本发明涉及可充气设备技术领域。
背景技术
目前，无人机在航拍、农业、物流、救援及各种工程作业等方向的用途日趋成熟。相应的，无人机在各种复杂状况下失效坠机等处理措施日趋关键。无人机在应用过程中不可避免途径包括湖面、海面等水上区域，此时如无人机发生故障时可能需要在水面迫降。常规无人机没有水上迫降设施，在水面执行任务时发生故障很可能直接坠入水底，造成水域污染且不易打捞。有鉴于此，无人机需具有水面迫降功能。
目前，无人机为适应水面迫降采取的措施为悬挂充气胶圈，但充气胶圈本身增加了无人机起降风险，不利于无人机起飞与降落。另外，充气胶圈在起飞后悬挂在空中，导致飞行过程中的风阻过大，飞行不稳定，不仅降低了无人机的性能，也大大增加了无人机的故障风险。
为了使无人机能够在水面迫降，也可以在无人机上设置可自动充气设备，从而使无人机能够自动在水面迫降。然而，目前，一些现有的可自动充气救生设备，其在落水急救时，需要人为启动可充气设备，从而对救生设备进行充气，其在无人机飞行过程中不适用。而且，现有的可充气救生设备在充气过程中，没有对充气装置采取密封措施，降低了充气的效率。
技术实现要素：
针对现有技术中所存在的技术问题，本发明提供一种遇水自动充气装置及配备了该装置的无人机，该遇水自动充气装置遇水自行触发进行自动充气，无需人为启动，且在充气设备启动充气的同时能够对充气装置进行密封，使气体完全充入到充气设备中，提升了气体的使用率和充气的效率，使无人机漂浮在水面。
本发明提供的遇水自动充气装置，包括：阀体、气源及压缩气囊，还包括与所述阀体固定连接的壳体及设置在壳体内的刺破机构，阀体内部设有气道，气道的进气口及出气口分别连接气源和压缩气囊，气道内或气源出气口设置封膜；刺破机构包括撞击针、与撞击针连接的预紧弹性件及限制撞击针在预紧力作用下位移的水溶性限位件，壳体上设有渗水通孔；撞击针与封膜相对，在水溶性限位件溶解后，撞击针在所述预紧弹性件的预紧力作用下刺破封膜，使气道与气源连通。
优选地，撞击针沿渗水通孔方向穿过壳体，所述撞击针的尾端设置防雨帽；或者，所述壳体设有渗水通孔的端面设置防雨帽。
优选地，预紧弹性件包括弹簧，撞击针上沿轴向设置凸台，弹簧套设在撞击针上一端顶压凸台、另一端顶压壳体内壁。
优选地，气道包括沿竖直方向设置的第一通道部及沿水平方向开设并与第一通道部连通的第二通道部；第一通道部上方设置撞击针入口，下方为气道进气口，连接所述气源出气口；第二通道部出口为气道出气口，连接所述压缩气囊。
优选地，撞击针可通过撞击针入口进入气道中，并通过水溶性限位件将撞击针限位于撞击针入口。
优选地，水溶性限位件为环形，水溶性限位件套设于撞击针上，所述撞击针通过水溶性限位件支撑于撞击针入口外缘。
优选地，凸台与水溶性限位件之间设置有螺塞，螺塞的形状与撞击针入口形状相适配，撞击针刺破封膜后，螺塞支撑于撞击针入口外缘，并将撞击针入口密封。
优选地，水溶性限位件表面开设刻槽。
本发明还提供一种无人机，其特征在于，其上设有如上所述的遇水自动充气装置。
优选地，本发明的无人机包括机架本体和起落架，所述压缩气囊缠绕在所述起落架上。
优选地，机架本体上设有载荷平台，气源固定连接在所述载荷平台上。
本发明提供的遇水自动充气装置，通过水溶性限位件遇水溶解后，使气源中气体充入至压缩气囊中，产生浮力，从而使气囊漂浮在水面上。该遇水自动充气装置在遇水后能够自动触发，无需人工开启，扩大了其应用领域。
遇水自动充气装置通过在撞击针上设置螺塞，使充气装置触发启动气源对压缩气囊进行充气的同时能够对阀体进行密封，使气体完全充入到压缩气囊中，提升了气体的使用率和充气的效率。
本发明提供的无人机，通过设置遇水自动充气装置，无人机正常飞行时压缩气囊不充气处于压缩状态，不影响正常起降及飞行，保证了正常飞行的稳定性；当遇水自动充气装置启动后，压缩气囊中迅速充入气体，使无人机漂浮在水面上，保证了无人机的安全，也避免了对水域造成污染。
附图说明
下面将结合附图来对本发明的优选实施例进行详细地描述，附图为了说明本发明的优选实施例而不是为了限制本发明的目的。附图中，
图1为本发明实施例一的遇水自动充气装置结构示意图；
图2为本发明实施例一的遇水自动充气装置的立体分解示意图；
图3为本发明实施例一的遇水自动充气装置的剖视分解图；
图4为本发明实施例一的遇水自动充气装置的触发前的组装状态剖视图；
图5为本发明实施例一的遇水自动充气装置的触发后的组装状态剖视图；
图6为本发明实施例二的无人机的压缩气囊未充气状态示意图；
图7为本发明实施例二的无人机的压缩气囊充气状态示意图。
附图中，相同的部件使用相同的附图标记。
具体实施方式
