一种大口径防暴弹药无人机投放装置的制作方法

本实用新型涉及防暴弹药投射技术领域，尤其涉及的是一种大口径防暴弹药无人机投放装置。

背景技术：

在国内外各种反恐、维稳、处突应急行动中，“非致命性防暴弹药”如爆震弹、催泪弹、闪光弹、烟幕弹等广泛得到应用。此类弹药最常见的应用形式就是采用人员抛投、枪射和枪挂式榴弹发射器发射的方式投送至目标区域或人群以获得特定的非致命性作战效果。但由于受抛投距离的限制，处置人员需抵进现场，人身风险增大；采用枪挂式榴弹发射器发射的“非致命性防暴弹药”以38mm小口径弹药居多，而枪射式的口径更小，易受弹药威力限制，作用范围有限。所以上述使用方式只在应对小规模事件或处置警力相对充裕的条件下是比较有效的。而在应对较大规模群体性突发暴恐事件时，即便投入更多的警力，采用上述使用方式也无法有效满足暴恐现场快速处置需求。

随着无人机技术日趋成熟且向小型化、智能化方向发展，采用无人机携带非致命性防暴弹药快速飞抵暴恐现场并从空中向目标区域或人群精确投射非致命性防暴弹药已成为可能。这比人员抛投和枪射方式作用距离更远，速度更快，作用范围更大，效率也更高，尤其适用于大规模群体性暴恐现场早期快速处置与态势控制。目前已应用的警用无人机以多旋翼无人机居多，功能模块齐全，具备空中侦察、通信和和发射多种非致命性弹药进行空中打击等功能，但其所携带的非致命性弹药投放系统均以38mm小口径防暴弹药为主，利用弹药底火进行发射，不适合投射不带底火装置的大口径投掷式非致命性防爆弹药，单机携弹量和作用范围均偏小，不能满足大面积区域态势的快速控制。弹药投放系统利用底火发射时，发射的后座力对无人机平台的飞行稳定性有较大影响。且作战时机也以白天为主，在光线不足或夜间条件使用只能借助地面可见光照明装置或机载可见光照明装置进行照明指示，自身不具备隐形照明功能，行动隐蔽性太为降低。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种大口径防暴弹药无人机投放装置，以满足当前反恐维稳处突等行动在应对大规模群体性暴恐事件时的早期快速处置与区域态势控制需求。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种大口径防暴弹药无人机投放装置，所述投放装置包括无人机以及与无人机配合的任务设备，所述任务设备悬挂搭载在所述无人机的云台上，所述任务设备包括摄像机、隐形照明装置、多个弹药投射筒，所述弹药投射筒的筒口朝下且内置有多种防暴弹药，所述投放装置需在地面无人机操控器和任务设备操控器的配合下工作，所述地面无人机操控器和任务设备操控器统称为地面控制器，所述无人机操控器和任务设备操控器之间通过无线通讯连接，通过无人机操控器来控制无人机，通过任务设备操控器来控制任务设备；在地面控制器的操控下，所述无人机挂载任务设备飞临目标区域上空，对目标区域进行高清摄像和隐形照明，并控制多个弹药投射筒向下投射不同类型防暴弹药。

进一步的，所述任务设备还包括基座、视频发射机、视频发射天线和电路控制模块，所述基座顶部设置有电路仓，所述视频发射机和电路控制模块安装在所述电路仓中，所述视频发射机的输出端连接有视频发射天线，所述视频发射天线从电路仓一侧伸出，多个弹药投射筒安装在所述基座的底部，多个弹药投射筒通过外围的支撑框架围成一个整体，所述支撑框架的前后两端分别设置有卡销，通过卡销卡入无人机的云台上，从而使任务设备搭载在无人机的云台上，所述摄像机安装在所述支撑框架上，通过摄像机对目标区域进行视频采集并传递给电路控制模块。

