一种无源单人穿戴踏翼飞行器

文档序号:1035997 发布日期:2020-10-30 浏览:9次 >En<

阅读说明:本技术 一种无源单人穿戴踏翼飞行器 (Passive single-person wearable pedal-wing aircraft ) 是由 万定仁 于 2020-05-13 设计创作,主要内容包括:一种无源单人穿戴踏翼飞行器,其特征在于:其包含&lt;Image he="52" wi="51" file="DSA0000208758490000011.GIF" imgContent="drawing" imgFormat="GIF" orientation="portrait" inline="no"&gt;&lt;/Image&gt;加强关节翼;&lt;Image he="53" wi="51" file="DSA0000208758490000012.GIF" imgContent="drawing" imgFormat="GIF" orientation="portrait" inline="no"&gt;&lt;/Image&gt;可调节框架;&lt;Image he="52" wi="51" file="DSA0000208758490000013.GIF" imgContent="drawing" imgFormat="GIF" orientation="portrait" inline="no"&gt;&lt;/Image&gt;翼迎角控制和阻尼滑动套;&lt;Image he="54" wi="51" file="DSA0000208758490000018.GIF" imgContent="drawing" imgFormat="GIF" orientation="portrait" inline="no"&gt;&lt;/Image&gt;多功能操控杆;&lt;Image he="53" wi="52" file="DSA0000208758490000017.GIF" imgContent="drawing" imgFormat="GIF" orientation="portrait" inline="no"&gt;&lt;/Image&gt;推拉吊环杆;&lt;Image he="53" wi="52" file="DSA0000208758490000015.GIF" imgContent="drawing" imgFormat="GIF" orientation="portrait" inline="no"&gt;&lt;/Image&gt;并串式铰簧驱动、储存、缓冲器;&lt;Image he="54" wi="52" file="DSA00002087584900000110.GIF" imgContent="drawing" imgFormat="GIF" orientation="portrait" inline="no"&gt;&lt;/Image&gt;后踏式驱动支架;&lt;Image he="52" wi="51" file="DSA0000208758490000019.GIF" imgContent="drawing" imgFormat="GIF" orientation="portrait" inline="no"&gt;&lt;/Image&gt;离合、档位、传动结构;&lt;Image he="53" wi="52" file="DSA0000208758490000016.GIF" imgContent="drawing" imgFormat="GIF" orientation="portrait" inline="no"&gt;&lt;/Image&gt;后踏往复式钢索驱动扇形轮;&lt;Image he="53" wi="52" file="DSA0000208758490000014.GIF" imgContent="drawing" imgFormat="GIF" orientation="portrait" inline="no"&gt;&lt;/Image&gt;人体结构辅助架;多数结构采用双单元多构件相互关联又互不影响设计,如某单元或构件出故障并不影响飞行或降落,动力来源:利用人体踩踏输出动能来振动双翼,在地面储存动能以满足其起飞较大动能的需求,辅助架辅助飞行续能;其包含有扑翼、三角翼和固定滑翔翼的特点,故又可称之为‘三合一’单人穿戴飞行器,其有结构简单精巧,方便操控,重量轻等优点,可作为交通、旅游、娱乐、健身等工具。(A passive single-person wearing pedal-wing aircraft is characterized in that: which comprises Strengthening the joint wing; an adjustable frame; a wing attack angle control and damping sliding sleeve; a multifunctional joystick; pushing and pulling the suspension loop rod; parallel-serial type hinge spring driverA moving, storing, buffering device; a rear pedal type driving bracket; clutch, gear and transmission structure; back stepping reciprocating steel cable to drive sector wheel; a human body structure auxiliary frame; most structures adopt a design that double units and multiple components are mutually associated and do not influence each other, for example, if a certain unit or component fails, the flight or landing is not influenced, and a power source is as follows: the double wings are vibrated by outputting kinetic energy through treading of a human body, the kinetic energy is stored on the ground to meet the requirement of large takeoff kinetic energy, and the auxiliary frame assists in flying energy continuation; it includes the characteristics of flapping wings, delta wings and fixed gliding wings, so that it can be called as three-in-one single-person wearable aircraft, and its structure is simple and exquisite, convenient to operate and control, light in weight and can be used as means for traffic, travelling, recreation and body-building, etc..)

一种无源单人穿戴踏翼飞行器

技术领域

本发明涉及一种无源单人穿戴踏翼飞行器,其包含有扑翼、三角翼和固定滑翔翼的特点,故又可称之为‘三合一’单人穿戴飞行器,其有结构简单精巧,方便操控,重量轻等优点,可作为交通、旅游、娱乐、健身等工具。

背景技术

扑翼飞行方式的能效是固定翼和旋转翼飞行器的数倍,甚至更大,但到目前为止还没有实现扑翼载人飞行。人类对人力飞行研究制造从来就没有停止过,以后也不会停止,现代、近代、古代研究制造者无数,比如以下“西科斯基奖”(百度资料),人力能不能飞上天?

