一种用于氢动能无人机的氢气罐充气装置
技术领域
本发明涉及氢气罐充气技术领域，更具体的说，涉及一种用于氢动能无人机的氢气罐充气装置。
背景技术
随着氢燃料行业的爆发式发展，氢气的需求量不断增加，氢是一种无色的气体，燃烧一克氢能释放出142千焦尔的热量，是汽油发热量的3倍，它燃烧的产物是水，没有灰渣和废气，不会污染环境，氢燃料作为能源的突出特点是无污染、效率高、可循环利用；
氢动能无人机在正常飞行时，一般都是户外作业，为了保证其续航能力，需要定时的对无人机上的氢气瓶进行充气，传统的充气方式是人工充气，其操作方式较为繁琐，充气时需要较大的力气进行操作，不仅具有一定的安全隐患，而且效率低下、费时费力，当无人机数量较多时，不能够及时的对无人机进行充气操作；传统的操作方式不能够有效的将气瓶固定在指定位置，不便于充气操作。
发明内容
针对以上缺陷，本发明提供一种用于氢动能无人机的氢气罐充气装置，以解决的问题。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种用于氢动能无人机的氢气罐充气装置，包括矩形底座，所述矩形底座一端设有转动充气机构，所述转动充气机构一侧设有气瓶顶升机构，所述气瓶顶升机构一侧设有气瓶夹紧机构；
所述转动充气机构包括矩形底座上表面一端的滚子轴承一，矩形底座下端安装有卧式轴承一，卧式轴承一与滚子轴承一之间安装有空心轴，空心轴上端安装有转动架，转动架内圈安装有盛放筒，盛放筒侧表面开有环形槽，环形槽下端安装有压缩弹簧，压缩弹簧上端安装有盛放板；所述空心轴下端安装有蜗轮一，蜗轮一一侧安装有立式轴承一，立式轴承一设有一对，立式轴承一与矩形底座下端固定连接，立式轴承一内圈安装有与蜗轮一互相啮合的蜗杆一，蜗杆一两端与立式轴承一固定连接，蜗杆一一端安装有伞齿轮一，立式轴承一一侧安装有立式轴承二，立式轴承二与矩形底座下端固定连接，立式轴承二内圈安装有限位条，立式轴承二内圈安装有滑动轴，滑动轴与立式轴承二滑动连接，滑动轴侧表面开有限位槽，限位槽与限位条的位置相对应，滑动轴一端安装有与伞齿轮一互相啮合的伞齿轮二，滑动轴一端安装有齿轴，齿轴一端安装有滚子轴承二，滚子轴承二与齿轴固定连接，滚子轴承二外圈安装有套筒，矩形底座侧表面安装有液压缸，液压缸伸缩端与套筒固定连接，齿轴一侧安装有匚形支架，匚形支架下端与矩形底座固定连接，匚形支架上端安装有滚子轴承三，滚子轴承三外圈安装有与齿轴互相啮合的直齿轮，直齿轮侧表面安装有皮带轮一，皮带轮一与直齿轮固定连接；所述矩形底座下端上表面安装有步进电机，步进电机一端安装有输出轴一，输出轴一一端安装有单向皮带轮二，单向皮带轮二与皮带轮一之间安装有连接带一；
所述气瓶顶升机构包括滚子轴承一一侧的通孔一，通孔一内圈安装有限位管，限位管内圈安装有键条，限位管内圈安装有往复螺纹轴一，往复螺纹轴一上端安装有圆形垫板，往复螺纹轴一侧表面开有键槽，键槽与键条的位置相对应，卧式轴承一一侧安装有固定环，固定环与矩形底座固定连接，固定环内圈安装有滚子轴承四，滚子轴承四内圈安装有转动管，转动管内圈安装有与往复螺纹轴一互相啮合的螺纹环一，转动管外圈安装有蜗轮二，蜗轮二一侧安装有立式轴承三，立式轴承三设有一对，立式轴承三内圈安装有与蜗轮二互相啮合的蜗杆二，蜗杆二两端与立式轴承三固定连接，蜗杆二一端安装有伞齿轮三，滑动轴一端安装有与伞齿轮三相对应的伞齿轮四；
