CN105947168A - 用氦气球克服一部分重力的多旋翼载人飞行器 - Google Patents

Abstract

本发明属于游乐器具领域，具体为用氦气球克服一部分重力的多旋翼载人飞行器。其包括：氦气球、多旋翼飞行器、载人仓、连接装置、缓冲软体；氦气球设置在多旋翼飞行器中心位置，载人仓在氦气球的正下方，缓冲软体粘贴在氦气球上部的顶端位置，连接装置按上述位置将氦气球、多旋翼飞行器、载人仓连接在一起。氦气球为多旋翼飞行器克服了一部分重力，使本发明载人载物后，其电机的速度无需太高，有效地解决了氦气球的机动灵活性问题，也有效地解决了多旋翼飞行器载人载重物的问题。

Description

用氦气球克服一部分重力的多旋翼载人飞行器

技术领域

本发明属于游乐器具领域，具体为用氦气球克服一部分重力的多旋翼载人飞行器。

背景技术

氦气球可以载人升空，但灵活性、控制性能不好，多旋翼飞行器在空中的灵活性、控制性良好，但载重量太小，如果增加载重量，其生产成本和技术难度飞速增加。

譬如：直径为5米的氦气球，具有600多牛顿的提升力，气球单层受到地球的引力是50牛顿，双层受到地球的引力是250牛顿，直径为50米的氦气球的提升力，减去自身的氦气球材料的地球引力，600牛顿减去50牛顿，或者减去200，就是500多牛顿，或者是400多牛顿，也就是说直径为5米的氦气球可以提起大约50多公斤，或者40多公斤的重物，这个重量比一个人的重量略轻一些，相当于一个人的重量。虽然氦气球能将一个人提升到空中，但人们却无法控制氦气球的升降和飞行，尤其是载人飞上去后，无法降到地面，目前的技术采用绳子拉下来的方式，失去了很多乐趣。

多旋翼飞行器，相邻的电机正反旋转，当旋转到一定的速度时，可以升空，在多旋翼飞行器平衡飞行时，陀螺效应和空气动力扭矩效应均被抵消。通过姿态控制，多旋翼飞行器分别沿3个坐标轴作旋转和移动，在空中做全方位的飞行。为了保持飞行器的稳定飞行，在多旋翼飞行器上装有陀螺仪和轴加速度传感器组成惯性导航模块，可以计算出飞行器此时相对地面的姿态以及加速度、角速度。飞行控制器通过算法计算保持运动状态时所需的旋转力和升力，通过电子调控器来保证电机输出合适的力。

多旋翼飞行器的机械结构远远比直升机简单，维修和更换的开销也非常小，这让多旋翼飞行器有了比直升机更大的应用优势，尤其是近年来一些重量相对于金属材料又能替代金属材料的新材料的出现，以及电池技术的突飞猛进，使多旋翼飞行器开始涉足航拍领域、物流领域、电影制做领域、农作物喷洒农药领域、工程作业、军工领域，随着电池技术的进一步突破，我们预测多旋翼飞行器将会广泛应用于更多的领域。

但是多旋翼飞行器存在着一个最大的缺陷：载重太少。现在市面上的多旋翼飞行器，没有载重量的多旋翼飞行器几十元几百元一个，载重1公斤以上的多旋翼飞行器几千元一个，载重5公斤以上的多旋翼飞行器几万元一个，载重20公斤以上的多旋翼飞行器几十万元一个，目前市场上所见的载重量最大的也就是35公斤一个，为什么会这样呢？因为当载重量越大时，对电机的转速就要求非常高，相应地对其它另部件的要求也增加了难度，所以技术难度和生产成本都会随着载重量的增加而迅速增加。

现有的技术，要想让氦气球载人灵活飞行，是不可能的，要想让多旋翼飞行器载人飞行，难度大成本高，而且成本和安全性问题无法有效解决。

发明内容

本发明针对以上问题，提供一种用氦气球克服一部分重力的多旋翼载人飞行器，将氦气球设置在多旋翼飞行器中心位置，多旋翼飞行器使氦气球灵活机动，氦气球为多旋翼飞行器克服了一部分重力，使本发明载人后，其电机的速度无需太高，有效地解决了氦气球的机动灵活性问题，也有效地解决了多旋翼飞行器载人载重物的问题。

