CN107310720B - 一种可灵活变姿的倾转动力球形结构无人飞行器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可灵活变姿的倾转动力球形结构无人飞行器，所述的可灵活变姿的倾转动力球形结构无人飞行器包括球形构架、双向飞行平台骨架、双向可倾转动力系统和载荷系统；所述双向飞行平台骨架与球形构架相固定连接，所述双向可倾转动力系统与双向飞行平台骨架相连接；所述载荷系统与双向飞行平台骨架相连接。本发明以双向独立可倾转动力系统为核心，结合双向飞行平台骨架、球形构架，可快速完成垂直起降、平飞、灵活变姿等动作，并实现探测无死角功能，具有防撞能力强、狭窄空间飞行性能高、飞行姿态切换快速等优势，可广泛应用于民用的消防、救灾、商业活动等及军用的巷战、狭小范围侦察监视等任务。
Description
技术领域
本发明涉及球形无人飞行器，特别是涉及一种可灵活变姿的倾转动力球形结构无人飞行器。
背景技术
无人飞行器已在军用和民用产业得到了广泛应用，民用方面，运输、消防、反恐、农林渔牧、安保、遥感等行业上均出现了大量实用化无人飞行器，军用上无人飞行器应用更为广泛。一般的，消防救援时需要同时满足一种可防撞、任意方向变姿飞行、可中途停留、恶劣地形下起飞降落的无人飞行器完成险情探测、救援等任务，也可用于娱乐、广告等，军用上，有限区域作战环境下，尤其是巷战侦察、监视、战斗时也需要同时满足姿态可随意调整、灵活变姿、随时随地起降(对飞行器本身姿态无要求)的无人侦察、监视甚至是作战的无人飞行器。以上需求在技术实现上具有一定的难度，需要综合解决。
本发明的技术问题在于当前的旋翼和固定翼无人飞行器用于以上需求时存在以下几个关键问题：(1)飞行器姿态难以满足灵活变姿调姿需求；(2)无法实现任意场地下、对无人飞行器本身姿态无要求条件下的起降；(3)探测、监视功能有效角域较小；(4)无法满足空中快速移动和悬停需求。从而大大限制了降低了无人飞行器在这些特殊应用上的普及和推广。
针对以上问题，目前，缺乏一种可灵活变姿的倾转动力球形结构无人飞行器。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种可灵活变姿的倾转动力球形结构无人飞行器。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本发明的一种可灵活变姿的倾转动力球形结构无人飞行器，所述的可灵活变姿的倾转动力球形结构无人飞行器包括球形构架、双向飞行平台骨架、双向可倾转动力系统和载荷系统；所述双向飞行平台骨架与球形构架相固定连接，所述双向可倾转动力系统与双向飞行平台骨架相连接；所述载荷系统与双向飞行平台骨架相连接。
进一步地，所述球形构架上设置有等边三角形或正六边形组成的球形外形框架、固定双向飞行平台骨架并支撑形成球形结构的内部支撑；所述内部支撑设置于双向飞行平台骨架的上、下两侧。
进一步地，所述球形外形框架和内部支撑的材质采用碳纤维材料或高强度轻型材料。
进一步地，所述双向飞行平台骨架包括连接于球形外形框架的固定骨架和自由骨架；所述固定骨架和自由骨架相互垂直；所述固定骨架和自由骨架的材质为碳纤维材料或高强度轻型材料。
进一步地，所述双向独立可倾转动力系统包括提供升力且由旋翼或涵道风扇提供动力的固定骨架动力装置、作为调姿变姿的重要动力来源的自由骨架可倾转动力装置和倾转部件；所述固定骨架动力装置固接于固定骨架，所述固定骨架动力装置为固定方式或可倾转方式；所述自由骨架可倾转动力装置倾转角度0～90度；所述倾转部件通过倾转轴和倾转曲轴连接与自由骨架可倾转动力装置。
进一步地，所述固定骨架动力装置和自由骨架可倾转动力装置的动力均采用电力驱动。
