一種延長(zhǎng)飛行時(shí)間的無(wú)人機(jī)裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及無(wú)人機(jī)領(lǐng)域，具體涉及一種延長(zhǎng)飛行時(shí)間的無(wú)人機(jī)裝置，包括機(jī)體和布置于機(jī)體內(nèi)的主控單元，所述機(jī)體周圍還安裝有輔助螺旋槳和氣囊裝置，輔助螺旋槳通過(guò)主控單元控制，所述輔助螺旋槳的旋轉(zhuǎn)平面垂直于水平面，且輔助螺旋槳的旋轉(zhuǎn)平面方向可調(diào)，所述氣囊裝置布置于無(wú)人機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)上方，其內(nèi)部為用于充斥比空氣密度小的輕密度氣體的空腔，所述氣囊裝置還連接有用于排放其內(nèi)部氣體的排氣閥門。本裝置使無(wú)人機(jī)從起飛到準(zhǔn)備降落的過(guò)程中，只消耗較少的機(jī)載能源，可以延長(zhǎng)飛行時(shí)間，從而提升了無(wú)人機(jī)的作業(yè)效率。
【專利說(shuō)明】
一種延長(zhǎng)飛行時(shí)間的無(wú)人機(jī)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及無(wú)人機(jī)領(lǐng)域，特別是一種延長(zhǎng)飛行時(shí)間的無(wú)人機(jī)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]無(wú)人機(jī)又稱為無(wú)人駕駛飛機(jī)、遠(yuǎn)程遙控或自巡航飛機(jī)，是一種成本低、損耗小、機(jī)動(dòng)性高的可攜帶負(fù)載飛行器，已被廣泛應(yīng)用于軍事、科研、民用等多種領(lǐng)域。在軍事領(lǐng)域，無(wú)人機(jī)可應(yīng)用于敵情偵查、通訊中繼、早期預(yù)警、靶機(jī)訓(xùn)練等，甚至可直接組成無(wú)人機(jī)編隊(duì)進(jìn)行對(duì)敵作戰(zhàn);在科研領(lǐng)域，可用于飛行試驗(yàn)的驗(yàn)證、新設(shè)備及新方案的可行性模擬評(píng)估、航拍圖像的獲取、惡劣環(huán)境下的取樣及條件監(jiān)測(cè)等；在民用領(lǐng)域，無(wú)人機(jī)可用于農(nóng)業(yè)墑情監(jiān)測(cè)、農(nóng)業(yè)施肥、災(zāi)情分析、工程監(jiān)理、電網(wǎng)線路巡視等。在一些實(shí)際應(yīng)用中，無(wú)人機(jī)技術(shù)已經(jīng)取得了相當(dāng)好的成果，人們已逐漸認(rèn)識(shí)到它的巨大潛力與作用。
[0003]四旋翼無(wú)人機(jī)作為無(wú)人機(jī)的一種，通過(guò)安裝在十字形機(jī)架結(jié)構(gòu)四個(gè)頂端的主螺旋槳，產(chǎn)生氣動(dòng)力，無(wú)人機(jī)上設(shè)置有主控單元，主控單元將監(jiān)測(cè)系統(tǒng)測(cè)得的無(wú)人機(jī)飛行狀態(tài)換算成系統(tǒng)調(diào)節(jié)量。在無(wú)人機(jī)飛行過(guò)程中，通過(guò)主控單元調(diào)整主螺旋槳的轉(zhuǎn)速，控制四翼無(wú)人機(jī)的飛行動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)垂直起降、自由懸停、前進(jìn)、倒退、超低空飛行等多種空中姿態(tài)。如圖1所示，四個(gè)主螺旋槳處在同一高度平面，第一主螺旋槳I和第三主螺旋槳3逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，第二主螺旋槳2和第四主螺旋槳4順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，通過(guò)改變不同主螺旋槳的轉(zhuǎn)速，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)四翼無(wú)人機(jī)飛行姿態(tài)的控制。四旋翼無(wú)人機(jī)以其新穎的外形及緊湊的結(jié)構(gòu)，被認(rèn)為是一種最簡(jiǎn)單、最直觀的穩(wěn)定控制形式。
[0004]這種無(wú)人機(jī)技術(shù)雖具有研發(fā)成本低、可實(shí)施性強(qiáng)、使用范圍廣、操作要求低等優(yōu)點(diǎn)，但無(wú)人機(jī)在進(jìn)行重負(fù)荷條件下飛行作業(yè)時(shí)，螺旋槳在垂直方向上所提供的拉力不僅要克服無(wú)人機(jī)自身的重力，而且還要克服其負(fù)載的重力。由于無(wú)人機(jī)自身的機(jī)載能源有限，在無(wú)人機(jī)搭載有重負(fù)荷條件下會(huì)較快消耗完機(jī)載能源，難以完成長(zhǎng)時(shí)間大范圍的飛行作業(yè)任務(wù)。無(wú)人機(jī)需要來(lái)回折返不斷地補(bǔ)充機(jī)載能源或進(jìn)行多次搭載完成作業(yè)任務(wù)，這嚴(yán)重影響了無(wú)人機(jī)的作業(yè)效率，對(duì)無(wú)人機(jī)的推廣使用和提高經(jīng)濟(jì)效益造成了較大負(fù)面影響。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的由于無(wú)人機(jī)自身的機(jī)載能源有限，在重負(fù)荷條件下無(wú)人機(jī)會(huì)很快消耗完機(jī)載能源，難以進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間大范圍的飛行作業(yè)任務(wù)，從而導(dǎo)致無(wú)人機(jī)作業(yè)效率低下的問(wèn)題，提供一種用于無(wú)人機(jī)延長(zhǎng)飛行時(shí)間的無(wú)人機(jī)裝置，該無(wú)人機(jī)裝置通過(guò)設(shè)置氣囊裝置使無(wú)人機(jī)從開(kāi)始起飛到開(kāi)始降落的過(guò)程中，主要借助空氣的浮力來(lái)實(shí)現(xiàn)飛行作業(yè)任務(wù)，只消耗較少的機(jī)載能源，從而使無(wú)人機(jī)長(zhǎng)時(shí)間處于飛行作業(yè)狀態(tài)，提升了無(wú)人機(jī)的作業(yè)效率。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為:
[0007]—種延長(zhǎng)飛行時(shí)間的無(wú)人機(jī)裝置，包括機(jī)體和布置于機(jī)體內(nèi)的主控單元，所述機(jī)體周圍還安裝有輔助螺旋槳和氣囊裝置，輔助螺旋槳通過(guò)主控單元控制，所述輔助螺旋槳的旋轉(zhuǎn)平面垂直于水平面，且輔助螺旋槳的旋轉(zhuǎn)平面方向可調(diào)，所述氣囊裝置為布置于無(wú)人機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)上方，其內(nèi)部為用于充斥比空氣密度小的輕密度氣體的空腔，所述氣囊裝置還連接有用于排放其內(nèi)部氣體的排氣閥門，用于排放氣囊裝置中的氣體。
[0008]當(dāng)無(wú)人機(jī)在重負(fù)荷條件下起飛時(shí)，通過(guò)向氣囊裝置內(nèi)部空腔充斥輕密度氣體，使氣囊裝置充氣后借助空氣的浮力為無(wú)人機(jī)提供向上的拉力，同時(shí)主螺旋槳以較低的轉(zhuǎn)速進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生一定向上的拉力，主螺旋槳和氣囊裝置同時(shí)為無(wú)人機(jī)提供向上的拉力，一起克服無(wú)人機(jī)的自身重力及搭載載荷的重力，輔助螺旋槳的旋轉(zhuǎn)平面垂直于水平面，為無(wú)人機(jī)提供水平方向上的作用力，用于消除無(wú)人機(jī)在水平方向上環(huán)境干擾所造成的偏移量，使無(wú)人機(jī)平穩(wěn)上升。當(dāng)無(wú)人機(jī)上升到一定高度后，通過(guò)主控單元調(diào)整主螺旋槳的轉(zhuǎn)速，使無(wú)人機(jī)在預(yù)設(shè)高度開(kāi)展作業(yè)，主螺旋槳只需要消耗極少的機(jī)載能源來(lái)調(diào)節(jié)無(wú)人機(jī)的在豎直方向的運(yùn)動(dòng)偏移量，輔助螺旋槳消耗較少的機(jī)載能源來(lái)控制無(wú)人機(jī)在作業(yè)高度水平面上的運(yùn)動(dòng)方向，同時(shí)消除在水平方向上受到的環(huán)境干擾。采取這種結(jié)構(gòu)的無(wú)人機(jī)，降低了對(duì)機(jī)載能源的消耗速度，延長(zhǎng)了無(wú)人機(jī)的作業(yè)時(shí)間，使無(wú)人機(jī)在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)持續(xù)處于理想的工作狀態(tài)，避免了無(wú)人機(jī)來(lái)回折返不斷地補(bǔ)充機(jī)載能源或進(jìn)行多次搭載，從而達(dá)到提高無(wú)人機(jī)工作效率的目的。當(dāng)無(wú)人機(jī)作業(yè)一段時(shí)間后，其搭載的負(fù)荷載荷減輕，無(wú)人機(jī)受到氣囊裝置的拉力會(huì)大于其自身的重力和搭載載荷的重力，無(wú)人機(jī)的作業(yè)高度會(huì)繼續(xù)上升，當(dāng)主螺旋槳停止提供向上的拉力后無(wú)人機(jī)的高度仍在上升時(shí)，通過(guò)排氣裝置釋放氣囊裝置中的氣體，降低為無(wú)人機(jī)提供的拉力，使無(wú)人機(jī)受到的作用力始終處于相對(duì)平衡狀態(tài)，采取這種方式，只需要主螺旋槳提供較小作用力來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)，使無(wú)人機(jī)保持在一定高度持續(xù)作業(yè)。
[0009]作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方案，所述無(wú)人機(jī)裝置上還設(shè)有用于測(cè)量無(wú)人機(jī)高度、速度及加速度的感應(yīng)器件，所述感應(yīng)器件與主控單元連接。主控單元將感應(yīng)器件測(cè)得的無(wú)人機(jī)飛行狀態(tài)換算成系統(tǒng)調(diào)節(jié)，通過(guò)設(shè)置在無(wú)人機(jī)上的感應(yīng)器件，可以將無(wú)人機(jī)高度、速度和加速度等飛行狀態(tài)參數(shù)及時(shí)反饋至主控單元，通過(guò)主控單元換算成系統(tǒng)調(diào)節(jié)量，再通過(guò)調(diào)整主螺旋槳的轉(zhuǎn)速使其提供的作用力發(fā)生改變，讓無(wú)人機(jī)的高度、速度和加速度得到及時(shí)調(diào)整，使無(wú)人機(jī)正常飛行。
[0010]作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方案，所述排氣閥門連接有自動(dòng)控制裝置，自動(dòng)控制裝置根據(jù)主控單元反饋的數(shù)據(jù)執(zhí)行命令，用于將排氣閥門及時(shí)打開(kāi)或關(guān)閉。無(wú)人機(jī)通過(guò)主控單元對(duì)感應(yīng)器件測(cè)得的數(shù)據(jù)及時(shí)分析、計(jì)算，并換算成調(diào)整參數(shù)，自動(dòng)控制裝置根據(jù)主控單元傳遞的調(diào)整參數(shù)及時(shí)對(duì)無(wú)人機(jī)的飛行狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)無(wú)人機(jī)的高度超過(guò)設(shè)定高度時(shí)，自動(dòng)控制裝置根據(jù)反饋的信號(hào)將排氣閥門打開(kāi)，從而釋放氣囊裝置內(nèi)的部分氣體，阻止無(wú)人機(jī)偏離預(yù)設(shè)的高度，同時(shí)根據(jù)感應(yīng)器件測(cè)得的速度和加速度數(shù)值，及時(shí)調(diào)整無(wú)人機(jī)在垂直方向上的速度和加速度，使無(wú)人機(jī)平穩(wěn)飛行。
