CN107963198A - 货运无人机机身结构设计方法及其结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种货运无人机机身结构设计方法及其结构，该结构设计包括机身货舱的机头舱门，或机尾舱门，或机身侧壁舱门结构和相应机构。机头舱门和机尾舱门通过电动伺服机构或手动机构以多种方式辅助开闭。机身货舱的内部安装可以保温材料制作的保温结构，采用专门设备可以提供冷藏或加温的货运环境，对机身货舱地板设计了省力移动的辅助移动机构。本发明为货运无人机实施自动化装卸提供适合货物进出机身货舱的便捷通道，为中短途冷鲜货物提供保温货运环境，为货运无人机提高效率，扩展货源，提升价值。

Description

货运无人机机身结构设计方法及其结构

技术领域

本发明涉及航空器及货运领域，特别是自动化航空货运系统。

背景技术

货运无人机的发展和应用目前正处在探索阶段。专门用于货运而设计的无人机还在起步中，最为纠结的问题是如何降低航空货运成本。可见的一种选择是采用无人机系统替代有人驾驶飞机并降低无人机装备的采购或制作成本。另一种隐约可见的选择是通过物流环节整体运营流程及环节降低成本，对于如何实现还没有成型的方案。

发明内容

本发明的目的是物流环节整体降低成本，提出一种货运无人机在装卸货物的环节有助于提高效率的解决方案。

本发明的技术方案如下：

本发明的一种货运无人机机身结构设计方法是这样的，设计一种机头舱门或机尾舱门，以及设计机身侧壁舱门，构成可选择定制有一个或多个舱门的机身结构；在机身货舱内壁设计保温结构，为货舱提供保温隔热机身结构。

进一步的，在机身结构的前端设计机头舱门，为货物提供从机身轴向前端进出机身货舱的可全开的舱门结构，包括平齐铰链型，半盖铰链型，移动型。

进一步的，在机身结构的尾端设计机尾舱门，为货物提供从机身轴向后端进出机身货舱的可全开的舱门结构；包括上下铰链型、双侧铰链型。

进一步的，在机身结构的侧壁设计机身侧壁舱门，为货物提供从机身侧壁进出机身货舱的舱门结构；包括单扇门、双扇门、悬梯门、上开门以及布局在机身单侧或两侧的结构形式。

进一步的，在机身结构上根据使用要求选择设计机头舱门，或机尾舱门，或机身侧壁舱门的结构布局；机身结构上这些舱门的开锁和闭锁，采用机械锁，或电子锁，其中，电子锁的开锁和闭锁指令由无线遥控或现场手动按压开关而产生；在机身结构的地板上设计方便货物移动的低成本辅助移动的硬质光滑表面结构及上面铺盖可装卸的防滑垫结构；在地板上沿机身轴线可设计半埋式安装多套独立的机械或电动的传动机构；在机身货舱内部结构上相应设计固定货物位置的系留机构及结构，以及照明设备。

进一步的，在机身货舱内部的结构内壁设计保温结构，并采用专门设备构成增强的制冷或加温的保温货舱，并在机身货舱内部结构上设计通风排水排污通道。

进一步的，对现役飞机改装货运无人机，对原机身结构进行加改装设计而构成所需舱门的机身结构、货舱地板上辅助移动的结构或机构、固定货物的紧固机构、通风和照明设备，以及在机身货舱内壁增加保温结构；在机身结构的机翼结构内部，或在机身背部的外部或内部，以及在地板结构底部的结构上，设计安装整体结构的或独立结构的燃料箱。

