CN108100210A - 一种氢气球飞行装置及飞行系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种氢气球飞行装置及飞行系统，涉及飞行器技术领域。该氢气球飞行装置，包括氢气球和装载舱，装载舱的顶部与氢气球的相连；装载舱上设置有控制机构和与控制机构通信连接的多个驱动电机，驱动电机包括两个升力电机、两个调向电机和相对于升力电机反向安装的两个反向升力电机，每个驱动电机均具有与驱动电机输出端相连的旋转叶片。该飞行系统包括上述氢气球飞行装置，二者都具备控制的精确度高，作业的安全系数高的优点。

Description

一种氢气球飞行装置及飞行系统

技术领域

本发明涉及飞行器技术领域，具体而言，涉及一种氢气球飞行装置及飞行系统。

背景技术

在现如今的飞行器领域中，氢气球的应用逐渐走进人们的视线中，氢气球可用于载人飞行，让人实现了和天空的零距离接触。

在氢气球的应用中，往往由于氢气球无法实现灵活的可控性能，导致财产与人员的安全受到侵害，例如：在利用氢气球载人打松塔的作业中，往往由于氢气球的不可控性，造成危险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氢气球飞行装置，旨在提升氢气球的可控性能。

本发明的另一目的在于提供一种飞行系统，其飞行的安全系数高，稳定性强。

本发明是这样实现的：

一种氢气球飞行装置，包括用于提供升力的氢气球和用于装载操作人员的装载舱，装载舱的顶部与氢气球的相连；

装载舱上设置有控制机构和与控制机构通信连接的多个驱动电机，驱动电机包括两个升力电机、两个调向电机和相对于升力电机反向安装的两个反向升力电机，每个驱动电机均具有与驱动电机输出端相连的旋转叶片；

装载舱具有第一方向和第二方向，两个升力电机安装于装载舱沿第一方向的两侧；

两个调向电机安装于装载舱沿第二方向的两侧，两个反向升力电机安装于装载舱沿第二方向的两侧，且两个调向电机通过第一连接杆与装载舱转动连接。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，两个调向电机的下方均连接有固定盘，固定盘的下方与一个反向升力电机相连。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，固定盘上设置有沿固定盘的周向延伸的支撑臂，支撑臂上设置有固定罩，调向电机与调向电机对应的旋转叶片均位于固定罩和支撑臂之间。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，两个升力电机的下方均连接有固定盘，固定盘上设置有沿固定盘的周向延伸的支撑臂，支撑臂上设置有固定罩，升力电机与升力电机对应的旋转叶片均位于固定罩和支撑臂之间。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，第一方向和第二方向垂直；

两个升力电机均通过第二连接杆与装载舱的顶壁固定连接。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，控制机构包括底座和位于底座上的控制器，控制器与驱动电机通信连接，第一连接杆为两个，分别对应两个调向电机，每个第一连接杆的一端均与对应的调向电机固定连接，另一端与底座的相连。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，底座的一侧设置有用于控制一个第一连接杆旋转的第一旋转机构，底座的另一侧设置有用于控制另一个第一连接杆旋转的第二旋转机构；

第一旋转机构包括与底座固定的第一控制杆和设置于底座侧壁上的第一轴承座，第一控制杆的一端高于底座的顶部，第一连接杆远离调向电机的一端穿过第一轴承座后与底座相连；

第二旋转机构包括与底座固定的第二控制杆和设置于底座侧壁上的第二轴承座，第二控制杆的一端高于底座的顶部，第二连接杆远离调向电机的一端穿过第二轴承座后与底座相连。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，第一旋转机构还包括第一咬合齿轮，第一轴承座上还设置有第一固定齿轮，第一咬合齿轮和第一固定齿轮咬合，推动第一控制杆，第一咬合齿轮和第一固定齿轮改变咬合位置，以使第一控制杆带动第一连接杆转动；

第二旋转机构还包括第二咬合齿轮，第一轴承座上还设置有第二固定齿轮，第二咬合齿轮和第二固定齿轮咬合，推动第二控制杆，第二咬合齿轮和第二固定齿轮改变咬合位置，以使第二控制杆带动另一个第一连接杆转动。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，装载舱的顶部还固定有长方形固定框架，固定框架的四个顶角均正对一个驱动电机，且固定框架对应两个调向电机的两个顶角处分别设置有与第一轴承座相配合的第一固定轴承座和与第二轴承座相配合的第二固定轴承座；