进一步的，所述弹药投射筒包括投射筒筒体、防护盖板、弹射机构、卡弹机构，所述防护盖板安装在投射筒筒体底部的筒口处，所述防护盖板上安装有用于控制防护盖板启闭的盖板电磁锁，所述弹射机构安装在投射筒筒体内部，所述弹射机构包括弹射弹簧、弹射推板、两个弹射电磁锁，所述弹射推板水平设置在投射筒筒体内，两个弹射电磁锁固定设置在弹射推板顶端面，两个弹射电磁锁的锁舌能在投射筒筒体内壁的滑道内上下滑动，所述投射筒筒体内壁在靠近顶端的部位开有分别与两个弹射电磁锁的锁舌相配合的两个卡口，所述弹射弹簧设置在所述弹射推板和投射筒筒体的顶端盖之间，所述弹射推板下方用于安装防暴弹药；所述卡弹机构包括两个能伸缩的卡弹凸头和两个卡弹凹槽，两个卡弹凹槽设置在防暴弹药外壳侧壁上，两个卡弹凸头设置在投射筒筒体内壁上，当两个弹射电磁锁的锁舌分别卡入投射筒筒体内壁的两个卡口时，防暴弹药装填到位，此时防暴弹药上的两个卡弹凹槽同步对准两个卡弹凸头，两个卡弹凸头便弹出卡住防暴弹药。

进一步的，所述弹药投射筒还包括监测机构，所述监测机构包括用于监测防护盖板打开或闭合的防护盖监测传感器、用于监测防暴弹药投射与否的弹药出筒监测传感器、用于对装填的防暴弹药类型进行识别的弹药类型识别传感器。

进一步的，所述支撑框架包括位于左右两侧的两个侧支撑板、位于前后两端的两个端支撑板，两个端支撑板分别与两个侧支撑板固定连接，两个侧支撑板之间还横跨设有多个中间支撑板，所述隐形照明装置安装在多个中间支撑板上，所述摄像机安装在其中一个侧支撑板上。

进一步的，所述隐形照明装置包括多个隐形照明灯和光敏器件，多个隐形照明灯安装在照明灯安装基座上，通过光敏器件感知外界环境的光照信息，从而控制多个隐形照明灯的启闭。

进一步的，所述电路控制模块包括中央控制与处理单元、无线指令收发单元、隐形照明装置控制电路、视频发射机控制模块、多路盖板电磁锁驱动控制单元、多路弹射电磁锁驱动控制单元、多路防护盖监测电路、多路弹药出筒监测光敏件电路、多路弹药类型识别光敏件电路，所述中央控制与处理单元通过无线指令收发单元接收来自地面控制器的地面指令，并设定所述视频发射机的发射频道和控制多路盖板电磁锁、多路弹射电磁锁的解锁驱动；所述隐形照明装置控制电路将光敏器件采集的光照信息反馈成电压信号传递给中央控制与处理单元，中央控制与处理单元根据接收到的光照信息控制隐形照明灯的启闭；多路弹药出筒监测光敏件电路、多路弹药类型识别光敏件电路分别将监测到的防暴弹药出筒与否对应的光信号、防暴弹药外壁识别色带所反射的光信号反馈成对应的电压信号传递给中央控制与处理单元，同时多路防护盖监测电路将监测到的防护盖板启闭状态对应的电信号传递给中央控制与处理单元，中央控制与处理单元根据各路电信号来确定防护盖板的启闭状态、防暴弹药出筒与否状态和防暴弹药类型，并通过无线指令收发单元，将相应状态回传至地面控制器。

进一步的，所述防暴弹药上设有减速装置。

进一步的，所述基座、弹药投射筒、侧支撑板、端支撑板、中间支撑板、照明灯安装基座均采用铝合金材料。

本实用新型相比现有技术具有以下优点：

1、本实用新型提供了一种大口径防暴弹药无人机投放装置，该大口径防暴弹药无人机投放装置采用多旋翼无人机作为任务设备搭载平台，可携带多种类型大口径非致命性防暴弹药，具有空中高清摄像和隐形照明功能，在地面无人机操控器和任务设备操控器的配合下，可全天时快速抵达目标区域上空，实施视频侦察和非致命性防暴弹药的精准投射，以实现对地面现场大范围覆盖与控制。具有飞行速度快、续航时间长、载弹量大、载弹类型多、作用范围大、操作使用简单、安全性高、成本低、可全天时使用等优点。

2、本装置所携带的防暴弹药与单兵抛投式防暴弹药均为同一64mm标准口径型号，通用性好；可一次性携弹8枚，携带弹药类型有催泪弹、烟雾弹、震爆弹等，相比现有技术，具有携弹量大、载弹类型多、适应性广、可作用范围大的特点。除了可广泛应用公共安全领域反恐维稳处突行动中对群体性突发暴恐事件的现场控制与人群驱散，也可应用于军事领域各类海陆战场行动的人员与装备的大面积快速掩护与伪装。

3、本装置每个弹药投射筒均设计独立的防护盖板、弹射机构和卡弹机构，多重机械保险措施，可确保即使在无人机操作失误，发生摔机事故等极端情况下也不会出现掉弹或误投射，弹药投射筒采用机械弹射方式，对无人机平台飞行稳定性影响小，装置使用安全性高。

