一种组合增程式高速电磁发射系统

技术领域

本申请涉及无人机弹射技术领域，特别是涉及一种组合增程式高速电磁发射系统。

背景技术

随着现代科学技术的飞速发展，战争信息化、自动化程度不断提高，无人机作为一种新型信息化武器装备在现代战争中有着举足轻重的地位，特别是近两年人工智能的发展，无人机作战样式向“集群智能”发展，无人机集群必将成为战场中的重要作战样式。伴随着无人机集群技术的发展，无人机群发射起飞技术的研究也凸显其迫切性。目前无人机集群发射起飞的方法有：空中投放、多弹射器同时弹射多架无人机、多管火箭助推、直线电机电磁弹射。其中，空中投放对空军基地依赖性高，且发射成本较高；多弹射器发射受场地的制约，隐蔽性极差；多管火箭助推只适用于小型折叠翼无人机、受火工品的制约，安全性差；采用直线弹射的方式能够快速可控将无人机弹射起飞，但是对于起飞速度要求较高的无人机，直线弹射的行程较长，使得弹射器的重量较大，不利于弹射器的车载运输，机动性较差。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种组合增程式高速电磁发射系统。针对现有的无人机群连发弹射难，直线电机电磁弹射器重量太大，机动性差的问题，本发明提供一种用于无人机连发弹射起飞的复合型电磁弹射系统，该系统具有轻便、紧凑的特点，有效解决车载无人机集群弹射起飞的问题。

一种组合增程式高速电磁发射系统，所述系统包括：无人机机库、复合型弹射器、驱动模块、控制模块以及电源模块；

所述无人机机库，用于存储无人机，并将无人机推送到复合型弹射器的装夹机构上。

所述复合型弹射器包括直线电磁弹射结构、二次增程装置、装夹机构及阻尼器；所述直线电磁弹射结构包括直线电机，所述直线电机末端与所述二次增程装置初始端采用铰链结构连接；所述二次增程装置包括旋转电机和摩擦轮，所述旋转电机和摩擦轮设置在所述直线电机的末端，旋转电机和摩擦轮连接；所述装夹机构滑动连接在所述直线电磁弹射结构的弹射导轨上；所述弹射导轨的一端为无人机加载端，所述弹射导轨的另一端为无人机弹射端；所述无人机机库设置在所述无人机加载端一侧；所述阻尼器设置在复合型弹射器的末端。

所述驱动模块，用于驱动所述直线电机。

所述控制模块与所述驱动模块连接，用于控制无人机装填过程，还用于控制直线弹射过程。

所述电源模块，用于为所述无人机机库、所述驱动模块、所述控制模块、所述直线弹射结构以及所述二次增程装置提供电源。

当无人机被所述直线电机推送到末端时，所述摩擦轮与所述装夹机构侧面接触，摩擦力作用在所述装夹机构上，使所述装夹机构向前动作，为无人机提供二次加速，完成无人机弹射起飞；当无人机弹射起飞后，装夹机构继续向前运动碰到末端的阻尼器后完成制动，返回起始位置，准备下次弹射。

进一步的，所述控制模块包括弹射器控制模块和机库控制模块；所述弹射器控制模块通过检测直线电机动子的位置/速度以及系统的电压和电流参数，完成弹射过程控制；机库控制模块通过控制机库中的传动机构从而实现快速移动无人机，并装填至复合型弹射器的所述装夹机构上；所述弹射器控制模块与所述驱动模块连接。

进一步的，所述直线电磁弹射结构包括第一位置传感器电压和电流传感器；所述第一位置传感器和用于检测所述直流电机动子的位置和速度，所述电压和电流传感器用于检测直线电磁弹射结构的电压和电流输出值。

第一位置传感器、电压和电流传感器均与所述弹射器控制模块电性连接。

进一步的，无人机机库包括第二位置传感器和第二速度传感器，所述第二位置传感器和所述第二速度传感器用于检测无人机库内部传动部件的位置和速度信息。第二位置传感器和第二速度传感器均与所述机库控制模块电性连接。

