CN113247258A - 一种无旋翼的无人机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了无人机技术领域的一种无旋翼的无人机，包括机身本体以及环列设置于机身本体四周的四组机臂，机身本体内部设置有进气仓，进气仓具有连通至机身本体两侧的进气口，机臂均为空心管体结构，机臂的内侧端均分别通过软气管与进气仓连通，机臂的外侧端均分别连通设置有气流喷射环，四组机臂内各设置有一个由伺服电机驱动的涡轮风扇，机身本体内部位于进气仓的下方设置有电池主板仓，电池主板仓与进气仓通过设置合金导热板分隔，本发明无旋翼的无人机可无视大多数地形条件，不同于旋翼外置的无人机飞行容易被破坏桨叶，导致无人机损毁，旋翼内置无人机可无视以上危险因素，并具有良好的飞行稳定性、操控性和安全性。

Description

一种无旋翼的无人机

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，具体为一种无旋翼的无人机。

背景技术

随着科学技术的不断发展，无人机应用面愈加全面，在电力巡检、消防排查等方面已成为不可或缺的部分。随着无人机技术的发展，无人机已在人们日常生活中普及，拍照、摄影无不给人们带去不一样的全新视角体验。但无人机起飞依靠高速旋转的桨叶带来升力，裸露的高速旋转的桨叶如果有人靠近、碰触后果不堪设想。无人机山区作业时，无人机桨叶碰撞树枝，枝叶是无人机坠毁的主要原因之一。无人机起降过程中凹凸不平的地面及被扬起的砂石对桨叶破坏屡见不鲜。

为解决上述技术问题，相关技术领域的技术人员设计并公开了无旋翼式的无人机，如专利申请号为CN201720124719.5的一种应用于多轴飞行器的无旋翼空气动力装置；专利申请号为CN201910915845.6的一种无旋翼式无人机；专利申请号为CN201520627047.0的一种无旋翼式多轴飞行器等，结合目前实验结果以及上述相关技术文献，现有技术中无旋翼的无人机存在技术缺陷包括：

1、现有技术中无旋翼的无人机一般采用气流推动替代外置旋翼工作，为安装便利性直接将气流驱动构件附加安装于无人机机身外侧，从而导致圣体机身结构臃肿，难以控制整机机身重心，从而影响飞行稳定性；

2、现有技术中无旋翼的无人机一般采用环状的射流口或出气口，气流通过机臂导入射流口或出气口时，直接由出气口导出，这种出气结构由于气流在射流口或出气口内腔中停留短暂，气流无法在射流口或出气口内环向均布，从而导致射流口或出气口的环向气流分布不均，进而影响无人机飞行操控；

3、现有技术中无旋翼的无人机一般采用气流推动替代外置旋翼工作，并且将进气端设置在机身顶部，这样当无人机飞行时，虽然在气流推动效率的角度有所增益，到同时面临雨水或者异物落入损坏内部气流驱动装置的风险；

4、现有技术中无旋翼的无人机电池组一般采用外挂式或内装式，外挂式电池组缺乏保护，受撞击容易损坏甚至引爆，而内装式电池组虽然能够受外壳保护，但封闭形安装空间缺不利用电池组通风散热。

基于此，本发明设计了一种无旋翼的无人机，以解决上述问题。

发明内容

发明的目的在于提供一种无旋翼的无人机，以解决上述技术问题。

为实现上述目的，发明提供如下技术方案：一种无旋翼的无人机，包括机身本体以及环列设置于所述机身本体四周的四组机臂，所述机身本体内部设置有进气仓，所述进气仓具有连通至所述机身本体两侧的进气口，所述机臂均为空心管体结构，所述机臂的内侧端均分别通过软气管与所述进气仓连通，所述机臂的外侧端均分别连通设置有气流喷射环，四组所述机臂内各设置有一个由伺服电机驱动的涡轮风扇。

优选的，所述气流喷射环为由一个圆筒结构上下两端以不同弯折半径向圆筒内侧不贴合折弯180°后构成的一体成型的环状结构体，所述气流喷射环内部形成U形导流通道，所述U形导流通道与所述机臂外侧端连接处开设有喷射进气口，所述U形导流通道的环形出气端口位于所述气流喷射环的内腔中部，且为圆角喇叭状设置，所述环形出气端口贴近所述气流喷射环的内腔中部的内壁设置有弧形凸起导流部。

