本發(fā)明涉及儲氫罐，具體是適用于無人機(jī)的輕量化高壓復(fù)合儲氫裝置。

背景技術(shù)：

1、氫燃料電池是一種將氫氣的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其核心原理是通過氫氧反應(yīng)發(fā)電，而非傳統(tǒng)燃燒，它被視為清潔能源技術(shù)，尤其適用于需要高效、零排放的場景，如無人機(jī)或汽車，在無人機(jī)上安裝儲氫瓶通常與氫燃料電池系統(tǒng)的應(yīng)用密切相關(guān)，這類無人機(jī)需要滿足對長續(xù)航、高能量密度、環(huán)保性或特定任務(wù)需求的要求，儲氫瓶需要一定空間和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，中大型無人機(jī)更容易集成儲氫系統(tǒng)，且有足夠的空間安裝減震結(jié)構(gòu)。

2、體型正常的無人機(jī)則需要輕量化的高壓集成儲氫系統(tǒng)，維持無人機(jī)的長時間穩(wěn)定運(yùn)行，高壓的儲氫罐容易生產(chǎn)，然而穩(wěn)定地將高壓氫氣輸出并不容易，且長時間工作在高壓下的閥門更容易發(fā)生泄漏，其次儲氫罐的質(zhì)量在無人機(jī)飛行過程前后變化較大，若不加裝減震結(jié)構(gòu)，則容易對高壓的儲氫罐造成沖擊，增加了沖擊內(nèi)爆的風(fēng)險，普通的減震結(jié)構(gòu)減震效果不佳，容易對飛行的無人機(jī)造成負(fù)擔(dān)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供適用于無人機(jī)的輕量化高壓復(fù)合儲氫裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中提出的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：適用于無人機(jī)的輕量化高壓復(fù)合儲氫裝置，包括數(shù)個機(jī)箱、總充氣管、總給氣管，每個所述機(jī)箱中設(shè)置有儲氫罐，所述儲氫罐與機(jī)箱內(nèi)壁之間連接有若干組緩震組件，每個儲氫罐的一端連接有充氣軟管，每個儲氫罐的另一端設(shè)置有放氣閥體和給氣組件，所述給氣組件設(shè)置在放氣閥體遠(yuǎn)離儲氫罐的一側(cè)，每根所述充氣軟管貫穿機(jī)箱與總充氣管相連接，每個放氣閥體上連接有給氣軟管，所有的所述給氣軟管貫穿機(jī)箱與總給氣管相連接，并聯(lián)的機(jī)箱裝載在無人機(jī)的底部，隨無人機(jī)飛行，通過總充氣管對所有的儲氫罐進(jìn)行充氣，充進(jìn)每個儲氫罐中的氣壓相等，已經(jīng)充進(jìn)的氫氣只能通過放氣閥體放出。

3、進(jìn)一步的，若干組所述緩震組件對稱布置在儲氫罐靠近充氣軟管以及放氣閥體的兩側(cè)，位于每一側(cè)的數(shù)個緩震組件呈圓周狀均布連接在儲氫罐與機(jī)箱之間，每組緩震組件包括活塞、氣缸體，所述氣缸體連接在儲氫罐上，氣缸體與儲氫罐內(nèi)部連通，所述活塞與氣缸體滑動密封連接，儲氫罐通過數(shù)根均布的繩索通過牽拉的方式安裝在機(jī)箱內(nèi)，繩索的一端通過拉力彈簧固定在機(jī)箱的內(nèi)側(cè)，即繩索并非剛性設(shè)置，拉力彈簧始終保持繩索被拉緊，當(dāng)儲氫罐晃動，繩索受拉時拉力彈簧補(bǔ)償一定的活動余量，對儲氫罐起到減震作用。

4、進(jìn)一步的，每組所述緩震組件包括推力彈簧、動滑輪，所述推力彈簧安裝在氣缸體內(nèi)部，推力彈簧連接在活塞與氣缸體之間，所述動滑輪轉(zhuǎn)動安裝在活塞上，動滑輪位于活塞遠(yuǎn)離儲氫罐的一側(cè)，由于儲氫罐內(nèi)的壓力在輸出的過程中不斷地降低，儲氫罐的重量也會由重到輕地變化，當(dāng)儲氫罐內(nèi)的壓力較高時，推力彈簧被壓縮，活塞被頂出氣缸體，繩索被放出的越多，拉力彈簧的彈性應(yīng)變越小，當(dāng)儲氫罐內(nèi)的壓力較低時，推力彈簧的彈性力迫使活塞被頂入氣缸體，繩索被收入的越多，拉力彈簧的彈性應(yīng)變越大，隨著儲氫罐內(nèi)的氣壓組件降低，拉力彈簧對繩索補(bǔ)償?shù)幕顒佑嗔恳仓饾u減小。

