一种基于氢动能发动机的储氢罐恒温装置转让专利
申请号 : CN202010694857.3
文献号 : CN111794880B
文献日 : 2021-08-17
发明人 : 李洁
申请人 : 河北柒壹壹玖工业自动化技术有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种基于氢动能发动机的储氢罐恒温装置，包括复合翼无人机本体（1），其特征在于，所述复合翼无人机本体（1）下端设有热量转移机构，所述热量转移机构一侧设有冷气降温机构，所述冷气降温机构一侧设有联动传动机构；
所述热量转移机构包括复合翼无人机本体（1）下表面的弧形壳体（2），弧形壳体（2）一端安装有竖直隔板一（3），弧形壳体（2）另一端安装有竖直隔板二（4），竖直隔板二（4）侧表面开有圆形通孔（5），竖直隔板一（3）与竖直隔板二（4）之间安装有保温筒（6），保温筒（6）与圆形通孔（5）的位置相对应，竖直隔板二（4）侧表面安装有导热筒（7），导热筒（7）设置在保温筒（6）内，导热筒（7）内设有氢气瓶（71），导热筒（7）一端与竖直隔板二（4）固定连接，导热筒（7）另一端安装有绝热管（8），绝热管（8）一端与导热筒（7）固定连接，绝热管（8）另一端与竖直隔板一（3）固定连接，导热筒（7）外表面安装有导热环（9），导热环（9）一侧安装有盘管一（10），盘管一（10）与导热环（9）固定连接；所述竖直隔板一（3）一侧安装有氢动能发动机（11），氢动能发动机（11）与复合翼无人机本体（1）固定连接，氢动能发动机（11）一侧安装有排气管一（12），复合翼无人机本体（1）侧表面安装有排气管二（13），排气管一（12）与排气管二（13）之间安装有圆形箱体（14），圆形箱体（14）一端与排气管一（12）固定连接，圆形箱体（14）一端与排气管一（12）处于互通的状态，圆形箱体（14）另一端与排气管二（13）固定连接，圆形箱体（14）与排气管二（13）处于互通的状态，圆形箱体（14）侧表面开有圆形出气口（15），圆形箱体（14）对立的侧表面安装有滚子轴承一（16），滚子轴承一（16）内圈安装有转动轴（17），转动轴（17）一端安装有直齿轮一（18），转动轴（17）一侧安装有通气管一（19），转动轴（17）另一侧安装有通气管二（20），圆形出气口（15）与竖直隔板一（3）之间安装有连接管一（21），排气管二（13）与竖直隔板一（3）之间安装有连接管二（22），连接管一（21）、连接管二（22）穿过竖直隔板一（3），连接管一（21）、连接管二（22）一端安装有U型管（23），U型管（23）外表面安装有散热片（24），竖直隔板一（3）侧表面安装有密封箱体（25），密封箱体（25）与竖直隔板一（3）固定连接；
所述热量转移机构还包括连接管二（22）一端的矩形切口（26），矩形切口（26）内安装有滑动块（27），滑动块（27）一侧安装有滑动环（28），连接管二（22）两侧安装有矩形限位管（29），滑动块（27）与矩形限位管（29）滑动连接；所述密封箱体（25）一侧安装有连接管三（30），密封箱体（25）另一侧安装有连接管四（31），连接管三（30）一端安装有三通电磁阀一（32），连接管四（31）一端安装有三通电磁阀二（33），三通电磁阀一（32）与三通电磁阀二（33）之间安装有L型管一（34）；
所述冷气降温机构包括绝热管（8）一端的输气接头一（35），输气接头一（35）与绝热管（8）固定连接，输气接头一（35）与氢动能发动机（11）之间安装有供气管（36），供气管（36）穿过竖直隔板一（3），供气管（36）外表面安装有盘管二（37），盘管二（37）一端与三通电磁阀一（32）固定连接，盘管一（10）与三通电磁阀二（33）之间安装有L型管二（38），L型管二（38）与盘管一（10）、三通电磁阀二（33）之间处于互通的状态，盘管二（37）另一端安装有双向水泵（39），双向水泵（39）动力输入端安装有伞齿轮一（40），双向水泵（39）与盘管一（10）一端安装有匚形连管（41）；