一个第一连接杆依次穿过第一轴承座和第一固定轴承座，另一个第二连接杆依次穿过第二轴承座和第二固定轴承座。

一种飞行系统，包括上述氢气球飞行装置。

本发明的有益效果是：本发明通过上述设计得到的氢气球飞行装置，其通过氢气球提供主要升力，操作人员位于装载舱中通过控制机构对多个驱动电机进行驱动，其中两个升力电机提供上升过程的主要动力，调向电机实现前进后退以及方向的变化，两个反向升力电机用于降落。因此，本发明提供的氢气球飞行装置操作方便，控制的精确度高，提高了作业的安全系数。本发明还提供了一种飞行系统包括上述氢气球飞行装置，其同样具备控制的精确度高，作业的安全系数高的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施方式提供的氢气球飞行装置的整体结构示意图；

图2是图1中调向电机和反向升力电机的安装结构示意图；

图3是安装于图2中支撑臂上的固定罩的结构示意图；

图4是图1中控制机构的部分结构示意图；

图5是图1中氢气球飞行装置的第一工作原理图；

图6是图1中氢气球飞行装置的第二工作原理图；

图7是图1中氢气球飞行装置的第三工作原理图；

图8是图1中氢气球飞行装置的第四工作原理图；

图9是图1中氢气球飞行装置的第五工作原理图；

图10是图1中氢气球飞行装置的第六工作原理图。

图标：100-氢气球飞行装置；110-氢气球；120-装载舱；122-固定框架；126-第一固定轴承座；128-第二固定轴承座；130-控制机构；1301-旋转叶片；1302-底座；1303-控制器；1304-第一旋转机构；1305-第一控制杆；1306-第一轴承座；1307-第一咬合齿轮；1308-第一固定齿轮；1309-第一控制钮；131-固定盘；132-升力电机；133-支撑臂；134-调向电机；135-固定罩；136-反向升力电机；137-连接梁；140-第一连接杆；150-第二连接杆。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

请参照图1，本发明实施例提供了一种氢气球飞行装置100，包括用于提供升力的氢气球110和用于装载操作人员的装载舱120，装载舱120的顶部与氢气球110的相连。具体地，氢气球110为一般的用于提供升力的装载有氢气的机构，其形状可以为球体、类似球体或者其他形状。装载舱120用于装载物品同时也使操作人员站立或坐在其中进行方向的操控，装载舱120的形状不限，可以如图1中所示设置为长方体的框形结构。

此外，装载舱120和氢气球110的固定方式不限，可以为常规的通过绳索进行固定，需要将装载舱120的四个边进行固定，以达到平稳运行的目的。

进一步地，装载舱120上设置有控制机构130和与控制机构130通信连接的多个驱动电机，驱动电机包括两个升力电机132、两个调向电机134和相对于升力电机132反向安装的两个反向升力电机136，每个驱动电机均具有与驱动电机输出端相连的旋转叶片1301。驱动电机由控制机构130控制开启和关闭，通过驱动电机可以带动旋转叶片1301旋转，通过与空气的对流摩擦提供升力或降落的力。

装载舱120具有第一方向和第二方向，两个升力电机132安装于装载舱120沿第一方向的两侧；两个调向电机134安装于装载舱120沿第二方向的两侧，两个反向升力电机136安装于装载舱120沿第二方向的两侧，且两个调向电机134通过第一连接杆140与装载舱120转动连接。具体地，两个调向电机134可以和两个反向升力电机136一上一下设置，当需要进行降落时才开启反向升力电机136

需要说明的是，氢气球飞行装置100其通过氢气球110提供主要升力，操作人员位于装载舱120中通过控制机构130对多个驱动电机进行驱动，其中两个升力电机132提供上升过程的主要动力，调向电机134实现前进后退以及方向的变化，两个反向升力电机136用于降落。因此，本发明提供的氢气球飞行装置100操作方便，控制的精确度高，提高了作业的安全系数。

进一步地，请结合图2，两个调向电机134的下方均连接有固定盘131，固定盘131的下方与一个反向升力电机136相连，这样调向电机134和反向升力电机136通过固定盘131进行固定。

进一步地，请结合图1-图3，固定盘131上设置有沿固定盘131的周向延伸的支撑臂133，支撑臂133上设置有固定罩135，调向电机134与调向电机134对应的旋转叶片1301均位于固定罩135和支撑臂133之间。两个升力电机132的下方均连接有固定盘131，固定盘131上设置有沿固定盘131的周向延伸的支撑臂133，支撑臂133上设置有固定罩135，升力电机132与升力电机132对应的旋转叶片1301均位于固定罩135和支撑臂133之间。

需要指出的是，固定罩135的设置主要是起到防护作用，防止叶片对人造成伤害，增加了操作的安全性。固定罩135可以为图3中所示的金属网罩的结构，可以将固定罩135的底部通过连接梁137与支撑臂133固定。具体地，为了增加固定的稳定性，可以将支撑臂133设置为多个，且每个支撑臂133均对应一个连接梁137。