西科斯基奖得主:

美国直升机协会(AmericanHelicopterSociety)2013年7月12日表示,加拿大团队AeroVelo打造的人力驱动直升机,成为有史以来第1次赢得25万美元工程大奖的作品。得奖的阿特拉斯号(Atlas)人力驱动直升机有4个直径20.4米的旋翼,最宽处58米,全长约49.4米,重量仅52公斤,由一人蹬踏一部碳纤维制自行车带动旋翼转动。它6月13日飞行,升离地面有3.3米高,在空中停留达64.11秒后,在离起飞处7米远处降落。经过大约一个月技术评审,直升机协会2013年7月11日正式颁奖。设计团队AeroVelo由多伦多大学(UniversityofToronto)的约20名学生和年轻专家组成。设计团队创建人之一卡梅伦·罗伯逊(CameronRobertson)说,“驾驶”这架直升机需要大约1马力,而普通人可能只能发出大约半马力,因而“飞行员”需要具备强健体魄,同时体重不应超过73公斤。这架直升机由队长托德·赖克特(ToddReichert)“驾驶”。他现年31岁,是空气动力学专家和速度滑冰高手。美国直升机协会执行理事迈克·希施贝格尔(MikeHirschberg)2013年7月12日告诉法新社记者:“这一直被视为不可能的任务。”

大多得出的结论是人力飞行是不可实现,就像第一永动机一样,之所以永动机不能实现是有能量守恒定律限制,但是一句“不可实现”并不能像能量守恒定律限制永动机一样限制人力飞行,只要飞行器足够轻、足够灵活,解决人体结构不宜飞行的缺陷,人力飞行是有可能的。

针对上述所见,本发明提出一种无源单人穿戴踏翼飞行器,其包含:

Figure BSA0000208758510000021

加强关节翼;

Figure BSA0000208758510000022

可调节框架;

Figure BSA0000208758510000023

翼迎角控制和阻尼滑动套;多功能操控杆;

Figure BSA0000208758510000025

推拉吊环杆;并串式铰簧驱动、储存、缓冲器;后踏式驱动支架;

Figure BSA0000208758510000028

离合、档位、传动结构;后踏往复式钢索驱动扇形轮;

Figure BSA00002087585100000210

人体结构辅助架;多数结构采用双单元多构件相互关联又互不影响设计,如某单元或构件出故障并不影响飞行或降落,动力来源:利用人体踩踏输出动能来振动双翼,在地面储存动能以满足其起飞较大动能的需求,辅助架辅助飞行续能;其包含有扑翼、三角翼和固定滑翔翼的特点,故又可称之为‘三合一’单人穿戴飞行器,其有结构简单精巧,方便操控,重量轻等优点,可作为交通、旅游、娱乐、健身等工具。

附图说明

图1、图2、图3,图4是本发明提出一种无源单人穿戴踏翼飞行器立体结构示意图,图1为平翼后视图,图2为迎角翼右视图,图3为迎角翼前视图,图4为人体穿戴效果局部放大图;图5、图6、分别是本发明提出一种无源单人穿戴踏翼飞行器二种踩踏方式立体示意图;图7为加强关节翼结构示意图;图18、图19是扑翼状态图;图8是本发明提出一种无源单人穿戴踏翼飞行器机械结构分解示意图,图中各结构标记如下:

Figure BSA00002087585100000211

加强关节翼;

Figure BSA00002087585100000212

可调节框架;

Figure BSA00002087585100000213

翼迎角控制和阻尼滑动套;多功能操控杆;推拉吊环杆;

Figure BSA00002087585100000216

并串式铰簧驱动、储存、缓冲器;

Figure BSA00002087585100000217

后踏式驱动支架;离合、档位、传动结构;后踏往复式钢索驱动扇形轮;

Figure BSA00002087585100000220

人体结构辅助架。

以下为本发明一种无源单人穿戴踏翼飞行器机械各结构组件标记立体示意图和说明:

图7是本发明提出一种无源单人穿戴踏翼飞行器,

Figure BSA00002087585100000221

加强关节翼立体示意图,图中结构组件标记如下:

①加强关节,②翼中(动力臂),③翼根,④背翼,⑤尾翼。

图7-1是本发明提出一种无源单人穿戴踏翼飞行器,

Figure BSA00002087585100000222

加强关节立体示意图,图中结构组件标记如下:

①加强缓冲关节,②缓冲臂,③阻尼臂,④缓冲、阻尼角度调节螺丝,⑤缓冲、阻尼棱形簧,⑥可调节弹簧力度PE轮,⑦定位关节,⑧子翼阻尼弹簧。

图7-2是本发明提出一种无源单人穿戴踏翼飞行器,加强关节立体示意图,图中结构组件标记如下:

①滑动杠杆滑道,②翼控制柄,③翼根直簧阻尼轮,

所述,

Figure BSA0000208758510000032

加强关节翼:请参阅图7、图7-1、图7-2,采用‘子母翼’翼体和三节翼茎设计,每片子翼带有可调阻尼弹簧,其功能是让上下扑动时产生最大的压差,母翼采用三节梯形翼茎,可分为翼根、翼中(动力臂)和尾翼,翼根部有可旋转60度分向直簧阻尼关节,可改变上下扑动弧度半径和长度,其功能:为对称调节是调档位,可分一、二档,不对称调节是调左右平衡和微调,控制臂在翼中左右两侧;翼中偏根部为滑动杠杆滑道,翼中和尾翼由加强阻尼缓冲关节连接,其由定位关节、加强缓冲关节、缓冲臂、阻尼臂、缓冲阻尼弹簧、可调PE轮等构件组成,此关节当抬翼时它是阻尼器,扑翼时它是缓冲器,每条缓冲、阻尼臂带有可调节螺丝,可调缓冲、阻尼角度。