基于以上设计方法的思路，本发明的一种货运无人机机身结构，包括机身本体和机头，所述机身本体表面的左侧通过转轴活动连接有上开门，所述机身本体底部的右侧通过铰链活动连接有双开尾门板，所述双开尾门板的一侧设置有装卸货跳板，所述机头左侧的顶部通过转轴活动连接有机头舱门，所述机头的左侧且位于机头舱门的下方设置有机身货舱地板，所述机身本体和机头之间设置有导引臂，所述机身本体底部的两侧均固定连接有支架，所述支架的底部通过转轴活动连接有滚轮，所述机身本体的顶部设置有机翼，所述机翼内腔的两侧均设置有机翼燃料箱，所述机身本体的内腔设置有保温层，所述机身本体的内腔设置有系留洞槽，所述机身本体内腔两侧的顶部和底部均固定连接有系留机构，所述机身本体的内腔设置有地板结构，所述地板结构的内腔设置有地板燃料箱，所述地板结构的顶部固定连接有光滑表面，所述机身本体的内腔且位于光滑表面底部的两侧均设置有排放通道，所述机身本体内腔的两侧均设置有冷却装置，所述机身本体内腔两侧的顶部均设置有照明设备，所述机身本体的顶部连通有通风设备，所述机身本体顶部的两侧均设置有机背燃料箱，所述机背燃料箱的顶部与机翼的底部固定连接。

其中，所述光滑表面的顶部设置有可装卸防滑垫，所述可装卸防滑垫的表面设置有防滑纹。所述地板结构底部的两侧均固定连接有固定块，所述固定块的底部与机身本体的内腔固定连接；所述机身本体表面底部的右侧设置有悬梯门。

本发明的有益效果：本发明采用机头舱门或机尾舱门的设计方案，方便大尺寸货物的装卸，提供便于使用地面装卸设备快捷装卸货物的、支持自动化装卸的机身货舱的舱门结构设计方法和结构方案，机身结构上的舱门设计方案在有人驾驶飞机上是成熟的，这里应用到货运无人机上并进行了技术改进设计，也对机身货舱地板上设计低成本的光滑表面结构及可覆盖防滑垫的辅助移动结构，能够比较省力移动货物。同时，提出一种创新的思路，设计机身货舱保温结构以支持冷藏等特种货运，通过提升货运价值。

本发明的这种机身结构通过冷却装置可以对机身本体内腔的货物进行冷却，通过保温层对机身本体内腔的货物进行冷却保温，在运输的过程中通过通风设备对机身本体内腔进行通风，也可以通过照明设备对机身本体的内腔进行照明，通过系留机构和系留洞槽的配合使用，可以对机身本体内腔的货物进行固定，防止货物出现任意滑动的现象，通过导引臂的设置增加了机身的容纳空间，便于对更多的货物进行承载，因此具备自动化装卸货物进出机身货舱的优点，为中短途冷鲜货物提供保温货运环境，为货运无人机提高效率，扩展货源，提升价值，便于进行使用。

附图说明

图1为机头舱门的平齐铰链型(机头舱门上下开闭示意图，可选择定制侧面开闭铰链)示意图；

图2为机头舱门的半盖铰链型之一(机头突出的平台不带侧壁，机头舱门打开示意图)；

图3为机头舱门的半盖铰链型之一(机头前出平台带侧壁，侧壁是机头罩的一部分)；

图4为机头舱门前后移动型(图中虚线表示可定制的机构)；

图5为机尾舱门的尾门板向下打开支撑在地面示意图(虚线表示关闭位置及顶部的辅助舱门)；

图6为本发明机尾舱门的尾门板两侧打开示意图；

图7为机身侧壁舱门(悬梯门，上开门-虚线的打开状态的示意图)；

图8为机身货舱结构剖面上的功能设计(地板，系留洞槽结构，保温层，燃料箱，排放，通风和照明)；

图9为货物装卸场地布局示意图(装卸可分别两侧，或装卸同侧)；

图10为本发明的其中一种实施方式的机身结构整体示意图；

图11为图10中的机身结构俯视图。

附图标记说明：1-机身本体，2-机头，3-上开门，4-双开尾门板，5-装卸货跳板，6-机头舱门，7-机身货舱地板，8-导引臂，9-支架，10-滚轮，11-机翼，12-机翼燃料箱，13-保温层，14-系留洞槽，15-系留机构，16-地板结构，17-地板燃料箱，18-光滑表面，19-排放通道，20-冷却装置，21-照明设备，22-通风设备，23-机背燃料箱，24-可装卸防滑垫，25-固定块，26-悬梯门，27-机头舱门界面，28-货舱内地板，29-辅助舱门，30-尾门板，31-仓储区，32-地面传送站。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的任何限制。

