TW201636266A - 多旋翼飛行器 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種多旋翼飛行器(1、1’、1”、1'''、1''''、1'''''、1'''''')，其包括：至少一第一旋翼10、一第二旋翼20及一第三旋翼30，各旋翼可藉由其專屬之一第一液壓馬達11、一第二液壓馬達21及一第三液壓馬達31旋轉；一電力單元2；至少一第一液壓泵12、一第二液壓泵22及一第三液壓泵32，該等泵專屬於各自第一液壓馬達11、第二液壓馬達21及第三液壓馬達31，其中各液壓泵12、22、32經配置將加壓流體提供至各液壓馬達11、21、31以為該等液壓馬達11、21、31供電且因此旋轉各自旋翼10、20、30；一控制單元6，其用於控制多旋翼飛行器(1、1’、1”、1'''、1''''、1'''''、1'''''')之操作，其中多旋翼飛行器(1、1’、1”、1'''、1''''、1'''''、1'''''')之控制經配置以藉由改變分配至各自液壓馬達11、21、31之加壓流體之流動而執行，其中藉由經組態以控制加壓流體從各液壓泵12、22、32至其專屬液壓馬達11、21、31之流動之至少一控制閥13、23、33可單獨控制提供至各液壓馬達11、21、31之加壓流體之流動。

Description

多旋翼飛行器
本發明係關於根據前置項1之一多旋翼飛行器。
很久以前已熟知多旋翼飛行器。由於此等飛行器之大部分控制系統已經發展，所以其等近來變得十分流行，諸如四角直升飛機。已知之四角直升飛機使用由一電池供電之四個電馬達。電馬達之控制十分精確且因此該等已知四角直升飛機顯示十分穩定之飛行。其等通常用作為攜載一相機之相機平台，或其他使用於需要一穩定飛行平台之處。
此一四角直升飛機係自文件WO 2014/108459 A1中得知，該文件討論節能且使用電馬達。
另一文件US 4 456 430討論一般旋翼飛機且因為安全理由而允許旋翼空轉。此文件討論可變間距螺旋槳，此不係一般四角直升飛機之一概念。
已知四角直升飛機使用一電池作為一電源。不幸地係該電源之續航力有限且即使係運作良好之普通四角直升飛機亦僅可執行15至20分鐘之一典型續航力。若增加電池容量，則將減少飛行器之有效負載。為了能在運動情況中使用，故期望增加相當長之續航力。然而，亦期望比已知四角直升飛機攜載更多之有效負載。例如，當期望尤其 係在低光條件下遠距離照相時，可使用所關注之較大相機。當考量該概念之其他用途時需要較大有效負載，其中需要攜載較重設備。因此，吾人提供一四角直升飛機，其可提供一較長續航力且同時亦可攜載更多有效負載。此一般可藉由增加電馬達之馬達電力且增加電池容量來執行。吾人已努力嘗試藉由簡單將一個燃機置於各螺旋槳中來將燃機之優勢併入四旋翼設計中。但此已證明係失敗的，因為一燃機之油門控制通常係遲緩且遲鈍的，而一四角直升飛機需要每分鐘控制旋翼之十分精密之轉數以適當運作之事實。
本發明解決先前技術之至少一問題，本發明係關於一多旋翼飛行機，其包括：至少一第一旋翼、一第二旋翼及一第三旋翼，各旋翼可藉由其專屬之一第一液壓馬達、一第二液壓馬達及一第三液壓馬達旋轉；至少一電力單元；至少一第一液壓泵、一第二液壓泵及一第三液壓泵，該等泵專屬於各自第一液壓馬達、第二液壓馬達及第三液壓馬達，其中各液壓泵經配置將加壓流體提供至各液壓馬達以為該液壓馬達供電且因此旋轉各自旋翼；一控制單元，其用於控制多旋翼飛行器之操作，其中該多旋翼飛行器之操作經配置以藉由改變分配至各自液壓馬達之加壓流體之流動而執行，其中藉由經組態以控制加壓流體從各液壓泵至其專屬液壓馬達之流動之至少一控制閥可單獨控制提供至各液壓馬達之加壓流體之流動。
以上多旋翼飛行器之優勢係可達成一運作極其良好之多旋翼飛行機。且進一步優勢係壓力之分供產生之熱量確實比限制該壓力產生之熱量更少。藉此，可減少流體冷卻器之尺寸且可減少流體容量。此外，該流體冷卻器可與液壓電路之擴充容器組合。以上飛行器在建造方面尤其簡單且可使用較少修改之標準組件。此外，續航力可藉由不使用電馬達而延長。
在根據以上多旋翼飛行器之一進一步發展中，其進一步包括用 於接收多旋翼飛行器之遠端控制命令之一傳輸器/接收器單元。
