CN213921484U - 无人机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种具有垂直起降VTOL功能的无人机，包括：多个升力螺旋桨；舱，其与所述多个升力螺旋桨接合；水推进系统，其与所述舱接合，以在所述舱至少部分浸入水中时在向前方向上推动所述舱；至少一个进水口，其与所述水推进系统接合；其中，所述舱是货舱或客舱。本实用新型的无人机能够实现在水域内垂直起降，在全地域自由地飞行、行驶和航行。

Description

无人机

技术领域

本实用新型涉及无人机技术，尤其涉及一种具有垂直起降(vertical takeoffand landing， VTOL)功能的无人机。

背景技术

现有垂直起降无人机多为陆地起飞降落方式，该方式受陆地环境影响较大，尤其在偏远地区、水网密集地区、沿海海岛地区。现有水上飞机多采用水上滑跑起降方式，水域面积要求较大，不具备水上垂直起降能力。现有复合式飞行汽车、两栖车辆等，多为路空两用或水路两用，没有能够陆地、水域、天空同时使用的三栖复合式无人机。现有垂直起降无人机为陆地起飞，没有水域中起飞的能力。现有水上飞机使用飞行动力作为水上动力源，没有专门供水域中推进的动力系统。

实用新型内容

本实用新型涉及一种具有垂直起降功能的无人机，用于解决现有技术中无人机无法在水域内垂直起降，或者无法全地域飞行、行驶、航行的问题。

本实用新型提供一种具有垂直起降VTOL功能的无人机，包括：

多个升力螺旋桨；

舱，其与所述多个升力螺旋桨接合；

水推进系统，其与所述舱接合，以在所述舱至少部分浸入水中时在向前方向上推动所述舱；

至少一个进水口，其与所述水推进系统接合。

在本实用新型的一实施例中，所述水推进系统包括电机和水推进器。

在本实用新型的一实施例中，所述水推进系统还包括筒体，所述筒体与所述舱固定连接，所述筒体设置有开口端与封堵端，所述筒体的轴线与所述舱的纵轴平行且所述筒体的开口端朝向所述无人机的后方；所述进水口位于所述筒体的侧壁；

所述电机位于所述筒体内部且所述电机的机体与所述筒体的内壁固定连接；

所述水推进器位于所述筒体的内部并靠近所述筒体的开口端，所述水推进器与所述电机的输出轴传动连接。

在本实用新型的一实施例中，所述电机是电动机。

在本实用新型的一实施例中，无人机还包括与所述水推进系统接合的舵，所述舵使得在所述舱部分浸入水中时能够改变行进方向。

在本实用新型的一实施例中，所述舵为竖直设置的片状结构且片状结构的顶端与底端分别与所述筒体的内壁相对的两个部分铰接，所述舵位于所述水推进器的下游且能够绕与所述筒体的铰接点旋转用以改变所述无人机在水域的行进方向。

在本实用新型的一实施例中，所述多个升力螺旋桨设置在飞行平台上，并且所述舱可拆卸地附接到所述飞行平台的底面。

在本实用新型的一实施例中，无人机还包括与所述飞行平台接合的一对主翼。

在本实用新型的一实施例中，无人机还包括与所述一对主翼接合的一对平行的线性支撑件。

在本实用新型的一实施例中，所述多个升力螺旋桨设置在所述一对平行的线性支撑件上。

在本实用新型的一实施例中，无人机还包括与所述舱接合的漂浮装置，以允许所述舱漂浮在水上；其中，在所述舱与所述飞行平台分离时，所述舱能够在水中航行。

在本实用新型的一实施例中，所述漂浮装置包括能够充放气的长条形结构，所述长条形结构的长度方向与所述舱的纵轴平行，所述长条形结构的数量为两个且沿所述舱的宽度方向分别设于所述舱的左侧与右侧；和/或，

所述漂浮装置包括多个能够充放气的气囊，多个所述气囊均匀设于所述舱的左侧与右侧。

在本实用新型的一实施例中，无人机还包括设置在所述舱中的第一能量存储单元，所述第一能量存储单元被配置为向所述水推进系统供应能量。

在本实用新型的一实施例中，所述舱或所述飞行平台具有脱离机构，以在操作期间从所述飞行平台选择性地分离所述舱。

在本实用新型的一实施例中，无人机还包括在所述舱内部的用户控制界面，用于乘客手动控制所述水推进系统，其中所述舱是客舱。

在本实用新型的一实施例中，无人机还包括设置在所述飞行平台内的第二能量存储单元，并且所述飞行平台被设置为在不附接到所述舱的状态下飞行。

在本实用新型的一实施例中，所述舱具有至少一个电动轮，所述电动轮被配置为使所述舱在地面上移动。

在本实用新型的一实施例中，所述飞行平台具有至少一个电动轮，所述电动轮被配置为在不附接到所述舱的状态下使所述飞行平台在地面上移动。

在本实用新型的一实施例中，所述舱是货舱或客舱。

本实用新型提供一种具有垂直起降功能的无人机，包括：多个升力螺旋桨；舱，其与所述多个升力螺旋桨接合；水推进系统，其与所述舱接合，以在所述舱至少部分浸入水中时在向前方向上推动所述舱；至少一个进水口，其与所述水推进系统接合；其中，所述舱是货舱或客舱。本实用新型的具有垂直起降功能的无人机，通过载人货舱后部安装水推进器的方式，实现无人机水域中航行的目的，通过垂直起降系统，完成水域内垂直起降的方式，实现水域内垂直起降的目的。可以通过安装载人客舱后部的水推进器的方式、通过载人客舱安装起落架电动滑行轮的方式，实现无人机水陆空三栖复合应用的功能，其中两种地域如水陆、路空、水空等区域也可自由转换模式，实现全地域飞行、行驶、航行能力，通过安装在无人机载人客舱后部的水推进器，实现无人机在水域中航行的目的。

