CN114313201B - 自调整悬浮飞艇 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自调整悬浮飞艇,包括壳体、旋翼和充放气组件,所述旋翼设置在壳体外用于调整壳体的预设位置,所述充放气组件设置在壳体内用于使壳体悬浮于预设位置;所述壳体具有容纳腔,所述充放气组件至少包括位于容纳腔内的中间层和位于中间层的气囊,所述中间层通过充放气阀门连通外界大气,所述中间层内设置有加热组件,能够具备气体重复循环使用的特点,并可以适当的调整飞艇的检测位置。

Description

自调整悬浮飞艇
技术领域
本发明涉及飞艇领域,具体涉及一种自调整悬浮飞艇。
背景技术
现有的无人飞艇可实现起降,但大多是采用放气或者内气囊放气改变密度实现,在一些大型施工或者需白天监视的地方可进行全方位的监控;所采用的气体大多在一次升降后内部气体成分便遭到破坏,只能进行一次使用,无法进行反复使用;对于某一区域进行监视时又会受到风的影响,得通过外部调整方向实现监控。
因此,为解决以上问题,需要一种自调整悬浮飞艇,能够具备气体重复循环使用的特点,并可以适当的调整飞艇的检测位置。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的是克服现有技术中的缺陷,提供自调整悬浮飞艇,能够具备气体重复循环使用的特点,并可以适当的调整飞艇的检测位置。
本发明的自调整悬浮飞艇,包括壳体、旋翼和充放气组件,所述旋翼设置在壳体外用于调整壳体的预设位置,所述充放气组件设置在壳体内用于使壳体悬浮于预设位置;所述壳体具有容纳腔,所述充放气组件至少包括位于容纳腔内的中间层和位于中间层的气囊,所述中间层通过充放气阀门连通外界大气,所述中间层内设置有加热组件。
进一步,所述中间层可通过充放气调整中间层的体积,所述气囊可通过加热组件的温度升降调整气囊的体积;所述气囊内填充的气体密度低于空气密度。
进一步,所述气囊内填充的气体为氦气和氖气的混合气体,氖气占氦、氖混合气比例系数为n,
其中:ρ:飞艇密度,m:飞艇质量,V:飞艇体积,
ρ=ρx,ρx:飞艇上升海拔高度对应空气密度,
m=m死重V,m死重:飞艇死重(包含中间层空气),ρ:飞艇内气囊气体密度,V:飞艇内气囊气体体积,
ρ=nρ+(1-n)ρ,ρ氖:氖气密度,ρ氦:氦气密度。
进一步,所述加热组件包括位于容纳腔中部的加热电阻和外罩于加热电阻的保护罩,所述保护罩上设有散热通孔,所述散热通孔为多个,多个散热通孔均匀的分布于保护罩径向的外壁。
进一步,所述保护罩将中间层密封的固定于壳体,所述壳体上具有位于加热电阻顶部的动力源,所述壳体的顶部设有连接至动力源的太阳能电池板,所述气囊环绕于加热电阻的布制在加热电阻的周向。
进一步,所述壳体具有用于安装中间层和气囊的连接柱,所述气囊内部具有套设于连接柱,且将气囊和中间层固定于连接柱的连接环。
进一步,所述连接柱至少包括位于容纳腔顶部的固定柱和位于容纳腔底部的通气柱,所述通气柱上形成有连通中间层和外界大气的通孔,所述充放气阀门与通孔配合实现通孔的开闭。
进一步,所述充放气阀门包括堵头和用于调整堵头将通孔打开/闭合的动力件,所述通孔的底部具有导向弧面,所述堵头为柔性材质。
进一步,所述连接柱至少为两组,两组连接柱分布在壳体重心的两侧。
进一步,所述电池通过金属泡沫和冷却介质的混合物包裹。
