一种用于无人机的推力线调整工具、安装结构及使用方法与流程

专利2022-05-10  4



1.本发明涉及无人机推力线测量技术领域,尤其涉及一种用于无人机的推力线调整工具、安装结构及使用方法。


背景技术:

2.近年来,固定翼无人机发展速度较快,出现各种形式的无人机,在航拍、农业植保、物流运输、灾难救援、测控、监控传染病和电力巡检中发挥越来越重要的作用。
3.无人机的起飞方式有很多种,其中弹射无人机具有不需要起落架,结构重量轻,用途广泛的特点。由于其弹射起飞采用火箭弹射方式,火箭发射时的推力线与无人机重心的偏移量必须在一定范围内,这样在无人机发射出去后,才不会导致无人机滚转、低头和抬头过度超出飞机自身调整范围,确保无人机的初始飞行的稳定性,保证无人机弹射发射的成功。
4.本发明弹射无人机采用火箭推动弹射顶锥,进而推动整个无人机的发射。在弹射无人机的装配过程中,由于制造公差、装配的误差以及零部件的重量与设计值之间存在偏差等因素,导致无人机的重心不在理论位置且在一定范围内变化,由此重心在无人机机体的位置存在个体差异。现有技术中多采用配重法对推力线进行调整,但其操作过程复杂,调整效率低,因此有必要提出一种高效且适合在野外等弹射无人机发射区域进行的推力线调整方式。


技术实现要素:

5.针对现有技术的上述问题,本发明的目的在于提供一种用于无人机的推力线调整工具、安装结构及使用方法。本发明的提供一种专用的工具进行推力线调整,该推力线调整工具尺寸小,重量轻,方便携带,同时适合在野外等弹射无人机发射区域进行推力线校准,应用范围广,适用性强。
6.为此,本发明提供的一种用于无人机的推力线调整工具,其具体技术方案如下:包括工具本体和安装部;
7.所述工具本体为关于中轴线对称的柱体结构,所述工具本体的中轴线与所述安装部的中轴线重合;
8.在所述工具本体的至少一对侧面的中心线上设置导向槽,所述导向槽沿所述中轴线方向呈直线延伸,且所述导向槽所在平面经过所述中轴线;
9.所述安装部设置于所述工具本体的一端,用于与无人机在弹射方向上固定连接。
10.优选地,所述导向槽为贯穿其所在侧面的直线型凹槽。
11.可选地,所述工具本体为方柱,所述安装部的安装面设置为方形。
12.进一步地,在所述安装面的至少一对侧边上设置限位结构,所述限位结构用于锁定所述推力线调整工具与无人机的弹射面的安装角度。
13.本发明的第二方面,上述推力线调整工具的基础上,进一步提供一种推力线调整
工具与无人机的安装结构,该安装结构将推力线调整工具的中轴线定位到弹射顶锥的中轴线上,即中轴线与无人机的推力线重合,且能够通过调整件调整所述中轴线与重心的相对位置。
14.具体地,推力线调整工具的安装结构,包括无人机和如上述的任意一种的推力线调整工具,其中,所述无人机包括机体和弹射顶锥,所述机体设有所述弹射顶锥的安装腔和转轴安装孔;
15.所述弹射顶锥包括顶锥本体和调整件,所述顶锥本体的一端设有弹射台,在远离所述弹射台的一端设有与所述调整件连接的固定孔,所述调整件通过所述固定孔与所述顶锥本体固定连接;
16.所述调整件包括固定部和限位部,所述限位部相对所述固定部的位置可调,用于调整弹射顶锥本体相对所述机体的偏转角度;
17.在所述顶锥本体上还设有转轴孔,转轴穿过所述转轴安装孔和所述转轴孔将所述顶锥本体与所述机体在所述安装腔内转动连接;
