CN110920855A - 一种可以实现径向收缩的无人机机身隔框结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可以实现径向收缩的无人机机身隔框结构，隔框结构包括若干个折叠区块和若干个非折叠区块交替设置的闭合环，折叠区块I和折叠区块II的另一端分别通过第二扭转铰链与其相邻的非折叠区块连接，每个折叠区块通过第一桁梁将其分隔为可折叠的两部分，即折叠区块I和折叠区块II，每个分隔折叠区块的第一桁梁互相平行设置，每个折叠区块的折叠区块I和折叠区块II相邻的一端分别通过第一扭转铰链与第一桁梁的两侧连接；本发明可以实现径向的收缩与展开；无人机机身隔框结构进行存储时，机身可进行收缩，有效减少机身体积；结构构造简单，由人力实现展开和收缩，不需要液压系统等额外的辅助配套设施。

Description

一种可以实现径向收缩的无人机机身隔框结构

技术领域

本发明属于飞机结构设计技术领域，特别涉及一种可以实现径向收缩的无人机机身隔框结构。

背景技术

不同类型的飞机具有不同的飞行任务要求，例如：在现代化战争中在对敌空袭前可以利用大量的无人机对敌方防空系统实施干扰。但在非任务需求下，数量众多的无人机的存储将成为较大的问题。即便将机翼等结构拆下，机身和机翼本身的体积也相当大，依然不易于存储。

折纸型结构利用结构在其余方向上尺寸的变化来改变某一特定方向上的尺寸。若将折纸结构应用到机身隔框上，利用机身内部的空余尺寸，实现机身在径向上的尺寸变化，可以有效减小机身在存储时的体积。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供一种可以实现径向收缩的无人机机身隔框结构，该结构采用折纸型结构，利用机身内部的空余尺寸，实现机身在径向上的收缩，从而大幅减少机身在存储时所占的体积。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种可以实现径向收缩的无人机机身隔框结构，隔框结构包括若干个折叠区块1和若干个非折叠区块2交替设置的闭合环，每个折叠区块1通过第一桁梁4将其分隔为可折叠的两部分，即折叠区块I101和折叠区块II102，每个分隔折叠区块1的第一桁梁4互相平行设置，每个折叠区块1的折叠区块I101和折叠区块II102相邻的一端分别通过第一扭转铰链3与第一桁梁4的两侧连接，所述折叠区块I101和折叠区块II102的另一端分别通过第二扭转铰链11与其相邻的非折叠区块2连接。

进一步的，每个非折叠区块2上设置有两个第二桁梁10，位于第二桁梁10与第一扭转铰链3相邻的一侧上设置有支座5和弹簧锁定机构8，所述支座5铰接手柄6的一端，手柄6的另一端卡入弹簧锁定机构8的凹槽13内。

进一步的，所述弹簧锁定机构8包括中间设置有一个凹槽13的壳体12，凹槽13的开口端设置有向内凸起的弹簧14，所述手柄6自向内凸起的弹簧14卡入凹槽13内。

进一步的，所述手柄6上固定连接钢索7的一端，钢索7的另一端连接于与其相邻的第一扭转铰链3的耳片上。

进一步的，当隔框结构收缩后，钢索7处于放松状态，钢索7经过非折叠区块2与折叠区块1间的第二扭转铰链11位置，钢索7的长度大于第二扭转铰链11转轴到钢索7两端的距离之和的最小值；钢索7的长度小于第二扭转铰链11的转轴延长线与隔框结构内环的交点到钢索7两端的距离之和。

进一步的，同一个非折叠区块2两端的两个第二扭转铰链11转轴的延长线的夹角为α，所有非折叠区块2的α角之和为360°。

进一步的，所述壳体12内位于凹槽13的底部通过铆钉15固定于第二桁梁10上，所述壳体12和弹簧14为一体式。

进一步的，所述非折叠区块2与第二桁梁10之间通过角片9固定连接。

进一步的，所述第二桁梁10与第一桁梁4平行设置，所述折叠区块1与非折叠区块2的缘条朝向相反。

优选地，一个闭合环包括4个折叠区块1和4个非折叠区块2。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1本发明采用的无人机机身隔框结构可以实现径向的收缩与展开；

2本发明的无人机机身隔框结构进行存储时，机身可进行收缩，有效减少机身体积；

3本发明的无人机机身隔框结构构造简单，由人力实现展开和收缩，不需要液压系统等额外的辅助配套设施。

附图说明

图1是机身隔框展开状态的示意图；

图2 是机身隔框展开状态的正面示意图；

图3 是机身隔框径向收缩后的状态示意图；

图4 是机身隔框径向收缩后的正面示意图；

图5是机身隔框中运动机构的结构示意图；

图6是机身隔框中弹簧紧锁机构的截面示意图；

其中：1-折叠区块，101-折叠区块I，102-折叠区块II，2-非折叠区块，3-第一扭转铰链，4-第一桁梁，5-支座，6 -手柄，7-钢索，8-弹簧锁定机构，9-角片，10-第二桁梁，11-第二扭转铰链，12-壳体，13-凹槽，14-弹簧，15-铆钉。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作更进一步的说明。

