CN108791859B - 一种快速抵近的旋翼无人机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快速抵近的旋翼无人机，包括机身主体、发射壳体和发射装置，所述机身主体顶部设有共轴双桨叶装置，所述共轴双桨叶装置包括内轴，所述内轴的底部设有锥齿轮一，所述内轴的顶部位置处设有上旋转盘，所述内轴的中部位置处套接设有外轴，所述机身主体下部设有任务装置，所述发射壳体和折叠桨叶的机身主体相配合，所述发射壳体包括两块等大的弧面壳体，所述弧面壳体之间相配合连接，所述发射装置内设有和发射壳体相配合的发射腔体，所述发射装置内设有弹射发射壳体的装置。本发明克服现有技术缺点，结构合理，采用共轴反桨布局，具有可折叠桨叶，可以快速抵近目标区域后进行悬停或飞行作业。

Description

一种快速抵近的旋翼无人机

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，具体是指一种快速抵近的旋翼无人机。

背景技术

目前，无人机技术发展迅速，许多传统行业开始慢慢引进无人机的应用，推进着行业的智能化升级。

市场上的无人机通常以旋翼无人机与固定翼无人机为主。旋翼无人机可以在空中悬停，在指定地点上空进行工作，但有航时短、飞行速度慢等缺点；固定翼无人机飞行速度快，可短时间完成大范围内的工作任务，但无法悬停，且对起降场地有较高的要求，不便于快速展开、快速使用。

实际使用中，如需要无人机高速抵近工作区后悬停作业，则需要一种新型的无人机以满足这种特殊的应用场景。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术缺点，提供一种快速抵近的旋翼无人机，结构合理，采用共轴反桨布局，具有可折叠桨叶，可以快速抵近目标区域后进行悬停或飞行作业。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种快速抵近的旋翼无人机，包括机身主体、发射壳体和发射装置，所述机身主体顶部设有共轴双桨叶装置，所述共轴双桨叶装置包括内轴，所述内轴的底部设有锥齿轮一，所述内轴的顶部位置处设有上旋转盘，所述内轴的中部位置处套接设有外轴，所述外轴底部设有锥齿轮二，所述锥齿轮二和锥齿轮一对称设置，所述内轴贯通锥齿轮二的中心处设置，所述锥齿轮二和锥齿轮一均设置于机身主体内，所述机身主体内设有和同时和锥齿轮二、锥齿轮一相配合的主动锥齿轮，所述主动锥齿轮的中心处连接减速电机的输出轴端，所述机身主体内设有控制器，所述减速电机电性连接控制器，所述外轴的上部外侧设有下旋转盘，所述上旋转盘和下旋转盘上沿周向对称设有一对桨叶，所述桨叶铰接在上旋转盘和下旋转盘边缘处，所述桨叶靠近铰接位置下部铰接设有连接杆，所述内轴和外轴上和桨叶同侧设有桨叶收放装置，所述连接杆的另一端铰接桨叶收放装置，所述桨叶收放装置传动连接杆控制桨叶的收放，所述机身主体下部设有任务装置，所述发射壳体和折叠桨叶的机身主体相配合，所述发射壳体包括两块等大的弧面壳体，所述弧面壳体之间相配合连接，所述发射壳体一端封闭，另一端卡扣连接分散底座，所述发射装置内设有和发射壳体相配合的发射腔体，所述发射装置内设有弹射发射壳体的装置。

作为改进，所述桨叶端部设有阶梯型接口，所述上旋转盘和下旋转盘端部设有与桨叶端部相配合的阶梯型接口，所述梯型接口上设有弹性缓冲膜，防止桨叶铰接打开时，损坏零部件。

作为改进，所述桨叶收放装置包括设置在内轴和外轴上的滑槽，所述滑槽内设有磁性滑件，所述磁性滑件铰接连接杆的一端，所述磁性滑件的顶部和滑槽顶部之间连接有弹簧，所述滑槽底部设有电磁铁，所述电磁铁电性连接控制器，通过电磁铁通断电的吸附和放开，完成对桨叶的收缩和展开。

作为改进，所述任务装置包括摄像头，所述摄像头电性连接控制器，可以控制摄像头完成拍摄任务。

作为改进，所述分散底座内设有充气包，所述充气包内设有液氮罐，所述液氮罐上设有电磁气阀，所述电磁气阀电性连接控制器，所述分散底座内靠近发射壳体一侧设有挡板，所述发射壳体和分散底座连接处沿周向均匀设有弹性卡扣，所述分散底座上设有和弹性卡扣相配合的卡座，发射壳体卡扣连接分散底座，使得发射过程中的牢固，充气包迅速充气撑开挡板完成分离。

本发明与现有技术相比的优点在于：共轴双螺旋桨不同于常规单桨盘直升机，桨叶旋转产生的扭矩会因为上下桨盘的反向转动而相互抵消，因此不需要额外配置尾桨以平衡该扭转力矩，同时，也可节省发动机对尾桨输出的功率损耗。此外，因为上下两套桨盘同时提供升力，因此同样升力下所需的桨盘面积远小于单桨盘的面积，飞机整体尺寸更紧凑，节省空间；机身包含无人机机体的基本结构，内部安装有发动机、飞行控制系统及通信装置等常规设备；所述任务系统安装于所述机身上，具体是可以完成无人机所要求的任务内容的设备。

