CN108974321A - 一种塞拉式舱门 - Google Patents

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CN108974321A CN201811000552.7A CN201811000552A CN108974321A CN 108974321 A CN108974321 A CN 108974321A CN 201811000552 A CN201811000552 A CN 201811000552A CN 108974321 A CN108974321 A CN 108974321A
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樊士冉
杨云飞
厉明
张利波
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    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
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Abstract

一种塞拉式舱门涉及无人机航摄技术领域，解决了无人机航摄设备需要保护、降低设备本身成本、不构成航摄设备作业时视场遮挡与光线变形的问题，该舱门包括安装在无人机机体下蒙皮上的塞拉导轨、安装在塞拉导轨上的门板、连接门板的执行机构和连接执行机构的驱动传动机构。本发明在无人机地面起降时保护航摄仪器、空中作业打开舱门提供航摄视野，降低设备本身成本、不存在航摄设备作业时视场遮挡与光线变形的问题。占据空间尺寸较小、可靠性高、适应性好、可维护性强、可扩展性强、可重复使用等优点，具有极高的经济价值。基于塞拉导轨可保证门板展开顺畅，关闭的密闭性好，增加对保护无人机航摄设备的防水功能。

Description

一种塞拉式舱门
技术领域
本发明涉及无人机航摄技术领域，具体涉及一种塞拉式舱门。
背景技术
随着无人机技术的进步，无人机航摄技术逐渐变得成熟且应用更加广泛。目前市场上常见的无人机航摄设备直接悬挂于机身腹部，对低成本的低端航摄设备，不采取任何保护措施；对高端航摄设备，通过加固航摄设备本身的镜头等措施进行自我保护，这种方法更加重了高端航摄设备的成本；或在机体腹部布置透明材质，这种方法对高端航摄设备的成像效果造成了巨大的不利影响，致使高精密的航摄设备光线变形。
对于无人机航摄而言，航摄设备逐渐发展，逐渐变得高级且贵重。因此通常需要在无人机起飞和降落过程中对航摄设备进行保护，在航摄作业时释放航摄设备，且不构成对航摄设备的视场遮挡和光线变形，也控制保护设备的成本。
发明内容
本发明提供一种塞拉式舱门，解决无人机航摄设备需要保护、降低设备本身成本、不构成航摄设备作业时视场遮挡与光线变形的问题。
本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：
一种塞拉式舱门，舱门包括安装在无人机机体下蒙皮上的塞拉导轨、安装在塞拉导轨上的门板、连接门板的执行机构和连接执行机构的驱动传动机构。
进一步的，所述塞拉导轨为内塞拉导轨。
更进一步的，所述驱动传动机构安装在无人机机体下蒙皮内表面上。
进一步的，所述舱门为双开舱门，所述门板包括前门板和后门板，所述前门板和后门板均连接塞拉导轨和执行机构，前门板位于无人机机体下蒙皮的前侧，后门板位于无人机机体下蒙皮的后侧。
更进一步的，所述前门板和后门板的打开方向相反。
