CN103057701B - 一种无尾翼单旋翼水压直升飞机 - Google Patents

Abstract

一种无尾翼单旋翼水压直升飞机，水压直升飞机是解决发生于高层建筑、石油化工、森林等领域的消防灭火难题的新技术手段，本发明是对水压直升飞机的进一步完善，主要技术特征是取消尾翼部分，旋翼、涡轮机和进水管的中心位于同一垂直线上，上述三者通过缸体结合在一起，在缸体的内壁设有抵抗旋翼扭转力矩的壁槽，同时，出水管由集水盘带动可在水平方向呈360度旋转，垂直方向呈90度旋转。涡轮机由地面消防泵提供的高压水通过进水管、缸体、出水弯头喷出后推动旋转，进而通过行星轮加速器带动主轴和旋翼旋转。本发明可借助高压水的自身动力将高压水方便地输往目标火区，使水压直升飞机更易制造、使用、推广。本发明还可用于海军陆战登陆和水上娱乐。

Description

一种无尾翼单旋翼水压直升飞机

技术领域  本发明涉及到直升飞机，更具体地说，它涉及到水压直升飞机。

背景技术  针对高层建筑消防灭火的世界性难题，人们设计出了各种灭火装备，其中2010年授权的名称为《水压直升飞机》的实用新型专利(专利号201020149811.5)尤其值得关注，其技术方案简单可行，具有很广阔的开发前景，不仅可应用于消防领域，在军事、娱乐等众多领域可大力推广。但该专利所描述的技术方案中沿用了通常单旋翼直升飞机必须具有的起抗扭转作用的尾翼，这就使得该项技术在实际应用中动平衡问题很难解决，尤其是随着进水软管的加长变斜，此种单旋翼直升飞机飞行的高度将大大受限。此外，该专利技术中没有明确对旋翼姿态的控制和喷水方向的控制。

发明内容  本发明的目的在于改进完善水压直升飞机的技术，克服动平衡难于解决的问题，使其更易于控制，结构更简单。为此下面提出一种无尾翼单旋翼水压直升飞机，其结构组成如下：

一种无尾翼单旋翼水压直升飞机，由旋翼、涡轮机、进水管、出水管、旋翼控制机构等部分组成，所述的旋翼的主轴、涡轮机旋转中心、进水管三者自上而下位于同一垂线上，这就使得水压直升飞机的主要负荷无论怎样变化始终处于旋翼主轴的垂线上，易于解决输水软管长度变化引来的动平衡问题；所述的进水管直接与一缸体联接，所述的缸体的上端对称布置开口朝下的至少两个出水弯管，缸体的内壁设有纵向壁槽，此种缸体结构设计最大可能的减少了出水反冲力造成的动平衡问题和解决了平衡旋翼扭转力矩的难题，去掉了尾翼；所述的涡轮为环状结构，其由内外两个圈层及这两圈层中所夹的周向布置的一系列叶片组成，其叶片位于缸体出水口下方，其外圈通过联接装置与旋翼主轴装设在一起，缸体出水口喷出的高压水冲击叶片进而推动涡轮机并带动旋翼旋转；所述的控制机构主要由电子遥控装置和调整旋翼倾斜角度的斜盘控制装置组成，其斜盘的下盘状态由遥控装置控制的电磁伸缩装置的伸缩实现；所述的出水管与一位于涡轮下方的装设在缸体周围的集水盘联接。

更进一步地，上述的涡轮外圈与主轴的联接装置为行星齿轮加速器，涡轮外圈 与行星齿轮加速器的外齿圈联接，旋翼主轴与太阳轮联接，缸体与行星轮架联接。这就使得水的压力和动力更为高效地转变为旋翼的转动能力，使转速易于达到起飞的要求。

此外，上述的集水盘与缸体外壁间通过轴承联接，集水盘的内缘侧布设有一系列螺线槽，缸体与集水盘装接的部位的外壁开设小孔并在其中固装一电磁阀，所述的出水管与集水盘的联接为可转动联接装置，出水管与集水盘根部还有一电磁伸缩装置。这样，通过遥控控制缸体中的电磁阀，缸体中一小部分水流能够推动螺线槽运动进而带动集水盘以及出水管可围绕缸体作360度旋转，通过控制电磁伸缩装置来使出水管在垂直面内作至少90度的旋转，如此，不需要转动整个机体就可实现对出水方向的控制。

本发明的主要用途为：1、通过消防水带同消防车相接，可以对高层建筑、石油化工、森林等类的火灾扑灭提供高效便捷的方式；2、通过水带和小型舰只的高压水泵相接，可为海军陆战山地登陆提供简便装备；3、通过水带和城市花园中的水泵相接，可以为城市创造情趣和成为水上娱乐设施。4、如小型制作，和注射筒相接，可以成为儿童游戏益智的玩；5、和消防车相接，也可用作起重吊装工具。

