CN206087259U - 一种可收缩气囊的太阳能碟形浮空飞行器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可收缩气囊的太阳能碟形浮空飞行器，包括一个转子中部带螺旋桨的盘式电机改造的碟形飞行器，碟形飞行器的边缘部分安装有可收缩的气囊，气囊上部蒙皮上安装有太阳能发电装置，飞行器的升力可以由气囊内的气体和飞行器中部的螺旋桨单独或共同提供，飞行器水平方向上的动力由舵机提供。所述的可收缩的气囊主要由气囊蒙皮，气囊内部的拉压杆系统，支撑蒙皮的伸缩系统组成；所述的太阳能发电装置是扇形的，呈圆环状紧贴分布在蒙皮上，随着蒙皮的张开或收缩而运动。

Description

一种可收缩气囊的太阳能碟形浮空飞行器

技术领域

本发明属于飞行设备技术领域，涉及一种可收缩气囊的太阳能碟形浮空飞行器，可以升至较高空间，能够长时间在某一固定位置维持不变，能抵抗较强的横风，降落时占用场地较小，可广泛应用于可以用于导航、通信信号、监控、交通运输等各领域。

背景技术

浮空飞行器近年来受到很大关注，行业取得一定的进展，但是现有的飞艇等仍然存在飞行速度低、飞行稳定性差、受气候影响大和安全性不高等诸多问题。在起飞降落时需要较多操作人员，留空时间有限。目前浮空飞行器仍不能够大规模应用于各领域。

发明内容

本发明的目的在于克服浮空飞行器目前存在的弱点，设计一种结构简单、稳定性好、占用场地较小、留空时间长、操作人员少，智能化程度高，能够广泛应用的浮空飞行器。

一种可收缩气囊的太阳能碟形浮空飞行器，其特征在于，浮空飞行器由碟形飞行器和环绕在碟形飞行器上的气囊组成；碟形飞行器的主体为加装螺旋桨的转子系统、中部有涵道的定子系统和中心舱室，盘式电机为有刷或无刷盘式电机。在飞行器环状外壳的边缘部分安装有可收缩的气囊，气囊上部蒙皮上安装有太阳能发电装置，飞行器的升力可以由气囊内的气体和飞行器中部的螺旋桨单独或共同提供，飞行器水平方向上的动力定子系统上的舵机控制。所述的可收缩的气囊主要由气囊蒙皮，气囊内部的拉压杆系统，支撑蒙皮的伸缩系统组成；所述的太阳能发电装置是扇形的，呈圆环状紧贴分布在蒙皮上，随着蒙皮的张开或收缩而运动。

囊体内部支撑蒙皮的伸缩系统是杆件之间铰接相连，类似雨伞的骨架支撑结构，一端固定在碟形飞行器上，另一端固定在拉压杆上。伸缩系统就是一端固定在飞行器外壳上，向外伸出的一系列的铰接式杆件的集合。

囊体内部拉压杆系统就是一端固定飞行器外壳上，另一端连接在伸缩杆件末端上，向外伸出的可以伸缩的杆件的集合。

囊体是环绕在飞行器外侧的，囊体在飞行器部分的外形能够与飞行器外形良好的过渡，囊体符合空气动力学要求。

囊体外侧的太阳能发电装置是紧贴气囊外形并环状分布的，每个环状分布层上都是由一块块独立的发电单元组成，环状分布层数量根据需要确定，沿着半径从小到大的方向分布，共同铺在气囊上。

在伸缩系统上部最近的两个铰接点之间至少分布两个环状太阳能发电装置，当气囊放气后，太阳能发电装置向内部折叠，如同折叠雨伞一样，减小其降落时体积，这样更容易找到合适大小的降落场地，也解决了体积大造成的降落过程中易受气流干扰的问题。

