CN204936728U - 三栖飞车 - Google Patents

Abstract

三栖飞车，有四个车轮，车轮是由电机的外转子外圆均布联接数个风扇叶片、在风扇叶片的顶端联接轮辋、在轮辋上安装轮胎构成。车轮电机定子轴联接于伺服电机的外转子外圆。伺服电机的外转子的上端与减震器的下端联接。前机翼、后机翼的下端与减震器的上端联接。前机翼、后机翼对称于车身左右设置。机翼上有副翼及其舵机。前机翼、后机翼根部联接与车内顶的电动蜗轮蜗杆机构，可象鸟翅样收展。在车上设置相电连接的操纵器、拉推器、智能控制器、蓄电池、发电装置，环境感知传感器、速度传感器。车轮电机、伺服电机、蜗杆上的电机、舵机均与智能控制器电联接。车内设置驾驶员座椅、起落板的垂直板穿过车身的底板并配成滑动配合，起落板与拉推器联接。

Description

三栖飞车

技术领域

本实用新型涉及车辆和飞行器技术，特别是一种三栖飞车。

背景技术

研制飞车是人们一直追求的梦想，由来已久。迄今，现有的飞车大致有三类：①将固定翼飞机的机翼与车相组合的飞车，如美国Terrafugia公司研制的transition飞车；②将类似于直升机的旋翼与车相组合的飞行车，如荷兰PALVEurope公司研发的PAL-V飞车；③将多个可倾转涵道螺旋桨与车相组合的飞车，如莫勒公司skycarM400飞车，能垂直起降。①的飞车，陆行时，机翼需要折叠，或者要将机翼长方向后转到顺车身长；该类飞车起飞时仍需要滑跑不小的距离；该类飞车占空间尺度大。②的飞车，能垂直起降，但和传统直升机一样飞行速度慢。③的飞车，特别是可倾转式涵道螺旋桨的飞车，能垂直起降，且能和①的飞车差不多一样速度飞行。但是，上述三类飞车飞行时存在严重的缺陷，即车轮机构成为“死重”，而且风阻大；在陆地行驶时，机翼或旋翼机构成为“死重”，所以能量浪费严重，这太欠符合研制飞车的基本原则一代价要小且功效要佳。其次，现有的飞车，均无法在水上停留和航行，只能是陆空两栖飞车。

发明内容

为了克服现有飞车的上述缺陷，本实用新型设计一种三栖飞车，它的机翼连带涵道式风扇形车轮能象鸟翅一样收展，可更根据面临的处境，随时在陆、水、空之间灵活转换运动。

本实用新型通过下述技术方案实现。

图1是三栖飞车的构造示意图，也是三栖飞车陆栖时的示意图，图2是图1的左视图。如图1示，纵向轴5被联系于车身2上部；在轴5前部向前下方联接前机翼4，在前机翼4上设置前副翼4-1、前舵机4-1-1，前副翼4-1与前舵机4-1-1联系；在轴5后部向后下方联接后机翼9，在后机翼9上设置后副翼9-1、后舵机9-1-1，后副翼9-1与后舵机9-1-1联系；在轴5中部安装蜗轮6。如图1图2示，轴5、蜗轮6、前机翼4、后机翼9对称于车身2左右设置。如图1示，前机翼4的下部、后机翼9的下部分别靠在前挡块19、后挡块10。图3是图1的A-A剖视简图，图4是图1的B-B剖面简图。如图1图4示，一号电机8的定子固定于车身2内顶中部；蜗杆7与一号电机8的转子轴向联接，然后，蜗杆7的两端插入车身2内顶部上的挂耳2-1并配成转动配合；蜗杆7与蜗轮6配成传动配合，而且蜗杆7的左部7-1传动驱转蜗轮6的方向与蜗杆7的右部7-2传动驱转蜗轮6的方向相反。如图3示，在二号电机1-2的外转子外圆均布联接数个风扇叶片1-1，在风扇叶片1-1的顶端联接轮辋1-3，在轮辋1-3上安装轮胎1-4，车轮1如此构成。车轮1似涵道式风扇。在二号电机1-2的定子轴上安装电磁刹车器21，电磁刹车器21的刹车头与外二号电机1-2的外转子的端面对应。二号电机1-2的定子轴的右端联接于伺服电机20的外转子的外圆。伺服电机20的外转子的上端与减震器3的下端联接。如图1至图3示，前机翼4、后机翼9的下端与减震器3的上端联接。

