一种引气自平衡式无人机
阅读说明：本技术 一种引气自平衡式无人机 (Bleed self-balancing unmanned aerial vehicle ) 是由 葛高翔 于 2021-07-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种引气自平衡式无人机,属于无人机领域,一种引气自平衡式无人机,本发明首先通过引气弧板对外界风力实现有效引流降压过程,有效减小了风力对无人机本体产生的风压影响,减少侧翻情况的发生,为无人机本体的稳定飞行提供第一道平衡作用,其次,当无人机本体在风力作用下侧翻时,平衡重力球自动移动,对控气链板进行施压,使其发生位移,打开进气孔,使被引导的风力进入增浮气囊中,增浮气囊发生膨胀,增大无人机本体侧翻受到的空气阻力,促进无人机本体恢复平衡状态,此为本发明的第二道自平衡过程,通过上述二重递进式的自平衡作用,大大提高了无人机本体飞行时的抗风稳定性。(The invention discloses an air-entraining self-balancing unmanned aerial vehicle, which belongs to the field of unmanned aerial vehicles and comprises an air-entraining arc plate, a pressure reducing plate, a pressure regulating plate and a pressure regulating plate, wherein the air-entraining arc plate is used for realizing the effective flow guiding and pressure reducing process of external wind power, effectively reducing the wind pressure influence of the wind power on an unmanned aerial vehicle body, reducing the occurrence of side-turning situations, providing a first balancing function for the stable flight of the unmanned aerial vehicle body, secondly, when the unmanned aerial vehicle body turns on one side under the action of wind power, the balancing gravity ball automatically moves to apply pressure to the air control chain plate to enable the air control chain plate to displace, the air inlet hole is opened to enable the guided wind power to enter the floating air bag, the floating increasing air bag expands to increase the air resistance on the side turning of the unmanned aerial vehicle body and promote the unmanned aerial vehicle body to recover the balance state, which is the second self-balancing process of the invention, through the self-balancing effect of above-mentioned double progressive formula, the anti-wind stability when having improved unmanned aerial vehicle body flight greatly.)
技术领域
本发明涉及无人机领域，更具体地说，涉及一种引气自平衡式无人机。
背景技术
