CN107867393A - 阀门锁定自适应变形起落架及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种阀门锁定自适应变形起落架及其控制方法，阀门锁定自适应变形起落架包括固定连接的结构部件和动力架，结构部件底部通过滑动支脚连接有支脚底端。所述的结构部件包括十字形结构，十字形结构四个端点分别连接有支脚作动筒，十字形结构中央安装有通过引流管连接的汇集桶和储水桶，其中储水桶下方安装有带线圈的衔铁，汇集桶上部安装有轭铁开关阀，汇集桶四周分别开有与四根支脚作动筒连接的流水管；所述的轭铁开关阀包括轭铁，滑筒和阀芯，其中，轭铁位置与衔铁相对，滑筒与储水桶下方的导轨连接，沿导轨滑动，阀芯位于汇集桶之中控制汇集桶开关，阀芯的内部有两个半圆形缺口。本发明可使垂直起降无人机在崎岖地形下进行正常起降，具有结构简单，控制方便，制造成本低，维护成本低且便于维护等特点。

Description

阀门锁定自适应变形起落架及其控制方法

技术领域

本发明涉及垂直起降无人机起落架领域，具体是一种适应复杂地形的阀门锁定自适应变形起落架及其控制方法。

背景技术

目前，垂直起降无人机在军用或民用领域应用十分广泛。但垂直起降无人机虽然对起降场地要求相对于固定翼飞机大大降低，但对于像在复杂崎岖地形等极端条件下的起降难度大大增加，几乎不可能完成在崎岖地形下的正常起降。

美国DARPA公司研发了一套变形机械起落架，该起落架能用于可垂直起降飞行器，并且可在崎岖地形下进行正常起降。但该变形起落架具有以下缺点，该变形起落架结构复杂，需要多个伺服装置使得机构复杂，且需要对起落架的多个支脚分别进行专门的主动控制，控制方式复杂,制造成本高,维修成本高。

发明内容

本发明为了解决现有技术的问题，提供了一种阀门锁定自适应变形起落架及其控制方法，可在崎岖地形下进行正常起降，变形起落架结构简单，控制方便,制造成本低,维修成本低且便于维修。

本发明提供了一种阀门锁定自适应变形起落架，包括固定连接的结构部件和动力架，结构部件底部通过滑动支脚连接有支脚底端。

所述的支脚底端外部为圆柱框架，圆柱框架内部设有金属片A的下片，圆柱框架底部为半球形脚，半球形脚与金属片A的下片通过支脚绝缘柱连接。

所述的滑动支脚包括通过第一绝缘片和金属片B的下片连接的小支脚支柱和大支脚支柱，小支脚支柱另一端固定有挡片，挡片通过支脚绝缘柱连接有金属片A的上片，其中支脚绝缘柱穿过支脚底端的圆柱框架，金属片A的上片安装在圆柱框架内部与金属片A的下片相对；大支脚支柱另一端固定有滑唆，大支脚支柱圆周上设有水挡片。

所述的动力架上装有动力***，为无人机提供动力。

所述的结构部件包括十字形结构，十字形结构四个端点分别连接有支脚作动筒，十字形结构中央安装有通过引流管连接的汇集桶和储水桶，其中储水桶上方开有与大气连通的圆孔，储水桶下方安装有带线圈的衔铁，汇集桶上部安装有轭铁开关阀，汇集桶四周分别开有与四根支脚作动筒连接的流水管；所述的轭铁开关阀包括轭铁，滑筒和阀芯，其中，轭铁位置与衔铁相对，滑筒与储水桶下方的导轨连接，沿导轨滑动，阀芯位于汇集桶之中控制汇集桶开关，阀芯的内部有两个半圆形缺口。

支脚作动筒底部连接有金属片B的上片，滑动支脚的大支脚支柱伸入支脚作动筒内部，金属片B的上片的下方与滑动支脚的金属片B的下片相对，金属片B的上片上方通过第二绝缘片与支脚作动筒内部的挡片连接。

