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力，達到了長航時的優(yōu)勢。本發(fā)明的優(yōu)點是：（1）在高空無人偵測，無人精確偵測領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，擁有非常廣闊的市場前景和利用價值；（2）具有零排放太陽能驅(qū)動、良好的飛行性能、低成本、在晴天可長航時飛行作業(yè)、用途廣泛等優(yōu)點。
【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)，將極大的推進國家節(jié)能減排計劃的實施，國內(nèi)現(xiàn)有的太陽能飛行器由于機翼上的封裝工藝不成熟，導(dǎo)致重量大，氣動性能損耗嚴(yán)重，不能有效實現(xiàn)長航時飛行。基于這個無人飛行器研究的瓶頸問題，我們團隊經(jīng)過多次試驗，發(fā)現(xiàn)采用PVC輕型材料，采用密封性極強的熱縫合技術(shù)加工制造的升空碟體，并采用新型清潔能源作為動力來源，將太陽能與輕質(zhì)氣體輔助升力進行有機結(jié)合，有效地解決了長航時等飛行技術(shù)難題，該升空碟體可廣泛應(yīng)用于長時間的航拍，地勢勘探，火警預(yù)險，氣象調(diào)查等低空飛行，也能夠進行拍攝和傳輸；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，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)上為長航時飛行提供基礎(chǔ)。
[0004]本發(fā)明是這樣來實現(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，并且綜合了太陽能飛機和升空氣球的特性，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)計一方面提高了結(jié)構(gòu)強度重量比，最大限度減輕了機體重量，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力也產(chǎn)生減輕了碟體總體重量，綜合了太陽能飛機和升空氣球的特性，將清潔新能源太陽能與輕氣體升力有機結(jié)合，并且通過符合飛行動力學(xué)原理的外形設(shè)計，最大限度減少了飛行阻力，使多軸飛行平臺消耗較小的功率實現(xiàn)長航時飛行；碟身搭載了太陽能電池板和多軸飛行平臺，既有足夠的強度和穩(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，碟體最大限度的擴展了載荷重量，其功能以容納多種機載設(shè)備，擴大了應(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，實現(xiàn)了垂直起降、定點懸停和穩(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)計并改進了高效的動力轉(zhuǎn)換組合，大大提高太陽能的轉(zhuǎn)化利用率。
[0010]本發(fā)明在飛行主動力方面，鑒于多個電機同時工作耗能大，經(jīng)過實驗設(shè)計研究出一套高效的低能耗多軸動力系統(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)化得到直流電進入控制器，控制器可通過充電和放電相互交換把直流電儲存在蓄電池中，用逆變器把直流電轉(zhuǎn)換成交流電進入交流負(fù)載，再把交流電提供給無刷交流電機，從而使電機運轉(zhuǎn)工作；一方面，無刷電調(diào)根據(jù)接收機油門通道的信號來控制輸出的交流電壓，從而控制電機的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)螺旋槳的拉力；另一方面通過接收機對舵機的電流、電壓的輸出控制來控制飛行器的飛行姿態(tài)和方向，通過這兩方面來實現(xiàn)對飛機的有效控制。
[0012]本發(fā)明的工作原理是:綜合了太陽能飛機和升空氣球的特性，將清潔新能源太陽能與輕氣體升力有機結(jié)合，并整合四軸飛行平臺，太陽能提供續(xù)航動力，輕氣能提供部分升力，抵消部分負(fù)重，減小四軸飛行平臺的功耗，實現(xiàn)長航時遠半徑飛行，四軸飛行平臺在飛行中能夠?qū)崿F(xiàn)定點懸停，可搭載設(shè)備系統(tǒng)進行相關(guān)活動。
[0013]本發(fā)明的優(yōu)點是:(I)在高空無人偵測，無人精確偵測領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，擁有非常廣闊的市場前景和利用價值；(2)具有零排放太陽能驅(qū)動、良好的飛行性能、低成本、在晴天可長航時飛行作業(yè)、用途廣泛等優(yōu)點。
【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。
【具體實施方式】
[0019]如圖1、圖2、圖4所示，本發(fā)明是這樣來實現(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存在蓄電池9中，用逆變器4把直流電轉(zhuǎn)換成交流電進入交流負(fù)載10，再把交流電提供給無刷交流電機，從而使電機運轉(zhuǎn)工作；一方面，無刷電調(diào)根據(jù)接收機油門通道的信號來控制輸出的交流電壓，從而控制電機的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)螺旋槳的拉力；另一方面通過接收機對舵機的電流、電壓的輸出控制來控制飛行器的飛行姿態(tài)和方向，通過這兩方面來實現(xiàn)對飛機的有效控制。
[0021]本發(fā)明的工作原理是:綜合了太陽能飛機和升空氣球的特性，將清潔新能源太陽能與輕氣體升力有機結(jié)合，并整合四軸飛行平臺，太陽能提供續(xù)航動力，輕氣能提供部分升力，抵消部分負(fù)重，減小四軸飛行平臺的功耗，實現(xiàn)長航時遠半徑飛行，四軸飛行平臺在飛行中能夠?qū)崿F(xiàn)定點懸停，可搭載設(shè)備系統(tǒng)進行相關(guān)活動。
[0022]本發(fā)明的四軸飛行平臺上安裝有四個呈十字排列的電機，驅(qū)動電機軸距幾何中心的距離相等，當(dāng)對角兩軸產(chǎn)生的升力相同時就能夠保證平衡，不會向任一方向傾斜；而四個電機一對正轉(zhuǎn)，一對反轉(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，實現(xiàn)長航。
[0023]MK規(guī)定四軸電機的排布方式如圖4所示，前(A)，后(C)，右(B)，左(D)，A，C號電機順時針方向旋轉(zhuǎn)，B，D號電機逆時針旋轉(zhuǎn)；四個電機的轉(zhuǎn)速做相應(yīng)的變化即可實現(xiàn)四軸、橫向、縱向、豎直方向和偏航方向上的運動，當(dāng)四軸需要向前方運動時，B, D號電機保持轉(zhuǎn)速不變，A號電機轉(zhuǎn)速下降，C號電機轉(zhuǎn)速上升，此時C號電機產(chǎn)生的升力大于A號電機的升力，四軸就會沿幾何中心向前傾轉(zhuǎn)，槳葉升力沿縱向的分力驅(qū)動四軸向前運動；當(dāng)四軸要轉(zhuǎn)向左轉(zhuǎn)向時，A，C號電機轉(zhuǎn)速上升，B，D號電機轉(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]四個槳產(chǎn)生的推力，超過或者低于四軸本身重力的時候能夠?qū)崿F(xiàn)豎直方向上升與下降的運動，當(dāng)槳的升力與四軸本身的重力相等的時候即實現(xiàn)懸停；四軸通過連接機構(gòu)與氣碟碟體結(jié)合成一體，當(dāng)四軸進行各種飛行動作時，帶動氣碟做相同的動作來完成整套飛行，無人氣碟，太陽能電池板加上四軸，在陽光充足時能夠持續(xù)飛行6小時以上。
[0025]以上所述，僅為本發(fā)明中的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，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，并且綜合了太陽能飛機和升空氣球的特性，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，碟身在滿足受力要求下，碟體最大限度的擴展了載荷重量，以容納多種機載設(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實現(xiàn)垂直起降、定點懸停和穩(wěn)定控制。
【文檔編號】B64C27/08GK104015915SQ201410224204
【公開日】2014年9月3日 申請日期: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) 申請人:南昌航空大學(xué)