[0011]作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方案，所述氣囊裝置上還連接有用于為氣囊裝置供氣的氣體反應(yīng)裝置，所述氣體反應(yīng)裝置為連接有進(jìn)料口和供氣口的密閉容器，其內(nèi)裝設(shè)有反應(yīng)原料，反應(yīng)原料通過(guò)進(jìn)料口進(jìn)入反應(yīng)容器，所述進(jìn)料口串聯(lián)式連接有兩個(gè)進(jìn)料閥門。反應(yīng)原料從進(jìn)料口進(jìn)入到密閉容器，進(jìn)料口連接密閉容器的通道上串聯(lián)式連接有兩個(gè)閥門，分別為布置于進(jìn)料口側(cè)的第一進(jìn)料閥門和布置于反應(yīng)容器側(cè)的第二進(jìn)料閥門，反應(yīng)原料進(jìn)入密閉容器進(jìn)行反應(yīng)后產(chǎn)生輕密度氣體，氣體通過(guò)與反應(yīng)容器內(nèi)部相通的供氣口輸送到氣囊裝置，密閉容器為反應(yīng)原料提供進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的場(chǎng)所，進(jìn)料閥門可有效防止氣體反應(yīng)裝置內(nèi)生成的氣體外泄，通過(guò)氣體反應(yīng)裝置向氣囊提供輕密度氣體，在供氣口上連接有供氣閥門，可根據(jù)需要向氣囊裝置供應(yīng)適量輕密度氣體。
[0012]設(shè)置氣體反應(yīng)裝置，可以及時(shí)向氣囊裝置補(bǔ)充輕密度氣體，從而保持飛行狀態(tài)，無(wú)人機(jī)在飛行過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)根據(jù)作業(yè)指令不斷上升或下降，同時(shí)為了躲避障礙物，無(wú)人機(jī)也會(huì)重復(fù)出現(xiàn)上升和下降，無(wú)人機(jī)在需要下降時(shí)，通過(guò)排氣裝置釋放部分氣體即可，同時(shí)設(shè)置氣體反應(yīng)裝置，可以在無(wú)人機(jī)需要再次上升時(shí)，通過(guò)氣體反應(yīng)裝置生成氣體后及時(shí)向氣囊裝置內(nèi)進(jìn)行補(bǔ)充，使無(wú)人機(jī)在重負(fù)荷狀態(tài)下輕易上升，避免對(duì)機(jī)載能源的巨大消耗，從而起到延長(zhǎng)作業(yè)時(shí)間，提高工作效率的目的。
[0013]作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方案，所述氣體反應(yīng)裝置向氣囊裝置輸送氣體的通道上連接有供氣閥門，所述供氣閥門通過(guò)自動(dòng)控制裝置進(jìn)行控制，自動(dòng)控制裝置根據(jù)主控單元反饋的數(shù)據(jù)執(zhí)行命令，用于將供氣閥門及時(shí)打開(kāi)或關(guān)閉。通過(guò)感應(yīng)器所測(cè)得的無(wú)人機(jī)的高度、速度及加速度數(shù)值，通過(guò)主控單元換算成調(diào)節(jié)量并啟動(dòng)自動(dòng)控制裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)閥門的自動(dòng)開(kāi)啟和自動(dòng)閉合，保證無(wú)人機(jī)在起飛時(shí)，及時(shí)打開(kāi)供氣閥門，使氣體反應(yīng)裝置中的氣體充斥到氣囊裝置中，使無(wú)人機(jī)上升到作業(yè)高度，當(dāng)無(wú)人機(jī)的作業(yè)高度繼續(xù)上升達(dá)到預(yù)設(shè)飛行高度時(shí)，再通過(guò)自動(dòng)控制裝置關(guān)閉供氣閥門，使無(wú)人機(jī)保持在一定高度進(jìn)行作業(yè)。
[0014]作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方案，所述氣囊裝置為體積隨氣體量和氣體壓力變化的伸縮裝置，所述伸縮裝置的材料為柔性織物。使用尼龍纖維等柔性織物作為氣囊裝置具有較大的使用優(yōu)勢(shì)，作為提供動(dòng)力來(lái)源的裝置，氣囊裝置連接著無(wú)人機(jī)漂浮在空中，當(dāng)供氣裝置向氣囊裝置供氣時(shí)，氣囊裝置借助空氣的浮力向無(wú)人機(jī)提供向上的拉力，與無(wú)人機(jī)主螺旋槳一起克服無(wú)人機(jī)的重力及負(fù)載的重力。
[0015]作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方案，所述輔助螺旋槳為4個(gè)，對(duì)稱布置于十字形機(jī)架的端部。設(shè)置4個(gè)輔助螺旋槳，使4個(gè)輔助螺旋槳可以對(duì)稱安裝于十字形機(jī)架上的4個(gè)端部，不需要額外增加安裝支架，同時(shí)輔助螺旋槳和主螺旋槳的個(gè)數(shù)相同，便于控制在4個(gè)方向上的作用力，用以調(diào)整無(wú)人機(jī)在水平方向的速度和加速度。