每个支脚的金属片A上下片与金属片B上下片串联，四个支脚的线路并联后与线圈和电池串联，当任意支脚的两对金属片都接触后线圈通电。

支脚底端沿着小支脚支柱滑动，当支脚底端触地时，支脚底端向上滑动，直至金属片A的上下两片贴合，然后滑动支脚会沿着支脚作动筒上升会导致金属片B的上下两片可以贴合；当支脚底端离地时，支脚底端向下滑动，金属片A的上下两片分离，由挡片控制支脚底端下滑，继而滑动支脚沿着支脚作动筒下滑，金属片B的上下两片分离，挡片限制滑动支脚的下滑。

四个滑动支脚伸到最长时支脚作动筒，流水管，汇集桶，引流管充满液体,储水桶内是空的，此时线圈没有电流通过，轭铁开关阀没有上升；当任意支脚接触地面时，滑动支脚会沿着支脚作动筒上升从而将支脚作动筒的部分液体通过流水管，汇集桶，引流管最终挤压到储水桶中，当任意一个支脚的金属片A的上下两片贴合，金属片B的上下两片贴合则线圈会通电，带有磁性的衔铁会吸引轭铁开关阀上升，流水管与汇集桶之间的连接孔被阀芯堵死导致四个支脚作动筒与流水管的液体不能向上排出，从而导致滑动支脚不能继续上升，此时滑动支脚被锁住。

所述的结构部件和动力架之间通过橡胶圆柱固定，橡胶圆柱具有减震的作用。

本发明还提供了一种阀门锁定自适应变形起落架的控制方法，包括以下过程：

1）飞机在空中飞行时，起落架的四个支脚底端以及四个滑动支脚在受重力的作用下自然下滑到最低端；

2）在无人机选定区域降落的过程中，最先接触到地面的支脚底端的金属片A的上下片在地面支撑的作用下贴合，此时无人机继续缓慢下落，没有接触到地面的支脚底端会相继与地面接触使各个支脚底端的金属片的A的上下片贴合，此时无人机继续缓慢降落，在地面支撑的作用下滑动支脚会继续收缩到各支脚作动筒中，使各支脚作动筒中的液体沿着流水管，汇集桶和引流管最终到储水桶中；当最先接触地面的滑动支脚的金属片B的上下片贴合时，线圈的电路会接通使衔铁产生磁性从而吸引轭铁开关阀上升，当轭铁与衔铁贴合时，汇集桶与流水管的连通口被阀芯封堵，此时其余滑动支脚在液体压力的作用下无法继续收缩从而起到锁紧滑动支脚的目的，最终旋翼无人机成功降落；

3）当无人机起飞时由于每个支脚底端的金属片A的上下片在离开地面的一瞬间由于受到重力的作用会自动断开，从而导致电路断开，衔铁会失去磁性，继而轭铁开关阀垂直下降，此时汇集桶与各支脚流水管的连接口会打开，在旋翼无人机上升过程中滑动支脚在重力作用下伸出，储水桶的液体会在重力的作用下沿着引流管，汇集桶和流水管流向各支脚作动筒中，当旋翼无人机完全起飞后，各滑动支脚会全部伸出，最终实现无人机在复杂地面的成功起飞。

本发明有益效果在于：与垂直起降无人机的传统起落架相比，该变形起落架可以实现垂直起降无人机在崎岖地形下的正常起降，减少了垂直起降无人机对起降场地的要求，扩大了垂直起降无人机的应用范围。与世界上现有的唯一一种美国DARPA公司生产的变形机械起落架相比该变形起落架结构简单，控制方法简单，制造成本低，维护成本低且便于维护。