所述气瓶夹紧机构包括矩形底座上表面一端的限位筒，限位筒侧表面上端安装有立式轴承四，立式轴承四设有一对，立式轴承四与限位筒固定连接，立式轴承四内圈安装有转动杆一，转动杆一与立式轴承四滑动连接，限位筒侧表面下端安装有立式轴承五，立式轴承五与限位筒固定连接，立式轴承五内圈安装有转动杆二，转动杆二与立式轴承五固定连接，转动杆二上端开有圆柱槽，转动杆一下端与圆柱槽滑动连接，圆柱槽内圈安装有限位块，转动杆一下端侧表面开有弧形槽，弧形槽与限位块的位置相对应，转动杆二下端安装有传动轮；所述传动轮一侧安装有矩形限位管，矩形限位管内圈安装有滑动杆，滑动杆与矩形限位管滑动连接，滑动杆一端安装有横杆，横杆一端安装有与传动轮互相啮合的齿条，横杆另一端安装有往复螺纹轴二，步进电机另一端安装有输出轴二，输出轴二一端安装有单向皮带轮三，单向皮带轮三中心处与输出轴二固定连接，单向皮带轮三侧表面靠近外环处安装有转动筒，转动筒与单向皮带轮三固定连接，转动筒一端安装有与往复螺纹轴二互相啮合的螺纹环二；所述转动杆一上端安装有从动轮，从动轮设有两个且互相啮合，转动杆一上端安装有水平摆臂，水平摆臂一端安装有弧形杆，弧形杆上表面安装有弧形限位杆；所述圆形垫板侧表面安装有分叉支架，分叉支架一端安装有支撑杆，支撑杆设有一对，支撑杆上端安装有立式轴承六，立式轴承六中心处与转动杆一固定连接。
进一步的，矩形底座侧表面安装有承重轮。
进一步的，盛放筒内设有氢气瓶，氢气瓶安装有气密接头一。
进一步的，盛放板下表面安装有矩形垫块。
进一步的，限位筒一侧开有矩形开口，限位筒一侧安装有弧形板。
进一步的，限位筒一侧开有圆通孔，转动杆二下端通过圆通孔伸入矩形底座。
进一步的，限位筒上端侧表面安装有三角支架，三角支架上端安装有L型固定管，L型固定管下端安装有气密接头二，三角支架一端安装有辅助对接环。
进一步的，限位筒一侧设有高压氢瓶，高压氢瓶与L型固定管之间安装有连接管。
本发明的有益效果是：在有效提高充气效率的同时，可以提高充气操作的安全系数，通过固定夹紧装置的作用可以使氢瓶处于稳定的状态，随着氢瓶的自动移动从而实现半自动充气的目的，达到简化操作流程的效果。
附图说明
图1是本发明所述一种用于氢动能无人机的氢气罐充气装置的结构示意图；
图2是转动架的俯视示意图；
图3是空心轴的放大示意图；
图4是矩形底座的俯视剖切示意图；
图5是气瓶夹紧机构的侧视示意图；
图6是往复螺纹轴二的放大示意图；
图7是限位管的横截面示意图；
图8是滚子轴承三的放大示意图；
图9是三角支架的放大示意图；
图10是滑动轴的横截面示意图；
图11是滑动杆的横截面示意图；
图12是转动杆一的横截面示意图；
图13是分叉支架的俯视示意图；
图14是限位筒的俯视示意图；
图中，1、矩形底座；2、滚子轴承一；3、卧式轴承一；4、空心轴；5、转动架；6、盛放筒；7、环形槽；8、压缩弹簧；9、盛放板；10、蜗轮一；11、立式轴承一；12、蜗杆一；13、伞齿轮一；14、立式轴承二；15、限位条；16、滑动轴；17、限位槽；18、伞齿轮二；19、齿轴；20、滚子轴承二；21、套筒；22、液压缸；23、匚形支架；24、滚子轴承三；25、直齿轮；26、皮带轮一；27、步进电机；28、输出轴一；29、单向皮带轮二；30、连接带一；31、通孔一；32、限位管；33、键条；34、往复螺纹轴一；35、圆形垫板；36、键槽；37、固定环；38、滚子轴承四；39、转动管；40、螺纹环一；41、蜗轮二；42、立式轴承三；