一种无人直升机的制作方法

文档序号:15452133发布日期:2018-09-15 00:13阅读:334来源:国知局

本发明涉及一种飞行器,尤其涉及一种用作无人驾驶运输工具的无人直升机。



背景技术:

在大气层内飞行的称为航空器,如气球、飞艇、飞机等。它们靠空气的静浮力或空气相对运动产生的空气动力升空飞行。其中,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不载人飞机。从技术角度定义可以分为:无人固定翼机、无人垂直起降机、无人飞艇、无人直升机、无人多旋翼飞行器、无人伞翼机等。无人机的应用领域可分为军用与民用。军用方面,无人机分为侦察机和靶机。民用方面,无人机+行业应用,是无人机真正的刚需;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、救灾、影视拍摄、制造浪漫等等领域的应用,大大的拓展了无人机本身的用途,发达国家也在积极扩展行业应用与发展无人机技术。

目前,无人机大部分都是使用蓄电池供电运行,由于蓄电池本身的重量比较大,携带电池自身需要消耗较大的能量,因而存在续航里程短的缺陷。也有新式的采用氢燃料电池供电的动力模式,然而携带氢气需要气瓶并存储足够的氢气并携带移动,而且还存在氢气携带的安全性问题,以及长途旅行过程的氢气补给的充气问题(氢燃料电池需要纯度足够高的氢气)。

另外,制氢过程产生的热能也存在无法利用而浪费的现象,使得气站制氢的成本居高不下,没能够更好地实现节能减排。



技术实现要素:

针对现有技术的不足,本发明要解决的技术问题是提供一种热电同步联用而节能安全续航无忧的无人直升机。

为了解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案是:一种无人直升机,其包括机体、安装于所述机体并位于机体上方的旋翼、设于机体的水氢机、驱使旋翼运转并与水氢机的电输出端导通连接的电机、并行驱使旋翼运转并与水氢机的热输出端连通对接的热机或气动马达机组、位于机体下侧的支撑脚;所述机体还设有分别与水氢机和电机以及热机或气动马达机组信号传输连接的飞行控制器。

作为本发明无人直升机的技术方案的一种改进,所述电机输出轴通过第一减速器与旋翼的转轴传动连接,热机或气动马达机组的输出轴通过第二减速器与旋翼的转轴传动连接。

作为本发明无人直升机的技术方案的一种改进,所述第一减速器与第二减速器是组合式的双输入传动减速器。

作为本发明无人直升机的技术方案的一种改进,所述气动马达机组包括对接水氢机热输出端的进气口、与水氢机电连接并吸入外界气体的注气器、分别连通进气口和注气器的换热器、位于换热器后端并对接喷气头的压力出气口、对接压力出气口的气动马达。

作为本发明无人直升机的技术方案的一种改进,所述水氢机包括用于抽吸甲醇水原料的液泵、使用管路连接液泵输出口并将甲醇水原料加热气化并重整分离的重整器、通过管路接收分离氢气并输出电池余气且产生电能输出的燃料电池,燃料电池构成水氢机的电输出端,重整器输出高品质热气为构成热输出端;所述机体还设有位于重心位置的容纳水氢原料的原料箱。

作为本发明无人直升机的技术方案的一种改进,所述机体或机体下侧设有功能附件,所述功能附件包括摄像机、侦测仪、储物箱、播种机、农药喷洒器中至少一种。

作为本发明无人直升机的技术方案的一种改进,所述机体设有可伸出或摆出而使悬端部位于旋翼扫过的半径范围之外的多个悬伸臂,所述悬伸臂的悬端部上侧连接有气囊,所述气囊通过氢管与水氢机的氢气输送管连接并设置气泵驱动或设置气阀控制,气囊顶端连接有拉索,拉索另一端连接位于机体内或悬伸臂处的收索器。

作为本发明无人直升机的技术方案的一种改进,所述氢管设有旁路和回收泵,并与气泵形成逆向回路。

作为本发明无人直升机的技术方案的一种改进,所述悬伸臂端部连接气囊处铰接有一组环绕气囊分布并托起气囊防止倾斜的可张开和收拢的托爪。

作为本发明无人直升机的技术方案的一种改进,所述悬伸臂设有收纳槽或收纳管,排气后的气囊能被拉索牵拉收回至收纳槽或收纳管。

本发明的有益效果在于:利用水氢机消耗水氢原料甲醇水产生电能和热能,再使用电机和热机将其转换为机械能推动旋翼运转,无需携带氢气,相对安全性较高,水氢原料转化的电能和热能一并利用,更高效地利用原料的能源而达到节能减排的效果,水氢原料携带和购置都非常方便,随时随地补充原料,免除对续航问题的担忧。

