系留无人机系留缆自适应随动牵拉机构制造技术

本实用新型专利技术提供一种系留无人机系留缆自适应随动牵拉机构，属于系留无人机装备制造和飞行领域。包括：导向拉环、承力拉环、四个拉环铰接座和滑扣连接组件，设计拉环和铰接座的组合使拉环圆心与无人机重心重合；滑扣连接组件能够沿两个拉环运动，系留缆与系留无人机的连接点位于滑扣连接组件上，由此系留缆连接点能够根据飞行状态随动至在以无人机重心为圆心、由两个拉环形成的半球面上的对应平衡点停留，使得无论无人机飞行状态如何变化，连接于该连接点的系留缆延长线始终通过无人机的重心，实现无人机飞行过程中的零(微)力矩牵引，消除偏心力矩对系留无人机的影响，降低无人机的功耗和飞控难度，提高无人机的挂载能力、抗风性能和工作可靠性。

Adaptive following pull mechanism of tether cable for tether UAV

【技术实现步骤摘要】
系留无人机系留缆自适应随动牵拉机构
本技术涉及一种牵拉机构，具体涉及一种系留无人机牵引机构，属于系留无人机装备制造和飞行领域。
技术介绍
目前，在系留无人机装备制造和飞行领域，由于系留牵引的作用使该机种面临一个亟待解决的问题，即：固定的系留缆连接点位置无法做到与无人机重心重合，飞行时两者间存在偏心力矩，为平衡该力矩将额外耗费更多的能量，并且其大小随飞行姿态、风力、风向、系留缆长度(重量)、飞行高度等飞行状态变化，这给飞控带来了相当的难度，常使无人机失控甚至导致坠机事故，严重制约了系留无人机的设计挂载能力、升空高度和滞空时间；并且在该力矩的长期作用下还将导致机体相关部件的损坏，严重影响无人机的使用寿命。
技术实现思路
有鉴于此：本技术提供一种系留无人机系留缆自适应随动牵拉机构，该牵拉机构能够根据飞行状态自动调整系留缆连接点的位置，使系留缆延长线始终通过无人机重心，根除偏心力矩的影响。所述的系留无人机系留缆自适应随动牵拉机构包括：两个半圆形拉环、滑扣连接组件；两个所述半圆形拉环交叉后连接在无人机主体上，且两个所述半圆形拉环的圆心均与系留无人机重心重合；所述半圆形拉环能够在以无人机重心为圆心、由两个所述半圆形拉环形成的半球面上绕其两端点之间的连线转动；所述滑扣连接组件安装在两个所述半圆形拉环交叉处，所述滑扣连接组件能够沿两个所述半圆形拉环滑动，使所述滑扣连接组件能够在以无人机重心为圆心、由两个所述半圆形拉环形成的半球面上的任一点停留；系留缆与系留无人机的连接点设置在所述滑扣连接组件上。>作为本技术的一种优选方式，所述滑扣连接组件包括：滑扣座和连接杆；两个所述半圆形拉环分别为导向拉环和承力拉环；所述滑扣座一端加工有用于使承力拉环穿过的开口槽，开口槽开口端的端部设置有一个以上承力拉环滚轮；同时在所述滑扣座开口槽所在端的端面上设置有导向拉环滑座，导向拉环滑座上设置有用于使导向拉环嵌入的导向拉环滑槽，所述导向拉环与所述导向拉环滑槽滑动配合；所述滑扣座的另一端与连接杆相连，所述连接杆上设置有用于和系留缆相连的连接点。作为本技术的一种优选方式，所述系留缆绑定在系留缆固定桩上，所述系留缆固定桩与所述连接杆上的连接点相连。作为本技术的一种优选方式，所述系留缆固定桩通过快装连接件与所述连接杆上的连接点相连。作为本技术的一种优选方式，所述半圆形拉环通过拉环铰接座连接在无人机主体上；四个所述拉环铰接座呈十字型分布固定在所述无人机主体上，所述半圆形拉环的端部与对应位置处的所述拉环铰接座固接。作为本技术的一种优选方式，所述拉环铰接座包括：安装座和通过轴承支撑在安装座内的拉环转轴，所述拉环转轴能够绕其轴线转动；所述拉环转轴一端伸出所述安装座后与所述半圆形拉环相连；所述半圆形拉环转动时绕与之相连的拉环铰接座中拉环转轴的轴线转动。有益效果：该牵拉机构将传统系留无人机系留缆的连接方式由固定式更改为自适应随动式，使连接于该连接点的系留缆延长线始终通过或无限接近无人机的重心，从而实现系留式无人机飞行过程中的零(微)力矩牵引，彻底根除了偏心力矩对系留无人机的影响。该种结构形式的牵拉机构攻克了长期制约该机种进一步提高飞行高度和延长滞空时间的技术难点，明显降低了系留无人机的功耗和飞控难度，大幅提高了系留无人机的挂载能力、抗风性能和工作可靠性，扩大了挂载的使用范围和应用领域。