请参阅图1-7：本发明的的一种货运无人机机身结构设计方法和结构，在构成货舱的机身结构上，可在机身轴向的前端设计机头舱门6，或在机身轴向的后端设计机尾舱门，以及在机身侧壁上设计机身侧壁舱门，构成可选择定制有一个或多个舱门的机身结构。在机身结构上还可以设计保温结构，为机身货舱提供保温隔热的机身结构。

其中，在机身结构的前端设计机头舱门6，为货物提供从机身轴向前端进出机身货舱的可全开的直通型舱门结构，舱门的外廓尺寸与机身舱门外缘尺寸吻合，内缘尺寸与机身内壁尺寸基本吻合，在机头舱门界面27安装密封材料，大体型货物可方便通过机身轴向的前端进出机身货舱，特别是适应地面设备的对接，实现自动化装卸货物。机头舱门6的打开和关闭结构方式和伺服机构可以选择，一种是由固定在机身上部的机械摇臂向上转动打开或向下转动关闭，让机头舱门6的口沿与机身结构的口沿对合(附图1平齐铰链型，附图2和附图3半盖铰链型)。一种是由固定在机身侧壁的机械摇臂向侧面打开或向舱内关闭，让机头舱门6的口沿与机身结构的口沿对合，这种侧面打开的机头舱门6可以在机头舱门6下部增加可收放的并支撑在地面的滑轮机构，以便增加对机头舱门6的支撑力。一种是沿固定在机身地板下或侧壁上的可伸缩的两个及以上的引导臂8以及机头舱门6下部可收放的并支撑在地面的滑轮机构，通过沿地面移动而打开(附图4移动型)。

在机身结构的尾端设计机尾舱门，为货物提供从机身轴向后端进出机身货舱的舱门结构，同样，舱门的外廓尺寸与机身舱门外缘尺寸吻合，内缘尺寸与机身内壁尺寸基本吻合，以便大体型货物通过机身轴向的后端进出机身货舱，特别是适应地面设备的对接，实现自动化装卸货物。机尾舱门打开和关闭方式可以选择，一种是单门结构，向下转动打开向上转动关闭，打开后机尾舱门外壁面可支撑在地面(附图5上下铰链型，图中虚线表示关闭位置及顶部的辅助舱门29)，因此机尾舱门外表面接地部分的材料选用硬质耐压耐磨复合材料，而这部分外表面的曲线形状满足打开时部分表面可支撑地面，关闭时有利于气动减阻，机尾舱门的内壁面在打开时可支撑货物移动进出机身货舱。机尾舱门的内壁面可以安装便于移动货物的低成本的光滑表面结构，或设计半埋式机械或电动的传动机构。一种是双门结构，分别向机身侧面转动打开(附图7双侧铰链型)或反向关闭，货物进出机身货舱另外提供货物进出机身货舱的跳板。

在机身结构的侧壁设计机身侧壁舱门，为货物提供从机身侧壁进出机身货舱的舱门结构，其尺寸大小根据机身传力结构和横截面尺寸合理确定，或根据装载货物尺寸的要求定制。可选择单扇门、双扇门、悬梯门和上开门3(附图7)以及将这些舱门布局在机身单侧或两侧的结构形式。

机身货舱结构上可以根据装卸货物的使用要求定制设计机头舱门6，或机尾舱门或机身侧壁舱门的结构布局。机头舱门6或机尾舱门的开锁和闭锁，采用机械锁，或电子锁伺服机构实现打开和关闭，其中，电子锁的开锁和闭锁指令可由无线遥控或现场人员手动按压开关而产生指令信号。在机身结构的地板上设计方便货物移动的低成本辅助移动的光滑表面18结构，如硬质不锈钢且表面光滑的材料，以及在光滑表面18上铺盖可装卸的防滑垫结构(附图8)，如强力编织带衬底及表面粘接防滑材料，用垫子两侧多条强力带的锁扣固定在机身地板侧面的沟槽结构或系留结构中，避免垫子滑动。沿机身轴线在地板结构上设计半埋式安装多套独立的机械或电动的辅助货物移动的传动机构(附图8)。在机身货舱内部结构上相应设计固定货物位置的系留机构15或结构，如系留环杆机构，或系留洞槽14结构，以及照明设备21。

