一种矢量推进装置、飞艇以及矢量推进装置的安装方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及飞艇推进技术领域，特别是一种矢量推进装置、飞艇以及矢量推进装置的安装方法。
【背景技术】
[0002]近些年以来，随着环保意识的提高、电动推进技术的提高以及平流层高度飞行的飞艇研宄热潮的到来，电动飞艇成为了目前飞艇研宄的热点。电动飞艇的飞行速度比较低，为提高低速下飞艇的操纵性能，在飞艇设计中一般均使用带倾转装置的推进装置。传统矢量推进装置一般安装于吊舱两侧，倾转装置安置于吊舱内，通过步进电机带动皮带、齿轮或链条驱动倾转轴实现两侧推进装置的同步倾转。
[0003]电动飞艇，尤其是飞行于空气稀薄的平流层高度的电动飞艇，为了提高电动推进装置的效率，一般都将动力系统设计为大直径的螺旋桨电动推进装置。
[0004]传统的推进装置布局形式，是将大直径的螺旋桨电动推进装置安装于艇体底部吊舱的两侧，如申请号为201410234073.7的中国发明专利申请《一种采用旋转叶片推进器的动力飞艇》中所公开的结构，它由艇身、吊篮、操控系统和推进系统组成，推进系统包括两组结构和功能都相同的推进器，它们分别对称布置于艇身后部的左右两侧的下方，每组推进器均由电机、锂电池、电子调节器、齿轮减速装置、主轴、转臂、叶片、叶轴、导向杆及导向器组成。电机由锂电池供电，由无线电接收器和电子调节器进行转速及转向的调节，通过置于吊篮内或地面的无线电遥控发射器进行控制，推进器的叶片作旋转运动产生推力，这样的结构所存在的不足之处在于:随着螺旋桨直径的增大，将大大增加吊舱的尺寸，进而使吊舱结构形式变得复杂，吊舱结构重量明显增大，使得吊舱在艇体局部造成严重的应力集中。
[0005]又如申请号为200720173979.8的中国发明专利《一种新型飞艇》中，公开了一种具有良好操纵性能的飞行器，包括艇体，轿箱、推进器、操控系统、起落架，艇体为纺锤翼形，在艇体两侧对称设置至少两个推进器，艇体内设有调节浮力和重量的两小气囊，这样的结构存在的不足之处在于:由于推进装置位置偏下且离艇体中心较远，导致推进装置产生的推力影响艇体攻角，给艇体姿态的实时控制带来问题。同时，依靠两侧推进器差动进行偏航时，因推力距艇体轴线的力臂较小，两侧推进器所产生的差动力矩控制偏航的效果较差。
[0006]另外，现有的推进器与艇体的安装方法在安装艇体两侧的推进器、尤其是大尺寸、大重量的推进器时，如果不能保证同步安装，受推进装置重量对艇体轴线产生的力矩的作用，艇体会向推进装置先安装完成的一侧发生滚动，以致于影响后续安装。
【发明内容】
[0007]本发明的发明目的在于:针对现有技术存在的问题，提供一种结构稳定、艇体姿态易于控制的矢量推进装置。
[0008]本发明的另一目的是:提供一种能够减少吊舱尺寸和集中重量，减少推力变化对艇体俯仰角的影响的飞艇。
[0009]本发明的又一目的是:提供一种拆装方便、安全稳定的矢量推进装置的安装方法。
[0010]本发明的第一方面，提供一种矢量推进装置，包括驱动装置，所述驱动装置连接有螺旋桨，所述驱动装置连接有过渡架，所述过渡架底部的曲率与艇体侧部用于安装过渡架部位的曲率相适配，所述过渡架的底部能够与艇体侧部绑扎固定，所述过渡架的顶部设置有推进支架，所述推进支架的外形尺寸小于过渡架底部的外形尺寸，所述驱动装置设置于推进支架上。采用这样的结构，通过外形和曲率与艇体侧部相适配的底部框架将整个推进装置稳定地连接于艇体上，可增加螺旋桨的桨尖与艇体的距离，减少螺旋桨旋转过程中的气动不平衡，并且过渡架整体呈底部大、顶部小的空间结构，可减少螺旋桨气动力对艇体的干扰，连接稳定性好。
[0011]优选的，所述过渡架的底部为“田”字形的框架，所述框架的四周由一根圆管折弯后围合而成，所述框架的中部设置有呈十字交叉结构的内撑杆，所述过渡架的顶部还设置有平板，所述框架的四角与平板之间设置有斜向连接圆管，所述平板与框体的内撑杆之间设置有支撑圆管。
