所述彈射架6設(shè)置在導(dǎo)軌1 的末端;所述導(dǎo)軌1通過(guò)彈射架6與無(wú)人機(jī)相連接，所述彈射架6可以帶著無(wú)人機(jī)加速滑跑， 使其獲得足夠的速度以擺脫重力實(shí)現(xiàn)起飛;所述彈射架6左右兩端均設(shè)置有限位塊14,所述 限位防止無(wú)人機(jī)滑跑過(guò)程的左右擺動(dòng);所述彈射架6的后面設(shè)置有擋塊7,擋塊7可防止彈射 架6滑跑過(guò)程中無(wú)人機(jī)由于慣性向后運(yùn)動(dòng);所述彈射架6的前面設(shè)置有扣板8;所述彈射架6 上設(shè)置有鎖緊銷(xiāo)，所述鎖緊銷(xiāo)在觸碰到導(dǎo)軌1末端的無(wú)人機(jī)時(shí)釋放機(jī)構(gòu)10打開(kāi)，成功釋放無(wú) 人機(jī);所述彈射架6的底部設(shè)置有四個(gè)相同的滑塊13;滑塊13與導(dǎo)軌1契合，避免滑跑運(yùn)動(dòng)過(guò) 程中脫軌發(fā)生危險(xiǎn)，所述滑塊13內(nèi)部設(shè)置有滾珠;向滾珠內(nèi)滴入潤(rùn)滑油，減小摩擦阻力；
[0067] 所述動(dòng)力裝置包括直流電動(dòng)機(jī)2和鏈傳動(dòng)裝置3;所述鏈傳動(dòng)裝置3由鏈條和鏈輪 組成;所述鏈傳動(dòng)裝置3上設(shè)置有兩個(gè)直流電動(dòng)機(jī)2;所述每一個(gè)鏈傳動(dòng)裝置3和設(shè)置在鏈傳 動(dòng)裝置3上的兩個(gè)直流電動(dòng)機(jī)2構(gòu)成一個(gè)鏈傳動(dòng)模塊12,所述導(dǎo)軌1兩側(cè)分別設(shè)置有多個(gè)鏈 傳動(dòng)模塊12,所述每一個(gè)鏈傳動(dòng)模塊12首尾放置同樣規(guī)格的兩個(gè)直流電動(dòng)機(jī)2,所述直流電 動(dòng)機(jī)2通過(guò)軸承帶動(dòng)鏈傳動(dòng)裝置3運(yùn)轉(zhuǎn)；
[0068] 所述懸架裝置包括后支架4和前支架5,所述后支架4和前支架5均通過(guò)螺栓連接在 彈射器本體上；
[0069] 所述安全保護(hù)裝置為減速阻尼器9,所述減速阻尼器9安裝在導(dǎo)軌1的前端，對(duì)釋放 無(wú)人機(jī)后的彈射架6起減速作用，防止彈射架6滑出導(dǎo)軌1造成危險(xiǎn)，所述減速阻尼器9設(shè)置 有一對(duì)彈簧減速器，用來(lái)緩沖彈射架6的殘余能量，快速衰減和無(wú)人機(jī)分離后的彈射架6的 速度，使其始終約束在導(dǎo)軌1上，以免飛出發(fā)生危險(xiǎn)。
[0070] 所述釋放機(jī)構(gòu)10設(shè)置在彈射器本體的前端;所述閉鎖機(jī)構(gòu)11設(shè)置在彈射器本體的 后端；
[0071 ]作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，導(dǎo)軌1長(zhǎng)度設(shè)置在0.5cm_3.5cm之間，寬度設(shè)置在 175cm-185cm之間，所述后支架4厚度設(shè)置在之間且后支架4采用鋼板制成，其材料 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大，并且附加了加強(qiáng)筋板來(lái)提升其強(qiáng)度，所述后支架4用來(lái)支撐彈射器和固定彈射 器。
[0072]作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述導(dǎo)軌1采用鋁合金5000材料制成。
[0073] 作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述直流電動(dòng)機(jī)2選用ZYT系列直流永磁電動(dòng)機(jī)，該系 列電動(dòng)機(jī)采用鐵氧體永久磁鐵激磁，系封閉自冷式；
