[實用新型]一種小型無人機實時拉力檢測裝置

有效

• 申請號: 201821055263.2
• 申請日: 2018-07-05
• 公開（公告）號: CN208420244U
• 公開（公告）日: 2019-01-22
• 發明（設計）人: 陳俊胤
• 申請（專利權）人: 陳俊胤
• 主分類號: G01L5/00
• 分類號: G01L5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型公開了一種小型無人機實時拉力檢測裝置，屬于測力技術領域，包括安裝基座，氣缸，電機，槳，所述的安裝基座固定在機身上，其上安裝有壓力傳感器、姿態傳感器和氣缸；所述的氣缸內安裝有活塞，活塞的形狀與氣缸內壁的形狀相匹配，活塞與氣筒之間可以發生相對的滑動，另外，氣缸上還設置有氣閥和通氣孔，打開所述氣閥，氣體可以自由進出缸體。關閉氣閥時，缸體與活塞組成一密封空間。所述通氣孔，設置在氣缸底部，通過氣管與壓力傳感器上相連。螺旋槳拉力轉變成活塞運動，繼而以氣缸內壓力的形式被間接測量。本實用新型的方案，簡化了實時拉力測量結構，并利用了氣缸的減振特性，使測量結果更加精確。

技術領域

本實用新型涉及測力技術領域，具體而言，涉及一種小型無人機實時拉力檢測裝置。

背景技術

空氣螺旋槳作為無人機主要的推進方式，其工作狀態下的效率，直接影響著無人機動力系統的效率，從而影響了無人機的續航時間。

傳統的螺旋槳拉力測力裝置，是通過將電動機和螺旋槳部分，直接與測力傳感器進行連接，采用此類方案的典型專利有 [CN201420711412-螺旋槳電機拉力測試裝置-實用新型][CN201620555138-一種無人機動力系統測試平臺]。該類方案的缺陷在于，由于螺旋槳轉動過程中，不可避免地會產生系統抖動。由于動力部分與測力部分，剛性連接在一次，故高頻震動直接傳遞到測力傳感器上，從而影響測力的精度。另外，由于螺旋槳在轉動時會產生巨大的反扭力，而這個反扭力又作用在力傳感器上，勢必會影響力傳感器的檢測精度，甚至在長時間的大扭力作用下，力傳感器功能會失效。

現有專利[CN201620556082-一種應用于無人機電機和旋翼上的動態拉力測試裝置]采用精密滾珠滑塊作為電機安裝座，從而抵消電機和螺旋槳在工作時產生的反扭力，并在拉力的作用方向保持自由度。同時，也應當看到，該專利實質上是一種應用于無人機電機和旋翼上的地面動態拉力測試裝置，本領域內技術人員周知，滑塊滑軌結構質量大，僅通過該專利文件記載的內容，無法得到布置在無人機上，并在實際飛行過程中實時測力的裝置。

需要特別指出的是，在[CN201620556082-一種應用于無人機電機和旋翼上的動態拉力測試裝置]的專利中，雖然提到了固定座與拉力計之間用橡膠管連接的技術特征，但是，在該專利的說明書中，并無對該技術特征能夠實現的技術效果及相應的技術原理進行有效清晰完整的闡述。因此，本領域內技術人員，僅通過閱讀該專利公開內容，很難得到有關的技術啟示。

另有[CN201710997476-一種無人機用螺旋槳動態拉力監測裝置]，提出了一種可以安裝在無人機上，實現在真實飛行條件下，對螺旋槳的動態拉力進行實時檢測的技術方案。其基本思路是在無人機上，布置至少三組的直線導軌及直線軸承，動力組可以沿著直線滑軌移動，抵消反扭力。

實際上，申請人早在該專利申請日之前，即進行了基于直線導軌方案的動態拉力測試方案的實物驗證，并于2017年5月，在浙江省挑戰杯的比賽現場進行了裝置的公開展示，而在2017年10月，在中國國際飛行器設計挑戰賽的科技創新評比現場也進行了該動態拉力測試方案的展示。

申請人在制造及測試的過程中發現，直線導軌式的動態拉力檢測的方案，可以實現一定抗扭的功能，并限制螺旋槳及電機只沿機身軸向運動，但是，多根導軌的設計，結構強度并不高，由于單一桿件的截面小剛性不足，實際測試過程中，隨著螺旋槳的轉速增加，機頭結構容易出現抖動，這是由直線導軌式的測力方案的固有局限性導致的。

另外，申請人也有考慮過，兩套筒相互嵌套，實現類似于上述方案中，直線導軌的技術目的，不過，為了實現精確測量的目的，除嵌套結構外，還需要另外設置緩沖減振結構，以降低推進系統震動對測量結果的影響。而傳統拉力傳感器，大多基于電阻應變片的原理，原始信號需要經過放大，模數轉換等環節，容易受環境的干擾，造成數據測量不準。

發明內容