吊籃式單人飛行器的製作方法

2023-06-18 12:50:16

專利名稱：吊籃式單人飛行器的製作方法
技術領域：
本發明為一種全新概念的超小型飛行器。
背景技術：
當今航空飛行器主要有普通飛機、直升飛機、熱氣球、飛艇和動力傘等。普通飛機造價昂貴，功能單一，使用要求苛刻，駕駛技術複雜，需要複雜的配套服務。直升飛機雖然功能多樣，但造價仍然昂貴，駕駛技術複雜。熱氣球和飛艇造價也不菲，且體積龐大，受天氣影響較大，且駕駛複雜。飛行傘雖然造價低廉，但駕駛複雜，空中不能懸停，起飛和降落場地較大。以上飛行器特點各有長短，但普遍存在一定的安全性和駕駛複雜的問題。根據現在社會工農業、國防、經濟建設以及人民生活的需要，人們期盼一種飛行安全、使用方便、功能多樣的經濟適用型超小型飛行器的出現。本發明-吊籃式單人飛行器正是填補了這一空白。本發明能空中懸停，前飛、後飛、左右轉向、高度升降，即使在發動機故障熄火時，仍可實現安全可靠的軟著陸。除高度升降和軟著陸需用手完成簡單的操作外，其餘功能只需雙腳簡單操作。本發明可在田野、道路、房頂及船隻上起降，適用於海上登陸、空中巡邏(可超低空)，野外考察、觀光旅遊、空中拍攝和出行代步等。

發明內容
本發明的組成部份包括同心內外雙軸上下兩層反方向低速旋轉的大面積可折槳葉，通過掛軸連接的可與機身改變傾角的機頭傳動機構及外殼，腳踏和手拉遙控拉線組成的飛行控制系統以及可使飛行器無動力安全降落的軟著陸系統。其主要特徵為1.一個連接機頭與機身可以使之改變傾角的掛軸，中間部分是一個安裝內軸的軸承座，軸承座下方安裝有內軸圓錐齒輪，軸承座上方安裝有外軸圓錐齒輪，在軸承座右側掛軸部分安裝有與上下齒輪嚙合的雙面圓錐齒輪，雙面圓錐齒輪右側的掛軸部分，安裝有與雙面圓錐齒輪嚙合的斜軸圓錐齒輪的斜軸軸承座，斜軸軸承座在掛軸上可轉動，在機頭和機身的傾角變化時(以掛軸為圓心)，斜軸圓錐齒輪與雙面圓錐齒輪的嚙合不變。
2.安裝於內外軸頂部的上下螺旋槳，其面積很大的槳葉可豎折和橫折(大大減少佔用空間並且便於搬運和存放)，其葉根轉軸盤與內外軸頂部固定，葉根套裝在葉根轉軸上可轉動，葉根的葉角轉銷與葉角連杆轉動連結，葉角連杆和連杆盤固為一體，上下連杆盤之間為可轉動連結，上連杆上盤經過其中心的軸承與貫穿於內軸的高度拉杆轉動連結並受其控制升降。
3.一個可以改變機頭與機身傾角，可使之前飛、懸停和後飛的腳踏遙控拉線機構，由連結於機頭前後轉動邊緣和機艙下部的腳踏控制板之間的兩根前後飛遙控拉線及踏板控制。
4.一個安裝於機頭前後的，利用飛行器自身螺旋槳產生的向下氣流使飛行器轉向的風舵，由連結於兩風舵轉臂及轉擔和機身下部腳踏控制板之間的兩根左右轉遙控拉線及踏板控制。
5.一個貫穿於內軸的高度拉杆，其軸內部分為滑杆，頂部通過軸承與螺旋槳機構連結，其下部軸外部分為齒條與高度控制齒輪嚙合，與高度控制齒輪同軸(固定)的高度控制拉線盤和應急拉升拉線盤，分別通過遙控拉線與高度操縱杆和應急拉升機構連接。操縱杆下壓，拉杆下降，槳葉角度增大，飛行高度增加，操縱杆上提則作用與之相反。
