基于流量调节和喷管摆动混合姿态控制方式的喷水飞行器的制作方法

本发明涉及飞行器技术领域，尤其涉及一种基于流量调节和喷管摆动混合姿态控制方式的喷水飞行器。

背景技术

用于娱乐表演项目的喷水飞行器的现有技术中的没有使用自动驾驶技术，必须有人站在或者坐在飞行器上对其进行驾驶，不能遥控飞行器进行无人驾驶独立飞行。

例如美国的jetavation公司开发的jetovator是一种用于娱乐的人工驾驶的喷水飞行器，主要通过人的姿态来调整重心的位置和操控两侧喷管喷水的方向来控制飞行器的姿态实现飞行。这种有人驾驶的喷水飞行器对驾驶人员的身体素质和操控技能要求很高，未经过专门训练的人员无法操控，故只适应于专业运动员的特技表演。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是解决现有的喷水飞行器主要通过人的姿态调节，不易操作的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于流量调节和喷管摆动混合姿态控制方式的喷水飞行器，包括流量调节阀、进水管、喷水机构、方向调节机构和驱动机构，所述喷水机构具有进水口和多个喷水口，所述进水口与所述进水管连接，所述流量调节阀可转动的设于所述进水口与多个所述喷水口之间，用于控制流向各个所述喷水口的水流量，所述驱动机构与所述流量调节阀连接，用于带动所述流量调节阀转动，所述方向调节机构用于调节至少一个所述喷水口的喷水方向。

其中，所述喷水机构包括上水管、连接筒和喷水管，所述上水管的一端为所述进水口，另一端与所述连接筒的侧壁连接；所述喷水管的一端为所述喷水口，另一端与所述连接筒的侧壁连接；所述流量调节阀自所述连接筒的敞口端安装在所述连接筒内，且位于水流路径上，用于控制从所述上水管进入到所述喷水管内的水流量。

其中，每个所述喷水管的数量为两个，两个所述喷水管对称设于所述连接筒的两侧，所述喷水管包括流水段和喷水段，所述流水段与所述连接筒的侧壁连接，所述喷水段沿所述流水段的末端弯折形成l形结构。

其中，所述方向调节机构包括连接软管、第一摆动喷管、连杆组件和第一驱动电机，所述连接软管的一端与所述喷水管的喷水口连接，另一端与所述第一摆动喷管连接，所述第一驱动电机通过所述连接组件与所述第一摆动喷管连接，用于带动所述第一摆动喷管摆动。

其中，所述第一驱动电机固定安装在所述喷水管上，所述第一驱动电机的输出轴垂直于所述喷水段设置，所述连杆组件包括第一连接件、第二连接件和第三连接件，所述第一连接件的安装在所述第一驱动电机的输出轴上，所述第三连接件固定在所述第一摆动喷管上，所述第二连接件的一端与所述第一连接件铰接，另一端与所述第三连接件铰接。

其中，所述方向调节机构包括第二驱动电机和第二摆动喷管，所述喷水段的末端的外表面为圆弧面，所述第二摆动喷管的内壁为与所述喷水段的末端相配合的圆弧面，且所述第二摆动喷管可转动的套设在所述喷水段的末端，所述喷水段的外壁上设有安装架，所述第二驱动电机安装在所述安装架上，所述第二驱动电机的输出轴垂直于所述喷水段设置且与所述第二摆动喷管连接，用于带动所述第二摆动喷管摆动。

其中，所述喷水段的侧壁上设有与所述喷水段垂直的轴段，所述轴段与所述第二驱动电机设于所述第二摆动喷管的相对的两侧，所述第二摆动喷管的外壁上设有套筒，所述套筒可转动的套设在所述轴段上，所述第二驱动电机的输出轴与所述摆动喷管的轴线垂直且不相交。

其中，所述流量调节阀包括连接部和调节部，所述连接部用于与所述驱动机构连接，所述调节部的横截面的形状为小半圆形、半圆形或大半圆形，且所述驱动机构在带动所述流量调节阀转动的过程中，所述调节部用于调节从所述上水管进入到两个所述喷水管内的水流量；所述喷水管的外壁上设有支撑架，所述驱动机构包括第三驱动电机，且所述第三驱动电机安装于所述支撑架上，所述第三驱动电机的输出轴穿过所述支撑架与所述连接部连接。

其中，所述喷水机构的数量为多个，所述驱动机构、所述流量调节阀与所述喷水机构的数量相同，且与所述喷水机构一一对应设置；至少一个所述喷水机构的喷水管上设有所述方向调节机构。