4、本装置每个弹药投射筒均设置有防护盖监测传感器、弹药出筒监测传感器、弹药类型识别传感器，多重智能状态监测与识别装置，可确保地面操作人员实时准确掌握装置状态，并作出正确决策，设备的智能化和可操作性高。

5、本装置搭载摄像机、隐形照明灯及光敏器件，可在光线不足和夜间条件下自动启动隐形照明器对目标区域进行照射，实施视频侦察和非致命性弹药投射，具备全天时出动作战的能力。

6、本装置适配的大口径防暴弹药可设有减速装置来降低落地速度，使本装置在较高空域实施弹药投射而不给地面目标造成额外附带损伤，确保非致命性弹药使用目的的准确达成，同时也极大降低装置因飞行高度过低而受到地面人员攻击的机率。

7、本装置无人机平台采用高强轻质碳纤维材料、任务设备主体均采用轻质主强铝合金材料，全装置重量轻，携行性好。

附图说明

图1是本实用新型的整体立体图。

图2是本实用新型的任务设备其中一个视角的立体图。

图3是本实用新型的任务设备另一个视角的立体图。

图4是本实用新型的任务设备的仰视图。

图5是本实用新型的任务设备的侧视图。

图6是本实用新型的弹药投射筒剖视图。

图7是本实用新型的电路控制模块的结构框图。

图8是本实用新型的使用状态示意图。

图中标号：1无人机，2任务设备，3摄像机，4隐形照明装置，41隐形照明灯，42照明灯安装基座，5弹药投射筒，51投射筒筒体，52防护盖板，53盖板电磁锁，54弹射弹簧,55 弹射推板,56弹射电磁锁，57卡口，58顶端盖，59卡弹凸头,510卡弹凹槽，511防护盖监测传感器，512弹药出筒监测传感器，513弹药类型识别传感器，6防爆弹药，7基座，9视频发射机,10视频发射天线，11支撑框架，111侧支撑板，112端支撑板，113中间支撑板，12 卡销，13中央控制与处理单元,14无线指令收发单元,15隐形照明装置控制电路,16视频发射机控制模块,17多路盖板电磁锁驱动控制单元,18多路弹射电磁锁驱动控制单元,19多路防护盖监测电路,20多路弹药出筒监测光敏件电路,21多路弹药类型识别光敏件电路。

具体实施方式

下面对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

参见图1至图8，本实施例公开了一种大口径防暴弹药无人机投放装置，投放装置包括无人机以及与无人机配合的任务设备，无人机可选用多旋翼无人机，任务设备悬挂搭载在无人机的云台上，无人机的云台水平转动角度为360°，上下转动角度为-45°～+45°之间。其中，多旋翼无人机最大任务载荷不小于20kg，抗风能力不小于5级风，飞行时长不小于 60min，工作温度为-40℃至+50℃。任务设备包括摄像机、隐形照明装置、多个弹药投射筒，弹药投射筒的筒口朝下且内置有64mm大口径的防暴弹药，该投放装置需与地面无人机操控器和任务设备操控器配合使用，地面无人机操控器和任务设备操控器统称为地面控制器，无人机操控器和任务设备操控器之间通过无线通讯连接，通过无人机操控器来控制无人机，通过任务设备操控器来控制任务设备；在地面无人机操控器和任务设备操控器的操控下，无人机挂载任务设备飞临目标区域上空，对目标区域进行高清摄像和隐形照明，并控制多个弹药投射筒向下投射防暴弹药，防暴弹药上可设有减速装置，减速装置可以为减速伞或减速飘带，以降低落地速度。其中，摄像机可选用具有可见光和近红外摄像功能的微小型摄像机，视场角不小于30°；分辨率不小于1080P；功耗不大于0.5W；供电电压12V。

任务设备还包括一个长方形的基座、视频发射机、视频发射天线和电路控制模块，基座顶部设置有电路仓，视频发射机和电路控制模块安装在电路仓中，视频发射机的输出端连接有视频发射天线，视频发射天线从电路仓一侧伸出，多个弹药投射筒通过螺钉安装在基座的底部，多个弹药投射筒通过外围的支撑框架围成一个整体，支撑框架包括位于左右两侧的两个侧支撑板、位于前后两端的两个端支撑板，两个端支撑板分别与两个侧支撑板固定连接，两个侧支撑板之间还横跨设有多个中间支撑板，隐形照明装置安装在多个中间支撑板上，摄像机安装在其中一个侧支撑板上。支撑框架的前后两端分别设置有卡销，通过卡销卡入无人机的云台上，从而使任务设备搭载在无人机的云台上，通过摄像机对目标区域进行视频采集并传递给电路控制模块。其中，视频发射机可选用高清数字图传发射机，功耗不大于2W，有效功率不小于1W。视频发射天线和无线指令收发天线可选用微型鞭状天线，发射频段为 2.4GHz和5.8GHz双波段。

