CN117699095A - 一种移动式氢能源蓄能无人机运载平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种移动式氢能源蓄能无人机运载平台，包括运载平台主体、发电机构、定位充电机构和散热机构，运载平台主体上固定设有车厢，车厢内中间固定设有隔板，隔板下方固定设有储氢罐，车厢一侧下方固定设有加热器，车厢一侧上方固定设有电堆，储氢罐一侧与加热器管道连通，储氢罐与加热器之前设有止回阀，隔板上中间固定设有变压器，隔板上排列设有定位充电机构，电堆外设有散热机构；本发明通过储氢罐和电堆利用氢能电化学反应后产生电力对无人机进行充电，解决了传统无人机工作任务时间短的问题，通过红外线灯竖直向上发出红外线方便无人机利用底部携带的红外感应器精确定位至充电台上方，有效提高无人机降落精度。

Description

一种移动式氢能源蓄能无人机运载平台

技术领域

本发明涉及氢能源领域，尤其涉及一种移动式氢能源蓄能无人机运载平台。

背景技术

随着社会在发展，科技在进步，无人机的应用也越来越广泛，但是通过市场调查发现并没有能够较大规模运载无人机的装置，发现氢能源产业链包括氢的生产、储存、运输和利用，各个环节都在不断发展，涉及多项技术和设施，例如电解水制氢、天然气蒸气重整、氢气储存技术等，并且在今年应用更为广泛，氢能源主要应用于交通、工业和电力等领域，氢燃料电池汽车、燃料电池公交车和氢气驱动的火力发电站等项目逐渐增多。在氢能源技术方面，不断有新的创新涌现，电解水制氢技术、高效储氢材料和氢能源基础设施的发展都是当前的焦点，而后又发现氢能源的应用相对环保并且这个能源应用在国内兴起，可再生能源驱动；随着对可再生能源的需求增加，使用可再生能源来生产氢成为一个重要趋势，通过电解水来制备绿色氢已经成为一个备受关注的技术途径，由于氢能源的全球性特征，国际合作变得愈发重要，一些国家和地区开始建立氢能源的国际合作框架，共同推动氢能源的研发和应用，随着氢能源技术的成熟和应用领域的扩大，相关市场规模逐渐增大，这包括氢气、燃料电池和氢能源基础设施等领域的市场，随着技术的进步和产业规模的扩大，氢能源的生产成本有望逐渐下降，这将有助于提高氢能源的竞争力，并推动其更广泛的应；

在申请号为202320106008.0的发明中公开了一种氢能源汽车氢瓶布置结构，通过安装有限位槽，限位槽为软性橡胶材料，当车辆晃动时，为氢气瓶提供缓震防护，通过挤压板与氢气瓶的底端进行接触，通过一号弹簧的弹性势能，可以对限位槽内部的氢气瓶进行弹性挤压，阻挡板用于对氢气瓶的另一端进行阻挡，通过阻挡板对安装箱的内部空间进行分隔，便于对氢气瓶的输出端进行单独管道连接，避免连接管道出现问题，影响剩余的氢气，造成能源消耗，通过安装有加压板，通过螺纹杆贯穿二号连接板和一号连接板，通过螺母与螺纹杆进行啮合连接，可以使顶盖紧密连接在安装箱的顶端，对安装箱的顶部进行遮盖保护，通过加压板与氢气瓶的顶端进行接触，使二号弹簧进行形变，通过二号弹簧的弹性势能，对限位槽内部的氢气瓶进行限位加压，从而实现通过采用上下加强的防护结构，有效增强氢瓶布置结构的整体强度，有效提高氢能源汽车氢瓶使用的安全性；

但上述一种氢能源汽车氢瓶布置结构没有考虑到其装置是否能用于大型装置上，并且氢气的转化成电能的效率只有40%～60%之间，其所设计的装置相对比较紧凑来起到减震功能，因此，考虑到能使无人机能够长时间工作，设计的储氢装置相对要大很多，并且为了减少氢气的泄露，打算用液氢代替，并且为了减震，氢气罐接触的车底做成锯齿形。来保证车辆在运动的过程中不会发生偏移；

在申请号为202123292058.2的发明中公开了车载无人机充电装置，通过设置隔振平台，保证了载车快速移动并发生较大颠簸时，充电平台仍能保持一定程度的水平。通过设置锁紧装置，保证了无人机充电过程的顺利进行。本发明可作为移动充电设备的一部分，在移动侦察、移动救灾探测应用中具有良好的使用前景，便于实现完全自主侦察作业；但上述车载无人机充电装置其中无人机充电台它是固定在车辆上面，一般多用于大型车辆上，再有一台无人机充电桩只能充一个无人机，即有一些大型任务中就需要很多台无人机充电桩，这使得车辆大部分空间都放入无人机充电装置，使得空间占有比例要高出很多，这就造成了严重的浪费使用面积，使得其他器械占有面积大大减少，并且充电装置要连接汽车的发电机，如果放入多个发电装置很有可能造成汽车自身电量不够的问题；

