CN104071332A - 无人机后三点导向装置及应用该装置的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种无人机后三点导向装置及应用该装置的方法，包括：主轴(1)、垂尾连接件(2)、机身连接件(3)、主轴连接件(4)、导向轮(5)、横向轴承(6)、纵向轴承(7)、缓冲件(8)、第一连接件(9)和第二连接件(10)。具有以下优点：(1)能在无人机起降滑跑过程中灵活导向；(2)在飞机降落触地时具有较好的减震效果；(3)具有结构设计简单易懂、易拆卸和和安装简便的优点；(4)具有结构质量好、重量轻的优点。
Description
技术领域
本发明涉及无人机后导向装置，具体涉及一种无人机后三点导向装置及应用该装置的方法。
背景技术
由于无人机起飞和降落基本需要比较长和比较宽的滑跑跑道，而在民用无人机作业中，往往会遇到起飞场地不好，很难有理想的起降场地；又由于飞机起飞动力由螺旋桨高速转动产生强劲的向前拉力，而螺旋桨又会产生向左和向上的分力，从而导致飞机很难在无需过多控制的情况下在一条比较窄的道路上跑直，而又由于垂尾舵面需要在飞机速度跑起来的情况下，舵效才会有一点效果，而往往飞机在速度还未起来或者有侧风的情况下，飞机垂尾就表现的没什么作用了，从而使飞机容易在起降陆地滑跑中，无法控制而撞向路边，造成飞机的损坏或者是撞上路人，从而造成不必要的损失和危险。另外，飞机在滑跑降落触地时，由于力的作用是相互的，所以地面会向飞机起落架反弹一股强大的力，从而造成飞机机体的破裂。因此，需要研究出一款既能灵活导向飞机，又具有减震作用的导向装置，以免造成不必要的损失和危险。
但在，在实现本实用新型的过程中，发明人发现，现有技术中至少存在以下缺陷：
现有飞机后导向轮基本只靠一个轮子支撑，并且轮子与飞机是硬链接，因此，一方面：在飞机起飞过程中，随着飞机油门慢慢增加，当起降场地不理想和起飞侧风比较大时，飞机也会相应的慢慢产生向左偏转力，而且该股偏转力还会随着油门的变化而相应的增加，从而使飞机容易跑偏，但一个轮子，仅依靠垂尾导向，使飞机转向不灵活，甚至垂尾最大力矩也抵消不了螺旋桨偏转力时，飞机就会撞上路边和行人；另一方面：在飞机降落过程中，由于飞机速度较快和惯性较大，所以当飞机触地时，地面会有股强大的力给起落架，而起落架与机身硬链接，容易在降落时损坏机身。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种无人机后三点导向装置及导向方法，应用于民用小型无人机的后导向，具有无人机灵活导向和起降减震效果。
本发明采用的技术方案如下：
本发明提供一种无人机后三点导向装置，包括：主轴(1)、垂尾连接件(2)、机身连接件(3)、主轴连接件(4)、导向轮(5)、横向轴承(6)、纵向轴承(7)、缓冲件(8)、第一连接件(9)和第二连接件(10)；
所述主轴(1)竖向设置，所述主轴(1)的底端与所述横向轴承(6)中心部位固定连接，所述主轴(1)的顶端通过所述纵向轴承(7)与所述机身连接件(3)固定连接；所述主轴(1)还通过所述主轴连接件(4)与所述垂尾连接件(2)固定连接；
所述横向轴承(6)的一端通过所述第一连接件(9)与所述导向轮(5)轴心的一侧固定连接；所述横向轴承(6)的另一端通过所述第二连接件(10)与所述导向轮(5)轴心的另一侧固定连接；
所述缓冲件(8)固定设置在所述主轴(1)与所述导向轮(5)之间。
优选的，所述主轴连接件(4)包括第一连杆(41)、第二连杆(42)和第三连杆(43)；所述第一连杆(41)的一端与所述垂尾连接件(2)固定连接；所述第一连杆(41)的另一端与所述第二连杆(42)的一端固定连接；所述第二连杆(42)的另一端与所述第三连杆(43)的一端固定连接；所述第三连杆(43)的另一端与所述主轴(1)传动连接。
