CN207580152U - 一种用于电动无人机的载荷配置结构 - Google Patents

Abstract

一种用于电动无人机的载荷配置结构，包括设置在无人机的机身的内部的结构相同的第一电池舱，第二电池舱以及第三电池舱；所述第一电池舱、第二电池舱和第三电池舱之中的两个电池舱中可选择地配置有两组结构相同的电池；配置在所述第一电池舱中的电池、配置在所述第二电池舱中的电池和所述机身的前端设置的光电吊舱，三者的重心与所述电动无人机的质量中心重合；配置在所述第二电池舱中的电池和配置在所述第三电池舱中的电池，二者的重心与所述电动无人机的质量中心重合。本申请的上述载荷配置结构可以在电动无人机上灵活地配置不同的载荷而不会破坏电动无人机的平衡，简化了电动无人机的飞控软件设计，有利于电动无人机的操控和安全。

Description

一种用于电动无人机的载荷配置结构

技术领域

本实用新型涉及无人机技术领域，尤其涉及一种多旋翼的电动无人机，特别涉及一种用于电动无人机的载荷配置结构。

背景技术

消费级电动无人机具有机动灵活、反应快速、无人飞行、操作要求低等优点，在无人机上装载多类传感器，例如摄像头，可以实现影像实时传输，探测等功能，广泛应用于消防、军事、交通、警务、勘探以及气象等领域，以实现对指定地区的巡航拍摄和监视。目前的消费级市场上的电动无人机大多是多轴无人机，如四轴、六轴等，由于悬臂相对机身向外放射状设置，体积大，运输不方便，另外现有的旋翼无人机普遍存在载荷水平低，结构布局不合理，难以发挥无人机的控制及安全优势，限制了旋翼无人飞机在军事及监测领域的发展应用。

CN 204587305U公开了一种多功能可折叠式八旋翼电动无人机，主要解决现有旋翼电动无人飞机用途单一、结构复杂、整机运输困难的问题。它包括机体，飞控机构、动力机构、可折叠式悬臂机构、喷洒机构及锂电池组。上述动力机构包括电动机及螺旋桨；上述可折叠式悬臂机构包括悬臂及可折叠式管夹，其悬臂安装在可折叠式管夹上，可折叠式管夹的一端安装在下侧承载台和上侧承载台之间，另一端固定悬臂。飞控机构安装在上侧承载台上；喷洒机构安装在下侧承载台的下方。该现有技术的无人机的悬臂，可在运输过程中收回，便于整机运输，从而降低运输成本。

上述现有技术的电动无人机的八个旋翼等角度间隔地围绕机体设置，导致机体上搭载的应用载荷只能设置于机体正下方，且由于各方向都受到旋翼的阻挡，搭载的载荷只能向下开展作业。另外，由于该现有技术采用全对称布局，导致重心位置集中于一点，载荷布局受到极大的限制。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种用于电动无人机的载荷配置结构，以减少或避免前面所提到的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提出了一种用于电动无人机的载荷配置结构，所述电动无人机包括机身、起落架以及由多个连接在所述机身上的悬臂支撑的电机，每个电机均带有螺旋桨，其中：所述用于电动无人机的载荷配置结构包括设置在所述机身的内部的结构相同的第一电池舱，第二电池舱以及第三电池舱；所述第一电池舱、第二电池舱和第三电池舱之中的两个电池舱中可选择地配置有两组结构相同的电池；所述第一电池舱、第二电池舱和第三电池舱沿所述机身的长度方向从所述机身的后端向前端顺序排列；配置在所述第一电池舱中的电池、配置在所述第二电池舱中的电池和所述机身的前端设置的光电吊舱，三者的重心与所述电动无人机的质量中心重合；配置在所述第二电池舱中的电池和配置在所述第三电池舱中的电池，二者的重心与所述电动无人机的质量中心重合。

优选地，所述电动无人机的机身下方设置有一个纵向载荷通道，所述悬臂对称布置在所述纵向载荷通道的两侧，所述机身呈长条形平行于所述纵向载荷通道设置，所述机身外部设置有覆盖所述第一电池舱，第二电池舱以及第三电池舱的气动外壳。

优选地，所述机身的前端设置有可挂载所述光电吊舱的连接结构。

优选地，所述机身的下部设置有可挂载武器发射筒的连接结构。

优选地，沿所述纵向载荷通道的长度方向可平行设置两个或两个以上所述武器发射筒。

优选地，设置在所述机身的下部的所述武器发射筒的重心与所述电动无人机的质量中心重合。

优选地，设置在所述第一电池舱、第二电池舱和第三电池舱中的电池的重心与所述光电吊舱的重心均位于通过所述电动无人机的质量中心的所述机身的中心线上。

本申请的用于电动无人机的载荷配置结构，提供了三个结构相同的电池舱，可以在三个电池舱之中选择其中的两个配置两组结构相同的电池，当需要采用光电吊舱的时候，将两组电池配置在远离光电吊舱的一端的两个电池舱中，对光电吊舱进行重量配平；当不需要光电吊舱的时候，将最远离光电吊舱的电池舱中的电池挪到最接近光电吊舱的电池舱中，利用两组电池自身进行重量配平。因而，本申请的上述载荷配置结构可以在电动无人机上灵活地配置不同的载荷而不会破坏电动无人机的平衡，简化了电动无人机的飞控软件设计，有利于电动无人机的操控和安全。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中，