优选的，所述机臂的中部为可拆卸的安装段，所述安装段的两端为具有螺钉孔的连接法兰端，所述安装段的内壁设置有用于安装所述伺服电机的延展臂。

优选的，所述延展臂设置有环列分布的三组，并呈辐条状环列分布，所述延展臂与所述安装段的内壁之间连接有加强筋板。

优选的，相邻两组所述机臂内部的伺服电机和涡轮风扇的内外侧安装方向相反。

优选的，所述机身本体内部位于所述进气仓的下方设置有电池主板仓，所述电池主板仓与所述进气仓通过设置合金导热板分隔，所述合金导热板的顶部位于所述进气仓内一侧阵列密布设置有合金导热柱。

优选的，所述电池主板仓的底部设置有通过螺钉或者卡扣固定的仓门板，所述仓门板上开设有若干防尘百叶槽。

优选的，所述机身本体的底部两侧设置有起落架收纳槽，所述起落架收纳槽内固定安装有电动伸缩杆，所述电动伸缩杆的底部伸缩端连接有起落架支脚。

优选的，所述进气口进气端呈喇叭状敞口设置，所述进气口的外侧设置有金属滤网罩。

优选的，所述机身本体的前端设置有摄像云台。

与现有技术相比，发明的有益效果为：

本发明无旋翼的无人机包括机身本体以及环列设置于机身本体四周的四组机臂，机臂的外侧端均分别连通设置有气流喷射环，进气仓居中设置于机身本体内部，且伺服电机驱动的涡轮风扇内置于机臂中，整机呈对称式设计，结构紧凑美观，且无外置元件，便于控制整机机身重心集中于中间位置，有利于保证飞行稳定性。

本发明无旋翼的无人机气流喷射环为由一个圆筒结构上下两端以不同弯折半径向圆筒内侧不贴合折弯180°后构成的一体成型的环状结构体，气流喷射环内部形成U形导流通道，气流由于机臂导入后具有一个经过U形导流通道后换向喷出的过程，在气流换向过程中同时进行环向均布，从而使得气流喷出后呈环向均匀分布，以便于无人机飞行精准操控；此外U形导流通道的环形出气端口位于气流喷射环的内腔中部，且为圆角喇叭状设置，圆角喇叭状的气流喷射环可减低气流瞬时流速，抑制气流冲击抖动和气流音噪，同时可并扩大截流面，形成均匀稳定的柱状气流，进一步优化无人机的飞行稳定性和操控性。

本发明无旋翼的无人机进气仓的进气口对称设置于机身本体两侧，由机身本体两侧同步均匀进气，反作用力可相互抵消，同时可有效较少雨水由进气口落入机身内，进气口进气端呈喇叭状敞口设置，有利于气流导入，减小吸气阻力，进气口的外侧设置有金属滤网罩，起到防护过滤作用，防止异物进入机身损坏内部气流驱动装置，保障无人机安全飞行。

本发明无旋翼的无人机机身本体内部位于进气仓的下方设置有电池主板仓，电池主板仓的底部设置有通过螺钉或者卡扣固定的仓门板，可用于内装电池组以及控制主板等元器件，起到安装防撞击作用，电池主板仓与进气仓通过设置合金导热板分隔，合金导热板上开设有防尘百叶槽，起到通风透气作用，由于进气仓内在飞机时具有持续气流流通，通过合金导热板导热进行热交换，借助气流带走电池组以及控制主板等元器件的热量，实现间接式风冷降温作用，避免封闭形安装空间长时间积温影响元器件工作效率和性能。

本发明无旋翼的无人机机身本体的底部两侧设置有起落架收纳槽，起落架收纳槽内固定安装有电动伸缩杆，电动伸缩杆的底部伸缩端连接有起落架支脚，无人机在飞行其间可将起落架支脚通过电动伸缩杆收缩收纳于起落架收纳槽中，即美观又能防止无人机再飞行过程中与树枝或者其他高空中的异物剐蹭引发坠落风险。

附图说明

为了更清楚地说明发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是发明的一些实施例，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的附图。

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明气流喷射环结构示意图；

图3为本发明伺服电机和涡轮风扇安装结构示意图一；

图4为本发明伺服电机和涡轮风扇安装结构示意图二；

图5为本发明伺服电机和涡轮风扇安装截面结构示意图；

图6为本机身侧向截面结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-机身本体，2-机臂，21-安装段，22-连接法兰端，23-延展臂，24-加强筋板，3-进气仓，4-进气口，5-气流喷射环，51-U形导流通道，52-喷射进气口，53-环形出气端口，54-弧形凸起导流部，6-伺服电机，7-涡轮风扇，8-电池主板仓，9-合金导热板，10-合金导热柱，11-起落架收纳槽，12-电动伸缩杆，13-起落架支脚，14-仓门板，15-防尘百叶槽，16-金属滤网罩，17-摄像云台。

具体实施方式

下面将结合发明实施例中的附图，对发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，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它实施例，都属于发明保护的范围。

