一種無人氣碟及其制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種無人氣碟及其制作方法，太陽能電池板附著于新型PVC薄膜材料輕質(zhì)氣囊上表面，氣囊底面連接碳纖維拉力承受桿，碳纖維拉力承受桿頂端連接螺旋槳，中間連接處與太陽能穩(wěn)壓電源及緩存組相連，太陽能穩(wěn)壓電源及緩存組上安裝有逆變器，太陽能穩(wěn)壓電源及緩存組下端連接起落架，動(dòng)力方面，主要是由太陽能電池板和充有輕質(zhì)氣體的碟體兩方面提供混合動(dòng)力，達(dá)到了長(zhǎng)航時(shí)的優(yōu)勢(shì)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：（1）在高空無人偵測(cè)，無人精確偵測(cè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，擁有非常廣闊的市場(chǎng)前景和利用價(jià)值；（2）具有零排放太陽能驅(qū)動(dòng)、良好的飛行性能、低成本、在晴天可長(zhǎng)航時(shí)飛行作業(yè)、用途廣泛等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種無人氣碟及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及空中飛行器的運(yùn)用領(lǐng)域，具體涉及一種無人氣碟及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)今，全球航空業(yè)二氧化碳等溫室氣體的排放量，已成為不可忽視的污染源，開發(fā)利用太陽能技術(shù)，將極大的推進(jìn)國家節(jié)能減排計(jì)劃的實(shí)施，國內(nèi)現(xiàn)有的太陽能飛行器由于機(jī)翼上的封裝工藝不成熟，導(dǎo)致重量大，氣動(dòng)性能損耗嚴(yán)重，不能有效實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)航時(shí)飛行?；谶@個(gè)無人飛行器研究的瓶頸問題，我們團(tuán)隊(duì)經(jīng)過多次試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)采用PVC輕型材料，采用密封性極強(qiáng)的熱縫合技術(shù)加工制造的升空碟體，并采用新型清潔能源作為動(dòng)力來源，將太陽能與輕質(zhì)氣體輔助升力進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，有效地解決了長(zhǎng)航時(shí)等飛行技術(shù)難題，該升空碟體可廣泛應(yīng)用于長(zhǎng)時(shí)間的航拍，地勢(shì)勘探，火警預(yù)險(xiǎn)，氣象調(diào)查等低空飛行，也能夠進(jìn)行拍攝和傳輸；并且可以廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)，軍事，緊急預(yù)警，高空追蹤，氣象觀測(cè)，日常生活的婚紗空中攝影等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種無人氣碟，該無人氣碟外觀采用碟狀結(jié)構(gòu)、體積小、質(zhì)量輕、用途廣泛，從本質(zhì)上為長(zhǎng)航時(shí)飛行提供基礎(chǔ)。
[0004]本發(fā)明是這樣來實(shí)現(xiàn)的，它包括新型PVC薄膜材料輕質(zhì)氣囊、太陽能電池板、起落架、逆變器、螺旋槳、太陽能電源穩(wěn)壓及緩存組、碳纖維拉力承受桿，其特征是:太陽能電池板附著于新型PVC薄膜材料輕質(zhì)氣囊上表面，新型PVC薄膜材料輕質(zhì)氣囊底面連接碳纖維拉力承受桿，碳纖維拉力承受桿頂端連接螺旋槳，所述碳纖維拉力承受桿呈“十”字形，中間連接處與太陽能穩(wěn)壓電源及緩存組相連，太陽能穩(wěn)壓電源及緩存組上安裝有逆變器，太陽能穩(wěn)壓電源及緩存組下端連接起落架，所述螺旋槳下端安裝有電機(jī)，并且綜合了太陽能飛機(jī)和升空氣球的特性，將清潔新能源太陽能與輕氣體升力有機(jī)結(jié)合。