进一步地，所述载荷系统包括探测器、实现球形无人飞行器定位功能GPS定位器，所述探测器设置于双向飞行平台骨架中部下方，所述GPS定位器设置于双向飞行平台骨架中部上方。
更进一步地，所述探测器为可见光探测器或红外探测器。
有益效果：本发明针对消防、巷战等任务需求，将球形防撞结构、双向或单向可倾转动力装置结合，并采用双向独立动力系统，有效控制并实现了飞行器的悬停、垂起、平飞及复杂姿态的变姿调姿功能，并实现探测无死角功能，具有防撞能力强、狭窄空间飞行性能高、飞行姿态切换快速等优势，可广泛应用于民用的消防、救灾、商业活动等及军用的巷战、狭小范围侦察监视等任务。
与现有任务相似的无人飞行器相比，本发明具有如下优点：
(1)可根据实际飞行需求，通过调整双向可倾转动力装置实现飞行器灵活调姿需求；对起降场地无特殊要求，且对飞行器初始状态无特殊要求，其任何姿态下均可实现起降；
(2)通过调整探测器和无人飞行器姿态，可迅速实现探测、监视功能，无视角死角。可根据实际任务需求，综合固定翼和旋翼优点，同时满足快速移动和空中停留需求。
(3)本发明采取以下关键技术途径：(1)采用双向(固定骨架和自由骨架方向)布置两组旋翼(涵道风扇)方式；(2)自由骨架方向上的动力装置可倾转，而固定骨架方向上的动力装置可根据任务需求设计成固定或倾转方式；(3)双向动力装置可通过倾转自由骨架动力装置，或同时倾转固定骨架和自由骨架动力装置，实现快速调姿功能，也可完成探测器反转朝上探测功能；(4)外部采用球形网格框架，可同时实现无人飞行器的保护、防撞功能，并起到飞行器地面起降缓冲作用。
附图说明
图1球形结构无人飞行器垂起或悬停状态斜视图；
图2球形结构无人飞行器平飞状态斜视图；
图3动力系统放大图；
图4倾转动力部件放大图；
图中，1球形构架，11球形外形框架，12内部支撑，2双向飞行平台骨架，21固定骨架，22自由骨架，3双向独立可倾转动力系统，31固定骨架动力装置，32自由骨架可倾转动力装置，33倾转部件，34倾转轴，35倾转曲轴，4载荷系统，41探测器，42GPS定位器。
具体实施方式
以下实施例仅处于说明性目的，而不是想要限制本发明的范围。
实施例1
如图1至图4所示，本发明的一种可灵活变姿的倾转动力球形结构无人飞行器，所述的可灵活变姿的倾转动力球形结构无人飞行器包括球形构架1、双向飞行平台骨架2、双向可倾转动力系统3和载荷系统4；所述双向飞行平台骨架2与球形构架1相固定连接，所述双向可倾转动力系统3与双向飞行平台骨架2相连接；所述载荷系统4与双向飞行平台骨架2相连接。
所述球形构架1上设置有等边三角形或正六边形组成的球形外形框架11、固定双向飞行平台骨架2并支撑形成球形结构的内部支撑12；所述内部支撑12设置于双向飞行平台骨架2的上、下两侧。
所述球形外形框架11和内部支撑12的材质采用碳纤维材料或高强度轻型材料。
所述双向飞行平台骨架2包括连接于球形外形框架11的固定骨架21和自由骨架22；所述固定骨架21和自由骨架22相互垂直；所述固定骨架21和自由骨架22的材质为碳纤维材料或高强度轻型材料。
所述双向独立可倾转动力系统3包括提供升力且由旋翼或涵道风扇提供动力的固定骨架动力装置31、作为调姿变姿的重要动力来源的自由骨架可倾转动力装置32和倾转部件33；所述固定骨架动力装置31固接于固定骨架21，所述固定骨架动力装置31为固定方式或可倾转方式；所述自由骨架可倾转动力装置32倾转角度0度；所述倾转部件33通过倾转轴34和倾转曲轴35连接与自由骨架可倾转动力装置32。
所述固定骨架动力装置31和自由骨架可倾转动力装置32的动力均采用电力驱动。