所述联动传动机构包括竖直隔板一（3）一侧的步进电机（42），步进电机（42）旋转端安装有输出轴（43），输出轴（43）一端安装有立式轴承一（44），立式轴承一（44）下端与复合翼无人机本体（1）固定连接，输出轴（43）另一端安装有伞齿轮二（45），竖直隔板一（3）侧表面安装有滚子轴承二（46），竖直隔板一（3）一侧安装有立式轴承二（47），立式轴承二（47）与滚子轴承二（46）之间安装有传动轴一（48），传动轴一（48）一端安装有与伞齿轮一（40）互相啮合的伞齿轮三（49），传动轴一（48）另一端安装有与伞齿轮二（45）互相啮合的伞齿轮四（50）；所述输出轴（43）一端开有滑槽（51），输出轴（43）一端安装有传动轮一（52），传动轮一（52）中心处开有圆孔（53），圆孔（53）侧表面安装有滑条（54），滑条（54）与滑槽（51）的位置相对应，传动轮一（52）与输出轴（43）之间安装有压缩弹簧（55），传动轮一（52）侧表面安装有铁圈（56），铁圈（56）一侧安装有电磁铁（57），电磁铁（57）与复合翼无人机本体（1）固定连接；所述铁圈（56）一侧安装有立式轴承三（58），立式轴承三（58）下端与复合翼无人机本体（1）固定连接，立式轴承三（58）内圈安装有转动管（59），转动管（59）一端安装有传动轮二（60），转动管（59）内圈安装有内螺纹（61），转动管（59）内圈安装有往复丝杆（62），往复丝杆（62）与内螺纹（61）互相啮合，往复丝杆（62）一端安装有与直齿轮一（18）互相啮合的齿条一（63），齿条一（63）侧表面开有T型槽（64），齿条一（63）一侧安装有固定块（65），固定块（65）下端与复合翼无人机本体（1）固定连接，固定块（65）上端安装有T型块（66），T型块（66）与T型槽（64）的位置相对应，滑动块（27）一端与齿条一（63）固定连接。
2.根据权利要求1所述一种基于氢动能发动机的储氢罐恒温装置，其特征在于，弧形壳体（2）下表面一端开有弧形开口（67），弧形壳体（2）一端安装有密封门（68），密封门（68）一端与弧形壳体（2）铰接，弧形开口（67）一侧开有矩形豁口（69），密封门（68）另一端安装有弹簧锁（70），弹簧锁（70）与矩形豁口（69）的位置相对应。
3.根据权利要求2所述一种基于氢动能发动机的储氢罐恒温装置，其特征在于，密封门（68）上表面安装有橡胶块（72）。
4.根据权利要求1所述一种基于氢动能发动机的储氢罐恒温装置，其特征在于，通气管一（19）与通气管二（20）侧表面安装有弧形板（73），弧形板（73）一侧安装有固定筋板（74）。
5.根据权利要求1所述一种基于氢动能发动机的储氢罐恒温装置，其特征在于，L型管一（34）、L型管二（38）、匚形连管（41）侧表面各安装有保温棉（75）。
6.根据权利要求1所述一种基于氢动能发动机的储氢罐恒温装置，其特征在于，L型管一（34）、L型管二（38）、匚形连管（41）、盘管一（10）、盘管二（37）、密封箱体（25）内设有冷却液（76）。
说明书 :
一种基于氢动能发动机的储氢罐恒温装置
技术领域
背景技术
体积能量密度高，其单位热值约为汽油的3倍，与金属氢化物储存等其它方法相比，液氢储
存时自身的质量最轻，液氢的添加和计量与传统液态燃料相似，液氢的这些特点有利于无
人机用燃料的储存要求，氢的能量转换率可达60%～80%，而且污染少、噪音小，装置可大可
小，非常灵活；
机本体造成较大的负面影响传统方法需要通过外接能源将其消除，导致发动机负荷较大；
氢动能无人机的储氢罐需要维持在一定温度范围内工作，温度太高或者太低都会影响无人
