一种用于无人机地面吹转发射的地面充气保障气源设备

摘要

本发明公开了一种用于无人机地面吹转发射的地面充气保障气源设备，属于动力装置的配置技术领域，包括高压空气存储系统、吹转联接压力控制系统、管路及气源拖车，高压空气存储系统、吹转联接压力控制系统安装于气源拖车内；高压空气存储系统与吹转联接压力控制系统相连，高压空气存储系统包括复合气瓶、气瓶阀、T01排气阀、L1过滤器、T2截止阀以及AF1安全阀，复合气瓶与气瓶阀通过管路相连，气瓶阀分别与T01排气阀、L1过滤器、AF1安全阀通过管路相连，L1过滤器与T2截止阀通过管路相连。由输出的高压气体实现驱动无人机发动机转子高速旋转，在无人机发动机达到一定的初始速度后，无人机发动机再通过少量燃油点火即可二次提高旋转速度，实现无人机发射。

说明书

技术领域

本发明属于动力装置的配置技术领域，特别适用于给大型无人机的吹转发射提供动力源，具体地是涉及一种用于无人机地面吹转发射的地面充气保障气源设备。

背景技术

随着我国无人机项目的发展，目前已研制出多种用途的无人机，来适合于各个领域应用；小型无人机多采用电控发动机起飞，但大型无人机是采用燃油驱动发动机的方式以进行发射，这种方式会对大型无人机的发动机功率及配套设施要求很高，从而造成大型无人机的发动机燃油重量也随之大大增加。因此，为了降低无人机重量，提高和优化无人机性能，目前急需研制出一种能够避免使用大量燃油驱动大型无人机吹转发射的动力源装置。

发明内容

本发明就是针对上述问题，弥补现有技术的不足，提供一种用于无人机地面吹转发射的地面充气保障气源设备。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

本发明为一种用于无人机地面吹转发射的地面充气保障气源设备，包括高压空气存储系统、吹转联接压力控制系统、管路以及气源拖车，所述高压空气存储系统、吹转联接压力控制系统安装于气源拖车内；所述高压空气存储系统与吹转联接压力控制系统之间通过管路相连，所述高压空气存储系统包括复合气瓶、气瓶阀、T01排气阀、L1过滤器、T2截止阀以及AF1安全阀，复合气瓶与气瓶阀之间通过管路相连，气瓶阀分别与T01排气阀、L1过滤器、AF1安全阀之间通过管路相连，L1过滤器与T2截止阀之间通过管路相连；

所述吹转联接压力控制系统包括T1截止阀、L2过滤器、JF1减压阀、LF1流量计、T02排气阀、DF1电磁阀、RG1输送软管，高压空气存储系统的气瓶阀通过管路还与T1截止阀相连，T1截止阀通过管路与L2过滤器相连，L2过滤器通过管路与JF1减压阀相连，JF1减压阀通过管路与LF1流量计相连，LF1流量计通过管路分别与DF1电磁阀、T02排气阀相连，DF1电磁阀通过管路与RG1输送软管相连。

作为本发明的一种优选方案，所述复合气瓶包括P1复合气瓶、P2复合气瓶、P3复合气瓶，共三个复合气瓶；所述气瓶阀包括T11气瓶阀、T12气瓶阀、T13气瓶阀，共三个气瓶阀；P1复合气瓶与T11气瓶阀一端通过管路连接，P2复合气瓶与T12气瓶阀一端通过管路连接，P3复合气瓶与T13气瓶阀一端通过管路连接；T11气瓶阀、T12气瓶阀、T13气瓶阀的另一端汇合连接再分别与T01排气阀、L1过滤器、AF1安全阀、吹转联接压力控制系统的T1截止阀相连；所述管路采用的是不锈钢管路。

