CN205239886U - 一种浮空器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种浮空器，气囊、吊舱和多个矢量推进装置，所述吊舱设置在所述气囊的下端，所述多个矢量推进装置设置在所述吊舱上；矢量推进装置包括推进单元、驱动机构、连接杆，以及设置于推进单元和驱动机构之间的减速器，减速器的动力输入端与驱动机构的转轴相连接，动力输出端与连接杆的一端相连接，连接杆的另一端与推进单元相连接，减速器将驱动机构的动力传递到推进单元，驱动推进单元作整体旋转。本申请中，浮空器可以对多个连接杆输出偏转指令，并对多个涵道风扇分别输出转速信号指令，从而实现对载人舱水平位置和垂直位置的控制，以及偏航和横滚方面的角度控制，给载人旅游项目较好的用户体验。

Description

一种浮空器

技术领域

本实用新型涉及航空技术，更具体地涉及一种浮空器。

背景技术

浮空器曾经广泛应用于空中运输。浮空器是指利用轻于空气的气体来提供升力的航空器。浮空器的结构简单，成本低廉，在空中停留时间长。

目前国内外平流层载人旅游计划正在兴起，平流层中的浮空器成为了旅游项目的重要工具。然而，浮空器的精确控制却很困难，尤其是控制浮空器的偏航和翻滚等动作，并且现有技术中的浮空器由于设计复杂，受制于储能问题，平流层浮空器难以实现定点控制，不能满足旅游者的可操控性需求以及舒适度要求。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种能够实现对载人舱水平位置和垂直位置的控制，以及偏航和横滚方面的角度控制，给载人旅游项目较好的用户体验的浮空器。

本实用新型提供一种浮空器，包括气囊、吊舱和多个矢量推进装置，所述吊舱设置在所述气囊的下端，所述多个矢量推进装置设置在所述吊舱上；所述矢量推进装置包括推进单元、驱动机构、连接杆，以及设置于所述推进单元和驱动机构之间的减速器，所述减速器的动力输入端与所述驱动机构的转轴相连接，动力输出端与所述连接杆的一端相连接，所述连接杆的另一端与所述推进单元相连接，所述减速器将所述驱动机构的动力传递到所述推进单元，驱动所述推进单元作整体旋转。

优选的，所述推进单元为涵道风扇。

优选的，所述推进单元为旋翼。

优选的，每个所述涵道风扇包括用于提供气流通道的涵道，以及位于所述涵道中心的电机，所述电机具有多个桨叶；其中，所述涵道围绕所述桨叶设置，所述电机与所述涵道的内壁固定连接。

优选的，所述矢量推进装置包括第一矢量推进装置和第二矢量推进装置，所述两个矢量推进装置相对设置在所述吊舱上。

优选的，每个所述矢量推进装置的驱动机构位于所述吊舱内，连接杆一端位于所述吊舱上，另一端固定到位于所述吊舱外部的涵道风扇的涵道上。

优选的，在所述吊舱的内部还设置有电源和电源控制器，所述电源用于为浮空器的运行提供电力，所述电源控制器用于控制所述电源的电力输出。

优选的，所述电源为锂电池组。

优选的，所述驱动机构为伺服电机。

优选的，所述驱动机构包括两台所述伺服电机，分别用来驱动所述第一矢量推进装置和第二矢量推进装置。

优选的，所述连接杆为中空管状，用于导线的穿过。

本实用新型提供的浮空器，在所述浮空器的任意状态，传感器将测得的浮空器姿态的数据传输到浮空器的控制器，控制器经过运算后，对多个连接杆输出偏转指令，并对多个涵道风扇分别输出转速信号指令，实现载人舱水平位置和垂直位置的控制，以及偏航和横滚方面的角度控制，给载人旅游项目较好的用户体验。

附图说明

通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1为本实用新型中浮空器的结构示意图；

图2为本实用新型中矢量推进装置的主视图；

图3为本实用新型中图2的俯视图；

图4为本实用新型中涵道风扇的结构示意图；

图5为本实用新型中浮空器处于水平飞行状态时的示意图；

图6为本实用新型中浮空器处于竖直飞行状态时的示意图；

图7为本实用新型中浮空器处于偏航飞行状态时的示意图；

图8为本实用新型中浮空器处于横滚状态时的示意图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本实用新型的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。

如图1所示，本发明中的浮空器包括气囊10、吊舱1和多个矢量推进装置2，所述吊舱1设置在所述气囊10的下端，所述多个矢量推进装置2设置在所述吊舱1上。

如图1-3所示，所述矢量推进装置2包括推进单元21、驱动机构22、连接杆23，以及设置于所述推进单元21和驱动机构22之间的减速器24，所述减速器24的动力输入端与所述驱动机构22的转轴相连接，动力输出端与所述连接杆23的一端相连接，所述连接杆23的另一端与所述推进单元21相连接，所述减速器24将所述驱动机构22的动力传递到所述推进单元21，驱动所述推进单元21作整体旋转。

所述驱动机构22优选为伺服电机或者步进电机，更加优选为伺服电机。

所述推进单元21为所述矢量推进装置的执行机构，即可在所述驱动机构22的带动下做整体的旋转运动，从而为浮空器的提供不同方向的推动力。所述推进单元21可为涵道风扇，也可为旋翼，优选为涵道风扇。

图4示出了根据本实用新型的涵道风扇的结构示意图。如图4所示，所述涵道风扇包括用于提供气流通道的涵道211、设置于涵道211内的螺旋桨式电机212。所述电机212包括定子2121、转子2122，以及设置在转子2122上的多个桨叶2123。电机212设置于涵道211的中心，并且通过十字梁215与涵道的内壁固定连接。在一个优选的实施例中，所述矢量推进装置2为两个，包括第一矢量推进装置和第二矢量推进装置，所述两个矢量推进装置相对设置在所述吊舱1上，并且各自由一台伺服电机来驱动。

