CN114906320B - 一种筒式折叠四旋翼无人飞行器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种筒式折叠四旋翼无人飞行器，包括天线舱、悬停系统、电机、控制舱、电源舱、稳定系统和载荷舱；天线舱通过固定支架固联在悬停系统的第一桨毂上，悬停系统通过花键连接在电机的输出轴上，电机、控制舱、电源舱、稳定系统和载荷舱依次通过螺栓固联在筒式折叠四旋翼无人飞行器舱内预置的部件舱加强框上。本发明采用一组三旋翼加三组两旋翼配置形式，折叠方式简单可靠，折叠后占用空间体积小，空间利用率高；机身主要部件采用纵向布局形式，结构紧凑，机身外突出物少，进一步提高机身空间利用率和载荷空间。
Description
技术领域
本发明涉及无人飞行器领域，特别涉及一种筒式折叠四旋翼无人飞行器。
背景技术
多旋翼无人飞行器具有起飞方便、可悬停作业等特点在许多都得到较为广泛的运用，在民用领域多旋翼无人飞行器能够出色完成森林防火、抗震救灾、地质勘察、线路巡逻、地貌测绘、航拍等任务。
但多旋翼无人飞行器由于体积空间限制和现有电池技术短时间难以有较大技术突破，造成多旋翼无人飞行器航程较短、航时不长、航速较慢等缺点，难以进行快速、远程投放作业需求。为满足这一需求，这就需要多旋翼无人飞行器能够折叠在筒式箱体中，通过运输机或者火箭弹等具有快速远程投送能力的运输载体进行投放，运输载体在达到目标区域后，释放出筒式箱体，箱体自动打开释放出多旋翼无人机，无人机自动开机并展开机构，开始悬停作业。
目前多旋翼无人飞行器多采用多轴旋翼折叠方式，旋翼轴折叠占用空间大，空间利用效率低，难以满足实际使用需求。对于使用运输载体进行快速远程投放的使用场景，由于运输载体运输空间有限，为提高运输效率，要求筒式折叠无人在满足使用航时、航程和载荷的前提下，折叠后空间尽量小。目前，市场上多旋翼无人飞行器多为旋翼等距周向布置，旋翼折叠机构臃肿，折叠后空间占用大，折叠作动机构复杂，实际能效比低。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术缺陷，提供一种筒式折叠四旋翼无人飞行器，采用一组三旋翼加三组两旋翼配置形式，折叠方式简单可靠，折叠后占用空间体积小，空间利用率高。
本发明的目的是这样实现的：一种筒式折叠四旋翼无人飞行器，包括天线舱、悬停系统、电机、控制舱、电源舱、稳定系统和载荷舱；所述天线舱通过固定支架固联在悬停系统的第一桨毂上，悬停系统通过花键连接在电机的输出轴上，所述电机、控制舱、电源舱、稳定系统和载荷舱依次通过螺栓固联在筒式折叠四旋翼无人飞行器舱内预置的部件舱加强框上。
本发明采用以上技术方案，与现有技术相比，有益效果为：本发明采用悬停系统（三片桨叶）加三组稳定系统（每组两片桨叶）配置形式，其中悬停系统为升力组件，提供无人飞行器悬停和前飞动力，三组稳定系统为控制组件，主要为平衡三旋翼旋转力矩，控制无人飞行器滚转方向稳定，保证正常完成作业任务。同时三组稳定系统均布在无人飞行器周围，通过旋翼支架与主机身连接，能够在不同飞行状态下提供稳定的控制力矩。采用一组三旋翼加三组两旋翼配置形式，折叠方式简单可靠，折叠后占用空间体积小，空间利用率高。机身主要部件采用纵向布局形式，结构紧凑，机身外突出物少，进一步提高机身空间利用率和载荷空间。有效解决使用运输载体进行快速远程投送空间利用率不高的缺点。