此優勢係多旋翼飛行器可為一UAV。該UAV因此可遠距離受控且因此能夠進入對於任何有人駕駛飛行器來說都係危險之區域。
在根據以上多旋翼飛行器之一進一步發展中，至少一電力單元使用一可燃性燃料。
此優勢係該可燃性燃料之能量密度比用於現代多旋翼飛行器中之替代能源之能量密度更大，諸如電池。
在根據以上多旋翼飛行器之一進一步發展中，燃料自包括於多旋翼飛行器上之一燃料供應器提供至電力單元。
此優勢係該多旋翼飛行器可在無至地面之任何實體連接之情況下操作。
在根據以上多旋翼飛行器之一進一步發展中，自一外部燃料供應器供應由電力單元使用之燃料，該外部供應器較佳係位於地面上，且通過自地面向上通過泵之一燃料線供應燃料。
此優勢係續航力可延伸地相當長且亦可歸因於無需內部燃料供應器或需要少量內部燃料供應器而增加有效負載。此外，若外部燃料供應器位於地面上，則亦無需複雜再加油飛行器。
在根據以上多旋翼飛行器之一進一步發展中，至少一電力單元係一燃氣渦輪機。
使用一燃氣渦輪機之優勢係其等十分可靠。另一優勢係可使用大量燃料。一燃氣渦輪機具有一十分高之電力對重量比率、低振動、低重量及消耗重質燃料之能力。
在根據以上多旋翼飛行器之一進一步發展中，其進一步具有與控制單元相關聯之至少一陀螺儀單元，其中該控制單元藉由自至少一陀螺儀單元接收之輸入而能夠以一穩定方式獨立控制多旋翼飛行器。
此優勢係控制多旋翼飛行器係相當簡化的。再者，一缺少技術 者亦可操作多旋翼飛行器而無需任何特定訓練。
在根據以上多旋翼飛行器之一進一步發展中，各液壓泵具有至各專屬液壓馬達之一饋線，且通過控制各饋線上之一專屬控制閥可控制至各液壓馬達之流體流動，其中該控制閥與該控制單元相關聯，各控制閥經配置以自各自饋線分洩流體流動。
此優勢係控制尤其簡單，此係因為可以一精密及精確之方式獨立控制該等閥之各者。相較於其他控制模式，此模式在所產生之熱量方面亦係有利的。
在根據以上多旋翼飛行器之一進一步發展中，該多旋翼飛行器具有四個旋翼，且根據以上技術方案之任何者中之所描述之旋翼之任何者為各旋翼供電且控制各旋翼。
此優勢係其提供一十分穩定及簡易之方式來組態多旋翼飛行器。
在以上多旋翼飛行器之一進一步發展中，各液壓馬達及各旋翼定位於一分離臂上。
此優勢係藉由調整臂之長度且藉由改變旋翼壓力之槓桿臂可達成對多旋翼飛行器之不同控制。又一優勢係存在多旋翼飛行器之一增加之模組化。臂可輕易斷接。因此，多旋翼飛行器可經斷接以用於藉由移除包含旋翼及液壓馬達之臂而運輸。此外，由於一受損臂、旋翼及液壓馬達可輕易藉由替換臂旋翼液壓封裝而改變，所以更有可能具有更簡易之維修。
在根據以上多旋翼飛行器之一進一步發展中，由於旋翼係成對聯結的，所以使得兩個或四個旋翼具有相同尺寸及組態。
此優勢係當設計多旋翼飛行器時可達成組件之一簡單再使用。
在根據以上多旋翼飛行器之一進一步發展中，各自旋翼之旋轉方向經配置使得可能達成多旋翼飛行器之一零旋轉移動。
此優勢係無需不用於升力目的之任何旋翼。此與(例如)一直升機係相反的。
在根據以上多旋翼飛行器之一進一步發展中，各自旋翼之旋轉軸及液壓馬達係共軸的。
此優勢係多旋翼飛行器之機械建構相較於(例如)需要一複雜旋轉斜板來操作之一傳統直升機係十分簡單的。此優勢係該建構亦係易於維修的。又一優勢係所使用之旋翼可為一標準組態且無需任何特定優勢。且一進一步優勢係多旋翼飛行器之重量相較於一更複雜之系統可變得更輕。
在根據以上多旋翼飛行器之一進一步發展中，至少一旋翼係可傾斜的。
若期望沿多旋翼飛行器之一特定方向增加速度，則此尤其有利。
在根據以上多旋翼飛行器之一進一步發展中，其包括一自身可密封之燃料槽。
此優勢係若一外部物件損壞該燃料槽，則將不會大量洩露燃料，且從而可減少相當多之火災隱患。
在根據以上多旋翼飛行器之一進一步實施例中，其進一步包括當多旋翼飛行器在一流體介質中向前移動時增加升力之固定翼。
此優勢係多旋翼飛行器將能夠操作有一增加之續航力且亦具有一增加之航程。
在根據以上之多旋翼飛行器之一進一步發展中，所有該至少三個液壓泵接收相同旋轉輸入。
此優勢係所有液壓泵精確地自電力單元接收相同量之旋轉輸入。由於液壓流動自各液壓泵之流動輸出在何時都係相同的，所以此使得對至各液壓馬達之流體流動之控制尤其簡單。