[0074] 作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述鏈傳動(dòng)裝置3里的鏈條和鏈輪均是采用金屬材料 制成，相比于彈力繩，同樣的使用條件下整體尺寸較小，結(jié)構(gòu)較為緊湊和輕便;可用于較惡 劣的工作環(huán)境，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng);適用于直流電動(dòng)機(jī)2的兩軸相距較遠(yuǎn)的情況;鏈傳動(dòng)裝置3采 用的是一種撓性傳動(dòng)，它由鏈條和鏈輪組成，通過(guò)鏈輪輪齒與鏈條鏈節(jié)的嚙合來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng) 和動(dòng)力。
[0075] 作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述前支架5自上而下依次設(shè)置有螺柱15、彈簧減震器 16、支撐座17;所述支撐座17上設(shè)置有螺栓，用來(lái)將彈射器裝置固定在拖車(chē)架或地面上，螺 柱15可用來(lái)微調(diào)發(fā)射角，彈簧減震器16用來(lái)耗散無(wú)人機(jī)發(fā)射過(guò)程的殘余能量。
[0076] 作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，本發(fā)明的彈射架6可以帶著無(wú)人機(jī)加速滑跑，使其獲得 足夠的速度以擺脫重力實(shí)現(xiàn)起飛。
[0077] -種小型無(wú)人機(jī)鏈傳動(dòng)模塊12化分級(jí)加速電動(dòng)彈射器設(shè)計(jì)方法，包括：
[0078] 步驟1:對(duì)彈射器進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)和各元件的布局，主要包括基本結(jié)構(gòu)、動(dòng)力裝置、 懸架裝置、安全保護(hù)裝置四大部分組成；
[0079] 所述基本結(jié)構(gòu)：包括由兩根互相平行且發(fā)射角可調(diào)的導(dǎo)軌1和彈射架6組成；彈射 架6可以帶著無(wú)人機(jī)加速滑跑，使其獲得足夠的速度以擺脫重力實(shí)現(xiàn)起飛;所述彈射架6要 緊扣在導(dǎo)軌1上，以防在無(wú)人機(jī)滑跑過(guò)程彈射架6脫離導(dǎo)軌1導(dǎo)致彈射失敗，所述彈射架6與 無(wú)人機(jī)采用不穩(wěn)定連接，當(dāng)無(wú)人機(jī)加速到導(dǎo)軌1末端時(shí)，保證無(wú)人機(jī)和彈射架6的準(zhǔn)確分離；
[0080] 所述動(dòng)力裝置：由若干直流電動(dòng)機(jī)2和鏈?zhǔn)絺鲃?dòng)裝置組成，每個(gè)鏈傳動(dòng)裝置3首尾 放置同樣規(guī)格的兩個(gè)直流電動(dòng)機(jī)2，構(gòu)成鏈?zhǔn)絺鲃?dòng)模塊，導(dǎo)軌1兩側(cè)分別分布一個(gè)鏈?zhǔn)絺鲃?dòng) 模塊，形成聯(lián)動(dòng);直流電動(dòng)機(jī)2通過(guò)軸承帶動(dòng)鏈傳動(dòng)裝置3運(yùn)轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)一個(gè)正轉(zhuǎn)一個(gè)反轉(zhuǎn)， 提高鏈的轉(zhuǎn)速以使無(wú)人機(jī)獲得較大的加速度，針對(duì)不同重量的無(wú)人機(jī)可選擇增減鏈傳動(dòng)模 塊12,每一組鏈傳動(dòng)模塊12都可實(shí)現(xiàn)一次無(wú)人機(jī)滑跑的再加速，實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)的分級(jí)加速，解 決了無(wú)人機(jī)滑跑過(guò)程的速度衰減問(wèn)題；
