CN112793374A - 一种油电混动水空两用多旋翼无人机 - Google Patents
一种油电混动水空两用多旋翼无人机 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112793374A CN112793374A CN201911106019.3A CN201911106019A CN112793374A CN 112793374 A CN112793374 A CN 112793374A CN 201911106019 A CN201911106019 A CN 201911106019A CN 112793374 A CN112793374 A CN 112793374A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- unmanned aerial
- aerial vehicle
- rotor unmanned
- oil
- water
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 63
- RZVHIXYEVGDQDX-UHFFFAOYSA-N 9,10-anthraquinone Chemical compound C1=CC=C2C(=O)C3=CC=CC=C3C(=O)C2=C1 RZVHIXYEVGDQDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 47
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 47
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 47
- 210000001503 joint Anatomy 0.000 claims description 21
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 16
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 15
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 claims description 15
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 10
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 claims description 7
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 7
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 6
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 4
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 claims description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 3
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 claims description 3
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 2
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims description 2
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 claims description 2
- 238000007689 inspection Methods 0.000 abstract description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 3
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 description 2
- WMWTYOKRWGGJOA-CENSZEJFSA-N fluticasone propionate Chemical compound C1([C@@H](F)C2)=CC(=O)C=C[C@]1(C)[C@]1(F)[C@@H]2[C@@H]2C[C@@H](C)[C@@](C(=O)SCF)(OC(=O)CC)[C@@]2(C)C[C@@H]1O WMWTYOKRWGGJOA-CENSZEJFSA-N 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60F—VEHICLES FOR USE BOTH ON RAIL AND ON ROAD; AMPHIBIOUS OR LIKE VEHICLES; CONVERTIBLE VEHICLES
