一种抵抗小型无人机侵袭的悬垂配重式阻尼拦截网

本发明涉及小型无人机防控与物理拦截设备，具体涉及一种抵抗小型无人机侵袭的悬垂配重式阻尼拦截网。

背景技术：

1、在小型无人机物理拦截领域，现有的拦截系统在实际应用中存在以下技术缺陷：首先，从制造成本来看，传统系统多依赖机电驱动或液压缓冲装置，涉及多个子系统，制造成本偏高；其次，从系统部署的便捷性来看，现有的主体框架多采用现场焊接工艺或混凝土直接预埋，无法独立进行拆装，运输与现场布设效率低，无法满足多场景无人机防控的快速布设需求；再次，传统拦截网多采用四周刚性固定边界，受小型无人机撞击时缺乏位移余量，会形成局部应力集中，导致网线断裂或立柱受损；最后，从维护成本来看，传统拦截网受无人机冲击发生拉伸后，网面易出现永久变形导致松弛，需要进行人工二次张紧复位操作。同时，传统拦截结构未利用弹簧自身的物理阻尼，网面受撞击后易产生往复摆动，无法快速恢复待拦截状态。

2、本发明提出的一种抵抗小型无人机侵袭的悬垂配重式阻尼拦截网具备以下技术优势：首先，本装置依靠重力势能与纯机械弹簧结构运作，替代了机电缓冲装置，降低了小型无人机拦截系统的制造成本；其次，各核心部件采用螺栓、销轴与锁扣拼装，实现了立柱与横梁的独立分离及可拆卸连接，提升了防控点位部署的便捷性；再次，取消网面底端及两侧的刚性固定约束，受小型无人机撞击时通过网面形变驱动配重块产生位移，以此耗散撞击动能；最后，撞击载荷消失后依靠配重块重力下落与弹簧收缩力牵拉网面，实现无人工干预的自动复位，降低了后期维护成本。本装置在系统运动过程中，利用弹簧自身形变产生的物理摩擦阻尼消耗振动能量，减少网面晃动时间，快速稳定复位，无需额外加装阻尼部件，可满足连续拦截的使用需求。

技术实现思路

1、针对上述现有技术存在的不足，本发明提供一种抵抗小型无人机侵袭的悬垂配重式阻尼拦截网，解决现有小型无人机拦截系统制造成本偏高、无法独立拆卸装配、刚性约束导致部件受损以及受撞击后需人工二次张紧复位的技术问题。同时利用弹簧自身结构产生摩擦阻尼，减少网面晃动时间，解决撞击后系统往复摆动、无法快速恢复拦截状态的问题。

2、本发明采用的技术方案是：一种抵抗小型无人机侵袭的悬垂配重式阻尼拦截网，包括：立柱 (1)、角件 (2)、弹簧 (3)、网面 (4)、底座 (5)、螺栓 (6)、配重块 (7)、锁扣(8)、横梁 (9)、销轴 (10) 以及挂钩 (11)；所述立柱 (1) 设有两根，对称分布在所述网面(4) 的左右两侧；所述立柱 (1) 底部连接底座 (5)，所述底座 (5) 通过螺栓 (6) 固定在地基上；所述角件 (2) 设有两个，分别固定在两根立柱 (1) 顶端，左右两侧结构对称；所述横梁 (9) 两端分别与两个角件 (2) 插接并通过销轴 (10) 固定，水平架设在两根立柱(1) 上方；所述网面 (4) 上边缘通过多个所述挂钩 (11) 悬挂在所述横梁 (9) 下侧；所述网面 (4) 下边缘通过多个所述挂钩 (11) 与所述配重块 (7) 连接，所述配重块 (7)为向下提供重力牵引的实体质量块；所述配重块 (7) 左右两侧与对应侧立柱 (1) 之间分别通过水平布置的弹簧 (3) 连接；所述配重块 (7) 下侧与地面之间分别通过垂直布置的弹簧 (3) 连接；所述弹簧 (3) 的两端均连接有所述锁扣 (8)。所述网面 (4) 受小型无人机撞击发生形变时，驱动配重块 (7) 产生位移，所述弹簧 (3) 在随配重块 (7) 拉伸、收缩的往复形变过程中，依靠其相邻簧圈之间的物理摩擦产生机械阻尼，消耗系统的振动能量，减少网面 (4) 晃动时间并抑制系统往复摆动；撞击载荷消失后，所述配重块 (7) 在重力作用下回落，叠加所述弹簧 (3) 的弹性收缩力，共同驱动所述网面 (4) 复位至垂直张紧状态。