[0081] 所述懸架裝置:包括后支架44和前支架55，所述前支架5自上而下依次設(shè)置有螺柱 15、彈簧減震器16、支撐座17;所述支撐座17上設(shè)置有螺栓支承座上可設(shè)置螺栓以將彈射裝 置固定在拖車(chē)架或地面上，保證彈射過(guò)程的穩(wěn)定性，且便于安裝和拆卸;螺柱15用來(lái)微調(diào)發(fā) 射角，彈簧減震器16用來(lái)耗散無(wú)人機(jī)發(fā)射過(guò)程的殘余能量，快速衰減無(wú)人機(jī)彈射過(guò)程裝置 所受的反作用能量；
[0082] 所述安全保護(hù)裝置:主要由彈簧減速阻尼器9構(gòu)成，用來(lái)快速衰減和無(wú)人機(jī)分離后 的彈射架6的速度，使其始終約束在導(dǎo)軌1上，以免飛出發(fā)生危險(xiǎn)。
[0083] 步驟2:對(duì)各部件進(jìn)行詳細(xì)分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，完成直流電動(dòng)機(jī)2、鏈傳動(dòng)裝置3、導(dǎo)軌 1、彈射架6、閉鎖機(jī)構(gòu)11、釋放機(jī)構(gòu)10、前支架5、后支架4、減速阻尼器9型號(hào)的選擇和參數(shù)的 計(jì)算；
[0084]步驟3:運(yùn)用CATIA軟件對(duì)彈射器裝置進(jìn)行三維實(shí)體建模。
[0085]結(jié)合附圖是三級(jí)加速電動(dòng)彈射器，每級(jí)加速模塊由左右對(duì)稱(chēng)的鏈傳動(dòng)裝置3構(gòu)成， 每個(gè)鏈傳動(dòng)裝置3由同型號(hào)，轉(zhuǎn)速相反的兩個(gè)直流電動(dòng)機(jī)2驅(qū)動(dòng)，每個(gè)加速導(dǎo)軌1長(zhǎng)度設(shè)置為 lm，且各加速模塊可自由組合和拆裝，根據(jù)無(wú)人機(jī)起飛重量的不同可增減模塊，實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī) 彈射過(guò)程的分級(jí)加速，大大縮短了無(wú)人機(jī)的起飛時(shí)間。
[0086] 所述步驟2包括：
[0087] 步驟2.1:直流電動(dòng)機(jī)2的選型:直流電動(dòng)機(jī)2選用ZYT系列直流永磁電動(dòng)機(jī)，其參數(shù) 為：（1)功率：20-1200W; (2)電壓￥:24￥、11(^、22(^;(3)扭矩：0.050-38221111 ;(4)轉(zhuǎn)速： 1500以1^11、300(^/1^11、600(^/1^11;(5)安裝方式^1底腳安裝）3法蘭安裝；（6)機(jī)座外徑 為：55mm、70mm、90mm、11Omm、130mm;
[0088] 步驟2.2:鏈傳動(dòng)裝置3的選型:鏈傳動(dòng)裝置3采用一種撓性傳動(dòng)，鏈傳動(dòng)裝置3由鏈 條和鏈輪組成，鏈輪由大鏈輪和小鏈輪組成，利用鏈輪輪齒與鏈條鏈節(jié)的嚙合來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng) 和動(dòng)力;根據(jù)鏈傳動(dòng)的平均傳動(dòng)比
設(shè)計(jì)大鏈輪和小鏈輪等齒數(shù)，即i = 1;
[0089] 步驟2.3:導(dǎo)軌1的選型：導(dǎo)軌1選用鋁合金5000系列材料制成，導(dǎo)軌1的橫截面設(shè)置 為圓形，導(dǎo)軌1設(shè)置成三段，使用時(shí)根據(jù)需要組合安裝，一級(jí)加速導(dǎo)軌1長(zhǎng)度為lm，由二組四 個(gè)同型號(hào)的直流電動(dòng)機(jī)2驅(qū)動(dòng)，二級(jí)加速導(dǎo)軌1長(zhǎng)度為2m;三級(jí)加速導(dǎo)軌1長(zhǎng)度為3m;導(dǎo)軌1寬 度統(tǒng)一設(shè)置為180mm，與無(wú)人機(jī)機(jī)身寬度相同；