5、進(jìn)一步的，每組所述緩震組件還包括拉力彈簧、繩索和定滑輪，所述機(jī)箱內(nèi)部設(shè)置有滑輪支架，所述定滑輪轉(zhuǎn)動安裝在滑輪支架上，所述繩索的一端連接在滑輪支架上，繩索繞過動滑輪后繞過定滑輪，繩索的另一端通過拉力彈簧連接到機(jī)箱的內(nèi)壁，通過在儲氫罐上設(shè)置動滑輪，在機(jī)箱內(nèi)設(shè)置定滑輪，最終拉力彈簧被繩索拉動的力僅為動滑輪一側(cè)載荷的二分之一，降低拉力彈簧所受的負(fù)載，在儲氫罐氣壓與質(zhì)量較高時增強(qiáng)減震效果，以削減無人機(jī)飛行過程中姿態(tài)突然變化對儲氫罐產(chǎn)生影響，儲氫罐氣壓和質(zhì)量降低后，逐漸縮減對儲氫罐的減震效果，減少儲氫罐無規(guī)則的亂晃，通過儲氫罐氣壓的變化，改變緩震組件減震效果，適配儲氫罐不同重量下的需求，實現(xiàn)了自適應(yīng)重力減震的功能。

6、進(jìn)一步的，所述給氣組件包括外層滑筒、后蓋和中心螺桿，所述外層滑筒與放氣閥體相連接，所述中心螺桿轉(zhuǎn)動安裝在外層滑筒的中部，所述后蓋設(shè)置在外層滑筒遠(yuǎn)離的放氣閥體一側(cè)，后蓋上安裝有驅(qū)動機(jī)組，所述驅(qū)動機(jī)組包括伺服電機(jī)、蝸桿、蝸輪環(huán)、數(shù)個惰輪和中心齒輪，所述蝸輪環(huán)的內(nèi)圈開設(shè)內(nèi)齒牙，所述中心螺桿的一端與中心齒輪相連接，中心螺桿上開設(shè)有滑槽。

7、進(jìn)一步的，所述蝸輪環(huán)轉(zhuǎn)動安裝在后蓋內(nèi)，伺服電機(jī)安裝在后蓋外側(cè)，所述蝸桿與伺服電機(jī)的電機(jī)軸連接，蝸桿貫穿后蓋與蝸輪環(huán)相嚙合，數(shù)個所述惰輪轉(zhuǎn)動安裝在外層滑筒上，數(shù)個惰輪呈圓周狀均布安裝在蝸輪環(huán)與中心齒輪之間，每個惰輪與蝸輪環(huán)內(nèi)齒牙合中心齒輪相嚙合，放出氫氣時，需要打開小密封閥錐與大密封閥錐，伺服電機(jī)帶動蝸桿轉(zhuǎn)動，蝸桿帶動蝸輪環(huán)轉(zhuǎn)動，蝸輪環(huán)通過惰輪帶動中心齒輪轉(zhuǎn)動，中心齒輪帶動中心螺桿轉(zhuǎn)動。

8、進(jìn)一步的，所述給氣組件包括第一螺母、中層滑筒、轉(zhuǎn)接環(huán)、空心滑動螺桿，所述第一螺母與中心螺桿螺紋連接，所述中層滑筒與第一螺母一體設(shè)置，中層滑筒與外層滑筒滑動連接，中層滑筒沿著外層滑筒的軸向滑動，所述轉(zhuǎn)接環(huán)與第一螺母轉(zhuǎn)動連接，所述空心滑動螺桿與轉(zhuǎn)接環(huán)一體設(shè)置，空心滑動螺桿外圈上開設(shè)有螺紋，空心滑動螺桿通過滑槽與中心螺桿滑動連接，中心螺桿轉(zhuǎn)動的同時帶動空心滑動螺桿轉(zhuǎn)動，第一螺母與中層滑筒發(fā)生位移，第二螺母與內(nèi)層滑筒也同時發(fā)生位移。

9、進(jìn)一步的，所述給氣組件還包括第二螺母和內(nèi)層滑筒，所述第二螺母位于空心滑動螺桿與中層滑筒之間，第二螺母與空心滑動螺桿螺紋連接，所述內(nèi)層滑筒與第二螺母一體設(shè)置，內(nèi)層滑筒與中層滑筒滑動連接，內(nèi)層滑筒沿著中層滑筒的軸向滑動，所述中心螺桿的螺紋螺距與空心滑動螺桿的螺紋螺距相同，由于第一螺母移動的同時通過轉(zhuǎn)接環(huán)帶動空心滑動螺桿移動，因此第二螺母與內(nèi)層滑筒的移動速度以及移動長度是兩段螺旋傳動的疊加，因此小密封閥錐的位移速度及位移距離大于大密封閥錐的位移速度及位移距離。