- B60F5/00—Other convertible vehicles, i.e. vehicles capable of travelling in or on different media
- B60F5/02—Other convertible vehicles, i.e. vehicles capable of travelling in or on different media convertible into aircraft
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C27/00—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
- B64C27/04—Helicopters
- B64C27/08—Helicopters with two or more rotors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C35/00—Flying-boats; Seaplanes
- B64C35/005—Flying-boats; Seaplanes with propellers, rudders or brakes acting in the water
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C35/00—Flying-boats; Seaplanes
- B64C35/008—Amphibious sea planes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C39/00—Aircraft not otherwise provided for
- B64C39/02—Aircraft not otherwise provided for characterised by special use
- B64C39/024—Aircraft not otherwise provided for characterised by special use of the remote controlled vehicle type, i.e. RPV
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
- B64D27/00—Arrangement or mounting of power plants in aircraft; Aircraft characterised by the type or position of power plants
- B64D27/02—Aircraft characterised by the type or position of power plants
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
- B64D27/00—Arrangement or mounting of power plants in aircraft; Aircraft characterised by the type or position of power plants
- B64D27/02—Aircraft characterised by the type or position of power plants
- B64D27/026—Aircraft characterised by the type or position of power plants comprising different types of power plants, e.g. combination of a piston engine and a gas-turbine
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
- B64U10/00—Type of UAV
- B64U10/10—Rotorcrafts
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
- B64U50/00—Propulsion; Power supply
- B64U50/10—Propulsion
- B64U50/11—Propulsion using internal combustion piston engines
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
