[实用新型]一种基于四旋翼的水下无人飞行器

说明书

本实用新型公开了一种基于四旋翼的水下无人飞行器，包括机身、双叶定距螺旋桨组件、无刷直流电动机组件、电子调速器、信号收发机、控制器、密封盖、锂离子聚合物电池和LED灯带，机身采用能分别承受空中大气压和水下10bar外部压力的丙烯酸材料，且通过4个无刷直流电机和双叶定距螺旋桨为其提供动力，并通过使用聚四氟乙烯胶及液体防水胶带对整个机体进行密封，实现了水中下潜和空中飞行的功能。

技术领域

本实用新型涉及飞行器技术领域，具体为一种基于四旋翼的水下无人飞行器。

背景技术

作为一种基于四旋翼的水下无人飞行器，目前国内外尚无类似的机型面世。目前，通常意义上的“水空两栖”仅限于水面起飞或者是水面降落。几款现有的水下飞行器：2016年由深圳鳍源公司研发的一款水下机器人产品FIFISH，配有2000万像素SONYCOMS传感器，4000流明LED补光灯，续航方面，满足2小时不间断工作，下潜深度100米，双向十通道六姿态运行，可自由穿梭在珊瑚堡礁间及其他复杂的水下环境，但无法进行水面起飞和空中飞行；深之蓝发布的新型ROV系列产品“白鲨”，拥有独特的全固态推进系统与九轴全姿态平衡运动系统，同时攻克了电机在低转速下的闭环控制难题，可以实现ROV水下姿态的精确调整，无论从外观还是功能方面来讲，其更加相像于潜水艇，无法达到水空两栖的目的；约翰·霍普金斯大学应用物理实验室(APL)创造出的一款能够直接从水底起飞的无人机CRACUNS，它在不需要工作的时候，可以固定在最深几百英尺的水下基座上，并且能够在盐水中浸泡两个月后还能够正常工作，当需要它的时候，它便能挣脱支架的固定然后自动浮到水面上，并借助四旋翼升空，不过，它目前还并不能自动下潜，无法作为真正意义上的水下无人机。

因此，为解决上述水下飞行器在使用过程中出现的问题，本实用新型提供了一种基于四旋翼的水下无人飞行器，即可以实现水中下潜又能满足空中飞行的功能。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于四旋翼的水下无人飞行器，其能够解决上述现有技术中的问题。

为此，本实用新型采用了如下技术方案：一种基于四旋翼的水下无人飞行器，其特征在于，包括机身、双叶定距螺旋桨组件、无刷直流电动机组件、电子调速器、信号收发机、控制器、密封盖、锂离子聚合物电池和LED灯带，其中，所述双叶定距螺旋桨组件包括，双叶定距螺旋桨，螺旋桨适配器，所述双叶定距螺旋桨，通过螺旋桨适配器安装在无刷直流电动机上；所述无刷直流电动机组件包括，无刷直流电动机、电机底座和电机防水壳，所述无刷直流电动机涂抹疏水涂层后固定在电机底座上；所述电子调速器、信号收发机、控制器和锂离子聚合物电池安装在机身内部；所述无刷直流电动机、电子调速器、控制器和信号收发机均通过涂有膨胀泡沫密封胶的电线依次进行连接；所述锂离子聚合物电池通过密封后的电线分别与无刷直流电动机、电子调速器、控制器和信号收发机进行连接，并为其供电；所述密封盖过螺纹安装在圆柱形机身的上表面和下表面，并使用聚四氟乙烯胶带进行密封。

所述机身采用能分别承受空中和水下10bar外部压力的丙烯酸材料，使其能分别在空中和水下飞行100米以上。

所述无刷直流电动机和双叶定距螺旋桨组合提供动力，起飞所需推力预估值如下：其中：F表示单个无刷直流电动机与双叶定距螺旋桨的组合所产生的推力；W表示起飞时单个旋翼的负载；G表示一种基于四旋翼的水下无人飞行器总有效载荷，即一种基于四旋翼的水下无人飞行器总重量为29.4N；n表示电动机数量；k表示安全系数，根据《飞机设计手册》要求，k＝3。

采用便于拆卸的模块化设计，通过自主选择所述无刷直流电动机和双叶定距螺旋桨组合，且根据无刷直流电动机和双叶定距螺旋桨组合计算飞行器的有效载荷；通过手动更换不同长度的双叶定距螺旋桨以此来改变双叶定距螺旋桨长度，用以获得不同的水下或空中推力。

所述无刷直流电动机的数量为4个，无刷直流电动机上均涂有疏水涂层。所述密封盖部分使用聚四氟乙烯胶带密封，最后使用液体防水胶对整个机体进行彻底密封；飞行器密封盖厚度的安全系数是飞行器气缸厚度系数的2倍。