进一步的，所述驱动传动机构包括电机、电机座、联轴器、前支座、后支座、滑块、光轴和旋丝杠，电机座、前支座和后支座安装在无人机机体下蒙皮上，光轴固定连接前支座和后支座，旋丝杠连接前支座和后支座，电机固定安装在电机座上，电机的输出轴、联轴器与旋丝杠依次连接，滑块设置在旋丝杠上、设置在光轴上、连接执行机构且位于前支座和后支座之间，旋丝杠旋转带动滑块沿光轴移动。
更进一步的，所述驱动传动机构还包括安装在无人机机体下蒙皮上且位于前支座和后支座之间的中支座；所述旋丝杠穿过中支座，且旋丝杠为左右旋丝杠；所述滑块包括前滑块和后滑块，前滑块和后滑块均设置在光轴上、均设置在左右旋丝杠上和均连接执行机构，前滑块位于前支座和中支座之间，后滑块位于中支座和后支座之间。
进一步的，所述执行机构包括凸块、凸体、驱动导柱和牵引杆，所述凸块和凸体均固定在门板上，凸块设上滑槽，所述滑槽与门板平面的夹角大于0°小于等于90°，所述驱动导柱一端***滑槽另一端连接牵引杆，所述牵引杆一端连接驱动导柱另一端连接驱动传动机构，凸体上设有导柱，所述导柱连接塞拉导轨。
更进一步的，所述塞拉导轨包括上层导轨和下层导轨，所述凸体包括均固定在门板上的低凸和高凸，导柱包括设置在低凸上的低位导柱和设置在高凸上的高位导柱，低位导柱连接下层导轨，高位导柱连接上层导轨。
一种塞拉式舱门的使用方法，
当需要打开舱门时，启动电机，电机正向运转，通过联轴器带动旋丝杠正向转动，滑块沿光轴正向滑动，牵引杆和驱动导柱带动门板沿塞拉导轨运动使舱门打开，关闭电机；
当需要关闭舱门时，启动电机，电机反向运转，通过联轴器带动旋丝杠反向转动，滑块沿光轴反向滑动，牵引杆和驱动导柱带动门板沿塞拉导轨运动使舱门关闭，关闭电机。
本发明的有益效果是：
本发明的一种塞拉式舱门在无人机地面起降时保护航摄仪器、空中作业打开舱门提供航摄视野。降低设备本身成本、不存在航摄设备作业时视场遮挡与光线变形的问题。本发明占据空间尺寸较小，可根据无人机航摄设备不同，按比例进行缩放，适应于不同无人机内部结构的空间布局，因此适用范围广。本发明的具有可靠性高、适应性好、可维护性强、可扩展性强、可重复使用等优点，具有极高的经济价值。基于塞拉导轨的塞拉动作可保证门板展开顺畅，关闭的密闭性好。塞拉式的展开与闭合动作，也便于布置挤压式密封防水，增加对保护无人机航摄设备的防水功能。
附图说明
图1为本发明的一种塞拉式舱门的关闭状态的立体结构图。
图2为本发明的一种塞拉式舱门的关闭状态的俯视图。
图3为本发明的一种塞拉式舱门的打开状态的立体结构图。
图4为本发明的一种塞拉式舱门的打开状态的俯视图。
图5为本发明的一种塞拉式舱门的驱动传动机构的结构图。
图6为本发明的一种塞拉式舱门的执行机构的部分结构示意图。
图7为本发明的一种塞拉式舱门的执行机构的结构示意图。
图8为本发明的一种塞拉式舱门的塞拉导轨、执行结构与门板的结构示意图。
图中：1、驱动传动机构，1-1、电机，1-2、电机座，1-3、联轴器，1-4、前支座，1-5、中支座，1-6、后支座，1-7、前滑块，1-8、后滑块，1-9、光轴，1-10、左右旋丝杠，2-1、凸块，2-2滑槽，2-3、低凸，2-4、高凸，2-5、低位导柱，2-6、高位导柱，2-7、牵引杆，2-8、驱动导柱，3、门板，3-1、前门板，3-2、后门板，4、塞拉导轨，4-1、上层导轨，4-2、下层导轨。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