其中，所述喷水机构的数量为两个，依次为第一喷水机构和第二喷水机构，所述第一喷水机构和所述第二喷水机构成呈十字搭接固定，且所述第一喷水机构和所述第二喷水机构的各个所述喷水管的喷水口朝向相同，其中，所述第一喷水机构和/或所述第二喷水机构的喷水管上设有方向调节机构。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明提供的一种基于流量调节和喷管摆动混合姿态控制方式的喷水飞行器，包括流量调节阀、进水管、喷水机构、方向调节机构和驱动机构，喷水机构具有进水口和多个喷水口，进水口与进水管连接，流量调节阀可转动的设于进水口与多个喷水口之间，用于控制流向各个喷水口的水流量，驱动机构与流量调节阀连接，用于带动流量调节阀转动，方向调节机构用于调节至少一个喷水口的喷水方向。从喷水机构喷出的水给飞行器本体提供一个反向的推力，喷水量的多少能够调节推力的大小，通过调节各个喷水口的喷水量和喷水口的喷水方向，可实现对飞行器飞行姿态的控制，该喷水飞行器只需通过流量调节阀调节各个喷水口的喷水量的大小，并通过方向调节机构调节喷水方向，即可实现飞行器在三维空间的稳定飞行，无需再通过人的姿态调整重心来调整飞行器的姿态，因而可实现无人驾驶，操作简单，更具推广价值。

除了上面所描述的本发明解决的技术问题、构成的技术方案的技术特征以及有这些技术方案的技术特征所带来的优点之外，本发明的其他技术特征及这些技术特征带来的优点，将结合附图作出进一步说明。

附图说明

图1是本发明实施例提供的喷水机构为一个时的飞行器的拆卸图(不包括方向调节机构)；

图2是本发明实施例提供的喷水机构为一个时的飞行器的组装图(不包括方向调节机构)；

图3是本发明实施例提供的流量控制阀一个状态下的状态图(不包括方向调节机构)；

图4是是图3中的a-a向剖视图(不包括方向调节机构)；

图5是本发明实施例提供的流量控制阀一个状态下的状态图(不包括方向调节机构)；

图6是图5中的a-a向剖视图(不包括方向调节机构)；

图7是本发明实施例提供的流量控制阀一个状态下的状态图(不包括方向调节机构)；

图8是图7中的a-a向剖视图(不包括方向调节机构)；

图9是本发明实施例提供喷水机构为一个时的飞行器的结构示意图(包括方向一种调节机构)；

图10是图9的另一个方向视图；

图11是本发明实施例提供的喷水机构为两个时飞行器的结构示意图(包括另一种方向调节机构)；

图12是图11的另一个方向的视图。

图中：1：第三驱动电机；2：第三驱动电机的输出轴；3：卡块；4：连接部；5：调节部；6：连接筒；7：上水管；8：喷水管；9：支撑架；401：卡槽；402：卡扣；801：流水段；802：喷水段；10：连杆组件；11：连接软管；12：第一摆动喷管；13：第一驱动电机；14：限位架；101：第一连接件；102：第二连接件；103：第三连接件；15：第一喷水机构；16：第二驱动电机；17：第二驱动电机的输出轴；18：摇臂；19：第二摆动喷管；20：套筒；21：安装架；22：第二喷水机构；23：进水管；24：载物平台；25：轴段。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，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，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上，“若干个”、“若干根”、“若干组”的含义是一个或一个以上。

如图1至图12所示，为本发明实施例提供的一种基于流量调节和喷管摆动混合姿态控制方式的喷水飞行器，包括流量调节阀、进水管23、喷水机构、方向调节机构和驱动机构，喷水机构具有进水口和多个喷水口，进水口与进水管23连接，而进水管与水泵相连，水泵将水加压进入进水管23，然后经过喷水机构喷出，从而产生反作用力，飞行器的飞行高度跟水泵的压力相关。流量调节阀可转动的设于进水口与多个喷水口之间，用于控制流向各个喷水口的水流量，驱动机构与流量调节阀连接，用于带动流量调节阀转动，方向调节机构用于调节至少一个喷水口的喷水方向。从喷水机构喷出的水给飞行器本体提供一个反向的推力，喷水量的多少能够调节推力的大小，通过调节各个喷水口的喷水量和喷水口的喷水方向，可实现对飞行器飞行姿态的控制，该喷水飞行器只需通过流量调节阀调节各个喷水口的喷水量的大小和通过方向调节机构调节喷水方向，即可实现飞行器在三维空间的稳定飞行，无需再通过人的姿态调整重心来调整飞行器的姿态，因而可实现无人驾驶，操作简单，更具推广价值。

进一步的，喷水机构包括上水管7、连接筒6和喷水管8，在发明的一个实施例中，连接筒6的一端敞口，另一端封闭；上水管7连接在进水管23与连接筒6之间，具体的，上水管7的一端为与进水管23连接的上水口，另一端与连接筒6的侧壁连接；喷水管8的一端为喷水口，另一端与连接筒6的侧壁连接；流量调节阀自连接筒6的敞口端安装在连接筒6内，且位于水流路径上，用于控制从上水管7进入到喷水管8内的水流量。流量调节阀在转动的过程中可以调节从上水管7进入到喷水管8内的水流量，也就是调节喷水口的喷水量的大小，进而实现对飞行器的飞行姿态的调整。