为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案。

用氦气球克服一部分重力的多旋翼载人飞行器，其包括，氦气球1，多旋翼飞行器2，载人仓3，连接装置4，缓冲软体5；所述氦气球1设置在多旋翼飞行器2中心位置，载人仓3在氦气球1的正下方；所述缓冲软体5粘贴在氦气球1上部的顶端位置，所述连接装置4按上述位置将氦气球1、多旋翼飞行器2、载人仓3连接在一起。

所述连接装置4中的每个连接器的中间部位与多旋翼飞行器2的机架固定连接，上端与其它连接器连接４，下端与载人仓3连接。

所述氦气球1分为两层，一层为内层，其功能以密封氦气为主，进气口为一根软管，充气后软管口用密封胶封死，再次充气时，割断软管的密封头，再充气后再用密封胶将充气口封死，另一层为外层，其功能以增加强度、克服张力、克服磨擦为主。

所述载人仓3内设置有坐椅和操作手柄，所述坐椅上设置有安全带，安全带可以将人的胸部、腹部固定在坐椅靠背上，安全带还可以将人的两条腿固定在坐椅前腿上，所述坐椅的前腿为电池，后腿为备用电池，电池通过电线与多旋翼载人飞行器、操作手柄连通。所述操作手柄与多旋翼飞行器2有线连接，或者无线摇控。

所述连接装置4中的连接器为轻质硬体连接杆，或软体绳。

所述载人仓3底部安装一块与载人仓3底部大小形状一样的大气泡缓冲软体。

本发明的有益效果

1、本发明采用多旋翼飞行器技术，灵活机动，可在空中自由升降、飞行。

2、本发明因氦气球克服了大部分重量，对电机的转速、电池的电量等要求降低，从而大大降低了生产成本和技术难度，并且可以载50公斤以上的货物和人员，成为载人飞行器。

3、本发明因采用了缓冲软体，使氦气球与飞行器之间接触部分平和，使氦气球不易损坏。

4、本发明因体积庞大，但重量很轻，如果发生机械或电路故障，不会直接摔落下来，而是飘落下来，所以非常安全。

5、本发明用电量小，载重量大，可以多携带电池，在空中长时间兜留、飞行。

6、本发明的重量集中在最底部，所以本发明在空中还是在地面，可最大限度保持不倾斜，下落到接触地面时，可保证底部的大气泡缓冲软体与地面近平行接触，没有震动，弹性较小，使乘坐人员舒适度大大增加，从而使老弱病残人员也可乘坐。

7、本发明采有有线手柄操作和无线摇控操作两种方式，这样在电磁扰大的场合也可以正常使用。

附图说明

图1为本发明示意图；

图2为本发明例一机架示意图；

图3为本发明例一机架的杆与安装杆连接示意图；

图4为本发明例二机架的俯视示意图；

图5为本发明例二机架的主视示意图；

图6为本发明例三机架示意图。

其图中，1—氦气球，2—多旋翼飞行器，21—杆，22—杆孔，23—安装杆，24—电机延长杆，25—连接杆，211—螺栓孔， 3—载人仓，4—连接装置，5—缓冲软体。

具体实施方式

用氦气球克服一部分重力的多旋翼载人飞行器，其包括，氦气球1，多旋翼飞行器2，载人仓3，连接装置4，缓冲软体5；所述氦气球1设置在多旋翼飞行器2中心位置，载人仓3在氦气球1的正下方；所述缓冲软体5粘贴在氦气球1上部的顶端位置，所述连接装置4按上述位置将氦气球1、多旋翼飞行器2、载人仓3连接在一起。

所述连接装置4中的每个连接器的中间部位与多旋翼飞行器2的机架固定连接，上端与其它连接器连接４，下端与载人仓3连接

所述氦气球1分为两层，一层为内层，其功能以密封氦气为主，进气口为一根软管，充气后软管口用密封胶封死，再次充气时，割断软管的密封头，再充气后再用密封胶将充气口封死，另一层为外层，其功能以增加强度、克服张力、克服磨擦为主。

所述载人仓3内设置有坐椅和操作手柄，所述坐椅上设置有安全带，安全带可以将人的胸部、腹部固定在坐椅靠背上，安全带还可以将人的两条腿固定在坐椅前腿上，所述坐椅的前腿为电池，后腿为备用电池，电池通过电线与多旋翼载人飞行器、操作手柄连通。所述操作手柄与多旋翼飞行器2有线连接，或者无线摇控。