优选的，所述主轴(1)的底端开设凹槽，所述凹槽卡固在所述横向轴承(6)的外周。
优选的，所述缓冲件(8)包括：第一支撑杆(81)、第二支撑杆(82)和缓冲部件(83)；所述第一支撑杆(81)固定在所述主轴(1)上，所述第二支撑杆(82)固定在所述连接件(9)与连接件(10)中间的横轴上，所述缓冲部件(83)固定安装在所述第一支撑杆(81)和所述第二支撑杆(82)之间。
优选的，所述缓冲部件(83)为弹簧。
优选的，所述导向轮(5)为橡胶导向轮；所述横向轴承(6)为圆柱体轴承；所述纵向轴承(7)为圆柱体轴承；所述主轴(1)为铝合金主轴；所述第一连接件(9)和所述第二连接件(10)分别为碳纤维连接件。
本发明还提供一种应用无人机后三点导向装置的方法，包括以下步骤：
S1，将所述无人机后三点导向装置的所述垂尾连接件(2)固定安装到无人机垂尾舵面位置，将所述机身连接件(3)固定安装到无人机机身位置，使所述无人机后三点导向装置与无人机垂尾同向；
S2，当无人机跑偏时，向无人机的垂尾舵机发出修正信号，垂尾舵机根据所述修正信号控制垂尾转动；当垂尾转动时，带动所述无人机后三点导向装置转动，实现无人机转向；
当无人机降落触地过程中，地面向无人机反馈应力，在该应力的作用下，所述导向轮(5)按照到所述主轴(1)的半径向上转动，进而压缩缓冲件(8)，缓冲件(8)抵消该应力的作用；
优选的，S2中，通过人为控制或电脑控制方式，向无人机的垂尾舵机发出修正信号。
优选的，S2中，当垂尾转动时，带动所述无人机后三点导向装置转动，实现无人机转向具体为：
当垂尾转动时，带动与垂尾固定连接的垂尾连接件(2)转动；在垂尾连接件(2)转动的带动下，带动与垂尾连接件(2)固定连接的主轴连接件(4)转动；在主轴连接件(4)转动的带动下，带动与主轴连接件(4)固定连接的主轴(1)转动；
当主轴(1)转动时，带动与主轴(1)固定连接的横向轴承(6)转动；
在横向轴承(6)转动的带动下，最终带动与横向轴承(6)固定连接的导向轮(5)转动，实现无人机转向。
本发明提供的无人机后三点导向装置及导向方法，具有以下优点：
(1)能在无人机起降滑跑过程中灵活导向；
(2)在飞机降落触地时具有较好的减震效果；
(3)具有结构设计简单易懂、易拆卸和和安装简便的优点；
(4)具有结构质量好、重量轻的优点。
附图说明
图1为本发明提供的无人机后三点导向装置的标注结构示意图；
图2为本发明提供的无人机后三点导向装置的结构示意图；
图3为本发明提供的无人机后三点导向装置的俯视图；
图4为本发明提供的无人机后三点导向装置的侧视图；
图5为本发明提供的无人机后三点导向装置的前视图；
图6为将本发明提供的无人机后三点导向装置安装到无人机上的整体结构示意图；其中，22---垂尾；23---方向舵；24---无人机后三点导向装置。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行详细说明：
如图1-5所示，本发明提供一种无人机后三点导向装置，如图6所示，为将该无人机后三点导向装置安装到无人机上的整体结构示意图。无人机后三点导向装置包括：主轴1、垂尾连接件2、机身连接件3、主轴连接件4、导向轮5、横向轴承6、纵向轴承7、缓冲件8、第一连接件9和第二连接件10；其中，主轴1竖向设置，主轴1的底端与横向轴承6中心部位固定连接，主轴1的顶端通过纵向轴承7与机身连接件3固定连接；主轴1还通过主轴连接件4与垂尾连接件2固定连接；横向轴承6的一端通过第一连接件9与导向轮5轴心的一侧固定连接；横向轴承6的另一端通过第二连接件10与导向轮5轴心的另一侧固定连接；缓冲件8固定设置在主轴1与导向轮5之间。