[0005]本發(fā)明所述無人氣碟外形采用易于飛行的碟狀結(jié)構(gòu)，封裝采用新型PVC薄膜材料，并結(jié)合自主研發(fā)的新型封裝工藝，氣囊上表面整體設(shè)有太陽能電池板；該設(shè)計(jì)一方面提高了結(jié)構(gòu)強(qiáng)度重量比，最大限度減輕了機(jī)體重量，優(yōu)化了飛行器的整體結(jié)構(gòu)，另一方面能最大限度的將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，極大的提高飛行器的續(xù)航能力。
[0006]本發(fā)明所述無人氣碟碟身內(nèi)部充滿輕質(zhì)氣體氦氣，所含輕氣體氦氣即提供上升動(dòng)力也產(chǎn)生減輕了碟體總體重量，綜合了太陽能飛機(jī)和升空氣球的特性，將清潔新能源太陽能與輕氣體升力有機(jī)結(jié)合，并且通過符合飛行動(dòng)力學(xué)原理的外形設(shè)計(jì)，最大限度減少了飛行阻力，使多軸飛行平臺(tái)消耗較小的功率實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)航時(shí)飛行；碟身搭載了太陽能電池板和多軸飛行平臺(tái)，既有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，又足以承受預(yù)定的載荷；另外碟身在滿足受力要求下，碟體最大限度的擴(kuò)展了載荷重量，其功能以容納多種機(jī)載設(shè)備，擴(kuò)大了應(yīng)用范圍及領(lǐng)域。
[0007]本發(fā)明所述的螺旋槳是按氣碟起飛重量和飛行速度要求，通過調(diào)整好多軸軸距，碟身洞徑，確定碟身重心位置選用一套高效的多軸動(dòng)力裝置來確定的。
[0008]本發(fā)明所述無人氣碟采用高效穩(wěn)定的可懸停多軸飛行平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了垂直起降、定點(diǎn)懸停和穩(wěn)定控制。
[0009]本發(fā)明在能量轉(zhuǎn)換效率方面，為提高傳輸電壓，設(shè)計(jì)并改進(jìn)了高效的動(dòng)力轉(zhuǎn)換組合，大大提高太陽能的轉(zhuǎn)化利用率。
[0010]本發(fā)明在飛行主動(dòng)力方面，鑒于多個(gè)電機(jī)同時(shí)工作耗能大，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)研究出一套高效的低能耗多軸動(dòng)力系統(tǒng)，以提高氣碟的續(xù)航能力。
[0011]本發(fā)明所述無人氣碟內(nèi)部電路控制原理是:太陽能電池板產(chǎn)生的電流通過光電轉(zhuǎn)化得到直流電進(jìn)入控制器，控制器可通過充電和放電相互交換把直流電儲(chǔ)存在蓄電池中，用逆變器把直流電轉(zhuǎn)換成交流電進(jìn)入交流負(fù)載，再把交流電提供給無刷交流電機(jī)，從而使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)工作；一方面，無刷電調(diào)根據(jù)接收機(jī)油門通道的信號(hào)來控制輸出的交流電壓，從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)螺旋槳的拉力；另一方面通過接收機(jī)對(duì)舵機(jī)的電流、電壓的輸出控制來控制飛行器的飛行姿態(tài)和方向，通過這兩方面來實(shí)現(xiàn)對(duì)飛機(jī)的有效控制。
[0012]本發(fā)明的工作原理是:綜合了太陽能飛機(jī)和升空氣球的特性，將清潔新能源太陽能與輕氣體升力有機(jī)結(jié)合，并整合四軸飛行平臺(tái)，太陽能提供續(xù)航動(dòng)力，輕氣能提供部分升力，抵消部分負(fù)重，減小四軸飛行平臺(tái)的功耗，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)航時(shí)遠(yuǎn)半徑飛行，四軸飛行平臺(tái)在飛行中能夠?qū)崿F(xiàn)定點(diǎn)懸停，可搭載設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)活動(dòng)。
[0013]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:(I)在高空無人偵測(cè)，無人精確偵測(cè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，擁有非常廣闊的市場(chǎng)前景和利用價(jià)值；(2)具有零排放太陽能驅(qū)動(dòng)、良好的飛行性能、低成本、在晴天可長(zhǎng)航時(shí)飛行作業(yè)、用途廣泛等優(yōu)點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2為本發(fā)明的俯視圖。