一种塞拉式舱门，舱门包括驱动传动机构1、执行机构、门板3和塞拉导轨4，舱门这一整体用于安装在无人机机体下蒙皮内表面上，塞拉导轨4设置在无人机机体下蒙皮上，使塞拉式舱门对应着航摄设备。门板3安装在塞拉导轨4上且能在塞拉导轨4上滑动，执行机构连接驱动传动机构1与门板3，执行机构位于门板3与驱动传动机构1之间。驱动传动机构1驱动执行机构运动，执行机构运动带动门板3沿塞拉导轨4运动，实现门板3的开启和关闭，也就是实现舱门的开关。塞拉式舱门即为以“拉开”的方式向内展开舱门，以“塞入”的方式关闭舱门。航拍设备对应着舱门设置，关闭舱门时，航拍设备位于舱门内，打开舱门，航拍设备通过舱门的打开区域进行拍摄，舱门的结构和打开关闭状态如图1～4所示，图1～4中舱门所位于的框架(图2和4最外侧的矩形)为无人机机体下蒙皮。
效果：本发明在无人机地面起降时保护航摄仪器、空中作业打开舱门提供航摄视野。降低设备本身成本、不存在航摄设备作业时视场遮挡与光线变形的问题。本发明占据空间尺寸较小，可根据无人机航摄设备不同，按比例进行缩放，适应于不同无人机内部结构的空间布局，因此适用范围广。本发明具有可靠性高、适应性好、可维护性强、可扩展性强、可重复使用等优点，具有极高的经济价值。基于塞拉导轨4的塞拉动作可保证门板3展开顺畅，关闭的密闭性好。塞拉式的展开与闭合动作，也便于布置挤压式密封防水，增加对保护无人机航摄设备的防水功能。
塞拉导轨4具有倾斜部分和平行部分，倾斜部分与门板的夹角大于0°小于90°，平行部分平行于门板，如图8中塞拉导轨4的倾斜部分和平行部分做成角度为钝角，倾斜部分对应“塞”，平行部分对应“拉”。本实施方式的塞拉导轨4为内塞拉导轨，也就是舱门为内塞拉式舱门，门板3向无人机机体内部展开，避免了外部展开对无人机气动性能的影响，对无人机外观的美观性具有保持作用。驱动传动机构1可位于下蒙皮上，优选的是位于下蒙皮内表面。下述和附图均以内塞拉式舱门进行详细说明。
若舱门为双开舱门，具体可以为：执行机构和门板3均为两个；门板3包括前门板3-1和后门板3-2，前门板3-1位于无人机机体前侧、后门板3-2位于无人机机体后侧；执行机构包括前执行机构和后执行机构，分别对应前门板3-1和后门板3-2；前执行机构和后执行机构结构相同相互对称，前门板3-1和后门板3-2结构相同相互对称。前门板3-1和后门板3-2打开的运动方向相反、关闭的运动方向也相反，关闭状态时前门板3-1和后门板3-2相互接触。前门板3-1和后门板3-2为沿无人机机体纵向的轴向方向布局，沿无人机机体轴线展开，占用空间符合无人机空间布局结构，设置合理，无需对无人机进行单独的适应性的设计。双开舱门可单独使用，变成单开舱门，适应于不同无人机内部结构的空间布局，适用于不同尺寸的航摄设备。
驱动传动机构1的结构如图5所示，包括电机1-1、电机座1-2、联轴器1-3、前支座1-4、后支座1-6、滑块、光轴1-9和旋丝杠。电机座1-2、前支座1-4和后支座1-6安装在无人机机体下蒙皮上，位于机体内部，可以为沿轴向布局。电机1-1固定安装在电机座1-2上，电机1-1的输出轴通过联轴器1-3与旋丝杠连接，使电机1-1的驱动力直接传递到旋丝杠上，从而带动旋丝杠转动。旋丝杠连接前支座1-4和后支座1-6，光轴1-9固定连接前支座1-4和后支座1-6，前支座1-4和后支座1-6起到对光轴1-9的固定作用。旋丝杠能在前支座1-4和后支座1-6的支撑下发生旋转。滑块位于前支座1-4和中支座1-5之间，滑块设置在光轴1-9上，也设置在旋丝杠上，即滑块同时穿过光轴1-9和旋丝杠，滑块连接执行机构。旋丝杠的转动带动滑块沿光轴1-9的轴向移动，因而带动执行机构运动。
