阅读说明：本技术 一种用于无人机的储氢装置 (Hydrogen storage device for unmanned aerial vehicle ) 是由 李洁 于 2020-06-16 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于无人机的储氢装置,包括无人机本体,所述无人机本体下端设有氢能源存放机构,所述氢能源存放机构一侧设有氢瓶切换机构,所述氢瓶切换机构一侧设有氢瓶对接机构。本发明的有益效果是,通过氢能源存放机构的作用可以将多个氢气瓶隔离开,防止因氢气瓶泄漏或爆裂而对无人机造成较大的威胁,有效提高燃料的安全性,通过氢瓶切换机构的作用可以使氢气瓶为发动机提供稳定的能源,有效防止供气中断现象的发生,保证无人机的稳定飞行。(The invention discloses a hydrogen storage device for an unmanned aerial vehicle, which comprises an unmanned aerial vehicle body, wherein a hydrogen energy storage mechanism is arranged at the lower end of the unmanned aerial vehicle body, a hydrogen bottle switching mechanism is arranged on one side of the hydrogen energy storage mechanism, and a hydrogen bottle butt-joint mechanism is arranged on one side of the hydrogen bottle switching mechanism. The hydrogen energy storage and release mechanism has the advantages that the hydrogen cylinders can be isolated through the action of the hydrogen energy storage and release mechanism, the problem that the unmanned aerial vehicle is greatly threatened due to leakage or burst of the hydrogen cylinders is avoided, the safety of fuel is effectively improved, the hydrogen cylinders can provide stable energy for the engine through the action of the hydrogen cylinder switching mechanism, the phenomenon of air supply interruption is effectively prevented, and the stable flight of the unmanned aerial vehicle is ensured.)

一种用于无人机的储氢装置

技术领域

本发明涉及氢动能无人机技术领域，更具体的说，涉及一种用于无人机的储氢装置。

背景技术

氢是一种无色的气体，燃烧一克氢能释放出142千焦尔的热量，是汽油发热量的3倍，它燃烧的产物是水，没有灰渣和废气，不会污染环境，氢的重量特别轻，它比汽油、天然气、煤油都轻多了，因而携带、运送较不方便，但氢作为燃料仍然被认为将会成为21世纪最理想的能源，氢燃料作为能源的突出特点是无污染、效率高 、可循环利用。

目前氢也是无人机最理想的能源，气态氢压缩后储存在氢气瓶内，一般情况下只设有一个较大的氢气瓶，但是其安全系数较低，一旦氢气瓶发生泄漏或爆裂，将对无人机飞行产生较大的威胁；并且较大的氢气瓶较为笨重，不便于人工充气或安装；为了保证氢动能无人机的续航能力，该装置设有多个较小的氢气瓶，当一个氢气瓶快用完时需要切换到下一个氢气瓶，在此操作期间易造成供气中断的现象，导致氢动能发动机的工况不稳定。

发明内容

针对以上缺陷，本发明提供一种用于无人机的储氢装置，以解决的问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于无人机的储氢装置，包括无人机本体，所述无人机本体下端设有氢能源存放机构，所述氢能源存放机构一侧设有氢瓶切换机构，所述氢瓶切换机构一侧设有氢瓶对接机构；

所述氢能源存放机构包括无人机本体下表面的矩形箱体，矩形箱体安装在无人机本体内，矩形箱体下端开有矩形口，矩形箱体上表面四角处安装有滚子轴承一，滚子轴承一内圈安装有往复丝杠一，往复丝杠一上端安装有皮带轮一，皮带轮一一侧安装有传动带一，矩形箱体上表面中心处安装有滚子轴承二，滚子轴承二内圈安装有转动轴，转动轴上端安装有皮带轮二，皮带轮二与皮带轮一之间安装有传动带二，皮带轮二上端安装有伞齿轮一，矩形箱体上表面安装有步进电机一，步进电机一一端安装有输出轴一，步进电机一另一端安装有输出轴二，输出轴一一端安装有与伞齿轮一互相啮合的单向齿轮一；所述矩形箱体下端安装有储氢箱体，储氢箱体四角处开有弧形槽，弧形槽中心处安装有固定块，固定块中心处开有与往复丝杠一互相啮合的螺纹孔一，储氢箱体内安装有储氢筒，储氢筒设有四个，储氢筒侧表面安装有万向滚珠；

