一种工程测量无人机的制作方法

1.本发明涉及防疫领域，尤其涉及一种工程测量无人机。


背景技术：

2.在一些工程测量中，如筑桥修路，兴修水利大坝，经常需要深入山林荒野，随着无人机技术的发展，无人机遥感测量成为一个良好的方向。但目前的民用无人机续航过短，仅仅只有半个小时不到。况且如何在海拔较大地区，本身空气就比较稀薄，民用旋翼无人机的升力会减小，旋翼的转速要更高，这样耗电会更快。而且在山野上充电极为不便。因此，如何提供一种续航时间能满足在山林荒野进行工程测量的无人机，就成为一个课题。


技术实现要素：

3.本发明是针对现有技术所存在的不足，而提供了一种结构简单、设计合理，采用旋翼结构，在用于在山林荒野中进行工程测量时，续航时间能够得到满足；而且能为飞控设备、信息传输设备提供足够强度电能的一种工程测量无人机。
4.为了实现上述目的，本发明提供了一种工程测量无人机，包括机体，所述机体包括第一部分和第二部分，所述第一部分和第二部分的两侧连接有侧腔体，所述第一部分、第二部分与侧腔体之间形成将所述第一部分和第二部分隔开的空间；所述第一部分位于所述机体的尾部，所述第一部分设置有氢燃料电池组；所述第二部分位于所述机体的前部，所述第二部分设置有氢气储存罐；所述侧腔体连通所述第一部分和第二部分的壳体的内部空间，所述氢燃料电池组与氢气储存罐之间连通有氢气管，所述氢气管通过所述侧腔体；所述氢燃料电池组设置有散热机构，所述散热机构包括设置于所述第一部分、第二部分与两侧的侧腔体的上沿之间的风扇，所述第一部分、第二部分与两侧的侧腔体的下沿之间封闭，所述第一部分的端部设置有散热排气口；所述第二部分设置有收纳舱，所述收纳舱位于所述第二部分的中部，所述收纳舱设置有活动舱门；所述收纳舱设置有云台支架，所述云台支架铰接于所述收纳舱，所述云台支架设置有云台结构，所述云台结构安装有遥感设备。
5.进一步的，所述散热结构包括设置于所述氢燃料电池组下方的的散热器，所述散热器连通有冷液管和热液管，所述热液管连通有循环泵，所述循环泵将所述氢燃料电池组加热过的冷却液通过所述热液管输入所述散热器，所述散热器另一出口又将降温过的冷却液通过所述冷液管输向氢燃料电池组；所述风扇吹过的气流，通过所述第一部分、第二部分与两侧的侧腔体之间形成的空间，再经过散热器，之后由所述散热排气口排出。
6.进一步的，所述氢燃料电池组设置有换热中冷器，所述中冷器由所述冷液管和热液管连通所述散热器。
7.进一步的，所述散热器包括翼板与底板，所述翼板上端与所述氢燃料电池组连接，所述风扇送来的气流由所述翼板、底板与所述氢燃料电池组底部形成的空间通过；所述翼板连接有若干散热板，所述散热板设置有栅状分布的水平液管，所述水平液管两端连接有支撑杆，所述支撑杆设置有u形通道与所述水平液管的构成串联的s形冷却液回路。
8.进一步的，所述氢燃料电池组设置有空气进气结构，所述空气进气结构包括进气口，所述进气口设置于所述第一部分、第二部分与两侧的侧腔体之间形成的空间；所述进气结构包括进气泵，所述进气泵设置有所述进气口，所述进气口设置有空气过滤器，所述进气泵与空气过滤器靠近所述第二部分下沿设置，所述进气泵与所述氢燃料电池组之间连通有进气管，所述进气管贴着一侧所述侧腔体布设。
9.进一步的，所述水平液管截面为三角形，且所述三角形的一边平行于所述散热板，且所述三角形平行于所述散热板的这一边处于所述散热板迎风面。
10.进一步的，所述散热板倾斜放置，且相邻的所述散热板之间连通有过渡管，所述过渡管与所述支撑杆连接，所述支撑杆设置有连通所述过渡管与水平液管的l形通道。
11.进一步的，所述翼板、底板与所述侧腔体的内壁封闭连接；所述第一部分的侧面与底部设置有栅孔，所述栅孔平行于所述机体的水平纵向轴。