为了给提供无人飞行器悬停和前飞动力，所述悬停系统包括第一桨毂、自动倾斜器、变距组件、桨叶基座和第一桨叶；所述自动倾斜器通过花键与旋翼主轴连接，所述变距组件通过螺栓套筒与第一桨毂相连接，所述桨叶基座通过销固定在变距组件上，第一桨叶通过销固定在桨叶基座上。
为了平衡三旋翼旋转力矩，控制无人飞行器滚转方向稳定，保证正常完成作业任务，所述稳定系统包括旋翼动力臂、旋翼电机、第二桨毂、第二桨叶、固定螺栓和扭簧；所述旋翼动力臂通过穿过扭簧的销与稳定系统的基座连接，所述扭簧提供旋翼动力臂的展开动力；所述旋翼电机通过固定螺栓固联在旋翼动力臂的外端，所述第二桨毂通过螺栓连接在旋翼电机的输出轴上，第二桨叶通过销固定连接在第二桨毂上。
为了方便筒式折叠四旋翼无人飞行器的定位，所述天线舱内放置有定位模块和数据链模块。
为了协调各结构部件保证筒式折叠四旋翼无人飞行器的飞行稳定性，所述控制舱内设置有飞控组件和电机调速器。
为了激活必要组件，所述电源舱内设置有电源和电源管理组件。
附图说明
图1本发明的结构示意图。
图2本发明悬停系统局部示意图。
图3本发明稳定系统局部示意图。
图4本发明折叠状态等轴测试图。
图5本发明展开状态等轴测试图。
其中，1天线舱，2悬停系统，21第一桨毂，22自动倾斜器，23变距组件，24桨叶基座，25第一桨叶；3电机，4控制舱，5电源舱，6稳定系统，61旋翼动力臂，62旋翼电机，63第二桨毂，64第二桨叶，65固定螺栓，66扭簧，7载荷舱。
具体实施方式
如图1所示的一种筒式折叠四旋翼无人飞行器，包括天线舱1、悬停系统2、电机3、控制舱4、电源舱5、稳定系统6和载荷舱7；天线舱1通过固定支架固联在悬停系统2的第一桨毂21上，悬停系统2通过花键连接在电机3的输出轴上，电机3、控制舱4、电源舱5、稳定系统6和载荷舱7依次通过螺栓固联在筒式折叠四旋翼无人飞行器舱内预置的部件舱加强框上；天线舱1内放置有定位模块和数据链模块；控制舱4内设置有飞控组件和电机调速器；电源舱5内设置有电源和电源管理组件；载荷舱7用于装载任务载荷。
如图2所示，悬停系统2包括第一桨毂21、自动倾斜器22、变距组件23、桨叶基座24和第一桨叶25；自动倾斜器22通过花键与旋翼主轴连接，变距组件23通过螺栓套筒与第一桨毂21相连接，桨叶基座24通过销固定在变距组件23上，第一桨叶25通过销固定在桨叶基座24上。四旋翼无人飞行器到达预定位置后，电机开始工作，带动第一桨毂21旋转，第一桨叶25在离心力作用下自动展开到位。
如图3所示，稳定系统包括旋翼动力臂61、旋翼电机62、第二桨毂63、第二桨叶64、固定螺栓65和扭簧66；旋翼动力臂61通过穿过扭簧66的销与稳定系统6的基座连接，扭簧66提供旋翼动力臂61的展开动力；旋翼电机62通过固定螺栓固联在旋翼动力臂61的外端，第二桨毂63通过螺栓连接在旋翼电机62的输出轴上，第二桨叶64通过销固定连接在第二桨毂63上。第二桨叶64在折叠状态时贴紧机身凹槽，由锁紧机构进行限位。四旋翼无人飞行器到达预定位置，锁紧机构解锁，旋翼动力臂在扭簧66作用下弹出，旋翼动力臂61接触挡板后限位，旋翼电机62开始工作，第二桨叶64在离心力作用下自动展开到位。
本发明工作时，在运输状态时，如图4所示，筒式折叠四旋翼无人飞行器储存于筒式箱体中，通过运输载体快速、远程投放到目标区域，达到目标区域后，筒式折叠四旋翼无人飞行器开始以下动作流程：
1）运输载体如运输机、火箭等，通过数据链组件装载目标区域信息及工作内容诸元，筒式折叠四旋翼无人飞行器电源舱5内的电源开始通电工作，激活必要组件；