如图1-6所示，一种可以实现径向收缩的无人机机身隔框结构，隔框结构包括若干个折叠区块1和若干个非折叠区块2交替设置的闭合环，优选地，一个闭合环包括4个折叠区块1和4个非折叠区块2，折叠区块1与非折叠区块2之间通过第二扭转铰链11相连接，折叠区块1与非折叠区块2的缘条突出的方向相反，第二扭转铰链11与折叠区块1的腹板或非折叠区块2的腹板进行铆接固定；每个折叠区块1通过第一桁梁4将其分隔为可折叠的两部分，即折叠区块I101和折叠区块II102，每个分隔折叠区块1的第一桁梁4互相平行设置，每个折叠区块1的折叠区块I101和折叠区块II102相邻的一端分别通过第一扭转铰链3与第一桁梁4的两侧连接，所述折叠区块I101和折叠区块II102的另一端分别通过第二扭转铰链11与其相邻的非折叠区块2连接。具体地讲，折叠区块1与第一桁梁4之间通过第一扭转铰链3连接。第一扭转铰链3分别与折叠区块I101或折叠区块II102的腹板以及第一桁梁4的腹板进行铆接固定，该处第一扭转铰链3上额外设置耳片以连接钢索7。

折叠区块1和非折叠区块2之间通过第二扭转铰链11进行连接，折叠区块1可以绕第二扭转铰链11的转轴轴线偏转从而实现机身隔框在径向的收缩。由于非折叠区块2不进行折叠，仅发生径向平移，第二桁梁10这种机身纵向构件可通过角片9与非折叠区块2相连接。非折叠区块2两端的两个第二扭转铰链11转轴间的夹角为α，同一机身隔框上所有非折叠区块2的α角和应为360°，以保证在机身隔框伸展和收缩时非折叠区块2保持在同一平面上并与机身轴向垂直，同时避免机身纵向构件对展开和收缩运动产生阻碍。折叠区块1上难以布置桁条等纵向构件，而机身蒙皮采用充气式等柔性蒙皮，为增强机身该区域的结构强度，可在两个相邻的折叠区块I101和折叠区块II102间布置第一桁梁4，折叠区块I101和折叠区块II102与分别与第一桁梁4通过一个第一扭转铰链3连接，该处第一扭转铰链3上额外设置耳片，第一扭转铰链3上的耳片可以与钢索7连接，同时在折叠运动中该处的扭转轴应与非折叠区块2的腹板平面保持平行。

每个非折叠区块2上设置有两个第二桁梁10，非折叠区块2与第二桁梁10之间通过角片9固定连接，具体地讲，非折叠区块2外环上有开口，第二桁梁10可从中通过，角片9分别与非折叠区块2的腹板和第二桁梁10的顶部铆接固定。

支座5底部与非折叠区块2最外侧的第二桁梁10的腹板铆接，支座5的耳片上安装手柄6，手柄6可以在支座5上转动，手柄6上缠绕固定钢索7，钢索7另一端缠绕固定在位于与其相邻的折叠区块1和第一桁梁4之间的第一扭转铰链3的耳片上，同时在该第二桁梁10上距离支座5一定距离处设置弹簧紧锁机构8，弹簧紧锁机构与第二桁梁10的腹板铆接。当向外侧转动手柄6时，钢索7拉动第一桁梁4和折叠区块1，实现隔框的展开。为使结构在展开后可以锁定，在设置有支座5的第一桁梁4上应安装有弹簧锁定机构8，，手柄6卡入弹簧紧锁机构8的凹槽13内，具体的讲，弹簧锁定机构8呈凹槽状，包括一体式的壳体和弹簧，弹簧厚度稍小，拉动手柄6时，手柄6压迫弹簧向外发生弹性弯曲，使得手柄可以进出弹簧锁定机构8内的凹槽13中。

位于第二桁梁10与第一扭转铰链3相邻的一侧上设置有支座5和弹簧锁定机构8，所述支座5铰接手柄6的一端，手柄6的另一端卡入弹簧锁定机构8的凹槽13内，具体地讲，所述弹簧锁定机构8包括中间设置有一个凹槽13的壳体12，凹槽13的开口端设置有向内凸起的弹簧14，所述手柄6自向内凸起的弹簧14卡入凹槽13内，所述壳体12内位于凹槽13的底部通过铆钉15固定于第二桁梁10上，所述壳体12和弹簧14为一体式。

在机身隔框展开的状态下，钢索7上的力会向外拉动手柄6，弹簧刚度须保证手柄6不会被拉出。同时为了减小钢索7上向外拉动手柄6的侧向力，可适当增大支座5与隔框腹板间的距离。