机的正常工作（例如海拔高度落差较大，此时温度差距较大），当温度较高时需要及时降温，
温度较低时需要及时升温，传统的操作同样是需要外接能源对储氢罐进行温度控制，此方
式不利于氢动能无人机的续航，如果能将燃料管侧壁吸热产生的制冷效果和氢燃料发动机
产生的热量利用起来，将有利于提高氢动能无人机的续航能力。
发明内容
降温机构一侧设有联动传动机构；
隔板一与竖直隔板二之间安装有保温筒，保温筒与圆形通孔的位置相对应，竖直隔板二侧
表面安装有导热筒，导热筒设置在保温筒内，导热筒一端与竖直隔板二固定连接，导热筒另
一端安装有绝热管，绝热管一端与导热筒固定连接，绝热管另一端与竖直隔板一固定连接，
导热筒外表面安装有导热环，导热环一侧安装有盘管一，盘管一与导热环固定连接；所述竖
直隔板一一侧安装有氢动能发动机，氢动能发动机与复合翼无人机本体固定连接，氢动能
发动机一侧安装有排气管一，复合翼无人机本体侧表面安装有排气管二，排气管一与排气
管二之间安装有圆形箱体，圆形箱体一端与排气管一固定连接，圆形箱体一端与排气管一
处于互通的状态，圆形箱体另一端与排气管二固定连接，圆形箱体与排气管二处于互通的
状态，圆形箱体侧表面开有圆形出气口，圆形箱体对立的侧表面安装有滚子轴承一，滚子轴
承一内圈安装有转动轴，转动轴一端安装有直齿轮一，转动轴一侧安装有通气管一，转动轴
另一侧安装有通气管二，圆形出气口与竖直隔板一之间安装有连接管一，排气管二与竖直
隔板一之间安装有连接管二，连接管一、连接管二穿过竖直隔板一，连接管一、连接管二一
端安装有U型管，U型管外表面安装有散热片，竖直隔板一侧表面安装有密封箱体，密封箱体
与竖直隔板一固定连接；
接；所述密封箱体一侧安装有连接管三，密封箱体另一侧安装有连接管四，连接管三一端安
装有三通电磁阀一，连接管四一端安装有三通电磁阀二，三通电磁阀一与三通电磁阀二之
间安装有L型管一；
安装有盘管二，盘管二一端与三通电磁阀一固定连接，盘管一与三通电磁阀二之间安装有L
型管二，L型管二与盘管一、三通电磁阀二之间处于互通的状态，盘管二另一端安装有双向
水泵，双向水泵动力输入端安装有伞齿轮一，双向水泵与盘管一一端安装有匚形连管；
另一端安装有伞齿轮二，竖直隔板一侧表面安装有滚子轴承二，竖直隔板一一侧安装有立
式轴承二，立式轴承二与滚子轴承二之间安装有传动轴一，传动轴一一端安装有与伞齿轮
一互相啮合的伞齿轮三，传动轴一另一端安装有与伞齿轮二互相啮合的伞齿轮四；所述输
出轴一端开有滑槽，输出轴一端安装有传动轮一，传动轮一中心处开有圆孔，圆孔侧表面安
装有滑条，滑条与滑槽的位置相对应，传动轮一与输出轴之间安装有压缩弹簧，传动轮一侧
表面安装有铁圈，铁圈一侧安装有电磁铁，电磁铁与复合翼无人机本体固定连接；所述铁圈
一侧安装有立式轴承三，立式轴承三下端与复合翼无人机本体固定连接，立式轴承三内圈
安装有转动管，转动管一端安装有传动轮二，转动管内圈安装有内螺纹，转动管内圈安装有
往复丝杆，往复丝杆与内螺纹互相啮合，往复丝杆一端安装有与直齿轮一互相啮合的齿条
一，齿条一侧表面开有T型槽，齿条一一侧安装有固定块，固定块下端与复合翼无人机本体
固定连接，固定块上端安装有T型块，T型块与T型槽的位置相对应，滑动块一端与齿条一固
定连接。
与矩形豁口的位置相对应。
用一套管路，可以最大化的降低无人机质量，通过升温机构和降温机构互相影响的作用可
以避免结霜的现象发生，使储氢罐可以保持在一定温度区间内，大幅提高氢气罐的稳定性。
附图说明
13、排气管二；14、圆形箱体；15、圆形出气口；16、滚子轴承一；17、转动轴；18、直齿轮一；19、
通气管一；20、通气管二；21、连接管一；22、连接管二；23、U型管；24、散热片；25、密封箱体；
26、矩形切口；27、滑动块；28、滑动环；29、矩形限位管；30、连接管三；31、连接管四；32、三通