进一步的，所述无人机机库包括基架以及若干沿竖向间隔设在基架上的无人机支撑平台，所述无人机支撑平台通过第一传动机构在基架上具有竖向移动的行程；所述无人机支撑平台上沿横向间隔设有若干能够固定连接无人机的适配器，所述适配器通过第二传动机构在无人机支撑平台上具有横向移动的行程。

进一步的，所述二次增程装置包括多组由旋转电机和摩擦轮组成的增程装置，多个所述增程装置设置在从电磁弹射结构末端到所述复合型弹射器末端之间的导轨上的预设位置处。

上述一种组合增程式高速电磁发射系统，所述系统包括：无人机机库、复合型弹射器、驱动模块、控制模块以及电源模块。复合型弹射器包括直线电磁弹射结构、二次增程装置以及装夹机构；电磁弹射结构末端与二次增程装置的初始端采用铰链结构连接，装夹机构滑动连接在直线电磁弹射结构的弹射导轨上；弹射导轨的一端为无人机加载端，弹射导轨的另一端为无人机弹射端；无人机机库设置在无人机加载端一侧。二次增程装置包括旋转电机和摩擦轮，旋转电机和摩擦轮设置在直线弹射结构的末端，旋转电机和摩擦轮连接；当无人机被直线电机推送到末端时，摩擦轮与装夹机构侧面接触，摩擦力作用在装夹机构上，继而装夹机构向前动作，为无人机提供二次加速，完成无人机弹射起飞。该系统通过直线弹射与二次增程结构相结合的复合弹射方式，能够有效减少弹射器的重量。复合弹射系统具有轻便、紧凑，弹射效率高、易维护，满足车载无人机连发弹射高机动性的要求，并且能适应不同的发射环境。

附图说明

图1为一个实施例中复合型电磁弹射系统结构示意图。

图2为一个实施例中装夹机构结构示意图；

图3为另一个实施例中第一位置传感器的安装位置示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在一个实施例中，如图1所示，提供了一种组合增程式高速电磁发射系统，该系统包括：无人机机库1、复合型弹射器、驱动模块4、控制模块5以及电源模块6。

无人机机库1，用于存储无人机，并将无人机快速推送到复合型弹射器的装夹机构上。

复合型弹射器包括直线电磁弹射结构2、二次增程装置3、装夹机构及阻尼器7。直线电磁弹射结构2包括直线电机，直线电机末端与二次增程装置3的初始端采用铰链结构连接，铰链点处采用插销进行精准定位；二次增程装置3包括旋转电机和摩擦轮，旋转电机和摩擦轮设置在直线电机的末端，旋转电机和摩擦轮连接；装夹机构滑动连接在直线电磁弹射结构的弹射导轨上，装夹机构的结构如图2所示；弹射导轨的一端为无人机加载端，弹射导轨的另一端为无人机弹射端；无人机机库设置在无人机加载端一侧；阻尼器7设置在复合型弹射器的末端。

驱动模块4，用于驱动直线电机。

控制模块5与驱动模块4连接，用于控制无人机装填过程，还用于控制直线弹射过程。

电源模块6：为无人机机库1、驱动模块4、控制模块5、直线弹射结构2以及二次增程装置3提供电源。

当无人机被直线电机推送到末端时，摩擦轮与装夹机构侧面接触，摩擦力作用在装夹机构上，使装夹机构向前动作，为无人机提供二次加速，完成无人机弹射起飞；当无人机弹射起飞后，装夹机构继续向前运动碰到末端的阻尼器7后完成制动，返回起始位置，准备下次弹射。

上述一种组合增程式高速电磁发射系统中，所述系统包括：无人机机库、复合型弹射器、驱动模块、控制模块以及电源模块。复合型弹射器包括直线电磁弹射结构、二次增程装置以及装夹机构；电磁弹射结构末端与二次增程装置的初始端采用铰链结构连接，装夹机构滑动连接在直线电磁弹射结构的弹射导轨上；弹射导轨的一端为无人机加载端，弹射导轨的另一端为无人机弹射端；无人机机库设置在无人机加载端一侧。二次增程装置包括旋转电机和摩擦轮，旋转电机和摩擦轮设置在直线弹射结构的末端，旋转电机和摩擦轮连接；当无人机被直线电机推送到末端时，摩擦轮与装夹机构侧面接触，摩擦力作用在装夹机构上，继而装夹机构向前动作，为无人机提供二次加速，完成无人机弹射起飞。该系统通过直线弹射与二次增程结构相结合的复合弹射方式，能够有效减少弹射器的重量。复合弹射系统具有轻便、紧凑，弹射效率高、易维护，满足车载无人机连发弹射高机动性的要求，并且能适应不同的发射环境。