所述第一矢量推进装置和第二矢量推进装置分别包括第一涵道风扇210和第二涵道风扇220。所述第一涵道风扇210和第二涵道风扇220相对的设置在所述吊舱1的外周上，所述驱动机构22位于所述吊舱1内，所述连接杆23一端位于所述吊舱1上，另一端固定到位于所述吊舱1外部的涵道风扇的涵道211上，当所述驱动机构22转动时，带动所述涵道211旋转。由于矢量推进装置2数目仅为两个，并且设计制造简单易行，很大程度上降低了浮空器的本身重力，能够更好的减小能耗。

在所述吊舱1的内部还设置有电源3和电源控制器4，所述电源3可为锂电池组，用于为浮空器的运行提供电力，所述电源控制器4用于控制所述电源3的电力输出。所述连接杆23为中空管状，用于导线的穿过。电源3与电机212之间的连接导线可穿过所述中空管状结构，从而实现电源对所述电机的电力输送。

当浮空器使用时，控制器对采集浮空器飞行姿态的各传感器传输的数据以及外部控制信号进行运算，得出各个矢量推进装置2需要作出的调整目标，对所述多个连接杆23输出偏转指令，并对所述多个涵道风扇分别输出转速信号指令，从而调整浮空器的飞行姿态和飞行速度，实现载人舱水平位置和垂直位置的控制，以及偏航和横滚方面的角度控制，给载人旅游项目较好的用户体验。

如图5所示，浮空器处于水平飞行状态。当浮空器竖直方向的浮力与自身重力相平衡时，可控制涵道风扇210、220均分别处于水平位置并且朝向相同，即气流通道的方向平行于地面，产生水平方向的气流，从而使浮空器产生水平方向的推力，推动浮空器在水平方向飞行。

如图6所示，浮空器处于竖直飞行状态。涵道风扇210、220均处于竖直位置并且朝向相同，即气流通道的方向垂直于地面，产生竖直水平方向的气流，从而使浮空器产生竖直方向的推力，推动浮空器上升或者下降。

如图7所示，浮空器处于偏航飞行状态。涵道风扇210、220均处于水平位置并且朝向相对，此时气流通道的方向平行于地面，所述两个矢量推进装置2产生水平方向的转矩，使浮空器偏航飞行。

如图8所示，浮空器处于横滚飞行状态。涵道风扇210、220均处于竖直位置并且朝向相对，此时气流通道的方向垂直于地面，所述两个矢量推进装置2产生竖直方向的转矩，使浮空器作出横滚动作。

在浮空器的任意状态，所述传感器将测得的浮空器姿态的数据传输到浮空器的控制器，控制器经过运算后，对所述多个连接杆输出偏转指令，并对所述多个涵道风扇分别输出转速信号指令，实现吊舱水平位置和垂直位置的控制，以及偏航和横滚方面的角度控制，给载人旅游项目较好的用户体验。

应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。

Claims (11)

1.一种浮空器，其特征在于，包括气囊(10)、吊舱(1)和多个矢量推进装置(2)，所述吊舱(1)设置在所述气囊(10)的下端，所述多个矢量推进装置(2)设置在所述吊舱(1)上；

所述矢量推进装置(2)包括推进单元(21)、驱动机构(22)、连接杆(23)，以及设置于所述推进单元(21)和驱动机构(22)之间的减速器(24)，所述减速器(24)的动力输入端与所述驱动机构(22)的转轴相连接，动力输出端与所述连接杆(23)的一端相连接，所述连接杆(23)的另一端与所述推进单元(21)相连接，所述减速器(24)将所述驱动机构(22)的动力传递到所述推进单元(21)，驱动所述推进单元(21)作整体旋转。

2.根据权利要求1所述的浮空器，其特征在于，所述推进单元(21)为涵道风扇。

3.根据权利要求1所述的浮空器，其特征在于，所述推进单元(21)为旋翼。

4.根据权利要求2所述的浮空器，其特征在于，每个所述涵道风扇包括用于提供气流通道的涵道(211)，以及位于所述涵道中心的电机(212)，所述电机(212)具有多个桨叶(2123)；

其中，所述涵道(211)围绕所述桨叶(2123)设置，所述电机(212)与所述涵道(211)的内壁固定连接。

5.根据权利要求4所述的浮空器，其特征在于，所述矢量推进装置包括第一矢量推进装置和第二矢量推进装置，所述两个矢量推进装置相对设置在所述吊舱(1)上。

6.根据权利要求5所述的浮空器，其特征在于，每个所述矢量推进装置的驱动机构(22)位于所述吊舱(1)内，连接杆(23)一端位于所述吊舱(1)上，另一端固定到位于所述吊舱(1)外部的涵道风扇的涵道(211)上。

7.根据权利要求1所述的浮空器，其特征在于，在所述吊舱(1)的内部还设置有电源(3)和电源控制器(4)，所述电源(3)用于为浮空器的运行提供电力，所述电源控制器(4)用于控制所述电源(3)的电力输出。

8.根据权利要求7所述的浮空器，其特征在于，所述电源(3)为锂电池组。

9.根据权利要求5所述的浮空器，其特征在于，所述驱动机构(22)为伺服电机。

10.根据权利要求9所述的浮空器，其特征在于，所述驱动机构(22)包括两台所述伺服电机，分别用来驱动所述第一矢量推进装置和第二矢量推进装置。

11.根据权利要求1-10任一项所述的浮空器，其特征在于，所述连接杆(23)为中空管状，用于导线的穿过。