18.所述推力线调整工具的安装部与所述顶锥本体的弹射台固定连接,且在所述推力线调整工具与所述顶锥本体连接后所述工具本体、所述安装部和所述顶锥本体的中轴线重合;以及,所述导向槽在所述无人机的展向上对称分布在中轴线的两侧。
19.进一步地,所述弹射台与所述推力线调整工具的安装部锥面配合,且通过紧固件固定连接。
20.可选地,在所述安装部与所述弹射台的配合面的边缘还设有凸台,所述凸台用于卡合所述弹射台的外沿以锁定安装角度。
21.进一步地,所述机体上对应所述调整件的固定孔设有通孔,所述固定部的一端穿过所述通孔连接于所述顶锥本体,所述固定部的另一端连接所述限位部,所述限位部与所述固定部螺纹连接;所述限位部的截面大于所述通孔的直径,且在所述固定部与所述顶锥本体连接后所述限位部能够使得所述限位部、所述机体和所述顶锥本体顶紧接触。
22.本发明的第三方面,上述推力线调整工具的安装结构的基础上,进一步提供一种推力线调整工具的使用方法,结合外部检测光线能够快速判断推力线是否偏移以及重新调整推力线使其经过无人机的重心,具体包括:
23.在使用推力线调整工具前,将弹射顶锥本体和调整件安装到机体上组成无人机,获取无人机的重心位置,过重心位置沿无人机展向在机身两侧分别标注重心标记;
24.将推力线调整工具安装到无人机的弹射台上;
25.沿导向槽投射检测光线,确认所述检测光线所在平面与所述导向槽所在平面重合;
26.确认检测光线所在平面与重心的相对位置,判断推力线是否需要调整:
27.若重心标记位置与检测光线所在平面的偏移距离小于允许的偏移量,则推力线符合要求,无需重新调整;
28.若重心标记位置与检测光线所在平面的偏移距离超出允许的偏移量,则推力线不符合要求,需要重新调整。
29.优选地,所述检测光线为激光,所述推力线不符合要求,重新调整的具体过程为:
30.旋转调整件的限位部,使其在固定部上相对移动,直至检测光线所在平面与所述
重心标记的偏移距离小于允许的偏移量。
31.采用上述技术方案,本发明所述的一种用于无人机的推力线调整工具、安装结构及使用方法具有如下有益效果:
32.1.本发明提供的一种专用的推力线调整工具,其尺寸小,重量轻,方便携带,同时适合在野外等弹射无人机发射区域进行推力线校准,应用范围广,适用性强。
33.2.本发明提供的一种推力线调整工具的安装结构和使用方法,结合外部检测光源可以高效判断推力线是否需要调整以及通过调整件调整推力线的方向直至符合对偏移量的要求,完成推力线的调整。
34.3.本发明提供的推力线调整工具的使用方法不需要其他复杂工装设备等昂贵辅助设备,仅通过推力线调整工具和外部检测光源即能达到调整推力线的目的,适用于多种应用场景下对推力线位置的检测和调整。
附图说明
35.为了更清楚地说明本发明的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它附图。
36.图1为本发明提供的一个实施例的推力线调整工具的结构图;
37.图2为本发明提供的一个实施例的图1所示的推力线调整工具与无人机的安装结构图;
38.图3为图2所示的安装结构的分解图;
39.图4为本发明提供的一个实施例的推力线调整工具的结构图;
40.图5为本发明提供的一个实施例的弹射顶锥的结构图;
41.图6为图4所示推力线调整工具和图5所示的一个实施例的弹射顶锥在装配面的剖视图。
42.图7为本发明提供的推力线调整工具使用方法的示意图;
43.图中:1