在根據以上之多旋翼飛行器之一進一步發展中，電力單元將電力傳遞通過一齒輪至各自液壓泵，較佳使得各液壓泵接收相同旋轉輸入。
使用一齒輪之優勢係自電力單元之旋轉輸出可經改變使得其符合用於液壓泵之所期望之旋轉輸入。此繼而將導致一更有效之多旋翼飛行器。該齒輪將意謂必須攜載額外負載。
根據以上多旋翼飛行器之一進一步發展，液壓泵配置於電力單元之一單一輸出軸件上。
此係精確地將相同旋轉輸出提供至各液壓泵之一極其簡易之方法。對液壓泵之同步之機械控制係特別質輕的且其提供對液壓泵之同步之一防止故障控制。
根據以上之多旋翼飛行器之一進一步發展，該多旋翼飛行器具有至少五個旋翼，且根據以上任何所描述之旋翼之任何者為各旋翼供電且控制各旋翼。
提供更多旋翼將提供一穩定飛行且假如具有一個旋翼或液壓馬達失效時，亦可操作多旋翼飛行器。旋翼數目不應被解譯為限制於5個、6個且更多旋翼給出控制飛行之進一步可能性。
根據以上多旋翼飛行器之一進一步發展，其中其包括用於各液壓泵之一個專屬電力單元，且其中該等專屬電力單元藉由控制單元而同步使得各液壓泵接收相同旋轉輸入。
此係一替代發展，其將使得多旋翼飛行器變得更重。藉由使用較小電力單元且藉由控制單元同步，此存在調適關於多旋翼飛行器之升力及不平衡之進一步可能性。
根據以上多旋翼飛行器之一進一步發展，其中旋翼具有固定間距。
此優勢係旋翼極其簡單。該旋翼之製造亦可係十分具成本效率 的。且該旋翼係十分堅固的。
根據其中應用之以上多旋翼飛行器之一進一步發展，其中旋翼具有當該多旋翼飛行器不處於操作狀態時可手動調整之一間距。
此優勢係旋翼可因為包括操作條件之理由而經調整。操作條件可為空氣之不同濕度、空氣之溫度或操作之高度。
根據以上多旋翼飛行器之一進一步發展，其中旋翼具有飛行中可調整之一間距。
此優勢係可十分快速地調整間距。
1‧‧‧多旋翼飛行器
1’‧‧‧多旋翼飛行器
1”‧‧‧多旋翼飛行器
1'''‧‧‧多旋翼飛行器
1''''‧‧‧多旋翼飛行器
1'''''‧‧‧多旋翼飛行器
1''''''‧‧‧多旋翼飛行器
2‧‧‧電力單元
2a‧‧‧電力單元
2b‧‧‧電力單元
2c‧‧‧電力單元
3‧‧‧軸件
3a‧‧‧分離軸件
3b‧‧‧分離軸件
3c‧‧‧分離軸件
3’‧‧‧旋轉軸件
3”‧‧‧旋轉軸件
4‧‧‧擴充容器
6‧‧‧控制單元
6a‧‧‧控制線
6c‧‧‧控制線
7‧‧‧旋轉軸
8‧‧‧傳輸器/接收器單元
9‧‧‧陀螺儀單元
10‧‧‧旋翼/螺旋槳
11‧‧‧液壓馬達
12‧‧‧液壓泵
13‧‧‧控制閥
14‧‧‧饋線/流體線
14’‧‧‧流體線
15‧‧‧流體
16‧‧‧線/液壓流體
17‧‧‧溢流管
18‧‧‧分離臂
20‧‧‧旋翼
21‧‧‧液壓馬達
22‧‧‧液壓泵
23‧‧‧控制閥
24‧‧‧饋線
25‧‧‧流體
26‧‧‧液壓流體
27‧‧‧溢流管
28‧‧‧分離臂
30‧‧‧旋翼
31‧‧‧液壓馬達
32‧‧‧液壓泵
33‧‧‧控制閥
34‧‧‧饋線
35‧‧‧流體
36‧‧‧液壓流體
37‧‧‧溢流管
38‧‧‧分離臂
40‧‧‧旋翼
41‧‧‧液壓馬達
42‧‧‧液壓泵
43‧‧‧控制閥
44‧‧‧饋線
48‧‧‧分離臂
50‧‧‧自身可密封之燃料槽/燃料供應器
51‧‧‧保護遮罩
52‧‧‧水炮
53‧‧‧固定翼
54‧‧‧固定翼
55‧‧‧翅
56‧‧‧翅
57‧‧‧方向舵
58‧‧‧方向舵
59‧‧‧燃料線/管道
60‧‧‧外部燃料供應器
61‧‧‧建築
65‧‧‧主體
70‧‧‧齒輪
圖1揭示根據本發明之一多旋翼飛行器之一實施例。
圖2揭示根據具有三個旋翼之本發明之一多旋翼飛行器之一實施例。
圖3揭示根據具有四個旋翼之本發明之一多旋翼飛行器之一實施例。
圖4詳細揭示根據本發明之多旋翼飛行器之一區段之設計。
圖5揭示不具有內部燃料供應器或具有十分小之內部燃料供應器之本發明之一實施例。
圖6揭示除了旋翼亦具有固定翼以提供前進飛行之升力之本發明之一實施例。
圖7揭示在操作狀態中之圖5之實施例。
圖8揭示根據具有在液壓泵之前提供之一齒輪之本發明之一多旋翼飛行器之一實施例。
圖9揭示根據包括在液壓泵之前提供之一齒輪之本發明之一多旋翼飛行器之一實施例。
