CN212890974U - 一种小型多轴旋翼无人机的救援气囊装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型专利是一种小型多轴旋翼无人机的救援气囊装置，包括基座，上盖，气瓶，触发机构，阀门机构，控制电路，气囊机构等。所述基座用于安装整体结构，通过螺丝与上盖配合实现整体的保护和密封；所述气瓶内装有液态二氧化碳，通过螺纹与基座连接；所述触发机构由滑块、刺针、弹簧和电磁铁组成；所述阀门机构由减压阀、单向阀、泄压阀组成；所述控制电路由传感器、输入接口和主控芯片组成；所述气囊机构由多个气囊单元组成，可以起到最佳的保护效果。该救援气囊装置可以在小型多轴旋翼无人机出现问题坠落时，由传感器主动或由操作者被动触发，大大减小无人机撞击地面或落入水中对机身和内部结构造成的伤害，降低无人机所有者的财产损失。

Description

一种小型多轴旋翼无人机的救援气囊装置

技术领域

本实用新型涉及无人机技术领域，具体为一种小型多轴旋翼无人机的救援气囊装置，可以应用到民用小型航拍无人机和小型无人机竞速运动等领域中。

背景技术

目前无人机领域迅速发展，出现了农用植保无人机、测绘无人机、航拍无人机、竞速无人机等多种类型。根据飞行平台构型分类，无人机可主要分为固定翼无人机和多轴旋翼无人机。由于无人机采用远程无线电控制飞行，在安全上存在一定隐患，可能由于失控故障、本身硬件问题或外界环境原因，而导致无人机不受控制从高空掉落。固定翼无人机由于空气动力原因会缓慢降落，而多轴旋翼无人机由于自重大、结构复杂，坠落造成的损失大大增加，还会对地面人员造成伤害。如果无人机掉落到江河湖等水体，且深度较大，能够成功回收的可能性很低，会造成极大的财产损失。

现在针对多轴旋翼无人机失控坠落的问题，已经提出了降落伞缓降、气囊保护等解决方案，但应用平台多为大型多轴旋翼无人机。随着技术的提高和成本的降低，小型多轴旋翼无人机在普通民众间的持有率不断上升，多用于娱乐和航拍领域；失控坠机会带来不小的后续维修费用甚至直接导致无人机报废、丢失的情况发生。针对以上问题，参照已有的发明方案，本实用新型设计体积小巧，方便小型多轴旋翼无人机安装，可以有效吸收坠机对机体的冲击力，同时也为掉落水中的无人机提供浮力，降低了坠机带来的伤害和财产损失。

发明内容

本实用新型专利的目的：对于小型民用多轴旋翼无人机的持有者，提供一种降低失控坠机损失的解决方案，可以有效解决小型无人机坠落时的冲击对机体造成损伤、沉入水底无法找回的难题。

为了解决上述难题，一种小型多轴旋翼无人机的救援气囊装置，主要包括基座，上盖，气瓶，触发机构，阀门机构，控制电路，气囊机构，以及螺丝、螺母、管道、密封件和连接件等。所述基座用于安装整体结构，并用于与无人机进行固定，所述上盖使用螺丝与之配合，用于密封和保护内部结构；所述气瓶内部装有12g液态二氧化碳，通过螺纹与所述基座连接，瓶口有密封圈防止漏气；所述触发机构由滑块、刺针、弹簧和电磁铁组成，刺针固定在滑块上，滑块通过卡槽与基座连接，弹簧位于滑块尾部正常处于压缩状态，电磁铁固定在基座上，用于对滑块进行限位；所述阀门机构由单向阀、泄压阀组成，单向阀进口通过管道与刺针尾部连，单向阀出口通过管道与泄压阀进口连接，泄压阀出口通过管道与气囊机构连接；所述控制电路由传感器、输入接口和主控芯片组成；所述气囊机构由多个气囊单元组成，气囊单元之间通过管道连接。

作为本发明的一种优选技术方案，所述气瓶内部装有12g液态二氧化碳，通过螺纹与所述基座连接，用密封圈增加气密性防止漏气；由理想气体状态方程 pV=nRT（p是理想气体的体积，n是气体物质的量，T是理想气体的热力学温度，R是理想气体常数），在一个大气压、气温20℃的情况下，当12g二氧化碳全部气化时后的体积约为6.56L，供约60N的浮力，且有效降低坠落时的冲击力，避免无人机机体的损伤。

作为本发明的一种优选技术方案，所述触发机构由滑块、刺针、弹簧和电磁铁组成。使用前将带有刺针的滑块向后压入；此时电磁铁断电，铁芯伸出，限制了滑块的位置，弹簧始终处于压缩状态；当主控芯片发出信号，控制电磁铁通电，铁芯吸回，压缩状态的弹簧被释放，推动滑块向前运动，将刺针刺入气瓶，实现了气体的释放。

作为本发明的一种优选技术方案，所述阀门机构由单向阀、泄压阀组成；单向阀用于向气囊中单向充气，防止充满气的气囊发生泄漏；泄压阀用于排出多余的气体，防止向充满气的气囊中继续充气，引起气囊破损。

作为本发明的一种优选技术方案，所述气囊机构由管道、一分六接头、气囊单元组成；所述一分六接头的进气口连接阀门机构，出口分别通过管道最多与六个气囊单元连接，可以实现所有气囊单元的同时供气；气囊单元可以根据需要布置在无人机的不同位置处，比如机臂、降落脚架、机身等位置，以达到最佳的防护效果。

