CN105480412A - 一种无人机降落缓冲装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人机降落缓冲装置，包括外囊和由充气骨架组合成的内囊，其中，内囊的充气骨架充满气体后包括四条彼此形状相同的圆柱体形的主气柱，主气柱的顶表面和底表面分别位于顶平面和底平面上；主气柱之间通过侧气柱相连，侧气柱在顶平面上的投影沿矩形的边长分布；外囊用于包裹内囊，该外囊充满气体后呈长方体形或正方体形，其高度大于等于主气柱的高度，且其在顶平面上的投影覆盖主气柱和侧气柱的投影。本发明中的无人机降落减震缓冲装置在充气完成后能形成固定的方形，使无人机在降落过程中即使是受空气阻力影响，也能保证固定的形状，不至于无人机直接撞击地面。从而能起到很好保护无人机的作用。

Description

一种无人机降落缓冲装置

技术领域

本发明属于无人机领域，更具体地，涉及一种无人机降落缓冲装置，该装置能够在无人机降落时迅速充气，起到减震缓冲的作用。

背景技术

无人机运用领域比较广泛，国内无人机技术也越来越成熟。无人机具有能够适应复杂恶劣环境，设计灵活、体积小、续航时间长，不会造成人员损失的优点，但同时，由于无人机飞行速度较快，遇到突发情况需要迅速紧急降落，为确保无人机在紧急情况迫降时安全无损伤、降低无人机成本并再利用，通常需要对无人机设置迫降保护装置。

目前无人机降落缓冲装置助降伞缓冲连接杆，通过连接杆中的拉力缓冲组件，起到缓冲作用，使无人机不至高速撞击地面。这种无人机降落伞设置装置的方法，虽然可以为无人机减速，但是在无人机降落地面时，机体很容易直接撞击地面，造成无人机损伤。

另外，也有无人机设置减震气囊的方式，使无人机接触地面时，迅速释放气体，形成反作用力，从而达到减震的作用。但这种气囊在降落过程中无固定形状，容易受空气阻力使机身倾翻，影响减震效果。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的在于提供一种无人机降落缓冲装置，其中通过对其关键的缓冲气囊结构、形貌以及设置方式等进行改进，与现有技术相比能够有效解决无人机在下降过程中机身直接撞击地面的问题，并且该缓冲装置在无人机下降过程中能够保持固定形状，不易使无人机机身发生倾翻，使该缓冲装置在不同的使用环境下均能保持稳定的缓冲效果。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种无人机降落缓冲装置，其特征在于，该无人机降落缓冲装置包括外囊和由充气骨架组合成的内囊，其中，

所述内囊的充气骨架充满气体后包括四条彼此形状相同的主气柱，所述主气柱均为圆柱体形，这四条主气柱的顶表面和底表面分别位于相互平行的两个平面上，这两个平面分别记为顶平面和底平面；所述主气柱之间通过侧气柱相连，所述侧气柱在所述顶平面上的投影沿矩形的边长分布，所述主气柱分别位于该矩形的四个顶点上；所述内囊上还具有充气口，该充气口位于所述内囊的充气骨架上；

所述外囊用于包裹所述内囊，其表面具有进气口；该外囊充满气体后呈长方体形或正方体形，所述长方体形或正方体形的高大于等于所述主气柱的高度，所述长方体形或正方体形在所述顶平面上的投影覆盖所述主气柱和所述侧气柱的投影。

作为本发明的进一步优选，所述侧气柱包括四条彼此相同的第一气柱和四条彼此相同的第二气柱，所述第一气柱和所述第二气柱均呈圆柱体形，所述主气柱、所述第一气柱和所述第二气柱的圆柱体形中心轴线按照长方体或正方体的棱排列组合分布。

作为本发明的进一步优选，所述主气柱的半径均为100mm、且高度均为700mm；相邻两个所述主气柱的圆柱体形中心轴线之间的距离分别为1150mm和650mm。

作为本发明的进一步优选，所述侧气柱还包括第三气柱，所述第三气柱在所述顶平面上的投影沿所述矩形的对角线分布。

作为本发明的进一步优选，所述外囊包括底布、顶盖和侧围，所述底布对应所述外囊长方体形或正方体形的底面，所述顶盖对应所述外囊长方体形或正方体形的顶面，所述侧围对应所述外囊长方体形或正方体形的侧表面。

