[發(fā)明專利]方向舵與平衡舵解耦控制的水空兩棲無(wú)人機(jī)及工作方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210916574.8
• 申請(qǐng)日: 2022-08-01
• 公開（公告）號(hào): CN115303486A
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 夏丹;楊光宗;閆寒;周紫龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): B64C39/02
• 分類號(hào): B64C39/02;B64C9/00;B63G8/08;B63G8/20
• 代理公司: 北京德崇智捷知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11467
• 代理人: 郝雅潔

1.一種方向舵與平衡舵解耦控制的水空兩棲無(wú)人機(jī)，其特征在于，包括中心圓盤(1)、所述中心圓盤(1)沿?zé)o人機(jī)頭尾方向的兩端分別通過機(jī)臂(38)連接一方向舵(3)，所述中心圓盤(1)沿?zé)o人機(jī)左右方向的兩端分別設(shè)置一個(gè)平衡舵(2)，兩個(gè)平衡舵(2)通過變形機(jī)構(gòu)(4)驅(qū)動(dòng)可呈一字型或后掠狀，以分別形成無(wú)人機(jī)在空中和水下的應(yīng)用姿態(tài)；

所述平衡舵(2)的結(jié)構(gòu)包括環(huán)形框架一(8)和位于其內(nèi)的第一擺線推進(jìn)器(7)，所述方向舵(3)的結(jié)構(gòu)包括環(huán)形框架二(26)、位于所述環(huán)形框架二(26)內(nèi)可沿其圓周方向轉(zhuǎn)動(dòng)且與其中心水平橫截面重合的旋轉(zhuǎn)體(15)及位于所述旋轉(zhuǎn)體(15)內(nèi)的第二擺線推進(jìn)器(37)；

第一擺線推進(jìn)器(7)和第二擺線推進(jìn)器(37)的結(jié)構(gòu)相同，均具有中心軸和偏心軸、以及能圍繞所述中心軸進(jìn)行公轉(zhuǎn)的葉片(9)，所述偏心軸能以中心軸為中心進(jìn)行圓周運(yùn)動(dòng)，且偏心軸位置的變化可帶動(dòng)葉片(9)繞各自的擺動(dòng)軸進(jìn)行擺動(dòng)；

第一擺線推進(jìn)器(7)的中心軸位于環(huán)形框架一(8)的中心水平橫截面上，且在水平面內(nèi)的圓周方位不可調(diào)，使兩個(gè)平衡舵(2)可提供無(wú)人機(jī)豎直方向上運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力；第二擺線推進(jìn)器(37)的中心軸位于環(huán)形框架二(26)的中心水平橫截面上，且在水平面內(nèi)的圓周方位可通過所述旋轉(zhuǎn)體(15)的帶動(dòng)而進(jìn)行調(diào)節(jié)，以與所述機(jī)臂(38)的軸線相重合、或呈夾角，進(jìn)而改變兩個(gè)方向舵(3)在水平面內(nèi)所產(chǎn)生合力的方向，使兩個(gè)方向舵(3)既可提供無(wú)人機(jī)豎直方向上的力，又可提供水平面內(nèi)任意方向上的力。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方向舵與平衡舵解耦控制的水空兩棲無(wú)人機(jī)，其特征在于，第一擺線推進(jìn)器(7)和第二擺線推進(jìn)器(37)的結(jié)構(gòu)為：包括葉片架(5)，所述葉片架(5)為中心對(duì)稱結(jié)構(gòu)，若干所述葉片(9)的公轉(zhuǎn)軸沿葉片架(5)的圓周均勻設(shè)置，且分別通過軸承與葉片架(5)相連，葉片架(5)的中軸線即為擺線推進(jìn)器的中心軸，且與所述葉片(9)的橫截面相垂直，葉片架(5)能以其中軸線為中心轉(zhuǎn)動(dòng)從而使各葉片(9)做公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；

葉片架(5)的中心位置內(nèi)套設(shè)有可獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)的控制軸(13)，所述控制軸(13)輸出端偏心連接一連接圓盤(27)，所述連接圓盤(27)上沿圓周均勻設(shè)置若干連桿(28)，若干連桿(28)中的一個(gè)與連接圓盤(27)固連，其余的與連接圓盤(27)鉸接，若干連桿(28)的另一端分別與若干所述葉片(9)的擺動(dòng)軸鉸接，所述連接圓盤(27)的中垂線即為擺線推進(jìn)器的偏心軸，控制軸(13)旋轉(zhuǎn)后可改變所述偏心軸的位置進(jìn)而改變?nèi)~片(9)公轉(zhuǎn)產(chǎn)生的位于其橫截面內(nèi)的合力方向。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方向舵與平衡舵解耦控制的水空兩棲無(wú)人機(jī)，其特征在于，所述方向舵(3)和平衡舵(2)上分別設(shè)有驅(qū)動(dòng)所述葉片架(5)轉(zhuǎn)動(dòng)、驅(qū)動(dòng)所述控制軸(13)轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)件，驅(qū)動(dòng)所述第二擺線推進(jìn)器(37)的控制軸(13)轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)件安裝在所述旋轉(zhuǎn)體(15)上，驅(qū)動(dòng)所述第一擺線推進(jìn)器(7)的控制軸(13)轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)件安裝在所述環(huán)形框架一(8)上。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方向舵與平衡舵解耦控制的水空兩棲無(wú)人機(jī)，其特征在于，所述方向舵(3)的結(jié)構(gòu)還包括端面齒輪(25)、齒輪一(18)、齒輪二(21)和齒輪三(24)，所述旋轉(zhuǎn)體(15)呈圓環(huán)形，轉(zhuǎn)動(dòng)連接于所述環(huán)形框架二(26)的內(nèi)圓周面上，旋轉(zhuǎn)體(15)底部開齒與所述齒輪二(21)嚙合，齒輪二(21)由驅(qū)動(dòng)件驅(qū)動(dòng)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)體(15)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而改變第二擺線推進(jìn)器(37)中心軸的方位；

所述端面齒輪(25)呈圓環(huán)形，其內(nèi)圈和外圈分別與旋轉(zhuǎn)體(15)和環(huán)形框架二(26)轉(zhuǎn)動(dòng)相連，端面齒輪(25)的齒面朝下，分別與所述齒輪三(24)和所述齒輪一(18)嚙合，齒輪一(18)與第二擺線推進(jìn)器(37)固連，齒輪三(24)由驅(qū)動(dòng)件驅(qū)動(dòng)可使端面齒輪(25)沿環(huán)形框架二(26)圓周方向轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)齒輪一(18)旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)第二擺線推進(jìn)器(37)進(jìn)行公轉(zhuǎn)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方向舵與平衡舵解耦控制的水空兩棲無(wú)人機(jī)，其特征在于，第二擺線推進(jìn)器(37)的中心軸與所述機(jī)臂(38)的軸線位于同一水平面，且可重合或呈一夾角。