折叠后的无人机可以承受较高的过载从而获得较大的初速度，能以简单迅捷的手段使无人机快速抵近目标区域；展开后的旋翼无人机的形式保证了无人机拥有在目标区域上空悬停作业的任务能力；共轴双桨布局可以使无人机获得更紧凑的外形与更稳定的旋翼扭矩平衡，简化了无人机的操纵部件与控制。

附图说明

图1是本发明专利的结构示意图。

图2是本发明专利中共轴双桨叶装置的结构示意图。

图3是本发明专利中桨叶收放装置的结构示意图。

图4是本发明专利中发射壳体处的结构示意图。

图5是本发明专利运行过程的示意图。

图6是本发明专利中桨叶铰接处的结构示意图。

如图所示：1、机身主体，2、共轴双桨叶装置，3、内轴，4、锥齿轮一，5、上旋转盘，6、外轴，7、锥齿轮二，8、主动锥齿轮，9、下旋转盘，10、桨叶，11、连接杆，12、桨叶收放装置，13、发射壳体，14、任务装置，15、弧面壳体，16、发射装置，17、弹性缓冲膜，18、滑槽，19、磁性滑件，20、弹簧，21、电磁铁，22、分散底座，23、充气包，24、电磁气阀，25、挡板，26、弹性卡扣，27、卡座。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。

结合附图1，图2，图3，图4，图5，图6。

本发明在具体实施时，一种快速抵近的旋翼无人机，包括机身主体1、发射壳体13和发射装置16，所述机身主体1顶部设有共轴双桨叶装置2，所述共轴双桨叶装置2包括内轴3，所述内轴3的底部设有锥齿轮一4，所述内轴3的顶部位置处设有上旋转盘5，所述内轴3的中部位置处套接设有外轴6，所述外轴6底部设有锥齿轮二7，所述锥齿轮二7和锥齿轮一4对称设置，所述内轴3贯通锥齿轮二7的中心处设置，所述锥齿轮二7和锥齿轮一4均设置于机身主体1内，所述机身主体1内设有和同时和锥齿轮二7、锥齿轮一4相配合的主动锥齿轮8，所述主动锥齿轮8的中心处连接减速电机的输出轴端，所述机身主体1内设有控制器，所述减速电机电性连接控制器，所述外轴6的上部外侧设有下旋转盘9，所述上旋转盘5和下旋转盘9上沿周向对称分别设有一对桨叶10，所述桨叶10铰接在上旋转盘5和下旋转盘9边缘处，所述桨叶10靠近铰接位置下部铰接设有连接杆11，所述内轴3和外轴6上和桨叶10同侧设有桨叶收放装置12，所述连接杆11的另一端铰接桨叶收放装置12，所述桨叶收放装置12传动连接杆11控制桨叶10的收放，所述机身主体1下部设有任务装置14，所述发射壳体13和折叠桨叶10的机身主体1相配合，所述发射壳体13包括两块等大的弧面壳体15，所述弧面壳体15之间相配合连接，所述发射壳体13一端封闭，另一端卡扣连接分散底座22，所述发射装置16内设有和发射壳体13相配合的发射腔体，所述发射装置16内设有弹射发射壳体13的装置。

所述桨叶10端部设有阶梯型接口，所述上旋转盘5和下旋转盘9端部设有与桨叶10端部相配合的阶梯型接口，所述梯型接口上设有弹性缓冲膜17，所述桨叶收放装置12包括设置在内轴3和外轴6上的滑槽18，所述滑槽18内设有磁性滑件19，所述磁性滑件19铰接连接杆11的一端，所述磁性滑件19的顶部和滑槽18顶部之间连接有弹簧20，所述滑槽18底部设有电磁铁21，所述电磁铁21电性连接控制器。

所述任务装置14包括摄像头，所述摄像头电性连接控制器，所述分散底座22内设有充气包23，所述充气包23内设有液氮罐，所述液氮罐上设有电磁气阀24，所述电磁气阀24电性连接控制器，所述分散底座22内靠近发射壳体13一侧设有挡板25，所述发射壳体13和分散底座22连接处沿周向均匀设有弹性卡扣26，所述分散底座22上设有和弹性卡扣26相配合的卡座27。

本发明的工作原理：所述共轴双螺旋桨的桨叶可折叠，也可在空中展开，桨叶的展开可使用且不限于使用舵机转动齿轮盘或弹簧复位力等方式，本实施例采用电磁铁吸附方式。在给予桨叶折叠状态的无人机初速度时，较小的迎风面积可以减少初始速度的损失，使无人机可以快速接近目标区域。接近目标区域后无人机展开旋翼桨叶，此时旋翼的传动可与发动机断开或仅需发动机提供少量输出。