43、蜗杆二；44、伞齿轮三；45、伞齿轮四；46、限位筒；47、立式轴承四；48、转动杆一；49、立式轴承五；50、转动杆二；51、圆柱槽；52、限位块；53、弧形槽；54、传动轮；55、矩形限位管；56、滑动杆；57、横杆；58、齿条；59、往复螺纹轴二；60、输出轴二；61、单向皮带轮三；62、转动筒；63、螺纹环二；64、从动轮；65、水平摆臂；66、弧形杆；67、弧形限位杆；68、分叉支架；69、支撑杆；70、立式轴承六；71、承重轮；72、氢气瓶；73、气密接头一；74、矩形垫块；75、矩形开口；76、弧形板；77、圆通孔；78、三角支架；79、L型固定管；80、气密接头二；81、辅助对接环；82、高压氢瓶；83、连接管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行具体描述，如图1-14所示，一种用于氢动能无人机的氢气罐充气装置，包括矩形底座1，矩形底座1一端设有转动充气机构，转动充气机构一侧设有气瓶顶升机构，气瓶顶升机构一侧设有气瓶夹紧机构；
转动充气机构包括矩形底座1上表面一端的滚子轴承一2，矩形底座1下端安装有卧式轴承一3，卧式轴承一3与滚子轴承一2之间安装有空心轴4，空心轴4上端安装有转动架5，转动架5内圈安装有盛放筒6，盛放筒6侧表面开有环形槽7，环形槽7下端安装有压缩弹簧8，压缩弹簧8上端安装有盛放板9；空心轴4下端安装有蜗轮一10，蜗轮一10一侧安装有立式轴承一11，立式轴承一11设有一对，立式轴承一11与矩形底座1下端固定连接，立式轴承一11内圈安装有与蜗轮一10互相啮合的蜗杆一12，蜗杆一12两端与立式轴承一11固定连接，蜗杆一12一端安装有伞齿轮一13，立式轴承一11一侧安装有立式轴承二14，立式轴承二14与矩形底座1下端固定连接，立式轴承二14内圈安装有限位条15，立式轴承二14内圈安装有滑动轴16，滑动轴16与立式轴承二14滑动连接，滑动轴16侧表面开有限位槽17，限位槽17与限位条15的位置相对应，滑动轴16一端安装有与伞齿轮一13互相啮合的伞齿轮二18，滑动轴16一端安装有齿轴19，齿轴19一端安装有滚子轴承二20，滚子轴承二20与齿轴19固定连接，滚子轴承二20外圈安装有套筒21，矩形底座1侧表面安装有液压缸22，液压缸22伸缩端与套筒21固定连接，齿轴19一侧安装有匚形支架23，匚形支架23下端与矩形底座1固定连接，匚形支架23上端安装有滚子轴承三24，滚子轴承三24外圈安装有与齿轴19互相啮合的直齿轮25，直齿轮25侧表面安装有皮带轮一26，皮带轮一26与直齿轮25固定连接；矩形底座1下端上表面安装有步进电机27，步进电机27一端安装有输出轴一28，输出轴一28一端安装有单向皮带轮二29，单向皮带轮二29与皮带轮一26之间安装有连接带一30；
气瓶顶升机构包括滚子轴承一2一侧的通孔一31，通孔一31内圈安装有限位管32，限位管32内圈安装有键条33，限位管32内圈安装有往复螺纹轴一34，往复螺纹轴一34上端安装有圆形垫板35，往复螺纹轴一34侧表面开有键槽36，键槽36与键条33的位置相对应，卧式轴承一3一侧安装有固定环37，固定环37与矩形底座1固定连接，固定环37内圈安装有滚子轴承四38，滚子轴承四38内圈安装有转动管39，转动管39内圈安装有与往复螺纹轴一34互相啮合的螺纹环一40，转动管39外圈安装有蜗轮二41，蜗轮二41一侧安装有立式轴承三42，立式轴承三42设有一对，立式轴承三42内圈安装有与蜗轮二41互相啮合的蜗杆二43，蜗杆二43两端与立式轴承三42固定连接，蜗杆二43一端安装有伞齿轮三44，滑动轴16一端安装有与伞齿轮三44相对应的伞齿轮四45；
