CN104494805A - 一种碳纤维多旋翼无人机机身及制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碳纤维多旋翼无人机机身及制造方法，属于无人机设备领域。本发明的一种碳纤维多旋翼无人机机身及制造方法，包括中央舱、旋翼臂和电机舱，所述的中央舱包括固连在一起的中央舱上盖和中央舱舱体，所述的中央舱舱体中部固定设有设备板，所述的旋翼臂一端与电机舱连接，另一端伸入到中央舱舱体内的设备板与底板之间，且旋翼臂的端部通过连接件与设备板、底板连接。本发明提供了一种结构简单，设计方案合理巧妙，在使用最少的制造原材料以保证机身质量最轻的同时，还保证了机身具有足够的结构强度和较好的使用性能。

Description

一种碳纤维多旋翼无人机机身及制造方法

技术领域

本发明涉及一种无人机，更具体地说，涉及一种碳纤维多旋翼无人机机身及制造方法。

背景技术

在输电线运行工作中，经常会遇到在几个档距范围内要求对故障点、危险点进行快速查找和确认的情况。但是在地形起伏或河沟纵横的情况下，采用现有的巡查手段不仅工作强度很高，而且工作效率还很低，甚至会造成巡查时间延误和结果不准确。因此，能够迅速、简单、准确地查找到故障点、危险点；能够实现多角度、全方位地观测、排查隐性或潜在的缺陷故障，及时掌握输电线路设备的运行状态，是当前输电线路运行部门面临的一个重要课题。

神鹰系列产品是为电力线路短途勘查服务，尤其是针对电力线路故障和缺陷的快速查找和应急巡查的新型无人飞行器。该系统可携带任务设备，可适应在高压线路电磁环境下，从空中对线路本体、绝缘子、均压环等各种目标进行巡查，快速及时的了解并掌握线路故障和缺陷情况，真正解决了复杂地形条件下进行高效、准确地巡查电力线路的难题。

神鹰系列快速巡查无人机系统是一种新型的电能驱动多旋翼飞行器，它能搭载任务设备从空中对地面目标进行中、近距离定点监视和机动巡查。它不仅兼顾机动巡航和稳定悬停，还具有良好的负载和滞空能力，具有安全性高、操作简单、易于携带、环保无污染、运行与维修成本低、快速响应能力好等优点。适用于高压输电线路的电磁场环境，并且尤其适合进行短途的电力线路故障应急巡查和缺陷快速查找。

但在长时间使用无人机的过程中本领域的专业技术人员发现，现有的无人机为了保证具有足够的强度和功能大都设计的结构复杂，机身重量较大，运行时耗能较多，使用时有诸多不便，因此还需要进一步改进。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有技术中的无人机机身结构复杂，重量较大，使用不便，成本较高的不足，提供了一种碳纤维多旋翼无人机机身及制造方法，采用本发明的技术方案，结构简单，设计方案合理巧妙，在使用最少的制造原材料以保证机身质量最轻的同时，还保证了机身具有足够的结构强度。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种碳纤维多旋翼无人机机身，包括中央舱、旋翼臂和电机舱，所述的中央舱包括固连在一起的中央舱上盖和中央舱舱体，所述的中央舱舱体中部固定设有设备板，所述的旋翼臂一端与电机舱连接，另一端伸入到中央舱舱体内的设备板与底板之间，且旋翼臂的端部通过连接件与设备板、底板连接。

作为本发明进一步的改进，所述的连接件上加工出底部具有开口的孔，用于通过旋翼臂，该孔的上方两端设有用于连接设备板的螺纹孔，该孔的底部开口处设有锁紧机构，锁紧机构的下方设有用于连接底板的螺纹孔。