附图说明

图1为起落架整体结构示意图。

图2为支脚底端结构示意图。

图3为滑动支脚结构示意图。

图4为滑动支脚下部放大示意图。

图5为滑动支脚上部放大示意图。

图6为动力架结构示意图。

图7为结构部件示意图。

图8为支脚作动筒底部剖视图。

图9为支脚底端，滑动支脚与部分结构部件的装配图

图10为支脚底端与滑动支脚的装配图。

图11为结构部件17的对称面的简易剖面图。

图12为衔铁结构示意图。

图13为轭铁开关阀示意图。

图14为支脚锁定的工作原理剖面示意图。

图15为衔铁吸引轭铁开关阀上升示意图。

图16为四轴动力架与结构部件连接示意图。

图17为本发明线路图。

图18为飞机在空中飞行时滑动支脚示意图。

图19为无人机降落过程中滑动支脚示意图。

图20为无人机成功降落时滑动支脚示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

本发明提供了一种阀门锁定自适应变形起落架，整体结构如图1所示，包括固定连接的结构部件17和动力架16，结构部件17底部通过滑动支脚6连接有支脚底端1。

所述的支脚底端1如图2所示，外部为圆柱框架5，圆柱框架5内部设有金属片A的下片3，圆柱框架5底部为半球形脚2，半球形脚2与金属片A的下片3通过支脚绝缘柱4连接。

所述的滑动支脚6如图3所示，包括通过第一绝缘片11和金属片B的下片10连接的小支脚支柱12和大支脚支柱13，其下部放大如图4所示，小支脚支柱12另一端固定有挡片8，挡片8通过支脚绝缘柱9连接有金属片A的上片7，其中支脚绝缘柱9穿过支脚底端1的圆柱框架5，金属片A的上片7安装在圆柱框架5内部与金属片A的下片3相对；其上部放大如图5所示，大支脚支柱13另一端固定有滑唆15，大支脚支柱13圆周上设有水挡片14。

所述的动力架如图6所示，装有动力***，为无人机提供动力。

所述的结构部件17如图7所示，包括十字形结构，十字形结构四个端点分别连接有支脚作动筒18，十字形结构中央安装有通过引流管21连接的汇集桶20和储水桶22，其中储水桶22上方开有与大气连通的圆孔24，储水桶22下方安装有带线圈29的衔铁28，汇集桶20上部安装有轭铁开关阀30，汇集桶20四周分别开有与四根支脚作动筒18连接的流水管19；所述的轭铁开关阀30如图13所示，包括轭铁31，滑筒32和阀芯33，其中，轭铁31位置与衔铁28相对，滑筒32与储水桶22下方的导轨23连接，沿导轨23滑动，阀芯33位于汇集桶20之中控制汇集桶20开关，阀芯33的内部有两个半圆形缺口34。

支脚作动筒18底部剖面如图8所示，连接有金属片B的上片25，滑动支脚6的大支脚支柱13伸入支脚作动筒18内部，金属片B的上片25的下方与滑动支脚6的金属片B的下片10相对，金属片B的上片25上方通过第二绝缘片26与支脚作动筒18内部的挡片27连接。

本发明线路图如图17所示，每个支脚的金属片A上下片与金属片B上下片串联，四个支脚的线路并联后与线圈29和电池串联，当任意支脚的两对金属片都接触后线圈29通电。

图10为支脚底端1与滑动支脚6的装配图。支脚底端1沿着小支脚支柱12滑动，当支脚底端1触地时，支脚底端1向上滑动，直至金属片A的上下两片贴合，然后滑动支脚6会沿着支脚作动筒18上升会导致金属片B的上下两片可以贴合；当支脚底端1离地时，支脚底端1向下滑动，金属片A的上下两片分离，由挡片8控制支脚底端1下滑，继而滑动支脚6沿着支脚作动筒18下滑，金属片B的上下两片分离，挡片27限制滑动支脚6的下滑。

如图11为结构部件17的对称面的简易剖面图，支脚作动筒18，流水管19，汇集桶20，引流管21，储水桶22均可有液体流过。

如图12所示为衔铁28与线圈29，该部件放置在结构部件17的储水桶22下方。

如图14所示为一个装配图的剖面图用于讲解支脚锁定的工作原理，四个滑动支脚6伸到最长时支脚作动筒18，流水管19，汇集桶20，引流管21充满液体,储水桶22内是空的，此时线圈29没有电流通过，轭铁开关阀30没有上升；当任意支脚接触地面时，滑动支脚6会沿着支脚作动筒18上升从而将支脚作动筒18的部分液体通过流水管19，汇集桶20，引流管21最终挤压到储水桶中，当任意一个支脚的金属片A的上下两片贴合，金属片B的上下两片贴合则线圈会通电，带有磁性的衔铁28会吸引轭铁开关阀30上升，如图15所示，流水管19与汇集桶20之间的连接孔被阀芯33堵死导致四个支脚作动筒18与流水管19的液体不能向上排出，从而导致滑动支脚6不能继续上升，此时滑动支脚6被锁住。