若为双开舱门，则驱动传动机构1还包括中支座1-5，滑块包括前滑块1-7和后滑块1-8，旋丝杠为左右旋丝杠1-10，中支座1-5在前支座1-4、后支座1-6之间，中支座1-5固定安装在无人机机体下蒙皮上。光轴1-9依次连接前支座1-4、中支座1-5和后支座1-6，左右旋丝杠1-10的前部、中部、后部分别穿过前支座1-4、中支座1-5和后支座1-6，前支座1-4、中支座1-5和后支座1-6起到对左右旋丝杠1-10的支撑作用，左右旋丝杠1-10可在前支座1-4、中支座1-5和后支座1-6的支撑作用下沿轴向自由转动。光轴1-9的前部、中部、后部分别穿过前支座1-4、中支座1-5和后支座1-6，前支座1-4、中支座1-5和后支座1-6起到对光轴1-9的固定作用。前滑块1-7位于前支座1-4和中支座1-5之间，同时穿过光轴1-9和左右旋丝杠1-10。后滑块1-8位于中支座1-5和后支座1-6之间，同时穿过光轴1-9和左右旋丝杠1-10。左右旋丝杠1-10的转动带动前滑块1-7和后滑块1-8沿光轴1-9的轴向移动，且前滑块1-7和后滑块1-8的移动方向相反。前滑块1-7通过执行机构连接前门板3-1以带动前门板3-1在塞拉导轨4上运动，后滑块1-8通过执行机构连接后门板3-2以带动后门板3-2在塞拉导轨4上运动。
执行机构包括其上设有滑槽2-2的凸块2-1、其上设有导柱的凸体、驱动导柱2-8和牵引杆2-7。执行机构的结构如图6和图7所示。凸块2-1和凸体均设置在门板3的内表面，凸块2-1和凸体可固定在门板3的边缘。导柱配合连接塞拉导轨4。本实施方式中选用滑槽2-2垂直于门板3所在平面，即垂直于门板3表面，导柱平行于门板3。驱动导柱2-8的一端***滑槽2-2另一端固定连接牵引杆2-7，牵引杆2-7的一端固定连接滑块另一端固定连接驱动导柱2-8(牵引杆2-7的数量对应滑块的数量)，牵引杆2-7作为执行机构与驱动传动机构1连接件。凸块2-1能通过滑槽2-2相对于驱动导柱2-8移动，塞拉导轨4具有倾斜部分和平行部分，即形状非直线型具有一弯折部分，对应塞拉导轨4倾斜部分时，门板3通过门板3上的凸块2-1相对于驱动导柱2-8沿滑槽2-2上下移动(“上”指的是无人机机体的上侧，也是图8的上方；“下”指的是无人机机体的下侧，也是图8的下方)。其中要求滑槽2-2不平行与门板3，也就是滑槽2-2的轴线与门板3平面的夹角大于0°小于等于90°。
若塞拉导轨4包括上层导轨4-1和下层导轨4-2，如图8，则凸体包括低凸2-3和高凸2-4，导柱包括低位导柱2-5和高位导柱2-6，每个低凸2-3上设置一个低位导柱2-5，每个高凸2-4上设置一个高位导柱2-6，低凸2-3和低位导柱2-5对应下层导轨4-2，低位导柱2-5活动连接下层导轨4-2并沿下层导轨4-2滑动，高凸2-4和高位导柱2-6对应上层导轨4-1，高位导柱2-6活动连接上层导轨4-1并沿上层导轨4-1滑动。
门板3包括框体和门体，门体固定在框体上，凸块2-1和凸体设置在框体上，门体可以为透明板。
若舱门为双开舱门，门板3包括前门板3-1和后门板3-2，执行机构包括前执行机构和后执行机构，前执行机构和后执行机构均包括具有滑槽2-2的凸块2-1、具有导柱的凸体、驱动导柱2-8和牵引杆2-7。此时对应的塞拉导轨4对称设置，塞拉导轨4也为四条，前侧和后侧均具有一上层导轨4-1和一下层导轨4-2，前门板3-1和后门板3-2滑动轨迹完全相同，互相配合，避免了门板3沿任意一个导柱在塞拉导轨4上转动现象的发生。