[0016]作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方案，所述輔助螺旋槳還設(shè)有可調(diào)底座，用于調(diào)整輔助螺旋槳的旋轉(zhuǎn)平面方向，所述輔助螺旋槳通過(guò)可調(diào)底座安裝于機(jī)架上。在機(jī)架上設(shè)有可調(diào)底座，可調(diào)底座可以用以改變輔助螺旋槳的方向，使無(wú)人機(jī)在多種環(huán)境下的功能得到最優(yōu)化。在平穩(wěn)環(huán)境下，通過(guò)可調(diào)底座調(diào)整輔助螺旋槳的旋轉(zhuǎn)平面方向?yàn)槠叫杏谒矫?，使輔助螺旋槳產(chǎn)生垂直方向上的作用力，與主螺旋槳一起為無(wú)人機(jī)提供向上的拉力，無(wú)人機(jī)上升至作業(yè)高度時(shí)，再通過(guò)可調(diào)底座使輔助螺旋槳的旋轉(zhuǎn)平面方向調(diào)整為垂直于水平面，用于控制無(wú)人機(jī)在作業(yè)高度水平面上的運(yùn)動(dòng)方向；在風(fēng)速較大等惡劣條件下，通過(guò)可調(diào)底座調(diào)整輔助螺旋槳的旋轉(zhuǎn)平面方向垂直于水平面，使輔助螺旋槳產(chǎn)生水平方向上的作用力，用于消除無(wú)人機(jī)在水平方向上環(huán)境干擾所造成的偏移量，使無(wú)人機(jī)平穩(wěn)安全起飛，無(wú)人機(jī)上升至作業(yè)高度時(shí)，主螺旋槳用于調(diào)節(jié)抵消無(wú)人機(jī)在豎直方向運(yùn)動(dòng)偏移量，輔助螺旋槳用于控制無(wú)人機(jī)在作業(yè)高度水平面上的運(yùn)動(dòng)方向，同時(shí)消除水平方向的環(huán)境干擾。
[0017]綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0018]1、通過(guò)在無(wú)人機(jī)上安裝氣囊裝置和輔助螺旋槳，借助空氣的浮力使氣囊為無(wú)人機(jī)提供向上的拉力，與主螺旋槳一起克服無(wú)人機(jī)的重力及負(fù)載的重力。主螺旋槳只需要消耗極少的機(jī)載能源來(lái)調(diào)節(jié)無(wú)人機(jī)在垂直方向上的運(yùn)動(dòng)偏移量，輔助螺旋槳也只需要消耗極少的機(jī)載能源來(lái)調(diào)節(jié)無(wú)人機(jī)在水平方向上的運(yùn)動(dòng)偏移量，降低了對(duì)機(jī)載能源的消耗速度，延長(zhǎng)了無(wú)人機(jī)的作業(yè)時(shí)間，使無(wú)人機(jī)在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)持續(xù)處于理想的工作狀態(tài)，從而達(dá)到提高無(wú)人機(jī)工作效率的目的，擴(kuò)大了無(wú)人機(jī)在重負(fù)荷條件下的作業(yè)時(shí)間和作業(yè)范圍，達(dá)到了無(wú)人機(jī)在重負(fù)荷條件下持續(xù)長(zhǎng)時(shí)間工作的效果；
[0019]2、通過(guò)安裝在無(wú)人機(jī)上的氣體反應(yīng)裝置向氣囊裝置提供輕密度氣體，氣囊裝置借助空氣的浮力為無(wú)人機(jī)提供向上的拉力，用于克服無(wú)人機(jī)的自身重力和搭載載荷的重力，從而大大降低了對(duì)機(jī)載能源的消耗速度，使無(wú)人機(jī)可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離長(zhǎng)時(shí)間的飛行作業(yè)等任務(wù)；
[0020]3、通過(guò)在無(wú)人機(jī)上設(shè)置感應(yīng)器件，可以將無(wú)人機(jī)高度、速度和加速度等飛行狀態(tài)參數(shù)及時(shí)反饋至主控單元，通過(guò)主控單元換算成系統(tǒng)調(diào)節(jié)量，再通過(guò)調(diào)整主螺旋槳和輔助螺旋槳的轉(zhuǎn)速使其提供的作用力發(fā)生改變，讓無(wú)人機(jī)的高度、速度和加速度得到及時(shí)調(diào)整，使無(wú)人機(jī)正常飛行；
[0021]4、在供氣閥門和排氣閥門上安裝自動(dòng)控制裝置，使閥門在主動(dòng)單元的運(yùn)行下，可以及時(shí)通過(guò)自動(dòng)控制裝置打開(kāi)或關(guān)閉閥門，使無(wú)人機(jī)保持在預(yù)定軌道飛行或作業(yè)，保證無(wú)人機(jī)的飛行安全；
[0022]5、在機(jī)架上設(shè)有可調(diào)底座，可調(diào)底座可以用以改變輔助螺旋槳旋轉(zhuǎn)平面的方向，使無(wú)人機(jī)在多種環(huán)境下的功能得到最優(yōu)化。在平穩(wěn)環(huán)境下，使輔助螺旋槳產(chǎn)生垂直方向上的作用力，與主螺旋槳一起為無(wú)人機(jī)提供向上的拉力；在風(fēng)速較大等惡劣條件下使輔助螺旋槳產(chǎn)生水平方向上的作用力，用于消除無(wú)人機(jī)在水平方向上環(huán)境干擾所造成的偏移量，使無(wú)人機(jī)平穩(wěn)安全起飛。
[0023]【附圖說(shuō)明】:
[0024]圖1為現(xiàn)有的四旋翼無(wú)人機(jī)的結(jié)構(gòu)原理圖。
[0025]圖2為本實(shí)用新型的無(wú)人機(jī)裝置的結(jié)構(gòu)原理圖。
[0026]圖3為圖2中無(wú)人機(jī)裝置的氣體反應(yīng)裝置的結(jié)構(gòu)原理圖。
[0027]圖中標(biāo)記:1_第一主螺旋槳，2-第二主螺旋槳，3-第三主螺旋槳，4-第四主螺旋槳，5-氣囊裝置，6-氣體反應(yīng)裝置，601-進(jìn)料口，602_第一進(jìn)料閥門，603_第二進(jìn)料閥門，604-反應(yīng)容器，7-供氣閥門，8-排氣閥門，9-供氣口，10-第一輔助螺旋槳，11-第二輔助螺旋槳，12-第三輔助螺旋槳，13-第四輔助螺旋槳，14-第一可調(diào)底座，15-第二可調(diào)底座，16-第三可調(diào)底座，17-第四可調(diào)底座。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)的說(shuō)明。