图1显示的是根据本实用新型的一个具体实施例的电动无人机的立体结构示意图；

图2显示的是图1所示电动无人机的正面示意图；

图3显示的是图1所示电动无人机的侧面示意图；

图4显示的是图1所示电动无人机的气动外壳去掉之后显示的根据本实用新型的一个具体实施例的用于电动无人机的载荷配置结构的示意图；

图5显示的是根据本实用新型的另一个具体实施例的用于电动无人机的载荷配置结构的示意图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。其中，相同的部件采用相同的标号。

正如前述，现有多轴无人机大多采用全对称布局，导致重心位置集中于一点，载荷布局受到极大的限制，且由于全对称布局的旋翼将无人机的各个方向都阻挡了，导致搭载的载荷无法向斜上方发射武器或者进行观测，限制了现有无人机的应用范围。

为解决上述缺陷，本申请提供了一种用于电动无人机的载荷配置结构，利用这种载荷配置结构，可以在电动无人机上更加灵活地配置不同的载荷而不会破坏电动无人机的平衡，简化了电动无人机的飞控软件设计，有利于电动无人机的操控和安全。如图1-3所示，其中，图1显示的是根据本实用新型的一个具体实施例的电动无人机的立体结构示意图；图2显示的是图1所示电动无人机的正面示意图；图3显示的是图1所示电动无人机的侧面示意图。

参见图1-3，本申请的用于电动无人机的载荷配置结构中，所述电动无人机包括机身1、起落架2以及由多个连接在机身1上的悬臂3支撑的电机4，每个电机4均带有螺旋桨5。与现有多轴无人机不同的是，本申请的电动无人机的机身1下方设置有一个纵向载荷通道6，如图1和图4、5箭头方向所示。亦即，本申请的基本构思是，在电动无人机的机身1的下方设置一个没有遮挡的纵向载荷通道6，以利于设置光电吊舱7和武器发射筒8等载荷(后面将对此进一步说明)，避免观测和武器发射的时候与悬臂3和螺旋桨5等发生干涉，影响使用和作战效能，提高了无人机的应用范围。另外，由于设置了纵向载荷通道6，则在无人机的纵向上就不会有升力结构，悬臂3及其上的电机4等结构只能分布在纵向载荷通道6的两侧，由此可以在机身纵向获得更大范围的载荷挂载点，易于扩展载荷布局。

应当说明的是，多轴电动无人机由于机身重量、载荷要求、电机功率的限制，尤其是本申请的可挂载光电吊舱7和武器发射筒8的设计要求，导致旋翼的数量不能选择太少，例如如果是四个旋翼(只有对称布局才能在纵向上保持升力平衡，所以旋翼数量只能是偶数)，则电机功率不足以获得足够的升力；而增加旋翼数量为六个、八个或者八个以上，则相邻旋翼之间的夹角空间变小，相邻旋翼会互相干扰，减少旋翼直径又会降低升力。因此，对于本申请的大载荷且具备纵向载荷通道6的设计要求，优选六个或者八个悬臂3的设计，且这些悬臂3分成两组对称布局于纵向载荷通道6的两侧。

本申请所提供的电动无人机的结构，使得该无人机具备更好的布局结构和适用性，并且可以更好的进行载荷设置。另外，本申请所提供的电动无人机可以针对不同应用场景，无论需要哪种大小的电动无人机，只要遵循本申请的这种特征设计，都可以很好的与载荷配合，便于操作使用，因此，本申请的这种设计方案具备更好的通用性。

进一步地，如图1-5所示，本申请的电动无人机的机身1总体上呈长条形平行于所述纵向载荷通道6设置。在一个具体实施例中，机身1的前端设置有可挂载光电吊舱7的连接结构。在另一个具体实施例中，机身1的下部设置有可挂载武器发射筒8的连接结构(图中未示出)，例如，沿纵向载荷通道6的长度方向可平行设置两个或两个以上武器发射筒8，其中所述武器发射筒8可以具体为导弹发射筒或者火箭弹发射筒，由于这类武器发射筒8需要提供斜向上的仰角(如图3所示)，如果其前方有旋翼等障碍物则难以发射导弹或者火箭弹(存在干涉的情况下无人机就坠毁了)，而后方也需要防止火箭发动机尾焰灼烧旋翼，因此本申请设置了纵向载荷通道6，而武器发射筒8可以直观地通过平行于载荷通道6的长度方向设置的方式实现无人机的载荷重心平衡，以便于无人机的操控，简化飞控软件的设计难度。