虽然本说明书包含许多具体实现方式细节，但这些不应被解释为对任何实用新型或可要求保护的范围的限制，而是作为针对特定实施方式的特定实现方式的特征的描述。本说明书中在不同实现方式的上下文中描述的某些特征也可以在单独的实现方式中组合实现。相反，在单独实现方式的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合在多个实现方式中实现。此外，尽管特征可以在上文和下文中描述为在某些组合中起作用并且甚至最初如此描述，但是在某些情况下来自所描述/要求保护的组合的一个或多个特征可以从组合中剔除，并且所描述/要求保护的组合可以是针对子组合或子组合的变化。

已经描述了许多实现方式。然而，应该理解，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可以进行各种修改。例如，本文描述的示例操作、方法或过程可以包括比所描述的更多步骤或更少步骤。此外，这些示例操作、方法或过程中的步骤可以以与图中描述或示出的不同替补方式执行。

在附图和以下描述中阐述了本实用新型中描述的主题的一个或多个实现方式的细节。根据说明书、附图、主题的其他特征、方面和优点将变得显而易见。

附图说明

应该注意的是，附图可以是简化的形式，并且可能不是精确的比例。参考本文的公开内容，仅出于方便和清楚的目的，参考附图，使用诸如顶部、底部、左、右、上、下、上方、以上、下方、以下、后部、前部、远端和近端的方向性术语。这些方向性术语不应被解释为以任何方式限制实施方式的范围。

图1a是根据实施方式的一个方面的具有舱和水推进系统的VTOL无人机系统的实施方式的顶部透视图；

图1b是图1a的无人机系统的局部放大图；

图1c是根据实施方式的一个方面的具有飞行平台和舱的VTOL无人机系统的实施方式的顶部透视图；

图2是图1c的无人机系统的顶部后方透视图；

图3是图1c的无人机系统的侧视图；

图4是根据所述实施方式的一个方面的具有飞行平台和可拆卸附接的舱的VTOL无人机系统的另一实施方式的顶部透视图；

图5是根据所述实施方式的一个方面的图4的无人机系统的顶视图；

图6是根据所述实施方式的一个方面的图4的无人机系统的前视图；

图7是根据所述实施方式的一个方面的具有飞行平台和可拆卸附接的客舱的VTOL无人机系统的实施方式的顶部透视图；

图8是根据所述实施方式的一个方面的图7的无人机系统的前视图；

图9是根据所述实施方式的一个方面的图7的无人机系统的后透视图；

图10是根据所述实施方式的一个方面的图7的无人机系统的侧透视图，其中客舱从飞行平台分离并停在地面上；

图11是根据所述实施方式的一个方面的图7的实施方式的后透视图；

图12是根据本实用新型的一个方面的另一实施方式的后透视图；

图13是根据所述实施方式的一个方面的无人机系统的又一实施方式的侧底部透视图；

图14是根据所述实施方式的另一方面的无人机系统的一个实施方式的透视图；

图15是根据所述实施方式的另一方面的图14中的环绕区域的特写图；

图16是根据所述实施方式的另一方面的无人机系统的一个实施方式的侧视图；

图17是根据所述实施方式的另一方面的无人机系统的一个实施方式的前视图；

图18是根据所述实施方式的另一方面的无人机系统的一个实施方式的后视图；

图19是根据所述实施方式的另一方面的无人机系统的一个实施方式的仰视图；

图20是根据所述实施方式的另一方面的飞行平台的另一实施方式的透视图；

图21是根据所述实施方式的另一方面的飞行平台的另一实施方式的侧视图；

图22是根据所述实施方式的另一方面的飞行平台的另一实施方式的前视图；

图23是根据所述实施方式的另一方面的飞行平台的另一实施方式的后视图；

图24是根据所述实施方式的另一方面的飞行平台的另一实施方式的仰视图；

图25是根据所述实施方式的另一方面的客舱的另一实施方式的侧视图；

图26是根据所述实施方式的另一方面的客舱的另一实施方式的底部透视图；

图27是根据所述实施方式的另一方面的客舱的另一实施方式的前视图；

图28是根据所述实施方式的另一方面的客舱的另一实施方式的后视图；

图29是根据所述实施方式的另一方面的客舱的另一实施方式的仰视图；

图30是根据所述实施方式的另一方面的附接到货舱的飞行平台的另一实施方式的侧视图；

图31是根据所述实施方式的另一方面的不具有推动螺旋桨的飞行平台的另一实施方式的透视图；

图32是根据所述实施方式的另一方面的具有推动螺旋桨的客舱的另一实施方式的侧视图；

图33是飞行无人机系统的又一实施方式的透视图，其中六个漂浮装置被充气；

图34是图33的飞行无人机的侧视图；

图35是示出无人机的副翼的配置的图。

在引用附图标记的元件时，在所有说明书附图中，相同的部件用同一附图标记表示：

100-无人机；101-飞行平台；102-主体；103A-左线性支撑件；103B-右线性支撑件；104A- 左主翼；104B-右主翼；105A-左前翼；105B-右前翼；106A-左垂直稳定器；106B-右垂直稳定器；107-推动螺旋桨；107A-左推动螺旋桨；107B-右推动螺旋桨；108A-第一升力螺旋桨；108B- 第二升力螺旋桨；108C-第三升力螺旋桨；108D-第四升力螺旋桨；108E-第五升力螺旋桨；108F- 第六升力螺旋桨；109A-左翼尖螺旋桨；109B-右翼尖螺旋桨；110A-左翼尖垂直稳定器；110B- 右翼尖垂直稳定器；111A-左折叠腿；111B-右折叠腿；112A-第一簧片叶片；112B-第二簧片叶片；112C-第三簧片叶片；112D-第四簧片叶片；116-垂直扩展器；117-中心推动螺旋桨；130- 货舱；135-舱簧片叶片；140-客舱；145-舱腿；147-舱附接锁扣；148-电动轮；149-壳体；150- 飞行平台中的储能单元；155-舱中储能单元；160-漂浮装置；170-水推进系统；180-水推进器； 190-进水口；200-电动轮转向装置；201A-左背鳍；201B-右背鳍；211A-左附加升力螺旋桨； 211B-右附加升力螺旋桨；121-副翼。

