CN106335621B - 一种空投式气球滞空系统 - Google Patents
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Abstract
一种空投式气球滞空系统，它包括挂钩（1）、主拉绳（2）、主降落伞（3）、气球囊体（4）、副降落伞（5）、控制组件、电源（7）、高压容器（8）、充气集装箱（9）、割管器（10）、副割绳器（11）、任务设备（12）、空投袋（13）、主割绳器（14）、单向阀（15）、充气软管（16）、副拉绳（17）、承力绳（18）、吊挂绳（19）、拉力开关（20）和高压阀门（21），本发明的优点是：一方面，可以满足大质量任务设备的精确定高滞空。另一方面滞空的高度高、时间长、范围大。
Description
技术领域
本发明具体涉及空投式气球领域，具体涉及一种空投式气球滞空系统。
背景技术
滞空一般采用降落伞作为载具。降落伞是利用空气阻力，依靠相对于空气的运动，将伞衣充气展开的空中稳定可展式气动力减速器，但受到风速阻力系数等多种复杂因素的影响。因此将降落伞作为滞空悬浮载具，在应用领域暴露出空中悬浮时间短、工作不稳定和载荷量小等缺点，限制了任务设备在空中持续稳定工作效能的发挥。
气球的悬浮时间长、状态稳定，应用在上述领域可比降落伞滞空系统更能确保任务设备在空中稳定的工作和发挥更大效能。
气球滞空一般在地面进行放飞。根据释放方式不同一般分为两种，一是地面自由放飞，与民用科学气球类似，另一种是用榴弹炮作为发射工具，炮射前将气球和浮力气体压缩存储，炮射后充气并利用气球的浮力将任务设备悬浮于空中，又称为炮射滞空系统、弹载气球悬浮系统等。地面自由放飞是靠自身浮力升至压力高度一般在6千米到10千米之间进行悬浮滞空。由于气球的升空受大气环境尤其是对流层的气流以及气球升空速度的影响，气球到达压力高度时的漂移量大、难以预估，不能保证投放精度。而且气球上升过程消耗时间过长，不利于快速和大面积投放。炮射滞空系统是靠特种弹将气球及任务设备弹载到指定地域上空后开舱，利用充气系统进行快速充气，几秒后气球胀满，抛掉高压容器，任务设备在气球浮力的作用下达到平衡，稳定悬挂于空中。炮射放飞具有快速、稳定、投放精确高等优点，但由于充气时间的限制，气球只能挂载质量较小的任务设备，且投放高度较低，无法完成大质量高空任务设备的投放。
发明内容
本发明的目的就是针对目前上述之不足，而提供一种空投式气球滞空系统。
本发明包括挂钩、主拉绳、主降落伞、气球囊体、副降落伞、控制组件、电源、高压容器、充气集装箱、割管器、副割绳器、任务设备、空投袋、主割绳器、单向阀、充气软管、副拉绳、承力绳、吊挂绳、拉力开关和高压阀门，控制组件、电源、高压容器和拉力开关分别安装在充气集装箱内，主降落伞、气球囊体、副降落伞、充气集装箱、任务设备和承力绳位于空投袋内，主拉绳一端设有挂钩，另一端与空投袋内的主降落伞相连，高压容器的出口处设有高压阀门，气球囊体的进气口处设有单向阀，高压阀门的出口处通过充气软管与气球囊体的进气口处的单向阀相通，副降落伞安装在充气集装箱上，承力绳的一端分别连接有主降落伞和气球囊体，承力绳的另一端连接有充气集装箱，吊挂绳一端与气球囊体底部的承力绳相连，吊挂绳另一端与任务设备相连，副拉绳一端与副降落伞相连，副拉绳的另一端与气球囊体底部的承力绳或吊挂绳相连，主割绳器安装在主降落伞和气球囊体之间的承力绳上，副割绳器安装在气球囊体与充气集装箱之间的承力绳上，割管器安装在充气软管上，拉力开关感应承力绳状态，且拉力开关控制高压阀门的电源，控制组件用于控制主割绳器、副割绳器和割管器的启动，充气集装箱内的电源分别与控制组件、主割绳器、副割绳器和割管器电连接。