所述载荷系统4包括探测器41、实现球形无人飞行器定位功能GPS定位器42，所述探测器41设置于双向飞行平台骨架2中部下方，所述GPS定位器42设置于双向飞行平台骨架2中部上方。
所述探测器41为可见光探测器。
实施例2
实施例2与实施例1的区别在于：所述自由骨架可倾转动力装置32倾转角度45度。
所述探测器41为红外探测器。
实施例3
实施例3与实施例1的区别在于：所述自由骨架可倾转动力装置32倾转角度90度。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了1球形构架，11球形外形框架，12内部支撑，2双向飞行平台骨架，21固定骨架，22自由骨架，3双向独立可倾转动力系统，31固定骨架动力装置，32自由骨架可倾转动力装置，33倾转部件，34倾转轴，35倾转曲轴，4载荷系统，41探测器，42GPS定位器术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
Claims (7)
1.一种可灵活变姿的倾转动力球形结构无人飞行器，其特征在于：所述的可灵活变姿的倾转动力球形结构无人飞行器包括球形构架(1)、双向飞行平台骨架(2)、双向可倾转动力系统(3)和载荷系统(4)；所述双向飞行平台骨架(2)与球形构架(1)相固定连接，所述双向可倾转动力系统(3)与双向飞行平台骨架(2)相连接；所述载荷系统(4)与双向飞行平台骨架(2)相连接；所述球形构架(1)上设置有等边三角形或正六边形组成的球形外形框架(11)、固定双向飞行平台骨架(2)并支撑形成球形结构的内部支撑(12)；所述内部支撑(12)设置于双向飞行平台骨架(2)的上、下两侧；所述双向独立可倾转动力系统(3)包括提供升力且由旋翼或涵道风扇提供动力的固定骨架动力装置(31)、作为调姿变姿的重要动力来源的自由骨架可倾转动力装置(32)和倾转部件(33)；所述固定骨架动力装置(31)固接于固定骨架(21)，所述固定骨架动力装置(31)为固定方式或可倾转方式；所述自由骨架可倾转动力装置(32)倾转角度0～90度；所述倾转部件(33)通过倾转轴(34)和倾转曲轴(35)连接与自由骨架可倾转动力装置(32)。
2.根据权利要求1所述的可灵活变姿的倾转动力球形结构无人飞行器，其特征在于：所述球形外形框架(11)和内部支撑(12)的材质采用碳纤维材料或高强度轻型材料。
3.根据权利要求1所述的可灵活变姿的倾转动力球形结构无人飞行器，其特征在于：所述双向飞行平台骨架(2)包括连接于球形外形框架(11)的固定骨架(21)和自由骨架(22)；所述固定骨架(21)和自由骨架(22)相互垂直；所述固定骨架(21)和自由骨架(22)的材质为碳纤维材料或高强度轻型材料。
4.根据权利要求1所述的可灵活变姿的倾转动力球形结构无人飞行器，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的可灵活变姿的倾转动力球形结构无人飞行器，其特征在于：所述固定骨架动力装置(31)和自由骨架可倾转动力装置(32)的动力均采用电力驱动。
6.根据权利要求1所述的可灵活变姿的倾转动力球形结构无人飞行器，其特征在于：所述载荷系统(4)包括探测器(41)、实现球形无人飞行器定位功能GPS定位器(42)，所述探测器(41)设置于双向飞行平台骨架(2)中部下方，所述GPS定位器(42)设置于双向飞行平台骨架(2)中部上方。
7.根据权利要求6所述的可灵活变姿的倾转动力球形结构无人飞行器，其特征在于：所述探测器(41)为可见光探测器或红外探测器。
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