作为本发明进一步的改进，所述的旋翼臂通过高强度结构胶分别与中央舱舱体、电机舱胶接。

作为本发明进一步的改进，所述的电机舱中部设有电机安装板。

作为本发明进一步的改进，所述的中央舱舱体的底板上设置有与设备板外部形状相匹配的加强筋。

作为本发明进一步的改进，所述的中央舱上盖和中央舱舱体之间通过螺栓固定连接。

作为本发明进一步的改进，所述的螺栓一端加工出外螺纹，另一端加工出内螺纹。

本发明的一种碳纤维多旋翼无人机机身的制造方法，其步骤为：

1)中央舱舱体成型工艺：

先将模具预热到50℃，预热时间为2h，然后在模具型腔表面及分型面上涂抹脱模剂，并在脱模剂挥发干燥后开始铺层操作，用碳纤维预浸布铺放两到三层后，即开始按规定的尺寸、形状、位置、厚度等铺放机身底板上的加强筋，继续铺放2-3层后，再依次铺放隔离膜和吸胶棉，然后将模具放入真空袋中进行抽真空，最后放入热压罐中进行固化，固化结束后，将中央舱舱体毛坯从模具中脱出；

2)电机舱成型工艺：

先将预先制作的碳纤维腹板放在模具的下模，然后将上模与下模合在一起，在腹板的上下两侧分别铺放2-3层铺层，将模具放入真空袋中进行抽真空，然后放入热压罐进行固化，固化结束后，将电机舱毛坯从模具中脱出。

3)组装机身：

将加工成型后的中央舱上盖、中央舱舱体、设备板、旋翼臂和电机舱组装而成无人机机身。

作为本发明进一步的改进，所述的中央舱舱体和电机舱的固化工艺均是在温度为80℃时加压2Kg，并加热1-2h，在温度为120℃时加压5Kg，并加热1-2h，在温度为135℃时加压5Kg，并加热1-2h。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：

(1)本发明的一种碳纤维多旋翼无人机机身，包括中央舱、旋翼臂和电机舱，中央舱包括固连在一起的中央舱上盖和中央舱舱体，中央舱舱体中部固定设有设备板，旋翼臂一端与电机舱连接，另一端伸入到中央舱舱体内的设备板与底板之间，且旋翼臂的端部通过连接件与设备板、底板连接，采用这种机身结构，将中央舱、旋翼臂和电机舱连接为一个整体，可以大大提高整体结构强度，减少机身质量，进而减少能耗，降低使用成本，让无人机能够更长时间的运行；

(2)本发明的一种碳纤维多旋翼无人机机身，其旋翼臂通过高强度结构胶与中央舱舱体侧壁、电机舱侧壁之间胶接，并在结构胶未固化之前将机身放入胶合工装中进行定位，实施起来较为简单，且三者之间的连接也更为紧密牢固；

(3)本发明的一种碳纤维多旋翼无人机机身，在中央舱舱体的底板上设置加强筋，能够更进一步地提高中央舱舱体的结构强度和刚度；

(4)本发明的一种碳纤维多旋翼无人机机身，合理简化了无人机机身的结构，使其更加简洁有效，工作可靠，实用性强，而且整体机身呈流线型设计，减少了空气阻力，运行顺畅，寿命延长；

(5)本发明的一种碳纤维多旋翼无人机机身的制造方法，生产出的无人机机身的结构强度高，质量轻，耐疲劳，几何结构匀称，承载能力好，变形量小，寿命长。

附图说明

图1为本发明的一种碳纤维多旋翼无人机机身的结构示意图；

图2为本发明的一种碳纤维多旋翼无人机机身的剖切结构示意图；

图3为本发明的一种碳纤维多旋翼无人机机身的剖切结构主视图；

图4为本发明中中央舱舱体的结构示意图；

图5为本发明中连接件的结构示意图；

图6和图7均为本发明中螺栓的结构示意图。

示意图中的标号说明：

1、中央舱上盖；2、中央舱舱体；3、旋翼臂；4、电机舱；5、设备板；6、加强筋；7、连接件；8、螺栓。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。

实施例

如图1、图2和图3所示，本实施例的一种碳纤维多旋翼无人机机身，包括中央舱、旋翼臂3和电机舱4，中央舱包括固连在一起的中央舱上盖1和中央舱舱体2，中央舱上盖1和中央舱舱体2之间通过螺栓8固定连接，具体地，如图6和图7所示，该螺栓8是一种特质螺栓，一端加工有外螺纹，另一端加工有内螺纹。连接时，具有外螺纹的一端穿过中央舱上盖1和中央舱舱体2上的螺纹孔将两者固连在一起；具有内螺纹的一端与从中央舱舱体2底部穿设而出的螺丝螺纹连接。本实施例中中央舱舱体2的中部固定设有设备板5，中央舱舱体2的底部为底板6，底板6上设置有加强筋，该加强筋与设备板5的形状、厚度相同，用于增加中央舱舱体2底部的结构强度和刚度。