12.进一步的，所述氢燃料电池组设置有集水器，所述集水器连通有滴水管，所述滴水管滴水口位于所述散热器进风端。
13.进一步的，所述机体设置有旋翼机构，所述旋翼机构分别设置于所述第一部分和第二部分端部的两侧。
14.为了满足无人机的续航，本技术采用了氢燃料电池组，并相应设计了配合的机体结构，从而解决了现有的旋翼无人机续航时间过短，不能满足大范围长时间工程测量的问题。
15.氢燃料电池组工作方式与蓄电池等常规化学电源不同，它的燃料及氧化剂储存在电池外，当电池工作时，连续向电池内送入燃料及氧化剂，产生电能。因而燃料电池是一种发电装置而非电能的储存装置。单独的燃料电池堆是不能发电并应用的，它必须和燃料供给与循环系统、氧化剂供给系统、水/热管理系统和一个能使上述各系统协调工作的控制系统组成燃料电池发电系统，才能对外输出功率。目前最成熟的技术还是以纯氢为燃料，而且系统结构相对简单，仅由氢源、稳压阀和循环回路组成。
16.氢燃料电池组的散热却是一大难点，主要原因如下：（1）由于电池的不可逆性而产生的化学反应热；（2）由于欧姆极化而产生的焦耳热；（3）加湿气体带入的热量；（4）吸收环境辐射热量。
17.其中，由于电池的不可逆性产生的废热占到转化的化学能的50%甚至更多。电池排出的尾气、电池堆的辐射和循环水可以从电池堆中带走热量。由于排气温度只能在70℃左右，因此通过排气的散热远远不能同传统内燃机在几百度的排气温度下所能达到的效果相比，实际计算表明燃料电池的排气散热只占总散热量的3%～5%左右。至于辐射散热，对于燃料电池发动机而言，辐射散热大约占1%左右。因此，对于燃料电池而言，大约有95%的热量需要通过冷却水来带走。另外，燃料电池发动机的冷却水是工作在环境温度和电池的工作温
度之间，这个温差大约为30℃，如果在夏天，这个温差会更小，因此较为强劲的散热气流是个考虑的方向，既然旋翼无人机，那么将散热风扇设置于机体的上方抽取机体上方的空气，适当大一些风扇的功率，不但利于散热，而且对于无人机的飞行也是有益处的，这样就避免了因为要增加散热却又担心风扇过于耗费功率的部分担忧。至于排气方向是向下还是向后，其实都可以，因为无人机不光要上浮也要前行。
18.在比较高的空间，空气密度会逐渐减小，但在散热风扇吹进空气的通道中，位于散热器的前方，气压却不见得地表大气压小。将空气进气口设置于这里，能满足进气口空气密度要求。而且一般在散热风扇位置会设置空气粗滤结构，这样也会减轻进气口的空气过滤器的工作负担。至于将进气口靠近第二部分下沿设置，是因为该处空气流速相对小，容易进气；其次对于散热气流的阻碍比较小。散热板倾斜设置，板面有水平液管形成的栅格，能良好避免空气对于板面的附着，层层切割气流，从而能流动空气的所有部分都能与水平液管接触；而且在空气向前流动中，截面为三角形的水平液管之间形成一定的文丘里现象。
19.使用无人机遥感，为了无人机良好的视野，一般而言，遥感设备都设置于无人机的最下方。但氢燃料电池组会排水，为了不使排水干扰遥感设备，故将滴水口设置有散热风道中，将水滴吹散并吹向机体后方随气流排出。
20.本方案的有益效果可根据对上述方案的叙述得知，结构简单，设计合理，采用旋翼结构，在用于在山林荒野中进行工程测量时，续航时间能够得到满足；而且能为飞控设备、信息传输设备提供足够强度电能。
附图说明
21.图1为本发明的结构示意图；图2为图1的俯视图；图3为遥感设备工作时的结构示意图；图中，1、机体；2、第一部分；3、第二部分；4、侧腔体；5、氢燃料电池组；6、散热机构；7、风扇；8、散热排气口；9、收纳舱；10、云台支架；11、云台结构；12、遥感设备；13、翼板；14、底板；15、散热板；16、水平液管；17、支撑杆；18、进气泵；19、空气过滤器；20、进气管；21、过渡管；22、栅孔；23、集水器；24、滴水管；25、旋翼机构。