图4显示的是图1所示电动无人机的气动外壳去掉之后显示的根据本实用新型的一个具体实施例的用于电动无人机的载荷配置结构的示意图，其中电动无人机的基本结构与图1-3相同，只是为了便于说明本申请的载荷配置结构，电动无人机的机身外部设置的气动外壳去掉了没有显示出来。

正如前述，机身1的前端设置光电吊舱7，以便于无人机操控向前飞行的同时利用前端的光电吊舱7进行观测。现有的各种军用光电吊舱中，即便重量最小的光电吊舱也有十公斤左右，将如此沉重的载荷配置在电动无人机的机身1的前端，则不得不考虑重量配平的问题。然而，当电动无人机应用于民用领域的情况下，有时候并不需要配置光电吊舱7，去除光电吊舱7之后，已经配平了重量的无人机又会带来重心不平衡的问题，由此而设计两款不同载荷配置结构的电动无人机显然是不经济的。

有鉴于此，本申请提供了一种用于电动无人机的载荷配置结构，其可以在电动无人机上灵活地配置不同的载荷(例如光电吊舱7和武器发射筒8)而不会破坏电动无人机的平衡，简化了电动无人机的飞控软件设计，有利于电动无人机的操控和安全。

具体如图4所示，本申请的用于电动无人机的载荷配置结构包括设置在机身1的内部的第一电池舱111，第二电池舱112以及第三电池舱113(图4所示这三个电池舱中并没有配置电池)，机身1外部设置有覆盖第一电池舱111，第二电池舱112以及第三电池舱113的前述气动外壳。第一电池舱111、第二电池舱112和第三电池舱113沿机身1的长度方向从机身1的后端向前端顺序排列。

图5显示的是根据本实用新型的另一个具体实施例的用于电动无人机的载荷配置结构的示意图，其中显示出了在第一电池舱111、第二电池舱112和第三电池舱113之中的两个电池舱中可选择地配置有两组电池114的情形。

如图4-5所示，在具有光电吊舱7的配置结构中(如图5所示)，配置在第一电池舱111中的电池114、配置在第二电池舱112中的电池114和机身1的前端设置的光电吊舱7，三者的重心与电动无人机的质量中心重合。在没有光电吊舱7的配置结构中(图中未示出)，配置在第二电池舱112中的电池114和配置在第三电池舱113中的电池114，二者的重心与电动无人机的质量中心重合。

简单来说，本申请的载荷配置结构是利用无人机携带的电池114(如图5所示)来进行重量配平的，更具体来说是利用两组电池114与光电吊舱7进行重量配平，而且在本申请的构思中，首先必须将电池分成两组进行配置，其次优选两组电池及其电池舱结构相同效果最佳。

即，图5中可见，当载荷配置中包含机身1的前端的光电吊舱7的时候，第一电池舱111和第二电池舱112中均需要配置一组电池114。当然，每一组电池114或者两组电池114的重量不可能恰好等于光电吊舱7的重量，因此需要根据每组电池114的重量、厚度，机身1的空载重心以及光电吊舱7的重量和位置，计算得到第一电池舱111和第二电池舱112的位置，用以通过两组电池114配平光电吊舱7的重量。当然，机身上这样的位置有很多，在优化机身体积最小的情况下，将第一电池舱111和第二电池舱112在最小设计间隙下进行并排配置，可以在机身1上获得第一电池舱111和第二电池舱112的唯一位置。

至此，我们可以看到，当本申请的电动无人机的载荷配置中包含光电吊舱7的时候，可以在第一电池舱111和第二电池舱112中各装配一组电池114，如图5所示，利用两组电池114的重量，与光电吊舱7的重量进行配平，配平之后，两组电池与光电吊舱7，三者一起综合起来的重量中心正好位于无人机的质量中心，则整机平衡稳定，有利于无人机的操控和安全。

另一方面，当本申请的电动无人机的载荷配置中，去掉光电吊舱7之后(图中未示出)，为了恢复无人机的平衡，可以将图5所示的第一电池舱111中的电池114挪到第三电池舱113中去。当优选三个电池舱的结构完全相同，两组电池的结构也完全相同的情况下，只需要第二电池舱112和第三电池舱113的几何位置相对于无人机的重心对称设置就可以了。当然，严谨的表述就是，配置在第二电池舱112中的电池114和配置在第三电池舱113中的电池114，二者的重心与电动无人机的质量中心重合，简单来说也就是第二电池舱112中的电池114和第三电池舱113中的电池114，二者一起综合起来的重量中心正好位于无人机的质量中心，则去掉光电吊舱7之后，整机又可以恢复平衡稳定。