10、進(jìn)一步的，所述中層滑筒的一側(cè)一體連接有大密封閥錐，所述內(nèi)層滑筒的一側(cè)一體連接有小密封閥錐，所述小密封閥錐與大密封閥錐均位于放氣閥體內(nèi)，小密封閥錐與大密封閥錐對放氣閥體進(jìn)行封堵，小密封閥錐的錐面比大，大密封閥錐的錐面比小，在位移相同的距離下，小密封閥錐的開度小于大密封閥錐的開度，因此驅(qū)動機(jī)組開啟放氣閥體時，小開度的小密封閥錐快速移動，大開度的大密封閥錐慢速移動，削減高氣壓沖擊的同時能夠更好地控制氫氣的流量，小密封閥錐與大密封閥錐同時進(jìn)行密封，更好地起到避免泄漏的效果。

11、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

12、1、通過設(shè)置緩震組件，在儲氫罐氣壓與質(zhì)量較高時增強(qiáng)減震效果，以削減無人機(jī)飛行過程中姿態(tài)突然變化對儲氫罐產(chǎn)生影響，儲氫罐氣壓和質(zhì)量降低后，逐漸縮減對儲氫罐的減震效果，減少儲氫罐無規(guī)則的亂晃，通過儲氫罐氣壓的變化，改變緩震組件減震效果，適配儲氫罐不同重量下的需求，實現(xiàn)了自適應(yīng)重力減震的功能。

13、2、利用驅(qū)動機(jī)組開啟放氣閥體，小開度的小密封閥錐快速移動，大開度的大密封閥錐慢速移動，削減高氣壓沖擊的同時能夠更好地控制氫氣的流量，小密封閥錐與大密封閥錐同時進(jìn)行密封，更好地起到避免泄漏的效果。

