CN113734438B - 一种减摇鳍水陆两栖飞机 - Google Patents
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Abstract
本发明创造提供一种减摇鳍水陆两栖飞机，包括机身(1)和主机翼(2)，还包括连接轴(3)和全动舵面(4)，四个所述全动舵面(4)通过所述连接轴(3)安装于所述机身(1)底部的前后两侧；所述机身(1)两侧共安装有四个全动舵面(4)，其中两个所述全动舵面(4)安装在所述机身(1)的前端部，另外两个所述全动舵面(4)安装在所述机身(1)的后端部。本发明创造的有益效果是：本发明将减摇鳍装置与传统机翼相结合，利用其减摇鳍装置在水面作业时可起到减摇效果，并有效提高航行速度；在飞行器巡航阶段，减摇鳍装置可以提高升力，利用飞行控制器一定程度控制飞行姿态，达到增升增稳效果，大大提升安全与实用性。
Description
技术领域
本发明创造属于无人机领域，尤其是涉及一种减摇鳍水陆两栖飞机。
背景技术
近年来，人类海洋活动频率不断增加，海洋渔业、海洋勘探等相关产业愈发重要。水陆两栖飞机既能够在陆地起降，也能够在水面起降，其具备及时性、高速性等船舶无法比拟的优势，可在海洋救援补给、护航巡逻等任务中发挥独特作用。
但是，现有的水陆两栖飞机存在以下缺点：1.现有的传统水陆两栖飞机在水面作业时稳定性不足，对水面环境要求较为苛刻，特别是在较大风浪等恶劣环境作业时，现有水陆两栖飞机无法自身提供横摇稳定，存在安全风险。2.现有的传统水陆两栖飞机通常采用常规布局，无增升增稳结构，载重量相对较小，操纵较为笨重，工作效率低下。
发明内容
有鉴于此，本发明创造旨在提出一种可以便携式垂直起降的一种减摇鳍水陆两栖飞机，解决了现有的技术对作业环境要求苛刻，稳定性较差，载重量较小，操纵较笨重，工作效率低的问题。
为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：
一种减摇鳍水陆两栖飞机，包括机身(1)和主机翼(2)，所述主机翼(2)通过固定支座(5)安装在机身(1)顶部，还包括连接轴(3)和全动舵面(4)，四个所述全动舵面(4)通过所述连接轴(3)安装于所述机身(1)底部的前后两侧，所述连接轴(3)与全动舵面(4)进行最大120°的转动；
所述机身(1)两侧共安装有四个全动舵面(4)，其中两个所述全动舵面(4)安装在所述机身(1)的前端部，另外两个所述全动舵面(4)安装在所述机身(1)的后端部，安装在前端部的所述全动舵面(4)要比安装在后端部的小。
进一步的，位于所述机身(1)前端部的所述全动舵面(4)的鳍型为内角为45°的平行四边形；位于所述机身(1)后端部的所述全动舵面(4)的鳍型为矩形。
进一步的，位于所述机身(1)前端部的所述全动舵面(4)的下反角为22°，位于所述机身(1)后端部的所述全动舵面(4)下反角为33°。
进一步的，位于所述机身(1)前端部的所述全动舵面(4)与位于所述机身(1)后端部的所述全动舵面(4)的面积比为0.4。
进一步的，所述机身(1)内还包括旋转结构和倾转舵机安放台(10)；
所述旋转结构位于所述机身(1)前后两侧内部的倾转舵机安放台(10)上，与所述连接轴(3)连接，所述旋转结构包括倾转舵机(24)和连接件(25)，所述倾转舵机(24)通过所述连接件(25)与所述连接轴(3)末端连接。
进一步的，所述机身(1)内部均匀设置有若干隔框(11)，若干所述隔框(11)中穿插有支撑管(6)，所述机身(1)外部由防水板(19)完全覆盖，所述机身(1)上部前端安装有翻转板(7)，所述翻转板(7)与防水板(19)通过铰链(12)连接。
进一步的，所述主机翼(2)包括副翼(20)、连杆(21)、无刷电机(22)和防水舵机(23)；所述主机翼(2)的前缘位置左右各放置一颗所述无刷电机(22)，所述主机翼(2)下部两侧分别安装所述防水舵机(23)，所述副翼(20)上安装有所述连杆(21)，所述连杆(21)与所述防水舵机(23)连接。
进一步的，所述机身(1)内部安装有飞行控制器(15)、电源模块BEC(14)和电子调速器ESC(14)，所述机身(1)内部中段部分设有飞行控制器装置安放台(9)；
所述飞行控制器(15)分为两套系统，所述两套系统分别为PIXHAWK飞行控制器(17)和F3飞行控制器(16)，所述PIXHAWK飞行控制器(17)通过若干支柱(18)悬空于所述机身(1)底板上方，各支柱之间为所述F3飞行控制器(17)放置处；