为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明的示例性实施例进行进一步详细的说明。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。并且在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以互相结合。
【实施例一】
图1为本发明实施例一的遇水自动充气装置结构示意图。
如图1所示，实施例一的遇水自动充气装置100，包括：阀体1、气源2和压缩气囊3。气源2安装在阀体1上，压缩气囊3通过气管与阀体1连接。
图2为本发明实施例一的遇水自动充气装置的立体分解示意图，图3为本发明实施例一的遇水自动充气装置的分解剖视图。
如图2和图3所示，遇水自动充气装置100还包括壳体4，壳体4与阀体1固定连接，壳体4内部设有刺破机构5。
阀体1内部设有气道11，气道进气口111与气源2密封连接，气道出气口112与压缩气囊3密封连接。压缩气囊3可通过气管31连接在气道出气口112上，气道出气口112与气管31的连接可以采用气动接头连接，也可以采用其他的连接方式使气管31固定在气道出气口112中，并使气道出气口112与外界密封。
气道进气口111内或者气源2的出气口上设置封膜21，使气源2内的气体密闭而不泄露。本实施例中，气源2为内部存放有干冰的充气气瓶，在充气气瓶的瓶口上设有封膜21，使充气气瓶密封。气道进气口111为内螺纹结构，与充气气瓶螺纹连接。
如图2和图3所示，刺破机构5包括撞击针51、预紧弹性件52、和水溶性限位件53。预紧弹性件52与撞击针51连接，水溶性限位件53能够限制撞击针51在预紧弹性件52的预紧力作用下位移。
壳体4上设有渗水通孔41(见图2)，以使遇水自动充气装置100遇水时，水流能够快速进入壳体4内部，与水溶性限位件53接触，使其溶解。
撞击针51与封膜21相对，在水溶性限位件53溶解后，撞击针51在预紧弹性件52的预紧力作用下刺破封膜21，使气道11与气源2连通。
撞击针51的下端与气源2的封膜21的距离与所述水溶性限位件53的厚度相适配，当所述水溶性限位件53遇水溶解后，使所述撞击针51能够充分刺破封膜21。例如，撞击针51的下端与封膜21的距离为1mm至10mm。在水溶性限位件53遇水时，撞击针51能快速刺破气源2的封膜21。
壳体4固定安装在阀体1上，本实施例中，壳体4外形为圆柱体，其外圆周面上设有螺纹，阀体1上设有与壳体4相匹配的开口，与壳体4螺纹连接。
刺破机构5设置在壳体4内部，撞击针51沿渗水通孔41方向穿过壳体4。本实施例中，壳体4中心位置设有中心孔42(见图3)，其中心直径与撞击针51尾部的直径相匹配，使撞击针51尾部能够从中心孔42中穿过并从壳体4的上部穿出。
撞击针51的尾端设置防雨帽6；或者，所述壳体4设有渗水通孔41的端面设置防雨帽6。
本实施例中，防雨帽6遮挡在壳体4上方并连接在所述撞击针51向上伸出的尾端上，防雨帽6与壳体4之间设有与渗水通孔41连通的空隙。
在撞击针51尾部可以设置螺纹结构，使防雨帽6与撞击针51通过螺纹连接，也可以采用其他可拆卸的方式将防雨帽6固定连接撞击针51上，以防止其掉落。
当遇水自动充气装置100遇水时，水流可经防雨帽6与壳体4之间的空隙，流入壳体4上的渗水通孔41中，进入壳体4内与水溶性限位件53接触。
预紧弹性件52包括弹簧，撞击针51上沿轴向设置凸台513，弹簧套设在撞击针51上一端顶压凸台513、另一端顶压壳体4内壁。
本实施例中，弹簧螺旋的内部直径可设置为能够套设在中心孔42外部。
如图3所示，气道11包括沿竖直方向设置的第一通道部及沿水平方向开设并与第一通道部连通的第二通道部；第一通道部上方设置撞击针入口113，下方为气道进气口111，连接所述气源出气口；第二通道部出口为气道出气口112，连接所述压缩气囊3。所述第一通道部的上方设置撞击针位移通道，所述撞击针位移通道与第一通道部连通且轴线重合。
图4为本发明实施例一的遇水自动充气装置的触发前的组装状态剖视图。
如图4所示，先将气源2旋入阀体1的气道进气口111内，将连接好压缩气囊3的气管31接入阀体1的气道出气口112内。
撞击针51可通过撞击针入口113进入气道11中，并通过水溶性限位件53将撞击针51限位于撞击针入口113。
水溶性限位件53为环形，水溶性限位件53套设于撞击针51上，所述撞击针51通过水溶性限位件53支撑于撞击针入口113外缘。
凸台513与水溶性限位件53之间设置有螺塞54，螺塞54的形状与撞击针入口113形状相适配，撞击针51刺破封膜21后，螺塞54支撑于撞击针入口113外缘，并将撞击针入口113密封。