作为本发明的进一步优选，充入所述内囊中的气体能够在所述主气柱与所述侧气柱之间流动。

作为本发明的进一步优选，所述主气柱与所述侧气柱连接位置处被胶条密封。

作为本发明的进一步优选，所述内囊上还具有排气管，该排气管位于所述内囊的充气骨架上。

通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，由于采用由充气骨架组合成的内囊，充气骨架成形时呈方形，使得在落地时四角平稳着陆；外囊呈与内囊框架相匹配的长方体形或正方体形(受内囊圆柱体的影响，该长方体形或正方体形具有倒角)，能够把整个充气骨架包围，从而起到保护内囊的作用，使无人机在降落过程中减震缓冲效果迅速、平稳，不至于直接撞击地面；气囊具有固定形状，且力学结构稳定，在降落过程中不会受空气阻力而造成机身侧翻，减震缓冲效果稳定可靠。本发明中的缓冲气囊压缩排出气体后装入无人机机舱随无人机一起飞行，当无人机降落时，该缓冲装置被弹出无人机机舱，并通过牵引绳与无人机连接；在无人机下降过程中，该缓冲气囊会迅速充气(外囊通过进气口充气，内囊通过充气口充气)，充气速度快，能够降低无人机飞行速度，达到减震效果。在无人机下降过程中，充气气囊的高度始终低于无人机的高度，该缓冲装置折叠放于无人机的机舱内，当无人机降落时通过下降速度感应器传送给气体发生器推动降落缓冲装置弹出并迅速充气，该缓冲气囊紧贴于无人机舱体，不会发生侧翻和旋转。

除了缓冲气囊自身形状的影响外，一般来说气囊的充气量越大，缓冲减震的效果就越好，而充气量又决定了充气时间，影响无人机下降过程中的实际缓冲效果，充气时间越短，越利于降落缓冲装置发挥作用。本发明通过将气囊(尤其是内囊)设置成长方体形或正方体形的结构，在充气量一定的情况下这种结构具有最优的缓冲减震效果，有效的平衡了充气速率与气囊缓冲效果之间的关系；而主要通过圆柱形气柱彼此相互连接构成的内囊，由于对气柱的形状参数进行改进，使内囊具有良好的力学强度，能保证缓冲减震功能可靠、稳定的发挥。本发明中的降落缓冲装置其气柱优选按照长方体或正方体的棱排列组合分布，其主气柱充气后的半径优选为100mm、高度优选为700mm，长气柱的半径优选为60mm、长度优选为1350mm，短气柱的半径优选为60mm、长度优选为850mm，即，相邻两个主气柱的圆柱体形中心轴线之间的距离分别为1150mm和650mm，构成一个长方体，形成适合无人机降落时的与地面充分接触的最大表面积，达到一个良好的减震缓冲效果。本发明中的降落缓冲装置尤其适用于机身重量在170kg(空油)～230kg(满油)范围内，机身长度为2100mm～2700mm、宽度为850mm～1300mm、高度为710mm～780mm的无人机，可以保证无人机从最高50～100米的高空处下降时，无人机机身不受损伤。

另外，本发明中的无人机降落减震缓冲装置也适应于水面。由于本发明具有固定的形状，且通过胶条对主气柱与侧气柱连接位置处进行了加强密封性处理，在遇到恶劣环境时，特别在水上，也同样能起到很好的保护作用。

综上，本发明中的无人机降落减震缓冲装置，能够为无人机提供平衡平稳的降落，使无人机降低速度并减震，确保无人机安全降落。本发明中的无人机降落减震缓冲装置在充气完成后能形成固定的方形，使无人机在降落过程中即使是受空气阻力影响，也能保证固定的形状，不至于无人机直接撞击地面。从而能起到很好保护无人机的作用。

附图说明

图1是本发明无人机降落缓冲装置的结构示意图；

图2是本发明中的充气骨架内囊示意图；

图3是本发明中的外囊示意图；

图4是本发明的总体结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例1

图1、图2、图3、图4所示为本发明中无人机降落缓冲装置的整体和局部示意图，该无人机降落缓冲装置能够在无人机降落时迅速充气、并减震缓冲。图1所示为包括内囊与外囊组合缝制的缓冲气囊；图2所示包括设置于充气骨架内囊上的主气柱1、上长气柱4(对应第一侧气柱)、上短气柱2(对应第二侧气柱)、下长气柱5(对应第一侧气柱)、下短气柱3(对应第二侧气柱)、顶盖(设置于外囊)、充气口6、排气管、胶条；图3所示包括外囊的进气口31；图4所示为无人机总体结构图，降落缓冲装置42压缩折叠放于无人机41中，无人机41在降落过程中降落缓冲装置42从无人机机舱底部弹出，在降落过程中降落缓冲装置42迅速充气。

无人机降落缓冲装置42包括外囊和由充气骨架组合成的内囊，其中，内囊的充气骨架充满气体后包括四条彼此形状相同的主气柱1，主气柱1均为圆柱体形，这四条主气柱1的顶表面和底表面分别位于相互平行的两个平面上，这两个平面分别记为顶平面和底平面；主气柱1之间通过侧气柱相连，侧气柱在顶平面上的投影沿矩形的边长分布，主气柱1分别位于该矩形的四个顶点上；内囊上还具有充气口6，该充气口6位于内囊的充气骨架上。

如图2所示，侧气柱包括四条彼此相同的第一气柱和四条彼此相同的第二气柱，第一气柱和第二气柱均呈圆柱体形，主气柱1、第一气柱和第二气柱的圆柱体形中心轴线按照长方体或正方体的棱排列组合分布。侧气柱还可以包括第三气柱，该第三气柱在顶平面上的投影沿矩形的对角线分布。侧气柱还可以交叉分布，如，两个主气柱之间可以通过两个相交叉侧气柱相连，只要侧气柱在顶平面上的投影满足沿矩形的边长或对角线分布即可。