进一步地，所述P1复合气瓶、P2复合气瓶、P3复合气瓶均采用容积为50L的铝合金碳纤维全缠绕气瓶。

更进一步地，所述T11气瓶阀、T12气瓶阀、T13气瓶阀均采用高压截止阀。

作为本发明的另一种优选方案，所述T12气瓶阀与AF1安全阀之间的管路上安装有G1压力表。

作为本发明的另一种优选方案，所述T2截止阀连接有J1充气接头。

作为本发明的另一种优选方案，所述JF1减压阀与LF1流量计之间的管路上安装有G2压力表。

作为本发明的另一种优选方案，所述RG1输送软管连接有J2吹转接头，RG1输送软管采用高压力软管，RG1输送软管的长度为10m。

作为本发明的另一种优选方案，所述气源拖车包括车体外壳、移动轮、刹车支撑、移动牵引拉杆；高压空气存储系统、吹转联接压力控制系统安装于车体外壳内，车体外壳的底部设置移动轮，移动轮的侧方设置刹车支撑，刹车支撑固定连接于车体外壳底部；移动牵引拉杆固定连接于车体外壳前侧。

更进一步地，所述车体外壳采用钣金制作而成。

本发明有益效果：

本发明所提供的一种用于无人机地面吹转发射的地面充气保障气源设备，包括高压空气存储系统、吹转联接压力控制系统以及气源拖车，高压空气存储系统、吹转联接压力控制系统安装于气源拖车内，方便了气源设备的移动；当无人机在吹转发射时，通过使用本发明的地面充气保障气源设备将高压气体按照一定压力和流量进行输出；由输出的高压气体实现驱动无人机发动机转子高速旋转，在无人机发动机达到一定的初始速度后，无人机发动机再通过少量燃油点火即可二次提高旋转速度，达到无人机起飞的动能，从而实现无人机发射。

附图说明

图1是本发明一种用于无人机地面吹转发射的地面充气保障气源设备的内部结构示意图。

图2是本发明一种用于无人机地面吹转发射的地面充气保障气源设备的外观结构示意图。

图中标记：1为P1复合气瓶、2为P2复合气瓶、3为P3复合气瓶、4为T11气瓶阀、5为T12气瓶阀、6为T13气瓶阀、7为T01排气阀、8为L1过滤器、9为T2截止阀、10为G1压力表、11为AF1安全阀、12为L2过滤器、13为T1截止阀、14为JF1减压阀、15为G2压力表、16为DF1电磁阀、17为RG1输送软管、18为J2吹转接头、19为LF1流量计、20为T02排气阀、21为J1充气接头、22为气源拖车、23为移动轮、24为刹车支撑、25为车体外壳、26为移动牵引拉杆。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

结合图1和图2所示，本发明一种用于无人机地面吹转发射的地面充气保障气源设备，包括高压空气存储系统、吹转联接压力控制系统、管路以及气源拖车22，所述高压空气存储系统、吹转联接压力控制系统安装于气源拖车22内；所述高压空气存储系统与吹转联接压力控制系统之间通过管路相连，所述高压空气存储系统包括复合气瓶、气瓶阀、T01排气阀7、L1过滤器8、T2截止阀9以及AF1安全阀11，复合气瓶与气瓶阀之间通过管路相连，气瓶阀分别与T01排气阀7、L1过滤器8、AF1安全阀11之间通过管路相连，L1过滤器8与T2截止阀9之间通过管路相连；所述T2截止阀9连接有J1充气接头21。

所述吹转联接压力控制系统包括T1截止阀13、L2过滤器12、JF1减压阀14、LF1流量计19、T02排气阀20、DF1电磁阀16、RG1输送软管17，高压空气存储系统的气瓶阀通过管路还与T1截止阀13相连，T1截止阀13通过管路与L2过滤器12相连，L2过滤器12通过管路与JF1减压阀14相连，JF1减压阀14通过管路与LF1流量计19相连，LF1流量计19通过管路分别与DF1电磁阀16、T02排气阀20相连，DF1电磁阀16通过管路与RG1输送软管17相连；所述JF1减压阀14与LF1流量计19之间的管路上安装有G2压力表15，所述RG1输送软管17连接有J2吹转接头18，RG1输送软管17采用高压力软管，RG1输送软管17的长度为10m。