所述连接装置4中的连接器为轻质硬体连接杆，或软体绳。

所述载人仓3底部安装一块与载人仓3底部大小形状一样的大气泡缓冲软体。

下面结合实施例及附图对本发明做进一步详细说明：

如图1所示的例一实施例：用氦气球克服一部分重力的多旋翼载人飞行器，其包括，氦气球1，多旋翼飞行器2，载人仓3，连接装置4，缓冲软体5；所述氦气球1设置在多旋翼飞行器2中心位置，载人仓3在氦气球1的正下方；所述缓冲软体5粘贴在氦气球1，所述连接装置4按上述位置将氦气球1、多旋翼飞行器2、载人仓3连接在一起。

实施例一的氦气球1直径为5.5米，分为两层，外层优选为TPU复合材料，内层优选为TPU材料，TPU的中文名称是热塑性聚氨酯弹性体，TPU材料具有很强的高张力、高拉力、强韧性和耐老化的特性，同是还具有高防水性透湿性、防风、防寒、抗菌、防霉、保暖、抗紫外线以及能量释放等许多优异的功能。氦气球1的内层，其功能以密封氦气为主，外层，其功能以增加强度、克服张力、克服磨擦为主。氦气球1充气口为一根硅胶管，氦气通过硅胶管充入氦气球1后，封口胶封其口，防止气体泄漏，如果需要再充氦气，将硅胶管头割掉，再次充入氦气，再次用封口胶封其口，防止气体泄漏。

实施例一的缓冲软体5粘贴在氦气球1顶端。其材料优选为大泡沫的EPP材料（聚丙烯发泡树脂），它是一种高技能环保泡沫材料，具有高强度，高回弹性，耐冲击、耐腐蚀，不易破损等优异性能。

本实施例所述的氦气球1除去本身的重力，具有500多牛顿的提升力，本实施例所述的载人仓3、多旋翼飞行器2、一个人体三者的重量具有向下600多牛顿的提升力，提升力和地球引力，这两者的力相反，两者的着力点集中在氦气球1顶部，那么这个部位是最容易磨损的地方，所以在此粘贴一张直径为3米的缓冲软体5，以保证氦气球1的完好。

实施例一的多旋翼飞行器2为8轴旋翼飞行器，机架由碳纤维材料制成，如图1、图2、图3所示，机架为正八边形，其机架包括：杆21、安装杆23，在杆21的正中心位置设置有杆孔22。相邻两根杆21与安装杆23通过螺栓孔211由螺栓固定，螺栓将八根杆21固定成为正八边形，每个安装杆23通过螺栓孔211由螺栓固定一个电机，相邻的电机旋转方向相反。所述螺栓是用碳纤维材料制做的螺栓，碳纤维螺栓和碳纤维螺帽的丝纹组成的平面，与螺帽拧紧与退出的方向形成20度与50度的角度，这样本发明运动时所产生的震动就不易使螺帽松动。

所述载人仓3内设置有坐椅、操作手柄、摇控器，所述坐椅上设置有安全带，安全带可以将人的胸部、腹部固定在坐椅靠背上，安全带还可以将人的两条腿固定在坐椅前腿上。坐椅前腿内安装有抗震锂电池。载人仓3的底部安装一层大泡沫的EPP材料。

所述连接装置4中的连接器为尼龙绳，尼龙绳穿过多旋翼飞行器2的机架孔22，并与杆21捆绑牢靠，上端与其它7根尼龙绳固定连接在一起，下端与载人仓3捆绑牢靠。

如图4、图5所示，实施例二的多旋翼飞行器为6轴旋翼飞行器，机架由碳纤维材料制成，机架为圆形，其机架包括：杆21、安装杆23、电机延长杆24，在安装杆23与安装杆23之间杆21的中间位置设置有杆孔22。杆21与安装杆23通过螺栓孔由螺栓固定在一起，每个安装杆23安装一个电机，电机与通过电机延长杆24与安装杆23固定连接，电机延长杆24的作用是防止电机上的螺旋桨与氦气球相接触，相邻的电机旋转方向相反。