6.軟著陸系統包含兩個機構一個由套裝在驅動軸外層，一端通過飛輪與驅動軸連結的儲能管，和套裝在儲能管外層，一端與儲能管固定，另一端與機身固定的儲能彈簧，以及鎖住儲能管的橫轉鎖杆，鎖住橫轉鎖杆的豎轉鎖杆，鎖住豎轉鎖杆的保險扣和能打開保險扣後取而代之的保險鈴及鈴索組成的自降儲能保險機構；另一個由應急拉升拉線、應急拉升拉簧、連接拉線和拉簧的塞銷以及鎖住塞銷的銷扣組成的應急拉升機構。當飛行器無動力降落時，飛輪(單向轉動)能將驅動軸(倒轉)鎖住，使雙層螺旋槳葉片鎖定在正交叉位置，使其成為降落傘。當飛行器接近地面時(3-5米)，操作者預先拋放的保險鈴和鈴索能將保險機構打開，使儲能彈簧帶動儲能管通過飛輪帶動驅動軸快速短時間旋轉，同時儲能管凸輪打開應急拉升機構，將槳葉角度拉至最大位置，以產生最大升力抵消飛行器下降的速度，使之軟著陸。


本發明共有附圖10例圖1為正面結構圖。圖2為側面結構圖。圖3為駕駛狀態圖。圖4為折葉狀態圖。圖5為螺旋槳變角機構結構圖(可折槳葉不在內)。圖6為螺旋槳全葉(6片)平面圖(下層)。圖7為單片槳葉圖(俯視和正視)。圖8為風舵系統結構圖。圖9為鎖定保險機構圖(俯視圖和示意圖)。圖10為掛軸、內軸軸承座和斜軸軸承座圖(立體)。以上附圖中，圖1和圖2為主圖，其餘為輔圖，輔圖為主圖中難以反映清楚或不能反映的部分，所有各圖中的代號和名稱均對應一致。為便於讀圖，現將圖中所有代號名稱和其所在圖號(1-10)立表如下



實施方式下面結合附圖進行詳細描述從圖中可看出，本發明由機頭部分、螺旋槳部分、前後飛控制部分、轉向控制部分、高度控制部分和軟著陸部分組成。
1.機頭部分在連接機頭(2)與機身(92)的掛軸(1)的中間部位，有一個安裝內軸(13)的軸承座(21)，軸承座(21)下方安裝有內軸圓錐齒輪(83)，軸承座(21)上方安裝有外軸圓錐齒輪(20)，在軸承座(21)的右側掛軸部分安裝有與上下齒輪(20)(83)相嚙合的雙面圓錐齒輪(22)，雙面圓錐齒輪(22)的右側掛軸部分安裝有與雙面圓錐齒輪(22)嚙合的斜軸圓錐齒輪(27)的斜軸軸承座(23)，斜軸軸承座(23)在掛軸(1)上可以轉動，在機頭(2)與機身(92)的傾角變化時(以掛軸為中心)，斜軸圓錐齒輪(27)與雙面圓錐齒輪(22)的嚙合不變。在驅動軸(34)通過萬向節(33)帶動斜軸(28)順時針旋轉時，其外軸(19)及下槳為順時針轉，其內軸(13)及上漿為逆時針轉。
2.螺旋槳部分在內外軸(13)(19)的頂部，固定安裝有各自的葉根轉軸盤(16)，葉根(26)套裝在葉根轉軸(10)上可轉動，葉根(26)上的葉角轉銷(11)和葉角連杆(12)轉動連結，葉角連杆(12)和葉角連杆盤成為一體，上葉角連杆下盤(17)和下葉角連杆盤(18)之間為轉動連結。上葉角連杆上盤(15)通過其中心的高度拉杆軸承(14)與貫穿於內軸(13)的高度拉杆(78)頂部轉動連結，並受其控制。可折槳葉(25)通過豎折鉸鏈(24)與葉根(26)連結。可折槳葉(25)本身包含若干片(圖中為兩片)可橫折的活片(100)。活片(100)通過橫折轉銷(94)與之連結。當飛行器不工作時，將可折槳葉橫折後豎折，可大大減小其佔用空間，便於搬運和存放。