弹药投射筒包括投射筒筒体、防护盖板、弹射机构、卡弹机构，防护盖板安装在投射筒筒体底部的筒口处，防护盖板上安装有用于控制防护盖板启闭的盖板电磁锁，防护盖板一侧通过销轴与投射筒筒体铰接，盖板电磁锁的锁舌从防护盖板另一侧伸出，投射筒筒体上设有锁扣，防护盖板盖拢时，盖板电磁锁的锁舌扣入弹药投射筒筒体口部的锁扣内，则可闭锁弹药投射筒，防止装填在投射筒内的防暴弹药意外掉落。销轴下方的投射筒筒体上设置防护盖监测传感器，防护盖监测传感器通过感知防护盖板启闭两种状态对应的电信号差异来实现对防护盖板启闭状态进行监测，从而确保地面人员能实时掌握任务设备的载弹状态。

弹射机构安装在投射筒筒体内部，弹射机构包括弹射弹簧、弹射推板、两个弹射电磁锁，弹射推板水平设置在投射筒筒体内，两个弹射电磁锁固定设置在弹射推板顶端面，两个弹射电磁锁的锁舌能在投射筒筒体内壁的滑道内上下滑动，投射筒筒体内壁在靠近顶端的部位开有分别与两个弹射电磁锁的锁舌相配合的两个卡口，弹射弹簧固定设置在弹射推板和投射筒筒体的顶端盖之间，弹射推板下方用于安装防暴弹药。防暴弹药向弹药投射筒内装填时，防暴弹药底端抵住弹射推板底端并向上推动弹射推板，使弹射推板上方的弹射弹簧压缩，直至两个弹射电磁锁的锁舌卡入投射筒筒体内壁两侧的卡口为止。

卡弹机构包括两个能伸缩的卡弹凸头和两个卡弹凹槽，两个卡弹凹槽设置在防暴弹药外壳侧壁上，两个卡弹凸头设置在投射筒筒体内壁上，当两个弹射电磁锁的锁舌分别卡入投射筒筒体内壁的两个卡口时，防暴弹药装填到位，此时防暴弹药上的两个卡弹凹槽同步对准两个卡弹凸头，两个卡弹凸头便弹出卡住防暴弹药，防止防护盖板在意外打开的情况下出现掉弹现象。弹射电磁锁的锁舌闭锁与卡弹凸头弹出卡弹同步到位。二者到位后，防护盖板即可盖上闭锁。装填在弹药投射筒内的防暴弹药在受到卡弹机构、防护盖板等多重机械闭锁结构的限制作用下，可完全避免意外掉弹情况的发生。

弹药投射筒还包括监测机构，监测机构包括用于监测防护盖板打开或闭合的防护盖监测传感器、用于监测防暴弹药投射与否的弹药出筒监测传感器、用于对装填的防暴弹药类型进行识别的弹药类型识别传感器。其中，防护盖监测传感器为一微型轻触开关，防护盖板打开时，防护盖板铰接端接触微型轻触开关并将微型轻触开关下压至接通状态，防护盖板盖拢时，微型轻触开关自动弹出变为断开状态。通过微型轻触开关控制电路通断实现对防护盖板打开或闭合状态的实时监测。弹药出筒监测传感器包括在投射筒筒体上相对设置的LED光源和第一光敏LED，LED光源与光敏LED间的光路被装填的防暴弹药阻挡与否会被光敏LED转变为电压信号的变化以实现对防暴弹药投射与否状态的监测。弹药类型识别传感器为第二光敏LED，第二光敏LED安装位置紧挨LED光源下方，且与装填到位后的防暴弹药外壳上专门设置的弹种类型识别色带位置对应，即第二光敏LED可通过防暴弹药外壳上识别色带所反射回的光信号转变为特定的电压信号以实现对装填弹药类型的识别。

隐形照明装置包括多个隐形照明灯和光敏器件，多个隐形照明灯安装在照明灯安装基座上，通过光敏器件感知外界环境的光照信息，从而控制多个隐形照明灯的启闭。其中，其中，隐形照明灯可采用红外隐形照明灯，红外隐形照明灯的中心波长为1050nm，单个功率为0.5W，发光照明角度为10°。