进一步的，控制模块包括弹射器控制模块和机库控制模块；弹射器控制模块通过检测直线电机动子的位置/速度以及系统的电压和电流参数，完成弹射过程控制；机库控制模块通过控制机库中的传动机构从而实现快速移动无人机，并装填至复合型弹射器的装夹机构上；弹射器控制模块与驱动模块连接。

无人机机库的控制为一种过程控制系统，因此机库控制模块可以采用PLC控制系统，该系统与单片机相比，其抗干扰能力强，故障率低，易于设备的扩展，便于维护。根据连发型电磁弹射系统的自身特点，将PLC的接口与计算机的串行口连通，触摸屏作为人机交互接口(HMI)，对系统进行监控，包括查看各元件工作状态以及系统运行状况，并发送运行控制命令。PLC控制系统中，PLC主控柜上电后首先判断急停开关是否按下及系统是否存在故障。如有故障或急停按下，要行故障排除和急停复位；如无故障或故障处理完毕后，判断控制方式，手动控制由操作人员手动完成无人机的装填任务；单机自动控制由PLC控制设备根据任务需求自动完成无人机的自动装填任。为保证无人机机库的可靠运行，对PLC进行互锁编程，只允许PLC系统采用一种工作方式。

进一步的，直线电磁弹射结构包括第一位置传感器电压和电流传感器；第一位置传感器和用于检测直流电机动子的位置和速度，电压和电流传感器用于检测直线电磁弹射结构的电压和电流输出值。第一位置传感器、电压和电流传感器均与弹射器控制模块电性连接。

具体的，第一位置传感器沿直线电机上表面全线铺设，第一位置传感器的安装位置如图3所示。电压和电流传感器位于驱动器内部。

进一步的，无人机机库包括第二位置传感器和第二速度传感器，第二位置传感器和第二速度传感器用于检测无人机库内部传动部件的位置和速度信息；第二位置传感器和第二速度传感器均与机库控制模块电性连接。

具体的，第二位置传感器设置在无人机库的基架上对应无人机弹射平台的高度位置。

进一步的，无人机机库包括基架以及若干沿竖向间隔设在基架上的无人机支撑平台，无人机支撑平台通过第一传动机构在基架上具有竖向移动的行程；无人机支撑平台上沿横向间隔设有若干能够固定连接无人机的适配器，适配器通过第二传动机构在无人机支撑平台上具有横向移动的行程。

具体的，无人机支撑平台包括输送架，所述输送架竖向滑动连接在基架上；第一传动机构包括水平的第一传动杆以及设在基架两端且竖向的升降齿条，第一传动杆两端均设有升降齿轮，第一传动杆两端的升降齿轮分别与基架两端的升降齿条啮合；驱动模块包括固定设在输送架上的升降电机，升降电机的输出端与第一传动杆配合形成涡轮蜗杆结构。

进一步的，二次增程装置包括多组由旋转电机和摩擦轮组成的增程装置，多个增程装置设置在从电磁弹射结构末端到复合型弹射器末端之间的导轨上的预设位置处。

增程装置的数量是根据发射任务的需求确定的。

预设位置是根据增程装置的数量以及导轨的长度设定的。

本发明提出的组合增程式高速电磁发射系统，其中电磁弹射利用电磁力推动无人机在短距离内加速起飞。其弹射加速过程可控，弹射准备周期短，从而能够在短时间内连续弹射多架无人机，组成一个任务编组，发挥集群作战的优势。通过直线弹射与二次增程结构相结合的复合弹射方式，能够有效减少弹射器的重量。复合弹射系统具有轻便、紧凑的特点，满足车载无人机连发弹射高机动性的要求，并且能适应不同的发射环境，充分发挥弹射器的性能，在复杂的地形环境中也能展开弹射,电磁弹射系统效率高、易维护。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。