- B64U50/00—Propulsion; Power supply
- B64U50/10—Propulsion
- B64U50/19—Propulsion using electrically powered motors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
- B64U2101/00—UAVs specially adapted for particular uses or applications
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Transportation (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
本发明公开了一种油电混动水空两用多旋翼无人机，包括多旋翼无人机机体、飞行控制系统、能源系统、动力驱动系统和地面控制站，飞行控制系统、能源系统和动力驱动系统均安装于多旋翼无人机本体上，飞行控制系统与能源系统连接，能源系统为动力驱动系统提供动力，飞行控制系统与地面控制站通讯连接。与现有技术相比，本发明的有益效果是：大幅度提高了无人机的续航能力；油电混动系统较大的动力余量给大载重提供了可能；同时实现了无人机的强抗风性能。另外增加了水上无人船功能，实现多旋翼无人机的水上起降以及水上航行功能，为无人机在水上的使用提供了可能，给水上环境的巡检以及监测提供了新的技术手段。
Description
技术领域
本发明属于无人飞行器的技术领域，尤其涉及一种油电混动水空两用多旋翼无人机。
背景技术
目前，多旋翼无人飞行器已在野外施工、勘探、交通运输、旅游、救援，特别是江河湖泊上工作等领域中得到广泛应用，其主要作用是现场情况的观察、信息的采集、少量物资的传送等。其有着独特的优势，可以垂直升降；不受地形、路途的限制，可以迅速到达需要工作、救援的位置的现场，甚至是人迹罕至的地方，进行近距离的观察；通过摄影、摄像设备，向有关部门发送视频、图像资料，供有关部门技术人员对现场进行分析判断，或者迅速向现场运送物资，取得很好效果。
但目前的多旋翼无人机多是陆地上使用，且用于陆地尚存在载重量小、抗风性差、续航时间短等不足。相比于陆地，江河湖泊更难以到达，日常的监管存在很多问题。目前国内有鲲龙号大型水陆两栖飞机，但难以达到民用；有塞斯纳这样的水上固定翼，但无法在水上垂直起降，载重量有限。其它的用于水上的无人机多是玩具级别，如斯威普水上无人机，体型较小，难以进行工业应用。
急需一款既适合民用，又能水空两用无人机。
发明内容
本发明针对上述现有技术的不足，而提供一种油电混动水空两用多旋翼无人机，补足多旋翼无人机载重量小、抗风性差、续航时间短等不足，实现无人机水上垂直起降、水上航行等功能。可以及时快速获取高分辨率影像和高精度定位数据，完成高污染、高强度和高风险水上监测任务，可有效提升我国水上综合监控能力。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种油电混动水空两用多旋翼无人机，包括多旋翼无人机本体、飞行控制系统、能源系统、动力驱动系统和地面控制站，飞行控制系统、能源系统和动力驱动系统均安装于多旋翼无人机本体上，飞行控制系统与能源系统连接，能源系统为动力驱动系统提供动力，飞行控制系统与地面控制站通讯连接，其特征在于：
多旋翼无人机本体包括多对旋翼、上机身和双体船体，上机身两侧对称安装水平连接管件，水平连接管件的外端部对称安装旋翼，另设纵向连接管与水平连接管件垂直连接，纵向连接管下端与双体船体连接；
飞行控制系统根据内置姿态传感器、GPS、实时动态RTK以及地面控制站的命令调节多旋翼无人机本体的各种运动状态；飞行控制系统拥有多个输出通道，多个输出通道对应多个载荷控制板，载荷控制板连接相应载荷；
能源系统包括油电混动系统和备用电池；油电混动系统通过燃烧汽油发电；油电混动系统发的电一部分用于多旋翼无人机本体的飞行，一部分用于载荷控制板及载荷的供电，一部分用于备用电池的充电；油电混动系统的发电功率根据多旋翼无人机本体总消耗功率自动调节；
动力驱动系统包括飞行动力系统和船行动力系统，飞行动力系统控制多旋翼无人机本体的飞行，船行动力系统控制多旋翼无人机本体停泊水上后的水上航行；
地面控制站包括地面站硬件装置、地面站软件和数据链路；地面站硬件装置包括三防箱体和内置计算机；内置计算机采用windows系统；数据链路包括数传及图传；地面站软件对多旋翼无人机本体进行控制及数据显示，地面站软件映射到地面站硬件装置上，通过地面站硬件装置上的拨码开关、按钮、摇杆对多旋翼无人机本体进行控制。
水平连接管件包括3根A连接碳管、1根B贯通碳管、1根C延长管、1个十字形四通连接管和2个L型四通连接管，3根A连接碳管相互平行且等间距贯穿上机身，由前往后依次编号为1号A连接碳管、2号A连接碳管和3号A连接碳管，十字形四通连接管套接在2号A连接碳管的端部，2个L型四通连接管分别套接于1号A连接碳管和3号A连接碳管的端部，B贯通碳管贯穿套接于十字形四通连接管和2个L型四通连接管上，C延长管套接于十字形四通连接管的外侧，B贯通碳管的两端和C延长管的端部均设有旋翼安装处，2个L型四通连接管的下接口分别套接于纵向连接管的上端。