在申请号为202022349355.5的发明中公开了一种小型无人机自动充电装置，通过设置有红外感应器、液压杆、承机板、竖板和盖板，需要充电时，当无人机飞到本装置的上方时，无人机上发射的红外线信号被红外感应器接收后，控制液压杆通电，液压杆带动移动可使竖板向上移动，通过设置有滑槽，竖板在向上移动的同时分别向两侧倾斜使承机板的上表面完全裸露，无人机降落在承机板上，承机板上的无线充电板将为无人机进行充电，无人机在可正常充电时，液压杆带动承机板向下移动使无人机将位于箱体的内部充电，可有效的避免了无人机在充电时日晒雨淋落尘的情况，延长了无人机的使用寿命，通过设置有螺纹套筒、螺纹杆和防滑垫，在野外地势不平的地方需要给无人机进行充电时，通过螺纹杆的独立调节可分别调节螺纹杆的高度，使防滑垫均与底面贴合，大大提高了本装置的平稳性，使无人机在充电时不易掉落，避免了对充电中的无人机造成损坏；

但上述一种小型无人机自动充电装置中其中一个箱体只能放入一个无人机，并且这个装置是不可以移动的装置，就必须保证工作地点固定，使得工作地点不能变换；因此，本发明提出一种移动式氢能源蓄能无人机运载平台以解决现有技术中存在的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提出一种移动式氢能源蓄能无人机运载平台，该移动式氢能源蓄能无人机运载平台通过储氢罐和电堆利用氢能电化学反应后产生电力对无人机进行充电，使无人机在车辆运行中既能够保证电量充足，又能够在多种任务地点中展开工作，氢作为能源对于传统汽油能源来说电化学反应只会释放水和热量，相对汽油转化电能更加环保有效延长任务续航时间，解决了传统无人机工作任务时间短，不便携带且任务地点受限制的问题，通过红外线灯竖直向上发出红外线方便无人机利用底部携带的红外感应器精确定位至充电台上方，有效提高无人机降落精度。

为实现本发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：一种移动式氢能源蓄能无人机运载平台，包括运载平台主体、发电机构、定位充电机构和散热机构，所述发电机构包括车厢、隔板、储氢罐、加热器、电堆、止回阀和变压器，所述运载平台主体上固定设有车厢，所述车厢内中间固定设有隔板，所述隔板下方固定设有储氢罐，所述车厢一侧下方固定设有加热器，所述车厢一侧上方固定设有电堆，所述储氢罐一侧与加热器管道连通，所述加热器与电堆之间管道连通，所述储氢罐与加热器之前设有止回阀，所述止回阀安装在管道上，所述隔板上中间固定设有变压器，所述隔板上排列设有定位充电机构，所述电堆外设有散热机构。

进一步改进在于：所述变压器与电堆电性连接，所述电堆一侧固定连通设有空气过滤器。

进一步改进在于：所述定位发电机构包括充电台、无人机、定位槽、压力传感器、电动伸缩杆和充电头，所述隔板上排列固定设有充电台，所述充电台上配套设有无人机，所述充电台上配套开设有定位槽，所述定位槽与无人机底部配合，所述充电台上中间固定设有压力传感器，所述压力传感器上方与无人机底部支撑贴合，所述充电台上方横向固定设有电动伸缩杆，所述电动伸缩杆伸缩端固定设有充电头。

进一步改进在于：所述充电头与变压器电性连接，所述电动伸缩杆与压力传感器联动。

进一步改进在于：所述车厢内固定设有GPS定位器，所述充电台上中间固定设有红外线灯，所述无人机底部中间固定设有红外感应器。

进一步改进在于：所述散热机构包括散热仓、均热板、散热鳍片和冷却水胶管，所述电堆前后对称固定设有散热仓，所述散热仓内侧固定设有均热板，所述均热板外侧排列固定设有散热鳍片，所述散热仓底部对称连接设有冷却水胶管。