如图3所示，撞击针51可以为整体结构，也可以为分体结构，本实施例中的撞击针51为分体结构，由推杆512和击穿件511组成。水溶性限位件53套设在击穿件511上，螺塞54固定连接在击穿件511顶部。
本实施例中，击穿件511顶部具有螺纹结构，螺塞54与击穿件511顶部螺纹相互配合旋合在一起。
将水溶性限位件53从击穿件511顶部套设在击穿件511上后，将螺塞54固定连接在击穿件511顶部，将击穿件511和水溶性限位件53以及螺塞54组装好。将组装好的击穿件511和水溶性限位件53以及螺塞54置入阀体1的撞击针入口113中，进入到气道11的第一通道部中。水溶性限位件53的外部直径大于撞击针入口113的外缘，由于水溶性限位件53的阻挡作用将水溶性限位件53底部抵靠在撞击针入口113，螺塞54压合在水溶性限位件53的顶部，如图4所示。
螺塞54为上端直径大于第一通道部的撞击针入口113外缘、下端直径小于第一通道部内部尺寸的t型结构。
将撞击针51的推杆512穿过壳体4的中心孔42，通过壳体4上的螺纹旋入阀体1上的螺纹中，将壳体4完全拧入后，此时，凸台513抵靠在螺塞54上，推杆512的顶部从套筒4的中心孔42的顶部穿出，并使预紧弹性件52压缩产生预紧力。预紧弹性件52的压缩量产生的预紧力，能够在释放预紧弹性件52时使推杆512推动螺塞54，从而使击穿件511刺破气源2的封膜21。
图5为本发明实施例一的遇水自动充气装置的触发后的组装状态剖视图。
如图5所示，遇水自动充气装置100在遇水后，水流通过壳体4上的渗水通孔41流入到壳体4中，当水溶性限位件53遇到水流后迅速溶解，在失去水溶性限位件53的阻挡作用后，推杆512在预紧弹性件52的作用下推动螺塞54和击穿件511向气道11的第一通道部内部运动。
水溶性限位件53遇水溶解后，推杆512推动螺塞54，使螺塞54下端推入气道11的第一通道部中，螺塞54上端压合在撞击针入口113上，将第一通道部密封，击穿件511在螺塞54的带动下击穿气源2的封膜21后，气源2内的气体经气道11的第一通道部和第二通道部从气道出气口112流入气管31，从而对压缩气囊3进行充气。
本实施例中，撞击针51的击穿件511上还可以设有轴向槽和/或环向槽，有利于充气时的气体流动速率的加快。
击穿件511的头部有尖角。尖角可以为一个或多个，以在刺穿气源2的封膜21时形成更大的撕裂口，使得气源2内的气体可快速充到压缩气囊3内。
本实施例中，击穿件511整体为“十”字型结构，即在击穿件511的中部位置设有凸沿，用于承接水溶性限位件53，以防止水溶性限位件53意外脱离。
本实施例中，水溶性限位件53表面开设刻槽，从而有利于增加与水接触面积，提高水溶性限位件53的溶解速率。水溶性限位件53采用水溶性高分子材料制成，如水溶性pvc等。水溶性限位件53具有一定的强度，在正常状态下水溶性限位件53不会破损，撞击针51不会意外触发使压缩气囊3充气。
本实施例中，压缩气囊3的材料采用轻质强韧耐老化的薄膜材料制作而成。在遇水时压缩气囊3展开和充满气体产生浮力的时间为2秒至5秒内。
气源2为干冰气瓶，瓶内装有适量的干冰块。在遇水自动充气装置100使用后，通过更换水溶性限位件53和气源2，可以重复使用。
【实施例二】
本发明实施例二提供一种无人机200，其上设有如实施例一中所述的遇水自动充气装置100。
图6为本发明实施例二的无人机的压缩气囊未充气状态示意图；图7为本发明实施例二的无人机的压缩气囊充气状态示意图。
如图6所示，本实施例中的无人机200包括机架本体7和起落架8，遇水自动充气装置100固定连接在无人机200上。
压缩气囊3缠绕在起落架8上，例如，压缩气囊3的内侧紧贴缠绕在起落架8的根部。
机架本体7上还可以设有载荷平台9，气源2可固定连接在载荷平台9上。例如，可以在载荷平台9上设置一个连接片91，连接片91上开有与气源2直径相匹配的孔，气源2可座入连接片91的孔中，以使气源2固定不产生晃动颠簸，意外破坏封膜21。
如图6所示，在无人机200正常飞行状态下，由于压缩气囊3紧贴缠绕在起落架8上，其不会对飞行造成影响。
如图7所示，当无人机200需要在水面迫降时，使遇水自动充气装置100遇水自动触发对压缩气囊3进行充气，压缩气囊3充分膨胀后，使无人机漂浮在水面上，保证了无人机的安全，也防止了无人机对水域的污染。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的基础上，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。