在机身货舱内部的机身结构内壁设计保温结构，保温结构采用保温材料制作，如轻质低传导的太空棉及其棉垫，或轻质多孔泡沫隔热材料。并可以在货舱内配置制冷或加温的专门设备，构成增强的冷藏或加温的保温货舱。货舱内可以安装散装货物，或安装若干个冷藏货箱、水产货箱、定制货箱，并使用机身货舱内置的紧固机构加以固定位置。并在机身货舱内地板28或舱壁上设计通风及排放通道(附图8)，排放包括排水排污。

对于现役飞机按前述方法改装货运无人机，比如选择国产飞机运7、运8、运9、运12飞机，以及选择其它外购飞机。对现役飞机的原机身结构进行加改装设计而构成所需舱门的机身结构，在货舱地板上设计辅助移动的结构或机构，设计固定货物的紧固结构和机构，设计安装通风和照明设备，以及在机身货舱内壁增加保温结构。

在机身结构的机翼结构内部，或在机身背部的外部或内部，以及在地板结构底部的结构中，设计安装整体结构的或独立结构的燃料箱(附图8)。

请参阅图8、10和11，本发明的一种实施方式的货运无人机机身结构可以按照这样的设计，该机身结构包括机身本体1和机头2，机身本体1表面底部的右侧设置有悬梯门26，机身本体1表面的左侧通过转轴活动连接有上开门3，机身本体1底部的右侧通过铰链活动连接有双开尾门板4，双开尾门板4的一侧设置有装卸货跳板5，机头2左侧的顶部通过转轴活动连接有机头舱门6，机头2的左侧且位于机头舱门6的下方设置有机身货舱地板7，机身本体1和机头2之间设置有导引臂8，机身本体1底部的两侧均固定连接有支架9，支架9的底部通过转轴活动连接有滚轮10，机身本体1的顶部设置有机翼11，机翼11内腔的两侧均设置有机翼燃料箱12，机身本体1的内腔设置有保温层13，机身本体1的内腔设置有系留洞槽14，机身本体1内腔两侧的顶部和底部均固定连接有系留机构15，机身本体1的内腔设置有地板结构16，地板结构16底部的两侧均固定连接有固定块25，固定块25的底部与机身本体1的内腔固定连接，地板结构16的内腔设置有地板燃料箱17，地板结构16的顶部固定连接有光滑表面18，光滑表面18的顶部设置有可装卸防滑垫24，可装卸防滑垫24由防滑耐磨材料制作并且表面可设置有防滑纹，机身本体1的内腔且位于光滑表面18底部的两侧均设置有排放通道19，机身本体1内腔的两侧均设置有冷却装置20，机身本体1内腔两侧的顶部均设置有照明设备21，机身本体1的顶部连通有通风设备22，机身本体1顶部设置有机背燃料箱23，机背燃料箱23的顶部与机翼11的底部固定连接且共同形成的空间也可以构成机背燃料箱23的一部分，通过冷却装置20可以对机身本体1内腔的货物进行冷却，通过保温层13对机身本体1内腔的货物进行冷却保温，在运输的过程中通过通风设备22对机身本体1内腔进行通风，也可以通过照明设备21对机身本体1的内腔进行照明，通过系留机构15和系留洞槽14的配合使用，可以对机身本体1内腔的货物进行固定，防止货物出现任意滑动的现象，通过导引臂8的设置增加了机身的容纳空间，便于对更多的货物进行承载，因此具备自动化装卸货物进出机身货舱的优点，为中短途冷鲜货物提供保温货运环境，为货运无人机提高效率，扩展货源，提升价值，便于进行使用。