[0029]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
實(shí)施例
[0030]如圖2所示，延長(zhǎng)飛行時(shí)間的無(wú)人機(jī)裝置，包括機(jī)體和布置于機(jī)體內(nèi)的主控單元，機(jī)體周圍還安裝有輔助螺旋槳和氣囊裝置5，輔助螺旋槳通過(guò)主控單元控制，輔助螺旋槳的旋轉(zhuǎn)平面垂直于水平面，且輔助螺旋槳的旋轉(zhuǎn)平面方向可調(diào)，氣囊裝置5為布置于無(wú)人機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)上方，其內(nèi)部為用于充斥比空氣密度小的輕密度氣體的空腔，氣囊裝置5還連接有用于排放其內(nèi)部氣體的排氣閥門8。
[0031]輔助螺旋槳為4個(gè)，對(duì)稱安裝于十字形機(jī)架的端部，且每個(gè)輔助螺旋槳還設(shè)有可調(diào)底座，可調(diào)底座用于調(diào)整輔助螺旋槳的旋轉(zhuǎn)平面方向，輔助螺旋槳通過(guò)可調(diào)底座安裝于機(jī)架上，如圖2所示，第一主螺旋槳1、第二主螺旋槳2、第三主螺旋槳3、第四主螺旋槳4布置于十字形機(jī)架結(jié)構(gòu)上，將十字形機(jī)架的布置平面看作直角坐標(biāo)平面，則第一主螺旋槳I和第三主螺旋槳3分別布置在X軸的正負(fù)方向上，從俯視方向看，主螺旋槳旋轉(zhuǎn)方向?yàn)槟鏁r(shí)針旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)平面平行于水平面，為無(wú)人機(jī)提供向上的拉力，用以克服無(wú)人機(jī)自身的重力。第二主螺旋槳2和第四主螺旋槳4分別布置在Y軸的正負(fù)方向上，從俯視方向看，主螺旋槳旋轉(zhuǎn)方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较?，旋轉(zhuǎn)平面平行于水平面，為無(wú)人機(jī)提供向上的拉力，用以克服無(wú)人機(jī)自身的重力，第一輔助螺旋槳10通過(guò)第一可調(diào)底座14安裝于第一主螺旋槳I的外側(cè)的十字形機(jī)架上，第二輔助螺旋槳11通過(guò)第二可調(diào)底座15安裝于第二主螺旋槳2的外側(cè)的十字形機(jī)架上，第三輔助螺旋槳12通過(guò)第三可調(diào)底座16安裝于第三主螺旋槳3的外側(cè)的十字形機(jī)架上，第四輔助螺旋槳13通過(guò)第四可調(diào)底座17安裝于第四主螺旋槳4的外側(cè)的十字形機(jī)架上，采取這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使無(wú)人機(jī)在安裝輔助螺旋槳時(shí)不需要額外增加安裝支架，同時(shí)輔助螺旋槳和主螺旋槳的個(gè)數(shù)相同，便于控制在4個(gè)方向上的作用力，用以調(diào)整無(wú)人機(jī)在水平方向的速度和加速度。輔助螺旋槳在工作時(shí)，分別從X軸、Y軸的正方向看，第一輔助螺旋槳10和第四輔助螺旋槳13為逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，第二輔助螺旋槳11和第三輔助螺旋槳12為順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)為無(wú)人機(jī)提供水平方向上的作用力。
[0032]當(dāng)無(wú)人機(jī)在重負(fù)荷條件下起飛時(shí)，通過(guò)向氣囊裝置內(nèi)部空腔充斥輕密度氣體，使氣囊裝置充氣后借助空氣的浮力為無(wú)人機(jī)提供向上的拉力，同時(shí)主螺旋槳以較低的轉(zhuǎn)速進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生一定向上的拉力，主螺旋槳和氣囊裝置同時(shí)為無(wú)人機(jī)提供向上的拉力，一起克服無(wú)人機(jī)的自身重力及搭載載荷的重力，輔助螺旋槳的旋轉(zhuǎn)平面垂直于水平面，為無(wú)人機(jī)提供水平方向上的作用力，用于消除無(wú)人機(jī)在水平方向上環(huán)境干擾所造成的偏移量，使無(wú)人機(jī)平穩(wěn)上升。當(dāng)無(wú)人機(jī)上升到一定高度后，通過(guò)主控單元調(diào)整主螺旋槳的轉(zhuǎn)速，使無(wú)人機(jī)在預(yù)設(shè)高度開(kāi)展作業(yè)，主螺旋槳只需要消耗極少的機(jī)載能源來(lái)調(diào)節(jié)無(wú)人機(jī)的在豎直方向的運(yùn)動(dòng)偏移量，輔助螺旋槳消耗較少的機(jī)載能源來(lái)控制無(wú)人機(jī)在作業(yè)高度水平面上的運(yùn)動(dòng)方向，同時(shí)消除在水平方向上受到的環(huán)境干擾。采取這種結(jié)構(gòu)的無(wú)人機(jī)，降低了對(duì)機(jī)載能源的消耗速度，延長(zhǎng)了無(wú)人機(jī)的作業(yè)時(shí)間，使無(wú)人機(jī)在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)持續(xù)處于理想的工作狀態(tài)，避免了無(wú)人機(jī)來(lái)回折返不斷地補(bǔ)充機(jī)載能源或進(jìn)行多次搭載，從而達(dá)到提高無(wú)人機(jī)工作效率的目的。當(dāng)無(wú)人機(jī)作業(yè)一段時(shí)間后，其搭載的負(fù)荷載荷減輕，無(wú)人機(jī)受到氣囊裝置的拉力會(huì)大于其自身的重力和搭載載荷的重力，無(wú)人機(jī)的作業(yè)高度會(huì)繼續(xù)上升，當(dāng)主螺旋槳停止提供向上的拉力后無(wú)人機(jī)的高度仍在上升時(shí)，通過(guò)排氣裝置釋放氣囊裝置中的氣體，降低為無(wú)人機(jī)提供的拉力，使無(wú)人機(jī)受到的作用力始終處于相對(duì)平衡狀態(tài)，采取這種方式，只需要主螺旋槳提供較小作用力來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)，使無(wú)人機(jī)保持在一定高度持續(xù)作業(yè)。