圖10揭示根據其中各液壓泵具有一電力單元之本發明之一多旋翼飛行器之一實施例。
根據本專利申請案，使用以下定義：多旋翼飛行器：可垂直起飛且著陸而無需防止旋翼之一特定旋轉移動之一飛行器。再者，該多旋翼飛行器不包括旋翼軸上之一直升機旋轉斜板。因此，該等旋翼應不能改變關於驅動旋翼之馬達之旋轉軸之旋翼平面。此意謂該等旋翼通常比得上一普通飛機之一螺旋槳。因此，根據本發明之多旋翼飛行器基本上應能夠垂直盤旋、著陸及起飛。
旋翼之數目不限制於以下所揭示之實施例。應瞭解旋翼之數目可自三個至任何期望數目，大多數較佳地係四個旋翼。
本發明背景下之旋翼包括不同葉片組態之螺旋槳、旋翼及似扇形旋翼。
固定間距旋翼：旋翼不可改變各自旋翼(即旋翼葉片)之間距。此意謂在其縱向軸上可不執行旋翼/葉片之旋轉。對於以下所有實施例來說，較佳係固定間距旋翼。
可手動調整之旋翼間距：此意謂當多旋翼飛行器不在操作狀態中時，可在地面上調整旋翼/葉片角度。此基本意謂當飛行器準備操作時，間距實際上係固定的，但可在操作之前調整各自旋翼/葉片之角度。
在飛行中可調整之旋翼間距：此意謂可藉由間距角度之調整而調整飛行中之各自旋翼/葉片之間距。儘管此不係操作多旋翼飛行器之一較佳方式，但亦係可行的。
燃料供應器：燃料之供應器通常意謂液體燃料之一貯藏器，但應可理解為其可能係一氣體貯藏器、一有效電池或任何其他適合電源，諸如具有經分解以用於產生電能之一合適物質之一燃料電池。
電力單元：該電力單元通常係藉由一可燃性燃料之燃燒而操作 之一電力單元。通常該電力單元係一燃氣渦輪機，但亦可為一鄂圓(Otto)馬達、一柴油馬達、一電馬達或任何其他適合馬達。
燃料線：通常其意謂可將液體燃料遞送至一電力單元之一管道。然而，若該電力單元係一電馬達，則該燃料線應解譯為一電纜線。
控制單元：該控制單元通常係一經程式化之電腦單元，亦稱為一CPU，其包括一處理器、記憶體電路及通常與一控制單元相關聯之所有其他共同特徵。所有實施例皆具有一控制單元。
以下所有實施例皆存在一主體。
對於所有經描述之實施例來說，利用相同參考元件符號命名相似之細節、元件或其他特徵。
圖1揭示一第一實施例，其中描述以一四角直升飛機之形式存在之一多旋翼飛行器1。多旋翼飛行器1具有一主體65。根據圖4為多旋翼飛行器1之旋翼10、20、30之各者供電。圖中揭示一電力單元2。電力單元2較佳係一燃氣渦輪機但亦可為根據上述之任何旋轉馬達。一旋轉軸件3自電力單元2延伸。一液壓泵12定位於此軸件3上。該泵之內部具有藉由軸件3移動之一旋轉元件。一流體線14將加壓流體自液壓泵12提供至一液壓馬達11。液壓馬達11具有以一軸件之形式存在之一旋轉軸7，其中一旋翼10安裝於旋轉軸7上。流體線14上提供具有安裝於其上之一控制閥13之一溢流管17。溢流管17經配置以藉由控制閥13能夠將流體流動分洩至一擴充容器4。由一控制單元6藉由一控制線6a控制控制閥13。因此，藉由調整控制閥13可控制至液壓馬達11之流體流動。藉此，可以一精密方式控制旋轉速度及供應至旋翼10之電力。藉由控制單元6通過一控制線6c執行對螺旋槳10之每分鐘轉數之控制。此亦被稱為多旋翼飛行器之液壓驅動，且藉由通過使用由飛行控制系統控管之一精密控制閥13將流體(諸如液壓油)自壓力線14分洩 至返回線16而控制各自旋翼10之每分鐘轉數。一溶媒(圖中未展示)提供旋翼葉片位置以及通過控制線6c之每分鐘旋翼轉數之資訊。與將一壓力調節器安裝至壓力側上相反之做法之優勢係壓力之分供產生之熱量比限制該壓力產生之熱量更少。藉此減少流體冷卻器及流體容量之需要且該流體冷卻器可與液壓電路之擴充容器4相組合。在圖4中僅呈現一個旋翼10之功能，此係因為當涉及電力傳輸時所有旋翼都係相同的。各旋翼定位於分離臂18、28、38、48上。臂18、28、38、48自主體65延伸。此優勢係藉由調整該臂之長度且藉由改變旋翼壓力之槓桿臂可達成對多旋翼飛行器之不同控制。又一優勢係存在多旋翼飛行器之一增加之模組化。臂可輕易斷接。因此，多旋翼飛行器可經斷接以用於藉由移除包含旋翼及液壓馬達之臂而運輸。此外，由於一受損臂、旋翼及液壓馬達可輕易藉由替換臂旋翼液壓封裝而改變，所以更有可能具有更簡易之維修。如圖1中所見，旋翼10、20、30、40之旋轉軸7相同於各自液壓馬達11、21、31、41之旋轉軸。根據圖8、圖9、圖10所描述之多旋翼飛行器亦可包括如以上討論之四個旋翼、液壓馬達及液壓泵等等。
