一种可智能释放的无人机气液压弹射系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种可智能释放的无人机气液压弹射系统及控制方法，液压弹射系统包括气液压弹射单元、智能释放单元、发射架单元、定滑轮单元、卷筒单元、小车单元和电气控制单元；气液压弹射单元、定滑轮单元、卷筒单元安装固定在发射架单元上；智能释放单元安装固定在小车单元上，电气控制单元用于控制气液压弹射单元中电磁阀的启闭并采集和处理小车单元上速度传感器的信号。其控制方法是：首先牵引带预紧，然后无人机加速，到达发射位置后，智能释放装置打开，无人机起飞，小车减速制动返程。本发明专利技术系统具备智能释放无人机、自动减速及安全保护等功能，解决了无人机减速装置繁琐、无人机非安全速度范围起飞和加速度超大未制动等棘手问题。

An intelligent release pneumatic hydraulic ejection system and control method for unmanned aircraft

The invention discloses an unmanned machine hydraulic gas ejection system intelligent release and control method, the hydraulic ejection system comprises a gas ejection unit, hydraulic unit, intelligent release launcher unit, fixed pulley unit, drum unit, car unit and electrical control unit; gas-liquid pressure ejection unit, fixed pulley unit, fixed drum unit in the launcher unit; intelligent release unit is fixed on the carriage unit, electrical control unit for controlling the electromagnetic valve of pneumatic and hydraulic ejection unit in the opening and closing of the acquisition and processing unit and vehicle speed sensor signal. The control method is as follows: firstly, the belt is pre tightened, and then the UAV accelerates and reaches the launching position, the intelligent release device is opened, the UAV takes off, and the car slows down and stops the return. The present invention system with intelligent release of UAV, automatic deceleration and safety protection function, solve the UAV UAV speed reducer is tedious, non safety speed range take-off and large acceleration not braking and other thorny issues.

【技术实现步骤摘要】
一种可智能释放的无人机气液压弹射系统及控制方法
本专利技术涉及一种无人机气液压弹射系统，特别涉及一种集成了智能释放无人机、自动减速和安全保护等功能的气液压弹射系统及控制方法。
技术介绍
无人机发射方法多种多样，有手抛式、垂直起飞、空中投放、火箭助推、跑道滑跑、车载起飞和弹射起飞。无人机弹射技术包括橡皮绳弹射、电磁弹射、气液压弹射和气压弹射等。在气液压弹射过程中，无人机安放在小车上，并通过锁紧装置锁紧，在弹射架上与小车一起加速到安全起飞的速度。锁紧装置打开，无人机与小车分离起飞，小车开始减速至零后，返回起始发射位置，为下一阶段无人机发射做准备。现有的无人机气液压弹射系统常采用高速液压缸和增速器来实现无人机的加速。在加速过程中，活塞杆的运动速度达到了5m/s～8m/s，液压系统瞬间流量可达1500m/s～3000m/s，因此必须考虑液压系统瞬间流量大改进液压缸，存在工艺复杂、加工难度大等缺点；增速器一般采用两级动滑轮组甚至多级，存在牵引带易磨损，在发射完成后常出现牵引带杂乱等现象。