CN102092471B - 系留热气飞艇浮空平台 - Google Patents

Abstract

本发明一种系留热气飞艇浮空平台，包括囊体、吊舱、锚泊车、控制系统、地面设备；囊体经吊挂绳与吊舱连接，系留缆绳连接于吊挂绳下端的交汇点上，系留缆绳装于锚泊车。所说的系留缆绳通过导向盘缠绕在液压绞盘上，导向盘和液压绞盘固定在锚泊车上。本发明采用遥控操作的方式，将系留热气球释放至2000m左右空中，用于携带通讯基站，可在某个地域快速部署，使得在紧急状况下能够保证通讯信号畅通，并具有监视侦查的功能。具有操作维护简单、使用费用低廉、安全可靠等优点。

Description

系留热气飞艇浮空平台

技术领域

本发明涉及一种浮空平台，具体说是一种实现在重大自然灾害情况下的应急通信、利用系留缆绳来定点升空并控制其高度热气飞艇浮空平台。

背景技术

2008年中国遭受特大雪灾和汶川特大地震的双重打击，灾区通讯完全中断，信息的不通畅严重影响了救灾的执行和调度，反应出我国在应急通讯方面缺乏有效的预案和措施，因此，如何实现在重大自然灾害情况下的应急通讯，成为一项迫切的课题。如果在自然灾害期间架设起一个应急浮空平台，将小型通讯中继基站带至2000m空中，这样可以大大提高救援效率，极大地减小人民财产损失、挽回无数生命。

目前实现紧急通信的措施就是将通信基站升到要求的高度，最有效可行的办法就是利用浮空器作为浮空平台，达到将通信基站悬浮在一定高度进行工作。由于浮空器的某些特点，目前较为高端的技术是采用氦气飞艇浮空器实现应急通讯，但是其操作复杂、维护繁琐、使用费用高昂，难易普及，仅在高端的军事侦查中应用。作为通讯应急系统，市场迫切需要一种操作维护简单、使用费用低廉的浮空平台，以便发生自然灾害抢险救灾时及时通讯。

发明内容

为了克服现有技术的上述不足，本发明提供了一种操作维护简单、使用费用低廉、安全可靠的系留热气飞艇浮空平台。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括囊体、吊舱、锚泊车、控制系统、地面设备；囊体经吊挂绳与吊舱连接，系留缆绳连接于吊挂绳下端的交汇点上，系留缆绳装于锚泊车。

所说的系留缆绳通过导向盘缠绕在液压绞盘上，导向盘和液压绞盘固定在锚泊车上。

所说的吊舱内有通讯基站设备和发电设备；液化气瓶安装于吊舱两侧，成对称分布。

所说的囊体两侧分布内吊挂绳，内吊挂绳上与囊体顶部相连接，下与挂架相连接，挂架上安装有通过吊舱上的发电设备供电的增压风机和通过吊舱上的液化气瓶供气的加热器。

本发明囊体为流线型的囊体及Y型尾翼，在空中始终囊体头部迎风，保持囊体基本水平的姿态，在空中系留时能够保持很小的阻力及很强的稳定性。

所说的控制系统包括地面控制系统和空中控制系统以及一个用于发出地面人工操纵设备的遥控指令、接收空中平台监控数据的通讯电台；地面控制系统包括人工操纵、显示设备；空中控制系统包括装于囊体上的温度传感器、风速仪、气压传感器、GPS定位仪所构成的监控系统，空中控制系统还包括接收地面人工操纵设备的遥控指令、采集监控系统信息、进行A/D转换、GPS数据接收，且向燃烧器控制电路发出控制燃烧器主阀开闭的信号、向增压风机控制装置、泄压阀控制装置发出控制指令的中央控制器。

本发明采用囊体内部燃烧器加热的方式产生升力带动挂架及吊舱上升，利用增压风机来保持囊内压力，使囊体工作时保持流线体的外型，并保证使其产生的阻力最小，吊舱采用与囊体离开一段距离悬挂，吊舱直接悬挂在吊挂绳上，系留缆绳与吊挂绳直接连接，力传递不通过吊舱，有利于减轻吊舱的重量，增加系统性能。地面锚泊设施根据需要的速度释放及回收系留缆绳。