3.前後飛控制部分以掛軸(1)為圓心轉動的可改變機頭(2)和機身(92)傾角的前後飛控制機構，由前後飛兩根腳踏遙控拉線及其踏板控制。其前飛遙控拉線(69)的上端點(5)固定在機頭(2)前轉邊緣上方，其拉線管上端點(3)固定在機身(92)前轉邊緣下方，前飛遙控拉線(69)的下端點(64)固定在腳踏控制板(63)的前端，其拉線管下端點(65)固定在腳踏控制板(63)前端上方。後飛遙控拉線(68)的上端點(6)固定在機頭(2)後轉邊緣上方。其拉線管上端點(4)固定在機身(92)後轉邊緣下方。後飛遙控拉線(68)的下端點(64)固定在腳踏控制板(63)的前端，其拉線管下端點(62)固定在腳踏控制板(63)前端下方。當腳踏控制板(63)前踏時(前端向下)，前飛遙控拉線(69)拉動機頭(2)前傾，實現前飛；當腳踏控制板(63)後踏時(前端向上)，後飛遙控拉線(68)拉動機頭(2)後傾，實現後飛。當腳踏控制板(63)處於中間位置時，可實現空中懸停。機頭傾角越大，飛行速度越快，但有限度。
4.轉向控制部分安裝於機頭前後的轉向風舵，其轉向作用是靠上方螺旋槳產生的向下氣流產生的。其改變舵葉角度的控制機構，由左右轉兩根腳踏遙控拉線及其控制踏板控制。其左轉遙控拉線(67)的上端點(89)固定在轉擔(95)的後端，其拉線管上端點(87)固定在後舵轉臂端點(88)的下方。後舵轉臂端點(88)固定在左轉遙控拉線上端點(89)和其拉線管上端點(87)之間的拉線中間位置。左轉遙控拉線(67)的下端點(60)固定在風舵控制踏板(56)的後端。其拉線管下端點(55)固定在風舵控制踏板(56)後端左側。右轉遙控拉線(66)的上端點(8)固定在轉擔(95)的前端。其拉線管上端點(7)固定在前舵轉臂端點(8)的下方。前舵轉臂端點(8)固定在右轉遙控拉線上端點(9)和其拉線管上端點(7)之間的拉線中間位置。右轉遙控拉線(66)的下端點(60)固定在風舵控制踏板(56)的後端，其拉線管下端點(57)固定在風舵控制踏板(56)後端右側。當風舵控制踏板(56)左轉時，左轉遙控拉線(67)拉動後舵轉臂(88)下轉，前舵轉臂(8)則由於轉擔(95)的作用而上轉，使前後舵葉的角度相反，使飛行器左轉(逆時針)。當風舵控制踏板(56)右轉時，右轉遙控拉線(66)拉動前舵轉臂(8)下轉，後舵轉臂(88)則由於轉擔(95)的作用上轉，使前後舵葉的角度相反，使飛行器右轉(順時針)。因為機身中心位於兩風舵之間中心位置，所以兩風舵產生的方向相反的作用力可扭轉飛行器本身。
5.高度控制部分貫穿於內軸(13)的高度拉杆(78)，其軸內部分為滑杆，頂部通過其軸承(14)與螺旋槳機構連結。其下部軸外部分為齒條，與高度控制齒輪(81)嚙合。高度控制齒輪(81)與高度控制拉線盤(82)和應急拉升拉線盤(29)固為一軸。高度控制拉線(77)上端與高度控制拉線盤(82)相連(在拉線盤上繞有一定長度)，其拉線管上端點(79)與拉線盤支架(80)固定。