无人机气液压弹射系统常采用的减速方法包括水涡轮减速、钢丝绳拦截减速和缓冲制动液压缸减速。水涡轮装置是充满油液且带有旋转叶片的密封容积，当小车被钩子抓住后牵引出一段缆绳，带动叶片快速转动，叶片在油液中引起紊流，从而实现对小车的减速。小车速度越大，紊流越明显，减速效率越好，但在低速情况下，在油液中没有足够的紊流，不能产生足够的刹车力，所以效率低。中国专利申请号为200920106279.6公开了一种用于无人机滑行小车的减速刹车机构，利用橡皮绳拦截对小车实行拦截减速，但在实际应用中出现过橡皮绳断裂等问题，其安全可靠性较差。中国专利申请号为201310306952.1公开了一种无人机弹射装置减速与回程气液压控制系统，通过比例溢流阀控制缓冲制动液压缸，来实现滑行小车的平稳减速，但该减速装置结构复杂，增加了发射装置的质量，且其安全性无法得到保证。现有的无人机气液压弹射系统未对无人机起飞速度进行检测，在中国专利申请号为201410708695.9公开的无人机液压弹射起飞系统中，无人机到达某一固定位置靠简单的机械传动来打开无人机锁紧装置，常使无人机在未处于安全起飞速度范围情况下仍被释放起飞，因此可能会造成无人机坠毁等事故，通过机械传动打开锁紧装置，适应性差，可靠性不够。现有无人机气液压弹射系统未对无人机在发射阶段的加速度进行检测，由于操作不当或液压系统异常导致无人机发射过程加速度异常变大，当无人机的加速度超过安全范围时，可能会造成无人机内设备损坏，因此有必要在发射阶段检测无人机的加速度并设有紧急处理系统。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的是提供一种可智能释放的无人机气液压弹射系统及控制方法，该系统具备智能释放无人机、自动减速及安全保护等功能，解决了无人机减速装置繁琐、无人机非安全速度范围起飞和加速度超大未制动等棘手问题。为了解决上述存在的技术问题实现专利技术目的，本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种可智能释放的无人机气液压弹射系统，该系统包括气液压弹射单元、智能释放单元、发射架单元、定滑轮单元、卷筒单元、小车单元和电气控制单元；气液压弹射单元、定滑轮单元、卷筒单元安装固定在发射架单元上；智能释放单元安装固定在小车单元上，电气控制单元用于控制气液压弹射单元中电磁阀的启闭并采集和处理小车单元上速度传感器的信号；所述气液压弹射单元是由加速部分、制动缓冲部分、紧急制动部分及液压缸伸缩部分组成，其中液压缸伸缩部分是为配合智能释放单元工作的；所述气液压弹射单元是由补油泵电机，补油泵、第一电磁换向阀、第一溢流阀、第一单向阀、过滤器、第二电磁换向阀、蓄能器、压力表、第一压力传感器、比例减压阀、第一三位四通电磁换向阀、第一单向节流阀、第二单向节流阀、第一插装阀、第二压力传感器、第三电磁换向阀、第二溢流阀、液压马达、缓冲制动缸、第二插装阀、第四电磁换向阀、节流阀、截止阀、第二单向阀、直动式减压阀、第二三位四通电磁换向阀、液压缸、第五电磁换向阀、油箱以及连接各个元件的油管构成；补油泵电机驱动补油泵，补油泵吸油口与油箱连接，补油泵压油口通过第一单向阀和过滤器连接蓄能器；第一电磁换向阀及第一溢流阀跨接在补油泵的压油口和油箱之间；蓄能器通过第五电磁换向阀联接缓冲制动缸的无杆腔，缓冲制动缸的有杆腔连接油箱，缓冲制动缸通过对液压马达转轴作用实现对液压马达的缓冲制动功能；蓄能器通过第一插装阀连接液压马达的进油口；第二插装阀有三个油口，液压马达的回油口连接第二插装阀第一油口，蓄能器连接第二插装阀的第二油口，第二插装阀的第三油口与油箱连接；第三电磁换向阀和第二溢流阀连接在液压马达进油口与回油口之间；蓄能器经比例减压阀与第一三位四通电磁换向阀进油口连接，第一三位四通电磁换向阀第一工作油口经第一单向节流阀连接液压马达的回油口，其第二工作油口经第二单向节流阀连接液压马达的进油口，第一三位四通电磁换向阀的回油口连接油箱回油；压力表和第一压力传感器安装在蓄能器与比例减压阀之间的管路上；第二压力传感器安装在液压马达的回油口与第一单向节流阀之间的管路上；液压马达回油口通过第四电磁换向阀和节流阀连接到油箱；蓄能器分别通过第二电磁换向阀与截止阀连接油箱；蓄能器经第二单向阀连接直动式减压阀，并顺序连接第二三位四通电磁换向阀的进油口，第二三位四通换的两个工作油口连接液压缸，其回油口连接油箱；所述气液压弹射单元的加速部分是通过蓄能器给系统提供动力能源，控制液压马达转动，从而驱动卷筒带动小车与无人机，实现无人机的加速弹射；所述气液压弹射单元的缓冲制动部分是通过小车惯性将拉动液压马达反向转动，在高压油的阻力下，对小车进行液压制动；所述气液压弹射单元的紧急制动部分是为了防止小车及无人机在加速阶段加速度过大而设置的应急制动装置，以确保在无人机上设备安全；所述智能释放单元是通过采集小车上的速度信号，电气控制单元系统决定是否打开锁紧装置，防止无人机在非安全起飞速度状态下起飞；所述发射架单元是由导轨和机身等部分组成，其上安装有气液压弹射单元、定滑轮单元、卷筒单元及小车单元；所述卷筒单元是由第一定滑轮与第二定滑轮组成，卷筒单元与小车单元通过牵引带连接，卷筒单元与气液压弹射单元的中液压马达固连，两者共同转动；通过两组定滑轮改变牵引带的方向，来实现小车的加速、缓冲制动功能；所述电气控制单元是气液压弹射系统的控制中心，用于控制电磁阀的启闭、小车速度信号的采集及处理等；所述小车单元用于承载无人机，速度传感器安装在小车单元上。