如图1所示，所述复合气瓶包括P1复合气瓶1、P2复合气瓶2、P3复合气瓶3，共三个复合气瓶；所述气瓶阀包括T11气瓶阀4、T12气瓶阀5、T13气瓶阀6，共三个气瓶阀；P1复合气瓶1与T11气瓶阀4一端通过管路连接，P2复合气瓶2与T12气瓶阀5一端通过管路连接，P3复合气瓶3与T13气瓶阀6一端通过管路连接；T11气瓶阀4、T12气瓶阀5、T13气瓶阀6的另一端汇合连接再分别与T01排气阀7、L1过滤器8、AF1安全阀11、吹转联接压力控制系统的T1截止阀13相连，T12气瓶阀5与AF1安全阀11之间的管路上安装有G1压力表10；所述管路采用的是不锈钢管路，所述P1复合气瓶1、P2复合气瓶2、P3复合气瓶3均采用容积为50L的铝合金碳纤维全缠绕气瓶，所述T11气瓶阀4、T12气瓶阀5、T13气瓶阀6均采用高压截止阀。

如图2所示，所述气源拖车22包括车体外壳25、移动轮23、刹车支撑24、移动牵引拉杆26；高压空气存储系统、吹转联接压力控制系统安装于车体外壳25内，车体外壳25的底部设置四个移动轮23，每个移动轮23的侧方均设置刹车支撑24，刹车支撑24固定连接于车体外壳25底部，通过刹车支撑24支撑于地面上，可以保证气源拖车22停在地面上后不会由于外力或其他原因而自行移动，能够达到安全使用的效果；移动牵引拉杆26固定连接于车体外壳25前侧，所述车体外壳25采用钣金制作而成。

本发明用于无人机地面吹转发射的地面充气保障气源设备的工作原理是：通过气源拖车22将安装于车体外壳25内的高压空气存储系统、吹转联接压力控制系统运送至指定位置，通过吹转联接压力控制系统的J2吹转接头18联接无人机，通过高压空气存储系统存储的高压气体输出后，经过吹转联接压力控制系统的JF1减压阀14减压后，按照一定的流量为无人机进行吹转，即可满足无人机吹转发射所需的地面充气保障。

本发明用于无人机地面吹转发射的地面充气保障气源设备的工作过程如下所述：

a) 为高压空气存储系统充气过程：在一定的环境条件下，由充气设备给高压空气存储系统的P1复合气瓶1、P2复合气瓶2、P3复合气瓶3充气，通过J1充气接头21联接充气设备；关闭吹转联接压力控制系统的T1截止阀13，打开T11气瓶阀4、T12气瓶阀5、T13气瓶阀6，打开T01排气阀7排空气瓶和管路中的残余空气，见G1压力表10显示为0而后关闭T01排气阀7。开启T2截止阀9，启动充气设备，高压空气经J1充气接头21、L1过滤器8后进入高压空气存储系统的P1复合气瓶1、P2复合气瓶2、P3复合气瓶3内。当G1压力表10显示达到预定值（30MPa）时，充气设备停机，关闭T11气瓶阀4、T12气瓶阀5、T13气瓶阀6，打开T01排气阀7排空管路中的残余空气，关闭T2截止阀9，断开J1充气接头21，完成给P1复合气瓶1、P2复合气瓶2、P3复合气瓶3的充气。

b）无人机发动机的吹转过程：将RG1输送软管17展开，检查RG1输送软管17外观无异常破损，通过J2吹转接头18与无人机联接。

打开T11气瓶阀4、T12气瓶阀5、T13气瓶阀6和T1截止阀13，将JF1减压阀14调到预置压力范围，观察G2压力表15的压力值为4MPa～4.5MPa，锁紧JF1减压阀14；LF1流量计19应预先调整至预定流量范围后，锁死。

做好准备后，通电启动DF1电磁阀16，高压气体经L2过滤器12、JF1减压阀14、LF1流量计19后，按照一定压力和流量对无人机进行吹转。

完成吹转后，关闭DF1电磁阀16；关闭T11气瓶阀4、T12气瓶阀5、T13气瓶阀6和T1截止阀13，锁紧的JF1减压阀14松开，将JF1减压阀14恢复至零位，同时打开T01排气阀7和T02排气阀20排空管路中的残余空气，见G1压力表10和G2压力表15显示为0时，关闭T01排气阀7和T02排气阀20，收回RG1输送软管17并限位。

