CN215399324U - 一种跨介质多旋翼无人机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种跨介质多旋翼无人机，属于无人机领域，包括层叠状固定连接的上机身和下机身，下机身呈船型以便于在水中航行，且下机身的尾部安装有尾舵；下机身的左、右两侧关于下机身的中轴线对称地布置有至少两对机臂，机臂的臂梢处均可转动连接有倾转底座，倾转底座上固定安装有涵道螺旋桨；其中，机臂与倾转底座之间连接有倾转舵机以驱动倾转底座转动，且倾转底座的转动轴线垂直于下机身的中轴线，涵道螺旋桨垂直于倾转底座的转动轴线。本实用新型无人机从空中降落到水面上时，通过倾转底座的倾转改变涵道螺旋桨的推力方向，实现无人机在水面上的运动，且涵道螺旋桨系统具有更高的气动效率以及气动噪声低、安全性高等优点。

Description

一种跨介质多旋翼无人机

技术领域

本实用新型涉及无人机领域，特别涉及一种跨介质多旋翼无人机。

背景技术

无人驾驶飞机简称“无人机”，英文缩写为“UAV”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的飞行器，或者由机载计算机完全地或间歇地自主地操作。无人机目前应用领域广泛，在军用和民用等方面均有普遍应用。军用方面，无人机分为侦察机和靶机。民用方面，无人机目前在航拍、农业、植保、微型自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、影视拍摄等方面均有广泛的应用。

传统无人机只能在空中飞行，而在实际运用中，这种无人机局限性非常强，在现实生活中，对于许多工作都要求无人机频繁地完成水空过渡。目前，现代各国普遍采用多旋翼无人机完成空中部分的工作，用水面航行器或者潜航器完成水下工作，这需要准备两种类型的设备，从而带来了使用、后勤以及管理方面的不便。

实用新型内容

针对现有技术存在的传统的无人机无法执行涉水任务的问题，本实用新型的目的在于提供一种跨介质多旋翼无人机。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：

一种跨介质多旋翼无人机，包括层叠状固定连接的上机身和下机身，所述下机身呈船型以便于在水中航行，且所述下机身的尾部安装有尾舵；所述下机身的左、右两侧关于下机身的中轴线对称地布置有至少两对机臂，所述机臂的臂梢处均可转动连接有倾转底座，所述倾转底座上固定安装有涵道螺旋桨；其中，所述机臂与所述倾转底座之间连接有倾转舵机以驱动所述倾转底座转动，且所述倾转底座的转动轴线垂直于所述下机身的中轴线，所述涵道螺旋桨垂直于所述倾转底座的转动轴线。

优选的，所述涵道螺旋桨包括涵道外壳、支架、电机和桨叶；其中，所述涵道外壳固定安装在所述倾转底座上，所述支架固定安装在所述涵道外壳的内部，所述电机固定连接在所述支架上且所述电机的输出轴与所述涵道外壳同轴，所述桨叶固定安装在所述电机的输出轴上。

优选的，所述下机身的尾部左右对称地安装有两个所述尾舵。

优选的，所述下机身包括两个呈双体船型联结的船体，两个所述尾舵分别安装在两个所述船体的尾部。

优选的，所述机臂包括倾斜段和水平段，所述倾斜段的根部固定安装在所述下机身的侧壁上，且所述倾斜段从根部到梢部向下倾斜；所述水平段呈水平状布置，所述水平段的根部固定连接在所述倾斜段的梢部，所述倾转底座连接在所述水平段的梢部。

优选的，所述倾斜段的根部固定连接有固定块，所述固定块可拆卸固定连接在所述下机身的侧壁上。

优选的，所述尾舵包括舵体、舵叶、舵杆和尾舵舵机，所述舵体固定连接在所述下机身的尾部，且所述舵体上设置有与所述舵叶相适配的缺口，所述舵杆与所述舵叶固定连接，且所述舵杆与所述舵体可转动连接，所述尾舵舵机固定安装在所述舵体的内部，且所述尾舵舵机的输出端与所述舵杆机械连接以驱动所述舵叶相对于所述舵体偏转。

采用上述技术方案，由于呈船体造型的下机身的设置，使得当无人机需要执行水上任务时，通过呈船体造型的下机身，使得无人机能够在水面上获得较好的支撑和航行适应能力；又由于机臂梢部倾转底座的设置，使得通过倾转舵机带动倾转底座旋转时，即可改变涵道螺旋桨的方向，使涵道螺旋桨可产生用于推动无人机在水面航行的推力，从而提高无人机在水面上的适应能力。