2）运输载体释放装有筒式折叠四旋翼无人飞行器的筒式箱体，在确保筒式箱体与运输载体不存在干涉风险时，筒式箱体自动打开，筒式折叠四旋翼无人飞行器开始工作；
3）电机3开始工作，驱动悬停系统2中的第一桨毂21开始旋转，带动变距组件23、桨叶基座24和第一桨叶25开始旋转。第一桨叶25在离心力作用下自然展开，并稳定在旋转平面位置；
4）稳定系统6开始工作，旋翼动力臂61锁紧机构解锁，在扭簧66作用下，旋翼动力臂61自然展开，凹槽内壁面和扭簧66共同起到限位作用，保证旋翼动力臂61处于水平位置；
5）旋翼电机62通电开始工作，带动第二桨毂63旋转，第二桨毂63带动第二桨叶64旋转，第二桨叶64在离心力作用下，自然展开到位并维持在旋转平面内，如图5所示；
6）控制舱4中飞控系统协调各结构部件保证本发明筒式折叠四旋翼无人飞行器的飞行稳定性，筒式折叠四旋翼无人飞行器稳定后，载荷舱7所携带载荷开始工作。
本发明采用悬停系统（三片桨叶）加三组稳定系统（每组两片桨叶）配置形式，其中悬停系统为升力组件，提供无人飞行器悬停和前飞动力，三组稳定系统为控制组件，主要为平衡三旋翼旋转力矩，控制无人飞行器滚转方向稳定，保证正常完成作业任务；同时三组稳定系统均布在无人飞行器周围，通过旋翼支架与主机身连接，能够在不同飞行状态下提供稳定的控制力矩；折叠后占用空间体积小，空间利用率高。
本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。
Claims (4)
1.一种筒式折叠四旋翼无人飞行器，其特征在于，包括天线舱（1）、悬停系统（2）、电机（3）、控制舱（4）、电源舱（5）、稳定系统（6）和载荷舱（7）；所述天线舱（1）通过固定支架固联在悬停系统（2）的第一桨毂（21）上，悬停系统（2）通过花键连接在电机（3）的输出轴上，所述电机（3）、控制舱（4）、电源舱（5）、稳定系统（6）和载荷舱（7）依次通过螺栓固联在筒式折叠四旋翼无人飞行器舱内预置的部件舱加强框上；
所述悬停系统（2）包括第一桨毂（21）、自动倾斜器（22）、变距组件（23）、桨叶基座（24）和第一桨叶（25）；所述自动倾斜器（22）通过花键与旋翼主轴连接，所述变距组件（23）通过螺栓套筒与第一桨毂（21）相连接，所述桨叶基座（24）通过销固定在变距组件（23）上，第一桨叶（25）通过销固定在桨叶基座（24）上；
所述稳定系统包括旋翼动力臂（61）、旋翼电机（62）、第二桨毂（63）、第二桨叶（64）、固定螺栓（65）和扭簧（66）；所述旋翼动力臂（61）通过穿过扭簧（66）的销与稳定系统（6）的基座连接，所述扭簧（66）提供旋翼动力臂（61）的展开动力；所述旋翼电机（62）通过固定螺栓固联在旋翼动力臂（61）的外端，所述第二桨毂（63）通过螺栓连接在旋翼电机（62）的输出轴上，第二桨叶（64）通过销固定连接在第二桨毂（63）上。
2.根据权利要求1所述的一种筒式折叠四旋翼无人飞行器，其特征在于，所述天线舱（1）内放置有定位模块和数据链模块。
3.根据权利要求1所述的一种筒式折叠四旋翼无人飞行器，其特征在于，所述控制舱（4）内设置有飞控组件和电机调速器。
4.根据权利要求1所述的一种筒式折叠四旋翼无人飞行器，其特征在于，所述电源舱（5）内设置有电源和电源管理组件。
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