进一步改进在于：所述均热板与电堆贴合导热，所述冷却水胶管另一端与运载平台主体水箱连通。

本发明的有益效果为：本发明通过储氢罐和电堆利用氢能电化学反应后产生电力对无人机进行充电，使无人机在车辆运行中既能够保证电量充足，又能够在多种任务地点中展开工作，氢作为能源对于传统汽油能源来说电化学反应只会释放水和热量，相对汽油转化电能更加环保有效延长任务续航时间，解决了传统无人机工作任务时间短，不便携带且任务地点受限制的问题，通过红外线灯竖直向上发出红外线方便无人机利用底部携带的红外感应器精确定位至充电台上方，有效提高无人机降落精度。

附图说明

图1为本发明的整体主视剖视图；

图2为本发明的整体三维示意图；

图3为本发明的散热仓侧视剖视图；

图4为本发明的隔板主视剖视图；

图5为本发明的空气过滤器三维示意图；

图6为本发明的无人机三维示意图。

其中：1、运载平台主体；2、车厢；3、隔板；4、储氢罐；5、加热器；6、电堆；7、止回阀；8、变压器；9、空气过滤器；10、充电台；11、无人机；12、定位槽；13、压力传感器；14、电动伸缩杆；15、充电头；16、GPS定位器；17、红外线灯；18、红外感应器；19、散热仓；20、均热板；21、散热鳍片；22、冷却水胶管。

实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明做进一步详述，本实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

根据图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，本实施例提供了一种移动式氢能源蓄能无人机运载平台，包括运载平台主体1、发电机构、定位充电机构和散热机构，发电机构包括车厢2、隔板3、储氢罐4、加热器5、电堆6、止回阀7和变压器8，运载平台主体1上固定设有车厢2，车厢2内中间固定设有隔板3，隔板3下方固定设有储氢罐4，车厢2一侧下方固定设有加热器5，车厢2一侧上方固定设有电堆6，储氢罐4一侧与加热器5管道连通，加热器5与电堆6之间管道连通，储氢罐4与加热器5之前设有止回阀7，止回阀7安装在管道上，隔板3上中间固定设有变压器8，隔板3上排列设有定位充电机构，电堆6外设有散热机构，当进行发电时打开止回阀7放出储氢罐4内的液氢，同时加热器5启动将液态氢加热，使其温度升高并转化为气体通过管道进入电堆6内部中，电堆6内部通过电化学反应将氢气转化为电流，由电堆6内部氢气从燃料电池的阳极一侧输入并在阳极上氢气发生氧化反应，释放质子和电子，随后进入一层质子交换膜，只允许质子通过，但阻止电子通过，电子通过外部电路从阳极流向阴极，形成电流并依次与变压器8电线连接，实现利用氢燃料发电，且止逆阀随时在遇到意外情况方便快速关闭，避免出现氢气泄漏，储氢罐4内使用氢作为能源对于传统汽油能源来说电化学反应只会释放水和热量，相对汽油转化电能更加环保，使无人机11实现随时充电补能，解决了无人机11重量局限导致任务时间过短，携带不便且任务地点受限制的问题。

变压器8与电堆6电性连接，电堆6一侧固定连通设有空气过滤器9，有效防止外部灰尘进入电堆6内影响电化学反应同时方便电堆6与外部空气流通交换，电堆6与变压器8连接的线为钢芯铝绞线，并且外部包裹材质为聚乙烯，其目的为使其输送能力提高并保证良好的导热性，在电力传输过程中减小电能消耗，变压器8和无人机11所连接的线为铜线，外部为聚乙烯包裹，其中铜线有着电阻率低，延展性好，强度高的优点。

定位发电机构包括充电台10、无人机11、定位槽12、压力传感器13、电动伸缩杆14和充电头15，隔板3上排列固定设有充电台10，充电台10上配套设有无人机11，充电台10上配套开设有定位槽12，定位槽12与无人机11底部配合，充电台10上中间固定设有压力传感器13，压力传感器13上方与无人机11底部支撑贴合，充电台10上方横向固定设有电动伸缩杆14，电动伸缩杆14伸缩端固定设有充电头15，当无人机11进行降落充电时无人机11下端嵌入定位槽12内，使无人机11能够稳定降落在充电台10上，同时在进行转运时对无人机11进行限位，充电头15与变压器8电熔连接，电动伸缩杆14与压力传感器13联动，当无人机11降落后压在压力传感器13上，通过PLC控制器在压力传感器13感应到无人机11压力时使电动伸缩杆14伸出带动充电头15伸出插入无人机11充电口进行充电，当充电完成或无人机11需要起飞时电动伸缩杆14缩回带动充电头15拔出避免影响无人机11起飞。

车厢2内固定设有GPS定位器16，充电台10上中间固定设有红外线灯17，无人机11底部中间固定设有红外感应器18，GPS定位器16方便无人机11在丢失视野时快速寻找运载平台方位，当无人机11降落时红外线灯17打开竖直向上照射，无人机11移动至指定位置后红外线灯17对红外感应器18进行照射，方便无人机11对准降落位置。