[0090] 步驟2.4:彈射架6的選型:彈射架6底部安裝有四個(gè)滑塊13,滑塊13便于與導(dǎo)軌1契 合，避免運(yùn)動(dòng)過(guò)程中脫軌發(fā)生危險(xiǎn)，在所述滑塊13內(nèi)安裝有滾珠，彈射架6左右側(cè)均設(shè)置有 限位塊14,彈射架6后端安裝有擋塊7,彈射架6前端安裝有扣板8,彈射架6上設(shè)置有鎖緊銷(xiāo)；
[0091] 步驟0.5:閉鎖機(jī)構(gòu)11與釋放機(jī)構(gòu)10的選型：閉鎖機(jī)構(gòu)11設(shè)置在彈射器裝置的后 端，發(fā)射準(zhǔn)備階段無(wú)人機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)后，等待直流電動(dòng)機(jī)2運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)且達(dá)到最大功率，此時(shí) 閉鎖機(jī)構(gòu)11將卡住彈射架6;當(dāng)準(zhǔn)備階段結(jié)束時(shí)，閉鎖機(jī)構(gòu)11打開(kāi)，無(wú)人機(jī)隨發(fā)射架向前滑 跑;釋放機(jī)構(gòu)10設(shè)置在彈射器裝置的前端，無(wú)人機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的推力較小，不會(huì)使扣板8轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng) 發(fā)射架到達(dá)導(dǎo)軌1的末端時(shí)，在減速阻尼器9的沖擊下，釋放機(jī)構(gòu)10使扣板8轉(zhuǎn)動(dòng)，無(wú)人機(jī)與 彈射架6成功脫離；
[0092] 步驟2.6:前支架5的選型:前支架5采用整體式軸設(shè)計(jì)，前支架5自上而下依次設(shè)置 有螺柱15、彈簧減震器16、支撐座17;所述支撐座17上設(shè)置有螺栓支承座上可設(shè)置螺栓以將 彈射裝置固定在拖車(chē)架或地面上;螺柱15用來(lái)微調(diào)發(fā)射角，彈簧減震器16用來(lái)耗散無(wú)人機(jī) 發(fā)射過(guò)程的殘余能量。
[0093] 彈簧減震器16由兩根圓柱螺旋彈簧并聯(lián)組成，螺旋彈簧的旋繞比C設(shè)置在C = 5~8 之間;計(jì)算螺旋彈簧的曲度系數(shù)，如公式(1)所示：
[0094] (1)
[0095] 確定彈簧絲的直徑d，如公式(2)所示：
[0096] ⑵
[0097]其中，F(xiàn)max為彈簧最大工作載荷，[τ]為彈簧絲的許用應(yīng)力，
[0098] 確定螺旋彈簧的有效圈數(shù)η，如公式(3)所示：
[0099] (3)
[0100] 其中，G為切變模量，Amax為彈簧最大變形量；
[0101]確定螺旋彈簧內(nèi)部最大循環(huán)切應(yīng)imax，如公式(4)所示：
[0102](4)