为保证运动机构准确实现任务要求的运动形式，结构展开时，钢索7的长度，钢索7在手柄6上的铰点，钢索7在第一扭转铰链3上的铰点，钢索7在第一扭转铰链3上的铰点在第二桁梁10上的正投影点，三点的连线为一个直角三角形，且钢索7为直角三角形的斜边；

当隔框结构收缩后，钢索7处于放松状态，钢索7经过非折叠区块2与折叠区块1间的第二扭转铰链11位置，且为了保证展开收缩运动的正常进行，钢索7的长度有以下要求：钢索7的长度大于第二扭转铰链11转轴到钢索7两端的距离之和的最小值，以保证收缩可以正常进行；钢索7的长度小于第二扭转铰链11的转轴延长线与隔框结构内环的交点到钢索7两端的距离之和，以保证在结构展开时钢索7不会受到转轴边角处的卡绊。

由于该结构由人拉动手柄实现结构展开，隔框收缩时，由人力配合第一扭转铰链3和第二扭转铰链11中内置扭簧来辅助折叠完成。机身隔框缘条用于连接机身蒙皮，但其突出方向会影响或限制相邻区块间的转动，为保证折叠有效进行，折叠区块1与非折叠区块2的缘条朝向相反，如图1所示。在机身与机翼、尾翼等连接处，机身隔框需进行加强，如增大腹板面积与厚度，在腹板上设置筋条等。采用该种机身隔框的机身蒙皮应选择柔性蒙皮或充气式蒙皮等易折叠的蒙皮，以便于机身的展开和收缩。以圆形隔框为例，若机身径向收缩1/2，收缩后的机身截面面积将小于原截面面积的1/4。由于机身长度变化较小，机身整体体积将收缩至原体积的1/4。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种可以实现径向收缩的无人机机身隔框结构，其特征在于：隔框结构包括若干个折叠区块（1）和若干个非折叠区块（2）交替设置的闭合环，每个折叠区块（1）通过第一桁梁（4）将其分隔为可折叠的两部分，即折叠区块I（11）和折叠区块II（12），每个分隔折叠区块（1）的第一桁梁（4）互相平行设置，每个折叠区块（1）的折叠区块I（101）和折叠区块II（102）相邻的一端分别通过第一扭转铰链（3）与第一桁梁（4）的两侧连接，所述折叠区块I（101）和折叠区块II（102）的另一端分别通过第二扭转铰链（11）与其相邻的非折叠区块（2）连接。

2.根据权利要求1所述的可以实现径向收缩的无人机机身隔框结构，其特征在于：每个非折叠区块（2）上设置有两个第二桁梁（10），位于第二桁梁（10）与第一扭转铰链（3）相邻的一侧上设置有支座（5）和弹簧锁定机构（8），所述支座（5）铰接手柄（6）的一端，手柄（6）的另一端卡入弹簧锁定机构（8）的凹槽（13）内。

3.根据权利要求2所述的可以实现径向收缩的无人机机身隔框结构，其特征在于：所述弹簧锁定机构（8）包括中间设置有一个凹槽（8）的壳体（12），凹槽（8）的开口端设置有向内凸起的弹簧（14），所述手柄（6）自向内凸起的弹簧（14）卡入凹槽（8）内。

4.根据权利要求3所述的可以实现径向收缩的无人机机身隔框结构，其特征在于：所述手柄（6）上固定连接钢索（7）的一端，钢索（7）的另一端连接于与其相邻的第一扭转铰链（3）的耳片上。

5.根据权利要求4所述的可以实现径向收缩的无人机机身隔框结构，其特征在于：当隔框结构收缩后，钢索（7）处于放松状态，钢索（7）经过非折叠区块（2）与折叠区块（1）间的第二扭转铰链（11）位置，钢索（7）的长度大于第二扭转铰链（11）转轴到钢索（7）两端的距离之和的最小值；钢索（7）的长度小于第二扭转铰链（11）的转轴延长线与隔框结构内环的交点到钢索（7）两端的距离之和。

6.根据权利要求1所述的可以实现径向收缩的无人机机身隔框结构，其特征在于：同一个非折叠区块（2）两端的两个第二扭转铰链（11）转轴的延长线的夹角为α，所有非折叠区块2的α角之和为360°。

7.根据权利要求3所述的可以实现径向收缩的无人机机身隔框结构，其特征在于：所述壳体（12）内位于凹槽（8）的底部通过铆钉（15）固定于第二桁梁（10）上，所述壳体（12）和弹簧（14）为一体式。

8.根据权利要求1所述的可以实现径向收缩的无人机机身隔框结构，其特征在于：所述折叠区块（1）与非折叠区块（2）的缘条朝向相反。

9.根据权利要求1所述的可以实现径向收缩的无人机机身隔框结构，其特征在于：一个闭合环包括4个折叠区块（1）和4个非折叠区块（2）。

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