本发明工作控制方式采用地面遥控，根据地面状态监测的情况，通过中央控制器对燃烧器、增压风机及泄压阀部件进行操控，使其携带通信基站在空中悬浮到一定高度，根据风力的大小来改变加热量来保证具有足够的剩余浮力，然后打开通信基站，任务机工作，提供信息通讯服务。

本发明采用遥控操作的方式，将系留热气球释放至2000m左右空中，用于携带通讯基站，可在某个地域快速部署，使得在紧急状况下能够保证通讯信号畅通，并具有监视侦查的功能。

本发明与系留氦气球相比的有益效果是：a)生产成本低。生产一个系留热气球的成本是一个系留氦气球的十分之一到二十分之一；b)使用维护费用低。系留热气球每次的使用费用只有一些运输费、燃气费以及人员费用，而同等级别大小的系留氦气球使用一次，光氦气费用就以百万计；c)材料、气源不受限制。热气球所用的纺织材料全部是国内生产，燃气用的是普通石油液化气，资源随处可寻，而系留氦气飞艇所用的材料大多需要国外进口，氦气基本也靠进口，一旦出现状况很容易受到限制；d)操作简单方便，展开快速，可快速搭建、快速升空。系留氦气飞艇是一个庞大的系统，需要人员多(20～30人)，准备时间也很长(最少5小时)。而系留热气球最少只需要操纵人员5人，准备及布置时间最短只需20min，非常适合用于紧急情况下的快速部署；e)系统简单，通过性好，便于运输。系留氦气球需要配套氦气车、锚泊车、发电车、控制车等大型车辆，只能通过3级以上公路运输，在灾害条件下，难以到达受灾现场，而系留热气球只需要一辆轻型卡车即可装载全部设备，紧急情况下甚至能够分解运输，深入受灾一线，更好的发挥作用；f)系留氦气球对人员要求比较高，平时需要保持一定数量的操作队伍，并实施训练，才能在应急情况下发挥作用，而系留热气球对人员要求很低，只需保有2～3名经过培训的核心技术人员，其他人员无需专业培训，减少了平时的开支；g)系留氦气球庞大的球体在下雪时会堆积厚重的积雪，并且根本无法清理，因此，下雪天氦气球是不能充气的，更不能升空，而系留热气球温度高(囊内温度高达100℃)，雪花落在球体上会立刻融化，不会增加囊体重量，能够在小雪天使用，国外有热气球在雨雪云中安全飞行不结冰的成功记录。

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为本发明的结构示意图。图2为本发明囊体部分侧视图。图3为本发明吊舱部分结构示意图。图4为本发明地面锚泊设施。图5为本发明控制系统。

具体实施方式

在图1中，本发明包括囊体1、吊舱3、系留缆绳4、锚泊车7、控制系统、地面保障设备等。囊体1通过吊挂绳2与吊舱3连接，吊挂绳2成扇形分布，分布角度根据囊体1与吊挂绳2直接的距离来定，系留缆绳4接到吊挂绳2的交汇点上，然后通过导向盘5与缠绕在液压绞盘6上，导向盘5和液压绞盘6固定在锚泊车7上。囊体1由于内部的加热器产生热空气而得到升力上升，液压绞盘6通过缆绳4控制系留热气飞艇的工作高度、升空及回收速度。系留缆绳4和吊挂绳2的交汇点之间装旋转连接器。

图2中，内吊挂绳8成扇形排列分布在囊体的两侧(图2为一侧视图，另一侧对称)。内吊挂绳8上与囊体顶部相连接，下与挂架9相连接，内吊挂绳8承受挂架9及其上安装的增压风机10和加热器11的重量，还承受囊体外部的吊舱的重量。增压风机10通过吊舱上的发电设备供电，保证囊体保持一定的内压，加热器11主要产生热量，通过吊舱上的液化气瓶供气。