无人机遥感即利用先进的无人驾驶飞行器技术、遥感传感器技术、遥测遥控技术、通讯技术、GPS差分定位技术和遥感应用技术，能够实现自动化、智能化、专用化快速获取国土资源、自然环境、地震灾区等空间遥感信息，且完成遥感数据处理、建模和应用分析的应用技术，是通过无线电遥控设备或机载计算机程控系统进行操控的不载人飞行器。
但无人机在飞行时，由于在一定高度的空中飞行，在飞行过程中容易受到风力气流影响，从而造成飞行不稳，容易发生空中侧翻情况，造成飞行事故。
发明内容
1.要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种引气自平衡式无人机，它首先通过引气弧板对外界风力实现有效引流降压过程，有效减小了风力对无人机本体产生的风压影响，减少侧翻情况的发生，为无人机本体的稳定飞行提供第一道平衡作用，其次，当无人机本体在风力作用下侧翻时，平衡重力球自动移动，对控气链板进行施压，使其发生位移，打开进气孔，使被引导的风力进入增浮气囊中，增浮气囊发生膨胀，增大无人机本体侧翻受到的空气阻力，促进无人机本体恢复平衡状态，此为本发明的第二道自平衡过程，通过上述二重递进式的自平衡作用，大大提高了无人机本体飞行时的抗风稳定性。
2.技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种引气自平衡式无人机，包括无人机本体，所述无人机本体的侧端开设有环形槽，所述环形槽的内侧设有引气弧板，所述引气弧板位于无人机本体的前侧，所述引气弧板的上下两端分别与环形槽的上下内壁固定连接，所述引气弧板上开设有多个均匀分布的引气孔，所述引气弧板的左右两端均固定连接有增浮气囊，所述增浮气囊的开口端与引气弧板的外表面固定连接，所述引气弧板的左右两端均开设有进气孔，所述进气孔位于增浮气囊的开口内侧，所述环形槽的内侧还设有与一对控气链板，一对所述控气链板分别与一对增浮气囊相对应，本发明首先通过引气弧板对外界风力实现有效引流降压过程，有效减小了风力对无人机本体产生的风压影响，减少侧翻情况的发生，为无人机本体的稳定飞行提供第一道平衡作用，其次，当无人机本体在风力作用下侧翻时，平衡重力球自动移动，对控气链板进行施压，使其发生位移，打开进气孔，使被引导的风力进入增浮气囊中，增浮气囊发生膨胀，增大无人机本体侧翻受到的空气阻力，促进无人机本体恢复平衡状态，此为本发明的第二道自平衡过程，通过上述二重递进式的自平衡作用，大大提高了无人机本体飞行时的抗风稳定性。
进一步的，所述引气孔的内壁固定连接有多个均匀分布的橡胶密封片，多个所述橡胶密封片形成一个完整的圆柱形状，且相邻橡胶密封片之间相互接触呈面密封状态，通过橡胶密封片对引气孔实现选择性密封，当外界风力较小时，风力不易使橡胶密封片变形，引气孔保持密封状态，同时，较小的风力沿着无人机本体和引气弧板流过，也不易对无人机本体的风行造成影响；当外界风力较大时，此时风压较大，造成橡胶密封片向环形槽内侧发生弹性弯曲，多个橡胶密封片之间产生缝隙，风力通过引气孔流向环形槽内部，从而有效减小了风力对无人机本体产生的风压影响，而进入环形槽和引气弧板之间的风力逐渐聚集，最后从引气弧板和环形槽形成的出口位置流出，上述通过引气孔对风力进行导向引流过程，减少无人机本体侧翻情况的发生，为本发明的第一道自平衡过程。
进一步的，所述控气链板包括覆孔板，所述覆孔板位于进气孔的内侧，且覆孔板与引气弧板的内壁相接触，覆孔板可对进气孔实现有效封堵，控制环形槽和增浮气囊之间的空气流通。
进一步的，所述覆孔板的上端与环形槽的上内壁之间固定连接有弹性带，所述覆孔板的下端固定连接有拉绳，所述无人机本体的内部开设有柱形腔，所述柱形腔位于环形槽的下侧，所述拉绳远离覆孔板的一端贯穿无人机本体并延伸至柱形腔的内侧，所述拉绳滑动连接于无人机本体的内部，通过弹性带和拉绳对覆孔板的位置进行控制，从而实现对进气孔的开闭控制。
进一步的，所述拉绳远离覆孔板的一端固定连接有受压球，所述拉绳的外侧设有定环和压缩弹簧，所述压缩弹簧位于定环和受压球之间，且三者相互接触。
进一步的，所述定环、压缩弹簧和受压球均位于柱形腔的内侧，所述定环的外端与柱形腔内壁固定连接，所述受压球滑动连接于柱形腔的内部，所述压缩弹簧的内径介于受压球直径和定环内径之间。
进一步的，所述柱形腔的内部还滑动连接有平衡重力球，所述平衡重力球位于一对受压球之间，所述受压球和平衡重力球的直径相同，所述平衡重力球的直径与柱形腔的内径之比为0.85-0.95：1。