根據圖2，該圖描述一多旋翼飛行器1'''，其具有三個旋翼10、20、30。且隨後係三個液壓泵12、22、32及三個液壓馬達11、21、31。多旋翼飛行器1'''亦具有一控制單元6。其亦提供一傳輸器-發射器單元8。以及一燃料供應器50。圖4之主要特徵亦應理解為呈現於此實施例中。所有液壓馬達12、22、32安裝於相同軸件3上。因此，所有液壓馬達12、22、32自軸件3接收相同機械傳輸。此外，其揭示與用於自饋線14、24、34之馬達及/或溢流管17、27、37接收返回流體之與一容器4組合之一冷卻器。所有液壓馬達12、22、32具有自容器4之提供用於在各自馬達12、22、32中受壓之流體之液壓流體16、26、36之饋線。自各馬達11、21、31之流體15、25、35之一線返回至經組 合之冷卻器及容器4。較佳係包含用於將控制資訊增加至控制單元6之一陀螺儀單元9。在一較佳實施例中，陀螺儀單元9包含於控制單元6內。陀螺儀單元9亦可為定位於多旋翼飛行器1上之一分離單元。陀螺儀單元9較佳應能夠感測多旋翼飛行器之偏航及俯仰移動。
根據圖3，其描述具有四個旋翼之一多旋翼飛行器1，諸如圖1及圖5之一者。所有其他事物與圖2及圖4之實施例係相同的，諸如電力單元2、控制單元6及陀螺儀單元9等等。此飛行器之旋翼10、20、30、40沿兩個不同方向旋轉，其中旋翼10及40沿相同方向旋轉。且旋翼20及30沿相同方向選擇。此防止當相同電力輸出傳遞至各旋翼10、20、30、40時多旋翼飛行器1之旋轉。應瞭解，若施加相同液壓馬達11、21、31、41且所有旋翼10、20、30、40係相同的，則所傳遞之電力輸出等於至各液壓馬達11、21、31、41之加壓流體之流動。
根據圖5，其揭示本發明之一實施例1’。可應用按照圖3及圖4或圖8、圖9及圖10描述之相同組態。多旋翼飛行器1’具有一主體65。然而存在一主要不同。此實施例1’經配置能夠具有不位於多旋翼飛行器1’本身上之一主要燃料供應器60。反之，提供一外部燃料供應器。然而根據圖4，在多旋翼飛行器1’上可具有一較小燃料供應器50以用於緩衝燃料或若切斷外部燃料供應器，則內部小燃料供應器可用於緊急操作及著陸。該內部燃料供應器通常給出5至15分鐘之一續航力，基本上為10分鐘之續航力。圖5之實施例1’可經配備以用於救援操作或滅火。圖7中可見操作之一實例。燃料經泵抽通過一管道59或若經電提供則通過一電力線。外部燃料供應器60之位置可位於地面上。該外部燃料供應器之位置可位於可沿多旋翼飛行器1’操作且執行空中再加油或再充電之另一飛行器上。此實施例之續航力已經延伸且實質上係無限制的。由於多旋翼飛行器1’上之燃料供應器50可具有減少之尺寸及容量，即比先前實施例之重量更低，所以多旋翼飛行器1’之有效負 載可根據對應重量而增加。在此實施例中，亦可使用一導線受控傳輸器-發射器8單元。其中由該導線傳輸至此飛行器之控制命令。由於導線可受保護免受外部干擾，因此多旋翼飛行器1’之安全性經改良，此尤其係一優勢。可增加至圖5之多旋翼飛行器1’但亦等同於圖1、圖2、圖3及圖6之實施例之任何者之一進一步特徵係保護遮罩51。此等遮罩51增加重量但當靠近外部物件(諸如一建築61)操作時可尤其係一優勢。圖5亦繪示一選用水炮52。水炮52基本上係用於提供(例如)水、泡沫或任何其他滅火液體來滅火之一噴嘴。滅火液體較佳不攜載於多旋翼飛行器1’上但當其操作時通過一線供應至多旋翼飛行器1’。應瞭解，圖5之實施例可反之具有(例如)用於救援操作之一吊掛系統。再者，此實施例亦具有旋翼10、20、30、40及定位於分離臂18、28、38、48上之液壓馬達11、21、31、41，如圖5中可見。此組態給出根據圖1之實施例描述之已經提及之優勢。如圖5中可見，旋翼10、20、30、40之旋轉軸7相同於各自液壓馬達11、21、31、41之旋轉軸。吊掛、水炮52自然可應用於任何實施例。