具体实施方式

现在通过转向以下实施方式的详细描述，可以更好地理解各种实施方式的不同方面，其呈现为说明书技术方案中限定的实施方式的图示示例。明确地理解，由说明书技术方案限定的实施方式可以比下面描述的所示实施方式更宽。

本说明书中用于描述各种实施方案的词语应理解为不仅具有其共同定义的含义，而且在本说明书中结构、材料或行为中包括超出通常定义的含义范围的特殊定义。因此，如果元件在本说明书的上下文中可以理解为包括多于一个含义，则其在说明书技术方案中的使用必须被理解为对于由说明书和词本身支持的所有可能含义是通用的。

术语“无人机”被定义为具有至少一个螺旋桨作为一个推进源的飞行运输系统。术语“无人机”可包括“有人的”和“无人的”飞行运输系统。有人的无人机可以指一种飞行运输系统，其载运人类乘客，人类乘客都没有无人机的控制权。有人的无人机也可以指一种飞行运输系统，其载运人类乘客，人类乘客中的某些人或一个人对无人机有一些控制权。

如背景技术，现有垂直起降无人机存在无法在水域内垂直起降或者无法全地域飞行、行驶和航行的问题，为了解决以上问题，本实用新型提供一种具有垂直起降VTOL功能的无人机，包括：多个升力螺旋桨；舱，其与多个升力螺旋桨接合；水推进系统，其与舱接合，以在舱至少部分浸入水中时在向前方向上推动舱；至少一个进水口，其与水推进系统接合；其中，舱是货舱或客舱。

下面结合具体附图来详细说明本实用新型的技术方案。

图1a是根据实施方式的一个方面的具有舱和水推进系统的VTOL无人机系统的实施方式的顶部透视图，图1b是图1a的无人机系统的局部放大图，图1c是根据实施方式的一个方面的具有飞行平台和舱的VTOL无人机系统的实施方式的顶部透视图，图2是图1c的无人机系统的顶部后方透视图，图3是图1c的无人机系统的侧视图，图4是根据实施方式的一个方面的具有飞行平台和可拆卸附接的舱的VTOL无人机系统的另一实施方式的顶部透视图，图5 是根据实施方式的一个方面的图4的无人机系统的顶视图，图6是根据实施方式的一个方面的图4的无人机系统的前视图，图7是根据实施方式的一个方面的具有飞行平台和可拆卸附接的客舱的VTOL无人机系统的实施方式的顶部透视图，图8是根据实施方式的一个方面的图7的无人机系统的前视图，图9是根据实施方式的一个方面的图7的无人机系统的后透视图，图10是根据实施方式的一个方面的图7的无人机系统的侧透视图，其中客舱从飞行平台分离并停在地面上，图11是根据实施方式的一个方面的图7的实施方式的后透视图，图12 是根据本实用新型的一个方面的另一实施方式的后透视图，图13是根据实施方式的一个方面的无人机系统的又一实施方式的侧底部透视图，图14是根据实施方式的另一方面的无人机系统的一个实施方式的透视图，图15是根据实施方式的另一方面的图14中的环绕区域的特写图，图16是根据实施方式的另一方面的无人机系统的一个实施方式的侧视图，图17是根据实施方式的另一方面的无人机系统的一个实施方式的前视图，图18是根据实施方式的另一方面的无人机系统的一个实施方式的后视图，图19是根据实施方式的另一方面的无人机系统的一个实施方式的仰视图，图20是根据实施方式的另一方面的飞行平台的另一实施方式的透视图，图21是根据实施方式的另一方面的飞行平台的另一实施方式的侧视图，图22是根据实施方式的另一方面的飞行平台的另一实施方式的前视图，图23是根据实施方式的另一方面的飞行平台的另一实施方式的后视图，图24是根据实施方式的另一方面的飞行平台的另一实施方式的仰视图，图25是根据实施方式的另一方面的客舱的另一实施方式的侧视图，图26是根据实施方式的另一方面的客舱的另一实施方式的底部透视图，图27是根据实施方式的另一方面的客舱的另一实施方式的前视图，图28是根据实施方式的另一方面的客舱的另一实施方式的后视图，图29是根据实施方式的另一方面的客舱的另一实施方式的仰视图，图30是根据实施方式的另一方面的附接到货舱的飞行平台的另一实施方式的侧视图，图31是根据实施方式的另一方面的不具有推动螺旋桨的飞行平台的另一实施方式的透视图，图32是根据实施方式的另一方面的具有推动螺旋桨的客舱的另一实施方式的侧视图，图33是飞行无人机系统的又一实施方式的透视图，其中六个漂浮装置被充气，图34是图33的飞行无人机的侧视图，图35是示出无人机的副翼的配置的图。

图1a是根据实施方式的一个方面的具有舱和水推进系统的VTOL无人机系统的实施方式的顶部透视图。图1b是图1a的无人机系统的局部放大图。无人机100至少包括：多个升力螺旋桨108A、108B、108C、108D、108E、108F；货舱130或客舱140，其与多个升力螺旋桨108A、108B、108C、108D、108E、108F接合；水推进系统170，其与货舱130或客舱140 接合，以在货舱130或客舱140至少部分浸入水中时在向前方向上推动货舱130或客舱140；至少一个进水口190，其与水推进系统接合；其中，舱是货舱130或客舱140。