如图1示，在车身2上设置操纵器18、驾驶员座椅17、拉推器15、智能控制器13(含计算机、驱动器、无线电台等)、蓄电池12、发电装置11，环境感知传感器(包括摄像头、激光雷达、GPS定位接收器等。在图中未画)、速度传感器(在图中未画)，蓄电池12与发电装置11用导线连接。操纵器18中含启动、运动(陆、水、空)模式切换、方向、油门、刹车、前舵机4-1-1、后舵机9-1-1、一号电机8及拉推器15操控装置，操纵器18中有操控(人控、遥控、自主控制)方式切换开关。起落板16的垂直板穿过车身2的底板并配成滑动配合，起落板16的垂直板的上端联结竖杆14，起落板16的水平板处于车身2的底板外。竖杆14与拉推器15配成传动配合。一号电机8、二号电机1-2、伺服电机20、前舵机4-1-1、后舵机9-1-1、操纵器18、拉推器15、环境感知传感器、速度传感器均与智能控制器13电连接。

对所述三栖飞车进行操控的方式有三种方式：人控、遥控、自主控制。人控，即驾驶员乘车直接操控操纵器18向智能控制器13发司令信号，智能控制器13再根据需要给各电机、各舵机、拉推器15通电或断电。遥控指人离开三栖飞车，用遥控器向智能控制器13发号司令。自主控制，是智能控制器13根据环境感知传感器、速度传感器和驾驶软件进行控制。

三栖飞车，如图1示，在陆上，智能控制器13给各二号电机1-2通相同的电(包括电压和电流大小或频率、电流方向)、不同的电，可使车以不同的速度前进、后退、转弯、绕垂直中心360°滚动旋转。车静止时，使拉推器15推出起落板16，车身2带着车轮1离开地面适当高度。然后，操控一号电机8转动驱转蜗杆7，蜗杆7传动蜗轮6，蜗轮6带转轴5，从而使前机翼4和后机翼9展开一些，以使车轮1远离车身2，接着操控伺服电机20以使车轮1转过不同角度，然后，可使车向任意方向平行移动。平行移动完后，通过反向操控使车轮1、起落板16归原位。前挡块19、后挡块10的作用是，三栖飞车在陆上前行时，大大减小前机翼4、后机翼9的根部所受力矩。要刹车时，先使二号电机1-2断电，接着，一方面利用二号电机1-2失电后的转动惯量发电回收能量同时产生制动力；另一方面智能控制器13驱动电磁刹车器21的刹车头抵触电机1-2的外转子的端面造成摩擦产生制动力。

三栖飞车若要从陆地升起并在空中飞行，智能控制器13先给拉推器15通正方向电，以向下推起落板16触地，直到车升起且车轮1离地，然后智能控制器13给一号电机8通电，从而使前机翼4和后机翼9完全展开，其上的车轮1也随着斜升至水平位(如图5示。图5是三栖飞车展开机翼后的俯视示意图)，这时三栖飞车象四旋翼飞机。智能控制器13给二号电机1-2通电，车轮1旋转，风扇叶片1-1旋动空气向下，三栖飞车垂直升起，升到某高度，通过控制各个车轮1旋转的转速和转向，可使三栖飞车象四旋翼飞机一样灵活运动。到达某高度，智能控制器13给伺服电机20通电，使车轮1逐渐向前倾转至车轮1的风扇叶片1-1扫略平面处于垂直方向(如图6示。图6是三栖飞车平飞时的俯视示意图)，在此过程，三栖飞车向前上方运动，直到平飞。三栖飞车平飞时，前机翼4和后机翼9产生升力，旋转的风扇叶片1-1提供推进力，而俯仰、方向及横向的控制，是智能控制器13对前舵机4-1-1、后舵机9-1-1联合操动以使对应的副翼适当偏转而实现的。三栖飞车平飞时，起落板16一直不上收，起到一定的平尾和垂尾的作用。要使三栖飞车从平飞转为四旋翼飞机飞行模式，控制车轮1逐渐向上倾转至风扇叶片1-1扫略平面处于水平方向。三栖飞车降落，应从四旋翼飞机状降落。落地时，起落板16先着地，然后给一号电机8通电，使前机翼4和后机翼9收回至车身，最后收起落板16。