图9、图9--1是本发明提出一种无源单人穿戴踏翼飞行器,可调节框架立体示意图,图中结构组件标记如下:

①背带扣,②驱动吊轮轨道,③滑动套固定牙,④安全带主扣,⑤操控杆、腰带板安装柱,⑥操控杆、腰带板固定柱,⑦护腰板,⑧腰带主扣,⑨导索轮,⑩背带板,

Figure BSA0000208758510000036

安装可滑动固定槽,固定牙。

所述,可调节框架:请参阅图9、图9--1,框架上部背带板采用螺丝调节;中间两侧为驱动吊轮轨道,在轨道上部为翼迎角控制和阻尼滑动套固定牙;左右两侧对称为操控杆、腰带板安装柱和固定柱,固定柱上有安装槽和固定牙槽,供操控杆、腰带板调大小用,以便不同体型的人穿戴;框架中间下部对应位置有可调导索轮。

图10、图10--1是本发明提出一种无源单人穿戴踏翼飞行器,翼迎角控制和阻尼滑动套立体示意图,图中结构组件标记如下:

①固定轮,②固定轮,③滑动套,④柱形牙,⑤索控柄,⑥同步轴,⑦滑动刹车轮,⑧同步轴,⑨翼变角阻尼弹簧,⑩翼变角可控阻尼气弹簧,

Figure BSA0000208758510000038

延时转换刹车片,刹车片。

所述,翼迎角控制和阻尼滑动套:请参阅图10、图10--1,滑动套上部为带固定轮和刹车轮的同步轴,固定轮和框架中间再两则吊轮轨道上部牙齿咬合,只需推动刹车片刹住刹车轮此滑动套则固定在此框架上,反之则滑动,下部同步轴同理,不同的是它并非固定在框架上,而是固定在推拉吊环杆‘U’形槽上,只需推动刹车片就能让其固定在框架和推拉吊环杆上之间转换,两个刹车片相互关联,其中有个刹车片为延时转换刹车片以防错位,刹车线制动,由多功能操控杆前扭把操控;翼迎角控制和阻尼滑动套外则为柱形牙与并串式铰簧驱动、储存、缓冲器上扇形牙轮咬合,当滑动套固定在框架上为翼工作状态和推动推拉吊环杆旋转翼状态,固定在推拉吊环杆上为平移翼状态;滑动套柱形牙和滑动套这间有阻尼弹簧,上为普通簧,下为可控气弹簧,其作用是扑动翼产生升力时同时也产生推力,抬翼和扑翼时产生一定的迎角,减少抬翼时丢失升力,扑翼时增加向前推力,控制气弹簧决定阻尼的大小,也就是控制是向上飞还是向前飞;此结构为对称结构。

图11、图11--1是本发明提出一种无源单人穿戴踏翼飞行器,

Figure BSA0000208758510000042

多功能操控杆立体示意图,图中结构组件标记如下:

①前扭把(平移、平移翼仰角同步转换扭把),②后扭把(正反向逆行齿轮转换向扭把),③操控杆,④辅助拐安装杆,⑤自锁正反向逆行牙轮组,⑥离合、档位操控把,⑦腰带板,⑧可调大小锁片和操控执子,⑨方轴,⑩推送轮,普通刹车把安装杆,推送轮,控制牙轮件,

Figure BSA0000208758510000047

旋转轮,安装固定螺丝。

所述,多功能操控杆;请参考图11、图11-1,左侧为操控板,板侧面为离合、档位操控把,其控制离合、档位、传动结构推送索柄,刹车线制动,可分一档位传动、二档位传动和空档位;操控板前侧为普通刹车把安装杆,刹车把与并串式铰簧驱动、储存、缓冲器两侧定向刹车执子连接,刹车线制动,其功能为扑翼转换固定滑翔翼;右侧是多功能操控杆,杆体根部为自锁正反向逆行牙轮组,由一个双侧逆行牙轮和两对单侧逆行牙轮组成,双侧逆行牙轮两侧各一对,每对单侧逆行牙轮有一个固定另一个可左右活动,由弹簧顶压,逆行牙轮组中间有方形轴,双侧逆行牙轮与操控杆固定,与方轴这间有圆转方转换垫,可单独转动,有顶丝固定不能左右移动,两侧是可活动单侧逆行牙轮则与方轴同步转动,两对单侧逆行牙轮左右移动互相关联,让其达到上下摆动操控杆正向行反向锁和反向行正向锁功能;方轴在对应位置有两只传动齿轮,传动轮与推拉吊环杆‘U’形槽推送轮牙孔相咬合,推拉驱动器,此功能一般在升降和三角翼状态下使用,所以也可叫升降杆,其功能一、上下平移驱动和双翼,功能二、上下滚动驱动和双翼,功能三、锁住固定驱动和双翼,此操控杆常态为失效状态,驱动和双翼为自锁状态,只在扭动后扭把或后扭把加前扭把才解锁工作;此结构为单独结构。

图12是本发明提出一种无源单人穿戴踏翼飞行器,推拉吊环杆立体示意图,图中结构组件标记如下:

①吊轮,②驱动架角度调节螺丝,③驱动吊环,④推拉‘U’形槽,⑤推送轮牙孔。

所述,推拉吊环杆:请参阅图13,用来连接驱动器和框架,吊轮根部是有推送轮牙孔的‘U’形槽,用来推拉驱动器和翼迎角控制和阻尼滑动套;此结构为镜像结构。

图13是本发明提出一种无源单人穿戴踏翼飞行器,并串式铰簧驱动、储存、缓冲器立体示意图,图中结构组件标记如下:

①同步转轴,②旋转式驱动柄,③铰簧定位轴,④轴承,⑤铰簧条盒,⑥定向刹车片,⑦刹车执子,⑧翼根阻尼直簧,⑨柱形牙扇形定位轮,⑩翼根固定轴,背翼安装板,

Figure BSA0000208758510000056

翼根阻尼直簧调节螺丝,

Figure BSA0000208758510000057

驱动外套桥接,滑动杠杆,偏心轴承受力端子,

Figure BSA00002087585100000510

定位轮,

Figure BSA00002087585100000511

并联平面涡卷弹簧,可串联‘凸’形发条盒。

所述,

Figure BSA0000208758510000054

并串式铰簧驱动、储存、缓冲器;请参阅图13,采用双组三并十九联铰簧,其可储存以每秒释放0.6---0.4马力释放2--3分钟的动能;以备起飞时释放,所述双组三并十九联铰簧为三根平面涡卷弹簧并联在一个‘凸’形条盒里,十九个‘凸’形条盒串联成一组,再由两组并联而成,可根据需要扭矩力大小选择并联平面涡卷弹簧根数,根数越多扭矩力越大,‘凸’形条盒串联个数决定此簧的行程,串联越多行程越长;两组铰簧内有定位轴和转轴,外有固定轴由桥接连接;两组铰簧外端条盒内轴有定向刹车片,在铰簧外轴相应位置有定向刹车执子,其功能为扑翼转换固定翼和三角翼;转轴连接旋转式驱动柄驱动滑动杠杆上的偏心轴承受力端子;铰簧组中间偏内是翼根固定轴和关节阻尼直簧;再往内侧为柱形牙扇形定位轮,与滑动套外柱形牙咬合,其功能为固定翼、旋转翼和翼迎角阻尼;所述偏心轴承受力端子为滑动轴承上设计一个左右偏心受力端子,改变受力半径,使扑翼速度快,抬翼速度慢;其左右为镜像结构。

所述,并串铰簧;请参阅图13,其结构为多根平面涡卷弹簧与特制‘凸’形条盒组成可串联发条,其并联平面涡卷弹簧根数和大小决定此簧预存扭矩力的大小,而串联‘凸’形条盒的个数决定其预存扭矩力行程。

图14是本发明提出一种无源单人穿戴踏翼飞行器,

Figure BSA0000208758510000061

后踏式驱动支架立体示意图,图中结构组件标记如下:

①逆行齿轮逆行执子,②角度调节螺丝孔,③驱动固定轴承,④离合、档位、传动结构安装支架,⑤离合、档位、传动结构轴承安装板,⑥链条距调节螺丝。

所述,后踏式可调驱动支架;请参阅图14,其主要功能是支撑和固定作用,可调节角度;中间为离合、档位、传动结构输入轴上三侧逆行牙轮上侧逆行执子;下部为离合、档位、传动结构安装支架;其为对称结构。

图15、图15--1是本发明提出一种无源单人穿戴踏翼飞行器,离合、档位、传动结构立体示意图,图中结构组件标记如下:

①动能输入轴,②双侧逆行牙动能输出轴,③轴承套法兰,④轴承,⑤铰簧条盒内轴,⑥单侧带槽逆行链条轮,⑦档位独立链条,⑧链条轮推送和关联板,⑨三侧逆行牙轴轮,⑩推送轴,推送执子,

Figure BSA0000208758510000066

推送索柄,脚踏钢索扇形驱动轮轴承,

Figure BSA0000208758510000068

防掉链轮,活动单侧逆行牙轮,活动单侧逆行牙轮弹簧。

所述,

Figure BSA0000208758510000064

离合、档位、传动结构;请参阅图15、图15--1,输出轴中间为双侧逆行牙轴轮;输入轴中间为三侧逆行牙轴轮;链条传动,采用一、二档独立链条,输入输出链条轮均采用可离合单侧逆行牙轮,链条轮可左右滑动,中间为链条轮推送柱和关联板,组成传动链组,两组链条轮共用一个推送柱和关联板固定在一起中间有轴,转动中间轴推送俩组传动链组左右滑动,刹车线制动,操控在左边操控板上,当推送到左边,左边链条组离右边链条组合为一档,反方向为二档,中间为空档,输入链条轮扭矩大于输出为一档位,反之为二档位,双链能一条出故障不影响另一条使用;其为双结构。

图16是本发明提出一种无源单人穿戴踏翼飞行器,

Figure BSA0000208758510000071

后踏往复式钢索驱动扇形轮立体示意图,图中结构组件标记如下:

①脚踏往复扇形钢索驱动轮,②回轮条簧,③固定单侧逆行牙轮,④钢索。

所述,后踏扇形往反式钢索驱动轮;请参阅图16,采用脚踏扇形往复式钢索驱动轮,外侧为固定逆行牙轮,内侧是回轮平面涡卷弹簧和条盒,扇形轮弧线长为脚踏钢索行程加驱动上下移动行程;此结构为镜像结构。

