CN101898632A - 一种装有涡喷发动机或自增压燃烧器的系留气球 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种装有涡喷发动机或自增压燃烧器的系留气球，涉及浮空器空中系留装置领域，它包括地面装置，球体，连接地面装置与球体的缆绳；该球体下部连有载荷舱，所述球体下部安装有至少一个由燃料箱供给燃料的涡喷发动机或自增压燃烧器，各涡喷发动机或自增压燃烧器的出气口均通过保温隔热的引气管道与球体内部连通，所述球体下部还装有压力控制阀。本发明在一定程度上保持了氦气系留气球的优势，又大大降低了制造成本和使用成本，为系留气球在民用领域广泛应用打下了坚实的基础。

Description

一种装有涡喷发动机或自增压燃烧器的系留气球

技术领域

本发明涉及浮空器空中系留装置领域，尤其涉及一种装有涡喷发动机或自增压燃烧器的系留气球，它通过涡喷发动机或自增压燃烧器加热空气作为浮升气体并可保持留气球的外型。

背景技术

系留气球是一种依靠浮力升空，通过缆绳系留的浮空平台。它能够搭载图像采集设备、通信设备等电子设备充当监视、中继平台。

现有的系留气球主要采用氦气等作为浮升气体，系留气球内部设有副气囊，副气囊的作用是在不排放主气囊内气体的条件下，保持主气囊内外压强差为定值，这种系留气球具有抗风能力强、姿态稳定性高等优越性能，但氦气及气球囊体材料价格高昂，加工制造难度较大，造成氦气系留气球的制造和使用成本都十分昂贵，难以在民用领域推广应用。

另外现有系留气球体需要设立专门的旋转平台和锚泊装置，这种结构也增加了系留气球的制成难度和制造成本，阻碍了系留气球的推广应用。

发明内容

为了克服现有系留气球价格高昂，加工制造难度较大，难以在民用领域推广应用的缺陷，本发明旨在提供一种装有涡喷发动机或自增压燃烧器的系留气球，该系留气球制造成本和使用成本较低、安全性较高、且具有一定的抗风能力。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种装有涡喷发动机或自增压燃烧器的系留气球，包括地面装置，球体，连接地面装置与球体的缆绳；该球体下部连有载荷舱，其结构特点是，所述球体下部安装有至少一个由燃料箱供给燃料的涡喷发动机或自增压燃烧器，各涡喷发动机或自增压燃烧器的出气口均通过保温隔热的引气管道与球体内部连通，所述球体下部还装有压力控制阀。

由装在球体下部的涡喷发动机或自增压燃烧器产生的高温气体，通过保温隔热的引气管道将高温气体引入气球球体内部，利用热空气代替氦气，球体下部安装压力控制阀，可以调节球体内部压力，因此球体可以不用设置副气囊，减少了制造工艺，节约了系留气球的制造成本。

所述地面装置包括缆绳收放机构、地面通信设备、可显示系留气球动向并进行撤收控制的指挥台、用于运输系留气球的拖车。藉由该指挥台的控制，系留气球可以被安全回撤，并在出现意外情况时直接对系留气球进行调节控制。

所述缆绳为纯拉力元件构成的拉力缆绳或是包含燃料输送管道的混合缆绳，若缆绳为包含燃料输送管道的混合缆绳时，所述的燃料箱可以放置在地面上。

所述球体顶端设有防撞灯，在飞行过程中，发出警示亮光，可避免其它飞行物与之相撞。所述球体顶端设有放气阀，回收时可对系留气球进行放气，以便运输。

所述球体上设有用于与地面通信设备进行联络的空中通信设备以及测量温度、风速、缆绳张力的测量单元。所述涡喷发动机或自增压燃烧器一侧设有根据测量单元控制燃料箱燃料供给流量的涡喷发动机或自增压燃烧器控制器。当测量单元测量所得的缆绳张力过大，涡喷发动机或自增压燃烧器控制器则减少燃料箱的燃料供给流量，球体产生的净浮力逐渐减小，缆绳张力变小。当测量单元测得的缆绳张力过小，涡喷发动机或自增压燃烧器控制器则增加燃料箱的燃料供给流量，球体产生的净浮力逐渐加大，缆绳张力变大，如此便可以保证球体在一定范围内具有恒定的净浮力，保证系留热气球在风场中的相对稳定。