A连接碳管为分体设置的，包括中间管和两端的可拆卸管，中间固定管与可拆卸管之间通过铝合金接头件插接，铝合金接头件包括公接头、母接头和卡扣；公接头内置电路连接公头，母接头内置电路连接母头；卡扣设有内螺纹，其内螺纹与母接头端部的外螺纹契合，可进行旋紧固定；公接头与母接头通过母接头上的2个定位柱插入公接头对应孔洞进行对接；公接头与母接头连接时，内置电路公头与内置电路母头也对接成功，电路连接公头与电路连接母头用于供电电路以及信号线线路。
上机身包括准密闭仓和罩设于其上的机顶盖，机顶盖与准密闭仓尺寸契合，机顶盖顶部平坦，侧面呈现流线型，机顶盖采用玻纤材质，油电混动系统的主体和飞行控制系统的主体设于准密闭仓内；准密闭仓的底部有一可拆卸机底盖，机底盖拆卸时可进行油电混动系统主体的安装，机底盖安装后可将底部密封；油电混动系统主体及飞行控制系统主体之间通过隔离板分隔；隔离板四周通过密封硅胶进行封闭，准密闭仓上部设置油电混动系统的增压风扇、水冷系统、散热盘和飞行控制系统的附件；准密闭仓的顶板的相应处预留有散热盘安装孔、油电混动系统增压口、水冷系统管道口和飞行控制系统安装口，增压风扇通过油电混动系统增压口向油电混动系统主体吹风，准密闭仓的后方设有出气口，水冷系统通过抽水泵循环流动汽车冷却液对油电混动系统的发电机舱室进行冷却，并通过散热盘进行散热。
双体船体为NPL型双体船体；通过四根纵向连接管与上机身相连；双体船体内部中空，顶部为流线型，双体船体的船尾底部安装船行动力系统；吃水线位于双体船体一般高度处；双体船体可替换成碳管脚架，用作非水上起降任务下的底部支撑件。
油电混动系统包括发电机、电动机、电启动装置、交流转直流装置和控制盒控制盒负责接收发送命令及信息，控制盒向电启动装置发出PWM信号，电启动装置通过舵机推动实现启动、怠速和熄火状态；在启动及怠速状态，发电机燃烧汽油，带动发动机转动；发动机转动产生交流电经交流转直流装置输出直流电。
飞行动力系统包括飞行驱动电机、飞行电调和螺旋桨，飞行驱动电机与飞行电调连接，飞行驱动电机驱动螺旋桨；船行动力系统包括船用无刷电机、船用双向电调和船用桨，船用无刷电机与船用双向电调连接，船用无刷电机驱动船用桨；船用无刷电机采用防水纳米材料进行喷涂，船用双向电调能够控制船用无刷电机正转或反转，实现水上航行时的前进与后退，船行动力系统通过差速控制实现水上航行的转向功能。
飞行控制系统使用大疆A3pro控制系统，旋翼的数量采用六旋翼或八旋翼，油电混动系统的功率大于等于6000W；飞行驱动电机在单轴拉力8kg时，力效大于8g/w，螺旋桨的桨叶直径大于等于32英寸；船行动力系统的理论推力大于等于100N。
多旋翼无人机本体的轴距大于等于1800mm，水平连接管件和纵向连接管的直径均大于等于35mm，壁厚大于等于2mm。
多个载荷控制板的控制对象包括投放救生圈、投弃探空仪、转动探照灯、喊话器、转动相机云台、大气监测设备和水质监测设备。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）该设计是针对现有多旋翼无人机载重小、抗风差、续航能力差等固有弊端，同时考虑多旋翼无人机在水上使用的各种可能性综合平衡的结果。通过油电混动系统大幅度提高了无人机的续航能力；油电混动系统较大的动力余量给大载重提供了可能；同时由于充足的动力余量以及无人机自身较大的重量实现了无人机的强抗风性能；
（2）另外增加了水上无人船功能，实现多旋翼无人机的水上起降以及水上航行功能，为无人机在水上的使用提供了可能，给水上环境的巡检以及监测提供了新的技术手段；该发明实用性较强，创造性较大，前景广阔，具有现实意义，可进行量产而达到普及推广作用，造福社会；
（3）还可以作为一种新型水上监测手段，是对现有手段的重要补充，具备机动灵活、运行成本低、环境适应性强等特点，可以及时快速获取高分辨率影像和高精度定位数据，完成高污染、高强度和高风险水上监测任务，可有效提升我国水上综合监控能力。
附图说明
图1是本发明的油电混动水空两用多旋翼无人机的原理图；
图2是本发明的油电混动水空两用多旋翼无人机的结构示意图；
图3是准密闭仓的结构示意图；
图4是准密闭仓的仰视图；
图5是铝合金接头件的结构示意图。
其中，1、上机身，2、铝合金连接件，3、L型四通连接管，4、十字形四通连接管，5、旋翼安装处，6、双体船体，7、船体底部，8、船用动力系统，9、机顶盖，11、支架口，12、飞行控制系统安装口，13、油电混动系统增压口，14、水冷系统管道口，15、散热盘安装孔，16、出气口，17、大方孔，18、走线口，19、公接头，20、母接头，21、卡扣，22、铆钉孔，23、定位柱，24、限位孔，25、电路连接公头，26、A连接碳管26，27、B长通碳管27，28、C延长管28，29、纵向连接管。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案以及优点更清楚明白，以下结合附图及实例，对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定发明。
