一种垂直起降固定翼无人机旋翼螺旋桨的锁定装置的制作方法

1.本实用新型涉及无人机的技术领域，特别是一种垂直起降固定翼无人机旋翼螺旋桨的锁定装置。


背景技术：

2.垂直起降固定翼无人机具备了多旋翼垂直起降和固定翼高速巡航的优势，无需起降跑道和起降空域，因此该型无人机在市场上已经得到了广泛的运用，该无人机的应用场景包括电力巡线巡检、森林防火巡查、海事巡逻、国土资源勘测等，但是续航时间仍是制约该型无人机发展的重要因素，无论是以纯电为能源，还是以油电混动为能源的产品，续航时间都比较短暂。为了增加续航时间，有的从优化无人机气动外形着手，使其更加符合空气动力学特性，从而增加续航时间；有的从无人机使用的动力装置着手，使其具有更高的效率，从而增加续航时间。但纵观各个产品的解决方案，其目的都是为了增加效率、减小阻力。
3.虽然该种机型具备了多旋翼垂直起降的优势，但在切换到固定翼巡航之后，它的四个旋翼电机和旋翼螺旋桨却是成为了累赘，大大的增加了飞行的阻力，从而增加了能源的消耗，减少了无人机的续航时间，经过长期试飞测试以及对该机型的计算流体力学研究发现：当无人机在固定翼高速巡航飞行时，四个旋翼螺旋桨10与无人机机身11的飞行方向平行，即四个旋翼螺旋桨10均相对于无人机机身11静止如图1所示，此状态下无人机飞行所受阻力较小；当无人机在固定翼高速巡航飞行时，四个旋翼螺旋桨10与无人机机身11的飞行方向呈一定夹角时如图2所示，即在巡航飞行时旋翼螺旋桨处于自由状态，此状态下无人机飞行所受阻力较大。而无人机在固定翼高速巡航飞行时，其旋翼螺旋桨大多时间都处于图2状态下飞行，从而极大的增加了飞行阻力，减少了续航时间。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种结构紧凑、减小阻力、增加续航时间、操作简单、生产成本低的垂直起降固定翼无人机旋翼螺旋桨的锁定装置。
5.本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：一种垂直起降固定翼无人机旋翼螺旋桨的锁定装置，它包括无人机机身，所述无人机机身的四个飞行机翼的顶表面上均固设有电机安装板，四个电机安装板的底部均固设有旋翼电机，旋翼电机的外转子壳体设置于电机安装板的上方，外转子壳体上安装有旋翼螺旋桨，所述旋翼电机的外转子壳体的外壁上开设有环形槽，环形槽沿着外转子壳体的圆周设置，环形槽内且位于其两端均开设有定位锁止孔，每个电机安装板的顶表面上均设置有两个推拉伸缩式电磁铁，两个推拉伸缩式电磁铁分别设置于外转子壳体的两侧，推拉伸缩式电磁铁的底座固设于电机安装板上，推拉伸缩式电磁铁（4）的推拉轴的一端经轴承旋转安装有球头，球头与环形槽处于同一高度，且球头朝向环形槽设置，球头的直径小于定位锁止孔的直径，推拉轴的另一端上固设有固定板，推拉轴上套有弹簧，弹簧的一端固设于固定板上，另一端固设于底座的端面上。
6.所述环形槽的横截面为半圆形。
7.两个定位锁止孔对称设置。
8.该锁紧装置还包括遥控器和设置于无人机机身上的电源模块，电源模块供电口与推拉伸缩式电磁铁的接入口经导线连接，电源模块和旋翼电机均与遥控器连接。
9.所述电机安装板上的两个推拉伸缩式电磁铁关于旋翼电机对称设置。
10.本实用新型具有以下优点：
11.1、本实用新型的推拉轴的一端旋转安装有球头，所以这一端在抵住环形槽时，会以极小的摩擦力在环形槽内滚动，这样既保护了外转子壳体，又减小了推拉轴的磨损，极大的延长了整个锁紧装置的使用寿命。
12.2、球头伸入定位锁止孔后，位于旋翼电机两侧的推拉伸缩式电磁铁的球头分别嵌入于外转子壳体的两个定位锁止孔内，从而将外转子壳体锁死，进而将旋翼螺旋桨锁死，此时旋翼螺旋桨的方向完全顺着飞行方，从而使无人机在固定翼高速巡航飞行时，使其旋翼螺旋桨平行于飞行方向运动，相比传统的无人机极大的减少了飞行阻力，从而增加了续航时间。
附图说明
13.图1 为旋翼螺旋桨与无人机机身呈平行状态飞行时的示意图;
14.图2 为旋翼螺旋桨与无人机机身呈夹角状态飞行时的示意图；
15.图3 为本实用新型去掉弹簧和固定板的结构示意图；
16.图4 为本实用新型的俯视图；
17.图5 为本实用新型的主视图；
18.图6 为球头与推拉轴的安装示意图；
19.图中，1
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电机安装板，2
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环形槽，3