工具本体,2

安装部,11

导向槽,21

安装面,210

凹槽,211

凸台,212

紧固孔,10

推力线调整工具,20

机体,201

安装腔,202

转轴安装孔,3

弹射顶锥,30

顶锥本体,31

弹射台,310

锥形凸台,32

转轴孔,33

调整件。
具体实施方式
44.下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
45.需要说明的是,本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆
盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
46.实施例1
47.本实施例提供一种用于无人机的推力线调整工具,该推力线调整工具结构简单,容易操作,能够用于无人机的推力线位置的检测和调整。
48.结合图1,本实施例的推力线调整工具包括工具本体1和安装部2,在该示例中,工具本体1设置为方形柱体,在其四个侧面的中心线上均设有导向槽11,导向槽11为贯穿其所在侧面的直线型凹槽,导向槽11沿所述中轴线方向呈直线延伸。
49.特别地,导向槽11的设置用于标明检测光线的投射方向,一对侧面上的两条导向槽11所在的平面经过工具本体1的中轴线。由此,本领域的技术人员应理解的是在本发明的实施例中,导向槽11优选的设置为贯穿其所在侧面的直线型凹槽,在一些其他实施例中也可以根据实际情况调整。通常,为了提高对所述检测光线的定位精度,对其所在的侧面的平面度以及其位置与所在侧面的中心位置的误差都需满足设计要求,同时导向槽11的长度应该尽量长,宽度应该尽量窄;例如可以管控其所在侧面的平面度为0.3,侧面中心线与其位置的误差小于0.1mm,优选地槽宽为1mm,深度为0.5mm。
50.在本示例中也可以仅在工具本体1的一对侧面上设有导向槽11,导向槽11设置于其所在侧面的中心且沿中轴线方向呈直线延伸。
51.安装部2设置于所述工具本体1的一端,在使用时,安装部2用于与无人机在弹射方向上固定连接。
52.特别地,本领域的技术人员应当理解的是,本发明的推力线调整工具,用于与无人机在弹射方向上固定连接,安装部2的安装面21需匹配无人机的弹射结构设计。
53.在其他实施例中工具本体1还可以设置为其他形状,例如还可以设置为长方形柱体;工具本体1的形状原则上应满足:关于中轴线对称,且导向槽11所在平面经过工具本体1的中轴线,以及工具本体1的中轴线与所述安装部2的中轴线重合。
54.在实际应用过程中,为了保证推力线调整工具与无人机固定后其导向槽11位置不发生偏移,在本发明的实施例中还可以在安装部2上设置限位结构。
55.本实施例的优选设置为安装部2的安装面21设置为方形如图3所示,安装面21的至少一对侧边上还设有限位结构,本实施例的限位结构为在安装面21的一对侧边边沿设置的凸台211。需要说明的是,本示例的安装部2对应图4所示弹射台31的安装型面设计。如图4所示的弹射台31,其上设有锥形凸台310,在弹射台31的安装型面的四角对称设置安装孔。推力线调整工具10的安装部2对应锥形凸台310的位置设有凹槽210,以及对应所述安装孔设置紧固孔212。在装配时,锥形凸台310与所述推力线调整工具10的安装部2锥面配合,再通过紧固件在紧固孔212位置固定连接。
56.需要说明的是,所述限位结构用于锁定所述推力线调整工具10的与弹射台31在无人机的弹射面的安装角度,本领域的技术人员根据需要在不付出创造性劳动的情况下还可以调整为其他结构以达到相同的目的,这些变形设计均应包括在本发明请求保护的范围内。
57.进一步地,在本发明的实施例中,工具本体1材料可选用钢材或铝合金材料。优选
的,可以采用方型铝合金型材,例如,铝合金材料6061,热处理状态为t3;安装部2可以采用铝合金胚料。生产加工时,采用将所述铝合金胚料和所述方型型材焊接后再整体机加工的加工工艺,能够降低加工量,节约成本。同时,铝合金密度较低,能够有效降低工具的重量,方便携带和使用。
58.实施例2
59.本发明在实施例1提供的推力线调整工具的基础上,进一步提供一种用于无人机的推力线调整工具的安装结构,采用本发明的安装结构,能够将上述实施例的推力线调整工具的中轴线定位到弹射顶锥3的中轴线上,从而使得推力线调整工具的安装方向与无人机的推力线重合。
60.为了更清楚的说明本发明的推力线调整工具的装配结构,如下对照附图具体说明:
61.结合图2和图3,推力线调整工具10与无人机100在弹射方向上固定连接。具体地,结合图3,无人机包括机体20、弹射顶锥3和调整件33,机体20设有所述弹射顶锥3的安装腔201和转轴安装孔202。
62.弹射顶锥3包括顶锥本体30和调整件33,顶锥本体30的一端设有弹射台31,在远离弹射台31的一端设有与调整件33连接的固定孔,调整件33通过所述固定孔与顶锥本体30固定连接。
63.调整件33包括固定部和限位部,所述限位部相对所述固定部的位置可调,用于调整顶锥本体30相对机体20的偏转角度。
64.在顶锥本体30上还设有转轴孔32,转轴穿过转轴安装孔202和转轴孔32将顶锥本体30与机体20在安装腔201内转动连接。
65.推力线调整工具10的安装部2与顶锥本体30的弹射台31固定连接,且在推力线调整工具10与顶锥本体30连接后工具本体1、安装部2和顶锥本体30的中轴线重合;以及,导向槽11沿无人机100的展向对称分布在中轴线的两侧。