高压阀门是电动活门。
控制组件包括PLC、时间传感器、压力传感器、流量传感器和/或质量传感器，时间传感器、压力传感器、流量传感器和/或质量传感器分别安装在充气集装箱内，且时间传感器、压力传感器、流量传感器和/或质量传感器分别用于检测高压容器的充气时间、压力、流量和/或质量，时间传感器、压力传感器、流量传感器和/或质量传感器的信号输入端与PLC的信号输入端信号连接，PLC的信号输出端分别控制高压容器的出口处的电动活门、主割绳器、副割绳器和割管器。
本发明的优点是：一方面，可以满足大质量任务设备的精确定高滞空。另一方面滞空的高度高、时间长、范围大。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明的主降落伞开伞后示意图；
具体实施方式
如图1、2所示，本发明包括挂钩1、主拉绳2、主降落伞3、气球囊体4、副降落伞5、控制组件、电源7、高压容器8、充气集装箱9、割管器10、副割绳器11、任务设备12、空投袋13、主割绳器14、单向阀15、充气软管16、副拉绳17、承力绳18、吊挂绳19、拉力开关20和高压阀门21，控制组件、电源7、高压容器8和拉力开关20分别安装在充气集装箱9内，主降落伞3、气球囊体4、副降落伞5、充气集装箱9、任务设备12和承力绳18位于空投袋13内，主拉绳2一端设有挂钩1，另一端与空投袋13内的主降落伞3相连，高压容器8的出口处设有高压阀门21，气球囊体4的进气口处设有单向阀15，高压阀门21的出口处通过充气软管16与气球囊体4的进气口处的单向阀15相通，副降落伞5安装在充气集装箱9上，承力绳18的一端分别连接有主降落伞3和气球囊体4，承力绳18的另一端连接有充气集装箱9，吊挂绳19一端与气球囊体4底部的承力绳18相连，吊挂绳19另一端与任务设备12相连，副拉绳17一端与副降落伞5相连，副拉绳17的另一端与气球囊体4底部的承力绳18或吊挂绳19相连，主割绳器14安装在主降落伞3和气球囊体4之间的承力绳18上，副割绳器11安装在气球囊体4与充气集装箱9之间的承力绳18上，割管器10安装在充气软管16上，拉力开关20感应承力绳18状态，且拉力开关20控制高压阀门21的电源，控制组件用于控制主割绳器14、副割绳器11和割管器10的启动。
充气集装箱9内的电源分别与控制组件、主割绳器14、副割绳器11和割管器10电连接。
高压阀门21是电动活门21。
控制组件包括PLC、时间传感器、压力传感器、流量传感器和/或质量传感器，时间传感器、压力传感器、流量传感器和/或质量传感器分别安装在充气集装箱9内，且时间传感器、压力传感器、流量传感器和/或质量传感器分别用于检测高压容器8的充气时间、压力、流量和/或质量，时间传感器、压力传感器、流量传感器和/或质量传感器的信号输入端与PLC的信号输入端信号连接，PLC的信号输出端分别控制高压容器8的出口处的电动活门21、主割绳器14、副割绳器11和割管器10。
工作方式：将主拉绳2上的挂钩1与空投平台上的投放装置相连，将整体打包的气球滞空系统抛出投放装置后，主拉绳2将空投袋13内的主降落伞3的伞包打开，并将主降落伞3拉出，主降落伞3通过承力绳18将气球囊体4从空投袋13中拉出，此时充气集装箱9吊挂在承力绳18的最下端见图2。气球囊体4被完全拉出的同时，承力绳18受力绷紧并触碰拉力开关20，拉力开关20接通高压阀门21的电源，高压阀门21打开，高压容器8内的高压气体通过充气软管16对气球囊体4进行充气，同时控制组件启动工作，检测高压容器8内的时间、压力、流量和/或质量。