所述氢能源存放机构还包括矩形箱体一侧的固定板，固定板与无人机本体固定连接，固定板上端侧表面安装有卧式轴承一，输出轴二一端与卧式轴承一固定连接，输出轴二一端安装有单向齿轮二；所述固定板、矩形箱体侧表面各安装有卧式轴承二，卧式轴承二内圈安装有往复丝杠二，往复丝杠二一侧安装有滑动块，滑动块与往复丝杠二互相啮合，滑动块下端安装有连接筋板，连接筋板侧表面开有限位孔，连接筋板下端安装有橡胶块，矩形箱体一侧安装有L型限位杆，L型限位杆上端与限位孔滑动连接，L型限位杆下端与无人机本体固定连接；

所述氢瓶切换机构包括矩形箱体侧表面的电机支架，电机支架下表面安装有步进电机二，步进电机二一端安装有输出轴三，步进电机二另一端安装有输出轴四，输出轴三一端安装有蜗杆；所述矩形箱体一侧安装有立式轴承一，立式轴承一设有两个，立式轴承一内圈安装有实心轴，实心轴中心处开有矩形通孔，实心轴外侧安装有滚子轴承三，滚子轴承三外圈安装有斜齿轮一，斜齿轮一侧表面安装有固定环，固定环与实心轴之间安装有发条弹簧，矩形通孔内安装有矩形滑杆，矩形滑杆一端安装有支撑杆，支撑杆上端安装有气密接头一，矩形滑杆一端开有圆形限位槽；所述步进电机二一侧安装有固定横杆，固定横杆两端与无人机本体固定连接，固定横杆侧表面安装有T型滑轨，T型滑轨一侧安装有滑动杆，滑动杆下端安装有与斜齿轮一互相啮合的齿条一，滑动杆上表面安装有矩形块，矩形块侧表面开有螺纹孔二，无人机本体侧表面安装有卧式轴承三，卧式轴承三内圈安装有连接轴，连接轴一端安装有与蜗杆互相啮合的单向齿轮三，单向齿轮三侧表面安装有与螺纹孔二互相啮合的往复丝杠三；

所述氢瓶对接机构包括立式轴承一一侧的矩形杆，矩形杆设有连个且与立式轴承一的位置相对应，矩形杆上端安装有矩形空心管，矩形空心管一端安装有滚子轴承四，滚子轴承四外圈安装有固定圈，固定圈一端安装有齿圈，齿圈中心处开有螺纹孔三，螺纹孔三内圈安装有往复丝杠四，往复丝杠四一端安装有圆形固定块，圆形固定块与圆形限位槽的位置相对应，步进电机二一侧安装有匚形固定杆，匚形固定杆与电机支架固定连接，匚形固定杆中心处安装有滚子轴承五，滚子轴承五下端安装有摆动杆，摆动杆下端安装有滚子轴承六，匚形固定杆一端安装有滚子轴承七，滚子轴承七一侧安装有从动轮一，从动轮一一侧安装有皮带轮三，滚子轴承六内圈安装有旋转轴，旋转轴一端安装有从动轮二，从动轮二一端安装有皮带轮四，皮带轮四与皮带轮三之间安装有传动带三；所述摆动杆与匚形固定杆之间安装有液压缸，输出轴四一端安装有与从动轮一互相啮合的单向齿轮四。

进一步的，矩形箱体、储氢箱体侧表面各开有圆形开口。

进一步的，储氢筒内设有储氢瓶。

进一步的，无人机本体一端安装有氢燃料发动机，氢燃料发动机一端安装有燃料管。

进一步的，燃料管一端安装有三通接头，三通接头与气密接头一之间安装有连接软管。

进一步的，储氢瓶输出端安装有气密接头二。

进一步的，三通接头两端安装有单向阀，往复丝杠二一端安装有传动轮。

本发明的有益效果是：通过氢能源存放机构的作用可以将多个氢气瓶隔离开，防止因氢气瓶泄漏或爆裂而对无人机造成较大的威胁，有效提高燃料的安全性，通过氢瓶切换机构的作用可以使氢气瓶为发动机提供稳定的能源，有效防止供气中断现象的发生，保证无人机的稳定飞行。