使用时，通过打开机头舱门6放下机身货舱地板7对机身本体1的内腔进行装货，当货物需要冷藏时可以通过打开冷却装置20进行运动，冷却装置20对机身本体1内腔的货物进行冷却，通过保温层13对机身本体1内腔的货物进行密封，从而增加货物的冷却效果，在运输的过程中通过通风设备22对机身本体1内腔进行通风，通过照明设备21对机身本体1的内腔进行照明，当需要卸载货物时可以通过打开双开尾门板4将装卸货跳板5进行下降对货物进行卸载即可。

该货运无人机机身结构，通过机身本体1、机头2、上开门3、双开尾门板4、装卸货跳板5、机头舱门6、机身货舱地板7、导引臂8、支架9、滚轮10、机翼11、机翼燃料箱12、保温层13、系留洞槽14、系留机构15、地板结构16、地板燃料箱17、光滑表面18、排放通道19、冷却装置20、照明设备21、通风设备22和机背燃料箱23的配合，解决了现有的无人机运输成本高，保温效率低的问题。

本发明的应用案例1，货运无人机的货物装卸，如图9所示：

一架上单翼双发货运无人机，机身结构上同时设计机头舱门和机尾舱门，以便采取机尾舱门出货，机头舱门进货的同步卸装作业。货运无人机自动驶入货物装卸场地，一侧是卸货仓储区31，接收卸下货物的存储，对侧是装货仓储区31，存储准备发送装运的货物。地面配置移动式装卸设备，机身货舱内部运来的货物，由人工推出机尾舱门，卸下的货物经过传送台送进仓储区31，准备装运的货物经过另一架传送台从仓储区31送到机头舱门口，人工推入机身货舱。

地面配置移动式装卸设备的地面传送站32高度与机身地板的高度可以调节，以便适应不同机型的飞机地板高度。特别是机尾舱门的打开，其尾门板30或跳板可以搭接在传送台特制的对接台阶上，以便货物顺利推上传送台。

本发明的应用案例2，货运无人机的冷链运输

货运无人机的机身结构采用保温结构后，可用于运输冷鲜货物。装卸冷鲜货物的环节，在装卸作业区构建无人机冷链系统，为货运无人机的应用提供配套的地面保障系统，主要包括：

冷藏遮阳大棚，包含货物装卸作业区，覆盖装卸货物的各项设备，以及冷藏大棚区的喷冷气-水雾降温设备；

冷藏库，储存冷藏货物；

空调站，给货运无人机的机身货舱或货物提供地面空调，部分区域提供隔热气帘；

装卸作业车，包含装卸工程车，移动货物的辅助设备，特别是采用电能车辆、电能传送设备；

机载货物装卸模式，包含为包机、拼机，散装或集装提供移动式快速装卸设备；

冷链货运信息管理系统，采集或提供货物集散枢纽到终端的货运无人机及冷链作业区的各项信息网络和调度指令及其运行系统。

尽管上述结合附图对本发明的优先实施例进行了描述，但上述具体实施方式仅仅是示意性的，而并非是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的宗旨启示下，在不脱离本发明的权利保护范围内所做出的变通，均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种货运无人机机身结构设计方法，其特征在于：设计一种机头舱门或机尾舱门，以及设计机身侧壁舱门，构成可选择定制有一个或多个舱门的机身结构；在机身货舱内壁设计保温结构，为货舱提供保温隔热机身结构。

2.根据权利要求1所述的货运无人机机身结构设计方法，其特征在于：在机身结构的前端设计机头舱门，为货物提供从机身轴向前端进出机身货舱的可全开的舱门结构，包括平齐铰链型，半盖铰链型，移动型。

3.根据权利要求1所述的货运无人机机身结构设计方法，其特征在于：在机身结构的尾端设计机尾舱门，为货物提供从机身轴向后端进出机身货舱的可全开的舱门结构；包括上下铰链型、双侧铰链型。