将图5中的I方向定义为正向，II方向定义为反向,
本发明提供的一种塞拉式舱门的开舱门工作过程为：
启动电机1-1，使电机1-1按照图5所示I方向旋转，电机1-1正向运转，通过联轴器1-3带动左右旋丝杠1-10按照I方向正向旋转。在左右旋丝杠1-10的带动下，前滑块1-7沿光轴1-9按A方向移动，后滑块1-8沿光轴1-9按B方向移动(定义为滑块沿光轴1-9正向滑动)。在上述驱动传动机构1的作用下，固定连接在滑块上的牵引杆2-7随滑块一起运动，如图8的后滑块1-8向图8的右侧运动并带动牵引杆2-7随后滑块1-8一起运动。牵引杆2-7通过固定在其上的驱动导柱2-8带动门板3运动：牵引杆2-7和驱动导柱2-8共同带动门板3运动，首先对应塞拉导轨4的倾斜部分，凸块2-1与驱动导柱2-8是具有相对运动的，具体来说是凸块2-1沿着驱动导柱2-8向上运动也就是门板3沿驱动导柱2-8向上运动，同时门板3被驱动导柱2-8带着平移运动，也就是门板3沿倾斜部分做斜升运动(图8的右上方方向)，直至门板3完全进入到塞拉导轨4的平行部分；对应塞拉导轨4的平行部分时，在左右旋丝杠1-10的作用下门板3只作水平方向的平移运动(图8的右方)。图8中门板3的运动为门板3通过固定在门板3上的高凸2-4、设置在高凸2-4上的高位导柱2-6、固定在门板3上的低凸2-3和设置在低凸2-3上的低位导柱2-5沿上层导轨4-1和下层导轨4-2运动。门板3运动以使舱门打开，舱门完成打开时关闭电机1-1。
双开舱门则前门板3-1向机体前端方向移动，后门板3-2向机体后端方向移动，实现舱门的拉式内部轴向展开动作，为航摄任务提供如图2和图4所示的航摄开舱区。
本发明提供的一种塞拉式舱门的关舱门工作过程为：
启动电机1-1，使电机1-1按照图5所示II方向旋转，电机1-1反向运转，通过联轴器1-3带动左右旋丝杠1-10按照II方向旋转即反向旋转。在左右旋丝杠1-10的带动下，前滑块1-7沿光轴1-9按B方向移动，后滑块1-8沿光轴1-9按A方向移动(定义为滑块沿光轴1-9反向滑动)。在上述驱动传动机构1的作用下，固定连接在滑块上的牵引杆2-7随滑块一起运动，如图8为后滑块1-8向图中的左侧运动并带动牵引杆2-7随后滑块1-8一起运动。牵引杆2-7通过固定在其上的驱动导柱2-8，带动门板3运动，门板3通过固定在门板3上的高凸2-4、设置在高凸2-4上的高位导柱2-6、固定在门板3上的低凸2-3和设置在低凸2-3上的低位导柱2-5沿上层导轨4-1和下层导轨4-2运动；其中在门板3运动的过程中，在导柱(低位导柱2-和高位导柱2-6)经过塞拉导轨4的倾斜部分时，凸块2-1与门板3向沿着驱动导柱2-8向下运动，门板3相对于无人机做斜降运动(运动方向为沿倾斜部分向下运动即图8的左下方方向)。
如图1和图2所示，前门板3-1向机体后端方向移动，后门板3-2向机体前端方向移动，实现舱门的塞式内部轴向关闭动作。
本发明提供一种塞拉式舱门不仅适用于无人机，也适用于其他需要开舱门的产品，即塞拉导轨4安装在对应的产品上。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种塞拉式舱门，其特征在于，舱门包括安装在无人机机体下蒙皮上的塞拉导轨(4)、安装在塞拉导轨(4)上的门板(3)、连接门板(3)的执行机构和连接执行机构的驱动传动机构(1)。
2.如权利要求1所述的一种塞拉式舱门，其特征在于，所述塞拉导轨(4)为内塞拉导轨。
3.如权利要求2所述的一种塞拉式舱门，其特征在于，所述驱动传动机构(1)安装在无人机机体下蒙皮内表面上。