采用本实用新型的无人机能够实现在水域内垂直起降，在全地域自由地飞行、行驶和航行。

图1c概括地描绘了具有前翼配置的VTOL无人机100的实施方式。图1a和图1c所示的无人机具有部分相同的结构配置。附图所示的无人机的部件特征可自由组合，附图仅为示例性的。

图1c的无人机100可具有两个主翼104A、104B和两个前翼105A、105B。两个主翼104A、 104B和两个前翼105A、105B可以附接到主体102，其中主体可以在沿无人机100的中心纵向线定位。还可以有平行于主体102设置的左线性支撑件103A，并且可以将左主翼104A连接到左前翼105A。类似地，还可以有平行于主体102设置的右线性支撑103B，并且可以将右主翼104B连接到右前翼105B。其中，无人机的前翼主要控制飞机在飞行时期中的飞行姿态，例如控制飞机的俯仰。无人机的主翼作为机身两侧最大的机翼，通常是为了产生升力，以支持飞机在空中飞行，同时也起一定的稳定和操纵作用。

在又一实施方式中，无人机100不具有前翼配置。相反，无人机100可以具有两个主翼和两个副翼，所有这些翼接合在一起形成飞行平台。

在一实施方式中，如图35所示，无人机的副翼121可以设置在主翼104B的后侧，副翼可以有至少一个，优选两个，片状构造，能上下运动，控制飞机的滚转。

左和右线性支撑件103A、103B被预期以改善无人机100的结构完整性。在其他实施方式中，左和右线性支撑件103A和103B可容纳驱动每个升力螺旋桨108A、108B、108C、108D、108E、108F的驱动电机(未示出)。因此左和右线性支撑件103A、103B既可以用于固定升力螺旋桨，减少无人机部件的使用，在精简无人机结构部件的同时，由于左和右线性支撑件103A、103B与两个前翼和两个主翼接合，还能提高无人机的整体强度。如稍后将公开的，左和右线性支撑件103A和103B还可以容纳折叠腿111，每个折叠腿可收回到左和右线性支撑件103A和103B内。

在一个实施方式中，左和右线性支撑件103A、103B分别附接到左和右前翼105A、105B 的远端。在又一实施方式中，左和右线性支撑件103A、103B延伸超出前翼105A、105B。

在一个实施方式中，左和右线性支撑件103A、103B分别附接到左和右主翼104A、104B 的中间部分附近。在又一实施方式中，左和右线性支撑件103A、103B沿向后方向延伸超过主翼104A、104B。

左线性支撑件103A被预期为在直径上相对狭窄，并且可具有设置在左线性支撑件103A的顶侧、底侧或两者上的多个升力螺旋桨108A、108B、108C。这些升力螺旋桨108A、108B、108C可由设置在左线性支撑件103A的中空内部内的低轮廓电机驱动。在图1c所示的实施方式中，升力螺旋桨108A、108B、108C仅设置在左线性支撑103A的顶侧。需要说明的是，图中示出的升力螺旋桨的数量仅为说明目的，本实用新型并不限制其数量，实际中可根据需求增减升力螺旋桨。同样地，右线性支撑件103B被预期为在直径上相对狭窄，并且可具有设置在右线性支撑件103B的顶侧、底侧或两者上的多个升力螺旋桨 108D、108E、108F。这些升力螺旋桨108D、108E、108F可由设置在右线性支撑件的中空内部内的低轮廓电机驱动。在图1c所示的实施方式中，升力螺旋桨108D、108E、108F 仅设置在右线性支撑103B的顶侧。需要说明的是，图中示出的升力螺旋桨的数量仅为说明目的，本实用新型并不限制其数量，实际中可根据需求增减升力螺旋桨。

在一实施方式中，图1a的无人机可以包括左背鳍201A和右背鳍201B，其中左背鳍201A设置在左线性支撑件103A上的多个升力螺旋桨108A、108B、108C中的任何两个升力螺旋桨之间，右背鳍设置在右线性支撑件103B上的多个升力螺旋桨108D、108E、 108F中的任何两个升力螺旋桨之间。在左背鳍201A和右背鳍201B中的每一者具有设置在其上的附加升力螺旋桨211A和211B。设置在左背鳍和右背鳍中的每一者上的附加升力螺旋桨可以分别设置在左背鳍和右背鳍的顶部末端上，左背鳍和右背鳍中的每一者的基部可以分别至少部分地与左主翼和右主翼重叠，左背鳍和右背鳍中的每一者具有向后倾斜面。设置在左背鳍和右背鳍中的每一者上的附加升力螺旋桨具有旋转覆盖区域，旋转覆盖区域与设置在紧跟各个背鳍后方并设置在相应的左线性支撑件和右线性支撑件上的升力螺旋桨的旋转覆盖区域部分重叠。

在一实施方式中，无人机100可以具有至少一个推动螺旋桨107以在向前方向推动无人机100。在如图1c所示的一个实施方式中，可以有两个推动螺旋桨107A、107B。两个推动螺旋桨107A、107B可分别设置在线性支撑件103A、103B的后部远端上。

可选地，载人客舱140可以安装在垂直起降无人机100的下方，水推进器180作为螺旋桨推进器安装在客舱140的后部，起落架电动轮安装在客舱140的起落架下。

在一实施方式中，水推进系统170可以包括电机(未示出)和水推进器180。电机用于为水推进器180提供动力，从而实现无人机在水域内的垂直起降。

一种可能的实现方式中，水推进系统170还包括筒体，筒体与舱固定连接，示例性地，可以将筒体与舱制成一体件。筒体设置有开口端与封堵端，筒体的轴线与舱的纵轴平行且筒体的开口端朝向无人机100的后方，也即是说，筒体沿水平方向设置且筒体的开口端朝向右侧。进水口190位于筒体的侧壁，从而水能够从进水口190流入筒体内部。电机位于筒体内部且电机的机体与筒体的内壁固定连接，示例性地，电动机与筒体可以通过紧固件例如螺钉连接。

