一种可防倾侧的系留无人机及防倾侧装置的制作方法

1.本发明专利涉及无人机领域，尤其涉及民用和军用防倾侧系留无人机及防倾侧装置。


背景技术：

2.系留无人机是一种具有超长滞空能力的无人机，其空中平台通过电缆与地面电源装置连接，从而保证其源源不断的获得电力供应，可以长时间的在空中定点悬停，可搭载特制的设备进行通信中继、空中监视、照明应急和安保等工作，在民用和军事领域获得了较为广泛的应用。
3.系留无人机的体积和重量通常较大，与地面设备配合紧密，且是定点悬停，一旦坠落对事发地点的人员和设备会造成严重的安全威胁。
4.系留无人机由于系统和电源故障等原因造成系留无人机损坏的事故相对较多，现有的解决方式多是针对上述系统和电源故障提出的，但由于突风等气候因素影响造成系留无人机侧翻坠机的事件也偶有发生，目前尚无较好解决措施。
5.在执行任务时，我们放飞无人机往往有严格的风速要求，一旦条件不满足我们往往能做的事情就是停飞，但有时任务紧急，部队在执行特殊任务时(如舰队在海面执行侦察任务时，经常面对风速较大的情况)，需要无人机有应对恶劣气候的能力，这就要求系留无人机在恶劣气候时仍然具有搭载任务载荷执行任务的能力。
6.系留无人机的防倾侧能力是保证系留无人机在恶劣环境搭载任务载荷执行任务的重要能力之一，现有的无人机虽然可以通过调整叶片偏转抵抗侧风，但防倾侧的能力有限，提高系留无人机的防倾侧能力，保证任务的执行率，避免坠落造成人员伤害和设备损坏是系留无人机设计时应考虑的问题。
7.亟需提供一种具有防倾侧装置的系留无人机技术来解决上述问题。


技术实现要素：

8.现有系留无人机在遇到大风天气为防止倾侧，经常采用停飞来保障人员和设备安全，耽误任务执行。本发明的目的是为了解决系留无人机大风天气的防倾侧问题，使无人机具备较好的防倾侧能力，进而提供了一种降低无人机平台重心位置并具有防倾侧装置的防倾侧系留无人机。
9.为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是一种可防倾侧的系留无人机及防倾侧装置，包括无人机平台、姿态监控组件、防倾侧装置及组件、降落伞装置和控制组件。所述无人机平台顶部设置有所述降落装置，所述降落伞装置与所述控制组件里的控制器电连接；所述姿态监控组件和控制组件均安装在所述无人机平台内部，所述防倾侧装置及组件与所述无人机平台底部相连，且与所述控制组件里的控制器电连接，系留电缆一端穿过所述防倾侧装置及组件与所述无人机平台相连，另一端与自动收放线装置相连。
10.本发明的有益效果：本发明提出在现有系留无人机平台上增加姿态监控组件、防
倾侧装置及组件、降落伞装置和控制组件，通过增加上述装置降低了无人机平台的重心位置，同时通过调整叶片朝向并旋转，使其产生气动载荷，自适应配平倾侧力矩的方式，使系留无人机能在大风环境下保持平稳，提高了系留无人机防倾侧能力，使其能在恶劣气候条件继续作业，降落伞装置的增加也保障了人员和设备安全。
附图说明
11.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
12.图1是本发明的总体结构图。
13.图2是本发明防倾侧装置及组件的结构示意图。
14.图3是本发明的控制原理图。
15.图4是本发明的受力平衡简图。
具体实施方式
16.下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
17.如图1所示，本实例所涉及的一种可防倾侧的系留无人机及防倾侧装置包括：无人机平台10、姿态监控组件20、防倾侧装置及组件30、降落伞装置40和控制组件50。所述无人机平台10顶部安装所述降落装置40；所述姿态监控组件20和所述控制组件50均安装在所述无人机平台10内部；所述防倾侧装置30与所述无人机平台10底部相连；系留电缆一端穿过所述防倾侧装置及组件30与所述无人机平台10相连，另一端与自动收放线装置(图中未画出)相连。
18.本发明中，为了使系留无人机重心位置降低，在系留无人机平台里优选地将防倾侧装置及组件30、姿态监控组件20和控制组件50安装在系留无人机平台10的下部，可防止系留无人机大风情况下发生倾侧，利于系留无人机平衡。
19.本发明中，所述姿态监控组件20包括陀螺仪、姿态传感器、加速度传感器和风速传感器，所述陀螺仪、姿态传感器、加速度传感器和风速传感器的输出端与所述控制组件的输入端相连。所述姿态监控组件20主要探测系留无人机的倾侧角度、倾侧方向和风速。
20.本发明中，所述降落伞装置40包括降落伞、放伞开关，放伞操纵机构，所述降落伞装置40的放伞开关与所述控制组件的控制器相连。所述降落伞装置40的放伞开关控制降落伞的放开。
21.如图2所示，所述防倾侧装置及组件30包括桨叶1、桨叶驱动电机2、桨叶驱动电机开关(图中未画出)、方向转动轴3、轴承4、齿轮5、齿轮6、方向驱动电机7、方向驱动电机开关(图中未画出)，所述防倾侧装置及组件30的桨叶驱动电机开关和方向驱动电机开关与所述控制组件50的控制器相连。
22.本发明中，所述控制组件50包括控制计算机、控制器和操纵机构、所述姿态监控组件20的陀螺仪、姿态传感器、加速度传感器和风速传感器的输出端与所述控制组件50的输入端相连，所述防倾侧装置及组件30的电机转速传感器与所述控制组件50的输入端相连，所述控制组件50的控制器与所述降落伞装置40放伞开关相连，所述控制组件50的控制器与
所述防倾侧装置30的桨叶驱动电机开关及方向驱动电机开关相连。
23.如图3所示，所述姿态监控组件20将倾侧角度、倾侧方向和风速输入到所述控制组件50里的控制计算机，控制计算机通过阈值比较，当倾斜角度大于设定的倾侧角度阈值，或/和，风速大于阈值时，控制计算机向控制器发出指令，控制器打开方向驱动电机开关7，使桨叶1朝向发生变化，同时控制器打开桨叶驱动电机2开关，桨叶1转动，产生气动载荷，桨叶1的转速和朝向调整根据控制计算机的控制率计算结果自适应调整，使产生的力矩能自动适应配平倾侧力矩，使系留无人机保持平稳。
24.如图4所示，受力平衡简图，其平衡方程为：
25.y＝g
26.f
×
l＝m
27.其中y为升力，g为重力，f为桨叶产生的气动载荷，l为力臂，m为倾侧力矩。
28.如图3所示，当控制计算机判定所述防倾侧装置桨叶电机2转速达到最大且同时满足姿态监控组件监控倾斜角度大于设定倾侧角度阈值，控制器向系留无人机桨叶和防倾侧装置桨叶同时发出停转指令，同时向降落装置发送开伞指令。
29.本发明通过降低系留无人机平台的重心位置，同时通过调整叶片朝向并旋转，使其产生气动载荷，自适应配平倾侧力矩的方式，使系留无人机能在大风环境下保持平稳，提高了系留无人机防倾侧能力，使其能在恶劣气候条件继续作业，降落伞装置的增加也保障了人员和设备安全。
30.以上所述，仅为本发明的最优具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。