[0103]其中，F(xiàn)max為螺旋彈簧最大工作載荷，D為螺旋彈簧外徑；[0104]確定螺旋彈簧內(nèi)部最小循環(huán)切應(yīng)imin，如公式(5)所示：[0105](5)[0106] 其中，F(xiàn)min為螺旋彈簧最小工作載荷，D為螺旋彈簧外徑；[0107] 最后進(jìn)行螺旋彈簧疲勞強(qiáng)度Sca的驗(yàn)算，如公式(6)所示：[0108](6)[0109]其中，為螺旋彈簧材料的脈動(dòng)循環(huán)剪切疲勞極限，SF為螺旋彈簧疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)安 全系數(shù)；[0110]步驟2.7:后支架4的選型:選擇厚度在0.5mm-3.5mm之間的鋼板，并附加有強(qiáng)筋板 來(lái)提升其強(qiáng)度；[0111] 步驟2.8減速阻尼器9的選型:彈射架6釋放無(wú)人機(jī)后經(jīng)過(guò)彈簧減速阻尼器9的減速 過(guò)程是一個(gè)單自由度系統(tǒng)有阻尼受迫振動(dòng)的過(guò)程;減速阻尼器9緩沖的彈射架6的能量如公 式(7)所示：[0112](7)[0113] 其中m為彈射架6的質(zhì)量，v為彈射架6釋放無(wú)人機(jī)時(shí)的速度，此速度為無(wú)人機(jī)的起 飛速度Vc;[0114] 減速阻尼器9是由兩個(gè)剛度系數(shù)分別為彈簧組成的并聯(lián)系統(tǒng)，系統(tǒng)的等效彈 簧剛度系數(shù)為如公式(8)所示：[0115] keq = kl+k2, (8)[0116] 該系統(tǒng)無(wú)阻尼時(shí)的固有振動(dòng)頻率如公式(9)所示：[0117](9)[0118] 由于有阻尼的存在，該振動(dòng)分為兩個(gè)部分:第一部分是衰減振動(dòng)，過(guò)程很短暫;第 二部分是受迫振動(dòng);受迫振動(dòng)的振動(dòng)微分方程的標(biāo)準(zhǔn)形式如公式(10)所示：[0119](10)[0120] 式中為阻尼系數(shù)，A = I為激振力的力幅與質(zhì)量之比。2m m[0121] 本發(fā)明的工作過(guò)程:發(fā)射器發(fā)射準(zhǔn)備階段無(wú)人機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)后需要等待直流電動(dòng) 機(jī)2運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)且達(dá)到最大功率，在此期間閉鎖機(jī)構(gòu)11將卡住彈射架6,避免其向前運(yùn)動(dòng)；當(dāng)準(zhǔn) 備階段結(jié)束時(shí)，閉鎖機(jī)構(gòu)11打開(kāi)，無(wú)人機(jī)隨發(fā)射架向前滑跑，當(dāng)發(fā)射架到達(dá)導(dǎo)軌1的末端時(shí)， 由于減速阻尼器9的沖擊，釋放機(jī)構(gòu)10使扣板8轉(zhuǎn)動(dòng)，無(wú)人機(jī)與彈射架6成功脫離，獨(dú)自騰空 起飛。
[0122]以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專(zhuān)利范圍，凡是利用本發(fā) 明說(shuō)明書(shū)及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技 術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專(zhuān)利保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 小型無(wú)人機(jī)鏈傳動(dòng)模塊化分級(jí)加速電動(dòng)彈射器，其特征在于:包括彈射器本體、基本 裝置、動(dòng)力裝置、懸架裝置、安全保護(hù)裝置、擋塊、扣板、釋放機(jī)構(gòu)、閉鎖機(jī)構(gòu)、滑塊、限位塊； 所述基本裝置包括導(dǎo)軌和彈射架，所述導(dǎo)軌（1)設(shè)置有兩根，所述兩根導(dǎo)軌（1)相互平 行設(shè)置且水平成中軸線(xiàn)對(duì)稱(chēng);所述導(dǎo)軌（1)的橫截面設(shè)置為圓形;所述彈射架(6)設(shè)置在導(dǎo) 