在圖6中揭示本發明之一第三實施例1”。至於先前實施例，圖1、圖2、圖3及圖4或圖8、圖9及圖10之所有特徵(結合此等圖式討論)可應用於其中。存在一主體65。相較於先前實施例，其存在兩個主要差異。多旋翼飛行器1具有固定翼53、54。此外，其提供翅55、56及方向舵57、58。此多旋翼飛行器1”之一進一步特徵係旋翼20、30兩者在兩個基本上係平行之平面上係傾斜的。共同平面基本上自翼尖端垂直延伸至翼之延伸部分且平行於多旋翼飛行器1”之縱向軸。藉由傾斜旋翼20及30，多旋翼飛行器基本上可變換為一向前移動之固定翼飛行器。此外，各自液壓馬達21及31將與旋翼20及30共同傾斜。相較於其他實施例，航程將延伸地相當長。在此模式中之燃料消耗將減少地相當多。當使用翼53、54以提供飛行器之主要升力時，旋翼10及旋 翼40基本上可停止。當多旋翼飛行器1”轉變為盤旋時，前進旋翼10及後退旋翼40通過其等各自液壓馬達11及41而得到更多電力，直至到達完全盤旋。此係針對通過控制單元6受控之所有實施例。再者，此實施例較佳亦具有旋翼10、20、30、40及定位於分離臂18、28、38、48上之液壓馬達11、21、31、41，如圖6中可見。此組態給出在根據圖1、圖2、圖3及圖4之實施例中描述之已提及之優勢。然而，為了增加此實施例之模組化，亦可使得翼53、54可自圖6之多旋翼飛行器1”移除以增加運輸之可能性。一般而言，經定位之前進旋翼10及液壓馬達11可經配置而不定位於一臂上而反之懸吊於多旋翼飛行器1”之中，尤其係若使用一自身支撐之主體65時，則可懸吊於主體65中。如圖7中可見，旋翼10、20、30、40之旋轉軸7相同於各自液壓馬達11、21、31、41之旋轉軸。
根據圖8及圖9，在多旋翼飛行器1''''、1'''''中，一齒輪70位於電力單元2之輸出軸件與液壓泵12、22、32之間。齒輪70可改變自電力單元2之軸件之每分鐘轉數使得其適合於液壓泵12、22、32之操作。在大多數應用中，藉由齒輪70減少電力單元輸出之每分鐘轉數。但若期望增加轉數自然可想到藉由齒輪70增加每時間單位之轉數數目。藉由使用一特定齒輪(如圖8中所見)，泵12、22、32可配置於不同旋轉軸件3’、3”上。然而，較佳係泵12、22、32一直接收相同旋轉輸出。在本發明之所有其他態樣中，圖8及圖9所揭示之其他特徵係相同的。此外，應瞭解，旋翼、液壓泵及液壓馬達等等之數目可選為任何數目。圖9具有關於加壓液壓流體線14'及液壓饋線16之一修改內容，此僅為簡化圖式之用。齒輪70自然可應用於經描述之所有實施例，如圖1至圖7所示。在圖10之組態中，應用各電力單元2a、2b、2c之一齒輪。
如圖10中所描述，多旋翼飛行器1''''''亦可具有用於各液壓泵 12、22、32之一專屬電力單元2。在先前實施例中，各液壓泵12、22、32接收相同旋轉輸入。該旋轉輸入由保證各電力單元2a、2b、2c與其他電力單元2a、2b、2c同步之控制單元控制。燃料槽50通常揭示為用於電力單元2a、2b、2c。旋翼之數目以及液壓馬達、閥等等之可比較之數目皆可選擇為任何數目，如先前所描述之實施例。由一分離軸件3a、3b、3c自各專屬電力單元2a、2b、2c為各液壓泵12、22、32供電。
電力單元2在所有實施例中較佳係一燃氣渦輪機。使用一燃氣渦輪機之優勢係其等十分可靠。另一優勢係可使用大量燃料。一燃氣渦輪機具有一十分高之電力對重量比率、低振動、低重量及消耗重質燃料之能力。
為了解決本發明意欲解決之問題，應瞭解，對於使用一電燃料供應器之實施例來說需要提供具有一高容量重量比率之一能源來供電。一個方法可為通過使用一燃料電池或相較於現有電池具有增加之容量之一電池。或者可通過自一第二多旋翼飛行器(較佳係一多旋翼飛行器)之空中再充電而提供更多容量。
對於以上所有實施例來說，應瞭解，多旋翼飛行器可為一所謂之無人駕駛飛行器(UAV)或一有人駕駛飛行器。若多旋翼飛行器經配置能夠攜載一飛行員，其自然必須具有對該多旋翼飛行器之操作之控制。亦應瞭解，多旋翼飛行器可由不在該多旋翼飛行器上之一飛行員控制，且仍然可由乘客、技術人員、救援人員等等操縱該多旋翼飛行器。
對所有實施例來說，應瞭解，該概念不限制於三個或四個旋翼之多旋翼飛行器，其考慮使用任何數目之旋翼(諸如五個、六個、七個、八個等等)，此取決於應用。因此，所描述之包含圖1、圖2、圖3、圖5、圖6、圖7、圖8、圖9、圖10之一者之所有實施例都係有效 的。