所述PIXHAWK飞行控制器(17)和F3飞行控制器(16)分别与所述电子调速器ESC(14)、倾转舵机(24)、防水舵机(23)和无刷电机(22)装置连接，所述PIXHAWK飞行控制器(17)和F3飞行控制器(16)电连接至电源模块BEC(14)进行供电。
进一步的，飞行控制器系统(15)固定在飞行控制器装置安放台(9)上，其内部设置有姿态传感器。
进一步的，所述翻转板(7)下部设有电池安放台(8)，电源模块BEC(14)放置在所述机身(1)内的所述电池安放台(8)上。
本发明创造具有的优点和积极效果是：
(1)本发明所述的一种减摇鳍水陆两栖飞机利用减摇鳍装置可在水面有效减小横摇，大幅增加对水面环境的适应度，大大降低安全风险；
(2)本发明所述的一本减摇鳍水陆两栖飞机将减摇鳍装置与传统机翼相结合，可以有效提高升力，利用飞行控制器一定程度控制飞行姿态，达到增升增稳效果，大大提升安全与实用性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明创造实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中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本发明创造的实施例，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为本发明创造的整体外观示意图；
图2为本发明创造的整体结构示意图；
图3为本发明创造中旋转结构及部分全动舵面结构图；
图4为本发明创造的前视图。
图5为本发明创造的俯视图；
图6为本发明创造的外部结构的左视图；
图7为本发明创造的内部结构的右视图。
图中：
1-机身；2-主机翼；3-连接轴；4-全动舵面；5-固定支座；6-支撑管；7-翻转板；8-电池安放台；9-飞行控制器装置安放台；10-倾转舵机安放台；11-隔框；12-铰链；13-电子调速器ESC；14-电源模块BEC；15-飞行控制器；16-F3飞行控制器；17-PIXHAWK飞行控制器；18-支柱；19-防水板；20-副翼；21-连杆；22-无刷电机；23-防水舵机；24-倾转舵机；25-连接件。
具体实施方式
下面将结合本发明创造实施例中的附图，对本发明创造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本发明创造一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明创造中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明创造保护的范围，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明创造，但是本发明创造还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明创造内涵的情况下做类似推广，因此本发明创造不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，本发明创造结合示意图进行详细描述，在详述本发明创造实施例时，为便于说明，表示装置件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明创造保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及高度的三维空间尺寸。
在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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创造和简化描述，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，因此不能理解为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，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”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。