軌（1)的末端;所述導(dǎo)軌（1)通過(guò)彈射架(6)與無(wú)人機(jī)相連接，所述彈射架(6)左右兩端均設(shè) 置有限位塊(14);所述彈射架(6)的后面設(shè)置有擋塊(7);所述彈射架(6)的前面設(shè)置有扣板 (8);所述彈射架(6)的底部設(shè)置有四個(gè)相同的滑塊(13);所述滑塊(13)內(nèi)部設(shè)置有滾珠； 所述動(dòng)力裝置包括直流電動(dòng)機(jī)(2)和鏈傳動(dòng)裝置(3);所述鏈傳動(dòng)裝置(3)由鏈條和鏈 輪組成;所述鏈傳動(dòng)裝置(3)上設(shè)置有兩個(gè)直流電動(dòng)機(jī)(2);所述每一個(gè)鏈傳動(dòng)裝置(3)和設(shè) 置在鏈傳動(dòng)裝置(3)上的兩個(gè)直流電動(dòng)機(jī)(2)構(gòu)成一個(gè)鏈傳動(dòng)模塊（12)，所述導(dǎo)軌（1)兩側(cè) 分別設(shè)置有多個(gè)鏈傳動(dòng)模塊(12)，所述每一個(gè)鏈傳動(dòng)模塊(12)首尾放置同樣規(guī)格的轉(zhuǎn)速方 向相反的兩個(gè)直流電動(dòng)機(jī)(2 )，所述直流電動(dòng)機(jī)(2)通過(guò)軸承帶動(dòng)鏈傳動(dòng)裝置(3)運(yùn)轉(zhuǎn)； 所述懸架裝置包括后支架(4)和前支架(5)，所述后支架(4)和前支架(5)均通過(guò)螺栓固 定在彈射器本體上； 所述安全保護(hù)裝置為減速阻尼器(9)，所述減速阻尼器(9)安裝在導(dǎo)軌（1)的前端;所述 減速阻尼器(9)設(shè)置有一對(duì)彈簧減速器； 所述釋放機(jī)構(gòu)（10)設(shè)置在彈射器本體的前端;所述閉鎖機(jī)構(gòu)（11)設(shè)置在彈射器本體的 后端。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述小型無(wú)人機(jī)鏈傳動(dòng)模塊化分級(jí)加速電動(dòng)彈射器，其特征在于，所 述導(dǎo)軌（1)長(zhǎng)度設(shè)置在0.5cm-3.5cm之間，寬度設(shè)置在175cm-185cm之間，所述后支架(4)厚 度設(shè)置在之間且后支架(4)采用鋼板制成。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述小型無(wú)人機(jī)鏈傳動(dòng)模塊化分級(jí)加速電動(dòng)彈射器，其特征在于，所 述導(dǎo)軌（1)采用鋁合金5000材料制成。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述小型無(wú)人機(jī)鏈傳動(dòng)模塊化分級(jí)加速電動(dòng)彈射器，其特征在于，所 述直流電動(dòng)機(jī)(2)選用ZYT系列直流永磁電動(dòng)機(jī)。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述小型無(wú)人機(jī)鏈傳動(dòng)模塊化分級(jí)加速電動(dòng)彈射器，其特征在于，所 述鏈傳動(dòng)裝置(3)里的鏈條和鏈輪均是采用金屬材料制成。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述小型無(wú)人機(jī)鏈傳動(dòng)模塊化分級(jí)加速電動(dòng)彈射器，其特征在于，所 述前支架（5)自上而下依次設(shè)置有螺柱（15)、彈簧減震器（16)、支撐座（17);所述支撐座 (17)上設(shè)置有螺栓。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述小型無(wú)人機(jī)鏈傳動(dòng)模塊化分級(jí)加速電動(dòng)彈射器，其特征在于，所 述彈射架(6)上設(shè)置有鎖緊銷(xiāo)。