[0016]圖3為本發(fā)明的內(nèi)部電路控制原理。
[0017]圖4為本發(fā)明的四軸平臺(tái)結(jié)構(gòu)圖。
[0018]在圖中，1、新型PVC薄膜材料輕質(zhì)氣囊，2、太陽能電池板，3、起落架，4、逆變器，5、螺旋槳，6、太陽能電源穩(wěn)壓及緩存組，7、碳纖維拉力承受桿，8、控制器，9、蓄電池，10、交流負(fù)載，11，電機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0019]如圖1、圖2、圖4所示，本發(fā)明是這樣來實(shí)現(xiàn)的，它包括新型PVC薄膜材料輕質(zhì)氣囊1、太陽能電池板2、起落架3、逆變器4、螺旋槳5、太陽能電源穩(wěn)壓及緩存組6、碳纖維拉力承受桿7，其特征是:太陽能電池板2附著于新型PVC薄膜材料輕質(zhì)氣囊I上表面，新型PVC薄膜材料輕質(zhì)氣囊I底面連接碳纖維拉力承受桿7，碳纖維拉力承受桿7頂端連接螺旋槳5，所述碳纖維拉力承受桿7呈“十”字型，中間連接處與太陽能穩(wěn)壓電源及緩存組6相連，太陽能穩(wěn)壓電源及緩存組6上安裝有逆變器4，太陽能穩(wěn)壓電源及緩存組6下端連接起落架3，所述螺旋槳5下端安裝有電機(jī)11。
[0020]如圖3所示，本發(fā)明所述無人氣碟內(nèi)部電路控制原理是:太陽能電池板2產(chǎn)生的電流通過光電轉(zhuǎn)化得到直流電進(jìn)入控制器8，控制器8可通過充電和放電相互交換把直流電儲(chǔ)存在蓄電池9中，用逆變器4把直流電轉(zhuǎn)換成交流電進(jìn)入交流負(fù)載10，再把交流電提供給無刷交流電機(jī)，從而使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)工作；一方面，無刷電調(diào)根據(jù)接收機(jī)油門通道的信號(hào)來控制輸出的交流電壓，從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)螺旋槳的拉力；另一方面通過接收機(jī)對(duì)舵機(jī)的電流、電壓的輸出控制來控制飛行器的飛行姿態(tài)和方向，通過這兩方面來實(shí)現(xiàn)對(duì)飛機(jī)的有效控制。
[0021]本發(fā)明的工作原理是:綜合了太陽能飛機(jī)和升空氣球的特性，將清潔新能源太陽能與輕氣體升力有機(jī)結(jié)合，并整合四軸飛行平臺(tái)，太陽能提供續(xù)航動(dòng)力，輕氣能提供部分升力，抵消部分負(fù)重，減小四軸飛行平臺(tái)的功耗，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)航時(shí)遠(yuǎn)半徑飛行，四軸飛行平臺(tái)在飛行中能夠?qū)崿F(xiàn)定點(diǎn)懸停，可搭載設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)活動(dòng)。
[0022]本發(fā)明的四軸飛行平臺(tái)上安裝有四個(gè)呈十字排列的電機(jī)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸距幾何中心的距離相等，當(dāng)對(duì)角兩軸產(chǎn)生的升力相同時(shí)就能夠保證平衡，不會(huì)向任一方向傾斜；而四個(gè)電機(jī)一對(duì)正轉(zhuǎn)，一對(duì)反轉(zhuǎn)的方式使得繞豎直軸方向旋轉(zhuǎn)的反扭矩平衡，保證了四軸航向的穩(wěn)定，電機(jī)采用的是恒力4822，690 KV，16寸的APC多軸槳，氣碟的碟體還在一定程度上為四軸提供升力，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)航。