外囊用于包裹内囊，其表面具有进气口31；该外囊充满气体后呈长方体形或正方体形，长方体形或正方体形的高大于等于主气柱1的高度，长方体形或正方体形在顶平面上的投影完全覆盖主气柱1和侧气柱的投影。

外囊包括底布、顶盖和侧围，底布对应外囊长方体形或正方体形的底面，顶盖对应外囊长方体形或正方体形的顶面，侧围对应外囊长方体形或正方体形的侧表面。由于侧围可沿着内囊的主气柱缠绕，而主气柱为圆柱体形，因此外囊的长方体形或正方体形可以具有倒角。

在制作过程中充气骨架内囊的结构如图2所示，缝制好充气骨架后用胶条将缝合部位用胶条封好，防止漏气，充气不完全。外囊结构如图3所示，底部32设置有进气口31,能保证充气迅速。再将充气骨架缝制在外囊内如图1，充气完成后能形成固定的方形，使无人机在降落过程中即使是受空气阻力影响，也能保证固定的形状，不至于无人机直接撞击地面。从而能起到很好保护无人机的作用。

本实施例中，无人机降落缓冲装置内囊相邻两个主气柱中心轴线的距离分别为1150mm和650mm(分别对应于长方体长度、宽度)，主气柱的充气半径均为100mm，主气柱的高度为700mm，长短气柱的充气半径为60mm，从而构成一个成型框架，且内囊被外囊包裹。即使是在恶劣环境下(如在水面上)，也同样能起到很好的保护作用。

本发明通过对缓冲气囊的结构、设置方式等进行改进，尤其是对气囊的截面进行优化，能够有效提高缓冲气囊的强度。在材料相同，承受的载荷和力的支承条件都相对固定的情况下，截面形状为长方形的气囊强度优于截面形状为正方形的，而截面形状为正方形的气囊强度又高于截面为其他形状的气囊(例如，截面为圆形等)，本发明通过将气囊截面设置为矩形形状，既使得截面面积尽可能增大，又能够使截面面积尽可能分布在距中心轴较远处，提高缓冲气囊的强度。

本发明中的无人机降落缓冲装置也适用于水面，本发明中的无人机降落缓冲装置具有固定的形状，并且通过热合而成的胶条在气柱相互连接的位置处加强连接的密封效果，该胶条无毒无害外侧整齐规则，不透气密封性能较好。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种无人机降落缓冲装置，其特征在于，该无人机降落缓冲装置(42)包括外囊和由充气骨架组合成的内囊，其中，

所述内囊的充气骨架充满气体后包括四条彼此形状相同的主气柱(1)，所述主气柱(1)均为圆柱体形，这四条主气柱(1)的顶表面和底表面分别位于相互平行的两个平面上，这两个平面分别记为顶平面和底平面；所述主气柱(1)之间通过侧气柱相连，所述侧气柱在所述顶平面上的投影沿矩形的边长分布，所述主气柱(1)分别位于该矩形的四个顶点上；所述内囊上还具有充气口(6)，该充气口(6)位于所述内囊的充气骨架上；

所述外囊用于包裹所述内囊，其表面具有进气口(31)；该外囊充满气体后呈长方体形或正方体形，所述长方体形或正方体形的高大于等于所述主气柱(1)的高度，所述长方体形或正方体形在所述顶平面上的投影覆盖所述主气柱(1)和所述侧气柱的投影。

2.如权利要求1所述无人机降落缓冲装置，其特征在于，所述侧气柱包括四条彼此相同的第一气柱和四条彼此相同的第二气柱，所述第一气柱和所述第二气柱均呈圆柱体形，所述主气柱(1)、所述第一气柱和所述第二气柱的圆柱体形中心轴线按照长方体或正方体的棱排列组合分布。

3.如权利要求1所述无人机降落缓冲装置，其特征在于，所述主气柱(1)的半径均为100mm、且高度均为700mm；相邻两个所述主气柱的圆柱体形中心轴线之间的距离分别为1150mm和650mm。

4.如权利要求1所述无人机降落缓冲装置，其特征在于，所述侧气柱还包括第三气柱，所述第三气柱在所述顶平面上的投影沿所述矩形的对角线分布。

5.如权利要求1所述无人机降落缓冲装置，其特征在于，所述外囊包括底布、顶盖和侧围，所述底布对应所述外囊长方体形或正方体形的底面，所述顶盖对应所述外囊长方体形或正方体形的顶面，所述侧围对应所述外囊长方体形或正方体形的侧表面。

6.如权利要求1所述无人机降落缓冲装置，其特征在于，充入所述内囊中的气体能够在所述主气柱(1)与所述侧气柱之间流动。

7.如权利要求1-6任意一项所述无人机降落缓冲装置，其特征在于，所述主气柱(1)与所述侧气柱连接位置处被胶条密封。

8.如权利要求1-7任意一项所述无人机降落缓冲装置，其特征在于，所述内囊上还具有排气管，该排气管位于所述内囊的充气骨架上。