附图说明图1为在系留无人机上安装该牵拉机构的结构示意图；图2为拉环铰接座的结构示意图；图3为系留缆滑扣连接组件的结构示意图。其中：1-无人机主体、2-无人机重心、3-导向拉环、4-拉环铰接座、5-承力拉环、6-滑扣连接组件、4-1拉环转轴、4-2轴承、4-3安装座、6-1导向拉环滑槽、6-2承力拉环滚轮、6-3滑扣座、6-4连接杆、6-5快装连接件、6-6系留缆固定桩具体实施方式下面结合附图并举实施例，对本技术进行详细描述。本实施例提供一种系留无人机系留缆自适应随动牵拉机构，该牵拉机构能够根据系留无人机的飞行状态自动调整系留缆连接点的位置，使系留缆延长线始终通过系留无人机重心，从而根除偏心力矩的影响。该牵拉机构的基本原理为：将传统的系留无人机系留缆固定式连接更改为自适应随动式连接，使过连接点的系留缆延长线始终通过无人机重心。如图1所示，该系留缆自适应随动式牵拉机构包括：导向拉环3、承力拉环5、四个拉环铰接座4和滑扣连接组件6；其中导向拉环3和承力拉环5均为半圆形拉环，导向拉环3和承力拉环5交叉后连接在无人机主体1的底面上(使导向拉环3两端点之间的连线与承力拉环5两端点之间的连线相互垂直)，组成随动机构。具体为：在无人机主体1底面边缘(或侧面)上设置有四个呈十字型分布的拉环铰接座4，每个拉环对应两个拉环铰接座4(即每个拉环的两个端部各对应一个拉环铰接座4)；导向拉环3和承力拉环5交叉后，拉环的端部连接在与之对应的拉环铰接座上，即每个拉环的两端分别通过拉环铰接座连接在无人机主体1上。设计铰接座4的轴线位置，使导向拉环3和承力拉环5的圆心均与无人机重心2重合，导向拉环3和承力拉环5能够在以无人机重心为圆心、由导向拉环3和承力拉环5形成的半球面上绕各自两端点之间的连线转动。导向拉环3和承力拉环5的交叉处通过滑扣连接组件6相连，滑扣连接组件6能够沿两个拉环(导向拉环3和承力拉环5)运动，将系留缆与系留无人机的连接点设计在滑扣连接组件6上，系留缆连接点在滑扣连接组件6的约束下可以沿两个拉环(导向拉环3和承力拉环5)运动，从而使该系留缆连接点能够根据飞行状态在以无人机重心为圆心、由两个拉环形成的半球面上的任一点停留。其中导向拉环3为滑扣连接组件6导向，承力拉环5不仅为滑扣连接组件6导向，还承担系留缆对系留无人机的拉力；两个拉环的导向作用保证了滑扣连接组件6在上述半球面上的自适应随动位置。至此，无论系留无人机飞行状态如何变化，变化导致的系留缆连接点与无人机重心之间的力矩将驱使该连接点自动到达球面上适当位置，从而使连接于该连接点的系留缆延长线始终通过无人机的重心，从而实现系留式无人机飞行过程中的零(微)力矩牵引。具体的：拉环铰接座4的结构如图2所示，包括：安装座4-3和通过轴承4-2支撑在安装座4-3内的拉环转轴4-1；拉环转轴4-1能够绕其轴线转动；拉环转轴4-1一端支撑在轴承4-2内部，另一端伸出安装座4-3后设置有用于使拉环嵌入安装的U形槽，U形槽的两相对端设置有紧固件连接孔，拉环的端部嵌入安装在U形槽内后通过紧固件与拉环转轴4-1固接，拉环转动时绕与之相连的拉环铰接座中拉环转轴的轴线转动。滑扣连接组件6的结构如图3所示，包括：滑扣座6-3、连接杆6-4和快装连接件6-5。其中滑扣座6-3一端加工有用于使承力拉环5穿过的开口槽，开口槽开口端的端部设置有两个承力拉环滚轮6-2，同时在滑扣座6-3开口槽端的端面上设置有导向拉环滑座，导向拉环滑座上设置有用于使导向拉环3嵌入的导向拉本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.系留无人机系留缆自适应随动牵拉机构，其特征在于：包括：两个半圆形拉环、滑扣连接组件(6)；两个所述半圆形拉环交叉后连接在无人机主体(1)上，且两个所述半圆形拉环的圆心均与系留无人机重心重合；所述半圆形拉环能够在以无人机重心为圆心、由两个所述半圆形拉环形成的半球面上绕其两端点之间的连线转动；/n所述滑扣连接组件(6)安装在两个所述半圆形拉环交叉处，所述滑扣连接组件(6)能够沿两个所述半圆形拉环滑动，使所述滑扣连接组件(6)能够在以无人机重心为圆心、由两个所述半圆形拉环形成的半球面上的任一点停留；系留缆与系留无人机的连接点设置在所述滑扣连接组件(6)上。/n