[0023]MK規(guī)定四軸電機(jī)的排布方式如圖4所示，前(A)，后(C)，右(B)，左(D)，A，C號(hào)電機(jī)順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，B，D號(hào)電機(jī)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)；四個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速做相應(yīng)的變化即可實(shí)現(xiàn)四軸、橫向、縱向、豎直方向和偏航方向上的運(yùn)動(dòng)，當(dāng)四軸需要向前方運(yùn)動(dòng)時(shí)，B, D號(hào)電機(jī)保持轉(zhuǎn)速不變，A號(hào)電機(jī)轉(zhuǎn)速下降，C號(hào)電機(jī)轉(zhuǎn)速上升，此時(shí)C號(hào)電機(jī)產(chǎn)生的升力大于A號(hào)電機(jī)的升力，四軸就會(huì)沿幾何中心向前傾轉(zhuǎn)，槳葉升力沿縱向的分力驅(qū)動(dòng)四軸向前運(yùn)動(dòng)；當(dāng)四軸要轉(zhuǎn)向左轉(zhuǎn)向時(shí)，A，C號(hào)電機(jī)轉(zhuǎn)速上升，B，D號(hào)電機(jī)轉(zhuǎn)速下降，使向左的反扭距大于向右的反扭矩，四軸在反扭距的作用下向左旋轉(zhuǎn)。
[0024]四個(gè)槳產(chǎn)生的推力，超過或者低于四軸本身重力的時(shí)候能夠?qū)崿F(xiàn)豎直方向上升與下降的運(yùn)動(dòng)，當(dāng)槳的升力與四軸本身的重力相等的時(shí)候即實(shí)現(xiàn)懸停；四軸通過連接機(jī)構(gòu)與氣碟碟體結(jié)合成一體，當(dāng)四軸進(jìn)行各種飛行動(dòng)作時(shí)，帶動(dòng)氣碟做相同的動(dòng)作來完成整套飛行，無人氣碟，太陽能電池板加上四軸，在陽光充足時(shí)能夠持續(xù)飛行6小時(shí)以上。
[0025]以上所述，僅為本發(fā)明中的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變換或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的包含范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種無人氣碟，它包括新型PVC薄膜材料輕質(zhì)氣囊、太陽能電池板、起落架、逆變器、螺旋槳、太陽能電源穩(wěn)壓及緩存組、碳纖維拉力承受桿，其特征是:太陽能電池板附著于新型PVC薄膜材料輕質(zhì)氣囊上表面，新型PVC薄膜材料輕質(zhì)氣囊底面連接碳纖維拉力承受桿，碳纖維拉力承受桿頂端連接螺旋槳，所述碳纖維拉力承受桿呈“十”字形，中間連接處與太陽能穩(wěn)壓電源及緩存組相連，太陽能穩(wěn)壓電源及緩存組上安裝有逆變器，太陽能穩(wěn)壓電源及緩存組下端連接起落架，所述螺旋槳下端安裝有電機(jī)，并且綜合了太陽能飛機(jī)和升空氣球的特性，將清潔新能源太陽能與輕氣體升力有機(jī)結(jié)合。
2.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無人氣碟的制備方法，其特征在于:所述無人氣碟外形采用易于飛行的碟狀結(jié)構(gòu)，封裝采用新型PVC薄膜材料和熱縫合工藝，上表面整體設(shè)有太陽能電池板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無人氣碟，其特征在于:所述無人氣碟碟身內(nèi)部充滿輕質(zhì)氣體氦氣，碟身搭載了太陽能電池板和多軸飛行平臺(tái)，碟身在滿足受力要求下，碟體最大限度的擴(kuò)展了載荷重量，以容納多種機(jī)載設(shè)備。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無人氣碟，其特征在于:所述螺旋槳是按氣碟起飛重量和飛行速度要求，通過調(diào)整好多軸軸距，碟身洞徑，確定碟身重心位置選用一套高效的多軸動(dòng)力裝置來確 定的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無人氣碟，其特征在于:所述無人氣碟采用可懸停多軸飛行平臺(tái)實(shí)現(xiàn)垂直起降、定點(diǎn)懸停和穩(wěn)定控制。
【文檔編號(hào)】B64C27/08GK104015915SQ201410224204
【公開日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年5月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月26日
【發(fā)明者】聶建平, 劉亮亮, 王慶, 戴維, 全勇, 鄒任芝, 李星優(yōu) 申請(qǐng)人:南昌航空大學(xué)