附图说明

图1是本发明所述一种用于无人机的储氢装置的结构示意图；

图2是氢能源存放机构的侧视示意图；

图3是氢能源存放机构的俯视示意图；

图4是氢能源存放机构的局部示意图；

图5是氢瓶切换机构的示意图；

图6是氢瓶对接机构的侧视示意图；

图7是往复丝杠三的示意图；

图8是氢瓶对接机构的局部示意图；

图9是固定块的放大示意图；

图10是储氢箱体的横截面示意图；

图11是支撑杆的状态示意图一；

图12是支撑杆的状态示意图二；

图13是滚子轴承二的示意图；

图中，1、无人机本体；2、矩形箱体；3、矩形口；4、滚子轴承一；5、往复丝杠一；6、皮带轮一；7、传动带一；8、滚子轴承二；9、转动轴；10、皮带轮二；11、传动带二；12、伞齿轮一；13、步进电机一；14、输出轴一；15、输出轴二；16、单向齿轮一；17、储氢箱体；18、弧形槽；19、固定块；20、螺纹孔一；21、储氢筒；22、固定板；23、卧式轴承一；24、单向齿轮二；25、卧式轴承二；26、往复丝杠二；27、滑动块；28、连接筋板；29、限位孔；30、橡胶块；31、L型限位杆；32、电机支架；33、步进电机二；34、输出轴三；35、输出轴四；36、蜗杆；37、立式轴承一；38、实心轴；39、矩形通孔；40、滚子轴承三；41、斜齿轮一；42、固定环；43、发条弹簧；44、矩形滑杆；45、支撑杆；46、气密接头一；47、圆形限位槽；48、固定横杆；49、T型滑轨；50、滑动杆；51、齿条一；52、矩形块；53、螺纹孔二；54、卧式轴承三；55、连接轴；56、单向齿轮三；57、往复丝杠三；58、矩形杆；59、矩形空心管；60、滚子轴承四；61、固定圈；62、齿圈；63、螺纹孔三；64、往复丝杠四；65、圆形固定块；66、固定杆；67、滚子轴承五；68、摆动杆；69、滚子轴承六；70、滚子轴承七；71、从动轮一；72、皮带轮三；73、旋转轴；74、从动轮二；75、皮带轮四；76、传动带三；77、液压缸；78、单向齿轮四；79、圆形开口；80、储氢瓶；81、氢燃料发动机；82、燃料管；83、三通接头；84、连接软管；85、气密接头二；86、单向阀；87、万向滚珠；88、传动轮。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行具体描述，如图1-13所示，一种用于无人机的储氢装置，包括无人机本体1，所述无人机本体1下端设有氢能源存放机构，所述氢能源存放机构一侧设有氢瓶切换机构，所述氢瓶切换机构一侧设有氢瓶对接机构；

所述氢能源存放机构包括无人机本体1下表面的矩形箱体2，矩形箱体2安装在无人机本体1内，矩形箱体2下端开有矩形口3，矩形箱体2上表面四角处安装有滚子轴承一4，滚子轴承一4内圈安装有往复丝杠一5，往复丝杠一5上端安装有皮带轮一6，皮带轮一6一侧安装有传动带一7，矩形箱体2上表面中心处安装有滚子轴承二8，滚子轴承二8内圈安装有转动轴9，转动轴9上端安装有皮带轮二10，皮带轮二10与皮带轮一6之间安装有传动带二11，皮带轮二10上端安装有伞齿轮一12，矩形箱体2上表面安装有步进电机一13，步进电机一13一端安装有输出轴一14，步进电机一13另一端安装有输出轴二15，输出轴一14一端安装有与伞齿轮一12互相啮合的单向齿轮一16；所述矩形箱体2下端安装有储氢箱体17，储氢箱体17四角处开有弧形槽18，弧形槽18中心处安装有固定块19，固定块19中心处开有与往复丝杠一5互相啮合的螺纹孔一20，储氢箱体17内安装有储氢筒21，储氢筒21设有四个，储氢筒21侧表面安装有万向滚珠87；

所述氢能源存放机构还包括矩形箱体2一侧的固定板22，固定板22与无人机本体1固定连接，固定板22上端侧表面安装有卧式轴承一23，输出轴二15一端与卧式轴承一23固定连接，输出轴二15一端安装有单向齿轮二24；所述固定板22、矩形箱体2侧表面各安装有卧式轴承二25，卧式轴承二25内圈安装有往复丝杠二26，往复丝杠二26一侧安装有滑动块27，滑动块27与往复丝杠二26互相啮合，滑动块27下端安装有连接筋板28，连接筋板28侧表面开有限位孔29，连接筋板28下端安装有橡胶块30，矩形箱体2一侧安装有L型限位杆31，L型限位杆31上端与限位孔29滑动连接，L型限位杆31下端与无人机本体1固定连接；