本发明的有益效果是:本发明公开的一种自调整悬浮飞艇,飞艇上连接有旋翼,所述旋翼为四组分设在壳体顶部的周围,所述顶部即为飞艇上升时的顶部,可覆盖性提高飞艇的调整位置,便于对大区域进行监测,相比于其他长时间悬浮于空中的无人飞艇而言,对于某些短时间监控而言更有优势,因为有四组旋翼可进行前进后退及方向转换;同时本方案还包括位于容纳腔内的中间层和位于中间层的气囊,所述气囊为单独设置的封闭结构,其内部填充气体密度低于空气密度,所述加热组件用于提高中间层内部的温度,以使得气囊发生体积的变化从而调整密度的变化,使得飞艇悬浮于特定位置,并且与现有技术最大的区别在于,不需要调整气囊内腔的气体质量即可完成飞艇的悬浮,使得气体利用率高,不需单独反复的充放气浪费资源,气体密封于气囊之中具备重复循环使用的特点,利于温度的升降即可完成对气体密度的改变,节能环保,提高资源利用率,并可以通过旋翼适当的调整飞艇的检测位置,降低外界环境的干扰,所述壳体上还安装有用于监测的摄像头,所述充放气组件用于对中间层充放气。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述:
图1为本发明的结构示意图;
图2为本发明的俯视结构示意图;
图3为本发明图2的A-A向结构示意图。
具体实施方式
图1为本发明的结构示意图,如图所示,本实施例中的自调整悬浮飞艇包括壳体001、旋翼002和充放气组件,所述旋翼002设置在壳体001外用于调整壳体001的预设位置,所述充放气组件设置在壳体001内用于使壳体001悬浮于预设位置;所述壳体001具有容纳腔,所述充放气组件至少包括位于容纳腔内的中间层004和位于中间层004的气囊005,所述中间层004通过充放气阀门连通外界大气,所述中间层004内设置有加热组件。本方案所述的飞艇上连接有旋翼002,所述旋翼002为四组分设在壳体001顶部的周围,所述顶部即为飞艇上升时的顶部,可覆盖性提高飞艇的调整位置,便于对大区域进行监测,相比于其他长时间悬浮于空中的无人飞艇而言,对于某些短时间监控而言更有优势,因为有四组旋翼002可进行前进后退及方向转换;同时本方案还包括位于容纳腔内的中间层004和位于中间层004的气囊005,所述气囊005为单独设置的封闭结构,其内部填充气体密度低于空气密度,所述加热组件用于提高中间层004内部的温度,以使得气囊005发生体积的变化从而调整密度的变化,使得飞艇悬浮于特定位置,并且与现有技术最大的区别在于,不需要调整气囊005内腔的气体质量即可完成飞艇的悬浮,使得气体利用率高,不需单独反复的充放气浪费资源,气体密封于气囊005之中具备重复循环使用的特点,温度的升降即可完成对气体密度的改变,节能环保,提高资源利用率,不受限于外界环境的干扰,并可以通过旋翼002适当的调整飞艇的检测位置,降低外界环境的干扰,所述壳体001上还安装有用于监测的摄像头,所述充放气组件用于对中间层004充放气。
本实施例中,所述中间层004可通过充放气调整中间层004的体积,所述气囊005可通过加热组件的温度升降调整气囊005的体积;所述气囊005内填充的气体密度低于空气密度。实际使用时,飞艇通过控制其内部的飞控板,打开充放气阀门,升高加热组件温度,使原本萎缩的气囊005膨胀变大,同时中间层004空气也受热膨胀,使中间层004空气被排出,只剩少量热空气在中间层004,使其浮力增加,飞艇上升,上升至一定高度悬浮,可改变温度实现悬浮高度改变,飞控板控制旋翼002可实现对飞艇方向的控制实现前进和后退等功能,加热板降温,阀门打开,内部温度降低,内气囊005萎缩和中间层004空气温度降低使飞艇下降,利用气体热胀冷缩的物理特性,以及可循环使用的特点,对于一些白天作业且需要监视的区域有积极意义。
