一种利用压缩空气储能的无人机飞镖发射装置

1.本实用新型属于飞行器结构设计领域，具体涉及一种利用压缩空气储能的无人机飞镖发射装置。


背景技术：

2.近年来，野生动物保护和救助，以及大型危险受惊动物的捕获与处置越来越引起人们的关注。为对野生或受惊动物进行捕获，以便进行标记、检查、迁移，或者伤病医治，一般需要对动物进行麻醉。但由于动物警觉性强，且所处环境复杂，特别是对行动迅速且有攻击性的大型野生动物，保护与救助人员难以接近。
3.近年来，无人机技术的发展提供了一种有效的手段。可利用小型无人机接近动物并发射麻醉针，从而避免因人员接近造成动物逃跑，或者因动物攻击造成人员伤亡。特别是小型仿生扑翼无人机，具有噪声小、外观隐蔽性强、速度快的特点，具有良好的应用前景。
4.但由于小型无人机载荷能力有限，需要麻醉针发射装置具有体积小、重量轻、操作简便的特点。相比于弹簧、橡皮筋等弹性元件，压缩空气拥有更高的能量密度，且发射威力和通过空气压力进行自由调节，拥有更好的适用性。另外，为避免对动物造成惊吓，要求麻醉针发射过程不发出闪光，且噪声小。
5.因此，研制一种轻量化、无声、无光，利用压缩空气储能的飞镖发射装置，在野生动物保护和危险动物防控领域具有重要意义。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种利用压缩空气储能的无人机飞镖发射装置，能够利用压缩空气的储能进行飞镖发射，具有轻量化、无声和无光的优点。
7.为了达到上述目的，本实用新型包括发射筒，发射筒上设置有储气筒，储气筒与发射筒连通，发射筒的一端设置有发射筒端盖，发射筒端盖外设置有电机，发射筒内设置有活塞，活塞内设置有锁定杆，锁定杆的一端伸出发射筒端盖与电机的转轴连接，锁定杆上设置有锁钩，锁定杆与活塞的接触面上开设有释放凹槽，释放凹槽能够使锁钩穿过，锁定杆与发射筒端盖间具有间隙，能够使活塞与发射筒端盖之间的空气从发射筒端盖溢出。
8.储气筒上设置有单向阀。
9.活塞上设置有第一密封圈和第二密封圈；
10.初始位置时，储气筒与发射筒的连接孔置于第一密封圈与第二密封圈之间。
11.活塞上设置有环形凸台，环形凸台的外径与发射筒的内径相匹配，第一密封圈设置于环形凸台内。
12.锁定杆上套设有扭簧，发射筒端盖上设置有扭簧固定杆，扭簧的一端固定在扭簧固定杆上，另一端固定在锁定杆上。
13.发射筒为筒状结构，发射筒的一端设置有环状台阶结构，另一端设置有发射筒端盖接口，发射筒端盖固定在发射筒端盖接口上。
14.当活塞置于发射筒的端部时，发射筒的环状台阶结构能够与活塞上设置的环形凸台形成密封空腔。
15.活塞的端部设置有第一凹槽，第一凹槽用于与推杆配合连接。
16.发射筒端盖内表面设置有楔形凸台，活塞的端部设置有第二凹槽，第二凹槽与楔形凸台的形状和尺寸相匹配。
17.发射筒端盖为中空带底的圆柱型结构，发射筒端盖中部开设有轴孔，锁定杆穿过轴孔，锁定杆与轴孔间隙配合。
18.与现有技术相比，本实用新型通过储气筒对高压气体储能，利用活塞推动飞镖运动，工作时高压气体不会泄出，没有高压气体泄出时的爆破声音，且不同零部件之间也不产生高速碰撞，因此发射噪声小。本实用新型的活塞与发射筒端盖之间的气体压力小，活塞主要受发射筒内高压气体的作用，但由于高压气体对活塞的作用面积小，锁钩与活塞之间的接触力小，因此所需的解锁力小，需要的电机小，降低了整机的重量。飞镖发射时，高压气体推动活塞运动，同时会有极小一部分从锁定杆与发射筒端盖之间的间隙溢出，但由于间隙很小，且发射时间极短，少量气体泄漏不会影响飞镖威力；飞镖发射后，无人机需要一定时间返回起飞位置，在此过程中发射筒内的气体会从锁定杆与发射筒端盖之间的间隙溢出一部分，降低了活塞复位所需的驱动力，使操作简便。
19.进一步的，本实用新型设置有单向阀，能够使气体的压力根据需要的飞镖威力在充气时自由调节。
20.进一步的，本实用新型在飞镖发射过程中，活塞上的第二密封圈从发射筒端盖脱离后，高压气体恢复对活塞整个横截面的作用，活塞推力不受影响。
21.进一步的，本实用新型在活塞置于发射筒的端部时，发射筒的环状台阶结构能够与活塞上设置的环形凸台形成密封空腔，为活塞提供缓冲，缓解二者之间的碰撞和冲击。
附图说明
22.图1为本实用新型待发状态的立体结构；
23.图2为本实用新型在待发状态的立体剖视结构；
24.图3为本实用新型在待发状态的平面剖视结构；
25.图4为待发状态下活塞与锁定杆的装配关系；
26.图5为飞镖发射后活塞与发射筒之间的密闭空腔示意图；
27.图6为发射筒端盖与锁定杆和扭簧的装配关系；
28.图7为锁定杆的立体图；
