一种系留无人机用自分离电连接器
阅读说明：本技术 一种系留无人机用自分离电连接器 (Self-separating electric connector for mooring unmanned aerial vehicle ) 是由 胡浩 张兴宁 江照亮 吴若琪 熊伟 韩旗 南红祥 徐永红 于 2021-07-08 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种系留无人机用自分离电连接器,包括有插座和插头,插座包括有插座固定座、底端固定连接于插座固定座上的插座外壳、设置于插座固定座上的锁紧机构、以及设置于插座外壳内的香蕉公头和弹簧销,插头包括有香蕉母头、母头座、插头固定座、插头外壳、线缆固定件和卡环；插头和插座连接时,插座的锁紧机构与插头上的环形凹槽配合实现插头和插座的锁紧连接和快速分离。本发明的锁紧机构由舵机提供动力,实现自动化锁紧和分离,锁紧机构通过齿轮啮合传输速度和扭矩,传输过程稳定可靠,具有锁紧牢靠和分离快速的优点。(The invention discloses a self-separating electric connector for a tethered unmanned aerial vehicle, which comprises a socket and a plug, wherein the socket comprises a socket fixing seat, a socket shell of which the bottom end is fixedly connected to the socket fixing seat, a locking mechanism arranged on the socket fixing seat, a banana male head and a spring pin which are arranged in the socket shell, and the plug comprises a banana female head, a female head seat, a plug fixing seat, a plug shell, a cable fixing part and a snap ring; when the plug is connected with the socket, the locking mechanism of the socket is matched with the annular groove on the plug to realize the locking connection and the quick separation of the plug and the socket. The locking mechanism is powered by the steering engine, automatic locking and separation are achieved, the locking mechanism transmits speed and torque through gear engagement, the transmission process is stable and reliable, and the locking mechanism has the advantages of being firm in locking and rapid in separation.)
技术领域
本发明涉及电连接器技术领域，具体是一种系留无人机用自分离电连接器。
背景技术
通常情况下电连接器的插合和分离是人工进行的，在一些系留无人机使用的特殊场合中，当地面设备无法移动，需要无人机高空盘旋，此时系留线缆成了累赘，而人员无法靠近操作电连接器分离，就需要电连接器自动脱离。
当出现紧急情况下，地面设备发生故障，系留线缆供电中断，启用备用电源供电，可将系留线缆脱离(当无人机处于100-200m高空时，可减轻5-10kg系留线缆的重量)，可大大增加无人机的续航能力，提高无人机安全降落的概率。此外，当系留无人机在高空工作时，系留线缆本身的重量可能会导致线缆接头处发生断裂。