如图1至图7所示，本发明创造包括包括机身(1)和主机翼(2)，其特征在于：所述主机翼(2)通过固定支座(5)安装在机身(1)顶部，还包括连接轴(3)和全动舵面(4)，四个所述全动舵面(4)通过连接轴(3)安装于机身(1)底部的前后两侧；
所述机身(1)两侧共安装有四个全动舵面(4)，其中两个所述全动舵面(4)安装在所述机身(1)的前端部，另外两个所述全动舵面(4)安装在所述机身(1)的后端部。
位于机身前端部的所述全动舵面(4)的鳍型为内角为45°的平行四边形，下反角为22°；位于机身后端部的所述全动舵面(4)的鳍型为矩形，下反角为33°。位于机身前端部的所述全动舵面(4)与后端部的所述全动舵面(4)的面积比为0.4。
所述机身(1)内部均匀架构有若干隔框(11)，所述多个隔框(11)中穿插有支撑管(6)，所述机身(1)外部由防水板(19)完全覆盖，所述机身(1)上部前端安装有翻转板(7)，所述翻转板(7)与防水板(19)通过铰链(12)连接。
所述机身(1)内还包括旋转结构和倾转舵机安放台(10)；
所述旋转结构位于所述机身(1)前后两侧内部的倾转舵机安放台(10)上，与所述连接轴(3)连接，所述旋转结构包括倾转舵机(24)和连接件(25)，所述倾转舵机(24)通过所述连接件(25)与所述连接轴(3)末端连接。所述位于机身的四个全动舵面(4)与所述倾转舵机(24)通过连接轴(3)连接。所述倾转舵机(24)通过倾转舵机安放台(10)与机身(1)连接，所述倾转舵机(24)通过连接件(25)可使连接轴(3)与全动舵面(4)进行最大120°的转动。倾转舵机可根据飞行控制器的输入信号进行最大限度为120°的线性输出；
所述主机翼(2)包括副翼(20)、连杆(21)、无刷电机(22)和防水舵机(23)；所述主机翼(2)的前缘位置左右各放置一颗无刷电机(22)，所述主机翼(2)下部两侧分别安装防水舵机(23)，所述副翼(20)上安装有连杆(21)，所述连杆(21)与防水舵机(23)连接。
所述机身(1)内部安装有飞行控制器(15)、电源模块BEC(14)、电子调速器ESC(14)，所述机身(1)内部中段部分设有飞行控制器装置安放台(9)，
所述飞行控制器(15)分为两套系统，所述两套系统分别为PIXHAWK飞行控制器(17)和F3飞行控制器(16)，所述PIXHAWK飞行控制器(17)通过若干支柱(18)悬空于所述机身(1)底板上方，各支柱之间为所述F3飞行控制器(17)放置处。
所述每个飞行控制器(15)分别与所述电子调速器ESC(14)、倾转舵机(24)、防水舵机(23)和无刷电机(22)装置连接，所述每个飞行控制器(15)电连接至电源模块BEC(14)进行供电。
飞行控制器系统(15)固定在飞行控制器装置安放台(9)上，其内部设置有姿态传感器，可以实时获取机身姿态。
所述翻转板(7)下部设有电池安放台(8)，所述电源模块BEC(14)放置在所述机身(1)内的电池安放台(8)上。
本装置在水面起降时，由所述F3飞行控制器(16)控制设在所述主机翼(2)下端的所述防水舵机(23)带动所述副翼(20)向下旋转一定角度。
当本装置在水面作业时，PIXHAWK飞行控制器(17)暂停工作，其姿态传感器将获取的姿态信息传输至F3飞行控制器(16)，F3飞行控制器(16)可通过获取的姿态信息，计算出为保持机身平衡应控制四个全动舵面(4)的旋转角度及无刷电机(22)的转速。同理，当本装置在空中飞行时，F3飞行控制器(16)将暂停工作，PIXHAWK飞行控制器(17)将实时获取姿态信息，及时发出指令控制全动舵面(4)的旋转角度及无刷电机(22)的转速。
本装置共设有六个接收器通道：其中，本装置上设有的由无刷电机(22)和电子调速器ESC(13)构成的动力系统占用一个接收器通道；由防水舵机(23)控制的两侧主机翼副翼(20)占用一个接收器通道；四个的全动舵面(4)占用四个接收器通道。所述六个接收器通道由遥控器或飞行控制器六个通道控制。
本装置在水面起飞降落时，主机翼上无刷电机(22)为主动力，使飞行器加速，在开始滑行后，控制副翼(20)向下倾转一定角度以增加飞行器升力，减短飞行器起飞距离，在此过程中，F3飞行控制器(16)开始工作，其通过内置的姿态传感器实时感知飞机相关信息与参数，并通过F3飞行控制器(16)内置处理器及时控制四个全动舵面(4)旋转使飞行器平稳起飞。
在飞行过程中，F3飞行控制器(16)停止工作，PIXHAWK飞行控制器(17)开始工作，在此过程中，PIXHAWK飞行控制器(17)通过内置姿态传感器，获取飞机姿态信息，并控制副翼(20)及全动舵面(4)，使飞机平稳飞行。