图中包括以下部件：上机身1、铝合金连接件2、L型四通连接管3、十字形四通连接管4、旋翼安装处5、双体船体6、底部7、船用动力系统8、机顶盖9、支架口11、飞行控制系统安装口12、油电混动系统增压口13、水冷系统管道口14、散热盘安装孔15、出气口16、大方孔17、走线口18、公接头19、母接头20、卡扣21、铆钉孔22、定位柱23、限位孔24、电路连接公头25、A连接碳管26、B长通碳管27、C延长管28和纵向连接管29。
一种油电混动水空两用多旋翼无人机，包括多旋翼无人机本体、飞行控制系统、能源系统、动力驱动系统和地面控制站，飞行控制系统、能源系统和动力驱动系统均安装于多旋翼无人机本体上，飞行控制系统与能源系统连接，能源系统为动力驱动系统提供动力，飞行控制系统与地面控制站通讯连接，
飞行控制系统根据内置姿态传感器、GPS、实时动态RTK以及地面控制站的命令调节多旋翼无人机本体的各种运动状态；飞行控制系统拥有多个输出通道，多个输出通道对应多个载荷控制板，载荷控制板连接相应载荷，飞行控制系统加装RTK，提高定位精度，尤其适用于铁皮船舶及港口等复杂电磁环境下的起降；
能源系统包括油电混动系统和备用电池；油电混动系统通过燃烧汽油发电；油电混动系统发的电一部分用于多旋翼无人机本体的飞行，一部分用于载荷控制板及载荷的供电，一部分用于备用电池的充电；油电混动系统的发电功率根据多旋翼无人机本体总消耗功率自动调节；
动力驱动系统包括飞行动力系统和船行动力系统，飞行动力系统控制多旋翼无人机本体的飞行，船行动力系统控制多旋翼无人机本体停泊水上后的水上航行；
地面控制站包括地面站硬件装置、地面站软件和数据链路；地面站硬件装置包括三防箱体和内置计算机；三防箱体能够实现地面站系统的防风防雨防沙，方便携带；内置计算机采用windows系统，能够运行大部分软件；数据链路包括数传及图传；地面站软件对多旋翼无人机本体进行控制及数据显示，地面站软件映射到地面站硬件装置上，通过地面站硬件装置上的拨码开关、按钮、摇杆对多旋翼无人机本体进行控制。
图1是本发明的油电混动水空两用多旋翼无人机的原理图，所述油电混动水空两用多旋翼无人机与一般工业级多旋翼无人机的区别在于其能源系统以及动力驱动系统；这两种不同决定了飞行控制系统的不同。飞行控制系统给飞行动力系统以及船行动力系统发送信号，指导动力系统如何转动。油电混动系统为动力驱动系统供电，根据动力驱动系统所需功率的不同调节自身的输出功率。飞行控制系统可以控制油电混动系统的启动、怠速以及熄火，并与地面控制站进行通信。载荷控制板连接多种载荷，视要求而定。
图2是本发明的油电混动水空两用多旋翼无人机的整体结构图，多旋翼无人机本体包括多对旋翼、上机身和双体船体，上机身两侧对称安装水平连接管件，水平连接管件的外端部对称安装旋翼，另设纵向连接管与水平连接管件垂直连接，纵向连接管下端与双体船体连接。
上机身包括准密闭仓和罩设于其上的机顶盖，机顶盖与准密闭仓尺寸契合，实现顶部以及侧面的遮挡功能；机顶盖顶部平坦，侧面呈现流线型，减小空气阻力，同时可以进行防雨，机顶盖采用玻纤材质，一方面避免对GPS以及其它元器件的信号进行遮挡，同时在不减小强度的情况下降低机身重量；油电混动系统的主体和飞行控制系统的主体设于准密闭仓内；准密闭仓的底部有一可拆卸机底盖，机底盖拆卸时可进行油电混动系统主体的安装，机底盖安装后可将底部密封；油电混动系统主体及飞行控制系统主体之间通过隔离板分隔；隔离板四周通过密封硅胶进行封闭，避免油电混动系统热量传到飞行控制系统，影响其工作；
双体船体为NPL型双体船体；通过四根纵向连接管与上机身相连；采用流体力学设计，顶部为流线型，减小其顶部面积对无人机下层风场的影响；中部较宽，增大排水体积，减少湿面积；底部较尖，利于破浪，减少阻力；双体船体内部中空，减少整机重量，存放船用双向电调；双体船体的船尾底部安装船行动力系统：泵喷推进器，实现水面航行；吃水线位于双体船体一般高度处；双体船体可替换成碳管脚架，用作非水上起降任务下的底部支撑件。
水平连接管件包括3根A连接碳管、1根B贯通碳管、1根C延长管、1个十字形四通连接管和2个L型四通连接管，3根A连接碳管相互平行且等间距贯穿上机身，由前往后依次编号为1号A连接碳管、2号A连接碳管和3号A连接碳管，十字形四通连接管套接在2号A连接碳管的端部，2个L型四通连接管分别套接于1号A连接碳管和3号A连接碳管的端部，B贯通碳管贯穿套接于十字形四通连接管和2个L型四通连接管上，C延长管套接于十字形四通连接管的外侧，B贯通碳管的两端和C延长管的端部均设有旋翼安装处，2个L型四通连接管的下接口分别套接于纵向连接管的上端。
