由旋翼式无人机推进的滑行运动装置、特别是水翼艇的制作方法_2

文档序号:9918666阅读:来源:国知局
定到的整个运动装置的角速度和姿态角,如下文中将看到的。
[0047]参照图9至11,示出了推进单元200安装在漂浮和导航结构100上的方式的三个透视图。大体由附图标记300表示的臂以围绕轴线318铰接的方式安装,轴线318横向于运动装置的前进轴线定向。该臂包括两个大体平行的侧分支310、310,其定向成垂直于铰接轴线318且一起形成支架,推进单元的中心主体212能通过与推进器对置的下表面紧密地安置在该支架内。
[0048]该支架在臂的自由端的侧面上由两个锁定接片312、312延续,锁定接片312、312相对于分支310、310基本上定向成直角并且由两个锁定齿314、314端接,锁定齿314、314适于钩住设置在推进单元的中心主体212的顶部上的现有布置(不可见)。
[0049]由分支310、310限定的支架朝铰接轴线318超出区域311通过两个其它分支316延续,在该区域311,分支310、310连接到彼此,支架在两个其它分支316的自由端的区域中通过圆形孔口穿过,轴线318接合到圆形孔口中。
[0050]通过将单元的中心主体212略微压入由臂310形成的支架中,直到齿314到达并钩在主体212的顶部上并将推进单元200锁定在其支架中,推进单元200在结构100上的安装以极其简单的方式进行。重要的是,该安装在无间隙的情况下进行,使得用于驱动运动装置的推进单元的控制最准确地进行,且没有伪振动,如下文将详细地看到的。
[0051]推进单元的拆卸简单地通过借助于手指牵拉锁定接片312、312以脱开齿314、314并释放推进单元来进行。
[0052]此外,为臂300提供了作为部件320的止动装置,部件320紧固到中心结构部件110的桥,并且具有平行于铰接轴线318定向的刚性边缘凸起(bead)322。当臂300从大体朝运动装置的后部导向的位置枢转至直立位置,边缘凸起322将臂和因此臂所支撑的推进单元200的角位移锁定在很准确的角向位置,如下文中将看到的。
[0053]现在将解释上文所述水上运动装置的操作、操纵和行为。
[0054]首先,已经看到,运动装置不具有与水接触的定向构件,左右方向控制通过以差异化的方式驱动左推进器221、222和右推进器223、224来确保:左推进器的较高推力导致向右的方向变化,反之亦然。
[0055]这种操纵有利地通过远程操纵的终端的适当编程来进行,方向的变化通过简单的触摸命令或通过终端的倾斜(利用优先地前进驱动)来确保。
[0056]其次,具有位于不同高度处的推进器的推进单元的使用允许调节运动装置的俯仰姿态,最高的推进器的较高推力允许降低运动装置的前部,而低推进器的增加的推力相反地允许在运动装置趋于俯冲时拉起运动装置。
[0057]有利地,由于推进单元固有地装配的惯性传感器,该俯仰姿态控制自动地进行。俯仰操纵是特别有利的,因为它利用全部固定的一套尾坐龙骨而允许具有与在某些已知的水翼艇中的取向控制尾坐龙骨相同的效果。
[0058]从上文可以理解,运动装置的结构100可以是不具有运动装置导航部件且完全没有电子器件的简单的机械结构,这有利地赋予其稳健性、轻便性和低成本。
[0059]就龙骨112、114、122g和122d而言,它们被设置和尺寸设计成使得:当推进单元借助于推进器来施加其推力时,运动装置快速地尾坐(squat)以到达“飞行”位置(在水域上飞行),与水介质的接触仅通过龙骨进行,因此具有极其有限的阻力和较高的移动速度,甚至在存在有限推力的情况下。
[0060]应当指出,如果龙骨的迎角被适当地调整,龙骨的构型(具有从两个侧稳定器延伸的“V”形前龙骨结构和从中心结构延伸的倒“T”形后龙骨结构)是自立式结构。