图17是本发明提出一种无源单人穿戴踏翼飞行器,

Figure BSA0000208758510000073

人体结构辅助架立体示意图,图中结构组件标记如下:

①弃用、启用开关,②关节,③辅助簧,④小腿绑带,⑤腰带板连接头⑥滑动杆轴承,⑦钢索固定端,⑧自动扣脚踏板。

所述,

Figure BSA0000208758510000074

调节人体结构辅助架;请参阅图18,由滑动杆,滑动端子,踩踏板,关节,等组成;踩踏板连接脚踏扇形往反式钢索驱动轮钢索;关节上带有弃用和启用开关,启用以后人体无论直立还是俯卧双腿只能做踩踏动作,弃用该功能后双腿可自由活动,其主要功能是解决人体结构不宜飞行;此结构为镜像结构。

所述,扑翼是由人类模仿飞鸟或是昆虫的飞行方式制造的飞行器;

所述,固定滑翔翼是在高空中,在无风的情况下,滑翔翼在下滑飞行中依靠自身重力获得前行动力;

所述,三角翼是依靠固定翼,在有风的情况下,利用风筝原理在不断变换的重心和迎角作用下产生升力而向上飞行。

扑翼飞行在能效上有优势,但在起飞阶段和其他飞行器一样,需要很大动能,故此台扑翼机采用储存预力铰簧驱动起飞,采用轻型材料制造,整机重量不到17kg,加上人体70kg左右,总重量87kg,翼面积载荷率在12kg左右,与猎鹰相防,所以在没有动力情况下滑翔速度低,下沉速度也慢,可安全降落。飞行有三种模式(扑翼、固定滑翔翼、三角翼),踏翼可采用二种方式,请参阅图5、图6、水平直立踏翼一般在保持水平飞行,斜立式踏翼输出力较大,因其借用了一部分自身重量,比较适用上升飞行,三种飞行模式和二种踏翼方式可随意转换,操控简单。

操控技术说明

第一步,穿戴飞行器:两手掰开两侧腰带板上锁片执子,调整好大小,松手自动锁上,扣好脚踏板,系好安全带和小绑带;

第二步,准备、续能:利用操控杆调整翼迎角和位置,刹车状态(翼除了有小角度缓冲外显固定状态),辅助架弃用状态(腿部可自由活动),扑翼档位在1档上,传动档位在2档上,在原地踏步,约500步,传动档位选择1档续能大约300步,给驱动续能,大约6-4分钟续满;

第三步,起飞、飞行:传动档位推送到空档位置,此时腿部除了钢索回索弹力外没有任何负重,助跑10米左右,如有风就逆风助跑,速度够了松开刹车,释放驱动器里动能开始扑翼,再利用操控杆调整好翼迎角和位置,同时传动档位推送到1档位,采用斜立踏翼给驱动继续续能,利用翼控制柄控制平衡开始飞行,此时可启用辅助架,选择踏翼方式和飞行模式,选择扑翼档位飞行;刹车是固定翼滑翔,在滑翔过程中利用操控杆调节翼位置和迎角使其上升为三角翼;

第四步,降落:刹车让其固定滑翔状态,踩踏给驱动续能,续完以后,弃用辅助架,传动档位推送到空档位,利用翼控制柄调整方向选择降落地,在离地面5---3米时松开刹车释放驱动、储存、缓冲器动能使其扑动3-2次再次刹车,同时调整翼位置和翼迎角降落。

实施例说明

此飞行器其有结构简单精巧,灵活,方便操控,重量轻等优点,可作为交通、旅游、娱乐、健身等工具。可加装电动助力,也可改装无人机或军用机,部分制动可改为气动或液压制动。由于此机翼采用的是可方便拆卸机翼设计,可模仿鸟翼形状,一机配多翼,根据需求来选配速度型双翼或载重型双翼。

以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,也不因加装助力、任何改装、和改变用途限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等郊结构或等郊流变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。

具体实施方式

图1、图2、图3,图4是本发明提出一种无源单人穿戴踏翼飞行器立体结构示意图,图1为平翼后视图,图2为迎角翼右视图,图3为迎角翼前视图,图4为人体穿戴效果局部放大图;图5、图6、分别是本发明提出一种无源单人穿戴踏翼飞行器二种踩踏方式立体示意图;图7为加强关节翼结构示意图;图18、图19是扑翼状态图;图8是本发明提出一种无源单人穿戴踏翼飞行器机械结构分解示意图,图中各结构标记如下:

Figure BSA00002087585100000211

加强关节翼;

Figure BSA00002087585100000212

可调节框架;

Figure BSA00002087585100000213

翼迎角控制和阻尼滑动套;多功能操控杆;推拉吊环杆;

Figure BSA00002087585100000216

并串式铰簧驱动、储存、缓冲器;

Figure BSA00002087585100000217

后踏式驱动支架;离合、档位、传动结构;后踏往复式钢索驱动扇形轮;

Figure BSA00002087585100000220

人体结构辅助架。

以下为本发明一种无源单人穿戴踏翼飞行器机械各结构组件标记立体示意图和说明:

图7是本发明提出一种无源单人穿戴踏翼飞行器,

Figure BSA00002087585100000221

加强关节翼立体示意图,图中结构组件标记如下:

①加强关节,②翼中(动力臂),③翼根,④背翼,⑤尾翼。

图7-1是本发明提出一种无源单人穿戴踏翼飞行器,

Figure BSA00002087585100000222

加强关节立体示意图,图中结构组件标记如下:

①加强缓冲关节,②缓冲臂,③阻尼臂,④缓冲、阻尼角度调节螺丝,⑤缓冲、阻尼棱形簧,⑥可调节弹簧力度PE轮,⑦定位关节,⑧子翼阻尼弹簧。

图7-2是本发明提出一种无源单人穿戴踏翼飞行器,加强关节立体示意图,图中结构组件标记如下:

①滑动杠杆滑道,②翼控制柄,③翼根直簧阻尼轮,

所述,

Figure BSA0000208758510000032

加强关节翼:请参阅图7、图7-1、图7-2,采用‘子母翼’翼体和三节翼茎设计,每片子翼带有可调阻尼弹簧,其功能是让上下扑动时产生最大的压差,母翼采用三节梯形翼茎,可分为翼根、翼中(动力臂)和尾翼,翼根部有可旋转60度分向直簧阻尼关节,可改变上下扑动弧度半径和长度,其功能:为对称调节是调档位,可分一、二档,不对称调节是调左右平衡和微调,控制臂在翼中左右两侧;翼中偏根部为滑动杠杆滑道,翼中和尾翼由加强阻尼缓冲关节连接,其由定位关节、加强缓冲关节、缓冲臂、阻尼臂、缓冲阻尼弹簧、可调PE轮等构件组成,此关节当抬翼时它是阻尼器,扑翼时它是缓冲器,每条缓冲、阻尼臂带有可调节螺丝,可调缓冲、阻尼角度。

图9、图9--1是本发明提出一种无源单人穿戴踏翼飞行器,可调节框架立体示意图,图中结构组件标记如下:

①背带扣,②驱动吊轮轨道,③滑动套固定牙,④安全带主扣,⑤操控杆、腰带板安装柱,⑥操控杆、腰带板固定柱,⑦护腰板,⑧腰带主扣,⑨导索轮,⑩背带板,

Figure BSA0000208758510000036

安装可滑动固定槽,固定牙。

所述,可调节框架:请参阅图9、图9--1,框架上部背带板采用螺丝调节;中间两侧为驱动吊轮轨道,在轨道上部为翼迎角控制和阻尼滑动套固定牙;左右两侧对称为操控杆、腰带板安装柱和固定柱,固定柱上有安装槽和固定牙槽,供操控杆、腰带板调大小用,以便不同体型的人穿戴;框架中间下部对应位置有可调导索轮。

图10、图10--1是本发明提出一种无源单人穿戴踏翼飞行器,翼迎角控制和阻尼滑动套立体示意图,图中结构组件标记如下:

①固定轮,②固定轮,③滑动套,④柱形牙,⑤索控柄,⑥同步轴,⑦滑动刹车轮,⑧同步轴,⑨翼变角阻尼弹簧,⑩翼变角可控阻尼气弹簧,

Figure BSA0000208758510000038

延时转换刹车片,刹车片。

所述,翼迎角控制和阻尼滑动套:请参阅图10、图10--1,滑动套上部为带固定轮和刹车轮的同步轴,固定轮和框架中间再两则吊轮轨道上部牙齿咬合,只需推动刹车片刹住刹车轮此滑动套则固定在此框架上,反之则滑动,下部同步轴同理,不同的是它并非固定在框架上,而是固定在推拉吊环杆‘U’形槽上,只需推动刹车片就能让其固定在框架和推拉吊环杆上之间转换,两个刹车片相互关联,其中有个刹车片为延时转换刹车片以防错位,刹车线制动,由多功能操控杆前扭把操控;翼迎角控制和阻尼滑动套外则为柱形牙与并串式铰簧驱动、储存、缓冲器上扇形牙轮咬合,当滑动套固定在框架上为翼工作状态和推动推拉吊环杆旋转翼状态,固定在推拉吊环杆上为平移翼状态;滑动套柱形牙和滑动套这间有阻尼弹簧,上为普通簧,下为可控气弹簧,其作用是扑动翼产生升力时同时也产生推力,抬翼和扑翼时产生一定的迎角,减少抬翼时丢失升力,扑翼时增加向前推力,控制气弹簧决定阻尼的大小,也就是控制是向上飞还是向前飞;此结构为对称结构。

图11、图11--1是本发明提出一种无源单人穿戴踏翼飞行器,

Figure BSA0000208758510000042

多功能操控杆立体示意图,图中结构组件标记如下:

①前扭把(平移、平移翼仰角同步转换扭把),②后扭把(正反向逆行齿轮转换向扭把),③操控杆,④辅助拐安装杆,⑤自锁正反向逆行牙轮组,⑥离合、档位操控把,⑦腰带板,⑧可调大小锁片和操控执子,⑨方轴,⑩推送轮,普通刹车把安装杆,推送轮,控制牙轮件,