所述氢瓶切换机构包括矩形箱体2侧表面的电机支架32，电机支架32下表面安装有步进电机二33，步进电机二33一端安装有输出轴三34，步进电机二33另一端安装有输出轴四35，输出轴三34一端安装有蜗杆36；所述矩形箱体2一侧安装有立式轴承一37，立式轴承一37设有两个，立式轴承一37内圈安装有实心轴38，实心轴38中心处开有矩形通孔39，实心轴38外侧安装有滚子轴承三40，滚子轴承三40外圈安装有斜齿轮一41，斜齿轮一41侧表面安装有固定环42，固定环42与实心轴38之间安装有发条弹簧43，矩形通孔39内安装有矩形滑杆44，矩形滑杆44一端安装有支撑杆45，支撑杆45上端安装有气密接头一46，矩形滑杆44一端开有圆形限位槽47；所述步进电机二33一侧安装有固定横杆48，固定横杆48两端与无人机本体1固定连接，固定横杆48侧表面安装有T型滑轨49，T型滑轨49一侧安装有滑动杆50，滑动杆50下端安装有与斜齿轮一41互相啮合的齿条一51，滑动杆50上表面安装有矩形块52，矩形块52侧表面开有螺纹孔二53，无人机本体1侧表面安装有卧式轴承三54，卧式轴承三54内圈安装有连接轴55，连接轴55一端安装有与蜗杆36互相啮合的单向齿轮三56，单向齿轮三56侧表面安装有与螺纹孔二53互相啮合的往复丝杠三57；

所述氢瓶对接机构包括立式轴承一37一侧的矩形杆58，矩形杆58设有连个且与立式轴承一37的位置相对应，矩形杆58上端安装有矩形空心管59，矩形空心管59一端安装有滚子轴承四60，滚子轴承四60外圈安装有固定圈61，固定圈61一端安装有齿圈62，齿圈62中心处开有螺纹孔三63，螺纹孔三63内圈安装有往复丝杠四64，往复丝杠四64一端安装有圆形固定块65，圆形固定块65与圆形限位槽47的位置相对应，步进电机二33一侧安装有匚形固定杆66，匚形固定杆66与电机支架32固定连接，匚形固定杆66中心处安装有滚子轴承五67，滚子轴承五67下端安装有摆动杆68，摆动杆68下端安装有滚子轴承六69，匚形固定杆66一端安装有滚子轴承七70，滚子轴承七70一侧安装有从动轮一71，从动轮一71一侧安装有皮带轮三72，滚子轴承六69内圈安装有旋转轴73，旋转轴73一端安装有从动轮二74，从动轮二74一端安装有皮带轮四75，皮带轮四75与皮带轮三72之间安装有传动带三76；所述摆动杆68与匚形固定杆66之间安装有液压缸77，输出轴四35一端安装有与从动轮一71互相啮合的单向齿轮四78。

矩形箱体2、储氢箱体17侧表面各开有圆形开口79。

储氢筒21内设有储氢瓶80。

无人机本体1一端安装有氢燃料发动机81，氢燃料发动机81一端安装有燃料管82。

燃料管82一端安装有三通接头83，三通接头83与气密接头一46之间安装有连接软管84。

储氢瓶80输出端安装有气密接头二85。

三通接头83两端安装有单向阀86，往复丝杠二26一端安装有传动轮88，通过单向阀86的作用可以防止气密接头二85不对接时发生气体泄漏。

在本实施方案中，该设备的用电器由外接控制器进行控制，当需要往储氢箱体17内填装储氢瓶80时（储氢箱体17初始状态是处于无人机本体1内部），控制器控制步进电机一13开始正转，步进电机一13的正转直接带动单向齿轮一16向伞齿轮一12传动，此时单向齿轮二24不向传动轮88传动；伞齿轮一12的转动直接带动转动轴9、皮带轮二10转动，靠近步进电机一13一侧的皮带轮一6和皮带轮二10都是双槽轮，从而满足传动需求，皮带轮二10的转动通传动带二11的传动带动靠近步进电机一13一侧的皮带轮一6转动，皮带轮一6通过传动带一7带动另一侧的皮带轮一6转动，从而使四个皮带轮一6同步转动，通过往复丝杠一5与螺纹孔一20互相啮合的作用，可以使储氢箱体17整体向下滑动，随着步进电机一13的持续正转，最终使储氢箱体17的下端漏出矩形口3，此时步进电机一13转动一定圈数后停止转动，之后手动将储氢瓶80逐个塞进储氢筒21内，通过万向滚珠87的作用可以减小储氢瓶80与储氢筒21之间的摩擦力，从而达到省力的效果；填装完毕之后，控制器控制步进电机一13再次正转指定圈数，利用往复丝杠一5的工作原理使储氢箱体17复位；

