一种无人机集群快速助力起飞装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种标准集装箱化的无人机集群快速助飞装置，属于飞机起飞阶段的助飞装置。应用于大规模固定翼无人机集群协同作业时在有限环境条件下的机动、快速起飞。主要包括标准化集装箱(1)、无人机(2)、用于存储无人机的存储架(3)、用于发射无人机的直线电机(5)、移动高能密度储能单元(6)、电机驱动装置(7)及控制台(8)组成。本发明专利技术实现了无人机的存储、运输、发射的一体化，可借助车辆、船舶等载运工具快速机动到达作业区域并实现无人机的快速连续发射，迅速形成集群，快速开展协同作业任务。

A Quick Boost Takeoff Device for UAV Cluster

The invention discloses a standard containerized rapid flight aid device for UAV cluster, which belongs to the flight aid device for the take-off stage of an aircraft. It is applied to the maneuvering and rapid takeoff of large-scale fixed-wing UAV cluster in limited environment. It consists of a standardized container (1), an unmanned aerial vehicle (2), a storage rack (3), a linear motor (5), a mobile high energy density energy storage unit (6), a motor drive device (7) and a console (8) for storing the unmanned aerial vehicle (UAV). The invention realizes the integration of storage, transportation and launching of UAV. It can reach the operation area quickly and maneuverably by means of vehicles, ships and other means of transport, and realize the rapid and continuous launching of UAV, quickly form clusters and rapidly carry out cooperative operation tasks.