本发明将减摇鳍装置与传统机翼相结合，利用其减摇鳍装置在水面作业时可起到减摇效果，并有效提高航行速度；在飞行器巡航阶段，减摇鳍装置可以提高升力，利用飞行控制器一定程度控制飞行姿态，达到增升增稳效果，大大提升安全与实用性。
以上对本发明创造的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明创造的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明创造的实施范围。凡依本发明创造申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明创造的专利涵盖范围之内。
Claims (9)
1.一种减摇鳍水陆两栖飞机，包括机身（1）和主机翼（2），其特征在于：所述主机翼（2）通过固定支座（5）安装在机身（1）顶部，还包括连接轴（3）和全动舵面（4），四个所述全动舵面（4）通过所述连接轴（3）安装于所述机身（1）底部的前后两侧，所述连接轴（3）与全动舵面（4）进行最大120°的转动；
所述机身（1）两侧共安装有四个全动舵面（4），其中两个所述全动舵面（4）安装在所述机身（1）的前端部，另外两个所述全动舵面（4）安装在所述机身（1）的后端部，安装在前端部的所述全动舵面（4）要比安装在后端部的小；
位于所述机身（1）前端部的所述全动舵面（4）的下反角为22°，位于所述机身（1）后端部的所述全动舵面（4）下反角为33°。
2.根据权利要求1所述的减摇鳍水陆两栖飞机，其特征在于：位于所述机身（1）前端部的所述全动舵面（4）的鳍型为内角为45°的平行四边形；位于所述机身（1）后端部的所述全动舵面（4）的鳍型为矩形。
3.根据权利要求1所述的减摇鳍水陆两栖飞机，其特征在于：位于所述机身（1）前端部的所述全动舵面（4）与位于所述机身（1）后端部的所述全动舵面（4）的面积比为0.4。
4.根据权利要求1所述的减摇鳍水陆两栖飞机，其特征在于：所述机身（1）内还包括旋转结构和倾转舵机安放台（10）；
所述旋转结构位于所述机身（1）前后两侧内部的倾转舵机安放台（10）上，与所述连接轴（3）连接，所述旋转结构包括倾转舵机（24）和连接件（25），所述倾转舵机（24）通过所述连接件（25）与所述连接轴（3）末端连接。
5.根据权利要求1所述的减摇鳍水陆两栖飞机，其特征在于：所述机身（1）内部均匀设置有若干隔框（11），若干所述隔框（11）中穿插有支撑管（6），所述机身（1）外部由防水板（19）完全覆盖，所述机身（1）上部前端安装有翻转板(7)，所述翻转板(7)与防水板(19)通过铰链(12)连接。
6.根据权利要求1所述的减摇鳍水陆两栖飞机，其特征在于：所述主机翼（2）包括副翼（20）、连杆（21）、无刷电机（22）和防水舵机（23）；所述主机翼（2）的前缘位置左右各放置一颗所述无刷电机（22），所述主机翼（2）下部两侧分别安装所述防水舵机（23），所述副翼（20）上安装有所述连杆（21），所述连杆（21）与所述防水舵机（23）连接。
7.根据权利要求1所述的减摇鳍水陆两栖飞机，其特征在于：所述机身（1）内部安装有飞行控制器(15)、电源模块BEC(14)和电子调速器ESC(13)，所述机身(1)内部中段部分设有飞行控制器装置安放台(9)；
所述飞行控制器(15)分为两套系统，所述两套系统分别为PIXHAWK飞行控制器(17)和F3飞行控制器(16)，所述PIXHAWK飞行控制器（17）通过若干支柱（18）悬空于所述机身（1）底板上方，各支柱之间为所述F3飞行控制器（16）放置处；
所述PIXHAWK飞行控制器(17)和F3飞行控制器(16)分别与所述电子调速器ESC(13)、倾转舵机(24)、防水舵机(23)和无刷电机(22)装置连接，所述PIXHAWK飞行控制器(17)和F3飞行控制器(16)电连接至电源模块BEC(14)进行供电。
8.根据权利要求7所述的减摇鳍水陆两栖飞机，其特征在于：飞行控制器系统(15)固定在飞行控制器装置安放台（9）上，其内部设置有姿态传感器。
9.根据权利要求5所述的减摇鳍水陆两栖飞机，其特征在于：所述翻转板(7)下部设有电池安放台(8)，电源模块BEC(14)放置在所述机身（1）内的所述电池安放台（8）上。
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