Figure BSA0000208758510000047

旋转轮,安装固定螺丝。

所述,多功能操控杆;请参考图11、图11-1,左侧为操控板,板侧面为离合、档位操控把,其控制离合、档位、传动结构推送索柄,刹车线制动,可分一档位传动、二档位传动和空档位;操控板前侧为普通刹车把安装杆,刹车把与并串式铰簧驱动、储存、缓冲器两侧定向刹车执子连接,刹车线制动,其功能为扑翼转换固定滑翔翼;右侧是多功能操控杆,杆体根部为自锁正反向逆行牙轮组,由一个双侧逆行牙轮和两对单侧逆行牙轮组成,双侧逆行牙轮两侧各一对,每对单侧逆行牙轮有一个固定另一个可左右活动,由弹簧顶压,逆行牙轮组中间有方形轴,双侧逆行牙轮与操控杆固定,与方轴这间有圆转方转换垫,可单独转动,有顶丝固定不能左右移动,两侧是可活动单侧逆行牙轮则与方轴同步转动,两对单侧逆行牙轮左右移动互相关联,让其达到上下摆动操控杆正向行反向锁和反向行正向锁功能;方轴在对应位置有两只传动齿轮,传动轮与推拉吊环杆‘U’形槽推送轮牙孔相咬合,推拉驱动器,此功能一般在升降和三角翼状态下使用,所以也可叫升降杆,其功能一、上下平移驱动和双翼,功能二、上下滚动驱动和双翼,功能三、锁住固定驱动和双翼,此操控杆常态为失效状态,驱动和双翼为自锁状态,只在扭动后扭把或后扭把加前扭把才解锁工作;此结构为单独结构。

图12是本发明提出一种无源单人穿戴踏翼飞行器,推拉吊环杆立体示意图,图中结构组件标记如下:

①吊轮,②驱动架角度调节螺丝,③驱动吊环,④推拉‘U’形槽,⑤推送轮牙孔。

所述,推拉吊环杆:请参阅图13,用来连接驱动器和框架,吊轮根部是有推送轮牙孔的‘U’形槽,用来推拉驱动器和翼迎角控制和阻尼滑动套;此结构为镜像结构。

图13是本发明提出一种无源单人穿戴踏翼飞行器,并串式铰簧驱动、储存、缓冲器立体示意图,图中结构组件标记如下:

①同步转轴,②旋转式驱动柄,③铰簧定位轴,④轴承,⑤铰簧条盒,⑥定向刹车片,⑦刹车执子,⑧翼根阻尼直簧,⑨柱形牙扇形定位轮,⑩翼根固定轴,背翼安装板,

Figure BSA0000208758510000056

翼根阻尼直簧调节螺丝,

Figure BSA0000208758510000057

驱动外套桥接,滑动杠杆,偏心轴承受力端子,

Figure BSA00002087585100000510

定位轮,

Figure BSA00002087585100000511

并联平面涡卷弹簧,可串联‘凸’形发条盒。

所述,

Figure BSA0000208758510000054

并串式铰簧驱动、储存、缓冲器;请参阅图13,采用双组三并十九联铰簧,其可储存以每秒释放0.6---0.4马力释放2--3分钟的动能;以备起飞时释放,所述双组三并十九联铰簧为三根平面涡卷弹簧并联在一个‘凸’形条盒里,十九个‘凸’形条盒串联成一组,再由两组并联而成,可根据需要扭矩力大小选择并联平面涡卷弹簧根数,根数越多扭矩力越大,‘凸’形条盒串联个数决定此簧的行程,串联越多行程越长;两组铰簧内有定位轴和转轴,外有固定轴由桥接连接;两组铰簧外端条盒内轴有定向刹车片,在铰簧外轴相应位置有定向刹车执子,其功能为扑翼转换固定翼和三角翼;转轴连接旋转式驱动柄驱动滑动杠杆上的偏心轴承受力端子;铰簧组中间偏内是翼根固定轴和关节阻尼直簧;再往内侧为柱形牙扇形定位轮,与滑动套外柱形牙咬合,其功能为固定翼、旋转翼和翼迎角阻尼;所述偏心轴承受力端子为滑动轴承上设计一个左右偏心受力端子,改变受力半径,使扑翼速度快,抬翼速度慢;其左右为镜像结构。

所述,并串铰簧;请参阅图13,其结构为多根平面涡卷弹簧与特制‘凸’形条盒组成可串联发条,其并联平面涡卷弹簧根数和大小决定此簧预存扭矩力的大小,而串联‘凸’形条盒的个数决定其预存扭矩力行程。

图14是本发明提出一种无源单人穿戴踏翼飞行器,

Figure BSA0000208758510000061

后踏式驱动支架立体示意图,图中结构组件标记如下:

①逆行齿轮逆行执子,②角度调节螺丝孔,③驱动固定轴承,④离合、档位、传动结构安装支架,⑤离合、档位、传动结构轴承安装板,⑥链条距调节螺丝。

所述,后踏式可调驱动支架;请参阅图14,其主要功能是支撑和固定作用,可调节角度;中间为离合、档位、传动结构输入轴上三侧逆行牙轮上侧逆行执子;下部为离合、档位、传动结构安装支架;其为对称结构。

图15、图15--1是本发明提出一种无源单人穿戴踏翼飞行器,离合、档位、传动结构立体示意图,图中结构组件标记如下:

①动能输入轴,②双侧逆行牙动能输出轴,③轴承套法兰,④轴承,⑤铰簧条盒内轴,⑥单侧带槽逆行链条轮,⑦档位独立链条,⑧链条轮推送和关联板,⑨三侧逆行牙轴轮,⑩推送轴,推送执子,