附图说明

图1为本发明一种无人直升机的侧面结构示意图。

图2为本发明一种无人直升机的俯视平面结构示意图。

图3为无人直升机中的水氢机的构造示意图。

图4为无人直升机中的气动马达机组的构造示意图。

图5为托爪收放结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图来进一步说明本发明的具体实施方式。

如图1、图2所示,本发明一种无人直升机,其包括机体11、安装于所述机体并位于机体上方的旋翼13、设于机体11的水氢机31、驱使旋翼13运转并与水氢机的电输出端导通连接的电机15、并行驱使旋翼13运转并与水氢机31的热输出端连通对接的热机16或气动马达机组17、位于机体下侧的支撑脚19;所述机体11还设有分别与水氢机31和电机15以及热机16或气动马达机组17信号传输连接的飞行控制器99。利用水氢机消耗水氢原料甲醇水产生电能和热能,再使用电机15和热机16将其转换为机械能同步联动推动旋翼的运转,无需携带氢气,相对安全性较高,水氢原料转化的电能和热能一并利用,更高效地利用原料的能源而达到节能减排的效果,水氢原料携带和购置都非常方便,随时随地补充原料,免除对续航问题的担忧。其中的支撑脚19可以设置脚轮。直升机一般是单轴,甚至是单组旋翼驱动托升和飞行的飞行器,电机与热机输出的动力需要联动协调驱动旋翼的轴转动。单轴双组旋翼可以分别有电机和热机驱动;单组旋翼则需要电机与热机通过组合传动如双输入的减速器完成传动。

更佳地,所述电机15输出轴通过第一减速器与旋翼13的转轴传动连接,热机16或气动马达机组17的输出轴通过第二减速器与旋翼13的转轴传动连接,这是单独传动分别驱动旋翼的转轴的传动模式,同时具有热机16的大扭矩和电机15的高速度特性,组合传动使得飞行器飞行过程更加稳定。

更佳地,所述第一减速器与第二减速器是组合式的双输入传动减速器,在传动过程即调节到合适的输出扭矩和转速,使旋翼13的转轴的扭矩和转速均得到满足。

更佳地,参考图4所示,所述气动马达机组17包括对接水氢机31热输出端的进气口21、与水氢机31电连接并吸入外界气体的注气器22、分别连通进气口21和注气器的换热器23、位于换热器23后端并对接喷气头的压力出气口24、对接压力出气口的气动马达25。通过热能转换为气体压力推动气动马达25,实现热能到机械能的转换,可以看作一种热机的具体形式。

更佳地,参考图3所示,所述水氢机31包括用于抽吸甲醇水原料的液泵33、使用管路连接液泵33输出口并将甲醇水原料加热气化并重整分离的重整器35、通过管路接收分离氢气并输出电池余气且产生电能输出的燃料电池36,燃料电池构成水氢机31的电输出端,重整器35输出高品质热气为构成热输出端;所述机体11还设有位于重心位置的容纳水氢原料的原料箱18。通过液泵33抽取甲醇水原料进入重整器进行分离,排出的废气携带大量热量,可以利用其来推动热机运转,实现能量的高效利用。同时产生的氢气可以通过燃料电池转换为电能,驱动电机15运转带动旋翼13运转,实现无人机的飞行。

更佳地,所述机体11或机体下侧设有功能附件38,所述功能附件包括摄像机、侦测仪、储物箱、播种机、农药喷洒器中至少一种。配置不同的功能附件即可实现无人机的不同功能,使其可以在不同的应用领域得到广泛利用。

更佳地,所述机体11设有可伸出或摆出而使悬端部位于旋翼13扫过的半径范围之外的多个(至少两个)悬伸臂12,所述悬伸臂(又称机臂)的悬端部上侧连接有气囊52,所述气囊52通过氢管与水氢机31的氢气输送管连接并设置气泵驱动或设置气阀控制,气囊52顶端连接有拉索55,拉索另一端连接位于机体内或悬伸臂处的收索器。气泵53抽取氢气输送到气囊52使其充填氢气膨胀而产生浮升力而悬吊无人机,可以实现无人机的临时悬停或者慢行,减少慢行运行过程中的能耗,使其作业时间得以延长,此时也可以使水氢机运行产生电能供应附属设备使用,例如播种、喷药等农业应用。设置气阀也可以取代气泵控制氢气输送到气囊52中产生悬浮力。设置立管51可以提高气囊52的设置位置,防止气囊52与旋翼13发生干涉,从而提高无人机的安全性。

更佳地,所述氢管设有旁路和回收泵57,并与气泵53形成逆向回路。悬停或者慢行过后,将气囊中的氢气回收起来再次利用,进一步提高能源利用的效率。

更佳地,所述悬伸臂(机臂)端部以及机尾连接气囊处铰接有一组环绕气囊分布并托起气囊防止倾斜的可张开和收拢的托爪。避免气囊倾斜而与旋翼干涉,提高无人机的安全性。

其中,同时参考图5所示,所述托爪58的顶端连接有收紧索59,收紧索59穿过相对的托爪58并连接到机体11所设置的缠绕梭,方便托爪58的收拢,更好地收叠气囊52避免飘散。

更佳地,所述悬伸臂设有收纳槽或收纳管,排气后的气囊能被拉索牵拉收回至收纳槽或收纳管,方便收叠收纳而不影响飞行以及飞机的外观。

以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已,当然不能以此来限定本发明之权利范围,因此依本发明申请专利范围所作的等同变化,仍属本发明所涵盖的范围。

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