图1b示出了，水推进器180位于筒体的内部并靠近筒体的右端即开口端，水推进器180 与电动机的输出轴传动连接，从而电动机的输出轴转动时带动水推进器180工作时水从筒体的进水口190流入并从筒体的开口端流出，水在流动的过程中产生向左的推力推动无人机100 在水域航行。示例性地，本领域技术人员可以使用螺旋桨作为水推进器180，通过螺旋桨的转动使水从筒体的进水口190流入从筒体的开口端流出。

在一实施方式中，水推进系统170的电机可以是电动机。选用电动机作为水推进系统170的电机，噪音低，续航能力强，且便于维护。

在一实施方式中，无人机100还可以包括与水推进系统170接合的舵(未示出)，舵使得在舱部分浸入水中时能够改变行进方向。通过在无人机上增加舵，当无人机在水中行进时，可以对其行进方向进行控制，从而有助于灵活地扩大无人机的活动范围。

示例性地，舵为竖直设置的片状结构且片状结构的顶端与底端分别与筒体的内壁相对的两个部分铰接，舵位于水推进器180的下游且能够绕与筒体的铰接点旋转，水推进器180带动水从舵的表面移动时，可以根据舵的旋转位置改变流向，实现改变无人机100在水域的行进方向。

在一实施方式中，多个升力螺旋桨108A、108B、108C、108D、108E、108F可以设置在飞行平台101上，并且货舱130或客舱140可拆卸地附接到飞行平台101的底面。通过如上设置方式，可以灵活调整无人机的结构，根据实际情况，在有需要时安装舱，并在不必要的情况下拆卸舱，从而响应于不同需求而灵活运用无人机，提高其适应性。

在一实施方式中，无人机100还可以包括与飞行平台101接合的一对主翼104A、104B。通过与飞行平台接合的主翼，从而实现无人机的自由飞行。

在一实施方式中，无人机100还可以包括与一对主翼104A、104B接合的一对平行的线性支撑件103A和103B。通过进一步在主翼上接合线性支撑件，可以提高无人机的飞行稳定性。

在一实施方式中，多个升力螺旋桨108A、108B、108C、108D、108E、108F可以设置在一对平行的线性支撑件103A和103B上。采用多个升力螺旋桨可以为无人机提供向上或向下的动力，从而保证无人机可以在垂直方向上上下运动。

在一实施方式中，无人机100还可以包括与货舱130或客舱140接合的漂浮装置160，从而允许货舱130或客舱140漂浮在水上；其中，在货舱130或客舱140与飞行平台101分离时，货舱130或客舱140能够在水中航行。在一实施方式中，漂浮装置160可保持在放气状态并且仅在某些条件触发充气时才膨胀。例如，漂浮装置160可以在紧急降落期间自动充气；水上降落时可自动充气；当任何起落架在某些方面发生故障时，它可以充气。通过设置漂浮装置，使得舱可以漂浮在水上，从而利用水的浮力带动舱的运动，因而可以减轻无人机的负担，节约功耗。

在一实施方式中，无人机100还可以包括设置在舱中的第一能量存储单元，第一能量存储单元被配置为向水推进系统170供应能量。通过设置能量存储单元为水推进系统供应能量，从而保证无人机在水中的自由航行。

在一实施方式中，货舱130或客舱140或飞行平台101可以具有脱离机构，以在操作期间从飞行平台101选择性地分离货舱130或客舱140。通过如上设置方式，可以根据需求分离舱，从而进一步提高无人机对不同飞行环境的适应能力。飞行平台101和客舱 140之间的接合和脱离可以由计算机和/或其他传感器和计算设备自主地执行(无需同时用户干预)。替代地或可选地，用户可以主动地控制和引导飞行平台101和客舱140之间的接合和脱离。

在一实施方式中，无人机100还可以包括在货舱130或客舱140内部的用户控制界面，用于乘客手动控制水推进系统170，其中舱是客舱140。通过设置用户控制界面，可以以友好的方式实现乘客与无人机之间的互动，从而在实现对无人机航向进行控制的同时，提高用户体验。

在一实施方式中，无人机100还可以包括设置在飞行平台内的第二能量存储单元，并且飞行平台101被设置为在不附接到货舱130或客舱140的情况下飞行。通过为飞行平台设置第二能量存储单元，可以作为补充能源为该飞行平台提供动力，从而提高飞行平台的可靠性和安全性。

在一实施方式中，货舱130或客舱140可以具有至少一个电动轮148，电动轮148被配置为使货舱130或客舱140在地面上移动。为舱设置电动轮，实现简单，且提高了舱的移动性。

在一实施方式中，飞行平台101可以具有至少一个电动轮148，电动轮148被设置为在不附接到货舱130或客舱140的情况下使飞行平台101在地面上移动。通过如上设置，可以进一步提高飞行平台的移动性，从而扩大无人机的活动范围，使其能应用于更多的场景。

本实用新型的垂直起降无人机可以使用升力螺旋桨，实现垂直起降；可以通过机身下的起落架电动轮实现陆地行驶能力；客舱后部安装了一个水推进器，使其具备在水中行驶的能力。

本实用新型的垂直起降无人机设计紧凑集成度高、重量轻、结构简单，可以通过一个机型，实现水陆空三栖行驶，受地形等场地因素很小，环境适应能力优于单一功能或两种功能复合的机型。以上各组件及相应功能，可以单独应用环境使用或复合应用环境使用。整机采用模块化设计，可以随时拆卸其中的某模块实现相应地域的起降功能。