囊体内有液化氦气储存装置和排气孔，可以根据气囊内气压情况自动排气和充气的调节系统；在降落过程中，如果出现螺旋桨故障，则可以迅速补充氦气，调节气体量保证其安全降落。

浮空飞行器自带蓄电池，备份燃油发电设备；在浮空期间主要依靠气囊升力维持漂浮，太阳能装置提供的电源主要用来推动飞行器维持位置、飞行和提供装载设备所需的电力，多余电力蓄电池保存以备夜间使用；当发生特殊情况时可以启用燃油发电设备提供能源。

优选的气囊外形能够与飞行器完整的组合在一起，组成的整体能很好地符合空气动力学要求，减少飞行阻力。当囊体折叠以后，完全牢固的贴合在飞行器上，此时飞行器外形仍能满足空气动力学要求。

螺旋桨可提供的升力要大于不用气囊时整个浮空飞行器的重量，以便在气候条件很恶劣的情况下也能自主飞行，安全降落。

转子系统由中心向外依次为中心舱室、轴承、螺旋桨、永磁体或线圈绕组。

转子系统螺旋桨边缘的上、下部为安装在定子上的圆筒，螺旋桨和圆筒组成涵道风扇系统；在下部圆筒安装有导流片，其倾角可以改变，当风扇旋转时导流片产生反力使得定子部分保持稳定，不发生转动。

定子系统和中心舱室均采用强度高、重量轻的材料如碳纤维等，定子系统和中心舱室刚性相连，定子系统包在转子系统外侧，转子系统外侧边缘处安装有弹性材料(橡胶和弹簧等)，以减小飞行器与其它物体的碰撞冲击。

浮空飞行器上安装有雷达、超声探测和视频摄像等装置，能够探测或看到障碍物，在控制系统的作用下实现智能避障或者障碍物距离过近的预警提示。

浮空飞行器安装有智能识别系统，需要指纹、虹膜或密码验证通过后才能进入飞行器。

浮空飞行器上各部件均安装有监测部件运转状态的传感器，传感器信息实时传输，以供决策。

浮空飞行器上安装有飞行器上安装有记录飞行过程中各部件运转信息和中心舱室详细信息的黑匣子，同时所有的飞行信息均能够通过云端自动上传，以免飞行器损坏时信息丢失。

浮空飞行器安装有自动状态监测系统，能够分析出故障所在，并能够评估故障是否影响飞行；如果飞行器故障则会提示最近的维修地点，并把故障信息发送给维修部门，维修部门可以提前准备维修所需的零部件。

浮空飞行器上安装有日常维护辅助系统，能够记录飞行器运转中各部件历史状态数据，当超过部件允许运行时间或者接近部件需要维修或更换的标准值后，系统先提前给预警提示，要求人员前去维护，如不按要求维护则停止启动，直至维修人员维修后解锁。