【技术特征摘要】
1.系留无人机系留缆自适应随动牵拉机构，其特征在于：包括：两个半圆形拉环、滑扣连接组件(6)；两个所述半圆形拉环交叉后连接在无人机主体(1)上，且两个所述半圆形拉环的圆心均与系留无人机重心重合；所述半圆形拉环能够在以无人机重心为圆心、由两个所述半圆形拉环形成的半球面上绕其两端点之间的连线转动；
所述滑扣连接组件(6)安装在两个所述半圆形拉环交叉处，所述滑扣连接组件(6)能够沿两个所述半圆形拉环滑动，使所述滑扣连接组件(6)能够在以无人机重心为圆心、由两个所述半圆形拉环形成的半球面上的任一点停留；系留缆与系留无人机的连接点设置在所述滑扣连接组件(6)上。


2.如权利要求1所述的系留无人机系留缆自适应随动牵拉机构，其特征在于，所述滑扣连接组件(6)包括：滑扣座(6-3)和连接杆(6-4)；两个所述半圆形拉环分别为导向拉环(3)和承力拉环(5)；
所述滑扣座(6-3)一端加工有用于使承力拉环(5)穿过的开口槽，开口槽开口端的端部设置有一个以上承力拉环滚轮(6-2)；同时在所述滑扣座(6-3)开口槽所在端的端面上设置有导向拉环滑座，导向拉环滑座上设置有用于使导向拉环(3)嵌入的导向拉环滑槽(6-1)，所述导向拉环(3)与所述导向拉环滑槽(6-1)滑动配合；
所述滑扣座(6-3)的另一端与...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝忠虎，王强，岳松辰，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：新型
国别省市：北京;11