气瓶夹紧机构包括矩形底座1上表面一端的限位筒46，限位筒46侧表面上端安装有立式轴承四47，立式轴承四47设有一对，立式轴承四47与限位筒46固定连接，立式轴承四47内圈安装有转动杆一48，转动杆一48与立式轴承四47滑动连接，限位筒46侧表面下端安装有立式轴承五49，立式轴承五49与限位筒46固定连接，立式轴承五49内圈安装有转动杆二50，转动杆二50与立式轴承五49固定连接，转动杆二50上端开有圆柱槽51，转动杆一48下端与圆柱槽51滑动连接，圆柱槽51内圈安装有限位块52，转动杆一48下端侧表面开有弧形槽53，弧形槽53与限位块52的位置相对应，转动杆二50下端安装有传动轮54；传动轮54一侧安装有矩形限位管55，矩形限位管55内圈安装有滑动杆56，滑动杆56与矩形限位管55滑动连接，滑动杆56一端安装有横杆57，横杆57一端安装有与传动轮54互相啮合的齿条58，横杆57另一端安装有往复螺纹轴二59，步进电机27另一端安装有输出轴二60，输出轴二60一端安装有单向皮带轮三61，单向皮带轮三61中心处与输出轴二60固定连接，单向皮带轮三61侧表面靠近外环处安装有转动筒62，转动筒62与单向皮带轮三61固定连接，转动筒62一端安装有与往复螺纹轴二59互相啮合的螺纹环二63；转动杆一48上端安装有从动轮64，从动轮64设有两个且互相啮合，转动杆一48上端安装有水平摆臂65，水平摆臂65一端安装有弧形杆66，弧形杆66上表面安装有弧形限位杆67；圆形垫板35侧表面安装有分叉支架68，分叉支架68一端安装有支撑杆69，支撑杆69设有一对，支撑杆69上端安装有立式轴承六70，立式轴承六70中心处与转动杆一48固定连接。
矩形底座1侧表面安装有承重轮71。
盛放筒6内设有氢气瓶72，氢气瓶72安装有气密接头一73。
盛放板9下表面安装有矩形垫块74。
限位筒46一侧开有矩形开口75，限位筒46一侧安装有弧形板76。
限位筒46一侧开有圆通孔77，转动杆二50下端通过圆通孔77伸入矩形底座1。
限位筒46上端侧表面安装有三角支架78，三角支架78上端安装有L型固定管79，L型固定管79下端安装有气密接头二80，三角支架78一端安装有辅助对接环81，通过辅助对接环81的作用便于气密接头二80与气密接头一73对接。
限位筒46一侧设有高压氢瓶82，高压氢瓶82与L型固定管79之间安装有连接管83。
在本实施方案中，该设备的用电器由外接控制器进行控制，在充气之前手动将高压氢瓶82放置在弧形板76与限位筒46之间，之后手动将无人机内的氢气瓶72逐个放置在盛放筒6内，通过盛放板9和压缩弹簧8的作用可以使氢气瓶72再放入时起到一定缓冲的作用，避免发生硬性接触，为了避免在放入时氢气瓶72与辅助对接环81发生干涉，氢气瓶72的初始状态如图2所示，之后控制器控制步进电机27正转，此时液压缸22处于缩短的状态，间接的使伞齿轮一13与伞齿轮二18啮合，步进电机27正转时输出轴一28驱动单向皮带轮二29转动，输出轴二60不驱动单向皮带轮三61转动，单向皮带轮二29的转动通过连接带一30的传动间接带动皮带轮一26转动，皮带轮一26的转动带动直齿轮25转动，直齿轮25的转动带动齿轴19进行转动，齿轴19的转动带动滑动轴16进行转动，滑动轴16带动伞齿轮二18驱动伞齿轮一13进行转动，伞齿轮一13的转动带动蜗杆一12转动，蜗杆一12的转动带动蜗轮一10转动，蜗轮一10的转动带动空心轴4、转动架5、盛放筒6转动，通过控制步进电机27正转的圈数可以准确的使盛放筒6转动45度，使其中一个氢气瓶72移动到气密接头二80的正下方，便于后期的对接；