测量单元测量温度、风速、缆绳张力的参数传输到指挥台，并通过涡喷发动机或自增压燃烧器控制器自动调节燃料箱的燃料供给流量，从而实现对球体的控制。

所述球体的尾部设置有气囊制造的倒“Y”型尾翼，该倒“Y”型尾翼的气室与球体尾部相通。

将整个系留气球运输到升空地点以后，选择合适地点用地锚等固定好缆绳收放机构，在缆绳收放机构旁铺设如地膜、帆布等球体保护材料，取出并展开球体，依次装好防撞灯、涡喷发动机或自增压燃烧器、引气管道、载荷舱、压力控制阀、燃料箱、空中通讯设备、测量单元等，连接好涡喷发动机或自增压燃烧器控制器、指挥台、地面通信设备等电气系统并完成与地面显示控制系统的调试，采用鼓风机快速将球体充满成型。

启动涡喷发动机或自增压燃烧器，热气经过引气管道送入球体内，在压力的作用下，球体内的冷空气由压力控制阀排出，随着球体内空气的加热，球体将产生浮力逐渐升空，打开缆绳收放机构释放缆绳，直到球体达到目标高度。

涡喷发动机或自增压燃烧器控制器根据张力传感器测量的净浮力来调节燃料箱的燃料供给流量，保证球体具有恒定的净浮力，实现系留热气球在风场中具有较稳定的姿态。

任务完成以后，打开缆绳收放机构回收缆绳，直到球体达到地面3-5米的高度，在指挥台的控制下，涡喷发动机或自增压燃烧器控制器逐渐减少燃料箱的燃料供给流量，直到球体净浮力接近到零，同时将球体控制到保护膜上面，关闭涡喷发动机或自增压燃烧器，打开球体顶部的放气阀快速放出球内热气，依次拆除球上设备、缆绳收放机构并装箱装入拖车，即完成一次升空任务。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明不需要专门的旋转平台和锚泊装置，利用热空气代替氦气，取消了副气囊，与同样载荷的氦气球相比，总造价可以节约4/5左右，具有升空回收时间只需氦气球1/10以内的快速响应能力，短周期使用具有只需氦气球1/10左右费用的低廉使用成本。

本发明在一定程度上保持了氦气系留气球的优势，又大大降低了制造成本和使用成本，为系留气球在民用领域广泛应用打下了坚实的基础。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明一种实施例的结构示意图；

图2是图1的局部示意图。

在图中

1-球体；        2-涡喷发动机或自增压燃烧器；  3-缆绳；

4-载荷舱；      5-尾翼；                      6-防撞灯；

7-缆绳收放机构；    8-拖车；           9-引气管道；

10-压力控制阀；     11-地面通信设备；  12-指挥台；

13-燃料箱；         14-放气阀；        15-空中通信设备；

16-测量单元；       17-涡喷发动机或自增压燃烧器控制器。

具体实施方式

实施例1

一种装有自增压燃烧器的系留气球，如图1所示，包括地面装置，球体1，连接地面装置与球体1的缆绳3。该缆绳3为内含燃料输送管道的混合缆绳。如图2所示，所述球体1下部安装有三个由燃料箱13供给燃料的自增压燃烧器2，各自增压燃烧器的出气口均通过保温隔热的引气管道9与球体1内部连通，所述球体1下部还装有压力控制阀10，球体1顶部设有在飞行过程中防止其它飞行物与之相撞的防撞灯6和回收时用于释放球体1内热气的放气阀14。该球体1下部连有载荷舱4，所述球体1球体上还设有空中通信设备15以及测量温度、风速、缆绳张力的测量单元16。所述涡喷发动机或自增压燃烧器2一侧设有根据测量单元16控制燃料箱13燃料供给流量的自增压燃烧器控制器17。

所述球体1的尾部设置有气囊制造的倒“Y”型尾翼5，该倒“Y”型尾翼5的气室与球体1尾部相通。

所述地面装置包括缆绳收放机构7、地面通信设备11、可显示系留气球动向并进行撤收控制的指挥台12、用于运输系留气球的拖车8和燃料箱13，其中燃料箱13通过缆绳3向自增压燃烧器2输送燃料，供应流量由自增压燃烧器控制器17控制。