具体的，主轴连接件4包括第一连杆41、第二连杆42和第三连杆43；第一连杆41的一端与垂尾连接件2固定连接；第一连杆41的另一端与第二连杆42的一端固定连接；第二连杆42的另一端与第三连杆43的一端固定连接；第三连杆43的另一端与主轴1传动连接。通过主轴连接件4，使整个导向装置与垂尾连接，使得该后起落架与垂尾同向导向，进而使飞机导向更加灵活安全。机身连接件3将整个导向装置与机身结合，机身连接件3通过从机身内部通往外面与纵向轴承7装配在一起，使整个导向装置固定在机身上，其中，纵向轴承7优选为一个圆柱体轴承，具有使整个导向装置平滑转动的作用，从而有效减轻垂尾舵机所给的力，保证导向轮顺畅的转动和防止垂尾舵机用力过度而扫齿。主轴1的底端开设凹槽，凹槽卡固在横向轴承6的外周。通过凹槽的作用，使主轴1与横向轴承6固定连接，当主轴1转动时，能够带动横向轴承6转动。
缓冲件8包括：第一支撑杆81、第二支撑杆82和缓冲部件83；第一支撑杆81固定在主轴1上，第二支撑杆82固定在第一连接件9和第二连接件10中间的横轴上，缓冲部件83固定安装在第一支撑杆81和第二支撑杆82之间。实际应用中，缓冲部件83可以是采用按照飞机的重量和飞机降落撞击地面所产生的力量而设计的弹簧，能很好的减缓起降时的冲击力。
本发明中，导向轮5可以采用高分子材料橡胶轮子，具有软、耐磨等特点，从而具有适当的减震效果，同时飞机在降落时，机身给导向轮压力，使得导向轮与地面产生强大的摩擦力，这样就能很好的达到飞机降落时减速的效果。主轴1可以采用铝合金制作而成，其具有高强度、重量轻等特点；第一连接件9和第二连接件10优选分别为高强度的碳纤维连接件，其作用为使导向轴和主轴完美结合。横向轴承6优选为横向圆柱短轴承，其作用是给弹簧起到缓冲的效果，能使导向轮在受到地面撞击力时按照主轴1的半径向上转动，从而起到很好的减震效果。
本发明还提供一种应用上述无人机后三点导向装置的方法，包括以下步骤：
S1，将无人机后三点导向装置的垂尾连接件2固定安装到无人机垂尾舵面位置，将机身连接件3固定安装到无人机机身位置，使无人机后三点导向装置与无人机垂尾同向；
S2，(1)当无人机跑偏时，向无人机的垂尾舵机发出修正信号，垂尾舵机根据修正信号控制垂尾转动；当垂尾转动时，带动无人机后三点导向装置转动，实现无人机转向；其中，可以通过人为控制或电脑控制方式，向无人机的垂尾舵机发出修正信号。
其中，当垂尾转动时，带动无人机后三点导向装置转动，实现无人机转向具体为：
当垂尾转动时，带动与垂尾固定连接的垂尾连接件2转动；在垂尾连接件2转动的带动下，带动与垂尾连接件2固定连接的主轴连接件4转动；在主轴连接件4转动的带动下，带动与主轴连接件4固定连接的主轴1转动；
当主轴1转动时，带动与主轴1固定连接的横向轴承6转动；
在横向轴承6转动的带动下，最终带动与横向轴承6固定连接的导向轮5转动，实现无人机转向。
(2)当无人机降落触地过程中，地面向无人机反馈应力，在该应力的作用下，导向轮5按照到主轴1的半径向上转动，进而压缩缓冲件8，通过力的传递与发散，缓冲件8抵消绝大部分应力的作用。
综上所述，本发明提供的无人机后三点导向装置及导向方法，具有以下优点：
(1)能在无人机起降滑跑过程中灵活导向；
(2)在飞机降落触地时具有较好的减震效果；
(3)具有结构设计简单易懂、易拆卸和和安装简便的优点；
(4)具有结构质量好、重量轻的优点。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种无人机后三点导向装置，其特征在于，包括：主轴(1)、垂尾连接件(2)、机身连接件(3)、主轴连接件(4)、导向轮(5)、横向轴承(6)、纵向轴承(7)、缓冲件(8)、第一连接件(9)和第二连接件(10)；