附图说明

图1为本实用新型跨介质多旋翼无人机垂直起降时的主视图；

图2为本实用新型跨介质多旋翼无人机垂直起降时的侧视图；

图3为本实用新型跨介质多旋翼无人机水平航行时的主视图；

图4为本实用新型跨介质多旋翼无人机水平航行时的侧视图；

图5为图2中A处的局部放大图。

图中:1-上机身、2-下机身、3-机臂、31-倾斜段、32-水平段、4-倾转底座、5-涵道螺旋桨、51-涵道外壳、52-支架、53-电机、54-桨叶、6-尾舵、61-舵体、62-舵叶、63-舵杆、7-固定块、8-片状结构。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示对本实用新型结构的说明，仅是为了便于描述本实用新型的简便，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

对于本技术方案中的“第一”和“第二”，仅为对相同或相似结构，或者起相似功能的对应结构的称谓区分，不是对这些结构重要性的排列，也没有排序、或比较大小、或其他含义。

另外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个结构内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据本实用新型的总体思路，联系本方案上下文具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

一种跨介质多旋翼无人机，如图1-4所示，包括上机身1和下机身2，其中下机身2呈船型以便于在水中航行，而上机身1则固定连接在下机身2的顶部，从而使得1上机身和下机身2以层叠状形式固定连接在一起。通常，上机身1用于搭载各类电气元件，例如传感器、通信设备、控制设备等。

其中，下机身2的左、右两侧的侧壁上均布置有机臂3，每一侧上的机臂3的数量相同，并且下机身2的左、右两侧的侧壁上安装有机臂3关于关于下机身2的中轴线(沿前后方向的轴线)对称。例如，设置机臂3共有四个，下机身2的左、右两侧各布置两个机臂3。

其中，机臂3的臂梢处均可转动连接有倾转底座4，而倾转底座4上则固定安装有涵道螺旋桨5。具体而言，倾转底座4与一个短轴固定连接，该短轴上固定有轴承，而机臂3的臂梢处设置有轴承座以便于短轴的安装，从而使得倾转底座4与机臂3实现可转动连接，另外，轴承与轴承座之间以及轴承座与机臂3之间均布置有密封结构以防水，例如密封圈或者密封填料。机臂3与倾转底座4之间还连接有倾转舵机(图中未示出)以驱动倾转底座4转动。本实施例中，倾转舵机固定安装在机臂3的内部，上述的短轴的两端分别位于机臂3的内部和外部，其位于机臂3外部的一端用于固定上述的倾转底座4，其位于机臂3内部的一端用于与倾转舵机的输出轴机械连接，例如联轴器。或者在另一个实施例中，还可以省略上述的短轴，而是使倾转舵机的输出轴直接从机臂3的内部伸出，再与倾转底座4固定连接即可。

其中，另配置倾转底座4的转动轴线垂直于下机身2的中轴线，而涵道螺旋桨5的轴线则垂直于倾转底座4的转动轴线。如此设置，通过倾转舵机带动倾转底座4转动，即可控制涵道螺旋桨5的朝向，例如当涵道螺旋桨5的轴线处于竖直状态时，其产生的是升力，从而使无人机可垂直起降；例如当涵道螺旋桨5的轴线处于水平状态时，其产生的是水平推力，从而使无人机可在水面上航行，或者在空中飞行；再例如当涵道螺旋桨5的轴线为介于水平与竖直之间的状态时，其既产生升力又产生水平推力，从而可使无人机在水平航行与垂直起降之间进行切换。可以理解的是，无人机在水面航行时，只需要有一对机臂3上(例如位于下机身2后方的一对机臂3)的涵道螺旋桨5进行角度偏转即可，如图4所示。

本实施例中，配置涵道螺旋桨5包括涵道外壳51、支架52、电机53和桨叶54。其中，涵道外壳51为两端敞开的圆柱筒型壳状结构，该涵道外壳51的外壁固定安装在倾转底座4上；支架52呈辐条状，该支架52固定安装在涵道外壳51的内部；电机53则固定连接在支架52上，并且电机53的输出轴与涵道外壳51同轴；而桨叶54则固定安装在电机53的输出轴上。如此设置，涵道螺旋桨5相比于孤立的螺旋桨具有更高的气动效率，且具有气动噪声低、安全性高等优点。