[0033]在機(jī)架上設(shè)有可調(diào)底座，可調(diào)底座可以用以改變輔助螺旋槳的方向，使無(wú)人機(jī)在多種環(huán)境下的功能得到最優(yōu)化。在平穩(wěn)環(huán)境下，通過(guò)可調(diào)底座調(diào)整輔助螺旋槳的旋轉(zhuǎn)平面方向?yàn)槠叫杏谒矫?，使輔助螺旋槳產(chǎn)生垂直方向上的作用力，與主螺旋槳一起為無(wú)人機(jī)提供向上的拉力，無(wú)人機(jī)上升至作業(yè)高度時(shí)，再通過(guò)可調(diào)底座使輔助螺旋槳的旋轉(zhuǎn)平面方向調(diào)整為垂直于水平面，用于控制無(wú)人機(jī)在作業(yè)高度水平面上的運(yùn)動(dòng)方向；在風(fēng)速較大等惡劣條件下，通過(guò)可調(diào)底座調(diào)整輔助螺旋槳的旋轉(zhuǎn)平面方向垂直于水平面，使輔助螺旋槳產(chǎn)生水平方向上的作用力，用于消除無(wú)人機(jī)在水平方向上環(huán)境干擾所造成的偏移量，使無(wú)人機(jī)平穩(wěn)安全起飛，無(wú)人機(jī)上升至作業(yè)高度時(shí)，主螺旋槳用于調(diào)節(jié)抵消無(wú)人機(jī)在豎直方向運(yùn)動(dòng)偏移量，輔助螺旋槳用于控制無(wú)人機(jī)在作業(yè)高度水平面上的運(yùn)動(dòng)方向，同時(shí)消除水平方向的環(huán)境干擾。
[0034]無(wú)人機(jī)裝置上還設(shè)有用于測(cè)量無(wú)人機(jī)高度、速度及加速度的感應(yīng)器件，所述感應(yīng)器件與主控單元連接，主控單元將感應(yīng)器件測(cè)得的無(wú)人機(jī)飛行狀態(tài)換算成系統(tǒng)調(diào)節(jié)量，通過(guò)設(shè)置在無(wú)人機(jī)上的感應(yīng)器件，可以將無(wú)人機(jī)高度、速度和加速度等飛行狀態(tài)參數(shù)及時(shí)反饋至主控單元，通過(guò)主控單元換算成系統(tǒng)調(diào)節(jié)量，再通過(guò)調(diào)整主螺旋槳和輔助螺旋槳的轉(zhuǎn)速使其提供的作用力發(fā)生改變，讓無(wú)人機(jī)的高度、速度和加速度得到及時(shí)調(diào)整，使無(wú)人機(jī)正常飛行。
[0035]如圖3所示，氣囊裝置5上還連接有用于為氣囊裝置5供氣的氣體反應(yīng)裝置6，氣體反應(yīng)裝置6為連接有進(jìn)料口 601和供氣口 9的密閉容器，其內(nèi)裝設(shè)有反應(yīng)原料，反應(yīng)原料通過(guò)進(jìn)料口 601進(jìn)入反應(yīng)容器，進(jìn)料口串聯(lián)式連接有兩個(gè)閥門，分別為布置于進(jìn)料口側(cè)的第一進(jìn)料閥門602和布置于反應(yīng)容器側(cè)的第二進(jìn)料閥門603，氣體反應(yīng)裝置6向氣囊裝置5輸送氣體的通道上連接有供氣閥門7，供氣閥門7通過(guò)自動(dòng)控制裝置進(jìn)行控制，自動(dòng)控制裝置根據(jù)主控單元反饋的數(shù)據(jù)執(zhí)行命令，用于將供氣閥門7及時(shí)打開(kāi)或關(guān)閉，排氣閥門8也連接有自動(dòng)控制裝置，自動(dòng)控制裝置根據(jù)主控單元反饋的數(shù)據(jù)執(zhí)行命令，用于將排氣閥門8及時(shí)打開(kāi)或關(guān)閉。
[0036]反應(yīng)原料進(jìn)入密閉容器進(jìn)行反應(yīng)后產(chǎn)生輕密度氣體，氣體通過(guò)與反應(yīng)容器內(nèi)部相通的供氣口輸送到氣囊裝置，密閉容器為反應(yīng)原料提供進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的場(chǎng)所，進(jìn)料閥門可有效防止氣體反應(yīng)裝置內(nèi)生成的氣體外泄，通過(guò)氣體反應(yīng)裝置向氣囊提供輕密度氣體，在供氣口上連接有供氣閥門，可根據(jù)需要向氣囊裝置供應(yīng)適量輕密度氣體，設(shè)置氣體反應(yīng)裝置，可以及時(shí)向氣囊裝置補(bǔ)充輕密度氣體，從而保持飛行狀態(tài)，無(wú)人機(jī)在飛行過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)根據(jù)作業(yè)指令不斷上升或下降，同時(shí)為了躲避障礙物，無(wú)人機(jī)也會(huì)重復(fù)出現(xiàn)上升和下降，無(wú)人機(jī)在需要下降時(shí)，通過(guò)排氣裝置釋放部分氣體即可，同時(shí)設(shè)置氣體反應(yīng)裝置，可以在無(wú)人機(jī)需要再次上升時(shí)，通過(guò)氣體反應(yīng)裝置生成氣體后及時(shí)向氣囊裝置內(nèi)進(jìn)行補(bǔ)充，使無(wú)人機(jī)在重負(fù)荷狀態(tài)下輕易上升，避免對(duì)機(jī)載能源的巨大消耗，從而起到延長(zhǎng)作業(yè)時(shí)間，提高工作效率的目的。