实施例一：

请参阅图1，发明提供一种技术方案：一种无旋翼的无人机，包括机身本体1以及环列设置于机身本体1四周的四组机臂2，机身本体1内部设置有进气仓3，进气仓3具有连通至机身本体1两侧的进气口4，机臂2均为空心管体结构，机臂2的内侧端均分别通过软气管31与进气仓3连通，机臂2的外侧端均分别连通设置有气流喷射环5，四组机臂2内各设置有一个由伺服电机6驱动的涡轮风扇7。无人机工作时，由四组机臂2内部的伺服电机6驱动涡轮风扇7高速旋，将外部空气通过机身两侧的进气口4吸入，经过进气仓3汇集后导入机臂2内腔形成具有一定高流速的气流，高流速的气流经过机臂2内腔后导入气流喷射环5，通过控制各个气流喷射环5的喷射流速控制各个机臂的抬升驱动力，从而可实现替代传统的旋翼实现升降行进飞行。进一步的，进气口4进气端呈喇叭状敞口设置，有利于气流导入，减小吸气阻力，进气口4的外侧设置有金属滤网罩16，起到防护过滤作用，防止异物进入机身损坏内部气流驱动装置，保障无人机安全飞行。进气口4进气端呈喇叭状敞口设置，进气口4的外侧设置有金属滤网罩16，机身本体1的前端设置有摄像云台17，用于转载摄像机进行航拍等工作。本发明将高速旋转的旋翼内置，避免出现操作手及周围人员过分靠近无人机旋翼而出现旋翼割伤人的意外情况。现无人机坠机情况的发生大多数是因为无人机旋翼意外碰触到树枝等障碍物而导致破损从而坠机，旋翼内置的无人机在触碰到异物的情况下可避免出现炸机情况。同时旋翼内置的无人机在起飞时可无视大多数地形条件，不同于旋翼外置的无人机起飞时容易被扬起的砂石、凹凸的地形、丛生的杂草破坏桨叶，导致无人机损毁，旋翼内置无人机可无视以上危险因素。

实施例二：

请参阅图2，在实施例一的基础上，气流喷射环5为由一个圆筒结构上下两端以不同弯折半径向圆筒内侧不贴合折弯180°后构成的一体成型的环状结构体，气流喷射环5内部形成U形导流通道51，U形导流通道51与机臂2外侧端连接处开设有喷射进气口52，U形导流通道51的环形出气端口53位于气流喷射环5的内腔中部，且为圆角喇叭状设置；由于气流喷射环5内部形成U形导流通道51，气流由于机臂2导入后具有一个经过U形导流通道51后换向喷出的过程，在气流换向过程中同时进行环向均布，从而使得气流喷出后呈环向均匀分布，以便于无人机飞行精准操控；此外U形导流通道51的环形出气端口53位于气流喷射环5的内腔中部，且为圆角喇叭状设置，圆角喇叭状的气流喷射环5可降低气流瞬时流速，抑制气流冲击抖动和气流音噪，环形出气端口53贴近所述气流喷射环5的内腔中部的内壁设置有弧形凸起导流部54，气流从U形导流通道51出来沿着弧形凸起导流部54凸出的表面流动，而由于空气紧贴着弧形的表面，所以贴近一侧的压强接近零而另一侧，也就是环形中空位置的空气，就会在在气压和风速的作用下沿风向移动，风量增加接近十几倍，同时可并扩大截流面，形成连续稳定的柱状气流，进一步优化无人机的飞行稳定性和操控性。

实施例三：

请参阅图3-4，在实施例一的基础上，机臂2的中部为可拆卸的安装段21，安装段21的两端为具有螺钉孔的连接法兰端22，安装段21的内壁设置有用于安装伺服电机6的延展臂23，相邻两组机臂2内部的伺服电机6和涡轮风扇7的内外侧安装方向相反，抵消无人机在飞行过程中的反扭矩，避免无人机在飞行过程中出现自旋情况；进一步的，请参阅图5，延展臂23设置有环列分布的三组，延展臂23与延展臂23之间形成扇形的气流通道，用于流通高度气流，三组延展臂23呈辐条状环列分布，保证连接结构稳定性的同时，尽量减少延展臂23数量，进而减小风阻；延展臂23与安装段21的内壁之间连接有加强筋板24，起到加强支撑作用，提高延展臂23的机械强度。