具体实施方式
22.为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。
23.如图1-3所示，本实施例是一种工程测量无人机，包括机体1，机体1包括第一部分2和第二部分3，第一部分2和第二部分3的两侧连接有侧腔体4，第一部分2、第二部分3与侧腔体4之间形成将第一部分2和第二部分3隔开的空间；第一部分2位于机体1的尾部，第一部分2设置有氢燃料电池组5；第二部分3位于机体1的前部，第二部分3设置有氢气储存罐；侧腔体4连通第一部分2和第二部分3的壳体的内部空间，氢燃料电池组5与氢气储存罐之间连通有氢气管，氢气管通过侧腔体4；氢燃料电池组5设置有散热机构6，散热机构6包括设置于第一部分2、第二部分3与两侧的侧腔体4的上沿之间的风扇7，第一部分2、第二部分3与两侧的侧腔体4的下沿之间封
闭，第一部分2的端部设置有散热排气口8；第二部分3设置有收纳舱9，收纳舱9位于第二部分3的中部，收纳舱9设置有活动舱门；收纳舱9设置有云台支架10，云台支架10铰接于收纳舱9，云台支架10设置有云台结构11，云台结构11安装有遥感设备12。
24.进一步的，散热结构6包括设置于氢燃料电池组5下方的的散热器，散热器连通有冷液管和热液管，热液管连通有循环泵，循环泵将氢燃料电池组加热过的冷却液通过热液管输入散热器，散热器另一出口又将降温过的冷却液通过冷液管输向氢燃料电池组5；风扇7吹过的气流，通过第一部分2、第二部分3与两侧的侧腔体4之间形成的空间，再经过散热器，之后由散热排气口8排出。
25.进一步的，氢燃料电池组5设置有换热中冷器，中冷器由冷液管和热液管连通散热器。
26.进一步的，散热器包括翼板13与底板14，翼板13上端与氢燃料电池组5连接，风扇7送来的气流由翼板13、底板14与氢燃料电池组5底部形成的空间通过；翼板13连接有三块散热板15，散热板15设置有栅状分布的水平液管16，水平液管16两端连接有支撑杆17，支撑杆17设置有u形通道与水平液管16的构成串联的s形冷却液回路。
27.进一步的，氢燃料电池组5设置有空气进气结构，空气进气结构包括进气口，进气口设置于第一部分2、第二部分3与两侧的侧腔体4之间形成的空间；进气结构包括进气泵18，进气泵18设置有进气口，进气口设置有空气过滤器19，进气泵18与空气过滤器19靠近第二部分3下沿设置，进气泵18与氢燃料电池组5之间连通有进气管20，进气管20贴着一侧侧腔体4布设。
28.进一步的，水平液管16截面为三角形，且三角形的一边平行于散热板15，且三角形平行于散热板15的这一边处于散热板15迎风面。
29.进一步的，散热板15倾斜放置，且相邻的散热板15之间连通有过渡管21，过渡管21与支撑杆17连接，支撑杆17设置有连通过渡管21与水平液管16的l形通道。
30.进一步的，翼板13、底板14与侧腔体4的内壁封闭连接；第一部分2的侧面与底部设置有栅孔22，栅孔22平行于机体的水平纵向轴。
31.进一步的，氢燃料电池组5设置有集水器23，集水器23连通有滴水管24，滴水管24滴水口位于散热器进风端。
32.进一步的，机体1设置有旋翼机构25，旋翼机构25分别设置于第一部分2和第二部分3端部的两侧。
33.为了满足无人机的续航，本技术采用了氢燃料电池组4，并相应设计了配合的机体1结构，从而解决了现有的旋翼无人机续航时间过短，不能满足大范围长时间工程测量的问题。