当本实用新型的垂直起降无人机升力螺旋桨气动时，无人机可完成垂直起降升空，达到预定飞行高度时转换为固定翼模式，推动螺旋桨气动，无人机开始飞行；当无人机降落在水面或海面水域时，载人客舱后部的水推进器启动，推进无人机在水域内航行；当无人机降落在陆地区域时，载人客舱起落架下部的电动轮启动，无人机可以在陆地行驶。因此，本实用新型提供的具有垂直起降功能的无人机，通过载人货舱后部安装水推进器的方式，实现无人机水域中航行的目的，通过垂直起降系统，完成水域内垂直起降的方式，实现水域内垂直起降的目的，通过安装载人客舱后部的水推进器的方式、通过载人客舱安装起落架电动滑行轮的方式，实现无人机水陆空三栖复合应用的功能，其中两种地域如水陆、路空、水空等区域也可自由转换模式，实现全地域飞行、行驶、航行能力，通过安装在无人机载人客舱后部的水推进器，实现无人机在水域中航行的目的。

在又一实施方式中，例如图31中所示的实施方式，飞行平台101可以没有推动螺旋桨。在这样的实施方式中，飞行平台101可以附接到客舱或货舱，客舱或货舱上设置有推动螺旋桨。图32示出了具有设置在其后端的推动螺旋桨的客舱的实施方式。当该乘客舱附接到图31的飞行平台101时，推动螺旋桨向前推动飞行平台101。

在每个线性支撑件103A，103B的后端附近可以分别设置两个垂直稳定器106A、106B。虽然它们被示出指向下方，但是也可以有它们指向上方的实施方式。

在另一实施方式中，每个主翼104A，104B可以分别具有设置在其远端的翼尖升力螺旋桨109A、109B。这可以通过分别在主翼104A、104B的远端处提供翼尖垂直稳定器110A、110B，并且具有设置在每个翼尖垂直稳定器110A、110B的上尖端处的升力螺旋桨109A、109B来实现。这些翼尖升力螺旋桨109A、109B可以比设置在线性支撑件103A、103B 上的升力螺旋桨相对小。

这些翼尖升力螺旋桨109A、109B可用于有效且高效地控制无人机100的滚动。这些翼尖升力螺旋桨109A、109B位于远离无人机100的中心轴线的最远端位置，在调节无人机100的滚动方面是有效的，并且可以用直径小于其他升力螺旋桨的直径来这样做。

如图1c中进一步所示，有通常附接在无人机100的主体102下方的货舱130。

现在参考图2的细节，无人机10被预期为使用任何类型的起落架。在一个实施方式中，无人机100可具有四个单叶片簧片112A、112B、112C、112D作为其起落架。前两个单叶片簧片112A、112C分别设置在折叠腿111A、111B的远端上。在飞行期间，折叠腿111A、111B可以分别缩回到左和右线性支撑件103A、103B的内部空间中。

后方两个单叶片左弹簧112B、112D被预期分别设置在垂直稳定器106A，106B的底部远端处。

预期的单叶片簧片112A、112B、112C、112D可以由合适的材料制成以提供足够的弹性和完整性，这种材料包括天然和合成聚合物，各种金属和金属合金，天然材料，纺织纤维，和其所有合理组合。在一个实施方案中，使用碳纤维。

现在转到图3，其示出了作为货舱130的舱。货舱130可以具有舱簧片叶片135作为其起落架。或者，它可以具有其他类型的起落架，例如滑轨、腿架和轮子。

在预期的实施方式中，货舱130可从无人机100的其余部分拆卸。无人机的其余部分可称为飞行平台101。飞行平台101可在不携带舱的情况下飞行，并且其可互换地携带不同的舱。如稍后将描述的，飞行平台101还可以携带客舱。

在所示的示例中，所有货舱130或客舱140被携带在飞行平台101的下方。预期在地面上装载货舱130或客舱140，并且装载过程可在飞行平台101附接到货舱130或客舱 140之前或之后完成。

图5示出了飞行平台101的俯视图。它可以具有大致平坦的构造，能够在其下方或其上方携带负载。在高速飞行期间，所有六个升力螺旋桨108A、108B、108C、108D、 108E、108F可以被锁定就位，因此每个叶片平行于主体102。

图5示出了飞行平台101的一个实施方式，其中前翼105A、105B各自的长度不长于每个主翼104A、104B的长度的一半。

图6概括地描绘了具有可拆卸附接的货舱130的飞行平台101的正视图。无论是货舱130、客舱140还是任何其他类型的负载，特别预期可以有设置在飞行平台的主体102 内的能量存储单元150。存储的能量可用于为飞行平台的其他部件供电，例如升力螺旋桨108A、108B、108C、108D和推动螺旋桨107A、107B。存储的能量可以是电，并且存储单元是电池。在另一实施方式中，该能量存储150可用于为货舱130或客舱140内的配件供电。

这些电池150也可以设置在飞行平台101的其他部分中，例如在线性支撑件103A、103B内。

替代地或可选地，可以有设置在货舱130或客舱140内的能量存储单元155。存储在存储单元155中的能量可以用于为升力螺旋桨108A、108B、108C、108D和推动螺旋桨 107A、107B供电。存储的能量可以是电，并且存储单元是电池。通过在货舱130或客舱 140中具有能量存储单元155，每当飞行平台101接载新货舱130或客舱140时，飞行平台101将具有补充的能量源。飞行平台101本身可以是紧急能量存储，或较小容量电池 150，在飞行平台101无货舱130或客舱140飞行时，为飞行平台101在较短时间内提供电力。在一个实施方式中，飞行平台101的主要电源来自位于货舱130或客舱140中的电池150。以这种方式，当飞行平台101将旧货舱130或客舱140换成新货舱130或客舱 140时，飞行平台101或整个VTOL无人机系统100将具有完全充电的能量源。这是一种有益的方法，无需VTOL无人机为自身充电。在优选实施方式中，飞行平台101可连续工作/飞行数小时甚至数天，接载货舱/客舱，卸下货舱/客舱，而无需停下为其电池充电。