综上所述，本申请的用于电动无人机的载荷配置结构，提供了三个结构相同的电池舱，可以在三个电池舱之中选择其中的两个配置两组结构相同的电池，当需要采用光电吊舱的时候，将两组电池配置在远离光电吊舱的一端的两个电池舱中，对光电吊舱进行重量配平；当不需要光电吊舱的时候，将最远离光电吊舱的电池舱中的电池挪到最接近光电吊舱的电池舱中，利用两组电池自身进行重量配平。因而，本申请的上述载荷配置结构可以在电动无人机上灵活地配置不同的载荷而不会破坏电动无人机的平衡，简化了电动无人机的飞控软件设计，有利于电动无人机的操控和安全。

当然，为了兼顾机身下方的武器发射筒8的重量配平问题，在一个具体实施例中，优选设置在机身1的下部的武器发射筒8的重心与电动无人机的质量中心重合。也就是，当挂载一个武器发射筒8的时候，优选将武器发射筒8挂载在机身1的正下方，正好位于通过电动无人机的质量中心的机身1的中心线上。当挂载两个武器发射筒8的时候，则如图2所示的那样，两个武器发射筒8相对机身1的中心线对称配置。多个武器发射筒8的挂载方式依此类推。

更进一步的，在另一个具体实施例中，优选设置在第一电池舱111、第二电池舱112和第三电池舱113中的电池114的重心与光电吊舱7的重心均位于通过电动无人机的质量中心的机身1的中心线上。也就是三个电池舱中的电池的重心、以及光电吊舱的重心，四者统统都位于机身中心线上。这样一来，无人机的前后方向可以通过电池的灵活配置，配平不同的载荷布局的重量，而左右方向不存在重量不平衡的问题，从而通过本实施例进一步简化了配平结构设计。

本领域技术人员应当理解，虽然本实用新型是按照多个实施例的方式进行描述的，但是并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案。说明书中如此叙述仅仅是为了清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体加以理解，并将各实施例中所涉及的技术方案看作是可以相互组合成不同实施例的方式来理解本实用新型的保护范围。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本实用新型保护的范围。

Claims (7)

1.一种用于电动无人机的载荷配置结构，所述电动无人机包括机身(1)、起落架(2)以及由多个连接在所述机身(1)上的悬臂(3)支撑的电机(4)，每个电机(4)均带有螺旋桨(5)，其特征在于：所述用于电动无人机的载荷配置结构包括设置在所述机身(1)的内部的结构相同的第一电池舱(111)，第二电池舱(112)以及第三电池舱(113)；所述第一电池舱(111)、第二电池舱(112)和第三电池舱(113)之中的两个电池舱中可选择地配置有两组结构相同的电池(114)；所述第一电池舱(111)、第二电池舱(112)和第三电池舱(113)沿所述机身(1)的长度方向从所述机身(1)的后端向前端顺序排列；配置在所述第一电池舱(111)中的电池(114)、配置在所述第二电池舱(112)中的电池(114)和所述机身(1)的前端设置的光电吊舱(7)，三者的重心与所述电动无人机的质量中心重合；配置在所述第二电池舱(112)中的电池(114)和配置在所述第三电池舱(113)中的电池(114)，二者的重心与所述电动无人机的质量中心重合。

2.如权利要求1所述的用于电动无人机的载荷配置结构，其特征在于，所述电动无人机的机身(1)下方设置有一个纵向载荷通道(6)，所述悬臂(3)对称布置在所述纵向载荷通道(6)的两侧，所述机身(1)呈长条形平行于所述纵向载荷通道(6)设置，所述机身(1)外部设置有覆盖所述第一电池舱(111)，第二电池舱(112)以及第三电池舱(113)的气动外壳。

3.如权利要求1所述的用于电动无人机的载荷配置结构，其特征在于，所述机身(1)的前端设置有可挂载所述光电吊舱(7)的连接结构。

4.如权利要求1所述的用于电动无人机的载荷配置结构，其特征在于，所述机身(1)的下部设置有可挂载武器发射筒(8)的连接结构。

5.如权利要求2所述的用于电动无人机的载荷配置结构，其特征在于，沿所述纵向载荷通道(6)的长度方向可平行设置两个或两个以上武器发射筒(8)。

6.如权利要求5所述的用于电动无人机的载荷配置结构，其特征在于，设置在所述机身(1)的下部的所述武器发射筒(8)的重心与所述电动无人机的质量中心重合。

7.如权利要求1-6之一所述的用于电动无人机的载荷配置结构，其特征在于，设置在所述第一电池舱(111)、第二电池舱(112)和第三电池舱(113)中的电池(114)的重心与所述光电吊舱(7)的重心均位于通过所述电动无人机的质量中心的所述机身(1)的中心线上。