如图16所示为橡胶圆柱35用于连接四轴动力架16与结构部件17，具有减震的作用。

发明的工作过程是：飞机在空中飞行时如图18，起落架的四个支脚底端1以及四个滑动支脚6在受重力的作用下自然下滑到最低端。在无人机选定区域降落的过程中如图19，最先接触到地面的支脚底端1的金属片A的上下片在地面支撑的作用下贴合，此时无人机继续缓慢下落，没有接触到地面的支脚底端1会相继与地面接触使各个支脚底端1的金属贴片A的上下片贴合，此时无人机继续缓慢降落，在地面支撑的作用下滑动支脚6会继续收缩到各支脚作动筒18中，使各支脚作动筒18中的液体沿着流水管19，汇集桶20和引流管21最终到储水桶22中。当最先接触地面的滑动支脚6的金属片B的上下片贴合时，线圈29的电路会接通使衔铁28产生磁性从而吸引轭铁开关阀30上升，当轭铁28与衔铁31贴合时，汇集桶20与流水管19的连通口被阀芯33封堵。此时其余滑动支脚6在液体压力的作用下无法继续收缩从而起到锁紧滑动支脚6的目的，最终旋翼无人机成功降落如图20。当无人机起飞时由于每个支脚底端1的金属片A的上下片在离开地面的一瞬间由于受到重力的作用会自动断开，从而导致电路断开，衔铁28会失去磁性，继而轭铁开关阀30垂直下降，此时汇集桶20与各支脚流水管19的连接口会打开，在旋翼无人机上升过程中滑动支脚在重力作用下伸出，储水桶22的液体会在重力的作用下沿着引流管21，汇集桶20和流水管19流向各支脚作动筒18中，当旋翼无人机完全起飞后，各滑动支脚6会全部伸出，最终实现无人机在复杂地面的成功起飞。

本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种阀门锁定自适应变形起落架，其特征在于：包括固定连接的结构部件（17）和动力架（16），结构部件（17）底部通过滑动支脚（6）连接有支脚底端（1）；

所述的支脚底端（1）外部为圆柱框架（5），圆柱框架（5）内部设有金属片A的下片（3），圆柱框架（5）底部为半球形脚（2），半球形脚（2）与金属片A的下片（3）通过支脚绝缘柱（4）连接；

所述的滑动支脚（6）包括通过第一绝缘片（11）和金属片B的下片（10）连接的小支脚支柱（12）和大支脚支柱（13），小支脚支柱12另一端固定有挡片（8），挡片（8）通过支脚绝缘柱（9）连接有金属片A的上片（7），其中支脚绝缘柱（9）穿过支脚底端（1）的圆柱框架（5），金属片A的上片（7）安装在圆柱框架（5）内部与金属片A的下片（3）相对；大支脚支柱（13）另一端固定有滑唆（15），大支脚支柱（13）圆周上设有水挡片（14）；

所述的动力架（16）上装有动力***；

所述的结构部件（17）包括十字形结构，十字形结构四个端点分别连接有支脚作动筒（18），十字形结构中央安装有通过引流管（21）连接的汇集桶（20）和储水桶（22），其中储水桶（22）上方开有与大气连通的圆孔（24），储水桶（22）下方安装有带线圈（29）的衔铁（28），汇集桶（20）上部安装有轭铁开关阀（30），汇集桶（20）四周分别开有与四根支脚作动筒（18）连接的流水管（19）；所述的轭铁开关阀（30包括轭铁（31），滑筒（32）和阀芯（33），其中，轭铁（31）位置与衔铁（28）相对，滑筒（32）与储水桶（22）下方的导轨（23）连接，沿导轨（23）滑动，阀芯（33）位于汇集桶（20）之中控制汇集桶（20）开关，阀芯（33）的内部有两个半圆形缺口（34）；