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定位锁止孔，4
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推拉伸缩式电磁铁，5
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推拉轴，6
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球头，7
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固定板，8
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弹簧，9
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外转子壳体，10
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旋翼螺旋桨，11
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无人机机身。
具体实施方式
20.下面结合附图对本实用新型做进一步的描述，本实用新型的保护范围不局限于以下所述：
21.如图3~6所示，一种垂直起降固定翼无人机旋翼螺旋桨的锁定装置，它包括无人机机身，所述无人机机身的四个飞行机翼的顶表面上均固设有电机安装板1，四个电机安装板1的底部均固设有旋翼电机，旋翼电机的外转子壳体9设置于电机安装板1的上方，外转子壳体9上安装有旋翼螺旋桨，所述旋翼电机的外转子壳体9的外壁上开设有环形槽2，所述环形槽2的横截面为半圆形，环形槽2沿着外转子壳体9的圆周设置，环形槽2内且位于其两端均开设有定位锁止孔3，两个定位锁止孔3对称设置，每个电机安装板1的顶表面上均设置有两个推拉伸缩式电磁铁4，两个推拉伸缩式电磁铁4分别设置于外转子壳体9的两侧，推拉伸缩式电磁铁4的底座固设于电机安装板1上，推拉伸缩式电磁铁4的推拉轴5的一端经轴承旋转安装有球头6，球头6与环形槽2处于同一高度，且球头6朝向环形槽2设置，球头6的直径小于定位锁止孔3的直径，推拉轴5的另一端上固设有固定板7，推拉轴5上套有弹簧8，弹簧8的一端固设于固定板7上，另一端固设于底座的端面上。
22.该锁紧装置还包括遥控器和设置于无人机机身上的电源模块，电源模块供电口与
推拉伸缩式电磁铁4的接入口经导线连接，电源模块和旋翼电机均与遥控器连接。
23.所述电机安装板1上的两个推拉伸缩式电磁铁4关于旋翼电机对称设置。
24.本实用新型的工作过程如下：
25.实际运用中，该型无人机执行任务可分为五个阶段：第一阶段，利用多旋翼垂直起降的方式升空；第二阶段，转换为固定翼的高速巡航模式迅速到达指定区域；第三阶段，在指定区域上空进行对目标进行追踪或定点巡视；第四阶段，完成任务后以固定翼模式迅速离开目标区域并返回基地；第五阶段，到达基地后转换为多旋翼模式并垂直降落。
26.其中，在该型无人机执行任务的第二阶段中，在转换为固定翼的过程中，四个旋翼电机的油门会慢慢降低直至关停，当旋翼电机在停止转动前且以极低的转速转动时，经遥控器给电源模块发送遥控指令，电源模块与推拉伸缩式电磁铁4断开，推拉伸缩式电磁铁4断电，底座内的推拉轴5在弹簧8的弹力作用下朝向环形槽2方向伸出，球头6在弹簧力下抵压在环形槽2内，并持续产生推出的力，直到球头6伸入定位锁止孔3，此时位于旋翼电机两侧的推拉伸缩式电磁铁4的球头6分别嵌入于外转子壳体9的两个定位锁止孔3内，从而将外转子壳体9锁死，进而将旋翼螺旋桨锁死，此时旋翼螺旋桨的方向完全顺着飞行方向如图1所示，从而使无人机在固定翼高速巡航飞行时，使其旋翼螺旋桨平行于飞行方向运动，相比传统的无人机极大的减少了飞行阻力，从而增加了续航时间。
27.在该型无人机执行任务的第五阶段中，在启动旋翼电机前，经遥控器控制电源模块启动，电源模块给推拉伸缩式电磁铁4供电，推拉伸缩式电磁铁4通电，通电后其内的推拉轴5缩回于底座内，球头6从定位锁止孔3内脱出，随后启动旋翼电机，旋翼电机带动外转子壳体9转动，外转子壳体9带动旋翼螺旋桨转动，实现以多旋翼的模式垂直降落。
28.最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。