进一步的，每个喷水机构中喷水管8的数量为两个，喷水管8的形状为l形，且两个喷水管8对称设于连接筒6的两侧。具体的，喷水管8包括流水段801和喷水段802，流水段801沿垂直于连接筒6的方向与连接筒6的侧壁连接，喷水段802沿流水段801的末端弯折，与流水段801之间的夹角接近90度，且喷水段802与流水段801之间圆弧过渡，在本实施例中，两个喷水管8的流水段沿一条直线设置，两个喷水管8的喷水段沿同一方向弯折，因此两个喷水管8的喷水方向相同。

进一步的，如图9和图10所示，本发明的一个实施例中，方向调节机构包括连接软管11、第一摆动喷管12、连杆组件10和第一驱动电机13，连接软管11的一端与喷水管8的喷水口连接，也就是与喷水段802的末端连接，连接软管11的另一端与第一摆动喷管12连接，第一驱动电机13通过连接组件10与第一摆动喷管12连接，用于带动第一摆动喷管12摆动。

具体的，第一驱动电机13固定安装在喷水管8上，在本实施例中，第一驱动电机13通过固定架安装在喷水段802的外壁上，第一驱动电机13的输出轴垂直于喷水段802设置，连杆组件10包括第一连接件101、第二连接件102和第三连接件103，第一连接件101的安装在第一驱动电机13的输出轴上，第三连接件103固定在第一摆动喷管12上，第二连接件102的一端与第一连接件101铰接，另一端与第三连接件铰接103。具体的，第一连接件101的一端固定在第一驱动电机13的输出轴上，第三连接件103的形状为l形，且第三连接件103的一端固定在第一摆动喷管12的外壁上，第三连接件103的另一端与第二连接件铰接102，第二连接件102的两端分别设于与第二连接件102垂直的转轴，两个转轴分别可转动插设于第一连接件101上的孔和第三连接件103的孔内，实现第二连接件102与第一连接件101及第三连接件103的铰接。

如图11和12所示，在本发明的另一个实施例中，方向调节机构包括第二驱动电机16和第二摆动喷管19，喷水段的末端的外表面为圆弧面，第二摆动喷管19的内壁为与喷水段的末端相配合的圆弧面，且第二摆动喷管19可转动的套设在喷水段的末端，喷水段的外壁上设有安装架21，第二驱动电机16安装在安装架21上，第二驱动电机16的输出轴17垂直于喷水段设置且与第二摆动喷管19连接，用于带动第二摆动喷管19摆动。

具体的，喷水段的侧壁上设有与喷水段垂直的轴段25，轴段25与第二驱动电机16设于第二摆动喷管19的相对的两侧，第二摆动喷管19的外壁上设有套筒20，套筒20可转动的套设在轴段25上起到固定第二摆动喷管19的作用，第二驱动电机16的输出轴17与第二摆动喷管19的轴线垂直且不相交，第二摆动喷管19的外壁上设有摇臂18，实现第二驱动电机16的输出轴17转动时带动第二摆动喷管19摆动，保证第二摆动喷管19的摆动效果，第二摆动喷管19在摆动的过程中改变了喷水的方向。

进一步的，流量调节阀包括连接部4和调节部5，连接部4用于与驱动机构连接，调节部5的横截面的形状为小半圆形、半圆形或大半圆形，且驱动机构在带动流量调节阀转动的过程中，调节部5用于调节从上水管7进入到两个喷水管8内的水流量。在本实施例中，调节部5为半圆形柱状结构，从连接筒6的敞口端伸入到连接筒6内，喷水管8与连接筒6连接的一端为第一入口，第一入口的直径小于连接筒6的直径，调节部5的尺寸进行合理设置，要保证调节部5在转动的过程中，能够对第一入口的开口大小进行有效调节。当调节部5转动到如图3和图4所示的位置时，左右两侧的两个第一入口的开口大小相同，流入两个喷水管8的水量相同，因而产生的力矩处于平衡状态；当调节部5转动到如图5和图6所示的位置时，左侧的第一入口的开口大于右侧的第一入口的开口，因此进入右侧喷水管8的水流量小于进入到左侧喷水管8的水流量，将产生顺时针方向的力矩；当调节部5转动到如图7和图8所示的位置时，右侧的第一入口的开口大于左侧的第一入口的开口，进入到右侧喷水管8的水流量大于进入到左侧喷水管8的水流量，将产生逆时针方向的力矩。因此通过转动流量调节阀可以调节不同喷水管8的喷水量，进而实现对飞行姿态的调整。