高度控制拉線(77)下端與高度操縱杆(71)固定，其拉線管下端點(72)與高度定位器(70)上部固定。當高度操縱杆(71)下壓，拉動高度控制拉線盤(82)轉動時，同軸的高度控制齒輪(81)便驅動高度拉杆(78)下移，從而使螺旋槳葉片角度增大使飛行高度升高。當操縱杆(71)上提使高度控制拉線(77)放鬆時，螺旋槳葉片角度減小，飛行高度降低。由於葉根轉軸(10)兩邊葉片面積不等，葉角轉銷(11)一邊面積大，飛行時空氣的託力(向上壓力)也大，自然會使螺旋槳葉片角度轉至最小位置(即葉片最平位置)，葉角連杆盤及高度拉杆(78)也自然會升至最高位置。
6.軟著陸系統部分由驅動軸(34)、飛輪(47)、儲能管(37)、儲能彈簧(39)、橫轉鎖杆(42)、豎轉鎖杆(43)、保險扣(44)、保險鈴索(45)、保險鈴(54)和保險鈴銷(50)組成的自降儲能保險機構，以及由應急拉升拉線盤(29)、應急拉升拉線(31)、應急拉升塞銷(76)、應急拉升銷扣(75)和應急拉升拉簧(73)組成的應急拉升機構，共同組成一個軟著陸系統。其工作過程如下在飛行器一旦失去動力(發動機熄火)後，下降時產生的相對上升氣流使螺旋槳倒轉，由於安裝於驅動軸(34)和儲能管(38)之間的飛輪(47)的單向轉動作用，將上下兩層螺旋槳的各6片槳葉鎖定在正交叉位置，這時操作者可將操縱杆(71)上提放鬆高度控制拉線(77)使槳葉角度回至最小(葉片最平)位置，使之產生最大的空氣阻力，成為降落傘，同時打開保險鈴銷(50)，拋放下保險鈴(54)。保險鈴(54)下落後，保險鈴索(45)將保險扣(44)打開，由保險鈴的自重拉力取代保險扣(44)繼續鎖住(拉住)豎轉鎖杆(43)。當飛行器距離地面3-5米(保險鈴索長度)時，保險鈴(54)著地，保險鈴索(45)鬆開，豎轉鎖杆(43)上轉將橫轉鎖杆(42)釋放，橫轉鎖杆(42)將儲能管(38)釋放，儲能管(38)在儲能彈簧(39)的帶動下通過飛輪(47)驅動驅動軸(34)短時間內快速旋轉(順時針)，同時儲能管(38)上端的凸輪(35)打開應急拉升銷扣(75)，應急拉升拉簧(73)拉動應急拉升拉線(31)，使應急拉升拉線盤(29)及高度控制齒輪(81)轉動，驅動高度拉杆(78)下移，使螺旋槳葉片角度達到最大，從而使飛行器產生最大的升力與降落速度相抵，從而實現軟著陸。
說明1由於上下螺旋槳葉片需鎖定在正交叉位置，所以飛輪內部每格棘齒角度必須與之對應。
說明2為使附圖易看清，附圖1，2，3，4中均畫出上下螺旋槳各一對(兩片)槳葉，實際為6片。
說明3螺旋槳葉片折起部分長度與飛行器整體高度差不多(見圖4)。
說明4圖1、2、3中虛線表示該部分可延展(圖中畫不下)。
權利要求
1.一個機頭和機身可改變傾角的，具有雙層大面積可折槳葉、靠自身向下氣流工作的轉向風舵、遙控拉線式控制機構和軟著陸系統的吊籃式單人飛行器，其特徵是連接機頭(2)與機身(92)可使之改變傾角的掛軸(1)，中間部分有一個安裝內軸(13)的軸承座(21)，軸承座(21)一側的掛軸部分安裝有雙面圓錐齒輪(22)，其內側與外軸圓錐齒輪(20)和內軸圓錐齒輪(83)上下嚙合，外側與斜軸圓錐齒輪(27)嚙合，雙面圓錐齒輪(22)外側掛軸部分安裝有可轉動的斜軸軸承座(23)。