散热机构包括散热仓19、均热板20、散热鳍片21和冷却水胶管22，电堆6前后对称固定设有散热仓19，散热仓19内侧固定设有均热板20，均热板20外侧排列固定设有散热鳍片21，散热仓19底部对称连接设有冷却水胶管22，均热板20与电堆6贴合导热，冷却水胶管22另一端与运载平台主体1水箱连通，当电堆6工作产生热量需要散热时由均热板20吸收电堆6产生的热量并由散热鳍片21增加散热面积，利用水泵将运载平台主体1水箱通过冷却水胶管22输送至散热仓19内，吸收热量起到降温作用。

该移动式氢能源蓄能无人机运载平台使用时先通过运载平台主体带动车厢移动开至指定位置，打开止回阀和加热器，使储氢罐内的液氢通过管道进入加热器内，由加热器加热提升温度转化为气体并通过管道进入电堆内通过电化学反应发电并通过电线传输至变压器稳定电压，再由充电头插入无人机进行充电，当无人机起飞工作时电动伸缩杆伸出带动充电头拔出停止充电，当无人机工作完成后需要降落时先由GPS定位器提供大致定位方向，红外线灯打开向充电台上方竖直发出红外线，方便无人机通过红外感应器对准位置，无人机下降后底部插入定位槽内并压住压力传感器，当压力传感器感应到无人机重量后通过PLC控制器使电动伸缩杆伸出带动充电头插入无人机进行充电。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种移动式氢能源蓄能无人机运载平台，其特征在于：包括运载平台主体（1）、发电机构、定位充电机构和散热机构，所述发电机构包括车厢（2）、隔板（3）、储氢罐（4）、加热器（5）、电堆（6）、止回阀（7）和变压器，所述运载平台主体（1）上固定设有车厢（2），所述车厢（2）内中间固定设有隔板（3），所述隔板（3）下方固定设有储氢罐（4），所述车厢（2）一侧下方固定设有加热器（5），所述车厢（2）一侧上方固定设有电堆（6），所述储氢罐（4）一侧与加热器（5）管道连通，所述加热器（5）与电堆（6）之间管道连通，所述储氢罐（4）与加热器（5）之前设有止回阀（7），所述止回阀（7）安装在管道上，所述隔板（3）上中间固定设有变压器，所述隔板（3）上排列设有定位充电机构，所述电堆（6）外设有散热机构。

2.根据权利要求1所述的一种移动式氢能源蓄能无人机运载平台，其特征在于：所述变压器与电堆（6）电性连接，所述电堆（6）一侧固定连通设有空气过滤器（9）。

3.根据权利要求1所述的一种移动式氢能源蓄能无人机运载平台，其特征在于：所述定位发电机构包括充电台（10）、无人机（11）、定位槽（12）、压力传感器（13）、电动伸缩杆（14）和充电头（15），所述隔板（3）上排列固定设有充电台（10），所述充电台（10）上配套设有无人机（11），所述充电台（10）上配套开设有定位槽（12），所述定位槽（12）与无人机（11）底部配合，所述充电台（10）上中间固定设有压力传感器（13），所述压力传感器（13）上方与无人机（11）底部支撑贴合，所述充电台（10）上方横向固定设有电动伸缩杆（14），所述电动伸缩杆（14）伸缩端固定设有充电头（15）。

4.根据权利要求3所述的一种移动式氢能源蓄能无人机运载平台，其特征在于：所述充电头（15）与变压器电性连接，所述电动伸缩杆（14）与压力传感器（13）联动。

5.根据权利要求3所述的一种移动式氢能源蓄能无人机运载平台，其特征在于：所述车厢（2）内固定设有GPS定位器（16），所述充电台（10）上中间固定设有红外线灯（17），所述无人机（11）底部中间固定设有红外感应器（18）。

6.根据权利要求1所述的一种移动式氢能源蓄能无人机运载平台，其特征在于：所述散热机构包括散热仓（19）、均热板（20）、散热鳍片（21）和冷却水胶管（22），所述电堆（6）前后对称固定设有散热仓（19），所述散热仓（19）内侧固定设有均热板（20），所述均热板（20）外侧排列固定设有散热鳍片（21），所述散热仓（19）底部对称连接设有冷却水胶管（22）。

7.根据权利要求6所述的一种移动式氢能源蓄能无人机运载平台，其特征在于：所述均热板（20）与电堆（6）贴合导热，所述冷却水胶管（22）另一端与运载平台主体（1）水箱连通。