地面电机驱动伞形飞翼陀螺盘蓄能的人力助旋小微飞行器的制作方法

1.地面电机驱动蓄储机械能的人力飞行器


背景技术：

2.目前各国飞行器使用电池，都是将地面上电能转换成了化学能蓄储起来，再带到各种飞行器上使用，例如形形色色的无人机就是将电池的化学能通过电动机再转化为机械能。本发明是将地面电能直接转化成机械能，以机械能方式蓄储在飞行器中。目前尚未有此产品或实施案例见诸报导。
3.另外，我国已是航天航空和形形色色的飞行器制造强国，但是我国“飞天”的体育运动见之甚少，即便是如滑翔伞运动也是凤毛麟角，这与我航天强国态势不太相配。本发明希图设计制造一些价廉的小微飞行器，满足常人个性化飞行需求，尝试飞行乐趣，稍尽绵薄之力。


技术实现要素：

4.本发明的内容是一个底部带有伞形飞翼的陀螺装置、靠地面电机驱动底部陀螺装置旋转，从而蓄储机械能的小微飞行器；在底部陀螺装置的下方有一起落架，装置上方驮负一框式驾驶轿，轿内有一套手摇辅助旋转系统，可由1-2人驱动操控，轿顶设有顶舵装置。
附图说明
5.图1地面电机驱动飞陀螺蓄能的人力助旋小微飞行器纵向剖视总示意图
6.图2“前发明”旋飞翼管俯视示意图
7.图3“前发明”旋飞翼管ee剖视示意图
8.图4“本发明”飞陀螺、起落架剖视示意
9.图5连体八片升力飞翼区的内端与陀螺盘外边缘以及外端的外环圈焊接处环视示意
10.图6电机输出轴采用三角柱状时，陀螺盘输入的轴管为三角柱形空腔管的输能耦合接头示意
11.图7驾驶轿下工作台面abcd和12柱管方位示意
12.图8驾驶轿上工作台面方位和顶舵的俯视示意
具体实施方式
13.关于本发明将从以下四个方面说明：1.关于“前发明”和本新型“旋转伞形飞翼”之相同点和不同之处；2.关于地面电机驱动输能耦合接头；3.关于起落架；4.驾驶轿和手摇助旋系统以及顶舵的描述。
14.一、首先“前发明”和本新型的诉求不同，故两种旋转伞形飞翼架构差异很大。“前发明”着重于人力脚踏驱动。由于人的力量有限，因此追求用材尺码和比重方面选用细薄轻
小的材料，以期获得较小的自重升力比，且可减小转动惯量。本发明着重考虑的是地面电机如何给陀螺蓄储更多的机械能，因此对材料比重和结构造型限制放宽，也就把繁冗的伞骨、伞骨撑、骨撑管等换成实心陀螺盘，既能增大转动惯量，也能采用如铁、铜、不锈钢等常见金属。
15.这里先用图2、图3给出了“前发明”旋转伞形飞翼骨架示意，并罗列出了旋飞伞的伞骨、骨撑、骨撑管、升力飞翼等。图2是其俯视示意，图3是沿ee线的剖视示意。图中[1][3][5][7][9][11][13][15]为八根伞骨，[2][4][6][8][10][12][14][16]为八片升力飞翼，伞骨内端固定在骨撑管[24]端面，伞骨外端和升力飞翼外端固定于外环圈[17]，[18][19][20][21][22][23]是伞骨撑、骨撑管。
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图1是本发明飞陀螺飞行器剖视示意，很简捷，把原有伞骨、伞骨撑、骨撑统统舍去而浓缩一个盘形陀螺，这里材料设想为不锈钢。我国不锈钢产业发达，产品品种繁多，民用不锈钢制品司空见惯，工艺成熟精湛，这是个非常有利条件。因此可以将陀螺体加工以及旋飞伞的加工一道纳入不锈钢加工体系，使陀螺盘成为一个名副其实“飞陀螺”。这足本发明的设计思路。
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图4是飞陀螺剖视示意，图中[26]是陀螺盘，盘中心有旋转轴[24]，陀螺盘边缘下面附加了一圈充气弹性体减震圈[28]。类比“前发明”旋飞伞，在陀螺盘外缘配置了一圈升力飞翼区，用不锈钢片制成，其内端固焊于陀螺盘外缘，外端固焊于外环圈[29]上。升力飞翼区，也类比“前发明”分成八个小飞翼，每个小飞翼造型均仿造飞机机翼上翼面呈隆弯形状，与“前发明”不同之处，“前发明”的八片小飞翼，每片不相连接，而“本发明”的升力飞翼区八个小飞翼是“分而相连”，是一个整体，这样的升力飞翼区可以采用冲压工艺整体完成。图5示意了八片飞翼与陀螺本盘[26]焊接处以及飞翼与外环圈[29]焊接处的环视示意图，为了确保整个升力飞翼的力学结构强度，飞翼的厚度最好由内向外渐次减薄。
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二、本发明中能量供给方是地面电机能量，接受方是带旋飞翼的陀螺盘，耦合输能时，双方对接头形状必须互补成套，见图6示意，如果设定电机输出轴是实心的三角柱状轴，则陀螺的旋转轴就必须加工成如图6所示的内腔是三角柱形空腔管，反之，若电机轴是三角柱状空腔管，则陀螺转轴就必须加工成实心的三角柱状。总之两者之间形状互补、配套使用。当然，它们的形状可以是三角柱状，也可以是四角柱状，或十字柱状。
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三、图4是起落架示意图。其中，飞陀螺旋轴[24]通过一对轴向负载轴承[30][27]固定在起落架[31]上，见图6示意图。起落架结构简单：一个圆盘和四个有一定强度弹性的不锈钢板条脚爪撑架。起飞前四个脚爪在停机台上被台上的四个固定圈绊定，不能旋转，一旦起飞，由于向上升力牵引拉动，弹性脚向内收拢，就可以摆脱停机台上固定圈的羁绊而腾飞。
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另一方面当飞行器着落时，弹性脚爪撑有一定缓冲减震作用，达到着落时对飞行器第一次减震。
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四、驾驶轿是由若干轻质结构材料构成，例如炭纤维管或铝合金管等制成的圆柱形框架结构，上有顶下有底。在图1中飞陀螺的上方背负着的框架就是驾驶轿。图中驾驶轿的中心线与陀螺轴管[24]的轴线重合，通过[24]上的推力轴承[32]使驾驶轿被陀螺驮负，又不跟随陀螺旋转。为了较清晰表达驾驶轿内部设置，这里用图7表达十二柱管构成的圆柱轿框的横截示意图。
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图中标出框中下工作台和12根柱管方位。数字1
’‑
12’分别表示12根柱管在柱框中的位子，工作台abcd台面生根于管柱(2，6)和管柱(12，8)以及轴承[25]的固定环。
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在工作台面abcd上设置了手摇辅旋系统。首先是在旋转轴[24]上设置一个含有内飞芯[33]的伞形齿轮轴[34]，由于内飞芯是左旋螺纹(反牙)，又由于飞芯中的棘齿棘爪的作用使伞齿[34]、陀螺轴[24]都只能单向旋转，跟随陀螺旋转，不能倒转。从图1中见到，再给伞齿[34]左右两边各设置了与[34]啮合的主动伞齿[35][36]，这样通过手摇曲柄[39][40]，经轴承[37][38]，分别驱动主动伞齿[35][36]，分别从左右两边驱动伞齿[34]正向旋转，补充陀螺飞行中的能耗。显而易见，这里可以由两个人对坐，一个左边摇，一个右边摇，驱动伞形齿轮[34]，等于从左右两边“抽打”飞陀螺。
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图8是上工作台的方位和顶舵的俯视示意图，从图1中看到上工作台位于驾驶轿的上层，工作台的中央竖立了一个定轴[41]，定轴[41]上套了一个可转动的套轴[42]，套轴[42]伸出轿顶并与舵片[43]铆焊在一起，套轴[42]的下端连着可转动的舵盘[44]，转动舵盘[44]，可以改变舵片[43]迎风方位，从而微调轿框前行的方向。