分离状态：当高压容器8内的压力或系统高度参数降低至预设值时，控制组件控制主割绳器14割断主降落伞3与气球囊体4间的承力绳18其中，系统高度可由外界大气压高度或者运行间隔时间等参数转换计算确定，主降落伞3被抛弃后，系统整体加速下落，控制组件监测到高压容器8内的压力或系统高度参数降至预设值时，控制割管器10和副割绳器11割断囊体与充气集装箱9间的充气软管16和承力绳18，使气球系统与充气集装箱9分离；充气集装箱9因失去气球的浮力下坠加速，气球则加速上浮，吊挂绳19则将任务设备12从空投袋13中拉出并吊挂于气球下方执行任务,副拉绳17将副降落伞5从空投袋13中拉出并打开伞包降落回收。
Claims (3)
1.一种空投式气球滞空系统，其特征在于它包括挂钩（1）、主拉绳（2）、主降落伞（3）、气球囊体（4）、副降落伞（5）、控制组件、电源（7）、高压容器（8）、充气集装箱（9）、割管器（10）、副割绳器（11）、任务设备（12）、空投袋（13）、主割绳器（14）、单向阀（15）、充气软管（16）、副拉绳（17）、承力绳（18）、吊挂绳（19）、拉力开关（20）和高压阀门（21），控制组件、电源（7）、高压容器（8）和拉力开关（20）分别安装在充气集装箱（9）内，主降落伞（3）、气球囊体（4）、副降落伞（5）、充气集装箱（9）、任务设备（12）和承力绳（18）位于空投袋（13）内，主拉绳（2）一端设有挂钩（1），另一端与空投袋（13）内的主降落伞（3）相连，高压容器（8）的出口处设有高压阀门（21），气球囊体（4）的进气口处设有单向阀（15），高压阀门（21）的出口处通过充气软管（16）与气球囊体（4）的进气口处的单向阀（15）相通，副降落伞（5）安装在充气集装箱（9）上，承力绳（18）的一端分别连接有主降落伞（3）和气球囊体（4），承力绳（18）的另一端连接有充气集装箱（9），吊挂绳（19）一端与气球囊体（4）底部的承力绳（18）相连，吊挂绳（19）另一端与任务设备（12）相连，副拉绳（17）一端与副降落伞（5）相连，副拉绳（17）的另一端与气球囊体（4）底部的承力绳（18）或吊挂绳（19）相连，主割绳器（14）安装在主降落伞（3）和气球囊体（4）之间的承力绳（18）上，副割绳器（11）安装在气球囊体（4）与充气集装箱（9）之间的承力绳（18）上，割管器（10）安装在充气软管（16）上，拉力开关（20）感应承力绳（18）状态，且拉力开关（20）控制高压阀门（21）的电源，控制组件用于控制主割绳器（14）、副割绳器（11）和割管器（10）的启动，充气集装箱（9）内的电源分别与控制组件、主割绳器（14）、副割绳器（11）和割管器（10）电连接。
2.根据权利要求1所述的一种空投式气球滞空系统，其特征在于高压阀门（21）是电爆活门（21）。
3.根据权利要求2所述的一种空投式气球滞空系统，其特征在于控制组件包括PLC、时间传感器、压力传感器、流量传感器和/或质量传感器，时间传感器、压力传感器、流量传感器和/或质量传感器分别用于检测高压容器（8）的充气时间、压力、流量和/或质量，时间传感器、压力传感器、流量传感器和/或质量传感器的信号输入端与PLC的信号输入端信号连接，PLC的信号输出端分别控制高压容器（8）的出口处的电爆活门（21）、主割绳器（14）、副割绳器（11）和割管器（10）。
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