请参照图1和图2，优选地，第一方向和第二方向垂直；两个升力电机132均通过第二连接杆150与装载舱120的顶壁固定连接。第二连接杆150可以为铝管，将第二连接杆150的一端通过螺栓等方式与装载舱120的顶部支架进行固定，并将第二连接杆150的另一端与升力电机132进行固定。两个升力电机132对称设置，以便提升操作的稳定性。

具体地，第一方向可以为装载舱120的前后方向，将一个升力电机132安装于装载舱120的前方，另一个升力电机132位于装载舱120的后方。第二方向可以为装载舱120的左右方向，将两个调向电机134分别安装于装载舱120的左右两侧。

进一步地，控制机构130包括底座1302和位于底座1302上的控制器1303，控制器1303与驱动电机通信连接，第一连接杆140为两个，分别对应两个调向电机134，每个第一连接杆140的一端均与对应的调向电机134固定连接，另一端与底座1302相连。通过转动两个第一连接杆140可以实现两个调向电机134的方向的调整。具体地，控制器1303为一般的内置程序的芯片，以控制电机的运转，此部分为现有技术在此不做过多赘述。

进一步地，请结合图4，底座1302的一侧设置有用于控制一个第一连接杆140旋转的第一旋转机构1304，底座1302的另一侧设置有用于控制另一个第一连接杆140旋转的第二旋转机构。第一旋转机构1304和第二旋转机构结构类似，以第一旋转机构1304的结构进行说明。

第一旋转机构1304包括与底座1302固定的第一控制杆1305和设置于底座1302侧壁上的第一轴承座1306，第一控制杆1305的一端高于底座1302的顶部，第一连接杆140远离调向电机134的一端穿过第一轴承座1306后与底座1302相连。轴承座为一般的设置在转轴上的轴承，第一连接杆140可以在第一轴承座1306中旋转，以带动调向电机134进行旋转。

进一步地，第一旋转机构1304还包括第一咬合齿轮1307，第一轴承座1306上还设置有第一固定齿轮1308，第一咬合齿轮1307和第一固定齿轮1308咬合，推动第一控制杆1305，第一咬合齿轮1307和第一固定齿轮1308改变咬合位置，以使第一控制杆1305带动第一连接杆140转动。第一控制杆1305的顶部设置有第一控制钮1309，第一控制钮1309和第一咬合齿轮1307联动，按下第一控制钮1309将第一咬合齿轮1307抬起后，如向前推动第一控制杆1305可以带动底座1302和第一连接杆140向前转动，进行带动调向电机134向前转动，同理还可以向后推动。

此外，关于第二旋转机构的具体结构如第二控制杆、第二轴承座、第二咬合齿轮、第二固定齿轮等结构的具体位置关于请参考第一旋转机构1304的介绍。

进一步地，请再次参照图1，装载舱120的顶部还固定有长方形固定框架122，固定框架122的四个顶角均正对一个驱动电机，且固定框架122对应两个调向电机134的两个顶角处分别设置有与第一轴承座1306相配合的第一固定轴承座126和与第二轴承座相配合的第二固定轴承座128；一个第一连接杆140依次穿过第一轴承座1306和第一固定轴承座126，另一个第二连接杆150依次穿过第二轴承座和第二固定轴承座128。通过设置固定框架122，并将其与装载舱120的顶部固定后，在固定框架122与装载舱120的固定连接处设置轴承座，使调向电机134的在旋转过程中平稳运行。

具体地，安装于底座1302上的控制器1303可以对电机进行开启和行程量的控制，在上面分别对应几个电机设置升力电机电源开关、反向升力电源开关、方向控制电机电源开关、升力电机行程量开关、反向升力行程量开关、方向控制电机行程量开关等。

需要说明的是，请参照图5-图10，本发明实施例提供的氢气球飞行装置100在实际的操作过程中，实现前进、后退、向左、向右、上升和下降的原理如图中所示。

在其他实施例中，可以在底座1302上安装GPS定位系统，以达到时时进行位置检测的目的。

本发明实施例还提供了一种飞行系统，包括上述氢气球飞行装置。本发明还提供了一种飞行系统包括上述氢气球飞行装置，其同样具备控制的精确度高，作业的安全系数高的优点。

综上所述，本发明提供了一种氢气球飞行装置，其通过氢气球提供主要升力，操作人员位于装载舱中通过控制机构对多个驱动电机进行驱动，其中两个升力电机提供上升过程的主要动力，调向电机实现前进后退以及方向的变化，两个反向升力电机用于降落。因此，本发明提供的氢气球飞行装置操作方便，控制的精确度高，提高了作业的安全系数。