浮空飞行器上安装有自动驾驶系统，设定好终点后，飞行器起飞，待飞至终点上方附近时确认降落点是否满足降落条件，然后精确降落在指定的位置，无需人员干预。

浮空飞行器上可以安装传感器和监视装置，能够监测工厂废气排放、危险物品运输车辆的流动、携带危险物品的人员动向等。

浮空飞行器上可以安装主动式或被动式空气净化装置，其在空气污染较严重的区域、在污染物所在的高度进行作业，实现对大气中的污染物进行吸附或沉降，减轻空气污染。

浮空飞行器控制系统内存放有不允许飞行的空域坐标，无论是手动操作、自动驾驶还是遥控均不能使飞行器穿越此禁飞区域。

浮空飞行器涵道内的螺旋桨既可以是一组，也可以是几组；转子和定子系统既可以是一组，也可以有几组，轴承能够承担轴向荷载。

浮空飞行器上螺旋桨和舱室之间即可以有一组轴承也可以嵌套几组轴承。

浮空飞行器上定子或者转子上的永磁体可以用线圈代替，永磁体或者线圈的形状为圆形、梯形和扇形等符合要求的形状。

浮空飞行器舱室内部可以安装飞机、导弹、火箭、航天飞机和宇宙飞船等飞行器发射装置，通过飞艇的浮力和浮空飞行器自身的稳定作用，将其带到空中，降低其发射成本。

浮空飞行器舱室内部可以为酒店、旅馆和餐厅等用来观光食宿的场所。

附图说明

图1为本发明所示的可收缩气囊的太阳能碟形浮空飞行器结构示意图；

图2为碟形浮空飞行器俯视图；

图3为碟形浮空飞行器支撑筋细部图；

图4为碟形浮空飞行器囊体收缩前后示意图；

附图中各部件的标记如下：1、太阳能发电装置；2、定子系统；3、轴承系统；4、伸缩杆系统；5、拉压杆系统；6、舵机；7、螺旋桨系统；8、转子系统上的永磁体或线圈；9、定子系统上对应的线圈或永磁体；10、支撑筋系统；11、中心舱室；12、导流片。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，下面通过实例并结合附图对本发明作进一步描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅是用已解释本发明，并不用于限定本发明。

当浮空飞行器在地面上时，气囊是折叠并牢固的贴合在环状飞行器的外壳周围。飞行器启动后，在螺旋桨7的作用下，飞行器升空，当爬升至所需要的高度时，气囊展开并充气至合适体积，此时浮空飞行器的浮力将托起整个飞行器重量，飞行器的螺旋桨产生的力主要用于水平飞行和稳定飞行器的位置；与此同时，气囊上的太阳能发电装置1开始工作，提供的电力一部分用于飞行器螺旋桨旋转动力，一部分储存在储能装置中，以备夜间飞行时使用。

当浮空飞行器在飞行遇到的气流过大时，可以先将气囊内的排气孔打开，气体排出，再通过收缩系统将气囊收起折叠，运用飞行器螺旋桨产生的动力来飞行。

当浮空飞行器要降落时，先将气囊内的排气孔打开，气体排出，再通过收缩系统将气囊收起折叠，在飞行器螺旋桨的作用下浮空飞行器降落至场地大小合适的区域。

以上仅为本发明专利的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及图示内容所做出的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (26)

1.一种可收缩气囊的太阳能碟形浮空飞行器，其特征在于，浮空飞行器由碟形飞行器由定子系统(2)、轴承系统(3)、舵机(6)、螺旋桨系统(7)、转子系统上的永磁体或线圈(8)、定子系统上对应的线圈或永磁体(9)、中心舱室(11)、导流片(12)、太阳能发电装置(1)、伸缩杆系统(4)、拉压杆系统(5)和支撑筋系统(10)组成；碟形飞行器的主体为转子系统上的永磁体或线圈(8)、螺旋桨系统(7)、中部有涵道的定子系统(2)和中心舱室(11)，螺旋桨系统(7)和转子系统上的永磁体或线圈(8)刚性连接，此定子系统和转子系统所组成的盘式电机为有刷或无刷盘式电机；在飞行器环状外壳的边缘部分安装有可收缩的气囊，气囊上部蒙皮上安装有太阳能发电装置(1)，飞行器的升力可以由气囊内的气体和飞行器中部的螺旋桨系统(7)单独或共同提供，飞行器水平方向上的动力定子系统上的舵机(6)控制；所述的可收缩的气囊主要由气囊蒙皮，气囊内部的伸缩杆系统(4)，支撑蒙皮的拉压杆系统(5)组成；所述的太阳能发电装置(1)是扇形的，呈圆环状紧贴分布在蒙皮上，随着蒙皮的张开或收缩而运动。