储氢箱体17带着储氢瓶80复位完毕之后（如图4所示），控制器控制步进电机一13反转，步进电机一13的反转带动单向齿轮二24向传动轮88传动，单向齿轮一16不向伞齿轮一12传动，传动轮88的转动直接带动往复丝杠二26开始转动，通过L型限位杆31的作用可以对滑动块27、连接筋板28处于稳定的状态，利用往复丝杠二26与滑动块27啮合的作用，可以使滑动块27向左滑动，并带动橡胶块30推动储氢瓶80，之后储氢瓶80一端与橡胶块30接触，另一端与圆形开口79接触，从而达到固定储氢瓶80的目的；当需要卸掉储氢瓶80使，步进电机一13再次反转一定圈数，使橡胶块30与储氢瓶80分离；

储氢瓶80安装到位之后，控制器控制液压缸77伸长，液压缸77的伸长间接带动从动轮二74与靠近左侧的齿圈62啮合（如图6所示），此时两个支撑杆45的状态如图10所示，之后控制器控制步进电机二33正转，步进电机二33的正转通过单向齿轮四78带动从动轮一71转动，从动轮一71的转动带动皮带轮三72转动，皮带轮三72的转动通过传动带三76带动皮带轮四75转动，皮带轮四75通过旋转轴73带动从动轮二74转动，从动轮二74此时带动左侧的齿圈62转动，左侧的齿圈62的转动间接带动往复丝杠四64移动，复丝杠四64的移动带动矩形滑杆44、支撑杆45以及气密接头一46向气密接头二85靠近，直至气密接头一46与气密接头二85接通，（此时接通第一个储氢瓶80）氢气燃料通过连接软管84、三通接头83、燃料管82进入到氢燃料发动机81内；当第一个储氢瓶80燃料快耗尽时，控制器控制液压缸77收缩，间接的使从动轮二74与右侧的齿圈62啮合（如图6所示），此时步进电机二33的正转间接带动另一个气密接头一46与气密接头二85对接，此时两个气密接头一46与不同储氢瓶80上的气密接头二85同时对接并通气；

之后控制器控制液压缸77再次伸长，使单向齿轮四78间接驱动齿圈62转动，利用往复丝杠四64的作用可以间接拉动第一次对接的气密接头一46与气密接头二85分离，之后控制器控制步进电机二33反转，此时单向齿轮四78不向从动轮一71传动，步进电机二33的反转带动单向齿轮三56向往复丝杠三57传动，往复丝杠三57的转动直接带动矩形块52、滑动杆50向右侧滑动（如图7所示），此时齿条一51带动斜齿轮一41转动，斜齿轮一41的转动通过发条弹簧43和实心轴38向矩形滑杆44传动，使矩形滑杆44发生转动，由于第一次对接的气密接头一46与气密接头二85分离，第二次对接的气密接头一46与气密接头二85未分离，当实心轴38发生转动时一侧的支撑杆45发生转动，另一的支撑杆45为发生转动，为发生转动的支撑杆45一侧的发条弹簧43处于蓄力的状态（如图11所示）；当第二次对接的储氢瓶80内的氢气快用完时（如图11所示，靠右侧支撑杆45对应的储氢瓶80），通过上述部分操作可以使图11内靠左侧的支撑杆45带动相应的气密接头一46与对应的气密接头二85对接，此次是第三次对接，对接完成之后，通过上述部分操作可以使图11内靠右侧的支撑杆45带动相应的气密接头一46与对应的气密接头二85分离，分离之后利用发条弹簧43蓄力的状态可以使支撑杆45自动转动一定角度（如图11到图12所示），通过氢瓶对接机构和氢瓶切换机构的配合工作可以对4个储氢瓶80依次进行对接和分离操作，从而完成不间断供气的目的。

上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。