[0037]通過(guò)感應(yīng)器所測(cè)得的無(wú)人機(jī)的高度、速度及加速度數(shù)值，通過(guò)主控單元換算成調(diào)節(jié)量并啟動(dòng)自動(dòng)控制裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)閥門的自動(dòng)開(kāi)啟和自動(dòng)閉合，保證無(wú)人機(jī)在起飛時(shí)，及時(shí)打開(kāi)供氣閥門，使氣體反應(yīng)裝置中的氣體充斥到氣囊裝置中，使無(wú)人機(jī)上升到作業(yè)高度，當(dāng)無(wú)人機(jī)的作業(yè)高度繼續(xù)上升達(dá)到預(yù)設(shè)飛行高度時(shí)，再通過(guò)自動(dòng)控制裝置關(guān)閉供氣閥門，使無(wú)人機(jī)保持在一定高度進(jìn)行作業(yè)，當(dāng)無(wú)人機(jī)的高度超過(guò)設(shè)定高度時(shí)，排氣閥上的自動(dòng)控制裝置根據(jù)反饋的信號(hào)將排氣閥門打開(kāi)，從而釋放氣囊裝置內(nèi)的部分氣體，阻止無(wú)人機(jī)偏離預(yù)設(shè)的高度，同時(shí)根據(jù)感應(yīng)器件測(cè)得的速度和加速度數(shù)值，及時(shí)調(diào)整無(wú)人機(jī)在垂直方向上的速度和加速度，使無(wú)人機(jī)平穩(wěn)飛行。
[0038]氣囊裝置為體積隨氣體量和氣體壓力變化的伸縮裝置，所述伸縮裝置的材料為柔性織物，使用尼龍纖維等柔性織物作為氣囊裝置具有較大的優(yōu)點(diǎn)。
[0039]在實(shí)踐中實(shí)施該裝置時(shí)，根據(jù)如下方法按步驟施行:
[0040]a、首先根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式對(duì)反應(yīng)原料進(jìn)行等比例匹配；
[0041]b、將反應(yīng)原料以等比例單元的形式從對(duì)應(yīng)的進(jìn)料口進(jìn)行供給；
[0042]C、反應(yīng)原料到達(dá)反應(yīng)容器后進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生比空氣密度小的氣體；
[0043]d、通過(guò)主控單元啟動(dòng)供氣閥門上的自動(dòng)控制裝置，打開(kāi)供氣通道上的供氣閥門，同時(shí)通過(guò)主控單元啟動(dòng)排氣閥門上的自動(dòng)控制裝置，關(guān)閉氣囊上的排氣閥門，向氣囊內(nèi)不斷填充輕密度氣體，同時(shí)，主螺旋槳在垂直方向以較低的轉(zhuǎn)速進(jìn)行旋轉(zhuǎn)；
[0044]e、無(wú)人機(jī)在主螺旋槳和氣囊的共同作用下向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，停止反應(yīng)原料的供應(yīng)，同時(shí)輔助螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)用于消除無(wú)人機(jī)在水平方向上環(huán)境干擾所造成的偏移量；
[0045]f、無(wú)人機(jī)到達(dá)指定高度進(jìn)行飛行作業(yè)，主螺旋槳調(diào)節(jié)抵消無(wú)人機(jī)在豎直方向的運(yùn)動(dòng)偏移量，輔助螺旋槳控制無(wú)人機(jī)在作業(yè)高度水平面上的運(yùn)動(dòng)方向，同時(shí)根據(jù)無(wú)人機(jī)的飛行狀況，轉(zhuǎn)動(dòng)可調(diào)底座改變輔助螺旋槳的旋轉(zhuǎn)方向，用于克服環(huán)境因素在各個(gè)方向上的干擾；
[0046]g、隨著無(wú)人機(jī)飛行作業(yè)的開(kāi)展，無(wú)人機(jī)負(fù)載的載荷逐步減輕，無(wú)人機(jī)在氣囊的帶動(dòng)下持續(xù)上升，降低主螺旋槳的旋轉(zhuǎn)速度，從而使無(wú)人機(jī)受到的拉力減小，當(dāng)主螺旋槳的旋轉(zhuǎn)速度降到臨界值后無(wú)人機(jī)仍在向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)主控單元打開(kāi)排氣閥門，對(duì)氣囊內(nèi)的填充氣體進(jìn)行釋放；
[0047]h、重復(fù)步驟g直至無(wú)人機(jī)完成空中飛行作業(yè)；
[0048]1、無(wú)人機(jī)準(zhǔn)備降落時(shí)，通過(guò)輔助螺旋槳控制無(wú)人機(jī)在水平方向上的運(yùn)動(dòng)方向，當(dāng)無(wú)人機(jī)到達(dá)降落點(diǎn)的上空時(shí)，通過(guò)氣囊上的排氣閥門逐步釋放氣囊內(nèi)的填充氣體，通過(guò)主螺旋槳控制垂直方向上無(wú)人機(jī)的降落速度，完成安全平穩(wěn)降落。
[0049]在步驟a中，首先根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式對(duì)反應(yīng)原料進(jìn)行等比例匹配，例如用于氣體C的反應(yīng)原料A和B的反應(yīng)式為:mA+nB=xC+yD，A、B為用于參加反應(yīng)生成氣體的兩種反應(yīng)原料，C、D為反應(yīng)原料參加反應(yīng)后生成的物質(zhì)或氣體，m、n、x、y為化學(xué)方程式中的配平系數(shù)，則反應(yīng)原料A、B應(yīng)按照m: η的比例進(jìn)行配置。
[0050]在步驟b中，將反應(yīng)原料以等比例單元的形式從對(duì)應(yīng)的進(jìn)料口601進(jìn)行供給，在向反應(yīng)容器604供給反應(yīng)原料時(shí)，應(yīng)當(dāng)首先關(guān)閉進(jìn)料通道中兩個(gè)串聯(lián)式閥門中的第二進(jìn)料閥門603，再打開(kāi)進(jìn)料口側(cè)的第一進(jìn)料閥門602，使反應(yīng)原料通過(guò)第一進(jìn)料閥門602進(jìn)入到兩個(gè)閥門之間的進(jìn)料通道中，再關(guān)閉第一進(jìn)料閥門602，打開(kāi)第二進(jìn)料閥門603、反應(yīng)原料到達(dá)反應(yīng)容器604后進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。