2.根據權利要求1所述吊籃式單人飛行器，其特徵是安裝於內外軸頂部的螺旋槳，其可折槳葉(25)由豎折鉸鏈(24)與葉根(26)連結，其自身活片(100)由橫折轉銷(94)與之連結，其上葉連杆下盤(17)與下葉連杆盤(18)之間為轉動連結。
3.根據權利要求1所述吊籃式單人飛行器，其特徵是一個可以改變機頭和機身傾角而實現前後飛功能的腳踏遙控拉線機構，其前飛遙控拉線(69)的上端點(5)及其拉線管上端點(3)分別固定於機頭前轉邊緣上方和機身前轉邊緣的下方，前飛遙控拉線(69)的下端點(64)和其拉線管下端點(65)分別固定於前後飛控制踏板(63)前端及其上方；其後飛遙控拉線(68)的上端點(6)及其拉線管上端點(4)分別固定於機頭後轉邊緣上方和機身後轉邊緣下方，後飛遙控拉線(68)的下端點(64)及其拉線管下端點(62)分別固定於前後飛控制踏板(63)前端及其下方。
4.根據權利要求1所述吊籃式單人飛行器，其特徵是一個利用飛行器自身向下氣流工作的轉向風舵機構，其前舵轉臂端點(8)連接於右轉遙控拉線(66)與轉擔(95)前端固定的上端點(9)與其拉線管上端點(7)之間中點位置；後舵轉臂端點(88)連接於左轉遙控拉線(67)與轉擔(95)後端固定的上端點(89)與其拉線管上端點(87)之間中點位置。
5.根據權利要求1所述吊籃式單人飛行器，其特徵是能使飛行器升降的高度控制機構，其貫穿於內軸(13)的高度拉杆(78)，軸內部分為滑杆，頂部與螺旋槳上葉連杆上盤(15)通過其軸承(14)轉動連結，下部軸外部分為齒條，與受高度操縱杆(71)及高度控制拉線(77)控制的高度控制拉線盤(82)同軸的高度控制齒輪(81)嚙合。
6.根據權利要求1所述吊籃式單人飛行器，其特徵是一個由自降儲能保險機構和應急拉升機構組成的軟著陸系統，其驅動軸(34)與儲能管(38)之間安裝有可將上下螺旋槳葉鎖定在正交叉位置的飛輪(47)，儲能管(38)外層安裝有能抵消飛行器無動力降落速度的儲能彈簧(39)，豎轉鎖杆(43)末端接有拋放後能取代保險扣(44)和能按設定高度打開軟著陸系統的保險鈴(54)及保險鈴索(45)。
全文摘要
本發明為一種全新概念的超小型飛行器，具有目前其它飛行器所不具備的功能特點。本發明由同心內外雙軸上下兩層反方向低速旋轉的大面積可折槳葉，通過掛軸連接的可與機身改變傾角的機頭傳動機構及外殼、腳踏和手拉遙控拉線組成的飛行控制系統和可使飛行器無動力安全降落的軟著陸系統組成。其具有前飛、後飛、空中懸停、左右轉向和高度升降等功能，在發動機一旦熄火後可實現安全可靠的軟著陸。本發明操作簡單方便(普通人即可操作)，可在田野、道路、房頂及船隻上起降，適用於海上登陸、空中巡邏(可超低空)、野外考察、觀光旅遊、空中拍攝和出行代步等。
文檔編號B64C27/10GK1644453SQ200510011159
公開日2005年7月27日 申請日期2005年1月12日 優先權日2005年1月12日
發明者吳冠豪 申請人:吳冠豪