2.根据权利要求1所述的可收缩气囊的太阳能碟形浮空飞行器，其特征在于支撑蒙皮的伸缩杆系统(4)是杆件之间可以是铰接相连，类似雨伞的骨架支撑结构，一端固定在碟形飞行器上，另一端固定在拉压杆上，且存在由飞行器外壳向囊体边缘方向的支撑筋系统(10)支撑，纵向筋分布在囊体的上下部分，环绕在飞行器上，纵向筋上有机构可以在其收缩时保证其可折叠；伸缩杆系统(4)就是一端固定在飞行器外壳上，向外伸出的一系列的铰接式杆件的集合。

3.根据权利要求1所述的可收缩气囊的太阳能碟形浮空飞行器，其特征在于拉压杆系统(5)就是一端固定飞行器外壳上，另一端连接在伸缩杆件末端上，向外伸出的可以伸缩的杆件的集合。

4.根据权利要求1所述的可收缩气囊的太阳能碟形浮空飞行器，其特征在于，涵道内的螺旋桨既可以是一组，也可以是几组；转子和定子系统既可以是一组，也可以有几组。

5.根据权利要求1所述的可收缩气囊的太阳能碟形浮空飞行器，其特征在于太阳能发电装置1是紧贴气囊外形并环状分布的，每个环状分布层上都是由一块块独立的发电单元组成，环状分布层数量根据需要确定，沿着半径从小到大的方向分布，共同铺在气囊上。

6.根据权利要求1所述的可收缩气囊的太阳能碟形浮空飞行器，其特征在于，螺旋桨和舱室之间即可以有一组轴承也可以嵌套几组轴承，轴承能够承担轴向荷载。

7.根据权利要求1所述的可收缩气囊的太阳能碟形浮空飞行器，其特征在于，定子或者转子上的永磁体可以用线圈代替，永磁体或者线圈的形状为圆形、梯形和扇形等符合要求的形状。

8.根据权利要求1所述的可收缩气囊的太阳能碟形浮空飞行器，其特征在于，在伸缩杆系统(4)上部最近的两个铰接点之间至少分布两个环状太阳能发电装置，当气囊放气后，太阳能发电装置向内部折叠，如同折叠雨伞一样，减小其降落时体积，这样更容易找到合适大小的降落场地，也解决了体积大造成的降落过程中易受气流干扰的问题。

9.根据权利要求1所述的可收缩气囊的太阳能碟形浮空飞行器，其特征在于，气囊内有液化氦气储存装置和排气孔，可以根据气囊内气压情况自动排气和充气的调节系统；在降落过程中，如果出现螺旋桨故障，则可以迅速补充氦气，调节气体量保证其安全降落。

10.根据权利要求1所述的可收缩气囊的太阳能碟形浮空飞行器，其特征在于，浮空飞行器自带蓄电池，蓄电池可以在空中替换，备份燃油发电设备；在浮空期间主要依靠气囊升力维持漂浮，太阳能装置提供的电源主要用来推动飞行器维持位置、飞行和提供装载设备所需的电力，多余电力蓄电池保存以备夜间使用；当发生特殊情况时可以启用燃油发电设备提供能源。

11.根据权利要求1所述的可收缩气囊的太阳能碟形浮空飞行器，其特征在于，囊体是环绕在飞行器外侧的，囊体外形能够与飞行器完整的组合在一起，组成的整体能很好地符合空气动力学要求，减少飞行阻力；当囊体折叠以后，完全牢固的贴合在飞行器上，此时飞行器外形仍能满足空气动力学要求。

12.根据权利要求1所述的可收缩气囊的太阳能碟形浮空飞行器，其特征在于，螺旋桨系统可提供的升力要大于不用气囊时整个浮空飞行器的重量，以便在气候条件很恶劣的情况下也能自主飞行，安全降落。

13.根据权利要求1所述的可收缩气囊的太阳能碟形浮空飞行器，其特征在于，转子系统由中心向外依次为中心舱室、轴承、螺旋桨、永磁体或线圈绕组。

14.根据权利要求1所述的可收缩气囊的太阳能碟形浮空飞行器，其特征在于，转子系统螺旋桨边缘的上、下部为安装在定子上的圆筒，螺旋桨和圆筒组成涵道风扇系统；在下部圆筒安装有导流片，其倾角可以改变，当风扇旋转时导流片产生反力使得定子部分保持稳定，不发生转动。