A连接碳管为分体设置的，包括中间管和两端的可拆卸管，中间固定管与可拆卸管之间通过铝合金接头件插接，通过铝合金接头件可以将较大的整机分成几部分，便于运输，铝合金接头件包括公接头、母接头和卡扣；公接头内置电路连接公头，母接头内置电路连接母头；卡扣设有内螺纹，其内螺纹与母接头端部的外螺纹契合，可进行旋紧固定；公接头与母接头通过母接头上的2个定位柱插入公接头对应孔洞进行对接；公接头与母接头连接时，内置电路公头与内置电路母头也对接成功，电路连接公头与电路连接母头用于供电电路以及信号线线路。
该铝合金连接件包括公接头19、母接头20和卡扣21。公接头19内部有电路连接公头25，母接头20内有电路连接母头。母接头20通过定位柱23对准到公接头上的限位孔24，以此实现电源开关公头以及电路连接母头的连接。卡扣21内部有螺纹，与母接头20上的外螺纹对应，以此固定整个连接件。同时，铝合金连接件2通过铆钉与A连接碳管相固定，公接头和母接头的侧壁上均设有铆钉孔22。
图3是准密闭仓的结构示意图，准密闭仓的外壳侧面通过铆钉连接用于插接A连接碳管的支架口，准密闭仓上部设置油电混动系统的增压风扇、水冷系统、散热盘和飞行控制系统的附件；准密闭仓的顶板的相应处预留有散热盘安装孔、油电混动系统增压口、水冷系统管道口和飞行控制系统安装口，增压风扇通过油电混动系统增压口向油电混动系统主体吹风，避免准密闭仓影响油电混动系统的进气，同时增压有利于提高油电混动系统的发电功率；准密闭仓的后方设有出气口，水冷系统通过抽水泵循环流动汽车冷却液对油电混动系统的发电机舱室进行冷却，并通过散热盘进行散热。水冷系统管道口14用于走水冷管道，因为油电混动系统气缸内部温度较高，需要通过水冷降温。散热盘安装孔15所在位置用来安装散热盘及散热风扇。水冷管道将冷却液输送到散热盘，散热盘背面贴放散热风扇，该散热风扇正对方向为机身外盖出风口，将热量垂至机身外。
图4是准密闭仓的仰视图。机身底部有一大方孔17，该方孔尺寸大于油电混动系统主体。油电混动系统主体通过该方孔与上机身的水平连接管件相连，吊装在后2根A连接碳纤管上，油电混动系统安装完毕后，可通过机底盖进行密封，避免水上作作业时底部有水进入。出气口16位机器尾部，油电混动系统将尾气通过排气管，穿过出气口16排放到机身外。该出气口尺寸大于排气管。出气口温度达到800摄氏度，通过上方的增压风扇，不仅可以对舱室增压，提高发电功率，同时也将发电机热量经过出气口排除舱外。走线口18将机身内部的飞行控制系统与上机身外部的载荷相连。上机身底部可挂载变焦相机、喊话器、探照灯、投掷器等载荷，其供电线及控制前均通过走线口18连到飞行控制系统的控制器。
图5是铝合金连接件的结构示意图，该铝合金连接件起到插拔、走线的多种作用。该铝合金连接件包括公接头19、母接头20和卡扣21。公接头19内部有电路连接公头25，母接头20内有电路连接母头。母接头20通过定位柱23对准到公接头上的限位孔24，以此实现电源开关公头以及电路连接母头的连接。卡扣21内部有螺纹，与母接头20上的外螺纹对应，以此固定整个连接件。同时，铝合金连接件2通过铆钉与A连接碳管相固定，公接头和母接头的侧壁上均设有铆钉孔22。
该设计是针对现有多旋翼无人机载重小、抗风差、续航能力的固有弊端，同时考虑多旋翼无人机在水上使用的各种可能性综合平衡的结果。通过油电混动系统大幅度提高了无人机的续航能力；油电混动系统较大的动力余量给大载重提供了可能；同时由于充足的动力余量以及无人机自身较大的重量实现了无人机的强抗风性能。另外增加了水上无人船功能，实现多旋翼无人机的水上起降以及水上航行功能，为无人机在水上的使用提供了可能，给水上环境的巡检以及监测提供了新的技术手段。
以上所述的仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡是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，均应含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种油电混动水空两用多旋翼无人机，包括多旋翼无人机本体、飞行控制系统、能源系统、动力驱动系统和地面控制站，飞行控制系统、能源系统和动力驱动系统均安装于多旋翼无人机本体上，飞行控制系统与能源系统连接，能源系统为动力驱动系统提供动力，飞行控制系统与地面控制站通讯连接，其特征在于：
多旋翼无人机本体包括多对旋翼、上机身和双体船体，上机身两侧对称安装水平连接管件，水平连接管件的外端部对称安装旋翼，另设纵向连接管与水平连接管件垂直连接，纵向连接管下端与双体船体连接；
飞行控制系统根据内置姿态传感器、GPS、实时动态RTK以及地面控制站的命令调节多旋翼无人机本体的各种运动状态；飞行控制系统拥有多个输出通道，多个输出通道对应多个载荷控制板，载荷控制板连接相应载荷；
能源系统包括油电混动系统和备用电池；油电混动系统通过燃烧汽油发电；油电混动系统发的电一部分用于多旋翼无人机本体的飞行，一部分用于载荷控制板及载荷的供电，一部分用于备用电池的充电；油电混动系统的发电功率根据多旋翼无人机本体总消耗功率自动调节；