将整个系留气球运输到升空地点以后，选择合适地点用地锚等固定好缆绳收放机构7，在缆绳收放机构7旁铺设如地膜、帆布等球体保护材料，取出并展开球体1，依次装好防撞灯6、自增压燃烧器2、引气管道9、载荷舱4、压力控制阀10、燃料箱13、空中通讯设备15、测量单元16等，连接好自增压燃烧器控制器17、指挥台12、地面通信设备11等电气系统并完成与地面显示控制系统的调试，采用鼓风机快速将球体1充满成型。

打开自增压燃烧器2，热气经过引气管道9送入球体1内，在压力的作用下，球体1内的冷空气由压力控制阀10排出，随着球体1内空气的加热，球体1将产生浮力逐渐升空，打开缆绳收放机构7释放缆绳，直到球体1达到目标高度。

自增压燃烧器控制器17根据张力传感器测量的净浮力来控制燃料箱13的燃料供给流量，保证球体具有恒定的净浮力，实现系留热气球在风场中具有较稳定的姿态。

任务完成以后，打开缆绳收放机构7回收缆绳3，直到球体1达到地面3-5米的高度，在指挥台12的控制下，自增压燃烧器控制器17逐渐减少燃料箱13燃料的供给流量，直到球体1净浮力接近到零，同时将球体1控制到保护膜上面，关闭自增压燃烧器2，打开球体1顶部的放气阀14快速放出球内热气，依次拆除球上设备、缆绳收放机构7并装箱装入拖车8，即完成一次升空任务。

实施例2

一种装有涡喷发动机的系留气球，如图1所示，包括地面装置，球体1，连接地面装置与球体1的缆绳3。该缆绳3为内含燃料输送管道的混合缆绳。如图2所示，所述球体1下部安装有三个由燃料箱13供给燃料的涡喷发动机2，各涡喷发动机的出气口均通过保温隔热的引气管道9与球体1内部连通，所述球体1下部还装有压力控制阀10，球体1顶部设有在飞行过程中防止其它飞行物与之相撞的防撞灯6和回收时用于释放球体1内热气的放气阀14。该球体1下部连有载荷舱4，所述球体1球体上还设有空中通信设备15以及测量温度、风速、缆绳张力的测量单元16。所述涡喷发动机2一侧设有根据测量单元16控制燃料箱13燃料供给流量的涡喷发动机控制器17。

该装有涡喷发动机的系留气球其它结构形式和对该系留气球的控制方法与实施例1相同，不在赘述。

以上实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明保护的范围内。

Claims (7)

1.一种装有涡喷发动机或自增压燃烧器的系留气球，包括地面装置，球体(1)，连接地面装置与球体(1)的缆绳(3)；该球体(1)下部连有载荷舱(4)，其特征在于，所述球体(1)下部安装有至少一个由燃料箱(13)供给燃料的涡喷发动机或自增压燃烧器(2)，各涡喷发动机或自增压燃烧器(2)的出气口均通过保温隔热的引气管道(9)与球体(1)内部连通，所述球体(1)下部还装有压力控制阀(10)。

2.根据权利要求1所述的系留气球，其特征在于，所述地面装置包括缆绳收放机构(7)、地面通信设备(11)、可显示系留气球动向并进行撤收控制的指挥台(12)、用于运输系留气球的拖车(8)。

3.根据权利要求1所述的系留气球，其特征在于，所述缆绳(3)为纯拉力元件构成的拉力缆绳或是包含燃料输送管道的混合缆绳。

4.根据权利要求1所述的系留气球，其特征在于，所述球体(1)顶端设有放气阀(14)。

5.根据权利要求1所述的系留气球，其特征在于，所述球体(1)球体上设有空中通信设备(15)以及测量温度、风速、缆绳张力的测量单元(16)。

6.根据权利要求1所述的系留气球，其特征在于，所述球体(1)的尾部设置有气囊制造的倒“Y”型尾翼(5)，该倒“Y”型尾翼(5)的气室与球体(1)尾部相通。

7.根据权利要求5所述的系留气球，其特征在于，所述涡喷发动机或自增压燃烧器(2)一侧设有根据测量单元(16)测量值控制燃料箱(13)燃料供给流量的涡喷发动机或自增压燃烧器控制器(17)。

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