4.根据权利要求1所述的货运无人机机身结构设计方法，其特征在于：在机身结构的侧壁设计机身侧壁舱门，为货物提供从机身侧壁进出机身货舱的舱门结构；包括单扇门、双扇门、悬梯门、上开门以及布局在机身单侧或两侧的结构形式。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的货运无人机机身结构设计方法，其特征在于：在机身结构上根据使用要求选择设计机头舱门，或机尾舱门，或机身侧壁舱门的结构布局；机身结构上这些舱门的开锁和闭锁，采用机械锁，或电子锁，其中，电子锁的开锁和闭锁指令由无线遥控或现场手动按压开关而产生；在机身结构的地板上设计方便货物移动的低成本辅助移动的硬质光滑表面结构及上面铺盖可装卸的防滑垫结构；在地板上沿机身轴线可设计半埋式安装多套独立的机械或电动的传动机构；在机身货舱内部结构上相应设计固定货物位置的系留机构及结构，以及照明设备。

6.根据权利要求1所述的货运无人机机身结构设计方法，其特征在于：在机身货舱内部的结构内壁设计保温结构，并采用专门设备构成增强的制冷或加温的保温货舱，并在机身货舱内部结构上设计通风排水排污通道。

7.根据权利要求1、5或6所述的货运无人机机身结构设计方法，其特征在于：对现役飞机改装货运无人机，对原机身结构进行加改装设计而构成所需舱门的机身结构、货舱地板上辅助移动的结构或机构、固定货物的紧固机构、通风和照明设备，以及在机身货舱内壁增加保温结构；在机身结构的机翼结构内部，或在机身背部的外部或内部，以及在地板结构底部的结构上，设计安装整体结构的或独立结构的燃料箱。

8.一种货运无人机机身结构，包括机身本体(1)和机头(2)，其特征在于：所述机身本体(1)表面的左侧通过转轴活动连接有上开门(3)，所述机身本体(1)底部的右侧通过铰链活动连接有双开尾门板(4)，所述双开尾门板(4)的一侧设置有装卸货跳板(5)，所述机头(2)左侧的顶部通过转轴活动连接有机头舱门(6)，所述机头(2)的左侧且位于机头舱门(6)的下方设置有机身货舱地板(7)，所述机身本体(1)和机头(2)之间设置有导引臂(8)，所述机身本体(1)底部的两侧均固定连接有支架(9)，所述支架(9)的底部通过转轴活动连接有滚轮(10)，所述机身本体(1)的顶部设置有机翼(11)，所述机翼(11)内腔的两侧均设置有机翼燃料箱(12)，所述机身本体(1)的内腔设置有保温层(13)，所述机身本体(1)的内腔设置有系留洞槽(14)，所述机身本体(1)内腔两侧的顶部和底部均固定连接有系留机构(15)，所述机身本体(1)的内腔设置有地板结构(16)，所述地板结构(16)的内腔设置有地板燃料箱(17)，所述地板结构(16)的顶部固定连接有光滑表面(18)，所述机身本体(1)的内腔且位于光滑表面(18)底部的两侧均设置有排放通道(19)，所述机身本体(1)内腔的两侧均设置有冷却装置(20)，所述机身本体(1)内腔两侧的顶部均设置有照明设备(21)，所述机身本体(1)的顶部连通有通风设备(22)，所述机身本体(1)顶部设置有机背燃料箱(23)且沿航向布置在机翼前后的一定范围，所述机背燃料箱(23)也利用机身本体(1)的顶部与机翼(11)的底部固定连接构成的空间。

9.根据权利要求8所述的货运无人机机身结构，其特征在于：所述光滑表面(18)的顶部设置有可装卸防滑垫(24)，所述可装卸防滑垫(24)的表面可设置有防滑纹。

10.根据权利要求8所述的货运无人机机身结构，其特征在于：所述地板结构(16)底部的两侧均固定连接有固定块(25)，所述固定块(25)的底部与机身本体(1)的内腔固定连接；所述机身本体(1)外表面底部的右侧设置有悬梯门(26)。