29.图8为活塞的立体图；
30.图9为推杆的立体图；
31.图10为飞镖尾翼展开状态下的立体图；
32.附图中，1是储气筒，2是单向阀，3是发射筒，4是发射筒端盖，5是活塞，6是锁定杆， 7是电机，8是扭簧，9是推杆，10是飞镖，11是第一密封圈，12是第二密封圈，13是第一凹槽，14是第二凹槽，15是密闭空腔。
具体实施方式
33.下面结合附图对本实用新型做进一步说明。
34.参见图1、图2和图3，本实用新型包括发射筒3，发射筒3上设置有储气筒1储气筒1 上设置有单向阀2。储气筒1与发射筒3连通，发射筒3的一端设置有发射筒端盖4，发射筒端盖4外设置有电机7，发射筒3内设置有活塞5，活塞5内设置有锁定杆6，锁定杆6的一端伸出发射筒端盖4与电机7的转轴连接，锁定杆6上设置有锁钩，锁定杆6与活塞5的接触面上开设有释放凹槽，释放凹槽能够使锁钩穿过，锁定杆6与发射筒端盖4间具有间隙，能够使活塞5与发射筒端盖4之间的空气从发射筒端盖4溢出。
35.参见图4，活塞5上设置有第一密封圈11和第二密封圈12；初始位置时，储气筒1与发射筒3的连接孔置于第一密封圈11与第二密封圈12之间。活塞5上设置有环形凸台，环形凸台的外径与发射筒3的内径相匹配，第一密封圈11设置于环形凸台内。
36.参见图4、图5和图8，发射筒3为筒状结构，发射筒3的一端设置有环状台阶结构，另一端设置有发射筒端盖接口，发射筒端盖4固定在发射筒端盖接口上。当活塞5置于发射筒3 的端部时，发射筒3的环状台阶结构能够与活塞5上设置的环形凸台形成密封空腔15。活塞 5的端部设置有第一凹槽13，第一凹槽13用于与推杆9配合连接。发射筒端盖4内表面设置有楔形凸台，活塞5的端部设置有第二凹槽14，第二凹槽14与楔形凸台的形状和尺寸相匹配。
37.参见图6，锁定杆6上套设有扭簧8，发射筒端盖4上设置有扭簧固定杆，扭簧8的一端固定在扭簧固定杆上，另一端固定在锁定杆6上。
38.参见图7，发射筒端盖4为中空带底的圆柱型结构，发射筒端盖4中部开设有轴孔，锁定杆6穿过轴孔，锁定杆6与轴孔间隙配合。
39.参见图9，推杆9的一端设置有手柄，另一端的端部设置有凸台，凸台形状和尺寸与活塞 5底部外侧的凹槽相匹配。
40.参见图10，飞镖10后部设置有两片由弹性薄片制成的尾翼，尾翼前缘带有后掠角，后缘带有前掠角，尾翼后部预制有螺旋状弯曲。
41.飞镖尾翼可以折叠，降低需要的外筒和内筒直径，降低了重量。飞镖安装后，尾翼由于自身弹力的作用与内筒内壁接触，产生摩擦力，使飞镖不会意外脱落。另外，发射筒端部内侧的环状凸台也为飞镖提供了限位作用，进一步保证飞镖不会意外脱落。
42.飞镖飞出后，尾翼由于自身弹力的作用自动展开，通过飞镖尾翼后部的预制弯曲，使飞镖在气动力的作用下产生绕自身轴线的旋转，使飞镖依靠两片尾翼即可保持方向稳定。另外，飞镖旋转还消除了因尾翼结构不对称导致的偏航。由此，本实用新型通过两片带预制弯曲的弹性尾翼，不仅将尾翼数量降到最少，简化了结构，降低了重量，巧妙利用尾翼预制弯曲和折叠弹力，使其飞行稳定、安装简便，且不会意外脱落。
43.本实用新型的工作方法如下：
44.飞镖安装前，在扭簧8以及发射筒端盖4与锁定杆6的限位杆的作用下，锁定杆6处于锁定位置；
45.将推杆9端部的凸台嵌在活塞5底部端面上的第一凹槽13内，并将活塞5转动到其第二凹槽14的与发射筒端盖4内的楔形凸台相对应的位置；
46.使用推杆9向内推动活塞5直到底部；在此过程中，活塞5柱身上的第二密封圈12运动到发射筒端盖4内，并将二者密封，同时活塞5与发射筒端盖4之间的部分空气从锁定杆6
与发射筒端盖4之间的间隙溢出，降低二者之间的压力；同时，活塞5内的斜坡带动锁定杆6上的锁钩转动，直到锁定位置；另外，活塞5上的第二凹槽14的与发射筒端盖4内的楔形凸台相嵌合；
47.通过单向阀2向储气筒内充入所需压力的高压气体；
48.按照飞镖10尾翼的螺旋状弯曲方向，将飞镖边旋转边向内推入到外筒内，此过程中飞镖尾翼会自动沿预制螺旋变形方向折叠，直到飞镖尾翼顶住活塞，飞镖10安装完成；
49.无人机携带飞镖发射装置到达预定位置后，通过遥控方式为电机7提供触发信号，电机7 带动锁定杆6转动，释放活塞5，高压气体推动活塞5运动，同时带动飞镖10飞出；
50.活塞5运动到发射筒3的端部后，二者由于环状凸台的作用形成一个密闭空腔15，为活塞5提供缓冲，缓解二者之间的碰撞和冲击。
51.无人机携带飞镖发射装置返回，在此过程中发射筒内的部分高压气体从锁定杆6与发射筒端盖4之间的间隙溢出，压力降低，从而降低活塞5复位时需要的操作力；如果压力仍然过大，可通过向内顶单向阀2的密封块释放部分气体。