[0051]采用上述實(shí)施方法，保證用于生成氣體的反應(yīng)原料是按比例進(jìn)行供給反應(yīng)的，而且生成的氣體定量可控的，進(jìn)料閥門和進(jìn)料反應(yīng)閥門可有效防止氣體反應(yīng)裝置內(nèi)生成的氣體外泄。通過(guò)向氣囊供應(yīng)氣體，使氣囊在空氣浮力的作用下產(chǎn)生向上的拉力，帶動(dòng)無(wú)人機(jī)起飛，無(wú)人機(jī)起飛并上升到作業(yè)高度后，停止反應(yīng)原料的供應(yīng)。無(wú)人機(jī)的主螺旋槳消耗較少的機(jī)載能源就能調(diào)節(jié)抵消無(wú)人機(jī)在豎直方向的運(yùn)動(dòng)偏移量，輔助螺旋槳控制無(wú)人機(jī)在作業(yè)高度水平面上的運(yùn)動(dòng)方向，也只消耗少許的機(jī)載能源，在此方法下，無(wú)人機(jī)在高負(fù)荷條件下仍可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離長(zhǎng)時(shí)間的空中飛行作業(yè)任務(wù)，避免了無(wú)人機(jī)來(lái)回折返不斷地補(bǔ)充機(jī)載能源或進(jìn)行多次搭載，從而達(dá)到提高無(wú)人機(jī)工作效率的目的。
[0052]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種延長(zhǎng)飛行時(shí)間的無(wú)人機(jī)裝置，包括機(jī)體和布置于機(jī)體內(nèi)的主控單元，其特征在于，所述機(jī)體周圍還安裝有輔助螺旋槳和氣囊裝置，輔助螺旋槳通過(guò)主控單元控制，所述輔助螺旋槳的旋轉(zhuǎn)平面垂直于水平面，且輔助螺旋槳的旋轉(zhuǎn)平面方向可調(diào)，所述氣囊裝置為布置于無(wú)人機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)上方，其內(nèi)部為用于充斥比空氣密度小的輕密度氣體的空腔，所述氣囊裝置還連接有用于排放其內(nèi)部氣體的排氣閥門，用于排放氣囊裝置中的氣體。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的延長(zhǎng)飛行時(shí)間的無(wú)人機(jī)裝置，其特征在于，無(wú)人機(jī)裝置上還設(shè)有用于測(cè)量無(wú)人機(jī)高度、速度及加速度的感應(yīng)器件，所述感應(yīng)器件與主控單元連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的延長(zhǎng)飛行時(shí)間的無(wú)人機(jī)裝置，其特征在于，所述排氣閥門連接有自動(dòng)控制裝置，自動(dòng)控制裝置根據(jù)主控單元反饋的數(shù)據(jù)執(zhí)行命令，用于將排氣閥門及時(shí)打開(kāi)或關(guān)閉。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的延長(zhǎng)飛行時(shí)間的無(wú)人機(jī)裝置，其特征在于，所述氣囊裝置上還連接有用于為氣囊裝置供氣的氣體反應(yīng)裝置，所述氣體反應(yīng)裝置為連接有進(jìn)料口和供氣口的密閉容器，其內(nèi)裝設(shè)有反應(yīng)原料，反應(yīng)原料通過(guò)進(jìn)料口進(jìn)入反應(yīng)容器，所述進(jìn)料口串聯(lián)式連接有兩個(gè)進(jìn)料閥門。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的延長(zhǎng)飛行時(shí)間的無(wú)人機(jī)裝置，其特征在于，所述氣體反應(yīng)裝置向氣囊裝置輸送氣體的通道上連接有供氣閥門，所述供氣閥門通過(guò)自動(dòng)控制裝置進(jìn)行控制，自動(dòng)控制裝置根據(jù)主控單元反饋的數(shù)據(jù)執(zhí)行命令，用于將供氣閥門及時(shí)打開(kāi)或關(guān)閉。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的延長(zhǎng)飛行時(shí)間的無(wú)人機(jī)裝置，其特征在于，所述氣囊裝置為體積隨氣體量和氣體壓力變化的伸縮裝置，所述伸縮裝置的材料為柔性織物。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的延長(zhǎng)飛行時(shí)間的無(wú)人機(jī)裝置，其特征在于，所述輔助螺旋槳為4個(gè)，對(duì)稱布置于十字形機(jī)架的端部。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的延長(zhǎng)飛行時(shí)間的無(wú)人機(jī)裝置，其特征在于，所述輔助螺旋槳還設(shè)有可調(diào)底座，用于調(diào)整輔助螺旋槳的旋轉(zhuǎn)平面方向，所述輔助螺旋槳通過(guò)可調(diào)底座安裝于機(jī)架上。
【文檔編號(hào)】B64C39/02GK205554594SQ201620385704
【公開(kāi)日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年5月3日
【發(fā)明人】韋海成, 王淼軍, 肖明霞, 張白, 潘俊濤
【申請(qǐng)人】北方民族大學(xué)