[发明专利]一种无人机混合动力单元的减振装置

说明书

本发明公开了无人机设备技术领域的一种无人机混合动力单元的减振装置。该装置包括载重平台，无人机的混合动力单元设置在载重平台上，混合动力单元与载重平台之间设有第一减振机构，载重平台与机身之间设有第二减振机构；第二减振机构包括被动减振组件和磁力减振组件；第一减振机构包括音圈电机，音圈电机的电机轴通过联轴器连接第一轴承座，第一轴承座内设置第一调心轴承，混合动力单元底部设有第二轴承座，第二轴承座内设置第二调心轴承，第一调心轴承和第二调心轴承之间安装有横向布置的支杆；支杆下端设有对其进行支撑的支撑部，支撑部靠近第一调心轴承设置。本发明的优点是结构设计紧凑，减振效果显著。

技术领域

本发明涉及无人机设备技术领域，特别涉及一种无人机混合动力单元的减振装置。

背景技术

小型多旋翼无人机是指空机质量≤15kg，且≥4kg，最大起飞质量≤25kg，且≥7kg的无人机，由电力驱动，具有垂直起降，空中悬停，动力耦合度低，响应速度快等优点。可用于航空护林和火场侦查等领域。目前在售的小型多旋翼无人机的续航基本在二十几分钟，对于无人机丰富的功能来说这是远远不够的。例如，东北林区交通不便，巡护作业半径为100-300km，目前的小型多旋翼无人机的续航能力根本无法满足作业要求。影响续航的主要因素有飞行重量和电池参数，增加电池容量能增大电能供给，但也会明显增大飞行重量，所以通过大量携带电池来提高续航的方式并不可行。发动机动力源的能量密度远高于电池，且稳定可靠，因此，在无人机上加装混合动力单元为一种可行方案，其核心部件为小排量单缸二冲程发动机和发电机，电能可以存储在电池中，也可以直接为电动机供电。混合动力单元令无人机在原有系统的基础上动力更强劲，载重更大，续航时间更长。德国airstier公司和中国的瑞深航空公司已经先后做了相关研究。

混合动力小型多旋翼无人机的工作有如下几个特点：1.与多缸发动机相比，单缸发动机重量轻，功率和扭矩大，油耗小，但其往复惯性大，工作方式粗暴，导致混合动力单元的振动较大，而无人机的稳定依赖于各种精密传感器，其中对姿态控制极为重要的惯性测量单元对振动很敏感，因此，在混合动力单元的连接部分设计减振装置是非常重要的。2.单缸发动机运行过程中的振源包括：气压力和往复惯性力引起的倾覆力矩，往复惯性力和旋转惯性力。3.无人机的装载空间有限且续航受飞行重量的影响，减振装置的体积和重量要尽量小。综上所述，减振装置的设计需要满足有效减小振动并且体积和重量尽可能小的要求。

减振方式可分为主动减振和被动减振，被动减振是通过安装隔振材料或填充隔振介质等手段来对振动进行阻隔，其稳定性好，布置方便，空间利用率高，成本低廉但对低频振动抑制能力较差。主动减振在减振系统中安装专用的能源装置，通过控制算法实时计算出衰减振动所需的主动力的大小和方向，主动减振具有稳定性高、适应性强、响应速度快、减振效果明显等优点。目前对于专门用于小型多旋翼无人机混合动力单元的减振装置的相关设计很少，现有的设计中存在以下不足：

1.没有针对“无人机对振动极其敏感”这一特点进行设计，减振方式单一，减振效果有待考证。

2.发动机振幅大，振动速度快，电机作为主动减振的执行元件直接与振源固连，因此电机的响应速度需要很快，这不仅对电机有更高的要求，增加了成本，也加大了控制系统的复杂性。

3.结构设计不紧凑，空间利用率不高，减振装置质量大，增加了无人机的自重，减弱了无人机的负重能力。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构设计紧凑，减振效果显著的无人机混合动力单元的减振装置。

为了实现上述发明目的，本发明无人机混合动力单元的减振装置采用的如下技术方案：