本实施例中,所述气囊005内填充的气体为氦气和氖气的混合气体,氖气占氦、氖混合气比例系数为n,
其中:ρ:飞艇密度,m:飞艇质量,V:飞艇体积,
ρ=ρx,ρx:飞艇上升海拔高度对应空气密度,
m=m死重V,m死重:飞艇死重(包含中间层004空气),ρ:飞艇内气囊005气体密度,V:飞艇内气囊005气体体积,
ρ=nρ+(1-n)ρ,ρ:氖气密度,ρ:氦气密度。
更进一步的,常规大气压下,本方案中m死重=50kg,V=50m3,V=30m3,ρ=0.9kg/m3,ρ=0.178kg/m3
飞艇静态状态下海拔高度X为0m时,ρx=1.2257kg/m3,求得n=0.2745,
飞艇悬浮状态下海拔高度X为1000m时,ρx=1.1122kg/m3,求得n=0.0125,综上,飞艇由水平面上升至1000m时,0.0125≤n≤0.2745;
本方案取上升特征值高度X为500m时,ρx=1.1679kg/m3,求得n=0.1410,
采用氦气和氖气的混合气可降低危险系数,同时热膨胀系数可满足飞艇的起降和悬停。
本实施例中,所述加热组件包括位于容纳腔中部的加热电阻3和外罩于加热电阻3的保护罩4,所述保护罩4上设有散热通孔41,所述散热通孔41为多个,多个散热通孔41均匀的分布于保护罩4径向的外壁。如图所示,壳体001底部的中部向上突出形成用于安装加热电阻3的安装柱,加热电阻3套设于安装柱,形成对加热电阻3周向空间的加热,所述保护罩4将加热电阻3包围形成对加热电阻3和中间层004的分隔起到保护作用,并且保护罩4的周向均匀开设有若干散热通孔41,实现对热量的传递,所述中间层004即被保护罩4压紧密闭于壳体001的容纳腔,所述加热电阻通过飞控板控制,属于现有技术在此不再赘述。
本实施例中,所述保护罩4将中间层004密封的固定于壳体001,所述壳体001上具有位于加热电阻3顶部的动力源,所述壳体001的顶部设有连接至动力源的太阳能电池板003,所述气囊005环绕于加热电阻3的布制在加热电阻3的周向。所述动力源为电池1,所述电池1外部包裹有防护层2,所述防护层2为金属泡沫和冷却介质的混合物,所述冷却介质为液冷水,通过金属泡沫和冷却介质的混合物包裹提高对电池的防护性,以降低电池1的热量还可阻绝外界传递来的热量,起到防护作用,太阳能板电池1板可提高飞艇的续航能力,所述壳体001顶部的中部向下凹陷形成用于安装电池1的安装腔,安装腔的顶部即安装太阳能电池板003,用于对电池1充电,所述电池用于提高飞艇的续航能力,所述气囊005即环绕于加热电阻3的周向,使得对气囊005内气体加热均匀,并且整体重心持续的保持在飞艇的中部,提高飞艇升降的稳定性。
本实施例中,所述壳体001具有用于安装中间层004和气囊005的连接柱,所述气囊005内部具有套设于连接柱,且将气囊005和中间层004固定于连接柱的连接环10。如图所示的连接柱主要包括位于容纳腔顶部的固定柱5和位于容纳腔底部的通气柱6,用于将气囊005和中间层004固定于壳体001,防止发生二者在容纳腔内的窜动,提高稳定性和安全性,同时采用连接环10套设于连接柱的方式,可使得安装结构更加稳定,提高对气囊005和中间层004的防护效果。