[0012]优选的，所述推进支架为变截面桁架结构。采用这样的结构，具有结构重量轻、支撑刚度大优点，同时避免了倾转装置在正负180°倾转时，螺旋桨旋转平面与推进支架的干涉。
[0013]优选的，所述推进支架包括四根沿高度方向延伸的立管，相邻两根立管之间设置有横管，所述横管包括根部横管、中部横管和端部横管，所述根部横管位于推进支架的根部，所述中部横管位于推进支架的中部，所述端部横管位于推进支架的顶端，所述中部横管与根部横管之间设置有根部斜管，所述中部横管与端部横管之间设置有端部斜管。
[0014]优选的，所述立管的底部设置有安装盘，所述安装盘上设置有安装孔，所述平板的上端面设置有用于承接立管的定位孔，所述立管插接于定位孔中，所述立管的安装盘与平板之间通过螺钉连接。
[0015]优选的，所述推进支架与螺旋桨之间设置有用以改变或锁定螺旋桨推力方向的倾转装置。
[0016]本发明的第二方面，提供一种飞艇，包括艇体，所述艇体在充气后呈椭球状，所述艇体的两侧各设置有一个矢量推进装置，所述艇体与矢量推进装置的连接处位于艇体两侧最大直径处。采用这样的结构，通过在艇体的两侧最大直径处设置矢量推进装置，可以显著减少吊舱尺寸和集中重量，减少推力变化对艇体俯仰角的影响，并通过两侧动力电机转速的差动获得更大的偏航力矩，进而提高飞艇的操纵性能。
[0017]本发明的第三方面，提供一种矢量推进装置的安装方法，其特征在于，包括以下几个步骤:
[0018]步骤a、在艇体充气之前，将两个矢量推进装置的过渡架底部对称地绑扎在艇体两侧的最大直径处；
[0019]步骤b、将艇体充气；
[0020]步骤C、在艇体的一侧设置升降平台，工作人员通过剪叉式升降平台抬升矢量推进装置的各个部件，完成艇体一侧的矢量推进装置的安装；
[0021]步骤d、在艇体的另一侧设置升降平台，工作人员通过剪叉式升降平台抬升矢量推进装置的各个部件，完成艇体另一侧的矢量推进装置的安装。
[0022]优选的，所述步骤c中，所述矢量推进装置安装就位以后，使用起吊设备吊起推进支架，直至艇体另一侧的矢量推进装置安装就位以后解除起吊设备与推进支架的悬吊连接。
[0023]优选的，所述步骤c和步骤d中，矢量推进装置与艇体的具体连接步骤如下:
[0024]步骤1、首先，将推进支架根部抬升至与过渡架的平板同一高度，推进支架的立管插接于平板的定位孔中，并在安装盘与平板之间设置螺钉连接紧固；
[0025]步骤2、将倾转装置安装于推进支架的端部；
[0026]步骤3、将驱动装置安装于倾转装置的推进器安装板上，驱动装置的输出轴连接减速器的输入轴，减速器的输出轴连接螺旋桨。
[0027]上述矢量推进装置的安装方法具有以下有益效果:
[0028]1、相比于现有技术中、在艇体充气完成后安装矢量推进装置的方式，由于过渡架绑扎所处在艇体上的位置较高，操作不便，且艇体充气完成后绑扎处呈圆弧状，无法抽紧绑扎绳索，进而影响绑扎质量；本发明在艇体充气前绑扎过渡架，绑扎操作更加方便、并且绑扎操作的效率更高，绑扎质量更高。
[0029]2、相比于现有技术中、在艇体充气前安装矢量推进装置的所有部件，因整个矢量推进装置的重量和体积均加大，在充气时会与艇体干涉，影响艇体的安全，会造成艇体的损坏；本发明通过在艇体充气完成后安装所述矢量推进装置除过渡架之外的设备，可以利用艇体内的气体压力对所述矢量推进装置提供良好的支撑刚度，防止所述矢量推进装置的重量对艇体绑扎位置的局部产生破坏。
[0030]3、相比于现有技术中的方式移运矢量推进装置的部件，难以同时携带大量部件和操作人员；本发明在抬升所述矢量推进装置除过渡架之外的其他设备时使用剪叉式升降平台，剪叉式升降平台具有承载重量大、竖向位置即高度调节便利以及横向位置即与过渡架的距离调节便利的优点。
[0031]4、相比于现有技术中不用吊车平衡推进装置的重量的方法，艇体将会受到推进装置的重力产生的力矩而发生侧滚，使得另一侧的过渡架的安装位置更高，且过渡架的中心不在水平线上，进而无法安装其余设备，本发明在一侧矢量推进装置安装完成后，使用吊车吊起推进支架以平衡矢量推进装置的重量，以避免撤掉剪叉式升降平台后，艇体受到推进装置