具体地，三个容积为50L的铝合金碳纤维全缠绕气瓶的总容积为150L，工作压力为30MPa，水压测试压力为50MPa（符合《气瓶水压试验方法》GB/T9251-2016标准），经过计算，完全能够满足无人机起飞吹转系统的压力、流量及使用次数、使用时间的要求，同时符合标准的工作压力和水压测试压力确保了气瓶的安全使用；单个气瓶重30～35kg，3个气瓶总重量约为100Kg，相比于同等容积和同等压力的钢质气瓶的重量轻约60%，同时因钢瓶与铝合金碳纤维全缠绕气瓶的物理耐压性能不同，钢瓶只能做出横截面积小、瓶身长的气瓶；因此，使用铝合金碳纤维全缠绕气瓶将会更加容易布局，从而缩减了本发明气源设备的整体体积。铝合金碳纤维全缠绕气瓶具有更轻的重量，更高的安全性能等特点。

具体地，所述T11气瓶阀4、T12气瓶阀5、T13气瓶阀6均选用高压截止阀，实现P1复合气瓶1、P2复合气瓶2、P3复合气瓶3的打开和关闭；所述AF1安全阀11用于管路安全，当气瓶和管路中的压力超过安全数值时，AF1安全阀11将打开，将超出安全值的压力释放，保证设备安全性能；所述L1过滤器8用于对气源进入P1复合气瓶1、P2复合气瓶2、P3复合气瓶3前的过滤，保证气瓶内气体质量；所述T2截止阀9用于为P1复合气瓶1、P2复合气瓶2、P3复合气瓶3充气（补气）时，控制充气管路的打开与关闭；所述J1充气接头21用于与充气设备联接，实现为P1复合气瓶1、P2复合气瓶2、P3复合气瓶3充气（补气）；所述T01排气阀7用于完成P1复合气瓶1、P2复合气瓶2、P3复合气瓶3充气后，将管路残余气体排空，保证安全；不锈钢管路用于高压气体的传输；另外，高压空气存储系统还设置有气瓶固定架及减震装置，气瓶固定架及减震装置用于P1复合气瓶1、P2复合气瓶2、P3复合气瓶3的固定和减震，实现安全可靠。

具体地，所述吹转联接压力控制系统由T1截止阀13、L2过滤器12、JF1减压阀14、LF1流量计19、T02排气阀20、DF1电磁阀16、RG1输送软管17和J2吹转接头18组成，用于向无人机发动机进行吹转，实现无人机的起飞。

所述T1截止阀13用于控制JF1减压阀14前段高压空气存储系统的高压压力的打开和关闭；L2过滤器12实现将P1复合气瓶1、P2复合气瓶2、P3复合气瓶3和管路中的杂质过滤，实现洁净气体输出，避免因杂质造成无人机的损伤；JF1减压阀14是系统的重要部件，用于控制气体的输出压力，实现由超高压30MPa减压至4MPa的稳定输出，保证吹转能量稳定；LF1流量计19控制经JF1减压阀14减压后的压力稳定并按照预定的流量范围实现稳定输出和监测；DF1电磁阀16作为无人机发动机吹转启动指令的电控单元，当准备无人机发动机吹转时，通过通电，DF1电磁阀16迅速打开管路，实现压力的快速输出，实现吹转；J2吹转接头18连接在10m长的RG1输送软管17上，RG1输送软管17采用了高压力软管，实现压力输出；完成吹转后，T02排气阀20用于对系统中的参与压力进行释放。

具体地，所述气源拖车22尺寸为长2123mm、宽1220mm、高1490mm，气源拖车22底部设置了四个移动轮23，气源拖车22底部的承载力可以完全满足其它系统的静载荷与动载荷，并且还设置了保证停车安全的刹车支撑24，可以保证气源拖车22停在地面上后不会由于外力或其他原因而自行移动，能够达到安全使用的效果。气源拖车22的车体外壳25采用钣金制作，其方便依据无人机的需求统一涂装（包括颜色、样式、防腐、防水等涂装）；车体外壳25上设置了功能门和功能口，功能门如：检修门、泄压门，功能口如：通风口，泄压门的释放方向与操控人员背向。所述气源拖车22可以使用SUV等牵引力小的车辆进行牵引，通过牵引绳索将牵引车辆与气源拖车22的移动牵引拉杆26连接即可。

可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。