對包含圖1、圖2、圖3、圖5、圖6、圖7、圖8、圖9、圖10之所有實施例來說，液壓泵接收相同旋轉輸入之定義有賴於液壓泵具類似組態。例如，若液壓泵之不同尺寸用於不同旋翼，則旋轉輸入必須經調適使得液壓流體之流動相同於自各自液壓泵之輸出。但若使用不同尺寸之旋翼以及不同尺寸之液壓泵，則整個系統自然必須經調適使得各旋翼可提供相同於所有其他旋翼之升力。吾人主張此在熟習技術者之普通知識範圍內。
1‧‧‧多旋翼飛行器
7‧‧‧旋轉軸
10‧‧‧旋翼/螺旋槳
18‧‧‧分離臂
20‧‧‧旋翼
28‧‧‧分離臂
30‧‧‧旋翼
38‧‧‧分離臂
40‧‧‧旋翼
48‧‧‧分離臂
65‧‧‧主體

Claims (24)

  1. 一種多旋翼飛行器(1、1’、1”、1'''、1''''、1'''''、1'''''')，其包括，至少一第一、第二及第三旋翼(10、20、30)，各旋翼可藉由一專屬第一、第二及第三液壓馬達(11、21、31)旋轉；至少一電力單元(2)；至少一第一、第二及第三液壓泵(12、22、32)，該等泵專屬於各自第一、第二及第三液壓馬達(11、21、31)，其中各液壓泵(12、22、32)經配置將加壓流體提供至各液壓馬達(11、21、31)以為該液壓馬達(11、21、31)供電且藉此旋轉該各自旋翼(10、20、30)，一控制單元(6)，其用於控制該多旋翼飛行器(1、1’、1”、1'''、1''''、1'''''、1'''''')之該操作，其中該多旋翼飛行器(1、1’、1”、1'''、1''''、1'''''、1'''''')之該控制經配置以藉由改變分配至各自液壓馬達(11、21、31)之加壓流體之該流動而執行，其特徵在於藉由經組態以控制加壓流體從各液壓泵(12、22、32)至其專屬液壓馬達(11、21、31)之該流動之至少一控制閥(13、23、33)可單獨控制提供至各液壓馬達(11、21、31)之加壓流體之該流動。
  2. 如以上請求項之任一項之多旋翼飛行器(1、1’、1”、1'''、1''''、1'''''、1'''''')，其中進一步包括用於接收該多旋翼飛行器(1)之遠端控制命令之一傳輸器/接收器單元(8)。
  3. 如以上請求項之任一項之多旋翼飛行器(1、1’、1”、1'''、1''''、1'''''、1'''''')，其中該至少一電力單元(2)使用一可燃性燃料。
  4. 如請求項3之多旋翼飛行器(1、1’、1”、1'''、1''''、1'''''、1'''''')，其中該燃料自包括於該多旋翼飛行器(1)上之一燃料供應器(50)提供至該電力單元(2)。
  5. 如請求項3或4之多旋翼飛行器(1、1’、1”、1'''、1''''、1'''''、1'''''')，其中自一外部燃料供應器(60)供應由該電力單元(2)使用之該燃料，該外部供應器(60)較佳係位於地面上，且通過自該地面向上泵抽通過泵之一燃料線(59)供應該燃料。
  6. 如以上請求項之任一項之多旋翼飛行器(1、1’、1”、1'''、1''''、1'''''、1'''''')，其中該至少一電力單元(2)係一燃氣渦輪機。
  7. 如以上請求項之任一項之多旋翼飛行器(1、1’、1”、1'''、1''''、1'''''、1'''''')，其中進一步具有與該控制單元(6)相關聯之至少一陀螺儀單元(9)，其中該控制單元(6)藉由自該至少一陀螺儀單元(9)接收之該輸入而能夠以一穩定方式獨立控制該多旋翼飛行器(1)。
  8. 如以上請求項之任一項之多旋翼飛行器(1、1’、1”、1'''、1''''、1'''''、1'''''')，其中各液壓泵(12、22、32、42)具有至各專屬液壓馬達(11、21、31、41)之一饋線(14、24、34、44)，且通過控制各饋線(14、24、34、44)上之一專屬控制閥(13、23、33、43)可控制至各液壓馬達(11、21、31、41)之該流體流動，其中該控制閥(13、23、33、43)與該控制單元(6)相關聯，各控制閥(13、23、33、43)經配置以自各自饋線(14、24、34、44)分洩流體流動。