目前公开了一种拉脱式分离电连接器，例如开合螺母式或电磁分离式，开合螺母式对零件加工和装配精度要求高，否则容易卡死；而电磁分离式的锁紧可靠度低、加工难度大。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种系留无人机用自分离电连接器，插头和插座具有自动锁紧和分离的优点，且锁紧牢靠、分离快速。
本发明的技术方案为：
一种系留无人机用自分离电连接器，包括有插座和插头；
所述的插座包括有插座固定座、底端固定连接于插座固定座上的插座外壳、设置于插座固定座上的锁紧机构、以及设置于插座外壳内的香蕉公头和弹簧销，所述的插座固定座上设置有插孔，所述的插座外壳的底端部为插槽，所述的插座外壳的底端固定于插座固定座上且插座外壳的插槽与插孔连通，所述的香蕉公头的顶端固定于插槽的槽底上且底端延伸至插座固定座的插孔内，插座外壳内位于插槽的上方设置有弹簧销定位槽壳，弹簧销定位槽壳与插槽连通，弹簧销的弹簧位于弹簧销定位槽壳内且顶端与弹簧销定位槽壳的槽底固定连接，弹簧销的弹簧底端与弹簧销的销轴顶端固定连接，在弹簧销未受力状态下，弹簧销的销轴底部延伸至插座固定座的插孔内；
所述的锁紧机构包括有舵机、主动齿轮、从动齿轮和多个限位齿轮，所述的舵机位于插座外壳的侧方，舵机的驱动轴向下延伸且底端通过轴承连接于插座固定座上，主动齿轮套装且固定于舵机的驱动轴上，所述的从动齿轮为环形结构，所述的从动齿轮设置于插座固定座上且套装于插座外壳的外周，从动齿轮的外圈上设置有与主动齿轮相啮合的外传动齿，从动齿轮的内圈上设置有内传动齿，插座固定座上位于固定有一圈竖直设置的齿轮轴，一圈齿轮轴均位于从动齿轮的内圈且位于插座外壳的外周，多个限位齿轮分别通过对应的轴承连接于对应的齿轮轴上，每个限位齿轮的外圈上均设置有传动齿和凸起，每个限位齿轮的传动齿均与从动齿轮的内传动齿啮合传动，所述的插座外壳的侧壁上设置有一圈与限位齿轮对应的穿孔便于限位齿轮的凸起随限位齿轮旋转穿过对应的穿孔伸入到插座外壳内；
所述的插头包括有香蕉母头、母头座、插头固定座、插头外壳、线缆固定件和卡环，所述的香蕉母头设置于母头座内，母头座套装固定于插头固定座内，插头外壳的顶端连接于插头固定座的底端上，线缆固定件的顶端连接于插头外壳的底端上，卡环上缠绕芳纶线，卡环固定于线缆固定件内，所述的插头固定座的外圈上设置有一圈环形凹槽；
所述的插头和插座连接时，插头固定座伸入到插座的插孔和插槽内，香蕉公头插入到香蕉母头内，弹簧销被母头座挤压，舵机驱动主动齿轮，主动齿轮带动从动齿轮转动，从动齿轮带动多个限位齿轮同步旋转，使得多个限位齿轮上的凸起旋转穿过插座外壳上的穿孔伸入到插头固定座上的环形凹槽内实现插头和插座的锁紧连接。
所述的插座外壳内位于插座外壳和弹簧销定位槽壳之间固定有绝缘盖，所述的香蕉公头的顶端固定于绝缘盖内。
所述的一圈齿轮轴的顶端上罩设有环形的防尘盖从而将从动齿轮和多个限位齿轮进行封盖。
所述的主动齿轮朝向从动齿轮的弧形段上设置有啮合齿，从动齿轮外圈朝向主动齿轮的弧形段设置有外传动齿。
所述的从动齿轮内圈的内传动齿为分段式结构，每段内传动齿与对应的一个限位齿轮的传动齿啮合传动，从动齿轮每段内传动齿的齿数与其外传动齿的齿数相等。
所述的插座外壳的顶端和插头线缆固定件的底端均设置有夹紧块。
本发明的优点：
(1)、当系留无人机在高空飞行时，插头内卡环缠绕的芳纶线可承受线缆固定件内线缆大部分的拉力，其承重能力远大于普通的电连接器，提高了系留无人机的升空高度。
(2)、本发明的锁紧机构由舵机提供动力，实现自动化锁紧和分离，锁紧机构通过齿轮啮合传输速度和扭矩，传输过程稳定可靠，插头上的环形凹槽与限位齿轮上的凸台插合后可保证插头和插座间的锁紧固定，当舵机驱动限位齿轮上的凸起从插头上的环形凹槽移出后，插头在弹簧销的弹性回复力和自身重力的作用下可实现快速下落，实现与插座的快速分离。
本发明插头和插座连接锁紧状态下可保证了飞机起飞过程中所需的电能来源于地面供电系统，其动力充足，保证了升空飞行所需动力，增大了有效载荷，增强了系留无人机飞行状态下中的稳定性和抗风能力。无人机可在地面电源连接情况下长时间浮空，增强了系留无人机垂直起飞和悬停的能力(地面供电可长时间悬停)；本发明在升空后，停止地面供电，插头和插座可自动分离，采用无人机电池组进行供电，由于升空没有采用无人机电池组进行供电，系留无人机最大起飞重量受限于多旋翼负载能力，也就增大了整机的有效载荷能力，无人机电池组不需要考虑升空飞行过程中所需电量，减少了无人机电池组的重量。
附图说明
图1是本发明插座和插头锁紧连接状态下的结构示意图。
图2是本发明插座的纵向剖视图。
图3是本发明插座的横向剖视图。
图4是本发明插头的纵向剖视图。
具体实施方式
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。
见图1，一种系留无人机用自分离电连接器，包括有插座1和插头2；
见图2，插座1包括有插座固定座11、底端固定连接于插座固定座11上的插座外壳12、设置于插座固定座11上的锁紧机构、以及设置于插座外壳12内的香蕉公头13和弹簧销14，插座固定座11上设置有插孔，插座外壳12的底端部为插槽，插座外壳12的底端固定于插座固定座11上且插座外壳12的插槽与插孔连通，香蕉公头13的顶端固定于插槽的槽底上且底端延伸至插座固定座11的插孔内，插座外壳12内位于插槽的上方设置有弹簧销定位槽壳15，插座外壳12内位于插座外壳12和弹簧销定位槽壳15之间固定有绝缘盖16，香蕉公头13的顶端固定于绝缘盖16内，弹簧销定位槽壳15与插槽连通，弹簧销14的弹簧位于弹簧销定位槽壳15内且顶端与弹簧销定位槽壳15的槽底固定连接，弹簧销14的弹簧底端与弹簧销14的销轴顶端固定连接，在弹簧销14未受力状态下，弹簧销14的销轴底部延伸至插座固定座11的插孔内；
见图2和图3，锁紧机构包括有舵机17、主动齿轮18、从动齿轮19和多个限位齿轮110，舵机17位于插座外壳12的侧方，舵机17的驱动轴向下延伸且底端通过轴承连接于插座固定座11上，主动齿轮18套装且固定于舵机17的驱动轴上，从动齿轮19为环形结构，从动齿轮19设置于插座固定座11上且套装于插座外壳12的外周，从动齿轮19的外圈上设置有与主动齿轮18相啮合的外传动齿，且主动齿轮18的啮合齿设置于朝向从动齿轮19的弧形段上，从动齿轮19外圈的外传动齿设置于朝向主动齿轮18的弧形段上，从动齿轮19的内圈上设置有内传动齿，插座固定座11上位于固定有一圈即三个竖直设置的齿轮轴111，一圈齿轮轴111均位于从动齿轮19的内圈且位于插座外壳12的外周，三个限位齿轮110分别通过对应的轴承连接于对应的齿轮轴111上，每个限位齿轮110的外圈上均设置有传动齿和凸起112，其中，从动齿轮19内圈的内传动齿为分段式结构，每段内传动齿与对应的一个限位齿轮110的传动齿啮合传动，从动齿轮19每段内传动齿的齿数与其外传动齿的齿数相等，一圈齿轮轴111的顶端上罩设有环形的防尘盖113从而将从动齿轮19和三个限位齿轮110进行封盖，防尘盖113起到防尘和防止齿轮发生位移的作用，插座外壳12的侧壁上设置有一圈与限位齿轮110对应的穿孔便于限位齿轮110的凸起112随限位齿轮110旋转穿过对应的穿孔伸入到插座外壳12内；
见图4，插头2包括有香蕉母头21、母头座22、插头固定座23、插头外壳24、线缆固定件25和卡环26，香蕉母头21设置于母头座22内，母头座22套装固定于插头固定座23内，插头外壳24的顶端螺纹连接于插头固定座23的底端上，线缆固定件25的顶端螺纹连接于插头外壳24的底端上，卡环26上缠绕芳纶线，卡环26固定于线缆固定件25内，插头固定座23的外圈上设置有一圈环形凹槽27；
见图1-图4，插座1安装在无人机上，舵机17的供电和电信号输入都来自地面设备，插头2和插座1连接时，插头固定座23伸入到插座1的插孔和插槽内，香蕉公头13插入到香蕉母头21内，地面设备的线缆焊接在香蕉母头21上，弹簧销14被母头座22挤压，舵机17驱动主动齿轮18，主动齿轮18带动从动齿轮19转动，从动齿轮19带动三个限位齿轮110同步旋转，使得三个限位齿轮110上的凸起112旋转穿过插座外壳12上的穿孔伸入到插头固定座23上的环形凹槽27内实现插头2和插座1的锁紧连接；当舵机17驱动限位齿轮110上的凸起112从插头上的环形凹槽27移出时，插头2在弹簧销14的弹性回复力和自身重力的作用下可实现快速下落，实现与插座1的快速分离。
其中，插座外壳12的顶端和插头线缆固定件25的底端均设置有夹紧块3，用于夹紧线缆。
当主动齿轮18的齿数为50，模数为0.4；从动齿轮19外传动齿和每段内传动齿的齿数均为105，限位齿轮110传动齿的齿数为24。主动齿轮18与限位齿轮110之间的传动比约为0.48，故舵机17通过主动齿轮18传递给限位齿轮110的转速变大，插头2与插座1之间的脱落更迅速。当选用的舵机17转速为0.07sec/60°时，脱落时间可控制在1s以内。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
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