[0061]这是因为,在前龙骨122g、122d的攻角相对于水面为正时产生尾坐。在此阶段期间,中心船体和在运动装置的前部区域中的稳定器的漂浮体积也有助于尾坐并且避免沉入水中,特别是在这样的假设下:其中,例如与水域的激荡相关联的在运动装置的前部的运动装置的姿态变化将产生负攻角。
[0062]此外,可以看到,推进单元200的推力中心位于推进单元200的中心主体212处,并且因此远高于在尾坐之前的漂浮水平,需要抵消在由该推力的力矩造成的俯冲过程中前倾的影响。
[0063]—般来讲,由于下列特征的组合,满意的尾坐和起飞在推进单元启动时确保:
[0064]-运动装置的重心G定位在提升中心C之后,在提升中心C处,推力P被施加(参见图2),S卩,与飞行器的情况相反;
[0065]-如上所述,前龙骨122g、122d的正迎角具有通常包括在3°和10°之间且优选地接近6°的值,其具有附图中所示构型;
[0066]-后龙骨的水平部分114的略负的迎角具有通常包括在-1°和-5°之间且优选地接近-3°的值,其具有附图中所示构型,从而此处再次有助于抵抗与当运动装置开始移动时的推力相关联的倾斜力矩;
[0067]-使用在前部的足够的漂浮体积来至少补偿倾斜力矩,同样如上所述,特别是在开始移动时,而速度仍然较低,并且龙骨的迎角的影响仅仅是在启动时;
[0068]-由于推进器的平面相对于垂直于运动装置的水平轴线的平面的略微倾斜的定位(特别地参见图2)导致的向前和向上的推力的取向;由于止动部件320确保的该倾角有利地包括在10°和25°之间,且优选地接近15°,其具有图示构型。
[0069]应当指出,在包括推进单元200的无人机具有旨在在空中飞行模式下使用的传感器(摄像机、超声波测高计等)的情况中,这些传感器有利地停用(通过触摸屏终端远程地),以便用于本发明的水中移动结构。
[0070]现在将描述对于上述运动装置的启动和移动的不同控制。
[0071]a)启动
[0072]在图5中,示出了在推进单元停止的情况下的运动装置。在这种情况下,推进单元通过重力的简单效应搁置在中心结构110的桥上,从而使其运输和搬运变得容易。
[0073]当推进单元例如通过控制终端的触摸界面上的“启动”命令按钮启动时,四个推进器同时驱动至旋转,以便生成向上的推力,该推力将使推进单元200围绕臂300的铰接轴线318向上和向前倾斜(图5和6中的箭头F),直到臂300开始搁置在止动部件320上。最终位置特别地在图6中示出。从那以后,由推进单元200施加的推力在整个移动过程中保持这种搁置,结构100和推进单元200被视为相对于彼此固定,而不必以任何方式锁定臂300,并且确保了操纵,如下所述。
[0074]此处应当指出,推进器的旋转速度有利地被控制,使得推进单元的提升运动是渐进的,从而特别地避免了太突然地“撞击”止动部件320。
[0075]当推进单元被停止时,重力使其自然地返回到图5所示位置。此处同样地,停止有利地为渐进的,以便避免推进单元太猛烈地撞击中心结构110的桥。
[0076]此处应当注意到,当运动装置停止时,推进单元向平坦位置的这种自动返回也允许通过降低整个运动装置的重心来防止运动装置倾斜。
[0077]b)渐进的控制
[0078]四个推进器221-224位于接近竖直的平面中,它们生成可以借助于控制终端手动变化的推力,根据使用者的动作(触摸动作或终端的倾斜),这通过无线链路将旋转速度指令发送至推进器的相应的马达。
[0079]c)方向的控制
[0080]此处同样响应于使用者在控制终端处的手动动作,该控制基于潜在地不同的旋转指令,该指令发送至左推进器221、222的马达和右推进器223、224的马达。不同的驱动优选地为成比例的,以进行或多或少的显著弯曲。此处同样地,它可以是在触摸界面上的动作或者终端的或多或少显著的倾斜
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