4.如权利要求1所述的一种塞拉式舱门，其特征在于，所述舱门为双开舱门，所述门板(3)包括前门板(3-1)和后门板(3-2)，所述前门板(3-1)和后门板(3-2)均连接塞拉导轨(4)和执行机构，前门板(3-1)位于无人机机体下蒙皮的前侧，后门板(3-2)位于无人机机体下蒙皮的后侧。
5.如权利要求4所述的一种塞拉式舱门，其特征在于，所述前门板(3-1)和后门板(3-2)的打开方向相反。
6.如权利要求1所述的一种塞拉式舱门，其特征在于，所述驱动传动机构(1)包括电机(1-1)、电机座(1-2)、联轴器(1-3)、前支座(1-4)、后支座(1-6)、滑块、光轴(1-9)和旋丝杠，电机座(1-2)、前支座(1-4)和后支座(1-6)安装在无人机机体下蒙皮上，光轴(1-9)固定连接前支座(1-4)和后支座(1-6)，旋丝杠连接前支座(1-4)和后支座(1-6)，电机(1-1)固定安装在电机座(1-2)上，电机(1-1)的输出轴、联轴器(1-3)与旋丝杠依次连接，滑块设置在旋丝杠上、设置在光轴(1-9)上、连接执行机构且位于前支座(1-4)和后支座(1-6)之间，旋丝杠旋转带动滑块沿光轴(1-9)移动。
7.如权利要求6所述的一种塞拉式舱门，其特征在于，所述驱动传动机构(1)还包括安装在无人机机体下蒙皮上且位于前支座(1-4)和后支座(1-6)之间的中支座(1-5)；所述旋丝杠穿过中支座(1-5)，且旋丝杠为左右旋丝杠(1-10)；所述滑块包括前滑块(1-7)和后滑块(1-8)，前滑块(1-7)和后滑块(1-8)均设置在光轴(1-9)上、均设置在左右旋丝杠(1-10)上和均连接执行机构，前滑块(1-7)位于前支座(1-4)和中支座(1-5)之间，后滑块(1-8)位于中支座(1-5)和后支座(1-6)之间。
8.如权利要求1、6或7所述的一种塞拉式舱门，其特征在于，所述执行机构包括凸块(2-1)、凸体、驱动导柱(2-8)和牵引杆(2-7)，所述凸块(2-1)和凸体均固定在门板(3)上，凸块(2-1)设上滑槽(2-2)，所述滑槽(2-2)与门板(3)平面的夹角大于0°小于等于90°，所述驱动导柱(2-8)一端***滑槽(2-2)另一端连接牵引杆(2-7)，所述牵引杆(2-7)一端连接驱动导柱(2-8)另一端连接驱动传动机构(1)，凸体上设有导柱，所述导柱连接塞拉导轨(4)。
9.如权利要求8所述的一种塞拉式舱门，其特征在于，所述塞拉导轨(4)包括上层导轨(4-1)和下层导轨(4-2)，所述凸体包括均固定在门板(3)上的低凸(2-3)和高凸(2-4)，导柱包括设置在低凸(2-3)上的低位导柱(2-5)和设置在高凸(2-4)上的高位导柱(2-6)，低位导柱(2-5)连接下层导轨(4-2)，高位导柱(2-6)连接上层导轨(4-1)。
10.如权利要求8所述的一种塞拉式舱门的使用方法，其特征在于，
当需要打开舱门时，启动电机(1-1)，电机(1-1)正向运转，通过联轴器(1-3)带动旋丝杠正向转动，滑块沿光轴(1-9)正向滑动，牵引杆(2-7)和驱动导柱(2-8)带动门板(3)沿塞拉导轨(4)运动使舱门打开，关闭电机(1-1)；
当需要关闭舱门时，启动电机(1-1)，电机(1-1)反向运转，通过联轴器(1-3)带动旋丝杠反向转动，滑块沿光轴(1-9)反向滑动，牵引杆(2-7)和驱动导柱(2-8)带动门板(3)沿塞拉导轨(4)运动使舱门关闭，关闭电机(1-1)。
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