电路控制模块包括中央控制与处理单元、无线指令收发单元、隐形照明装置控制电路、视频发射机控制模块、多路盖板电磁锁驱动控制单元、多路弹射电磁锁驱动控制单元、多路防护盖监测电路、多路弹药出筒监测光敏件电路、多路弹药类型识别光敏件电路，中央控制与处理单元通过无线指令收发单元接收来自地面控制器的地面指令，并设定视频发射机的发射频道和控制多路盖板电磁锁、多路弹射电磁锁的解锁驱动；隐形照明装置控制电路将光敏器件采集的光照信息反馈成电压信号传递给中央控制与处理单元，中央控制与处理单元根据接收到的光照信息控制隐形照明灯的启闭；多路弹药出筒监测光敏件电路、多路弹药类型识别光敏件电路分别将监测到的防暴弹药出筒与否对应的光信号、防暴弹药外壁识别色带所反射的光信号反馈成对应的电压信号传递给中央控制与处理单元，同时多路防护盖监测电路将监测到的防护盖板启闭状态对应的电信号传递给中央控制与处理单元，中央控制与处理单元根据各路电信号来确定防护盖板的启闭状态、防暴弹药出筒与否状态和防暴弹药类型，并通过无线指令收发单元，将相应状态回传至地面控制器。

基座、弹药投射筒、侧支撑板、端支撑板、中间支撑板、照明灯安装基座均采用铝合金材料。

本实施例提供的一种大口径防暴弹药无人机投放装置的工作原理为：

首先进行弹药装填，在进行弹药装填时，需要将任务设备上下颠倒，使弹药投射筒的筒口朝上，将64mm口径的防暴弹药底部对准弹药投射筒筒口，向下推动防暴弹药，防暴弹药会推动弹射推板下移，弹射弹簧压缩，装填到位后，弹射机构的弹射电磁锁卡在对应的卡口内，此时卡弹凸头弹出卡弹，盖上筒口的防护盖板至盖板电磁锁锁住为止，完成弹药装填。待弹药装填完毕后，将任务设备再翻转过来，使得弹药投射筒的筒口朝下，然后将任务设备通过两个卡销挂载在多旋翼无人机的云台上，通过无人机操控器给无人机通电和路线规划后，操控无人机搭载任务设备起飞并飞至目标区域上空。任务设备上的摄像头实时采集目标区域的视频信息，并通过视频发射机和视频发射天线回传至地面控制器并显示在地面控制器的显示屏幕上。当目标区域光线不足时，任务设备电路仓中的中央控制与处理单元会根据光敏器件采集的光信号特征而控制隐形照明装置自动开启，对目标区域实施近红外隐形照明，从而保证装置全天时作战功能。地面控制人员根据地面控制器上显示的现场态势的实时视频信息进行决策，并最终确定弹药投射与否、投弹时机、位置、投弹类型等，并形成相应无人机操控指令和无人机任务设备控制指令，分别由地面的无人机操控器和任务设备操控器对无人机平台和任务设备进行协同控制。若决策指令为投射指令时，地面控制人员通过地面控制器屏幕上的可触摸式虚拟投射按钮操作面板触发投射指令，投射指令经地面控制器解调、功率放大后，由指令发射机和平板天线发送至任务设备并由任务设备上的无线指令收发单元接收，无线指令收发单元将接收的投射控制指令传输给中央控制与处理单元，中央控制与处理单元根据投射指令向盖板电磁锁驱动控制单元和弹射电磁锁驱动控制单元发出解锁指令，盖板电磁锁驱动控制单元接到解锁指令后，先于弹射电磁锁驱动控制单元解锁防护盖板的盖板电磁锁。盖板电磁锁先行打开，然后，弹射电磁锁解锁，弹射推板在下方弹射弹簧弹性推力作用下，强行推动防暴弹药挤开两侧卡弹机构的卡弹凸头并抛射出弹药投射筒。出筒瞬间，防暴弹药引信延时机构触发，获得一定投射初速的防暴弹药随后在重力和空气阻力作用下，沿抛投弹道下落至地面上或地面目标区域上空一定高度后作用。地面控制人员可通过地面控制器上的屏幕实时了解投弹过程和投弹作用后的效果，也可通过其它与地面控制器建立无线通信联系的手持式终端实时了解投弹过程和投弹作用后的效果。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。