34.氢燃料电池组5工作方式与蓄电池等常规化学电源不同，它的燃料及氧化剂储存在电池外，当电池工作时，连续向电池内送入燃料及氧化剂，产生电能。因而燃料电池是一种发电装置而非电能的储存装置。单独的燃料电池堆是不能发电并应用的，它必须和燃料供给与循环系统、氧化剂供给系统、水/热管理系统和一个能使上述各系统协调工作的控制
系统组成燃料电池发电系统，才能对外输出功率。目前最成熟的技术还是以纯氢为燃料，而且系统结构相对简单，仅由氢源、稳压阀和循环回路组成。
35.氢燃料电池组5的散热却是一大难点，主要原因如下：（1）由于电池的不可逆性而产生的化学反应热；（2）由于欧姆极化而产生的焦耳热；（3）加湿气体带入的热量；（4）吸收环境辐射热量。
36.其中，由于电池的不可逆性产生的废热占到转化的化学能的50%甚至更多。电池排出的尾气、电池堆的辐射和循环水可以从电池堆中带走热量。由于排气温度只能在70℃左右，因此通过排气的散热远远不能同传统内燃机在几百度的排气温度下所能达到的效果相比，实际计算表明燃料电池的排气散热只占总散热量的3%～5%左右。至于辐射散热，对于燃料电池发动机而言，辐射散热大约占1%左右。因此，对于燃料电池而言，大约有95%的热量需要通过冷却水来带走。另外，燃料电池发动机的冷却水是工作在环境温度和电池的工作温度之间，这个温差大约为30℃，如果在夏天，这个温差会更小，因此较为强劲的散热气流是个考虑的方向，既然旋翼无人机，那么将散热风扇设置于机体的上方抽取机体上方的空气，适当大一些风扇的功率，不但利于散热，而且对于无人机的飞行也是有益处的，这样就避免了因为要增加散热却又担心风扇过于耗费功率的部分担忧。至于排气方向是向下还是向后，其实都可以，因为无人机不光要上浮也要前行。
37.在比较高的空间，空气密度会逐渐减小，但在散热风扇7吹进空气的通道中位于散热器的前方的空间中，气压却不见得地表大气压小。将空气进气口设置于这里，能满足进气口空气密度要求。而且一般在散热风扇7位置会设置空气粗滤结构，这样也会减轻进气口的空气过滤器19的工作负担。至于将进气口靠近第二部分3下沿设置，是因为该处空气流速相对小，容易进气；其次对于散热气流的阻碍比较小。散热板15倾斜设置，板面有水平液管16形成的栅格，能良好避免空气对于板面的附着，层层切割气流，从而能流动空气的所有部分都能与水平液管16接触；而且在空气向前流动中，截面为三角形的水平液管16之间形成一定的文丘里现象。
38.使用无人机遥感，为了无人机良好的视野，一般而言，遥感设备12都设置于无人机的最下方。但氢燃料电池组5会排水，为了不使排水干扰遥感设备12，故将滴水口设置有散热风道中，将水滴吹散并吹向机体1后方随气流排出。
39.本发明未经描述的技术特征能够通过或采用现有技术实现，在此不再赘述，当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种工程测量无人机，其特征在于，包括机体，所述机体包括第一部分和第二部分，所述第一部分和第二部分的两侧连接有侧腔体，所述第一部分、第二部分与侧腔体之间形成将所述第一部分和第二部分隔开的空间；所述第一部分位于所述机体的尾部，所述第一部分设置有氢燃料电池组；所述第二部分位于所述机体的前部，所述第二部分设置有氢气储存罐；所述侧腔体连通所述第一部分和第二部分的壳体的内部空间，所述氢燃料电池组与氢气储存罐之间连通有氢气管，所述氢气管通过所述侧腔体；所述氢燃料电池组设置有散热机构，所述散热机构包括设置于所述第一部分、第二部分与两侧的侧腔体的上沿之间的风扇，所述第一部分、第二部分与两侧的侧腔体的下沿之间封闭，所述第一部分的端部设置有散热排气口；所述第二部分设置有收纳舱，所述收纳舱位于所述第二部分的中部，所述收纳舱设置有活动舱门；所述收纳舱设置有云台支架，所述云台支架铰接于所述收纳舱，所述云台支架设置有云台结构，所述云台结构安装有遥感设备。