动力驱动系统包括飞行动力系统和船行动力系统，飞行动力系统控制多旋翼无人机本体的飞行，船行动力系统控制多旋翼无人机本体停泊水上后的水上航行；
地面控制站包括地面站硬件装置、地面站软件和数据链路；地面站硬件装置包括三防箱体和内置计算机；内置计算机采用windows系统，能够运行大部分软件；数据链路包括数传及图传；地面站软件对多旋翼无人机本体进行控制及数据显示，地面站软件映射到地面站硬件装置上，通过地面站硬件装置上的拨码开关、按钮、摇杆对多旋翼无人机本体进行控制。
2.根据权利要求1所述的油电混动水空两用多旋翼无人机，其特征在于：水平连接管件包括3根A连接碳管、1根B贯通碳管、1根C延长管、1个十字形四通连接管和2个L型四通连接管，3根A连接碳管相互平行且等间距贯穿上机身，由前往后依次编号为1号A连接碳管、2号A连接碳管和3号A连接碳管，十字形四通连接管套接在2号A连接碳管的端部，2个L型四通连接管分别套接于1号A连接碳管和3号A连接碳管的端部，B贯通碳管贯穿套接于十字形四通连接管和2个L型四通连接管上，C延长管套接于十字形四通连接管的外侧，B贯通碳管的两端和C延长管的端部均设有旋翼安装处，2个L型四通连接管的下接口分别套接于纵向连接管的上端。
3.根据权利要求2所述的油电混动水空两用多旋翼无人机，其特征在于：A连接碳管为分体设置的，包括中间管和两端的可拆卸管，中间固定管与可拆卸管之间通过铝合金接头件插接，铝合金接头件包括公接头、母接头和卡扣；公接头内置电路连接公头，母接头内置电路连接母头；卡扣设有内螺纹，其内螺纹与母接头端部的外螺纹契合，可进行旋紧固定；公接头与母接头通过母接头上的2个定位柱插入公接头对应孔洞进行对接；公接头与母接头连接时，内置电路公头与内置电路母头也对接成功，电路连接公头与电路连接母头用于供电电路以及信号线线路。
4.根据权利要求1所述的油电混动水空两用多旋翼无人机，其特征在于：上机身包括准密闭仓和罩设于其上的机顶盖，机顶盖与准密闭仓尺寸契合，机顶盖顶部平坦，侧面呈现流线型，机顶盖采用玻纤材质，油电混动系统的主体和飞行控制系统的主体设于准密闭仓内；准密闭仓的底部有一可拆卸机底盖，机底盖拆卸时可进行油电混动系统主体的安装，机底盖安装后可将底部密封；油电混动系统主体及飞行控制系统主体之间通过隔离板分隔；隔离板四周通过密封硅胶进行封闭，准密闭仓上部设置油电混动系统的增压风扇、水冷系统、散热盘和飞行控制系统的附件；准密闭仓的顶板的相应处预留有散热盘安装孔、油电混动系统增压口、水冷系统管道口和飞行控制系统安装口，增压风扇通过油电混动系统增压口向油电混动系统主体吹风，准密闭仓的后方设有出气口，水冷系统通过抽水泵循环流动汽车冷却液对油电混动系统的发电机舱室进行冷却，并通过散热盘进行散热。
5.根据权利要求1所述的油电混动水空两用多旋翼无人机，其特征在于：双体船体为NPL型双体船体；通过四根纵向连接管与上机身相连；双体船体内部中空，顶部为流线型，双体船体的船尾底部安装船行动力系统；吃水线位于双体船体一般高度处；双体船体可替换成碳管脚架，用作非水上起降任务下的底部支撑件。
6.根据权利要求1所述的油电混动水空两用多旋翼无人机，其特征在于：油电混动系统包括发电机、电动机、电启动装置、交流转直流装置和控制盒；控制盒负责接收发送命令及信息，控制盒向电启动装置发出PWM信号，电启动装置通过舵机推动实现启动、怠速和熄火状态；在启动及怠速状态，发电机燃烧汽油，带动发动机转动；发动机转动产生交流电经交流转直流装置输出直流电。
7.根据权利要求1所述的油电混动水空两用多旋翼无人机，其特征在于：飞行动力系统包括飞行驱动电机、飞行电调和螺旋桨，飞行驱动电机与飞行电调连接，飞行驱动电机驱动螺旋桨；船行动力系统包括船用无刷电机、船用双向电调和船用桨，船用无刷电机与船用双向电调连接，船用无刷电机驱动船用桨；船用无刷电机采用防水纳米材料进行喷涂，船用双向电调能够控制船用无刷电机正转或反转，实现水上航行时的前进与后退，船行动力系统通过差速控制实现水上航行的转向功能。
8.根据权利要求1所述的油电混动水空两用多旋翼无人机，其特征在于：飞行控制系统使用大疆A3pro控制系统，旋翼的数量采用六旋翼或八旋翼，油电混动系统的功率大于等于6000W；飞行驱动电机在单轴拉力8kg时，力效大于8g/w，螺旋桨的桨叶直径大于等于32英寸；船行动力系统的理论推力大于等于100N。
9.根据权利要求1所述的油电混动水空两用多旋翼无人机，其特征在于：多旋翼无人机本体的轴距大于等于1800mm，水平连接管件和纵向连接管的直径均大于等于35mm，壁厚大于等于2mm。