情况适合情况下，三栖飞车也能滑跑起飞以节省能耗。方法是，下推起落板16触地，直到车轮1离地，再使机翼(前机翼4和后机翼9)展开合适角度停止，收起落板16使车轮1着地。滑跑到一定速度，利用机翼产生的足够升力升起，这时车已获得了前飞惯性，车刚一离地，应立即迅速扭转车轮1使其端面朝前，以提供前飞动力，接着使机翼完全展开，进入正常飞行。

当三栖飞车进入较深水域时，靠浮力浮起后，先使前机翼4和后机翼9张开适当角度，接着控制车轮1使风扇叶片1-1扫略平面朝前(如图7图8示。图7是三栖飞车在水上时的示意图，图8是图7的左视图)，然后使车轮1旋转，起到类似划水螺旋桨推进器的作用，三栖飞车将向前航行。三栖飞车航速、航向的控制、原地旋转的控制、任意平移运动的控制，方法同在陆地行驶模式的。当三栖飞车处于动态水域时，根据水的运动速度和方向，调整各车轮1的风扇叶片1-1扫略平面方向和转速，可使三栖飞车在水上定点，这对执行水下探测、打捞等任务是难得的。

三栖飞车与在背景技术中所述的①飞车或②飞车相比：在陆上行驶时，①飞车空中推进螺旋桨机构或②飞车的旋翼机构、机翼或旋翼的折叠驱动机构、尾翼都是“死重”，共有三件“死重”，而且它们的机翼、尾翼都有不小的空气阻力。而三栖飞车在陆上行驶时，一号电机8、蜗杆7、蜗轮6、轴5组成的机翼4和机翼9的收展机构是“死重”，四个伺服电机20、起落板16及拉推器15也是“死重”，共有七件“死重”，比①飞车或②飞车的多四件“死重”。然而，“死重”件数多并不能表示总的“死重”质量值就大。比如，按现有技术常识估计，①飞车的空中推进螺旋桨机构的质量或②飞车旋翼机构的质量，不会小于三栖飞车的四个伺服电机20的。似乎有一个问题，三栖飞车的机翼也是“死重”，可是，此“死重”差不多与现有飞车上固定车轮的构件的“死重”相当，两者相比时，大可认为相抵消。所以，在陆上行驶时，三栖飞车总的“死重”质量和①飞车或②飞车的差不多一样。而且三栖飞车在陆上行驶时，没有机翼或旋翼、尾翼造成的空气阻力，而且占空间比①飞车或②飞车占空间小许多。在空中飞行，①飞车或②飞车的四个车轮成为“死重”，机翼或旋翼的折叠驱动机构也是“死重”。而三栖飞车在空中飞行，一号电机8、蜗杆7、蜗轮6、轴5组成的机翼4和机翼9的收展机构是“死重”，四个伺服电机20及拉推器15也是“死重”，因起落板16功能相当于尾翼而非“死重”。四个伺服电机20及拉推器15“死重”总质量，比①飞车或②飞车的四个车轮的“死重”总质量要小不少。而且，三栖飞车车轮的空气阻力比①飞车或②飞车的四个车轮的空气阻力要小。总之，三栖飞车比①飞车或②飞车浪费的能量要小。