所述一种可智能释放的无人机气液压弹射系统的控制方法，该方法内容包括如下步骤：1)无人机弹射过程补油泵电机驱动补油泵工作，输出的高压油通过第一单向阀、过滤器进入蓄能器，当蓄能器内部压力到达设定值时，第一溢流阀开始溢流；此后，蓄能器的压力油依次通过比例减压阀，第一三位四通电磁换向阀进入液压马达进油口，使液压马达所固连的卷筒将绳索预紧；无人机开始加速，第一插装阀、第二插装阀打开，蓄能器中的液压油进入液压马达进油口并快速地回到油箱，液压马达瞬间带动卷筒单元高速旋转，通过牵引带带动小车与无人机加速；在整个弹射阶段，补油泵一直处于工作状态；2)小车制动阶段此过程分为三种情况，第一种情况是无人机在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可智能释放的无人机气液压弹射系统，该系统包括气液压弹射单元、智能释放单元、发射架单元、定滑轮单元、卷筒单元、小车单元和电气控制单元；气液压弹射单元、定滑轮单元、卷筒单元安装固定在发射架单元上；智能释放单元安装固定在小车单元上，电气控制单元用于控制气液压弹射单元中电磁阀的启闭并采集和处理小车单元上速度传感器的信号；其特征在于：所述气液压弹射单元是由加速部分、制动缓冲部分、紧急制动部分及液压缸伸缩部分组成，其中液压缸伸缩部分是为配合智能释放单元工作的；所述气液压弹射单元是由补油泵电机，补油泵、第一电磁换向阀、第一溢流阀、第一单向阀、过滤器、第二电磁换向阀、蓄能器、压力表、第一压力传感器、比例减压阀、第一三位四通电磁换向阀、第一单向节流阀、第二单向节流阀、第一插装阀、第二压力传感器、第三电磁换向阀、第二溢流阀、液压马达、缓冲制动缸、第二插装阀、第四电磁换向阀、节流阀、截止阀、第二单向阀、直动式减压阀、第二三位四通电磁换向阀、液压缸、第五电磁换向阀、油箱以及连接各个元件的油管构成；补油泵电机驱动补油泵，补油泵吸油口与油箱连接，补油泵压油口通过第一单向阀和过滤器连接蓄能器；第一电磁换向阀及第一溢流阀跨接在补油泵的压油口和油箱之间；蓄能器通过第五电磁换向阀联接缓冲制动缸的无杆腔，缓冲制动缸的有杆腔连接油箱，缓冲制动缸通过对液压马达转轴作用实现对液压马达的缓冲制动功能；蓄能器通过第一插装阀连接液压马达的进油口；第二插装阀有三个油口，液压马达的回油口连接第二插装阀第一油口，蓄能器连接第二插装阀的第二油口，第二插装阀的第三油口与油箱连接；第三电磁换向阀和第二溢流阀连接在液压马达进油口与回油口之间；蓄能器经比例减压阀与第一三位四通电磁换向阀进油口连接，第一三位四通电磁换向阀第一工作油口经第一单向节流阀连接液压马达的回油口，其第二工作油口经第二单向节流阀连接液压马达的进油口，第一三位四通电磁换向阀的回油口连接油箱回油；压力表和第一压力传感器安装在蓄能器与比例减压阀之间的管路上；第二压力传感器安装在液压马达的回油口与第一单向节流阀之间的管路上；液压马达回油口通过第四电磁换向阀和节流阀连接到油箱；蓄能器分别通过第二电磁换向阀与截止阀连接油箱；蓄能器经第二单向阀连接直动式减压阀，并顺序连接第二三位四通电磁换向阀的进油口，第二三位四通换的两个工作油口连接液压缸，其回油口连接油箱；所述气液压弹射单元的加速部分是通过蓄能器给系统提供动力能源，控制液压马达转动，从而驱动卷筒带动小车与无人机，实现无人机的加速弹射；所述气液压弹射单元的缓冲制动部分是通过小车惯性将拉动液压马达反向转动，在高压油的阻力下，对小车进行液压制动；所述气液压弹射单元的紧急制动部分是为了防止小车及无人机在加速阶段加速度过大而设置的应急制动装置，以确保在无人机上设备安全；所述智能释放单元是通过采集小车上的速度信号，电气控制单元系统决定是否打开锁紧装置，防止无人机在非安全起飞速度状态下起飞；所述发射架单元是由导轨和机身等部分组成，其上安装有气液压弹射单元、定滑轮单元、卷筒单元及小车单元；所述卷筒单元是由第一定滑轮与第二定滑轮组成，卷筒单元与小车单元通过牵引带连接，卷筒单元与气液压弹射单元的中液压马达固连，两者共同转动；通过两组定滑轮改变牵引带的方向，来实现小车的加速、缓冲制动功能；所述电气控制单元是气液压弹射系统的控制中心，用于控制电磁阀的启闭、小车速度信号的采集及处理等；所述小车单元用于承载无人机，速度传感器安装在小车单元上。...