附图说明  附图1单旋翼水压直升飞机的主要组成结构示意图

附图2  内外两圈层夹叶片的涡轮结构示意图

附图3  上下层夹螺线槽的涡轮结构示意图

附图4  螺线槽示意图

附图5  集水盘和出水管的联接示意图

附图6  缸体内壁壁槽结构示意图

浮图7  带螺线槽的集水盘示意图

附图8  行星轮加速器示意图

附图9  遥控电路示意图

其中1旋翼  2缸体  3涡轮  4行星轮加速器  5集水盘

6出水管  7电磁伸缩装置  8叶片  9螺线槽

10电磁阀  11壁槽

具体实施方式  下面结合附图和具体实施例进一步说明本发明的制造和使用：

首先分别说明各主要部件的制造

实例1：采用内外两圈层夹叶片的涡轮结构，如附图1与附图2

旋翼1采用铝合金制造，三叶，一叶长度不小于1米。

缸体2  其几何结构：主体为圆筒，直径与消防水带匹配，上端为两个对称布 置的出水弯头，弯头与缸体相接的一端口径大，向下喷水的端口口径小。由于缸体是整个飞机承载体，应用高强度材料制作。缸体内壁设有利用水压抵抗旋翼扭矩的壁槽，结构如附图6所示。

涡轮3涡轮的内圈可与缸体用向心轴承联接，叶片倾斜弯曲，其结构示意如附图2所示。

行星轮加速器4行星轮的外齿圈可与涡轮的外圈制成一体，行星轮架与缸体固定，太阳轮与主轴联接，其结构如附图8。

集水盘5和出水管6集水盘呈圆槽状，内槽分为上下两部分，下部与缸体通过向轴承联接，上部呈栅环状，栅柱中接螺线槽。缸体中装有电磁阀10，当阀门开启后，喷射水流吹动螺线槽进而带动集水盘围绕缸体转动。集水盘的底部汇聚口与出水管通过可转动接头联接。特别注意，由于接水盘围绕缸体旋转，其和出水管间的电磁伸缩装置的控制线采用特别布设方法。电子遥控装置输出的控线，一根控线以金属缸体为地线，另一根控线与集水盘下部缸体外壁中敷设的环状导电环联接。控制出水管在垂面位置的电磁伸缩装置的另一根控线通过电刷与导电环触接。

电磁伸缩装置7通过遥控控制电磁伸缩装置的伸缩来点整旋翼姿态和出水管上下的摆动。

实例2：采用上下层夹螺线槽的涡轮结构，如附图3与附图4。其它结构和实例1相同。

在使用中，本发明和消防车通过消防水带相接，地面可在此直升飞机的正下方设置消防水带给送装置，使直升飞机只拖动垂直方向的水管上升。通过遥控装置控制飞机的悬停高度和出水管的喷水方向，达到准确向目标火区喷水的目的。

Claims (3)

1.一种无尾翼单旋翼水压直升飞机，由旋翼、涡轮机、进水管、出水管、旋翼控制机构组成，其特征是，所述的旋翼的主轴、涡轮机旋转中心、进水管自上而下位于同一垂线上；所述的进水管直接与一缸体联接，缸体的上端对称布置开口朝下或朝外的至少两个出水弯管；所述的缸体的内壁设有纵向壁槽；所述的涡轮为环状结构，其由内外两个圈层或上下两个圈层及这两圈层中所夹的周向布置的一系列叶片组成，其叶片位于缸体出水口下方或前方，其外圈层或上圈层通过联接装置与旋翼主轴装设在一起；所述的旋翼控制机构主要由电子遥控装置和调整旋翼倾斜角度的斜盘控制装置组成，其斜盘的下盘状态由遥控装置控制的电磁伸缩装置的伸缩实现；所述的出水管与一位于涡轮下方的装设在缸体周围的集水盘联接。

2.根据权利要求1所述的一种无尾翼单旋翼水压直升飞机，其特征是，所述的涡轮外圈层或上圈层与主轴的联接装置为行星齿轮加速器，涡轮外圈层或上圈层与行星齿轮加速器的外齿圈联接，太阳轮与旋翼主轴联接，行星轮架固定在缸体上。

3.根据权利要求1所述的一种无尾翼单旋翼水压直升飞机，其特征是，所述的集水盘与缸体外壁间通过轴承联接，集水盘的内缘侧布设有一系列螺线槽，缸体与集水盘装接的部位的外壁开设小孔并在其中固装一电磁阀，所述的出水管与集水盘的联接为可转动联接装置，出水管与集水盘根部有一电磁伸缩装置。