15.根据权利要求1所述的可收缩气囊的太阳能碟形浮空飞行器，其特征在于，定子系统和中心舱室均采用强度高、重量轻的材料如碳纤维，定子系统和中心舱室刚性相连，定子系统包在转子系统外侧，转子系统外侧边缘处安装有弹性材料，如橡胶和弹簧，以减小飞行器与其它物体的碰撞冲击。

16.根据权利要求1所述的可收缩气囊的太阳能碟形浮空飞行器，其特征在于，飞行器上安装有雷达、超声探测和视频摄像等装置，能够探测或看到障碍物，在控制系统的作用下实现智能避障或者障碍物距离过近的预警提示。

17.根据权利要求1所述的可收缩气囊的太阳能碟形浮空飞行器，其特征在于，飞行器上安装有智能识别系统，需要指纹、虹膜或密码验证通过后才能进入飞行器。

18.根据权利要求1所述的可收缩气囊的太阳能碟形浮空飞行器，其特征在于，飞行器上安装有飞行器上安装有记录飞行过程中各部件运转信息和中心舱室详细信息的黑匣子，同时所有的飞行信息均能够通过云端自动上传，以免飞行器损坏时信息丢失。

19.根据权利要求1所述的可收缩气囊的太阳能碟形浮空飞行器，其特征在于，飞行器安装有自动故障诊断系统，能够分析出故障所在，并能够评估故障是否影响飞行；如果飞行器故障则会提示最近的维修地点，并把故障信息发送给维修部门，维修部门可以提前准备维修所需的零部件。

20.根据权利要求1所述的可收缩气囊的太阳能碟形浮空飞行器，其特征在于，飞行器上安装有日常维护辅助系统，能够记录飞行器运转中各部件历史状态数据，当超过部件允许运行时间或者接近部件需要维修或更换的标准值后，系统先提前给预警提示，要求人员前去维护，如不按要求维护则停止启动，直至维修人员维修后解锁。

21.根据权利要求1所述的可收缩气囊的太阳能碟形浮空飞行器，其特征在于，飞行器上安装有自动驾驶系统，设定好终点后，飞行器起飞，待飞至终点上方附近时确认降落点是否满足降落条件，然后精确降落在指定的位置，无需人员干预。

22.根据权利要求1所述的可收缩气囊的太阳能碟形浮空飞行器，其特征在于，飞行器上可以安装传感器和监视装置，能够监测工厂废气排放、危险物品运输车辆的流动、携带危险物品的人员动向等。

23.根据权利要求1所述的可收缩气囊的太阳能碟形浮空飞行器，其特征在于，飞行器上可以安装主动式或被动式空气净化装置，飞行器在空气污染较严重的区域、在污染物所在的高度进行作业，实现对大气中的污染物进行吸附或沉降，减轻空气污染。

24.根据权利要求1所述的可收缩气囊的太阳能碟形浮空飞行器，其特征在于，飞行器控制系统内存放有不允许飞行的空域坐标，无论是手动操作、自动驾驶还是遥控均不能使飞行器穿越此禁飞区域。

25.根据权利要求1所述的可收缩气囊的太阳能碟形浮空飞行器，其特征在于，浮空飞行器舱室内部可以安装飞机、导弹、火箭、航天飞机和宇宙飞船等飞行器发射装置，通过飞艇的浮力和浮空飞行器自身的稳定作用，将其带到空中，降低其发射成本。

26.根据权利要求1所述的可收缩气囊的太阳能碟形浮空飞行器，其特征在于，浮空飞行器舱室内部可以为酒店、旅馆和餐厅等用来观光食宿的场所。