电磁阀一；33、三通电磁阀二；34、L型管一；35、输气接头一；36、供气管；37、盘管二；38、L型
管二；39、双向水泵；40、伞齿轮一；41、匚形连管；42、步进电机；43、输出轴；44、立式轴承一；
45、伞齿轮二；46、滚子轴承二；47、立式轴承二；48、传动轴一；49、伞齿轮三；50、伞齿轮四；
51、滑槽；52、传动轮一；53、圆孔；54、滑条；55、压缩弹簧；56、铁圈；57、电磁铁；58、立式轴承
三；59、转动管；60、传动轮二；61、内螺纹；62、往复丝杆；63、齿条一；64、T型槽；65、固定块；
66、T型块；67、弧形开口；68、密封门；69、矩形豁口；70、弹簧锁；71、氢气瓶；72、橡胶块；73、
弧形板；74、固定筋板；75、保温棉；76、冷却液。
具体实施方式
量转移机构一侧设有冷气降温机构，冷气降温机构一侧设有联动传动机构；
5，竖直隔板一3与竖直隔板二4之间安装有保温筒6，保温筒6与圆形通孔5的位置相对应，竖
直隔板二4侧表面安装有导热筒，导热筒7设置在保温筒6内，导热筒7一端与竖直隔板二4固
定连接，导热筒7另一端安装有绝热管8，绝热管8一端与导热筒7固定连接，绝热管8另一端
与竖直隔板一3固定连接，导热筒7外表面安装有导热环9，导热环9一侧安装有盘管一10，盘
管一10与导热环9固定连接；竖直隔板一3一侧安装有氢动能发动机11，氢动能发动机11与
复合翼无人机本体1固定连接，氢动能发动机11一侧安装有排气管一12，复合翼无人机本体
1侧表面安装有排气管二13，排气管一12与排气管二13之间安装有圆形箱体14，圆形箱体14
一端与排气管一12固定连接，圆形箱体14一端与排气管一12处于互通的状态，圆形箱体14
另一端与排气管二13固定连接，圆形箱体14与排气管二13处于互通的状态，圆形箱体14侧
表面开有圆形出气口15，圆形箱体14对立的侧表面安装有滚子轴承一16，滚子轴承一16内
圈安装有转动轴17，转动轴17一端安装有直齿轮一18，转动轴17一侧安装有通气管一19，转
动轴17另一侧安装有通气管二20，圆形出气口15与竖直隔板一3之间安装有连接管一21，排
气管二13与竖直隔板一3之间安装有连接管二22，连接管一21、连接管二22穿过竖直隔板一
3，连接管一21、连接管二22一端安装有U型管23，U型管23外表面安装有散热片24，竖直隔板
一3侧表面安装有密封箱体25，密封箱体25与竖直隔板一3固定连接；
限位管29滑动连接；密封箱体25一侧安装有连接管三30，密封箱体25另一侧安装有连接管
四31，连接管三30一端安装有三通电磁阀一32，连接管四31一端安装有三通电磁阀二33，三
通电磁阀一32与三通电磁阀二33之间安装有L型管一34；
气管36外表面安装有盘管二37，盘管二37一端与三通电磁阀一32固定连接，盘管一10与三
通电磁阀二33之间安装有L型管二38，L型管二38与盘管一10、三通电磁阀二33之间处于互
通的状态，盘管二37另一端安装有双向水泵39，双向水泵39动力输入端安装有伞齿轮一40，
双向水泵39与盘管一10一端安装有匚形连管41；
连接，输出轴43另一端安装有伞齿轮二45，竖直隔板一3侧表面安装有滚子轴承二46，竖直
隔板一3一侧安装有立式轴承二47，立式轴承二47与滚子轴承二46之间安装有传动轴一48，
传动轴一48一端安装有与伞齿轮一40互相啮合的伞齿轮三49，传动轴一48另一端安装有与
伞齿轮二45互相啮合的伞齿轮四50；输出轴43一端开有滑槽51，输出轴43一端安装有传动
轮一52，传动轮一52中心处开有圆孔53，圆孔53侧表面安装有滑条54，滑条54与滑槽51的位
置相对应，传动轮一52与输出轴43之间安装有压缩弹簧55，传动轮一52侧表面安装有铁圈