8. 小型無(wú)人機(jī)鏈傳動(dòng)模塊化分級(jí)加速電動(dòng)彈射器設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括:步驟1: 對(duì)彈射器進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)和各元件的布局，主要包括基本結(jié)構(gòu)、動(dòng)力裝置、懸架裝置、安全 保護(hù)裝置四大部分組成； 步驟2:對(duì)各部件進(jìn)行詳細(xì)分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，完成直流電動(dòng)機(jī)、鏈傳動(dòng)裝置、導(dǎo)軌、彈射 架、閉鎖機(jī)構(gòu)、釋放機(jī)構(gòu)、前支架、后支架、減速阻尼器型號(hào)的選擇和參數(shù)的計(jì)算； 步驟3:運(yùn)用CATIA軟件對(duì)彈射器裝置進(jìn)行三維實(shí)體建模。9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述小型無(wú)人機(jī)鏈傳動(dòng)模塊化分級(jí)加速電動(dòng)彈射器設(shè)計(jì)方法，其特 征在于，所述步驟2包括； 步驟2.1:直流電動(dòng)機(jī)的選型:直流電動(dòng)機(jī)選用ZYT系列直流永磁電動(dòng)機(jī)，其參數(shù)為：（1) 功率：20-1200W;(2)電壓 ￥:24￥、110￥、220￥;(3)扭矩：0.050-38221111 ;(4)轉(zhuǎn)速：150(^/11^11、 3000r/min、6000r/min ; (5)安裝方式:A1底腳安裝、A3法蘭安裝；（6)機(jī)座外徑為：55mm、 70mm、90mm、11Omm、130mm; 步驟2.2:鏈傳動(dòng)裝置的選型：鏈傳動(dòng)裝置采用一種撓性傳動(dòng)，鏈傳動(dòng)裝置由鏈條和鏈 輪組成，鏈輪由大鏈輪和小鏈輪組成，利用鏈輪輪齒與鏈條鏈節(jié)的嚙合來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力； 根據(jù)鏈傳動(dòng)的平均傳動(dòng)比；=f=f設(shè)計(jì)大鏈輪和小鏈輪等齒數(shù)，即i=1; 步驟2.3:導(dǎo)軌的選型：導(dǎo)軌選用鋁合金5000系列材料制成，導(dǎo)軌的橫截面設(shè)置為圓形， 導(dǎo)軌設(shè)置成三段，使用時(shí)根據(jù)需要組合安裝，一級(jí)加速導(dǎo)軌長(zhǎng)度為lm，由二組四個(gè)同型號(hào)的 直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，二級(jí)加速導(dǎo)軌長(zhǎng)度為2m;三級(jí)加速導(dǎo)軌長(zhǎng)度為3m;導(dǎo)軌寬度統(tǒng)一均設(shè)置為 180mm，與無(wú)人機(jī)機(jī)身寬度相同； 步驟2.4:彈射架的選型:彈射架底部安裝有四個(gè)滑塊，在滑塊內(nèi)安裝有滾珠，彈射架左 右側(cè)均設(shè)置有限位塊，彈射架后端安裝有擋塊，彈射架前端安裝有扣板，彈射架上設(shè)置有鎖 緊銷(xiāo)； 步驟0.5:閉鎖機(jī)構(gòu)與釋放機(jī)構(gòu)的選型：閉鎖機(jī)構(gòu)設(shè)置在彈射器本體的后端，發(fā)射準(zhǔn)備 階段無(wú)人機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)后，等待直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)且達(dá)到最大功率，此時(shí)閉鎖機(jī)構(gòu)將卡 