此时控制器控制步进电机27反转，步进电机27反转时输出轴一28不驱动单向皮带轮二29转动，输出轴二60驱动单向皮带轮三61转动，单向皮带轮三61的转动直接带动转动筒62转动，转动筒62的转动带动螺纹环二63与往复螺纹轴二59发生相对运动，同时驱动往复螺纹轴二59向右侧移动，如图6所示，往复螺纹轴二59的移动带动横杆57、齿条58移动，齿条58的移动驱动传动轮54进行转动，传动轮54的转动带动转动杆二50和转动杆一48同步转动，传动轮54设有一个，依靠转动杆一48上端从动轮64互相啮合的作用，可以驱动两个转动杆一48做对向运动，从而能够使水平摆臂65、弧形杆66夹紧氢气瓶72的上端，通过限位块52和弧形槽53的作用可以使转动杆一48与转动杆二50既可以同步转动，又可以发生竖直方向的相对运动，通过转动杆一48和转动杆二50的连接方式和立式轴承四47、转动杆一48的连接方式，使转动杆一48可以上移动，上以移动的动力来自圆形垫板35的升降，通过步进电机27的持续反转，可以间接带动水平摆臂65、弧形杆66反复的夹紧、松开氢气瓶72，通过控制步进电机27反转的准确圈数可以精准的控制水平摆臂65、弧形杆66的夹紧状态；根据工况需求此时需要弧形杆66夹紧氢气瓶72；
夹紧之后控制器控制液压缸22伸长，液压缸22的伸长带动套筒21、滚子轴承二20、齿轴19、滑动轴16以及伞齿轮四45与伞齿轮三44互相啮合，伞齿轮二18与伞齿轮一13分离，此时步进电机27的正转，将通过滑动轴16的滑动，将动力传递给伞齿轮三44，伞齿轮三44的转动带动蜗杆二43驱动蜗轮二41转动，蜗轮二41的转动带动螺纹环一40与往复螺纹轴一34发生相对运动，使往复螺纹轴一34上升，利用固定环37和滚子轴承四38的作用可以使转动管39稳定的转动，利用往复螺纹轴一34的特性，步进电机27的持续正转可以间接的带动往复螺纹轴一34做上下往复运动，之后控制器控制步进电机27的正转圈数，可以使圆形垫板35向上顶动矩形垫块74，并间接带动盛放板9、氢气瓶72整体向上移动，同时圆形垫板35一侧拖动分叉支架68、支撑杆69、立式轴承六70向上移动，并同时带动转动杆一48带动向上移动，此时转动杆一48、弧形杆66、圆形垫板35、氢气瓶72同时向上移动，最终使气密接头一73与气密接头二80对接，之后进行充气，氢气从高压氢瓶82内通过连接管83、L型固定管79、气密接头二80、气密接头一73进入到氢气瓶72内，经过一定时间之后，氢气瓶72充满；此时控制器控制步进电机27再次正转，间接的带动氢气瓶72下降到初始位置，之后步进电机27反转间接带动弧形杆66松开，之后液压缸22收缩，切换动力，步进电机27正转间接带动转动架5水平转动90度，对下一个氢气瓶72进行充气操作，通过步进电机27的正反转配合液压缸22的伸缩可以依次将氢气瓶72充满。
上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。