  9. 如以上請求項之任一項之多旋翼飛行器(1、1’、1”、1''')，其中該多旋翼飛行器(1)具有四個旋翼(10、20、30、40)，且根據以上請求項之任一項中之該等所描述之旋翼(10、20、30、40)之任何 者為各旋翼(10、20、30、40)供電且控制各旋翼(10、20、30、40)。
  10. 如以上請求項之任一項之多旋翼飛行器(1、1’、1”、1'''、1''''、1'''''、1'''''')，其中各液壓馬達(11、21、31、41)及各旋翼(10、20、30、40)定位於一分離臂(18、28、38、48)上。
  11. 如請求項9或10之多旋翼飛行器(1、1’、1”、1'''、1''''、1'''''、1'''''')，其中由於該等旋翼(10、20、30、40)係成對聯結的，所以使得兩個或四個該等旋翼(10、20、30、40)具有相同尺寸及組態。
  12. 如以上請求項之任一項之多旋翼飛行器(1、1’、1”、1'''、1''''、1'''''、1'''''')，其中該各自旋翼(10、20、30、40)之該旋轉方向經配置使得可能達成該多旋翼飛行器(1)之一零旋轉移動。
  13. 如以上請求項之任一項之多旋翼飛行器(1、1’、1”、1'''、1''''、1'''''、1'''''')，其中該各自旋翼(10、20、30、40)之該旋轉軸(7)及液壓馬達(11、21、31、41)係共軸的。
  14. 如請求項13之多旋翼飛行器(1”)，其中該等旋翼(10、20、30、40)之至少一者係可傾斜的。
  15. 如以上請求項之任一項之多旋翼飛行器(1、1’、1”、1'''、1''''、1'''''、1'''''')，其中其包括一自身可密封之燃料槽(50)。
  16. 如以上請求項之任一項之多旋翼飛行器(1”)，其中進一步包括當該多旋翼飛行器(1)在一流體介質中向前移動時用於增加升力之固定翼(53、54)。
  17. 如以上請求項之任一項之多旋翼飛行器(1、1’、1”、1'''、1''''、1'''''、1'''''')，其中所有該至少三個液壓泵(12、22、32、42)接收該相同旋轉輸入。
  18. 如以上請求項之任一項之多旋翼飛行器(1、1’、1”、1'''、1''''、1'''''、1'''''')，其中該電力單元(2)將該電力傳遞通過一齒輪(70)至該各自液壓泵(12、22、32、42)，較佳使得各液壓泵接收該相同旋轉輸入。
  19. 如以上請求項1至17中任一項之多旋翼飛行器(1、1’、1”、1'''、1'''')，其中該等液壓泵(12、22、32、42)配置於該電力單元(2)之一單一輸出軸件(3)上。
  20. 如以上請求項之任一項之多旋翼飛行器(1、1’、1”、1'''、1''''、1'''''、1'''''')，其中該多旋翼飛行器具有至少五個旋翼(10、20、30、40)，且根據以上請求項之任一項之該等所描述之旋翼(10、20、30、40)之任何者為各旋翼(10、20、30、40)供電且控制各旋翼(10、20、30、40)。
  21. 如以上請求項之任一項之多旋翼飛行器(1''''')，其中其包括用於各液壓泵(12、22、32、42)之一個專屬電力單元(2a、2b、2c)，且其中該等專屬電力單元(2a、2b、2c)係藉由該控制單元(6)而同步使得各液壓泵(12、22、32、42)接收該相同旋轉輸入。
  22. 如以上請求項之任一項之多旋翼飛行器(1、1’、1”、1'''、1''''、1'''''、1'''''')，其中該等旋翼具有固定間距。
  23. 如請求項1至21之任一項之多旋翼飛行器(1、1’、1”、1'''、1''''、1'''''、1'''''')，其中該等旋翼(10、20、30、40)具有當該多旋翼飛行器(1、1’、1”、1'''、1''''、1'''''、1'''''')不處於操作狀態時可手動調整之一間距。
  24. 如請求項1至21或23之任一項之多旋翼飛行器(1、1’、1”、1'''、1''''、1'''''、1'''''')，其中該等旋翼(10、20、30、40)具有飛行中可調整之一間距。
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