本实施例中，为了提高无人机在水中航行时的适应能力，在下机身2的尾部安装有尾舵6，尾舵6包括舵体61、舵叶62、舵杆63和尾舵舵机(图中未示出)。如图5所示，其中，舵体61固定连接在下机身2的尾部，且舵体61上(后侧)设置有与舵叶62相适配的缺口以便于安装舵叶62，舵杆63则与舵叶62固定连接，而固定有舵杆63的舵叶62嵌合在舵体61的缺口内后，舵杆63再与舵体1可转动连接，而尾舵舵机固定安装在舵体61的内部，且尾舵舵机的输出端与舵杆63机械连接(例如联轴器)以驱动舵叶62相对于舵体61偏转。并且本实施例中，在下机身2的底部一体成型有片状结构8，该片状结构8呈竖直状设置，该片状结构8可作为鳍使用以防止船体侧翻，其从下机身2的首部延伸到尾部，而上述的尾舵6则安装在片状结构8的尾部上。

本实施例中，为了进一步提高无人机在水中航行时的方向控制能力，配置下机身2的尾部左右对称地安装有两个上述的尾舵6，使得两个尾舵6相互配合而提高无人机在水面航行时的方向控制能力。并且可以理解的是，本实施例中，进一步配置下机身2包括两个呈双体船型联结的船体，两个船体通过处于上方的上机身1联结固定，而两个尾舵6则分别安装在两个船体的尾部。

为了确保无人机在水面航行时，上述的涵道螺旋桨5能够伸入到水中以驱动水流，本实施例中，设置机臂3从其根部到梢部向下倾斜，以便于使涵道螺旋桨5能够伸入到水中使用。具体的，配置机臂3包括倾斜段31和水平段32，倾斜段31的根部固定安装在下机身2的侧壁上，且倾斜段31从根部到梢部向下倾斜，而水平段32则呈水平状布置，水平段32的根部固定连接在倾斜段31的梢部，上述的倾转底座4则固定连接在水平段32的梢部。相应的，配置涵道螺旋桨5中的电机53为防水电机。

进一步的，设置倾斜段31的根部固定连接有固定块7，该固定块7通过螺栓或者螺钉等方式可拆卸固定连接在下机身2的侧壁上，以便于快速的拆卸和更换机臂3。

以上结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但本实用新型不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本实用新型的保护范围内。

Claims (7)

1.一种跨介质多旋翼无人机，其特征在于：包括层叠状固定连接的上机身和下机身，所述下机身呈船型以便于在水中航行，且所述下机身的尾部安装有尾舵；所述下机身的左、右两侧关于下机身的中轴线对称地布置有至少两对机臂，所述机臂的臂梢处均可转动连接有倾转底座，所述倾转底座上固定安装有涵道螺旋桨；其中，所述机臂与所述倾转底座之间连接有倾转舵机以驱动所述倾转底座转动，且所述倾转底座的转动轴线垂直于所述下机身的中轴线，所述涵道螺旋桨垂直于所述倾转底座的转动轴线。

2.根据权利要求1所述的跨介质多旋翼无人机，其特征在于：所述涵道螺旋桨包括涵道外壳、支架、电机和桨叶；其中，所述涵道外壳固定安装在所述倾转底座上，所述支架固定安装在所述涵道外壳的内部，所述电机固定连接在所述支架上且所述电机的输出轴与所述涵道外壳同轴，所述桨叶固定安装在所述电机的输出轴上。

3.根据权利要求1所述的跨介质多旋翼无人机，其特征在于：所述下机身的尾部左右对称地安装有两个所述尾舵。

4.根据权利要求3所述的跨介质多旋翼无人机，其特征在于：所述下机身包括两个呈双体船型联结的船体，两个所述尾舵分别安装在两个所述船体的尾部。

5.根据权利要求1所述的跨介质多旋翼无人机，其特征在于：所述机臂包括倾斜段和水平段，所述倾斜段的根部固定安装在所述下机身的侧壁上，且所述倾斜段从根部到梢部向下倾斜；所述水平段呈水平状布置，所述水平段的根部固定连接在所述倾斜段的梢部，所述倾转底座连接在所述水平段的梢部。

6.根据权利要求5所述的跨介质多旋翼无人机，其特征在于：所述倾斜段的根部固定连接有固定块，所述固定块可拆卸固定连接在所述下机身的侧壁上。

7.根据权利要求1所述的跨介质多旋翼无人机，其特征在于：所述尾舵包括舵体、舵叶、舵杆和尾舵舵机，所述舵体固定连接在所述下机身的尾部，且所述舵体上设置有与所述舵叶相适配的缺口，所述舵杆与所述舵叶固定连接，且所述舵杆与所述舵体可转动连接，所述尾舵舵机固定安装在所述舵体的内部，且所述尾舵舵机的输出端与所述舵杆机械连接以驱动所述舵叶相对于所述舵体偏转。

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