本实施例的旋翼臂3一端与电机舱4连接，在电机舱4中部设有电机安装板，将电机舱4从中间剖开后，剖面会形成一个“H”型；另一端伸入到中央舱舱体2内的设备板5与底板6之间，且其端部通过连接件7与设备板5、底板6连接。如图5所示，本实施例的连接件7上加工出了底部具有开口的孔，用于通过旋翼臂3，该孔的上方两端设有用于连接设备板5的螺纹孔，该孔的底部开口处设有锁紧机构，锁紧机构包括横穿于孔底部开口两侧的螺纹孔，当旋翼臂3端部穿过连接件7上的孔后，螺丝通过上述锁紧机构的螺纹孔将开口两侧向中间靠近，即将旋翼臂3锁紧，锁紧机构的下方设有用于连接底板6的螺纹孔。采用这种机身结构，将中央舱、旋翼臂3和电机舱4连接为一个整体，可以大大提高机身的整体结构强度，减少机身质量，进而减少能耗，降低使用成本，让无人机能够更长时间的运行。

如图4所示，本实施例的中央舱舱体2侧壁上连接有多个均匀环形分布的旋翼臂3，每个旋翼臂3的末端又与电机舱4连接在一起，具体地，中央舱舱体2侧壁上环形且均匀分布的设置着多个插孔，插孔的孔边缘向中央舱舱体2外侧延伸形成包覆皮，而电机舱4的侧壁上也设置有同样尺寸的插孔，插孔的孔边缘向电机舱4外侧延伸形成包覆皮，旋翼臂3一端伸入电机舱4侧壁的插孔中，另一端伸入中央舱舱体2侧壁的插孔中，包覆皮包覆在旋翼臂3的外壁上。同时，上述的包覆皮与旋翼臂3外壁之间采用高强度结构胶胶接，并在结构胶未固化之前将机身放入胶合工装中进行定位，然后将连接件7通过其上开设的孔套在旋翼臂3的端部并锁紧，再用螺丝分别在连接件7的上下两端将设备板5、底板6连接起来。待结构胶固化之后将无人机从胶合工装中取出，然后进行打磨、补模、喷漆、转印、装配等工序，实施起来简单易行。

本实施例的一种碳纤维多旋翼无人机机身，在机身的各个边角处均采用圆弧过渡，使得整体结构的抗冲击性能能够更好的满足使用要求。其应用行业和拓展行业领域主要是：电力线路缺陷与故障快速巡查；电网设备事故应急侦测与状态评估；人员难以到达的电力设备的日常巡查；石油管线设备运行状态监查；轨道交通设备运行状态监查；反恐、消防、安防等领域的态势侦查；地质、考古、植被等领域的高空勘测；地震等自然灾害的灾情评估；远程指挥和通讯中断(当通讯中断时，无人机可经专用导线由地面直接供电，确保长时间留空)。

本实施例的一种碳纤维多旋翼无人机机身的制造方法，其步骤为：1)中央舱舱体2成型工艺：先将模具预热到50℃，时间为2h；然后在模具表面涂抹两遍以上的脱模剂，并在脱模剂挥发干燥后开始用碳纤维预浸布进行铺层操作，采用碳纤维预浸布铺层可以提高同等厚度下产品的力学性能；铺放两到三层后用碳纤维预浸布将机身底板6上的加强筋直接按规定的尺寸、形状、位置、厚度等铺放；继续铺放2-3层铺层后，再依次铺放隔离膜和吸胶棉，然后将模具放入真空袋中进行抽真空；最后放入热压罐中进行固化；固化结束，将中央舱毛坯从模具中脱出。2)电机舱4成型工艺：先将预先制作的碳纤维腹板放在模具的下模，然后将上模与下模合在一起；在腹板的上下两侧分别铺放2-3层铺层；将模具放入真空袋中进行抽真空，然后放入热压罐进行固化，固化结束，将电机舱4毛坯从模具中脱出来。3)组装机身：在中央舱舱体2和电机舱4制作完成后，需继续用CNC加工将功能部分加工出来，包括电机安装孔、销钉安装孔以及锁孔安装孔等，最后将加工成型后的中央舱上盖1、中央舱舱体2、设备板5、旋翼臂3和电机舱4组装而成无人机机身。