Figure BSA0000208758510000066

推送索柄,脚踏钢索扇形驱动轮轴承,

Figure BSA0000208758510000068

防掉链轮,活动单侧逆行牙轮,活动单侧逆行牙轮弹簧。

所述,

Figure BSA0000208758510000064

离合、档位、传动结构;请参阅图15、图15--1,输出轴中间为双侧逆行牙轴轮;输入轴中间为三侧逆行牙轴轮;链条传动,采用一、二档独立链条,输入输出链条轮均采用可离合单侧逆行牙轮,链条轮可左右滑动,中间为链条轮推送柱和关联板,组成传动链组,两组链条轮共用一个推送柱和关联板固定在一起中间有轴,转动中间轴推送俩组传动链组左右滑动,刹车线制动,操控在左边操控板上,当推送到左边,左边链条组离右边链条组合为一档,反方向为二档,中间为空档,输入链条轮扭矩大于输出为一档位,反之为二档位,双链能一条出故障不影响另一条使用;其为双结构。

图16是本发明提出一种无源单人穿戴踏翼飞行器,

Figure BSA0000208758510000071

后踏往复式钢索驱动扇形轮立体示意图,图中结构组件标记如下:

①脚踏往复扇形钢索驱动轮,②回轮条簧,③固定单侧逆行牙轮,④钢索。

所述,后踏扇形往反式钢索驱动轮;请参阅图16,采用脚踏扇形往复式钢索驱动轮,外侧为固定逆行牙轮,内侧是回轮平面涡卷弹簧和条盒,扇形轮弧线长为脚踏钢索行程加驱动上下移动行程;此结构为镜像结构。

图17是本发明提出一种无源单人穿戴踏翼飞行器,

Figure BSA0000208758510000073

人体结构辅助架立体示意图,图中结构组件标记如下:

①弃用、启用开关,②关节,③辅助簧,④小腿绑带,⑤腰带板连接头⑥滑动杆轴承,⑦钢索固定端,⑧自动扣脚踏板。

所述,

Figure BSA0000208758510000074

调节人体结构辅助架;请参阅图18,由滑动杆,滑动端子,踩踏板,关节,等组成;踩踏板连接脚踏扇形往反式钢索驱动轮钢索;关节上带有弃用和启用开关,启用以后人体无论直立还是俯卧双腿只能做踩踏动作,弃用该功能后双腿可自由活动,其主要功能是解决人体结构不宜飞行;此结构为镜像结构。

所述,扑翼是由人类模仿飞鸟或是昆虫的飞行方式制造的飞行器;

所述,固定滑翔翼是在高空中,在无风的情况下,滑翔翼在下滑飞行中依靠自身重力获得前行动力;

所述,三角翼是依靠固定翼,在有风的情况下,利用风筝原理在不断变换的重心和迎角作用下产生升力而向上飞行。

扑翼飞行在能效上有优势,但在起飞阶段和其他飞行器一样,需要很大动能,故此台扑翼机采用储存预力铰簧驱动起飞,采用轻型材料制造,整机重量不到17kg,加上人体70kg左右,总重量87kg,翼面积载荷率在12kg左右,与猎鹰相防,所以在没有动力情况下滑翔速度低,下沉速度也慢,可安全降落。飞行有三种模式(扑翼、固定滑翔翼、三角翼),踏翼可采用二种方式,请参阅图5、图6、水平直立踏翼一般在保持水平飞行,斜立式踏翼输出力较大,因其借用了一部分自身重量,比较适用上升飞行,三种飞行模式和二种踏翼方式可随意转换,操控简单。

操控技术说明

第一步,穿戴飞行器:两手掰开两侧腰带板上锁片执子,调整好大小,松手自动锁上,扣好脚踏板,系好安全带和小绑带;

第二步,准备、续能:利用操控杆调整翼迎角和位置,刹车状态(翼除了有小角度缓冲外显固定状态),辅助架弃用状态(腿部可自由活动),扑翼档位在1档上,传动档位在2档上,在原地踏步,约500步,传动档位选择1档续能大约300步,给驱动续能,大约6-4分钟续满;

第三步,起飞、飞行:传动档位推送到空档位置,此时腿部除了钢索回索弹力外没有任何负重,助跑10米左右,如有风就逆风助跑,速度够了松开刹车,释放驱动器里动能开始扑翼,再利用操控杆调整好翼迎角和位置,同时传动档位推送到1档位,采用斜立踏翼给驱动继续续能,利用翼控制柄控制平衡开始飞行,此时可启用辅助架,选择踏翼方式和飞行模式,选择扑翼档位飞行;刹车是固定翼滑翔,在滑翔过程中利用操控杆调节翼位置和迎角使其上升为三角翼;

第四步,降落:刹车让其固定滑翔状态,踩踏给驱动续能,续完以后,弃用辅助架,传动档位推送到空档位,利用翼控制柄调整方向选择降落地,在离地面5---3米时松开刹车释放驱动、储存、缓冲器动能使其扑动3-2次再次刹车,同时调整翼位置和翼迎角降落。

实施例说明

此飞行器其有结构简单精巧,灵活,方便操控,重量轻等优点,可作为交通、旅游、娱乐、健身等工具。可加装电动助力,也可改装无人机或军用机,部分制动可改为气动或液压制动。由于此机翼采用的是可方便拆卸机翼设计,可模仿鸟翼形状,一机配多翼,根据需求来选配速度型双翼或载重型双翼。

以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,也不因加装助力、任何改装、和改变用途限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等郊结构或等郊流变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。

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