实施例四：

请参阅图6，在实施例一的基础上，机身本体1内部位于进气仓3的下方设置有电池主板仓8，可用于内装电池组以及控制主板等元器件，电池主板仓8与进气仓3通过设置合金导热板9分隔，合金导热板9的顶部位于进气仓3内一侧阵列密布设置有合金导热柱10，由于进气仓3内在飞机时具有持续气流流通，通过合金导热板9导热进行热交换，借助气流带走电池组以及控制主板等元器件的热量，实现间接式风冷降温作用，避免封闭形安装空间长时间积温影响元器件工作效率和性能；合金导热板9和合金导热柱10可采用如铜镍合金等导热性良好的合金金属材料制成，合金导热柱10也可采用如导热鳍等其他可增加导热接触面的结构替代，进一步的，电池主板仓8的底部设置有通过螺钉或者卡扣固定的仓门板14，仓门板14上开设有若干防尘百叶槽15，起到通风透气作用。

实施例五：

请参阅图6，在实施例一的基础上，无人机机身本体1的底部两侧设置有起落架收纳槽11，起落架收纳槽11内固定安装有电动伸缩杆12，电动伸缩杆12的底部伸缩端连接有起落架支脚13，无人机在飞行其间可将起落架支脚13通过电动伸缩杆12收缩收纳于起落架收纳槽11中，即美观又能防止无人机再飞行过程中与树枝或者其他高空中的异物剐蹭引发坠落风险。

在发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”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，仅是为了便于描述发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明的限制。

在发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”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，除非另有明确的限定，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发明中的具体含义。

尽管已经示出和描述了发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种无旋翼的无人机，其特征在于：包括机身本体(1)以及环列设置于所述机身本体(1)四周的四组机臂(2)，所述机身本体(1)内部设置有进气仓(3)，所述进气仓(3)具有连通至所述机身本体(1)两侧的进气口(4)，所述机臂(2)均为空心管体结构，所述机臂(2)的内侧端均分别通过软气管(31)与所述进气仓(3)连通，所述机臂(2)的外侧端均分别连通设置有气流喷射环(5)，四组所述机臂(2)内各设置有一个由伺服电机(6)驱动的涡轮风扇(7)。

2.根据权利要求1所述的一种无旋翼的无人机，其特征在于：所述气流喷射环(5)为由一个圆筒结构上下两端以不同弯折半径向圆筒内侧不贴合折弯180°后构成的一体成型的环状结构体，所述气流喷射环(5)内部形成U形导流通道(51)，所述U形导流通道(51)与所述机臂(2)外侧端连接处开设有喷射进气口(52)，所述U形导流通道(51)的环形出气端口(53)位于所述气流喷射环(5)的内腔中部，且为圆角喇叭状设置，所述环形出气端口(53)贴近所述气流喷射环(5)的内腔中部的内壁设置有弧形凸起导流部(54)。

3.根据权利要求1所述的一种无旋翼的无人机，其特征在于：所述机臂(2)的中部为可拆卸的安装段(21)，所述安装段(21)的两端为具有螺钉孔的连接法兰端(22)，所述安装段(21)的内壁设置有用于安装所述伺服电机(6)的延展臂(23)。

4.根据权利要求3所述的一种无旋翼的无人机，其特征在于：所述延展臂(23)设置有环列分布的三组，并呈辐条状环列分布，所述延展臂(23)与所述安装段(21)的内壁之间连接有加强筋板(24)。

5.根据权利要求1所述的一种无旋翼的无人机，其特征在于：相邻两组所述机臂(2)内部的伺服电机(6)和涡轮风扇(7)的内外侧安装方向相反。

6.根据权利要求1所述的一种无旋翼的无人机，其特征在于：所述机身本体(1)内部位于所述进气仓(3)的下方设置有电池主板仓(8)，所述电池主板仓(8)与所述进气仓(3)通过设置合金导热板(9)分隔，所述合金导热板(9)的顶部位于所述进气仓(3)内一侧阵列密布设置有合金导热柱(10)。

7.根据权利要求6所述的一种无旋翼的无人机，其特征在于：所述电池主板仓(8)的底部设置有通过螺钉或者卡扣固定的仓门板(14)，所述仓门板(14)上开设有若干防尘百叶槽(15)。

8.根据权利要求1所述的一种无旋翼的无人机，其特征在于：所述机身本体(1)的底部两侧设置有起落架收纳槽(11)，所述起落架收纳槽(11)内固定安装有电动伸缩杆(12)，所述电动伸缩杆(12)的底部伸缩端连接有起落架支脚(13)。

9.根据权利要求1所述的一种无旋翼的无人机，其特征在于：所述进气口(4)进气端呈喇叭状敞口设置，所述进气口(4)的外侧设置有金属滤网罩(16)。

10.根据权利要求1所述的一种无旋翼的无人机，其特征在于：所述机身本体(1)的前端设置有摄像云台(17)。

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