10.根据权利要求1所述的油电混动水空两用多旋翼无人机，其特征在于：多个载荷控制板的控制对象包括投放救生圈、投弃探空仪、转动探照灯、喊话器、转动相机云台、大气监测设备和水质监测设备。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911106019.3A CN112793374A (zh) | 2019-11-13 | 2019-11-13 | 一种油电混动水空两用多旋翼无人机 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911106019.3A CN112793374A (zh) | 2019-11-13 | 2019-11-13 | 一种油电混动水空两用多旋翼无人机 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112793374A true CN112793374A (zh) | 2021-05-14 |
Family
ID=75803108
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201911106019.3A Pending CN112793374A (zh) | 2019-11-13 | 2019-11-13 | 一种油电混动水空两用多旋翼无人机 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112793374A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114562387A (zh) * | 2022-03-21 | 2022-05-31 | 西北工业大学 | 一种外置风扇式跨介质发动机 |
| CN116968949A (zh) * | 2023-09-19 | 2023-10-31 | 北京航空航天大学杭州创新研究院 | 一种高稳定性的水空两栖无人载具 |
-
2019
- 2019-11-13 CN CN201911106019.3A patent/CN112793374A/zh active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114562387A (zh) * | 2022-03-21 | 2022-05-31 | 西北工业大学 | 一种外置风扇式跨介质发动机 |
| CN114562387B (zh) * | 2022-03-21 | 2023-05-05 | 西北工业大学 | 一种外置风扇式跨介质发动机 |
| CN116968949A (zh) * | 2023-09-19 | 2023-10-31 | 北京航空航天大学杭州创新研究院 | 一种高稳定性的水空两栖无人载具 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110481777B (zh) | 一种水空两栖无人救援平台 | |
| CN109018271B (zh) | 一种新型大翼展混合驱动无人水下航行器 | |
| CN112124489B (zh) | 一种基于折叠翼的无人地效翼船 | |
| CN106627010A (zh) | 一种水空两栖无人机 | |
| CN103552435B (zh) | 多喷自平衡飞行车 | |
| CN210733727U (zh) | 一种油电混动水空两用多旋翼无人机 | |
| CN107878712B (zh) | 冰下探测机器人 | |
| CN113320666B (zh) | 混合驱动型无人水下航行器 | |
| CN107878670B (zh) | 小回转半径箱式连接桥远距离海水采样太阳能双体无人船 | |
| CN112793374A (zh) | 一种油电混动水空两用多旋翼无人机 | |
| CN201494622U (zh) | 有线电动飞飘飞行器 | |
| CN113697077B (zh) | 用于航行器的推进装置、航行器及用于航行器的控制方法 | |
| CN110775266A (zh) | 基于油电混动的海空两栖航行器 | |
| CN212604325U (zh) | 一种多旋翼两栖无人机 | |
| CN110775265A (zh) | 油电混合驱动两栖航行器及其控制方法 | |
| CN108016573B (zh) | 带可操纵翼型稳定侧体的远距离遥控海水采样太阳能无人船 | |
| CN113665749B (zh) | 航行器 | |
| CN201484097U (zh) | 多功能变形休闲车 | |
| CN201254266Y (zh) | 一种多功能水面机器人 | |
| CN203996858U (zh) | 一种混合动力电力驱动的遥控测量船 | |
| CN209427018U (zh) | 一种新型光电混合水空两栖飞行器 | |
| CN112356041A (zh) | 一种八自由度的新型潜水机器人 | |
| CN202863750U (zh) | 一种环保太阳能游艇 | |
| CN215042712U (zh) | 一种无人驾驶电动直驱气垫翼船 | |
| CN116353861A (zh) | 察打补一体且可分体、回收、补给的跨介质无人平台及系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |