一种用于无人机气囊加压开盖的可抛弃式口盖及其无人机
阅读说明：本技术 一种用于无人机气囊加压开盖的可抛弃式口盖及其无人机 (A can abandon formula flap that is used for unmanned aerial vehicle gasbag pressurization to uncap and unmanned aerial vehicle thereof ) 是由 王浩 金龙 李嘉祥 于 2021-10-08 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种用于无人机气囊加压开盖的可抛弃式口盖及其无人机,可抛弃式口盖包括可与无人机机体分离的口盖主体,口盖主体上设置有用于通过紧固件连接口盖主体和机体的紧固件孔,口盖主体位于紧固件孔的外侧设置有用于气囊膨胀压裂以使紧固件和机体分离的应力槽,口盖主体上还设置有用于机体和口盖主体可分离式粘接的粘接面。本发明通过应力槽断裂以及粘接面脱粘使机体和口盖主体分离,进而实现两种适用于无人机气囊加压开盖方式,只要其中任何一种开盖方式正常工作即可保证开盖顺利,从而通过双重保险的方式显著提高了开盖的成功率。该种可抛弃式口盖的开盖方式结构简单,开盖过程高效,生产成本低,适用于批量生产。(The invention discloses a disposable cover cap for an unmanned aerial vehicle air bag pressurization cover opening and an unmanned aerial vehicle thereof. The invention separates the body and the cover main body through stress groove fracture and bonding surface debonding, thereby realizing two modes of cover opening suitable for unmanned aerial vehicle airbag pressurization. The cover opening mode of the disposable cover cap is simple in structure, efficient in cover opening process, low in production cost and suitable for batch production.)
技术领域
本发明涉及无人机技术领域，具体涉及一种用于无人机气囊加压开盖的可抛弃式口盖及其无人机。
背景技术
“伞降+气囊着陆”是目前很多中小型无人机所采用的降落方式之一，该降落方式不需要复杂的起落架系统，可实现无人机的紧凑设计和轻量化设计。缓冲气囊通常置于机身内部，在气囊的外部设置有一可抛式口盖。降落前通过充入高压空气使气囊膨胀，口盖在膨胀力的作用下胀开脱落，最终实现无人机的缓冲着陆。根据开盖方式的不同，可抛式口盖有机械式开盖方案和应力式开盖方案两种类型。
公告号CN 106335627 A的中国发明专利“可抛口盖”，提出了一种机械卡扣式的可抛口盖。该口盖的开盖方式为切割器或电爆管解除方式，结构复杂，成本高，难以适用于气囊开盖方式。公告号CN 111717374 A的中国发明专利“一种气囊着落式中小型无人机可抛口盖结构”，提出了一种利用绳索固定与开盖的可抛型口盖。该口盖结构占用空间大，需要设置专用的电控绳索剪断器，难以适用于有空间要求的无人机结构。公告号CN 107618652A的中国发明专利“一种无人机口盖快卸结构及顶起装置”，提出了一种无人机口盖的机械式开盖机构，该机构或装置主要用于无人机的地面维护，体积大，不适用于可抛口盖。以上三个专利均属于机械式开盖方案，机械式开盖方案需要较为复杂的机械结构用于连接口盖和释放口盖，因而需要占用较大的空间来布置该机构，同时还需要额外的控制系统/程序来实现开盖动作。
公告号CN 109896030 B的中国发明专利“无人机气囊口盖及具有其的无人机”，提出了一种预埋在口盖蒙皮内部的半圆形垫片的可抛气囊口盖方案。该方案需要在口盖成型时预埋垫片，对垫片在口盖中的定位提出了更高的要求，提高了成型工艺难度，增加了生产成本。此外该口盖通过强度较高的垫片撕裂纤维蒙皮来实现开盖，属于有损开盖方案，且该口盖的开盖力难以控制，进而影响开盖的可靠性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种用于无人机气囊加压开盖的可抛弃式口盖及其无人机。
为解决上述技术问题，本发明首先公开一种用于无人机气囊加压开盖的可抛弃式口盖，包括可与所述无人机的机体分离的口盖主体，所述口盖主体上设置有用于通过紧固件连接所述口盖主体和机体的紧固件孔，所述口盖主体位于所述紧固件孔的外侧设置有用于气囊膨胀压裂以使所述紧固件和机体分离的应力槽，所述口盖主体上还设置有用于所述机体和口盖主体可分离式粘接的粘接面。
进一步的，还包括设置有所述紧固件孔中的垫片，所述口盖主体上设置有阶梯孔，所述阶梯孔包括朝向所述机体的沉孔和设置在所述沉孔底部的通孔，所述垫片一端卡接在所述沉孔内，另一端插接在所述通孔内，所述垫片的周向设置有所述应力槽。
进一步的，所述垫片位于应力槽的内侧设置有可加速断裂的十字槽，所述垫片通过所述十字槽和应力槽分隔为多个可断裂的耳片。
进一步的，所述紧固件为沉头螺钉，所述紧固件孔为可容纳所述沉头螺钉的螺钉头的沉头螺钉孔。
进一步的，所述沉头螺钉的螺钉头、垫片与所述机体的侧壁平齐设置。
进一步的，所述粘接面的厚度为H，所述应力槽的厚度为t，其中H＝2t；且当单个沉头螺钉的开盖力为50～100N时，t＝0.5～1mm。
进一步的，所述垫片的最大外径满足：其中，σ为胶粘剂强度，单位为MPa；N为沉头螺钉数量；F为单个沉头螺钉的开盖力，单位为N；R的单位为mm。
然后，本发明公开了一种无人机，包括机体、沉头螺钉和上述方案所述的可抛弃式口盖，所述口盖主体通过所述沉头螺钉与所述机体连接，所述粘接面上设置有粘接所述口盖主体和机体的粘接材料，所述气囊膨胀时，所述垫片断裂与所述沉头螺钉分离或者所述粘接面与所述口盖主体脱粘。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明通过应力槽断裂以及粘接面脱粘使机体和口盖主体分离，进而实现两种适用于无人机气囊加压开盖方式，只要其中任何一种开盖方式正常工作即可保证开盖顺利，从而通过双重保险的方式显著提高了开盖的成功率。该种可抛弃式口盖的开盖方式结构简单，开盖过程高效，生产成本低，适用于批量生产。
附图说明
构成本申请的部分附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例公开的用于无人机气囊加压开盖的可抛弃式口盖的轴测示意图；
图2为本发明实施例公开的垫片、口盖主体和沉头螺钉的连接示意图；
图3为本发明实施例公开的垫片的轴测示意图；
图4为本发明实施例公开的垫片的尺寸设计示意图；
图5为本发明实施例公开的无人机气囊加压开盖时应力槽断裂的示意图；
图6为本发明实施例公开的无人机气囊加压开盖时粘接面脱粘的示意图。
图例说明：
1、口盖主体；11、阶梯孔；111、沉孔；112、通孔；2、垫片；201、粘接面；202、应力槽；203、耳片；204、十字槽；205、沉头螺钉孔；3、机体；4、沉头螺钉。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。
如图1-6所示，本发明实施例公开了一种用于无人机气囊加压开盖的可抛弃式口盖，包括可与无人机的机体3分离的口盖主体1，口盖主体1上设置有用于通过紧固件连接口盖主体1和机体3的紧固件孔，在本实施例中，紧固件为沉头螺钉4，紧固件孔为可容纳沉头螺钉4的螺钉头的沉头螺钉孔205，口盖主体1位于紧固件孔的外侧设置有用于气囊膨胀压裂以使紧固件和机体3分离的应力槽202，应力槽202处的结构相对薄弱，气囊膨胀加压时应力槽202会最先断裂。口盖主体1上还并行设置有用于机体3和口盖主体1可分离式粘接的粘接面201，未受到气囊膨胀加压时，口盖主体1可通过粘接面201粘接。从而，本申请通过应力槽202断裂以及粘接面201脱粘使口盖主体1从机体3上分离使无人机具有两种气囊加压开盖方式，只要其中任何一种开盖方式正常工作即可保证开盖顺利。通过双重保险的方式显著提高了开盖的成功率。在本实施例中，口盖主体1为碳纤维复合材料口盖。
具体的，为了形成应力槽202和粘接面201，本申请是通过设置有紧固件孔的圆形的垫片2实现，其中，口盖主体1上设置有阶梯孔11，阶梯孔11包括沉孔111和设置在沉孔111底部的通孔112，沉孔111面向机体3，垫片2一端的凸缘卡接在沉孔111内，另一端插接在通孔112内，垫片2的周向设置有应力槽202。垫片2一端的凸缘的外径小于沉孔111的内径，从而在凸缘和沉孔111之间形成粘接面201，用于填充粘接材料。同时，垫片2位于应力槽202的内侧设置有加速断裂的十字槽204，垫片2的中部通过十字槽204和应力槽202分隔为多个可断裂的耳片203，耳片203通过应力槽202与垫片2一端的凸缘连接。无人机气囊加压开盖时，在法向力的作用下，应力槽202断裂，从而使口盖主体1从机体3上脱离。
在本实施例中，沉头螺钉4的螺钉头、垫片2均与机体3的侧壁平齐设置，从而保证连接处的平整性，减少无人机飞行时的阻力。
在本实施例中，粘接面的厚度为H，应力槽的厚度为t，其中H＝2t；且当单个沉头螺钉的开盖力为50～100N时，t＝0.5～1mm。当单个沉头螺钉的开盖力大于100N时，应力槽的厚度为t适当加大。
在本实施例中，对垫片2与口盖主体1之间的胶粘强度进行设计，最终获得垫片2的外形尺寸。设所选择的胶粘剂粘接强度为σ，粘接面201的有效粘接面积为
S＝π(R2-r2)；
其中R和r分别为粘接面201的外径和内径。若每个口盖上均布有N个垫片，有
其中F为可抛弃式口盖的开盖力，
r＝r0+Δ+a；
其中r0为沉头螺钉4的钉头直径，Δ为圆形应力槽202的宽度，a为沉头螺钉4距离圆形应力槽202的间距，推荐Δ＝0.5～1mm，a＝1.5～2mm，从而
垫片的最大外径满足：其中，σ为胶粘剂强度(MPa)；N为沉头螺钉数量；F为单个沉头螺钉的开盖力(N)；R的单位为mm。
然后，本发明公开了一种无人机，包括机体3、沉头螺钉4和上述方案的可抛弃式口盖，口盖主体1通过沉头螺钉4与所述机体3连接，粘接面201上设置有粘接所述口盖主体1和机体3的粘接材料。气囊膨胀时，垫片2断裂与所述沉头螺钉4分离或者所述粘接面201与所述口盖主体1脱粘，只要其中任何一种开盖方式正常工作即可保证开盖顺利，从而通过双重保险的方式显著提高了开盖的成功率。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。
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