支脚作动筒（18）底部连接有金属片B的上片（25），滑动支脚（6）的大支脚支柱（13）伸入支脚作动筒（18）内部，金属片B的上片（25）的下方与滑动支脚（6）的金属片B的下片（10）相对，金属片B的上片（25）上方通过第二绝缘片（26）与支脚作动筒（18）内部的挡片（27）连接；

每个支脚的金属片A上下片与金属片B上下片串联，四个支脚的线路并联后与线圈（29）和电池串联，当任意支脚的两对金属片都接触后线圈（29）通电；

支脚底端（1）沿着小支脚支柱（12）滑动，当支脚底端（1）触地时，支脚底端（1）向上滑动，直至金属片A的上下两片贴合，然后滑动支脚（6）会沿着支脚作动筒（18）上升会导致金属片B的上下两片可以贴合；当支脚底端（1）离地时，支脚底端（1）向下滑动，金属片A的上下两片分离，由挡片（8）控制支脚底端（1）下滑，继而滑动支脚（6）沿着支脚作动筒（18）下滑，金属片B的上下两片分离，挡片（27）限制滑动支脚（6）的下滑；

四个滑动支脚（6）伸到最长时支脚作动筒（18），流水管（19），汇集桶（20），引流管（21）充满液体,储水桶（22）内是空的，此时线圈（29）没有电流通过，轭铁开关阀（30）没有上升；当任意支脚接触地面时，滑动支脚（6）会沿着支脚作动筒（18）上升从而将支脚作动筒（18）的部分液体通过流水管（19），汇集桶（20），引流管（21）最终挤压到储水桶中，当任意一个支脚的金属片A的上下两片贴合，金属片B的上下两片贴合则线圈会通电，带有磁性的衔铁（28）会吸引轭铁开关阀（30）上升，流水管（19）与汇集桶（20）之间的连接孔被阀芯（33）堵死导致四个支脚作动筒（18）与流水管（19）的液体不能向上排出，从而导致滑动支脚（6）不能继续上升，此时滑动支脚（6）被锁住。

2.根据权利要求1所述的阀门锁定自适应变形起落架，其特征在于：所述的结构部件（17）和动力架（16）之间通过橡胶圆柱（35）固定，橡胶圆柱（35）具有减震的作用。

3.一种阀门锁定自适应变形起落架的控制方法，其特征在于包括以下过程：

1）飞机在空中飞行时，起落架的四个支脚底端（1）以及四个滑动支脚（6）在受重力的作用下自然下滑到最低端；

2）在无人机选定区域降落的过程中，最先接触到地面的支脚底端（1）的金属片A的上下片在地面支撑的作用下贴合，此时无人机继续缓慢下落，没有接触到地面的支脚底端（1）会相继与地面接触使各个支脚底端（1）的金属片的A的上下片贴合，此时无人机继续缓慢降落，在地面支撑的作用下滑动支脚（6）会继续收缩到各支脚作动筒（18）中，使各支脚作动筒（18）中的液体沿着流水管（19），汇集桶（20）和引流管（21）最终到储水桶（22）中；当最先接触地面的滑动支脚（6）的金属片B的上下片贴合时，线圈（29）的电路会接通使衔铁（28）产生磁性从而吸引轭铁开关阀（30）上升，当轭铁（28）与衔铁（31）贴合时，汇集桶（20）与流水管（19）的连通口被阀芯（33）封堵，此时其余滑动支脚（6）在液体压力的作用下无法继续收缩从而起到锁紧滑动支脚（6）的目的，最终旋翼无人机成功降落；

3）当无人机起飞时由于每个支脚底端（1）的金属片A的上下片在离开地面的一瞬间由于受到重力的作用会自动断开，从而导致电路断开，衔铁（28）会失去磁性，继而轭铁开关阀（30）垂直下降，此时汇集桶（20）与各支脚流水管（19）的连接口会打开，在旋翼无人机上升过程中滑动支脚在重力作用下伸出，储水桶（22）的液体会在重力的作用下沿着引流管（21），汇集桶（20）和流水管（19）流向各支脚作动筒（18）中，当旋翼无人机完全起飞后，各滑动支脚（6）会全部伸出，最终实现无人机在复杂地面的成功起飞。