进一步的，所述弹性带在初始状态下处于拉伸状态，所述拉绳在初始状态下处于正常拉直状态，所述压缩弹簧在初始状态下处于压缩状态，所述压缩弹簧的弹性系数大于弹性带的弹性系数，因此，在初始状态下，压缩弹簧的形变量较小，弹性带的形变量较大，二者到达相对平衡。当无人机本体在风力作用下产生侧翻时，在侧翻过程中，平衡重力球会沿着柱形腔向侧翻方向滑动，从而该侧的受压球造成撞击，在平衡重力球的运动惯性和重力作用下，会将受压球向定环方向推动，拉绳呈现松弛，在弹性带的弹性拉力下，会带动覆孔板向上移动，暴露一定面积的进气孔，此时，通过引气孔进入环形槽内侧的空气，在风压作用下，会通过进气孔进入增浮气囊中，使增浮气囊发生膨胀，因增浮气囊的体积增大，增大了无人机本体侧翻时排开空气的面积，即增大了空气对无人机本体的反作用力，从而为无人机本体侧翻过程提供了一定的阻力，促进无人机本体恢复平衡状态，此为本发明的第二道自平衡过程。
进一步的，所述增浮气囊上开设有泄气孔，泄气孔的孔径较小，其作用是保证增浮气囊在膨胀后可以漏气缩小至初始状态，当无人机本体回归平衡，受压球失去平衡重力球的压力，压缩弹簧进行弹性恢复，长度伸长，迫使受压球带动拉绳移至初始位置，从而带动覆孔板下移，重新覆盖进气孔，阻挡风力进入增浮气囊中，此时，通过泄气孔可使增浮气囊逐渐漏气泄压，缩小至初始状态，以便于无人机本体的正常飞行。并且，泄气孔的存在不易对增浮气囊的膨胀造成明显影响，因覆孔板上移暴露的进气孔面积远大于泄气孔的面积，因此泄气孔的出风速率远远小于进气孔的进风速率，增浮气囊仍处于快速膨胀过程，所述泄气孔的内壁固定连接有封口环，封口环对泄气孔起到定型作用，使泄气孔不易因增浮气囊的膨胀发生变形、撕裂。
进一步的，所述引气弧板靠近覆孔板的内壁开设有T型滑槽，所述覆孔板靠近引气弧板的一端固定连接有T型滑块，所述T型滑块滑动连接于T型滑槽的内部，通过T型滑块和T型滑槽的配合使覆孔板可以稳定上下移动，并与引气弧板内壁保持紧密贴合状态，对进气孔实现有效封堵。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
(1)本方案首先通过引气弧板对外界风力实现有效引流降压过程，有效减小了风力对无人机本体产生的风压影响，减少侧翻情况的发生，为无人机本体的稳定飞行提供第一道平衡作用，其次，当无人机本体在风力作用下侧翻时，平衡重力球自动移动，对控气链板进行施压，使其发生位移，打开进气孔，使被引导的风力进入增浮气囊中，增浮气囊发生膨胀，增大无人机本体侧翻受到的空气阻力，促进无人机本体恢复平衡状态，此为本发明的第二道自平衡过程，通过上述二重递进式的自平衡作用，大大提高了无人机本体飞行时的抗风稳定性。
(2)通过橡胶密封片对引气孔实现选择性密封，当外界风力较小时，风力不易使橡胶密封片变形，引气孔保持密封状态，同时，较小的风力沿着无人机本体和引气弧板流过，也不易对无人机本体的风行造成影响；当外界风力较大时，此时风压较大，造成橡胶密封片向环形槽内侧发生弹性弯曲，多个橡胶密封片之间产生缝隙，风力通过引气孔流向环形槽内部，从而有效减小了风力对无人机本体产生的风压影响，而进入环形槽和引气弧板之间的风力逐渐聚集，最后从引气弧板和环形槽形成的出口位置流出，上述通过引气孔对风力进行导向引流过程，减少无人机本体侧翻情况的发生，为本发明的第一道自平衡过程。
(3)控气链板包括覆孔板，覆孔板位于进气孔的内侧，且覆孔板与引气弧板的内壁相接触，覆孔板可对进气孔实现有效封堵，控制环形槽和增浮气囊之间的空气流通。
(4)覆孔板的上端与环形槽的上内壁之间固定连接有弹性带，覆孔板的下端固定连接有拉绳，无人机本体的内部开设有柱形腔，柱形腔位于环形槽的下侧，拉绳远离覆孔板的一端贯穿无人机本体并延伸至柱形腔的内侧，拉绳滑动连接于无人机本体的内部，通过弹性带和拉绳对覆孔板的位置进行控制，从而实现对进气孔的开闭控制。
(5)当无人机本体在风力作用下产生侧翻时，在侧翻过程中，平衡重力球会沿着柱形腔向侧翻方向滑动，从而该侧的受压球造成撞击，在平衡重力球的运动惯性和重力作用下，会将受压球向定环方向推动，拉绳呈现松弛，在弹性带的弹性拉力下，会带动覆孔板向上移动，暴露一定面积的进气孔，此时，通过引气孔进入环形槽内侧的空气，在风压作用下，会通过进气孔进入增浮气囊中，使增浮气囊发生膨胀，因增浮气囊的体积增大，增大了无人机本体侧翻时排开空气的面积，即增大了空气对无人机本体的反作用力，从而为无人机本体侧翻过程提供了一定的阻力，促进无人机本体恢复平衡状态，此为本发明的第二道自平衡过程。