现在参考图7的细节，提供客舱150。该客舱150可以使用任何类型的起落架，例如如图所示的刚性舱腿145。

图10概括地描绘了本实用新型的一个方面，其中舱(无论是货舱还是客舱)是可拆卸的。这里，客舱140可以选择性地从飞行平台101分离。飞行平台101和客舱140之间的接合和脱离可以由计算机和/或其他传感器和计算设备自主地执行(无需同时用户干预)。替代地或可选地，用户可以主动地控制和引导飞行平台101和客舱140之间的接合和脱离。

如本领域普通技术人员将认识到的，可以使用各种不同类型的接合机构147来将客舱140固定到飞行平台101。例如，接合机构可以是机械锁扣、磁性锁扣、轨道和凹槽，或任何已知接合方式的组合。

重要的是要理解，除了具有两个推动螺旋桨107A和107B(如图11所示)之外，替代地或可选地，可以有一个中心推动螺旋桨117，其连接到主体102的后端(如图12所示)。如图12所示，中心推动螺旋桨117通过垂直扩展器116接合到主体102的后端。垂直扩展器116可以是任何形状的任何结构，以物理地与推动螺旋桨117接合，使得推动螺旋桨117的旋转中心垂直偏离主体102。在又一实施方式中，推动螺旋桨117垂直偏离主体102，使得推动螺旋桨117的旋转中心垂直地位于客舱140后部的位置，或与客舱 140垂直齐平。在另一实施方式中，推动螺旋桨117与客舱140的顶部垂直齐平。在另一实施方式中，推动螺旋桨117与客舱140的中部垂直齐平。在进一步实施方式中，推动螺旋桨117与客舱140的底部垂直齐平。

在实施方式的任何图中未示出的是在线性支撑件103A、103B的端部处分别没有推动螺旋桨107A、107B的。相反，只能有一个推动螺旋桨117与主体102的后端接合。

还可以设想，每个线性支撑件103A、103B可以包含三个以上的升力螺旋桨，通过提供较长的线性支撑件以容纳更多的升力螺旋桨，通过使用较小直径的升力螺旋桨，或者通过在线性支撑件的顶侧和底侧都放置升力螺旋桨来进行。图13示出了一个实施方式，其中两个额外的升力螺旋桨108G、108H设置在线性支撑件103A、103B的底部前端。

虽然推动螺旋桨107A、107B已在先前的图中示出以定位在线性支撑件103A、103B的后部远端处，但是特别预期这些推动螺旋桨107A、107B可设置在低于主翼104A、104B 的水平面处，如图13所示的那些。在一个方面，这些推动螺旋桨107A、107B可以设置在基本上等于飞行平台携带的货舱130或客舱140的水平面的水平面处。在另一方面，这些推动螺旋桨107A、107B可以设置在垂直稳定器106A、106B的中间。降低推动螺旋桨107A、107B的布置的一个预期理由是使飞行期间的头部骤降(head dipping)效应最小化，头部骤降效应可能是由货舱130或客舱140引起的空气动力学效应引起的。

图14至30示出了飞行平台101或货舱130或客舱140或两者可各自具有附接在其上的电动轮148的实施方式。在图14的实施方式中，飞行平台101具有电动轮148；货舱130或客舱140也具有电动轮。现参照图15的实施方式，单个电动轮148单元可以具有封闭在壳体149中的电动机，并且电动机可以由设置在货舱130或客舱140中的能量存储单元150供应的电力驱动。

设想地电动轮148可以使飞行平台101和货舱130，当其停在地面上时，在地面上移动。这允许货舱130或客舱140远离飞行平台101移动，并且允许另一个货舱130或客舱140将其自身移动到飞行平台101以进行接合。

或者，这可以允许飞行平台101远离货舱130并朝向另一个舱移动以进行接合。在一个实施方式中，每个货舱130或客舱140可以具有能量存储单元155，使得当飞行平台 101与新的并且充满电的货舱130或客舱140接合时，飞行平台101基本上补充了其能量源。

在所公开的无人驾驶飞机系统的一些实施方式中，可以提供至少一个漂浮装置160，其与货舱130、客舱140和飞行平台101中的至少一个接合。漂浮装置可以是需要致动的类型，也就是说，在需要时用气体或经材料进行主动充气。换句话说，在该特定实施方式中，漂浮装置160可保持在放气状态并且仅在某些条件触发充气时才膨胀。例如，漂浮装置160可以在紧急降落期间自动充气；水上降落时可自动充气；当任何起落架在某些方面发生故障时，它可以充气。

可以实施许多已知类型的充气机构或气囊机构以实现所公开的漂浮装置160的需要和构造。预期的漂浮装置160可以是可反复重用、重新充气、重新放气的类型。预期的漂浮装置160也可以是仅一次性使用的。

替换地或可选地，充气行为可以是用户激活的。例如，当无人机系统的操作员确定需要给漂浮装置160充气时，他或她可以发送信号以启动充气。

在一些实施方式中应特别注意，漂浮装置160不需要存在电动轮148。在其他实施方式中，如图14-15所示，漂浮装置160是电动轮148的壳体的一部分，漂浮装置160可以包括多个能够充放气的气囊，容易理解的是，气囊的数量与电动轮148的数量相同，多个气囊均匀设于舱的左侧和右侧。

参考图26作为一个示例，客舱140可以具有设置在客舱140的任一侧上的加长型漂浮装置160，其可以用作水上起落架，也即是说，漂浮装置160包括能够充放气的长条形结构。图26示出了，长条形结构的长度方向与舱的纵轴平行，长条形结构的数量为两个且分别位于舱的左侧与右侧。在图26中，这些漂浮装置160显示为放气的。图32示出了放气的漂浮装置160的侧视图。如图33和34所示，与客舱140接合的漂浮装置160显示为充气的。