【技术特征摘要】
1.一种可智能释放的无人机气液压弹射系统，该系统包括气液压弹射单元、智能释放单元、发射架单元、定滑轮单元、卷筒单元、小车单元和电气控制单元；气液压弹射单元、定滑轮单元、卷筒单元安装固定在发射架单元上；智能释放单元安装固定在小车单元上，电气控制单元用于控制气液压弹射单元中电磁阀的启闭并采集和处理小车单元上速度传感器的信号；其特征在于：所述气液压弹射单元是由加速部分、制动缓冲部分、紧急制动部分及液压缸伸缩部分组成，其中液压缸伸缩部分是为配合智能释放单元工作的；所述气液压弹射单元是由补油泵电机，补油泵、第一电磁换向阀、第一溢流阀、第一单向阀、过滤器、第二电磁换向阀、蓄能器、压力表、第一压力传感器、比例减压阀、第一三位四通电磁换向阀、第一单向节流阀、第二单向节流阀、第一插装阀、第二压力传感器、第三电磁换向阀、第二溢流阀、液压马达、缓冲制动缸、第二插装阀、第四电磁换向阀、节流阀、截止阀、第二单向阀、直动式减压阀、第二三位四通电磁换向阀、液压缸、第五电磁换向阀、油箱以及连接各个元件的油管构成；补油泵电机驱动补油泵，补油泵吸油口与油箱连接，补油泵压油口通过第一单向阀和过滤器连接蓄能器；第一电磁换向阀及第一溢流阀跨接在补油泵的压油口和油箱之间；蓄能器通过第五电磁换向阀联接缓冲制动缸的无杆腔，缓冲制动缸的有杆腔连接油箱，缓冲制动缸通过对液压马达转轴作用实现对液压马达的缓冲制动功能；蓄能器通过第一插装阀连接液压马达的进油口；第二插装阀有三个油口，液压马达的回油口连接第二插装阀第一油口，蓄能器连接第二插装阀的第二油口，第二插装阀的第三油口与油箱连接；第三电磁换向阀和第二溢流阀连接在液压马达进油口与回油口之间；蓄能器经比例减压阀与第一三位四通电磁换向阀进油口连接，第一三位四通电磁换向阀第一工作油口经第一单向节流阀连接液压马达的回油口，其第二工作油口经第二单向节流阀连接液压马达的进油口，第一三位四通电磁换向阀的回油口连接油箱回油；压力表和第一压力传感器安装在蓄能器与比例减压阀之间的管路上；第二压力传感器安装在液压马达的回油口与第一单向节流阀之间的管路上；液压马达回油口通过第四电磁换向阀和节流阀连接到油箱；蓄能器分别通过第二电磁换向阀与截止阀连接油箱；蓄能器经第二单向阀连接直动式减压阀，并顺序连接第二三位四通电磁换向阀的进油口，第二三位四通换的两个工作油口连接液压缸，其回油口连接油箱；所述气液压弹射单元的加速部分是通过蓄能器给系统提供动力能源，控制液压马达转动，从而驱动卷筒带动小车与无人机，实现无人机的加速弹射；所述气液压弹射单元的缓冲制动部分是通过小车惯性将拉动液压马达反向转动，在高压油的阻力下，对小车进行液压制动；所述气液压弹射单元的紧急制动部分是为了防止小车及无人机在加速阶段加速度过大而设置的应急制动装置，以确保在无人机上设备安全；所述智能释放单元是通过采集小车上的速度信号，电气控制单元系统决定是否打开锁紧装置，防止无人机在非安全起飞速度状态下起飞；所述发射架单元是由导轨和机身等部分组成，其上安装有气液压弹射单元、定滑轮单元、卷筒单元及小车单元；所述卷筒单元是由第一定滑轮与第二定滑轮组成，卷筒单元与小车单元通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞滨，孔祥东，刘雅梁，王东坤，赵华龙，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北,13