所述主轴(1)竖向设置，所述主轴(1)的底端与所述横向轴承(6)中心部位固定连接，所述主轴(1)的顶端通过所述纵向轴承(7)与所述机身连接件(3)固定连接；所述主轴(1)还通过所述主轴连接件(4)与所述垂尾连接件(2)固定连接；
所述横向轴承(6)的一端通过所述第一连接件(9)与所述导向轮(5)轴心的一侧固定连接；所述横向轴承(6)的另一端通过所述第二连接件(10)与所述导向轮(5)轴心的另一侧固定连接；
所述缓冲件(8)固定设置在所述主轴(1)与所述导向轮(5)之间。
2.根据权利要求1所述的无人机后三点导向装置，其特征在于，所述主轴连接件(4)包括第一连杆(41)、第二连杆(42)和第三连杆(43)；所述第一连杆(41)的一端与所述垂尾连接件(2)固定连接；所述第一连杆(41)的另一端与所述第二连杆(42)的一端固定连接；所述第二连杆(42)的另一端与所述第三连杆(43)的一端固定连接；所述第三连杆(43)的另一端与所述主轴(1)传动连接。
3.根据权利要求1所述的无人机后三点导向装置，其特征在于，所述主轴(1)的底端开设凹槽，所述凹槽卡固在所述横向轴承(6)的外周。
4.根据权利要求1所述的无人机后三点导向装置，其特征在于，所述缓冲件(8)包括：第一支撑杆(81)、第二支撑杆(82)和缓冲部件(83)；所述第一支撑杆(81)固定在所述主轴(1)上，所述第二支撑杆(82)固定在所述第一连接件(9)和所述第二连接件(10)中间的横轴上，所述缓冲部件(83)固定安装在所述第一支撑杆(81)和所述第二支撑杆(82)之间。
5.根据权利要求4所述的无人机后三点导向装置，其特征在于，所述缓冲部件(83)为弹簧。
6.根据权利要求1所述的无人机后三点导向装置，其特征在于，所述导向轮(5)为橡胶导向轮；所述横向轴承(6)为圆柱体轴承；所述纵向轴承(7)为圆柱体轴承；所述主轴(1)为铝合金主轴；所述第一连接件(9)和所述第二连接件(10)分别为碳纤维连接件。
7.一种应用权利要求1-6任一项所述无人机后三点导向装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，将所述无人机后三点导向装置的所述垂尾连接件(2)固定安装到无人机垂尾舵面位置，将所述机身连接件(3)固定安装到无人机机身位置，使所述无人机后三点导向装置与无人机垂尾同向；
S2，当无人机跑偏时，向无人机的垂尾舵机发出修正信号，垂尾舵机根据所述修正信号控制垂尾转动；当垂尾转动时，带动所述无人机后三点导向装置转动，实现无人机转向；
当无人机降落触地过程中，地面向无人机反馈应力，在该应力的作用下，所述导向轮(5)按照到所述主轴(1)的半径向上转动，进而压缩缓冲件(8)，通过力的传递与发散，缓冲件(8)抵消应力的作用。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，S2中，通过人为控制或电脑控制方式，向无人机的垂尾舵机发出修正信号。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，S2中，当垂尾转动时，带动所述无人机后三点导向装置转动，实现无人机转向具体为：
当垂尾转动时，带动与垂尾固定连接的垂尾连接件(2)转动；在垂尾连接件(2)转动的带动下，带动与垂尾连接件(2)固定连接的主轴连接件(4)转动；在主轴连接件(4)转动的带动下，带动与主轴连接件(4)固定连接的主轴(1)转动；
当主轴(1)转动时，带动与主轴(1)固定连接的横向轴承(6)转动；
在横向轴承(6)转动的带动下，最终带动与横向轴承(6)固定连接的导向轮(5)转动，实现无人机转向。
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