参照图31作为另一个例子，飞行平台101可以具有设置在四个电动轮148各自顶部上的四个漂浮装置160。这些漂浮装置160可以替代地在其他位置处附接到电动轮148或靠近电动轮148。在图31中，与电动轮148接合的这些漂浮装置160显示为放气的。图 33和34示出了飞行平台101被充气的漂浮装置160。

在不脱离所公开实施方式的精神和范围的情况下，本领域普通技术人员可以进行许多改变和修改。因此，必须理解的是，所示实施方式仅是出于示例的目的而提出。例如，尽管说明书技术方案的要素以某种组合在下方提出的事实，但必须明确地理解，该实施方式包括更少、更多或不同元素的其他组合，这些在本文中公开，即使最初未限定这样的组合。

因此，已经公开了具有可互换舱的VTOL飞行平台的具体实施方式和应用。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本文公开的概念的情况下，除了已经描述的那些之外的更多修改是可能的。因此，所公开的实施方式是不受限制的。此外，在解释说明书时，所有术语应以与上下文一致的尽可能广泛的方式解释。特别地，术语“包括”和“包含”应该被解释为以非排他的方式引用元件、组件或步骤，指示所引用的元件、组件或步骤可以存在，或者被利用，或与未明确引用的其他元件、组件或步骤组合。现在已知或以后预期的被本领域普通技术人员看到的所要求保护的主题的非实质性变化明确地被预期为在说明书技术方案的范围内是等同的。因此，对本领域普通技术人员而言的现在或以后已知的明显替换被定义为在所定义的元素的范围内。因此，说明书技术方案应理解为包括上面具体说明和描述的内容，概念上等同的内容，可明显替换的内容以及基本上包含实施方式的基本思想的内容。另外，在说明书涉及选自由A、B、C......和N组成的组中的至少一个的情况下，该文本应解释为要求该组中的至少一个元素，包括N，而不是A加N，或B加N等。

Claims (19)

1.一种无人机，其特征在于，包括：

多个升力螺旋桨；

舱，其与所述多个升力螺旋桨接合；

水推进系统，其与所述舱接合，以在所述舱至少部分浸入水中时在向前方向上推动所述舱；

至少一个进水口，其与所述水推进系统接合。

2.根据权利要求1所述的无人机，其特征在于，所述水推进系统包括电机和水推进器。

3.根据权利要求2所述的无人机，其特征在于，所述水推进系统还包括筒体，所述筒体与所述舱固定连接，所述筒体设置有开口端与封堵端，所述筒体的轴线与所述舱的纵轴平行且所述筒体的开口端朝向所述无人机的后方；所述进水口位于所述筒体的侧壁；

所述电机位于所述筒体内部且所述电机的机体与所述筒体的内壁固定连接；

所述水推进器位于所述筒体的内部并靠近所述筒体的开口端，所述水推进器与所述电机的输出轴传动连接。

4.根据权利要求3所述的无人机，其特征在于，所述电机是电动机。

5.根据权利要求3所述的无人机，其特征在于，还包括与所述水推进系统接合的舵，所述舵使得在所述舱部分浸入水中时能够改变行进方向。

6.根据权利要求5所述的无人机，其特征在于，所述舵为竖直设置的片状结构且片状结构的顶端与底端分别与所述筒体的内壁相对的两个部分铰接，所述舵位于所述水推进器的下游且能够绕与所述筒体的铰接点旋转用以改变所述无人机在水域的行进方向。

7.根据权利要求2所述的无人机，其特征在于，所述多个升力螺旋桨设置在飞行平台上，并且所述舱可拆卸地附接到所述飞行平台的底面。

8.根据权利要求7所述的无人机，其特征在于，还包括与所述飞行平台接合的一对主翼。

9.根据权利要求8所述的无人机，其特征在于，还包括与所述一对主翼接合的一对平行的线性支撑件。

10.根据权利要求9所述的无人机，其特征在于，所述多个升力螺旋桨设置在所述一对平行的线性支撑件上。

11.根据权利要求7所述的无人机，其特征在于，还包括与所述舱接合的漂浮装置，以允许所述舱漂浮在水上；其中，在所述舱与所述飞行平台分离时，所述舱能够在水中航行。

12.根据权利要求11所述的无人机，其特征在于，所述漂浮装置包括能够充放气的长条形结构，所述长条形结构的长度方向与所述舱的纵轴平行，所述长条形结构的数量为两个且分别设于所述舱的左侧和右侧；和/或，

所述漂浮装置包括多个能够充放气的气囊，多个所述气囊均匀设于所述舱的左侧和右侧。

13.根据权利要求11所述的无人机，其特征在于，还包括设置在所述舱中的第一能量存储单元，所述第一能量存储单元被配置为向所述水推进系统供应能量。

14.根据权利要求13所述的无人机，其特征在于，所述舱或所述飞行平台具有脱离机构，以在操作期间从所述飞行平台选择性地分离所述舱。

15.根据权利要求14所述的无人机，其特征在于，还包括在所述舱内部的用户控制界面，用于乘客手动控制所述水推进系统，其中所述舱是客舱。

16.根据权利要求14所述的无人机，其特征在于，还包括设置在所述飞行平台内的第二能量存储单元，并且所述飞行平台被设置为在不附接到所述舱的状态下飞行。

17.根据权利要求13所述的无人机，其特征在于，所述舱具有至少一个电动轮，所述电动轮被配置为使所述舱在地面上移动。

18.根据权利要求13所述的无人机，其特征在于，所述飞行平台具有至少一个电动轮，所述电动轮被配置为在不附接到所述舱的状态下使所述飞行平台在地面上移动。

19.根据权利要求1所述的无人机，其特征在于，所述舱是货舱或客舱。

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