三栖飞车与在背景技术中所述③的飞车相比：在陆上行驶时，按现有技术常识估计，③的飞车的涵道螺旋桨(至少要四套)及其倾转机构的总“死重”质量，比三栖飞车的一号电机8、蜗杆7、蜗轮6、轴5组成的机翼4和机翼9的收展机构、四个伺服电机20、起落板16及拉推器15总“死重”质量大，而且涵道螺旋桨有风阻。在空中飞行，③的飞车的涵道螺旋桨的倾转机构及车轮的总“死重”质量，比三栖飞车的一号电机8、蜗杆7、蜗轮6、轴5组成的机翼4和机翼9的收展机构、四个伺服电机20及拉推器15总“死重”质量略小。但③的飞车车轮有风阻。③的飞车若提高飞行速度与三栖飞车一样，一是增加固定翼以增加升力达到，这样必然增加总质量，相当于增加了一大部分“死重”，在此情况下，在空中飞行，它的总“死重”要大于三栖飞车的；二是增加垂直涵道螺旋桨，这将增加更多的质量。总之，三栖飞车比③的飞车浪费的能量要小。

本实用新型有益的效果：

1、现有飞车，在陆地行驶有螺旋桨机构或旋翼的“死重”，在空中飞行有车轮“死重”，有车轮空气阻力，而三栖飞车，在陆地行驶没有螺旋桨或旋翼机构的“死重”，在空中飞行无车轮“死重”，在空中飞行车轮空气阻力比现有飞车小，所以，三栖飞车效率较高。

2、①飞车或②飞车需要滑跑起飞，不能垂直起降。③的飞车能垂直起降，但要提高飞行速度，须付出更大的代价。而三栖飞车，既能垂直起降，又能同现有飞车同等高速飞行，并且付出的代价比③的飞车小的多。

3、三栖飞车相比现有飞车，紧凑，占空间小，它很像汽车，能方便地在今天拥堵的城镇使用，而现有飞车难以被今天拥堵的城镇接受。

4、三栖飞车，在陆地能绕垂直中心360°滚动旋转，能向任意方向平行移动，而现有飞车难以达到或无法达到。所以三栖飞车在陆地更灵活，泊车简便且占地小。

5、三栖飞车，它的机翼连带涵道式风扇形车轮能象鸟翅一样收展，具有陆、水、空三栖功能，而现有飞车只具陆、空两栖功能，所以三栖飞车功效更高。三栖飞车，对军事斗争、反恐、搜救、探测侦查，作用更大。

附图说明

图1是三栖飞车的构造示意图；

图2是图1的左视图；

图3是图1的A-A剖视简图；

图4是图1的B-B剖面简图；

图5是三栖飞车展开机翼后的俯视示意图；

图6是三栖飞车平飞时的俯视示意图；

图7是三栖飞车在水上时的示意图；

图8是图7的左视图。

具体实施方式

图1是三栖飞车的构造示意图，也是三栖飞车陆栖时的示意图，图2是图1的左视图。如图1示，纵向轴5被联系于车身2上部；在轴5前部向前下方联接前机翼4，在前机翼4上设置前副翼4-1、前舵机4-1-1，前副翼4-1与前舵机4-1-1联系；在轴5后部向后下方联接后机翼9，在后机翼9上设置后副翼9-1、后舵机9-1-1，后副翼9-1与后舵机9-1-1联系；在轴5中部安装蜗轮6。如图1图2示，轴5、蜗轮6、前机翼4、后机翼9对称于车身2左右设置。如图1示，前机翼4的下部、后机翼9的下部分别靠在前挡块19、后挡块10。图3是图1的A-A剖视简图，图4是图1的B-B剖面简图。如图1图4示，一号电机8的定子固定于车身2内顶中部；蜗杆7与一号电机8的转子轴向联接，然后，蜗杆7的两端插入车身2内顶部上的挂耳2-1并配成转动配合；蜗杆7与蜗轮6配成传动配合，而且蜗杆7的左部7-1传动驱转蜗轮6的方向与蜗杆7的右部7-2传动驱转蜗轮6的方向相反。如图3示，在二号电机1-2的外转子外圆均布联接数个风扇叶片1-1，在风扇叶片1-1的顶端联接轮辋1-3，在轮辋1-3上安装轮胎1-4，车轮1如此构成。车轮1似涵道式风扇。在二号电机1-2的定子轴上安装电磁刹车器21，电磁刹车器21的刹车头与外二号电机1-2的外转子的端面对应。二号电机1-2的定子轴的右端联接于伺服电机20的外转子的外圆。伺服电机20的外转子的上端与减震器3的下端联接。如图1至图3示，前机翼4、后机翼9的下端与减震器3的上端联接。