本实用新型的效果：本实用新型是一种小型多轴旋翼无人机的救援气囊装置，采用二氧化碳气瓶供气，该装置相对于传统的无人机气囊装置采用的电磁阀或舵机触发装置，具有供气稳定快捷、气囊布置方式多样的优点，可以大大减小对无人机机身和内部结构造成的伤害，降低无人机所有者的财产损失。

附图说明

图1为小型多轴旋翼无人机的救援气囊装置气体控制部分三维模型等轴测图。

图2为小型多轴旋翼无人机的救援气囊装置气囊部分三维模型等轴测图。

图3为总装配体三维模型等轴测图。

图1中：1、基座，2、二氧化碳气瓶，3、气瓶垫圈，4、刺针滑块，5、密封垫圈，6、电磁铁，7、弹簧，8、销钉，9、端盖，10、主控IC，11、软管，12、单向阀，13、泄压阀。

图2中：14、气囊（展开状态），15、一分六接头，16、堵头。

具体实施方式

本实用新型是一种小型多轴旋翼无人机的救援气囊装置，包括基座，二氧化碳气瓶，刺针滑块，电磁铁，弹簧，端盖，主控IC，单向阀，泄压阀，气囊，一分六接头，堵头，以及销钉、密封垫圈、软管等套件。

参见图1，二氧化碳气瓶2通过瓶口螺纹拧紧在基座1上；瓶口与基座之间通过气瓶垫圈3保持气密性；刺针滑块4固定在基座1的槽中，可以前后移动；密封垫圈5固定在刺针滑块4上，保持与基座1的气密性；电磁铁6固定在基座1的外侧，内部铁芯在正常情况下处于伸出状态，透过基座1上的孔洞限制刺针滑块4的位置；弹簧7一端抵在刺针滑块4的尾部，另一端抵在端盖9上；端盖9与基座1之间通过销钉8固定；主控IC 10固定在基座1外侧，与电磁铁6连通，控制内部铁芯的伸出与缩回；软管11连接刺针滑块4和单向阀12的入口，实现气流的导通；单向阀12的出口与泄压阀13的入口连接。

参见图2，气囊部分主要由气囊14，一分六接头15，堵头16组成，气囊14连接在一分六接头15的出气口上；堵头16同样连接在一分六接头15的出气口上，防止用不到的出气口漏气。

参见图3，将图1气体控制部分和图2气囊部分连接起来，便组成了完整的小型多轴旋翼无人机的救援气囊装置。

本实用新型一种小型多轴旋翼无人机的救援气囊装置，其组装过程主要包括以几个步骤：步骤(a)，将气瓶垫圈3和密封垫圈5粘贴在基座1需要保持气密性的位置；将刺针滑块4放入基座1的卡槽中，可以前后移动；将电磁铁6固定在基座1外侧，伸出的铁芯透过基座1的孔位***刺针滑块4的限位孔中，将刺针滑块4限制在初始位置；放入弹簧7，安装端盖9，采用销钉8与基座1固定，使弹簧7处于压缩状态；将主控IC 10固定在基座1的外侧，连接电磁铁6和主控IC 10；将软管11的一端***刺针滑块4的尾部，另一端***单向阀12的入口；将单向阀12的出口与泄压阀13的入口连接。

步骤(b)，根据无人机的尺寸/质量选择对应数量的气囊14，将气囊14的充气口连接到一分六接头15的出气口处；将一分六接头15上没有用到的出气口用堵头16堵上，防止气体泄漏。

步骤(c)，将气体控制部分和气囊部分连接起来；将二氧化碳气瓶2通过螺纹在基座1上拧紧；将气体控制部分安装在多轴无人机的合适位置，与飞行控制***连接；将气囊压缩折叠后安装在无人机机体上，注意安装位置方式不能阻碍气囊的顺利展开。

本实用新型一种小型多轴旋翼无人机的救援气囊装置，其使用过程如下：当主控IC检测到无人机飞行状态不正常或者接收到发出的指令时，使电磁铁通电，内部铁芯受磁力作用被吸回；释放刺针滑块，受到压缩弹簧的作用向前运动；针尖刺破二氧化碳气瓶头部的薄膜，液态二氧化碳被释放，汽化膨胀由软管导出；气体经过单向阀、溢流阀、一分六接头之后，分别导入折叠状态气囊，气囊迅速充气使无人机降落时的触地部分受到缓冲保护，同时也为掉落水中的无人机提供浮力，降低了坠机带来的伤害和财产损失。

Claims (1)

1.一种小型多轴旋翼无人机的救援气囊装置，其特征在于：包括基座（1）、气瓶（2）、触发机构、阀门机构、控制电路和气囊机构；所述基座（1）用于安装整体结构，并用于与无人机进行固定，上部有与之配合的上盖，用于密封和保护内部结构；所述气瓶（2）内部装有液态二氧化碳，通过螺纹与基座（1）连接，瓶口有气瓶垫圈（3）防止漏气；所述触发机构由刺针滑块（4）、电磁铁（6）和弹簧（7）组成，刺针滑块（4）通过卡槽与基座（1）连接，可以在一定范围内前后移动，弹簧（7）位于刺针滑块（4）尾部，当电磁铁（6）通电时释放刺针滑块（4），弹簧（7）推动刺针滑块（4）向前移动，从而将刺入气瓶（2）瓶口，释放气体；所述阀门机构由单向阀（12）、泄压阀（13）组成，单向阀（12）用于防止漏气，泄压阀（13）用于释放多余的气体；所述控制电路由主控芯片组成，主控芯片用于处理信号，控制触发机构释放气囊（14）；所述气囊机构由多个气囊（14）、一分六接头（15）和堵头（16）组成，可以自行根据无人机的重量和形状选择气囊（14）的数量和布置位置，起到最佳的保护效果。

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