3、进一步地，所述角件 (2) 为直角套筒，一端套接立柱 (1) 顶端，另一端套接横梁(9) 端部。

4、进一步地，所述弹簧 (3) 两端的锁扣 (8) 分别与配重块 (7)、立柱 (1) 及地面预埋件进行可拆卸连接。

5、进一步地，所述弹簧 (3) 为圆柱螺旋拉伸弹簧；所述机械阻尼由配重块 (7) 位移驱动弹簧 (3) 在悬垂配重-弹簧耦合约束下往复形变而产生，弹簧 (3) 相邻簧丝、簧圈之间的物理摩擦将系统动能转化为热能耗散。

6、进一步地，所述网面 (4) 由高强纤维绳编织而成，网孔为菱形或方形。

7、进一步地，初始平衡状态为：所述网面 (4) 在配重块 (7) 的重力牵引下处于垂直张紧状态，且所有的所述弹簧 (3) 均处于提供初始拉伸力的预紧状态，以消除受力的空行程。

8、所述配重块 (7) 根据本发明的低成本、便捷布设、易维护的装配式结构设置，选用铸铁、铸钢、钢筋混凝土、高密度复合配重材料。其中高密度复合配重材料采用封闭式金属壳体，内部填充重晶石、铁矿砂、砂石中的一种或多种物料，该类填料取材便捷、无需特殊养护、便于批量预制。各材质的适用工况如下：钢筋混凝土造价低廉，适用于大面积固定防控场景，运维成本低；铸铁、铸钢结构规整、不易形变，可模块化预制，现场拆装转运便捷，适用于常规防控工况；高密度复合配重材料重量可按需配比、部件通用性强，可单独更换维护，适用于狭小空间及复杂户外工况。本发明通过多点悬挂装配结构完成载荷匹配设计，使各类配重块的悬挂载荷、静态应力与网面及挂钩的许用应力范围相匹配，均匀分散载荷、规避应力集中，从结构层面避免配重自重引发的网面损伤，保障网面长期悬挂的结构完整性。

9、所述网面 (4) 为用于拦截小型无人机的防护结构，由高强纤维绳编织而成，所述高强纤维绳为高强聚乙烯纤维绳或芳纶纤维绳；网面 (4) 可采用平纹编织、斜纹编织、绞织、打结编织、经编无结编织、双向一体拉伸成型工艺；打结编织可采用单死结、双死结、锁结等结点加固结构；网目可采用菱形、方形、六边形网孔结构。本发明附图为本发明的实施例，采用方形均匀一体编织网格结构，该结构受力规整均衡，适用于中小型无人机常态化拦截工况。不同编织工艺、结点结构、网目结构可分别适用于不同体型、速度、撞击动能的小型无人机，覆盖各类拦截工况。

10、本发明具有以下有益效果：

11、缓冲吸能与阻尼抑振机制：网面 (4) 采用仅约束上边缘的悬垂结构，取消了底端与两侧的刚性固定约束。承受小型无人机撞击载荷时，网面 (4) 发生形变驱动配重块 (7)产生位移，冲击动能转化为配重块 (7) 抬升的重力势能与弹簧 (3) 拉伸的弹性势能。在此拉伸过程中，圆柱螺旋拉伸弹簧 (3) 相邻的簧丝、簧圈之间产生相互接触的物理摩擦，形成机械阻尼。该阻尼效应能够持续将系统的振动能量转化为热能消耗掉，减少网面 (4)的晃动时间，抑制网面往复摆动，无需额外加装阻尼部件。

12、自动复位与快速稳定：小型无人机撞击结束且外部载荷消失后，被抬升的配重块(7) 在重力作用下产生向下回落运动，叠加弹簧 (3) 产生的弹性收缩力，共同驱动网面(4) 重新恢复至垂直张紧状态。系统回落复位过程中，弹簧 (3) 簧圈内的物理摩擦阻尼持续发挥作用，消耗残余的振动能量，使系统在复位后能够快速静止并稳定，恢复至待拦截状态，无需人工二次操作。

13、全装配式结构：本装置在立柱 (1)、横梁 (9) 与角件 (2) 之间采用插接及销轴(10) 定位，网面 (4) 上下两边缘均通过挂钩 (11) 进行连接，弹簧 (3) 两端连接的锁扣(8) 与主体扣接。各核心部件均构成可拆卸连接，实现了全装配式设计，具备独立分离及更换功能，适用于不同防控场景的快速布设与撤收，降低了安装与后期维护成本。