如图1示，在车身2上设置操纵器18、驾驶员座椅17、拉推器15、智能控制器13(合计算机、驱动器、无线电台等)、蓄电池12、发电装置11，环境感知传感器(包括摄像头、激光雷达、GPS定位接收器等。在图中未画)、速度传感器(在图中未画)，蓄电池12与发电装置11用导线连接。操纵器18中含启动、运动(陆、水、空)模式切换、方向、油门、刹车、前舵机4-1-1、后舵机9-1-1、一号电机8及拉推器15操控装置，操纵器18中有操控(人控、遥控、自主控制)方式切换开关。起落板16的垂直板穿过车身2的底板并配成滑动配合，起落板16的垂直板的上端联结竖杆14，起落板16的水平板处于车身2的底板外。竖杆14与拉推器15配成传动配合。一号电机8、二号电机1-2、伺服电机20、前舵机4-1-1、后舵机9-1-1、操纵器18、拉推器15、环境感知传感器、速度传感器均与智能控制器13电连接。

Claims (1)

1.三栖飞车，其特征是：纵向轴(5)被联系于车身(2)上部；在轴(5)前部向前下方联接前机翼(4)，在前机翼(4)上设置前副翼(4-1)、前舵机(4-1-1)，前副翼(4-1)与前舵机(4-1-1)联系；在轴(5)后部向后下方联接后机翼(9)，在后机翼(9)上设置后副翼(9-1)、后舵机(9-1-1)，后副翼(9-1)与后舵机(9-1-1)联系；在轴(5)中部安装蜗轮(6)；轴(5)、蜗轮(6)、前机翼(4)、后机翼(9)对称于车身(2)左右设置；前机翼(4)的下部、后机翼(9)的下部分别靠在前挡块(19)、后挡块(10)；一号电机(8)的定子固定于车身(2)内顶中部；蜗杆(7)与一号电机(8)的转子轴向联接，然后，蜗杆(7)的两端插入车身(2)内顶部上的挂耳(2-1)并配成转动配合；蜗杆(7)与蜗轮(6)配成传动配合，而且蜗杆(7)的左部(7-1)传动驱转蜗轮(6)的方向与蜗杆(7)的右部(7-2)传动驱转蜗轮(6)的方向相反；在二号电机(1-2)的外转子外圆均布联接数个风扇叶片(1-1)，在风扇叶片(1-1)的顶端联接轮辋(1-3)，在轮辋(1-3)上安装轮胎(1-4)，车轮(1)如此构成；在二号电机(1-2)的定子轴上安装电磁刹车器(21)，电磁刹车器(21)的刹车头与外二号电机(1-2)的外转子的端面对应；二号电机(1-2)的定子轴的右端联接于伺服电机(20)的外转子的外圆；伺服电机(20)的外转子的上端与减震器(3)的下端联接；前机翼(4)、后机翼(9)的下端与减震器(3)的上端联接；

在车身(2)上设置操纵器(18)、驾驶员座椅(17)、拉推器(15)、智能控制器(13)、蓄电池(12)、发电装置(11)，环境感知传感器、速度传感器，蓄电池(12)与发电装置(11)用导线连接；操纵器(18)中含启动、运动模式切换、方向、油门、刹车、前舵机(4-1-1)、后舵机(9-1-1)、一号电机(8)及拉推器(15)操控装置，操纵器(18)中有操控方式切换开关；起落板(16)的垂直板穿过车身(2)的底板并配成滑动配合，起落板(16)的垂直板的上端联结竖杆(14)，起落板(16)的水平板处于车身(2)的底板外；竖杆(14)与拉推器(15)配成传动配合；一号电机(8)、二号电机(1-2)、伺服电机(20)、前舵机(4-1-1)、后舵机(9-1-1)、操纵器(18)、拉推器(15)、环境感知传感器、速度传感器均与智能控制器(13)电连接。