【技术实现步骤摘要】
一种无人机集群快速助力起飞装置
本专利技术属于飞机助力起飞装置领域，尤其是一种应用于无人机集群探测作业时无人机的快速发射助飞装置。
技术介绍
随着无人机技术的快速发展和民用领域应用普及，无人机的成本大幅度得到了降低，无人机集群技术应用也得到了较快的发展，集群协同作业往往能发挥一加一大于二的效果，无人机集群协同在探测、作业、中继通信、监测等领域具有广泛的应用前景，在经济性、技术性、便捷性方面也表现出了远远优于传统手段的优点。在一些应用场合，经常面临突发作业需求，要求无人机集群能够快速到达现场并部署，如地震后震中区域视频、地理信息反馈，海上海难事故人员搜寻、污染信息监测等，受限于无人机航程，无人机从远处具备起飞条件的场地起飞不具有现实性和时效性。传统方案之一是通过车船等载运工具将橡筋、气动或液压等机械式发射器运送到目标区域，通过机械式发射器实现无人机的助力起飞。机械式发射器需要空压机、气瓶、气缸或液压缸、滑轮增速机构或复杂的橡筋张紧机构，具有体积大、重量重、机械故障多、发射作业间隔时间长等缺点，且对发射场地的基础、空间有一定的要求，在进场布置时往往也需要大量的准备时间，发射作业时也具有较大的噪声，隐蔽性差。每架次发射完成后，往往也需要较长的时间进行储能、复位等作业工序，集群作业时首末架次升空间隔时间过长，不具备快速多架次发射的能力，进一步限制了集群的作业时长和范围。火药助飞也是常用的一种方式，火药助飞的优点是发射迅速、发射间隔时长短，但火工品具有一定的危险性，且发射作业时具有较大的声光效应，隐蔽性差。中国专利CN106394924提出了一种永磁直线电机型无人机电磁弹射器，此电磁弹射器利用直线电机将无人机加速到起飞速度，助力起飞。但这些装置在运输标准化、无人机存储、尺寸、储能、发射无人机频率等方面还具有较大的不足。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：提供一种无人机集群快速助力起飞装置，不仅能提高无人机的多架次存储能力、无人机集群快速助力起飞装置结构紧凑性、无人机发射速度和频率，还能实现助力起飞装置的标准化运输并提高了无人机集群快速助力起飞装置的可运输性和快速响应能力、时效性。为解决上述技术问题，本专利技术技术方案与达到的有益效果为：无人机集群快速助力起飞装置具体包括：直线电机，用来快速助力起飞多架次无人机的起飞；储能单元，用来为直线电机提供电能；驱动,作为电流逆变器，用来为直线电机提供需要的波形的电源；控制台，用来监控及操作该无人机集群快速助力起飞装置；所述直线电机采用长初级、短次级结构，并采用多台直线电机并行布置，所述无人机集群快速助力起飞装置还包括存储架，跳板，所述存储架具有存储无人机的货架托盘和链式传送结构，所述货架托盘依靠所述链式传送结构将多架次无人机依次传送到靠近跳板的位置，由跳板将无人机由存储架的货架托盘转移到直线电机助力起飞。无人机采用存储架存储和轮式结构转运，提高了多架次无人机的存储能力，使得无人机能够快速到达起飞站位，保证了无人机起飞的快速性；采用多台长初级短次级直线电机并联使得轴深方向尺寸进一步减小，实现了装置紧凑、集成度高、噪音小、可靠性高、发射作业间隔时间短。所述直线电机采用倾斜布置，以达到用来快速助力起飞多架次无人机的起飞角度。所述直线电机具有用于装载无人机的托盘，托盘与直线电机刚性连接，用于无人机起飞时的托举和牵引。该无人机集群快速助力起飞装置，还包括集装箱，所述集装箱可以为标准集装箱，集装所述集装箱顶部覆板具有开口，可以是可滑动的天窗，作为无人机起飞时的出口。所述的无人机集群快速助力起飞装置设置在所述集装箱内，实现运输标准化，提高了无人机集群快速助力起飞装置的隐蔽性、可运输性和时效性。所述储能单元为双电池形式，具有高功率密度的超级电容与高能量密度的锂电池的组合，满足快速放电的功率需求和多架次无人机发射的能量需求。这种用于无人机集群快速助力起飞装置的直线电机，在于采用长初级、短次级结构，并采用多台直线电机并行布置提高牵引力、降低轴深方向长度，具有结构紧凑性。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做进一步详细说明：图1是本专利技术外观图图2是本专利技术装置无人机从标准集装箱内飞出时的状态图3是本专利技术存储及运输中内部结构图图4是第一架无人机到达起飞位准备起飞的状态图5是第一架无人机起飞中及第二架无人机转运至起飞位的装填图6是直线电机三维结构视图图7是直线电机截面剖视图，即图6的横截面A-A图8是存储及运输状态无人机在存储架中的布置图9是第一架无人机轮转出存储架后的状态附图中1是标准集装箱、2是无人机、3是存储架、4是跳板、5是直线电机、6是储能单元、7是驱动、8是控制台、9是无人机托盘、10是电机定子、11是电机机架、12是电机第一次级、13是电机第二次级、14是电机第三次级、15是牵引钩、16是电机第三初级、17是电机第二初级、18是电机第三初级。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施做进一步描述：如图1所示，本专利技术外形为标准集装箱1，可通过车船等载运工具运输；如图2所示标准集装箱1的顶部覆板有可滑动的天窗，无人机2通过该天窗飞出并完成升空，所述天窗也可替换为其它的开口结构，对于翼展超过标准集装箱宽度的无人机应具有机翼折叠功能，在飞出标准集装箱1后将机翼展开；标准集装箱1内部的结构布置如图3所示，本专利技术在存储及运输时的内部状态均如图3所示，无人机存储在存储架3的货架托盘上，直线电机按照无人机最佳起飞角度呈倾斜布置。如图4所示为无人机准备起飞时的状态，此时无人机位于无人机托盘9上，无人机起落杆被牵引钩15挂住。操纵人员遥控或在控制台8发送起飞指令，储存于储能单元6的直流电能经驱动7逆变调制波形后送至直线电机初级16、17和18。储能单元6是超级电容和锂电池组成的双电形式，超级电容保证放电功率，锂电池作为主要能量存储设备保证所储存电能能够满足至少十架次无人机的起飞，在存储架3存储的无人机全部发射完成后再进行充电。如图5所示为第一架无人机发射过程中的状态，此时第二架无人机已开始从存储架3的货运托架转运至起飞站位。当无人机加速到起飞速度后，直线电机5进行制动，并将无人机托盘9牵引回复到下端起飞时的位置，准备对第二架无人机进行发射。如图6所示为直线电机5的三维结构视图，如图7所示为直线电机5的剖面视图，直线电机5由电机机架11、电机第一次级12、电机第二次级13、电机第三次级14、电机第三初级16、电机第二初级17、电机第三初级18等组成。初级铁芯由硅钢片叠压而成、采用无槽绕组结构，次级为铝板。无人机托盘9与电机次级刚性连接，并以滑轨形式与电机机架11滑动连接。如图8、图9所示为无人机在存储架3中的轮转过程，无人机放置在货架托盘上，货架托盘通过链轮或其他链式传送结构传动移位从而实现无人机的移位。A、B、C、D、E、F、G、H、M、N为存储在存储架3中的无人机，无人机通过行列堆叠和逆时针移位的方式实现轮转到跳板位置，图8状态为无人机发射前的运输及存储状态，图9为第一架无人机A轮转出存储架后的状态，无人机B、C、D、E、F、G、H、M、N依次轮转到图8中无人机A、B、C、D、E、F、G、H、M所在的位置。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无人机集群快速助力起飞装置，包括：无人机；直线电机，用来快速助力起飞多架次无人机；储能单元，用来为直线电机提供电能；驱动,作为电流逆变器，用来为所述直线电机提供需要的波形的电源；控制台，用来监控及操作该无人机集群快速助力起飞装置；其特征在于，所述无人机集群快速助力起飞装置还包括存储架，跳板，所述存储架具有存储无人机的货架托盘和链式传送结构，所述载有无人机的货架托盘依靠所述链式传送结构将多架次无人机依次传送到靠近跳板的位置，由跳板将无人机由存储架的货架托盘转移到直线电机助力起飞。

【技术特征摘要】
1.一种无人机集群快速助力起飞装置，包括：无人机；直线电机，用来快速助力起飞多架次无人机；储能单元，用来为直线电机提供电能；驱动,作为电流逆变器，用来为所述直线电机提供需要的波形的电源；控制台，用来监控及操作该无人机集群快速助力起飞装置；其特征在于，所述无人机集群快速助力起飞装置还包括存储架，跳板，所述存储架具有存储无人机的货架托盘和链式传送结构，所述载有无人机的货架托盘依靠所述链式传送结构将多架次无人机依次传送到靠近跳板的位置，由跳板将无人机由存储架的货架托盘转移到直线电机助力起飞。2.根据权利要求1所述的无人机集群快速助力起飞装置，其特征在于，所述直线电机倾斜布置。3.根据权利要求1所述的无人机集群快速助力起飞装置，其特征在于，所述直线电机具有用于装载无人机的托盘，托盘与直线电机刚性连接。4.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙科，苗春晖，杨杰，杨森，张滨，沙江，任海刚，
申请(专利权)人：中国船舶工业系统工程研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11