本实施例中,所述连接柱至少包括位于容纳腔顶部的固定柱5和位于容纳腔底部的通气柱6,所述的顶部和底部均为飞艇上升时的顶部和底部,所述通气柱6上形成有连通中间层004和外界大气的通孔7,如图所示所述通孔7的侧壁连通于中间层004,所述通孔7的底部连通于外界大气,所述通孔7的顶部通过气囊005封闭,在进气时可形成对连接处的紧固,提高气囊005、中间层004和壳体001的连接强度,所述充放气阀门与通孔7配合实现通孔7的开闭。本方案中的连接柱供为两组,两组连接柱分设在,两组连接柱分布在壳体001重心的两侧提高气囊005。中间层004与壳体001的连接强度和稳定性。
本实施例中,所述充放气阀门包括堵头8和用于调整堵头8将通孔7打开/闭合的动力件9,所述通孔7的底部具有导向弧面,所述堵头8为柔性材质。如图所示的通孔7呈弧形由下至上开设于壳体001的底部,所述充放气阀门包括推杆和连接在推杆端部的堵头8,所述动力件9即为被驱动的推杆,所述推杆具有伸缩功能,通过推杆的推拉时间堵头8对通孔7的打开闭合,所述推杆电连接飞控板,所述堵头8为橡胶材质,且对通孔7的封闭为过盈配合,具有导向弧面的通孔7使得堵头8推进时由于其柔性特性被导入至通孔7实现对通孔7的封闭,密闭效果优良,所述推杆设置在壳体001的底部,所述推杆由飞控板控制,属于现有技术在此不再赘述。
本实施例中,所述弧面朝向壳体001的重心弯折形成,使得位于壳体001底部的充放气阀门在充放气过程中始终对位于壳体001底部中部的位置进行空气的调整,更具体的需要充气时气体由位于壳体001底部的中部的位置向内吸入至中间层004,需要放气时气体由中间层004吹出至位于壳体001底部的中部的位置,提高飞艇起降的稳定性。
最后说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种自调整悬浮飞艇,其特征在于:包括壳体、旋翼和充放气组件,所述旋翼设置在壳体外用于调整壳体的预设位置,所述充放气组件设置在壳体内用于使壳体悬浮于预设位置;所述壳体具有容纳腔,所述充放气组件至少包括位于容纳腔内的中间层和位于中间层的气囊,所述中间层通过充放气阀门连通外界大气,所述中间层内设置有加热组件;所述中间层可通过充放气调整中间层的体积,所述气囊可通过加热组件的温度升降调整气囊的体积;所述气囊内填充的气体密度低于空气密度;
所述加热组件包括位于容纳腔中部的加热电阻和外罩于加热电阻的保护罩,所述保护罩将中间层固定于壳体,所述保护罩上设有散热通孔,所述散热通孔为多个,多个散热通孔均匀的分布于保护罩径向的外壁。
2.根据权利要求 1 所述的自调整悬浮飞艇,其特征在于:所述壳体上具有位于加热电阻顶部的动力源,所述壳体的顶部设有连接至动力源的太阳能电池板,所述气囊环绕于加热电阻的布置在加热电阻的周向。
3.根据权利要求 1 所述的自调整悬浮飞艇,其特征在于:所述壳体具有用于安装中间层和气囊的连接柱,所述气囊内部具有套设于连接柱,且将气囊和中间层固定于连接柱的连接环。
4.根据权利要求 3 所述的自调整悬浮飞艇,其特征在于:所述连接柱至少包括位于容纳腔顶部的固定柱和位于容纳腔底部的通气柱,所述通气柱上形成有连通中间层和外界大气的通孔,所述充放气阀门与通孔配合实现通孔的开闭。
5.根据权利要求 4 所述的自调整悬浮飞艇,其特征在于:所述充放气阀门包括堵头和用于调整堵头将通孔打开/闭合的动力件,所述通孔的底部具有导向弧面,所述堵头为柔性材质。
6.根据权利要求 5 所述的自调整悬浮飞艇,其特征在于:所述连接柱至少为两组,两组连接柱分布在壳体重心的两侧。
7.根据权利要求 2 所述的自调整悬浮飞艇,其特征在于:所述动力源通过金属泡沫和冷却介质的混合物包裹。
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