[发明专利]一种可智能释放的无人机气液压弹射系统及控制方法

权利要求书

1.一种可智能释放的无人机气液压弹射系统，该系统包括气液压弹射单元、智能释放单元、发射架单元、定滑轮单元、卷筒单元、小车和电气控制单元；气液压弹射单元、定滑轮单元、卷筒单元安装固定在发射架单元上；智能释放单元安装固定在小车单元上，电气控制单元用于控制气液压弹射单元中电磁阀的启闭并采集和处理小车上速度传感器的信号；其特征在于：

所述气液压弹射单元是由加速部分、制动缓冲部分、紧急制动部分及液压缸伸缩部分组成，其中液压缸伸缩部分是为配合智能释放单元工作的；

所述气液压弹射单元是由补油泵电机、补油泵、第一电磁换向阀、第一溢流阀、第一单向阀、过滤器、第二电磁换向阀、蓄能器、压力表、第一压力传感器、比例减压阀、第一三位四通电磁换向阀、第一单向节流阀、第二单向节流阀、第一插装阀、第二压力传感器、第三电磁换向阀、第二溢流阀、液压马达、缓冲制动缸、第二插装阀、第四电磁换向阀、节流阀、截止阀、第二单向阀、直动式减压阀、第二三位四通电磁换向阀、液压缸、第五电磁换向阀、油箱以及连接各个元件的油管构成；补油泵电机驱动补油泵，补油泵吸油口与油箱连接，补油泵压油口通过第一单向阀和过滤器连接蓄能器；第一电磁换向阀及第一溢流阀跨接在补油泵的压油口和油箱之间；蓄能器通过第五电磁换向阀联接缓冲制动缸的无杆腔，缓冲制动缸的有杆腔连接油箱，缓冲制动缸通过对液压马达转轴作用实现对液压马达的缓冲制动功能；蓄能器通过第一插装阀连接液压马达的进油口；第二插装阀有三个油口，液压马达的回油口连接第二插装阀第一油口，蓄能器连接第二插装阀的第二油口，第二插装阀的第三油口与油箱连接；第三电磁换向阀和第二溢流阀连接在液压马达进油口与回油口之间；蓄能器经比例减压阀与第一三位四通电磁换向阀进油口连接，第一三位四通电磁换向阀第一工作油口经第一单向节流阀连接液压马达的回油口，其第二工作油口经第二单向节流阀连接液压马达的进油口，第一三位四通电磁换向阀的回油口连接油箱回油；压力表和第一压力传感器安装在蓄能器与比例减压阀之间的管路上；第二压力传感器安装在液压马达的回油口与第一单向节流阀之间的管路上；液压马达回油口通过第四电磁换向阀和节流阀连接到油箱；蓄能器分别通过第二电磁换向阀与截止阀连接油箱；蓄能器经第二单向阀连接直动式减压阀，并顺序连接第二三位四通电磁换向阀的进油口，第二三位四通电磁换向阀的两个工作油口连接液压缸，其回油口连接油箱；

所述气液压弹射单元的加速部分是通过蓄能器给系统提供动力能源，控制液压马达转动，从而驱动卷筒带动小车与无人机，实现无人机的加速弹射；

所述气液压弹射单元的缓冲制动部分是通过小车惯性将拉动液压马达反向转动，在高压油的阻力下，对小车进行液压制动；

所述气液压弹射单元的紧急制动部分是为了防止小车及无人机在加速阶段加速度过大而设置的应急制动装置，以确保在无人机上设备安全；

所述智能释放单元是通过采集小车上的速度信号，电气控制单元系统决定是否打开锁紧装置，防止无人机在非安全起飞速度状态下起飞；

所述发射架单元包含导轨和机身，机身是支撑导轨的支架部分，所述发射架单元上安装有气液压弹射单元、定滑轮单元、卷筒单元及小车单元；

所述卷筒单元是由包括第一定滑轮与第二定滑轮的定滑轮单元组成，卷筒单元与小车通过牵引带连接，卷筒单元与气液压弹射单元的中液压马达固连，两者共同转动；通过两组定滑轮改变牵引带的方向，来实现小车的加速、缓冲制动功能；

所述电气控制单元是气液压弹射系统的控制中心，用于控制电磁阀的启闭、小车速度信号的采集及处理；

所述小车用于承载无人机，速度传感器安装在小车上。

2.根据权利要求1所述的一种可智能释放的无人机气液压弹射系统的控制方法，其特征在于：该方法内容包括如下步骤：

1)无人机弹射过程

补油泵电机驱动补油泵工作，输出的高压油通过第一单向阀、过滤器进入蓄能器，当蓄能器内部压力到达设定值时，第一溢流阀开始溢流；此后，蓄能器的压力油依次通过比例减压阀，第一三位四通电磁换向阀进入液压马达进油口，使液压马达所固连的卷筒将绳索预紧；

无人机开始加速，第一插装阀、第二插装阀打开，蓄能器中的液压油进入液压马达进油口并快速地回到油箱，液压马达瞬间带动卷筒单元高速旋转，通过牵引带带动小车与无人机加速；在整个弹射阶段，补油泵一直处于工作状态；

2)小车制动阶段

此过程分为三种情况，第一种情况是无人机在发射阶段加速度超范围，第二种情况是无人机发射速度未处于安全起飞范围的制动，第三种情况时无人机正常发射后的制动；

在减速阶段补油泵处于停车阶段；当小车到达发射位置后，通过速度传感器检测小车速度信号并将采集的信号传送给电气控制单元；

当处于第一种情况，小车在加速阶段发生意外，无人机发射阶段加速度超范围，电气控制单元发出指令信号，关闭第一插装阀和第二插装阀，第四电磁换向阀的线圈得电，液压马达内部油液经节流阀流回油箱，液压马达逐渐减速，随着转速降低，制动效果减弱，此时第五电磁换向阀打开，蓄能器向缓冲制动缸通入辅助压力油使液压马达最后制动，实现小车及无人机安全减速制动；

当处于第二种情况，当无人机处于非安全起飞速度范围时，电气控制单元不发出指令信号，锁紧装置仍将闭合，小车与无人机共同在缓冲制动部分作用下减速至零；

当处于第三种情况，当无人机处于安全起飞速度范围时，电气控制单元发出指令信号控制第二三位四通电磁换向阀的线圈得电，使液压缸伸出带动机械传动装置，无人机锁紧装置将被打开，无人机瞬间释放；此时，小车依靠惯性通过牵引带拉动卷筒，从而带动液压马达，使液压马达的转动方向由初始的正向转动变为反向转动，液压马达在液压油的阻力下减速至零；当液压马达的转速为零时，关闭第一插装阀并断开蓄能器与液压马达之间的回路；

3)小车回程过程

此过程分为两种情况，第一种情况是无人机在发射阶段紧急制动后的回程控制，第二种情况是小车正常发射后回程控制或由于发射速度未处于安全起飞范围的回程控制；

当处于第一种情况时，第一三位四通电磁换向阀的电磁铁线圈得电，此时蓄能器的压力油经过比例减压阀、第一三位四电磁通换向阀、第一单向节流阀到达液压马达回油口，液压马达反转，其内部油液经第二单向节流阀回到油箱；当处于第二种情况时，当小车完成减速工作后，小车先靠重力作用回程至第一组定滑轮位置，第一三位四通电磁换向阀的电磁铁线圈得电，此时蓄能器的压力油经过比例减压阀、第一三位四电磁通换向阀、第一单向节流阀到达液压马达反向进油口，液压马达反转，其内部油液经第二单向节流阀回到油箱。