无人机搭配弹形外壳使用，外壳可以在初始加速与高速飞行阶段保护无人机结构，减少其与发射装置或高速气流接触而产生的损耗或破坏，另外光滑的外壳表面与弹形外壳设计可以极大减小高速飞行时的气动阻力，减少初始加速能耗、提高高速飞行效率。壳体由两片以上弧面壳体组成，弧面壳体互相紧固连接形成中空的弹形外壳。可使用且不限于使用舵机解除插销限制破坏等方式，让壳体紧固连接处可在空中打开，本实施例采用充气包充气压缩挡板使壳体脱离卡扣的方式，从而使壳体之间分离，脱离无人机。

无人机初速度的提供可来自弹射其他不同方式，给予无人机初速度的设备亦不限于固定或移动的形式。

无人机机身内置一台发动机，可驱动上下两套旋翼反向转动，提供动力。机身下方携带一个吊舱任务装置，通过控制系统与数据链路将任务区域采集到的视频回传至地面遥控端。

无人机使用前将上下两套螺旋桨桨叶错开折叠，封装在一个弹形复合材料外壳内，整枚弹体填入地面发射装置的炮筒内。例如，地面发射装置的炮筒内连接高压气罐，可瞬间释放高压气体为弹体及无人机提供发射推力。

地面发射装置调整发射角度与发射方向，将携带无人机的弹体射出，无人机高速抵近任务目标区域的A点；接近A点附近时，外壳脱离无人机，随后无人机桨叶展开，无人机整体迎风面积增加，所受阻力增大，无人机开始减速并伴随螺旋桨自旋获得一部分升力；无人机减速至悬停飞行状态，机身下方的吊舱任务装置开始工作，将任务区域的视频画面采集并传回地面遥控端；目标区域变更位置后，无人机根据地面遥控端的指示飞向下一个目标区域。

以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种快速抵近的旋翼无人机，包括机身主体(1)、发射壳体(13)和发射装置(16)，其特征在于：所述机身主体(1)顶部设有共轴双桨叶装置(2)，所述共轴双桨叶装置(2)包括内轴(3)，所述内轴(3)的底部设有锥齿轮一(4)，所述内轴(3)的顶部位置处设有上旋转盘(5)，所述内轴(3)的中部位置处套接设有外轴(6)，所述外轴(6)底部设有锥齿轮二(7)，所述锥齿轮二(7)和锥齿轮一(4)对称设置，所述内轴(3)贯通锥齿轮二(7)的中心处设置，所述锥齿轮二(7)和锥齿轮一(4)均设置于机身主体(1)内，所述机身主体(1)内设有和同时和锥齿轮二(7)、锥齿轮一(4)相配合的主动锥齿轮(8)，所述主动锥齿轮(8)的中心处连接减速电机的输出轴端，所述机身主体(1)内设有控制器，所述减速电机电性连接控制器，所述外轴(6)的上部外侧设有下旋转盘(9)，所述上旋转盘(5)和下旋转盘(9)上沿周向对称分别设有一对桨叶(10)，所述桨叶(10)铰接在上旋转盘(5)和下旋转盘(9)边缘处，所述桨叶(10)靠近铰接位置下部铰接设有连接杆(11)，所述内轴(3)和外轴(6)上和桨叶(10)同侧设有桨叶收放装置(12)，所述连接杆(11)的另一端铰接桨叶收放装置(12)，所述桨叶收放装置(12)传动连接杆(11)控制桨叶(10)的收放，所述机身主体(1)下部设有任务装置(14)，所述发射壳体(13)和折叠桨叶(10)的机身主体(1)相配合，所述发射壳体(13)包括两块等大的弧面壳体(15)，所述弧面壳体(15)之间相配合连接，所述发射壳体(13)一端封闭，另一端卡扣连接分散底座(22)，所述发射装置(16)内设有和发射壳体(13)相配合的发射腔体，所述发射装置(16)内设有弹射发射壳体(13)的装置；

所述桨叶(10)端部设有阶梯型接口，所述上旋转盘(5)和下旋转盘(9)端部设有与桨叶(10)端部相配合的阶梯型接口，所述梯型接口上设有弹性缓冲膜(17)；

所述桨叶收放装置(12)包括设置在内轴(3)和外轴(6)上的滑槽(18)，所述滑槽(18)内设有磁性滑件(19)，所述磁性滑件(19)铰接连接杆(11)的一端，所述磁性滑件(19)的顶部和滑槽(18)顶部之间连接有弹簧(20)，所述滑槽(18)底部设有电磁铁(21)，所述电磁铁(21)电性连接控制器；

所述分散底座(22)内设有充气包(23)，所述充气包(23)内设有液氮罐，所述液氮罐上设有电磁气阀(24)，所述电磁气阀(24)电性连接控制器，所述分散底座(22)内靠近发射壳体(13)一侧设有挡板(25)，所述发射壳体(13)和分散底座(22)连接处沿周向均匀设有弹性卡扣(26)，所述分散底座(22)上设有和弹性卡扣(26)相配合的卡座(27)。

2.根据权利要求1所述的一种快速抵近的旋翼无人机，其特征在于：所述任务装置(14)包括摄像头，所述摄像头电性连接控制器。