本发明中提供的氢气球飞行装置具有以下几个优点：(1)本次发明氢气球飞机，在最大程度上对氢气球的不可控性做出了改进，增大了灵活性的前提又增加了升力，提供大的载重能力。(2)在升力系统上另辟蹊径，通过反向安装电机与桨叶的方式，可以提供反向的升力，目的为迫降做准备。(3)在电机与桨叶的部分做了保护罩，实现了搭载人员的安全得到保障。(4)在总控制的控制盒内部安装有GPS定位系统，可以实现氢气球飞机的实时位置信息，加大了搭载人员的安全系数。(5)本次发明氢气球飞机，操作简单，机体结构简单，易于维修保养。

本发明还提供了一种飞行系统包括上述氢气球飞行装置，其同样具备控制的精确度高，作业的安全系数高的优点。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种氢气球飞行装置，其特征在于，包括用于提供升力的氢气球和用于装载操作人员的装载舱，所述装载舱的顶部与所述氢气球的相连；

所述装载舱上设置有控制机构和与所述控制机构通信连接的多个驱动电机，所述驱动电机包括两个升力电机、两个调向电机和相对于所述升力电机反向安装的两个反向升力电机，每个所述驱动电机均具有与所述驱动电机输出端相连的旋转叶片；

所述装载舱具有第一方向和第二方向，两个所述升力电机安装于所述装载舱沿所述第一方向的两侧；

两个所述调向电机安装于所述装载舱沿所述第二方向的两侧，两个所述反向升力电机安装于所述装载舱沿所述第二方向的两侧，且两个所述调向电机通过第一连接杆与所述装载舱转动连接。

2.根据权利要求1所述的氢气球飞行装置，其特征在于，两个所述调向电机的下方均连接有固定盘，所述固定盘的下方与一个反向升力电机相连。

3.根据权利要求2所述的氢气球飞行装置，其特征在于，所述固定盘上设置有沿所述固定盘的周向延伸的支撑臂，所述支撑臂上设置有固定罩，所述调向电机与所述调向电机对应的旋转叶片均位于所述固定罩和所述支撑臂之间。

4.根据权利要求1所述的氢气球飞行装置，其特征在于，两个所述升力电机的下方均连接有固定盘，所述固定盘上设置有沿所述固定盘的周向延伸的支撑臂，所述支撑臂上设置有固定罩，所述升力电机与所述升力电机对应的旋转叶片均位于所述固定罩和所述支撑臂之间。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的氢气球飞行装置，其特征在于，所述第一方向和所述第二方向垂直；

两个所述升力电机均通过第二连接杆与所述装载舱的顶壁固定连接。

6.根据权利要求5所述的氢气球飞行装置，其特征在于，所述控制机构包括底座和位于所述底座上的控制器，所述控制器与所述驱动电机通信连接，所述第一连接杆为两个，分别对应两个所述调向电机，每个所述第一连接杆的一端均与对应的所述调向电机固定连接，另一端与所述底座的相连。

7.根据权利要求6所述的氢气球飞行装置，其特征在于，所述底座的一侧设置有用于控制一个所述第一连接杆旋转的第一旋转机构，所述底座的另一侧设置有用于控制另一个所述第一连接杆旋转的第二旋转机构；

所述第一旋转机构包括与所述底座固定的第一控制杆和设置于底座侧壁上的第一轴承座，所述第一控制杆的一端高于所述底座的顶部，所述第一连接杆远离所述调向电机的一端穿过所述第一轴承座后与所述底座相连；

所述第二旋转机构包括与所述底座固定的第二控制杆和设置于底座侧壁上的第二轴承座，所述第二控制杆的一端高于所述底座的顶部，所述第二连接杆远离所述调向电机的一端穿过所述第二轴承座后与所述底座相连。

8.根据权利要求7所述的氢气球飞行装置，其特征在于，所述第一旋转机构还包括第一咬合齿轮，所述第一轴承座上还设置有第一固定齿轮，所述第一咬合齿轮和所述第一固定齿轮咬合，推动所述第一控制杆，所述第一咬合齿轮和所述第一固定齿轮改变咬合位置，以使所述第一控制杆带动所述第一连接杆转动；

所述第二旋转机构还包括第二咬合齿轮，所述第一轴承座上还设置有第二固定齿轮，所述第二咬合齿轮和所述第二固定齿轮咬合，推动所述第二控制杆，所述第二咬合齿轮和所述第二固定齿轮改变咬合位置，以使所述第二控制杆带动另一个所述第一连接杆转动。

9.根据权利要求7所述的氢气球飞行装置，其特征在于，所述装载舱的顶部还固定有长方形固定框架，所述固定框架的四个顶角均正对一个驱动电机，且所述固定框架对应两个调向电机的两个顶角处分别设置有与所述第一轴承座相配合的第一固定轴承座和与所述第二轴承座相配合的第二固定轴承座；

一个所述第一连接杆依次穿过所述第一轴承座和所述第一固定轴承座，另一个所述第二连接杆依次穿过所述第二轴承座和所述第二固定轴承座。

10.一种飞行系统，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的氢气球飞行装置。