进一步的，连接部4可转动的扣合在连接筒6的敞口端，且连接部上设有卡槽401，驱动机构包括与卡槽401配合的卡块3。在本实施例中，连接筒6的敞口端具有外翻的翻边，连接部4上具有卡扣402，卡扣402扣合在翻边上，且连接部4可绕连接筒6的轴线转动。卡扣402与翻边的设计避免了流量调节阀在受到水压的冲击时与连接筒6脱开，保证了整体结构的稳定性。卡块3的形状为十字形，卡槽401的形状也为十字形，卡块3嵌入卡槽401内，且通过螺钉将卡块3与连接部4连接。

另外连接筒可以是两端敞开的筒状结构，在调节部的端部设置圆形板与连接筒的一个敞口端配合，避免水流出。

进一步的，喷水管8的外壁上设有支撑架9，驱动机构包括第三驱动电机1，且第三驱动电机1安装于支撑架9上，第三驱动电机1的输出轴2穿过支撑架9，卡块3安装在第三驱动电机1的输出轴2上。第三驱动电机1的输出轴2在转动过程中，带动连接部4一起转动，进而带动调节部5在连接筒6内转动。

进一步的，喷水机构的数量可以为一个也可以是多个，当喷水机构的数量为一个时，其结构如图1-10所示。

当喷水机构的数量为多个，驱动机构、流量调节阀与喷水机构的数量相同，且与喷水机构一一对应设置，其中至少一个喷水机构的喷水管上设有方向调节机构。

具体的，如图11和12所示，在本发明的一个实施例中列举了喷水机构为两个的情况。

以喷水机构的数量为两个为例，两个喷水机构依次为第一喷水机构15和第二喷水机构22，第一喷水机构15和第二喷水机22构成呈十字搭接固定，也就是第一喷水机构15的流水段与第二喷水机构22的流水段垂直，且第一喷水机构15和第二喷水机构22的各个喷水管的喷水口朝向相同，如图11所示，第一喷水机构15和第二喷水机构22的喷水管的喷水口均朝下，在喷水时，朝向一个方向喷水，其中第一喷水机构15和/或第二喷水机构22的喷水管上设有方向调节机构，具体的，在本发明的实施例中，第一喷水机构15的喷水管上设有方向调节机构，第二喷水机构22的喷水管上未设置方向调节机构，本领域技术人员可以理解的是，根据实际需要，可以在第一喷水机构15和第二喷水机构22的喷水管上均设置方向调节机构，或者在第一喷水机构15不设置方向调节机构，第二喷水机构22上设置方向调节机构。且方向调节机构的形式可以是上述两种方向调节机构中的至少一种。

需要说明的是，喷水机构的数量不限于两个，还可以是三个及三个以上，当喷水机构的数量为三个或三个以上时，参照喷水机构为两个的设置方式，合理的设置三个或三个以上的喷水机构的布置方式。

进一步的，还包括控制机构和电源，控制机构与各个驱动机构及各个方向调节机构连接，用于控制各个驱动机构的转速和转向及各个方向调节机构的动作，电源用于为喷水飞行器提供电能。具体的，控制机构主要用于控制第三驱动电机1、第二驱动电机和第三驱动电机的转速和转向，进而控制流量调节阀的转动，实现对不同喷水口的流量调节。在安装控制机构和电源时，为了合理的排布安装位置，节省安装空间，喷水管8可以为控制机构和电源进行让位而产生适当的弯折，但要保证不改变喷水口的朝向。

另外，本发明实施例的飞行器还包括载物平台24，载物平台24通过连接架与喷水管8连接，载物平台24与喷水口设于喷水管8相对的两侧。

本发明实施例提供的一个基于流量调节和喷管摆动混合姿态控制方式的喷水飞行器，包括流量调节阀、进水管、喷水机构、方向调节机构和驱动机构，喷水机构具有进水口和多个喷水口，进水口与进水管连接，流量调节阀可转动的设于进水口与多个喷水口之间，用于控制流向各个喷水口的水流量，驱动机构与流量调节阀连接，用于带动流量调节阀转动，方向调节机构用于调节喷水口的喷水方向。从喷水机构喷出的水给飞行器本体提供一个反向的推力，喷水量的多少能够调节推力的大小，喷水方向的改变能够改变推力的方向，通过调节各个喷水口的喷水量和喷水方向，可实现对飞行器飞行姿态的控制，该喷水飞行器只需通过流量调节阀调节各个喷水口的喷水量的大小和通过方向调节机构调节各个喷水口的喷水方向，即可实现飞行器在三维空间的稳定飞行，实现飞行器的滚转、俯仰和偏航的控制，无需再通过人的姿态调整重心来调整飞行器的姿态，因而可实现无人驾驶，操作简单，更具推广价值。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。