技术特征：
1.一种地面电机驱动蓄能的人力辅助驱动操控的小微飞行器。其特征是一个被地面电机驱动的带有伞形飞翼的陀螺盘旋转蓄能装置，其下方装有起落架，其上方驮有框式驾驶轿，轿内有一套手摇助旋系统，可由1到2人驱控，轿顶有顶舵。2.如权利要求1所述地面电机输出轴和受旋陀螺盘的旋轴的耦合接头，其特征是双方耦合是形状互补，配套使用，电机轴呈三角柱状，则受旋陀螺轴管须制成三角柱状空腔管接头；反之，电机轴是三角柱状空腔管，则陀螺旋轴必须是三角柱形实心轴。当然配套接头可以三角柱状，也可以四角柱状或十字柱状。3.如权利要求1所述的陀螺盘，其制造材料可以是不锈钢，也可以是铅、锡、金、银、铜、铁等金属，也可以是钛合金、铝合金等材料。4.如权利要求1所述的伞形飞翼，其材料可以与陀螺盘本体相同，也可以采用炭纤维、镁铝合金等其他轻质材料。5.如权利要求1和4所述的伞形飞翼的翼下粘贴绒絮纤维。6.如权利要求1所述的起落架，其特征脚爪撑选材用高强度弹性材料或液压脚撑以完成着落时第一次减震。7.如权利要求3所述的陀螺盘，其下边缘有一圈弹性体缓冲圈，以确保有二次减震。8.如权利要求1所述的驾驶轿，其材料可以是炭纤维，也可以是铝合金等其他轻质结构材料。9.如权利要求1所述的驾驶轿，其结构可以是正三角柱框轿，也可以是正六角柱框轿等。10.如权利要求1所述的顶舵，其特征是舵片是由两片薄弹片弯弧相对并铆合在一起的一片舵片。

技术总结
本发明名称为“地面电机驱动伞形飞翼陀螺盘蓄能的人力助旋小微飞行器”。近期发明者设计了旋转伞形飞翼脚踏飞行器及电力启动助旋人力飞行器(专利申请号202215717419.1)以下简称为“前发明”，本发明延续旋转伞形飞翼的思路，加上儿时玩具抽打地陀螺的启迪，设想用地面电机给有飞翼的陀螺旋转蓄能飞行后，再由手摇驱动系统不断补充飞行陀螺的能耗，也就相当于适时地“抽打”飞行陀螺，让飞陀螺不断飞行下去。去。去。


技术研发人员：柳承恩 柳一鸣
受保护的技术使用者：柳一鸣
技术研发日：2023.01.18
技术公布日：2023/6/12