实施例二的氦气球，安装在6轴旋翼飞行器中心位置，其直径为6米，分为两层，外层优选为碳纤维布，内层优选为TPU材料。

实施例二的连接装置中的连接器为纤维绳，纤维绳穿过多旋翼飞行器的机架孔，并与杆捆绑牢靠，上端与其它5根尼龙绳固定连接在一起，下端与载人仓捆绑牢靠。

如图6所示，实施例三的多旋翼飞行器为4轴旋翼飞行器，机架由钛合金管材料制成，机架包括：杆21、安装杆23、连接杆25，连接杆25将杆21和安装杆23连接起来，起到加固的作用，杆21为四根，每根杆21为四分之一圆的弧形结构，在最顶端相连接，每根杆21的另一端与安装杆23的一端固定连接，安装杆23为直角三角形的两个直角边，另一端安装电机和螺旋桨，因螺旋桨向上垂直延伸，所以螺旋桨不会接触氦气球。

氦气球的上半部分在机架内，下半部分由尼龙绳缆住。

为了进一步说明本发明，本发明的使用过程和方法描述如下：

以实施例一为例进行描述。

在室内，或者在室外风级在三级以下的气候条件下，实施例一由尼龙绳固定在地面固定桩上，这时实施例一具有400多牛顿的提升力，一个60公斤重的人，具有大约600牛顿的地球引力，当这个人坐进载人仓后，地球对实施例一的引力加上实施例一氦气的提升力，大约在100牛顿至200牛顿之间，也就是说实施例一加上人体的总重量大约在10公斤至20公斤之间。

这个人坐进载人仓后，系好胸、腹、腿安全带，解开用于固定在地面上的尼龙绳，打开坐椅前腿上的电池电源开关，用双手操作操作手柄，本发明即可升空、飞行、降落。

降落后由地面工作人员将本实施例栓好在地面固定桩上，这个人打开载人仓，走出载人仓。

Claims (7)

1.用氦气球克服一部分重力的多旋翼载人飞行器，其特征在于，其包括，氦气球，多旋翼飞行器，载人仓，连接装置，缓冲软体；所述氦气球设置在多旋翼飞行器中心位置，载人仓在氦气球的正下方；所述缓冲软体粘贴在氦气球上部的顶端位置，所述连接装置按上述位置将氦气球、多旋翼飞行器、载人仓连接在一起，所述连接装置中的每个连接器的中间部位与多旋翼飞行器的机架固定连接，上端与其它连接器连接，下端与载人仓连接。

2.根据权利要求1所述的用氦气球克服一部分重力的多旋翼载人飞行器，其特征在于，所述氦气球1分为两层，一层为内层，其功能以密封氦气为主，进气口为一根软管，充气后软管口用密封胶封死，再次充气时，割断软管的密封头，再充气后再用密封胶将软管封死，另一层为外层，其功能以增加强度、克服张力、克服磨擦为主。

3.根据权利要求1所述的用氦气球克服一部分重力的多旋翼载人飞行器，其特征在于，所述载人仓内设置有坐椅、操作手柄，所述坐椅上设置有安全带，安全带可以将人的胸部、腹部固定在坐椅靠背上，安全带还可以将人的两条腿固定在坐椅前腿上，所述坐椅的前腿为电池，后腿为备用电池，电池通过电线与多旋翼载人飞行器、操作手柄连通，所述操作手柄与多旋翼飞行器为有线连接，或者无线摇控。

4.根据权利要求1所述的用氦气球克服一部分重力的多旋翼载人飞行器，其特征在于，机架上所采用的螺栓为碳纤维螺栓螺帽，碳纤维螺栓和碳纤维螺帽的丝纹组成的平面，与螺帽拧紧与退出的方向形成一个20度至50度的角度。

5.根据权利要求1所述的用氦气球克服一部分重力的多旋翼载人飞行器，其特征在于，所述连接装置中的连接器为轻质硬体连接杆，或软体绳。

6.根据权利要求1所述的用氦气球克服一部分重力的多旋翼载人飞行器，其特征在于，缓冲软体的材料为大气泡泡沫材料，形状为圆弧体，大小适合于粘贴在氦气球顶端。

7.根据权利要求1所述的用氦气球克服一部分重力的多旋翼载人飞行器，其特征在于，载人仓的底部安装一层软体材料。