住彈射架；當(dāng)準(zhǔn)備階段結(jié)束時(shí)，閉鎖機(jī)構(gòu)打開(kāi)，無(wú)人機(jī)隨發(fā)射架向前滑跑;釋放機(jī)構(gòu)設(shè)置在 彈射器本體的前端，無(wú)人機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的推力較小，不會(huì)使扣板轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)發(fā)射架到達(dá)導(dǎo)軌的末端 時(shí)，在減速阻尼器的沖擊下，釋放機(jī)構(gòu)使扣板轉(zhuǎn)動(dòng)，無(wú)人機(jī)與彈射架成功脫離； 步驟2.6:前支架的選型:前支架采用整體式軸設(shè)計(jì)，前支架自上而下依次設(shè)置有螺柱、 彈簧減震器、支撐座;所述支撐座上設(shè)置有螺栓支承座上可設(shè)置螺栓以將彈射裝置固定在 拖車(chē)架或地面上； 彈簧減震器由兩根圓柱螺旋彈簧并聯(lián)組成，螺旋彈簧的旋繞比C設(shè)置在C = 5~8之間； 計(jì)算螺旋彈簧的曲度系數(shù)，如公式(1)所示：(1) 確定彈簧絲的直徑d，如公式(2)所示： ?「」 C2) 其中，F(xiàn)max為彈簧最大工作載荷，[τ]為彈簧絲的許用應(yīng)力， 確定螺旋彈簧的有效圈數(shù)η，如公式(3)所示： 其中，G為切變模量，Amax為彈簧最大變形量； 確定螺旋彈簧內(nèi)部最大循環(huán)切應(yīng)如公式(4)所示： (3) (1) (5) 其中，F(xiàn)max為螺旋彈簧最大工作載荷，D為螺旋彈簧外徑；確定螺旋彈簧由部Μ，丨、低獲初心―，如公式(5)所示：其中，F(xiàn)min為螺旋彈簧最小工作載荷，D為螺旋彈簧外徑； 最后進(jìn)行螺旋彈簧疲勞強(qiáng)度的驗(yàn)算，如公式(6)所示：(6) 其中，τ〇為螺旋彈簧材料的脈動(dòng)循環(huán)剪切疲勞極限，SF為螺旋彈簧疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)安全系 數(shù)； 步驟2.7:后支架的選型:選擇厚度在0.5mm-3.5mm之間的鋼板，并附加有強(qiáng)筋板來(lái)提升 其強(qiáng)度； 步驟2.8減速阻尼器的選型：彈射架釋放無(wú)人機(jī)后經(jīng)過(guò)彈簧減速阻尼器的減速過(guò)程是 一個(gè)單自由度系統(tǒng)有阻尼受迫振動(dòng)的過(guò)程;減速阻尼器緩沖的彈射架的能量如公式(7)所 示：(7) 其中m為彈射架的質(zhì)量，v為彈射架釋放無(wú)人機(jī)時(shí)的速度，此速度為無(wú)人機(jī)的起飛速度 Vc； 減速阻尼器是由兩個(gè)剛度系數(shù)分別為lu、k2彈簧組成的并聯(lián)系統(tǒng)，系統(tǒng)的等效彈簧剛度 系數(shù)為如公式(8)所示： keq = kl+k2， (8) 該系統(tǒng)無(wú)阻尼時(shí)的固有振動(dòng)頻率如公式(9)所示：由于有阻尼的存在，該振動(dòng) -- (9) 分為兩個(gè)部分:第一部分是衰減振動(dòng)，過(guò)程很短暫;第二部分是受迫振動(dòng);受迫振動(dòng)的振動(dòng) 微分方程的標(biāo)準(zhǔn)形式如公式(10)所示：(10 ) 式中3=:^為阻尼系數(shù)4 = 1為激振力的力幅與質(zhì)量之比。 2m m
【文檔編號(hào)】B64F1/06GK105857634SQ201610236125
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年4月16日
【發(fā)明人】楊靖宇, 王海龍
【申請(qǐng)人】沈陽(yáng)航空航天大學(xué)