图3中，吊舱框架12直接悬挂在吊挂绳2上，系留缆绳4连接到吊挂绳2的交汇点上，通讯基站及任务设备13、管路系统、供电设备、液化气瓶14安装于吊舱框架12内部。液化气瓶14的安装成对称分布。

图4中，地面锚泊设施包括释放及回收系留缆绳的液压滚筒6，用以在需要的时候释放及回收系留缆绳，改变系留热气飞艇的工作高度、升空及回收。吊挂绳经囊体、挂架、吊舱，最终的受力点集中在系留缆绳4上。系留缆绳4先通过导向盘5，再进入张力释放机构15，最后缠绕到液压滚筒6上。张力释放机构15主要是释放系留缆绳4缠绕在液压滚筒6上时产生的互相挤压的张力，防止系留缆绳4缠绕时损坏。导向盘作为整体能够在液压绞盘平面偏转，使任何方向进入的缆绳通过导向盘后都以水平方向进入液压绞盘。7为锚泊车。

图5所示为整体系留热气飞艇浮空平台的控制系统图，控制系统包括地面控制系统16和空中控制系统17。地面控制系统16主要包括有人工操纵装置、显示设备。通讯电台发出地面设备的遥控指令、接收空中平台监控数据。空中控制系统17包括装于囊体上的温度传感器、风速仪、气压传感器、GPS定位仪所构成的监控系统；包括接收遥控指令、采集监控系统信息、A/D转换、GPS数据接收中央控制器。中央控制器可向燃烧器控制电路发出控制燃烧器主阀开闭的控制信号、向增压风机控制装置及泄压阀控制装置发出控制信号(控制指令)。地面控制系统16通过通讯电台给空中控制系统17发出指令来操纵飞行平台的燃烧器火力控制，控制囊内温度，保持飞行平台的升力，同时，对飞行平台的状态信息：气瓶压力、发电机电压、发电机油箱油量、囊顶部温度、囊压、平台所处高度、GPS位置、风速等进行监控，通过通讯电台将监控信息下传，便于地面人员实时掌控，确保任务的顺利完成。

地面保障设备主要提供热气球囊体使用维护所必须的设备设施。主要包括鼓风机、发电机、工具箱、电动油泵等。鼓风机为热气球起飞时使用，发电机给锚泊车提供电源。

Claims (5)

1.一种系留热气飞艇浮空平台，其特征在于：包括囊体、吊舱、锚泊车、控制系统；囊体经吊挂绳与吊舱连接，系留缆绳连接于吊挂绳下端的交汇点上，系留缆绳装于锚泊车，

所说的控制系统包括地面控制系统和空中控制系统以及一个用于发出地面人工操纵设备的遥控指令、接收空中平台监控数据的通讯电台；地面控制系统包括人工操纵、显示设备；空中控制系统包括装于囊体上的温度传感器、风速仪、气压传感器、GPS定位仪所构成的监控系统，空中控制系统还包括接收地面人工操纵设备的遥控指令、采集监控系统信息、进行A/D转换、GPS数据接收，且向燃烧器控制电路发出控制燃烧器主阀开闭的信号、向增压风机控制装置、泄压阀控制装置发出控制指令的中央控制器。

2.根据权利要求1所述的系留热气飞艇浮空平台，其特征在于：所说的系留缆绳通过导向盘缠绕在液压绞盘上，导向盘和液压绞盘固定在锚泊车上。

3.根据权利要求1所述的系留热气飞艇浮空平台，其特征在于：所说的吊舱内有通讯基站设备和发电设备；液化气瓶安装于吊舱两侧，成对称分布。

4.根据权利要求1所述的系留热气飞艇浮空平台，其特征在于：所说的囊体内两侧分布内吊挂绳，内吊挂绳上与囊体顶部相连接，下与挂架相连接；挂架上安装有通过吊舱上的发电设备供电的增压风机和通过吊舱上的液化气瓶供气的加热器。

5.根据权利要求1所述的系留热气飞艇浮空平台，其特征在于：囊体为流线型的囊体及Y型尾翼。

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