技術(shù)特征：

1.適用于無人機(jī)的輕量化高壓復(fù)合儲氫裝置，其特征在于：包括數(shù)個機(jī)箱（1）、總充氣管（2）、總給氣管（3），每個所述機(jī)箱（1）中設(shè)置有儲氫罐（9），所述儲氫罐（9）與機(jī)箱（1）內(nèi)壁之間連接有若干組緩震組件，每個儲氫罐（9）的一端連接有充氣軟管（7），每個儲氫罐（9）的另一端設(shè)置有放氣閥體（14）和給氣組件，所述給氣組件設(shè)置在放氣閥體（14）遠(yuǎn)離儲氫罐（9）的一側(cè)，每根所述充氣軟管（7）貫穿機(jī)箱（1）與總充氣管（2）相連接，每個放氣閥體（14）上連接有給氣軟管（8），所有的所述給氣軟管（8）貫穿機(jī)箱（1）與總給氣管（3）相連接；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于無人機(jī)的輕量化高壓復(fù)合儲氫裝置，其特征在于：每組所述緩震組件包括推力彈簧（10）、動滑輪（13），所述推力彈簧（10）安裝在氣缸體（12）內(nèi)部，推力彈簧（10）連接在活塞（11）與氣缸體（12）之間，所述動滑輪（13）轉(zhuǎn)動安裝在活塞（11）上，動滑輪（13）位于活塞（11）遠(yuǎn)離儲氫罐（9）的一側(cè)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的適用于無人機(jī)的輕量化高壓復(fù)合儲氫裝置，其特征在于：每組所述緩震組件還包括拉力彈簧（4）、繩索（5）和定滑輪（6），所述機(jī)箱（1）內(nèi)部設(shè)置有滑輪支架，所述定滑輪（6）轉(zhuǎn)動安裝在滑輪支架上，所述繩索（5）的一端連接在滑輪支架上，繩索（5）繞過動滑輪（13）后繞過定滑輪（6），繩索（5）的另一端通過拉力彈簧（4）連接到機(jī)箱（1）的內(nèi)壁。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于無人機(jī)的輕量化高壓復(fù)合儲氫裝置，其特征在于：所述給氣組件包括外層滑筒（17）、后蓋（18）和中心螺桿（24），所述外層滑筒（17）與放氣閥體（14）相連接，所述中心螺桿（24）轉(zhuǎn)動安裝在外層滑筒（17）的中部，所述后蓋（18）設(shè)置在外層滑筒（17）遠(yuǎn)離的放氣閥體（14）一側(cè)，后蓋（18）上安裝有驅(qū)動機(jī)組，所述驅(qū)動機(jī)組包括伺服電機(jī)（19）、蝸桿（20）、蝸輪環(huán)（21）、數(shù)個惰輪（22）和中心齒輪（23），所述蝸輪環(huán)（21）的內(nèi)圈開設(shè)內(nèi)齒牙，所述中心螺桿（24）的一端與中心齒輪（23）相連接，中心螺桿（24）上開設(shè)有滑槽。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的適用于無人機(jī)的輕量化高壓復(fù)合儲氫裝置，其特征在于：所述蝸輪環(huán)（21）轉(zhuǎn)動安裝在后蓋（18）內(nèi)，伺服電機(jī)（19）安裝在后蓋（18）外側(cè)，所述蝸桿（20）與伺服電機(jī)（19）的電機(jī)軸連接，蝸桿（20）貫穿后蓋（18）與蝸輪環(huán)（21）相嚙合，數(shù)個所述惰輪（22）轉(zhuǎn)動安裝在外層滑筒（17）上，數(shù)個惰輪（22）呈圓周狀均布安裝在蝸輪環(huán)（21）與中心齒輪（23）之間，每個惰輪（22）與蝸輪環(huán)（21）內(nèi)齒牙合中心齒輪（23）相嚙合。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的適用于無人機(jī)的輕量化高壓復(fù)合儲氫裝置，其特征在于：所述給氣組件包括第一螺母（25）、中層滑筒（26）、轉(zhuǎn)接環(huán)（27）、空心滑動螺桿（28），所述第一螺母（25）與中心螺桿（24）螺紋連接，所述中層滑筒（26）與第一螺母（25）一體設(shè)置，中層滑筒（26）與外層滑筒（17）滑動連接，中層滑筒（26）沿著外層滑筒（17）的軸向滑動，所述轉(zhuǎn)接環(huán)（27）與第一螺母（25）轉(zhuǎn)動連接，所述空心滑動螺桿（28）與轉(zhuǎn)接環(huán)（27）一體設(shè)置，空心滑動螺桿（28）外圈上開設(shè)有螺紋，空心滑動螺桿（28）通過滑槽與中心螺桿（24）滑動連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的適用于無人機(jī)的輕量化高壓復(fù)合儲氫裝置，其特征在于：所述給氣組件還包括第二螺母（29）和內(nèi)層滑筒（30），所述第二螺母（29）位于空心滑動螺桿（28）與中層滑筒（26）之間，第二螺母（29）與空心滑動螺桿（28）螺紋連接，所述內(nèi)層滑筒（30）與第二螺母（29）一體設(shè)置，內(nèi)層滑筒（30）與中層滑筒（26）滑動連接，內(nèi)層滑筒（30）沿著中層滑筒（26）的軸向滑動，所述中心螺桿（24）的螺紋螺距與空心滑動螺桿（28）的螺紋螺距相同。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的適用于無人機(jī)的輕量化高壓復(fù)合儲氫裝置，其特征在于：所述中層滑筒（26）的一側(cè)一體連接有大密封閥錐（16），所述內(nèi)層滑筒（30）的一側(cè)一體連接有小密封閥錐（15），所述小密封閥錐（15）與大密封閥錐（16）均位于放氣閥體（14）內(nèi)，小密封閥錐（15）與大密封閥錐（16）對放氣閥體（14）進(jìn)行封堵。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了適用于無人機(jī)的輕量化高壓復(fù)合儲氫裝置，涉及儲氫罐技術(shù)領(lǐng)域，包括數(shù)個機(jī)箱、總充氣管、總給氣管，每個所述機(jī)箱中設(shè)置有儲氫罐，所述儲氫罐與機(jī)箱內(nèi)壁之間連接有若干組緩震組件，每個儲氫罐的一端連接有充氣軟管，每個儲氫罐的另一端設(shè)置有放氣閥體和給氣組件，所述給氣組件設(shè)置在放氣閥體遠(yuǎn)離儲氫罐的一側(cè)，每根所述充氣軟管貫穿機(jī)箱與總充氣管相連接，每個放氣閥體上連接有給氣軟管，所有的所述給氣軟管貫穿機(jī)箱與總給氣管相連接，并聯(lián)的機(jī)箱裝載在無人機(jī)的底部，隨無人機(jī)飛行，通過總充氣管對所有的儲氫罐進(jìn)行充氣，充進(jìn)每個儲氫罐中的氣壓相等，已經(jīng)充進(jìn)的氫氣只能通過放氣閥體放出。

技術(shù)研發(fā)人員：趙麒麟,雷浩,馮彥,高荷,武龍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：協(xié)氫（上海）新能源科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15