(6)增浮气囊上开设有泄气孔，泄气孔的孔径较小，其作用是保证增浮气囊在膨胀后可以漏气缩小至初始状态，当无人机本体回归平衡，受压球失去平衡重力球的压力，压缩弹簧进行弹性恢复，长度伸长，迫使受压球带动拉绳移至初始位置，从而带动覆孔板下移，重新覆盖进气孔，阻挡风力进入增浮气囊中，此时，通过泄气孔可使增浮气囊逐渐漏气泄压，缩小至初始状态，以便于无人机本体的正常飞行。并且，泄气孔的存在不易对增浮气囊的膨胀造成明显影响，因覆孔板上移暴露的进气孔面积远大于泄气孔的面积，因此泄气孔的出风速率远远小于进气孔的进风速率，增浮气囊仍处于快速膨胀过程。
(7)引气弧板靠近覆孔板的内壁开设有T型滑槽，覆孔板靠近引气弧板的一端固定连接有T型滑块，T型滑块滑动连接于T型滑槽的内部，通过T型滑块和T型滑槽的配合使覆孔板可以稳定上下移动，并与引气弧板内壁保持紧密贴合状态，对进气孔实现有效封堵。
附图说明
图1为本发明的前侧立体图；
图2为图1中A处的结构示意图；
图3为本发明的橡胶密封片受风压变形时的局部顶面结构示意图；
图4为本发明的后侧立体图；
图5为本发明的顶面结构示意图；
图6为图5中B处的结构示意图；
图7为本发明的前侧结构示意图；
图8为图7的局部放大图；
图9为本发明侧翻时增浮气囊和控气链板处的局部结构示意图；
图10为本发明的增浮气囊膨胀时的局部结构示意图；
图11为本发明的增浮气囊膨胀时的顶面结构示意图。
图中标号说明：
1无人机本体、101环形槽、102柱形腔、2引气弧板、201引气孔、202进气孔、203T型滑槽、3橡胶密封片、4增浮气囊、401泄气孔、51覆孔板、52弹性带、53拉绳、54定环、55压缩弹簧、56受压球、6平衡重力球、7封口环、8T型滑块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图；对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然；所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例；而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例；本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例；都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例：
请参阅图1，一种引气自平衡式无人机，包括无人机本体1，无人机本体1的侧端开设有环形槽101，环形槽101的内侧设有引气弧板2，引气弧板2位于无人机本体1的前侧，引气弧板2的上下两端分别与环形槽101的上下内壁固定连接，引气弧板2上开设有多个均匀分布的引气孔201，引气弧板2的左右两端均固定连接有增浮气囊4，增浮气囊4的开口端与引气弧板2的外表面固定连接，增浮气囊4采用弹性材料制成。
请参阅图2和图3，引气孔201的内壁固定连接有多个均匀分布的橡胶密封片3，多个橡胶密封片3形成一个完整的圆柱形状，且相邻橡胶密封片3之间相互接触呈面密封状态，通过橡胶密封片3对引气孔201实现选择性密封，当外界风力较小时，风力不易使橡胶密封片3变形，引气孔201保持密封状态，同时，较小的风力沿着无人机本体1和引气弧板2流过，也不易对无人机本体1的风行造成影响；当外界风力较大时，此时风压较大，造成橡胶密封片3向环形槽101内侧发生弹性弯曲，多个橡胶密封片3之间产生缝隙，风力通过引气孔201流向环形槽101内部，从而有效减小了风力对无人机本体1产生的风压影响，而进入环形槽101和引气弧板2之间的风力逐渐聚集，最后从引气弧板2和环形槽101形成的出口位置流出，上述通过引气孔201对风力进行导向引流过程，减少无人机本体1侧翻情况的发生，为本发明的第一道自平衡过程。
请参阅图6和图8，引气弧板2的左右两端均开设有进气孔202，进气孔202位于增浮气囊4的开口内侧，环形槽101的内侧还设有与一对控气链板，一对控气链板分别与一对增浮气囊4相对应，控气链板包括覆孔板51，覆孔板51位于进气孔202的内侧，且覆孔板51与引气弧板2的内壁相接触，覆孔板51可对进气孔202实现有效封堵，控制环形槽101和增浮气囊4之间的空气流通。
请参阅图8，覆孔板51的上端与环形槽101的上内壁之间固定连接有弹性带52，覆孔板51的下端固定连接有拉绳53，拉绳53采用无弹性材料制成，无人机本体1的内部开设有柱形腔102，柱形腔102位于环形槽101的下侧，拉绳53远离覆孔板51的一端贯穿无人机本体1并延伸至柱形腔102的内侧，拉绳53滑动连接于无人机本体1的内部，通过弹性带52和拉绳53对覆孔板51的位置进行控制，从而实现对进气孔202的开闭控制。