66.需要说明的是,在使用推力线调整工具前,需先完成无人机的装配,即,将弹射顶锥3的顶锥本体30安装到机体20的安装腔201内,利用转轴穿过机体20上设置的转轴安装孔202和顶锥本体30上设置的转轴孔32将弹射顶锥本体30与机体20转动连接。弹射顶锥本体30上远离其弹射台31的一端与调整件33连接。
67.在本发明的实施例中,进一步提供一种优选的推力线调整工具10与弹射顶锥3的配合结构。具体地,结合图4和图5,顶锥本体30的弹射台31的安装型面上设有锥形凸台310,相应地,在推力线调整工具10的安装部2的安装面21上设置与锥形凸台310配合的凹槽210,由此实现安装部2与弹射台31的锥面配合设计;此外,在安装部2的四角,对称设有紧固孔212,与之对应地,在顶锥本体3的相应位置设置安装孔,推力线调整工具10与顶锥本体3通过紧固件固定连接。
68.需要说明的是,安装部2与弹射台31采用锥面配合能够在一定程度定位装配面,但在实际装配过程中,在锥面的圆周方向可能产生微小的转动,从而导致导向槽11会偏离原有设计位置,进而影响使用效果。为此,本发明的实施例进一步提供能够提高装配精度的改进结构。一方面,可以在安装部2的安装面21和弹射台31型面上的锥形凸台310侧边的端面之间留有间隙,优选的间隙为2mm,在安装时,通过紧固件的拉力使得锥面配合更加紧密。另
一方面,在安装部2与弹射台31的配合面的边缘设置凸台211,凸台211用于卡合弹射台31的外沿以锁定安装角度。
69.本发明的实施例进一步提供一种调整件33的安装结构,在机体20对应顶锥本体30与所整件33连接的固定孔位置设置通孔,所述固定部的一端穿过所述通孔连接于顶锥本体30,固定部的另一端连接所述限位部;限位部的截面大于所述通孔的直径,且在所述固定部与顶锥本体30连接后置于机体20外。
70.具体地,所述固定部穿过安装腔201上设置的通孔与顶锥本体30的固定孔固定连接,所述限位部与固定部螺纹连接;当所述限位部在所述固定部上沿螺纹转动时,能够使得所述限位部、机体20和顶锥本体30顶紧接触,从而实现对顶锥本体30在机体20上的安装角度的调整。
71.需要说明的是,所述限位部的截面直径需大于所述通孔的直径,在本示例中限位部在固定部上沿螺纹转动时能够始终置于机体20外部,且相对机体20拉动顶锥本体30在安装腔201内沿转轴转动,以调整调整顶锥本体30相对所述机体20的偏转角度。
72.特别地,在本发明的实施例中,推力线调整工具10在于顶锥本体30安装后,应使其中轴线顶锥本体30的中轴线重合,在本示例中,安装部2和弹射台31的配合面均为方形结构,因此理想状态下,本发明的安装结构应使得安装部2的中轴线对应无人机弹射台31的中心位置。由此,当无人机的推力线方向处于理论位置时,中轴线即对应所述推力线方向,如图6所示。
73.在本发明的实施例中,弹射台31在无人机弹射起飞时,需承受火箭推力;同时在推力线调整工具10安装时,起到定位推力线的作用。优选地,在本发明的实施例中弹射台31为实心金属结构,采用金属机加工艺制成。优选材料为铝合金7075,热处理状态t7351。转轴可选用高强度的螺柱,使弹射顶锥本体30上的力传递到机体20。
74.实施例3
75.本实施例在实施例2提供的推力线调整工具的安装结构的基础上,进一步提供一种推力线调整工具的使用方法,其中,包括:
76.s1:在使用推力线调整工具前,将弹射顶锥本体和调整件安装到机体上组成无人机,获取无人机的重心位置,过重心位置沿无人机展向在机身两侧分别标注重心标记;
77.s2:将推力线调整工具安装到无人机的弹射台上;
78.s3:沿导向槽投射检测光线,确认所述检测光线所在平面与所述导向槽所在平面重合;
79.s4:确认检测光线所在平面与重心的相对位置,判断推力线是否需要调整:
80.若重心标记位置与检测光线所在平面的偏移距离小于允许的偏移量,则推力线符合要求,无需重新调整;
81.若重心标记位置与检测光线所在平面的偏移距离超出允许的偏移量,则推力线不符合要求,需要重新调整。
82.进一步地,当检测光线所在平面与重心标记位置的偏移距离超出允许的偏移量偏移量时,重新调整推力线情况下,对推力线重新调整的具体过程为:
83.旋转调整件的限位部,使其在固定部上相对移动,直至检测光线所在平面与所述重心标记的偏移距离小于允许的偏移量。
84.作为本发明的一个优选实施例,可以设置所述检测光线为激光。
85.具体他,结合图7,检测光源沿导向槽11的方向投射光线,形成图中所示的检测光线平面,由于在步骤s1中已在无人机机体20两侧标注了重心标记,因此,通过调整件33调整顶锥本体30相对于机体20的偏转角度时,保持检测光源沿导向槽11的方向投射光线,即保持检测光线平面随顶锥本体30的偏转角度一同偏移,从而可以调整检测光线平面,直至其与重心标记位置的偏移距离满足要求。
86.需要说明的是,为了能够在推力线出现偏移的情况下及时的进行推力线的调整,步骤s1中,对重心位置的标记应能够保留在机体20上。通过本实施例的推力线调整工具的使用方法,在调整推力线时,仅需要调整弹射顶锥3上的调整件33,使得沿导向槽11投射的检测光线所在平面与重心标记位置的偏移距离满足要求,即完成了推力线调整。因此,本发明的实施例的推力线调整工具的使用方法提供了一种方便快捷的判断推力线是否需要调整以及对推力线进行调整的方法。即使在野外,只需携带推力线调整工具和激光光源就能方便的进行推力线的调整。
87.以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
88.此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
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