56，铁圈56一侧安装有电磁铁57，电磁铁57与复合翼无人机本体1固定连接；铁圈56一侧安
装有立式轴承三58，立式轴承三58下端与复合翼无人机本体1固定连接，立式轴承三58内圈
安装有转动管59，转动管59一端安装有传动轮二60，转动管59内圈安装有内螺纹61，转动管
59内圈安装有往复丝杆62，往复丝杆62与内螺纹61互相啮合，往复丝杆62一端安装有与直
齿轮一18互相啮合的齿条一63，齿条一63侧表面开有T型槽64，齿条一63一侧安装有固定块
65，固定块65下端与复合翼无人机本体1固定连接，固定块65上端安装有T型块66，T型块66
与T型槽64的位置相对应，滑动块27一端与齿条一63固定连接。
70，弹簧锁70与矩形豁口69的位置相对应。
一定的连接管，使氢气瓶71更快速的降温或者升温，U型管23位于密封箱体25内，通过往导
热筒7两端安装有温度感应器，可以感知当前氢气瓶71的工作温度，便于控制器做出相应的
动作；在飞行之前手动将弹簧锁70打开，使密封门68呈一定角度打开，之后手动将氢气瓶71
放进导热筒7内，再将密封门68合上，通过弹簧锁70伸缩端与矩形豁口69插装连接的作用，
可以达到固定密封门68的作用；
人机本体1周边环境和氢气瓶71的温度较低，此时通过温度感应器的作用可以感知当前处
于较低的温度，控制器执行升温操作，控制器首先控制电磁铁57通电，电磁铁57通电产生磁
性，迫使铁圈56和传动轮一52向传动轮二60方向移动，使传动轮一52与传动轮二60啮合，此
时步进电机42反转指定圈数，步进电机42反转带动输出轴43、传动轮一52、传动轮二60转
动，传动轮二60的转动带动转动管59、内螺纹61转动，利用往复丝杆62的作用，内螺纹61的
转动直接带动往复丝杆62向步进电机42方向移动，往复丝杆62的移动带动齿条一63驱动直
齿轮一18转动，直齿轮一18的转动带动转动轴17转动，通过滚子轴承一16的作用可以使转
动轴17稳定的转动，转动轴17的转动带动通气管一19、通气管二20同步转动，如图7到图8所
示，齿条一63的滑动还带动滑动块27向圆形箱体14方向移动，滑动块27移出连接管二22的
位置，滑动环28移动到接管二22的位置，此时连接管二22处于通畅的状态，
和齿条一63稳定的滑动。
76，使局部冷却液76温度升高，此结构可以避免排气管过长，避免氢动能发动机11排气“憋
气”的现象发生，之后控制器控制步进电机42正转，步进电机42正转通过传动轴一48、伞齿
轮三49带动伞齿轮一40驱动双向水泵39工作，双向水泵39的工作使密封箱体25的冷却液76
流经连接管四31、三通电磁阀二33、L型管二38进入到盘管一10内，此时通过三通电磁阀一
32和三通电磁阀二33的控制使冷却液76不会流经L型管一34，通过导热筒7和导热环9的可
以使热量快速的传递到氢气瓶71内，从而达到升温的目的，冷却液76回流通过匚形连管41、
双向水泵39、盘管二37、三通电磁阀一32、连接管三30最终流到密封箱体25形成循环，回流
到盘管二37时可以利用残余的热量对供气管36升温，防止结霜的现象发生；
复丝杆62的特性间接带动通气管一19和滑动块27复位，电磁铁57断电，之后步进电机42持
续反转，步进电机42的反转带动双向水泵39反向运作，使盘管二37内的冷却液76与供气管
36产生换热，此时盘管二37内的冷却液76温度较低，通过双向水泵39的运作使冷却液76通
过匚形连管41快速的流向盘管一10，通过换热的作用可以有效降低导热筒7、氢气瓶71的温
度，冷却液76回流通过L型管二38、L型管一34、三通电磁阀一32回流到盘管二37内形成循
环，通过控制三通电磁阀一32和三通电磁阀二33的开关，使冷却液76不会流经密封箱体25，
避免发生多余的热交换；矩形切口26两侧安装有橡胶垫，可以增加滑动块27与矩形切口26
的气密性。
内。