请参阅图8，拉绳53远离覆孔板51的一端固定连接有受压球56，拉绳53的外侧设有定环54和压缩弹簧55，压缩弹簧55位于定环54和受压球56之间，且三者相互接触，定环54、压缩弹簧55和受压球56均位于柱形腔102的内侧，定环54的外端与柱形腔102内壁固定连接，受压球56滑动连接于柱形腔102的内部，压缩弹簧55的内径介于受压球56直径和定环54内径之间，弹性带52在初始状态下处于拉伸状态，拉绳53在初始状态下处于正常拉直状态，压缩弹簧55在初始状态下处于压缩状态，压缩弹簧55的弹性系数大于弹性带52的弹性系数，因此，在初始状态下，压缩弹簧55的形变量较小，弹性带52的形变量较大，二者到达相对平衡。
请参阅图7，柱形腔102的内部还滑动连接有平衡重力球6，平衡重力球6位于一对受压球56之间，受压球56和平衡重力球6的直径相同，平衡重力球6的直径与柱形腔102的内径之比为0.85-0.95：1。
请参阅图9，当无人机本体1在风力作用下产生侧翻时，在侧翻过程中，平衡重力球6会沿着柱形腔102向侧翻方向滑动，从而该侧的受压球56造成撞击，在平衡重力球6的运动惯性和重力作用下，会将受压球56向定环54方向推动，拉绳53呈现松弛，在弹性带52的弹性拉力下，会带动覆孔板51向上移动，暴露一定面积的进气孔202，此时，通过引气孔201进入环形槽101内侧的空气，在风压作用下，会通过进气孔202进入增浮气囊4中，使增浮气囊4发生膨胀，因增浮气囊4的体积增大，增大了无人机本体1侧翻时排开空气的面积，即增大了空气对无人机本体1的反作用力，从而为无人机本体1侧翻过程提供了一定的阻力，促进无人机本体1恢复平衡状态，此为本发明的第二道自平衡过程。
请参阅图10，增浮气囊4上开设有泄气孔401，泄气孔401的孔径较小，其作用是保证增浮气囊4在膨胀后可以漏气缩小至初始状态，当无人机本体1回归平衡，受压球56失去平衡重力球6的压力，压缩弹簧55进行弹性恢复，长度伸长，迫使受压球56带动拉绳53移至初始位置，从而带动覆孔板51下移，重新覆盖进气孔202，阻挡风力进入增浮气囊4中，此时，通过泄气孔401可使增浮气囊4逐渐漏气泄压，缩小至初始状态，以便于无人机本体1的正常飞行。并且，泄气孔401的存在不易对增浮气囊4的膨胀造成明显影响，因覆孔板51上移暴露的进气孔202面积远大于泄气孔401的面积，因此泄气孔401的出风速率远远小于进气孔202的进风速率，增浮气囊4仍处于快速膨胀过程，泄气孔401的内壁固定连接有封口环7，封口环7对泄气孔401起到定型作用，使泄气孔401不易因增浮气囊4的膨胀发生变形、撕裂。
请参阅图10，引气弧板2靠近覆孔板51的内壁开设有T型滑槽203，覆孔板51靠近引气弧板2的一端固定连接有T型滑块8，T型滑块8滑动连接于T型滑槽203的内部，通过T型滑块8和T型滑槽203的配合使覆孔板51可以稳定上下移动，并与引气弧板2内壁保持紧密贴合状态，对进气孔202实现有效封堵。
补充说明：第一种情况：当无人机本体1处于平衡飞行状态时，平衡重力球6同样处于平衡状态，不易对受压球56造成较大压力，第二种情况：当无人机本体1在风力影响下处于小幅度晃动时，平衡重力球6发生了移动，对受压球56造成了位移，进气孔202暴露了一定面积，但因橡胶密封片3对引气孔201的密封作用，外界较小风力无法通过引气孔201进入环形槽101中，因而，环形槽101无较大风压通过进气孔202使增浮气囊4膨胀，因此，即使因无人机本体1小幅度晃动打破了平衡重力球6的平衡，在不满足外界存在较大风力这一条件时，增浮气囊4仍处于收缩状态，无人机本体1可正常飞行。
本发明首先通过引气弧板2对外界风力实现有效引流降压过程，有效减小了风力对无人机本体1产生的风压影响，减少侧翻情况的发生，为无人机本体1的稳定飞行提供第一道平衡作用，其次，当无人机本体1在风力作用下侧翻时，平衡重力球6自动移动，对控气链板进行施压，使其发生位移，打开进气孔202，使被引导的风力进入增浮气囊4中，增浮气囊4发生膨胀，增大无人机本体1侧翻受到的空气阻力，促进无人机本体1恢复平衡状态，此为本发明的第二道自平衡过程，通过上述二重递进式的自平衡作用，大大提高了无人机本体1飞行时的抗风稳定性。
以上所述；仅为本发明较佳的具体实施方式；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；根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本发明的保护范围内。
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