2.根据权利要求1所述的一种工程测量无人机，其特征在于，所述散热结构包括设置于所述氢燃料电池组下方的的散热器，所述散热器连通有冷液管和热液管，所述热液管连通有循环泵，所述循环泵将所述氢燃料电池组加热过的冷却液通过所述热液管输入所述散热器，所述散热器另一出口又将降温过的冷却液通过所述冷液管输向氢燃料电池组；所述风扇吹过的气流，通过所述第一部分、第二部分与两侧的侧腔体之间形成的空间，再经过散热器，之后由所述散热排气口排出。3.根据权利要求2所述的一种工程测量无人机，其特征在于，所述氢燃料电池组设置有换热中冷器，所述中冷器由所述冷液管和热液管连通所述散热器。4.根据权利要求2所述的一种工程测量无人机，其特征在于，所述散热器包括翼板与底板，所述翼板上端与所述氢燃料电池组连接，所述风扇送来的气流由所述翼板、底板与所述氢燃料电池组底部形成的空间通过；所述翼板连接有若干散热板，所述散热板设置有栅状分布的水平液管，所述水平液管两端连接有支撑杆，所述支撑杆设置有u形通道与所述水平液管的构成串联的s形冷却液回路。5.根据权利要求1所述的一种工程测量无人机，其特征在于，所述氢燃料电池组设置有空气进气结构，所述空气进气结构包括进气口，所述进气口设置于所述第一部分、第二部分与两侧的侧腔体之间形成的空间；所述进气结构包括进气泵，所述进气泵设置有所述进气口，所述进气口设置有空气过滤器，所述进气泵与空气过滤器靠近所述第二部分下沿设置，所述进气泵与所述氢燃料电池组之间连通有进气管，所述进气管贴着一侧所述侧腔体布设。6.根据权利要求4所述的一种工程测量无人机，其特征在于，所述水平液管截面为三角形，且所述三角形的一边平行于所述散热板，且所述三角形平行于所述散热板的这一边处于所述散热板迎风面。7.根据权利要求6所述的一种工程测量无人机，其特征在于，所述散热板倾斜放置，且相邻的所述散热板之间连通有过渡管，所述过渡管与所述支撑杆连接，所述支撑杆设置有
连通所述过渡管与水平液管的l形通道。8.根据权利要求4所述的一种工程测量无人机，其特征在于，所述翼板、底板与所述侧腔体的内壁封闭连接；所述第一部分的侧面与底部设置有栅孔，所述栅孔平行于所述机体的水平纵向轴。9.根据权利要求4所述的一种工程测量无人机，其特征在于，所述氢燃料电池组设置有集水器，所述集水器连通有滴水管，所述滴水管滴水口位于所述散热器进风端。10.根据权利要求1所述的一种工程测量无人机，其特征在于，所述机体设置有旋翼机构，所述旋翼机构分别设置于所述第一部分和第二部分端部的两侧。

技术总结
本申请公开了一种工程测量无人机，包括机体，机体包括第一部分和第二部分，第一部分和第二部分的两侧连接有侧腔体，第一部分、第二部分与侧腔体之间形成将第一部分和第二部分隔开的空间；第一部分位于机体的尾部，第一部分设置有氢燃料电池组；第二部分位于机体的前部，第二部分设置有氢气储存罐；侧腔体连通第一部分和第二部分的壳体的内部空间，氢燃料电池组与氢气储存罐之间连通有氢气管，氢气管通过侧腔体。本方案的有益效果可根据对上述方案的叙述得知，结构简单，设计合理，采用旋翼结构，在用于在山林荒野中进行工程测量时，续航时间能够得到满足；而且能为飞控设备、信息传输设备提供足够强度电能。输设备提供足够强度电能。输设备提供足够强度电能。


技术研发人员：冯尧 张迎伟 袁泉 牛冲
受保护的技术使用者：山东省地质测绘院
技术研发日：2023.02.23
技术公布日：2023/5/26