本实施例的一种碳纤维多旋翼无人机机身的制造方法，其中中央舱舱体2和电机舱4的固化工艺均是在温度为80℃时加压2Kg，并加热1-2h，在温度为120℃时加压5Kg，并加热1-2h，在温度为135℃时加压5Kg，并加热1-2h，采用这种固化工艺过程有利于空气排出，进而降低孔隙率，提高产品力学性能。

本发明的一种碳纤维多旋翼无人机机身的制造方法，生产出的无人机机身的结构强度高，质量轻，耐疲劳，几何结构匀称，承载能力好，变形量小，寿命长。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种碳纤维多旋翼无人机机身，其特征在于：包括中央舱、旋翼臂(3)和电机舱(4)，所述的中央舱包括固连在一起的中央舱上盖(1)和中央舱舱体(2)，所述的中央舱舱体(2)中部固定设有设备板(5)，所述的旋翼臂(3)一端与电机舱(4)连接，另一端伸入到中央舱舱体(2)内的设备板(5)与底板(6)之间，且旋翼臂(3)的端部通过连接件(7)与设备板(5)、底板(6)连接。

2.根据权利要求1所述的一种碳纤维多旋翼无人机机身，其特征在于：所述的连接件(7)上加工出底部具有开口的孔，用于通过旋翼臂(3)，该孔的上方两端设有用于连接设备板(5)的螺纹孔，该孔的底部开口处设有锁紧机构，锁紧机构的下方设有用于连接底板(6)的螺纹孔。

3.根据权利要求2所述的一种碳纤维多旋翼无人机机身，其特征在于：所述的旋翼臂(3)通过高强度结构胶分别与中央舱舱体(2)、电机舱(4)胶接。

4.根据权利要求3所述的一种碳纤维多旋翼无人机机身，其特征在于：所述的电机舱(4)中部设有电机安装板。

5.根据权利要求4所述的一种碳纤维多旋翼无人机机身，其特征在于：所述的中央舱舱体(2)的底板(6)上设置有与设备板(5)外部形状相匹配的加强筋。

6.根据权利要求5所述的一种碳纤维多旋翼无人机机身，其特征在于：所述的中央舱上盖(1)和中央舱舱体(2)之间通过螺栓(8)固定连接。

7.根据权利要求6所述的一种碳纤维多旋翼无人机机身，其特征在于：所述的螺栓(8)一端加工出外螺纹，另一端加工出内螺纹。

8.一种碳纤维多旋翼无人机机身的制造方法，其步骤为：

1)中央舱舱体(2)成型工艺：

先将模具预热到50℃，预热时间为2h，然后在模具型腔表面及分型面上涂抹脱模剂，并在脱模剂挥发干燥后开始铺层操作，用碳纤维预浸布铺放两到三层后，即开始按规定的尺寸、形状、位置、厚度等铺放机身底板(6)上的加强筋，继续铺放2-3层后，再依次铺放隔离膜和吸胶棉，然后将模具放入真空袋中进行抽真空，最后放入热压罐中进行固化，固化结束后，将中央舱舱体(2)毛坯从模具中脱出；

2)电机舱(4)成型工艺：

先将预先制作的碳纤维腹板放在模具的下模，然后将上模与下模合在一起，在腹板的上下两侧分别铺放2-3层铺层，将模具放入真空袋中进行抽真空，然后放入热压罐进行固化，固化结束后，将电机舱(4)毛坯从模具中脱出；

3)组装机身：

将加工成型后的中央舱上盖、中央舱舱体(2)、设备板(5)、旋翼臂(3)和电机舱(4)组装成无人机机身。

9.根据权利要求8所述的一种碳纤维多旋翼无人机机身的制造方法，其特征在于：所述的中央舱舱体(2)和电机舱(4)的固化工艺均是在温度为80℃时加压2Kg，并加热1-2h，在温度为120℃时加压5Kg，并加热1-2h，在温度为135℃时加压5Kg，并加热1-2h。