CN106379509B - 一种弹载式浮空气球系统 - Google Patents

Abstract

一种弹载式浮空气球系统，包括降落伞、浮空气球、弹射筒、分离螺母、球伞分离切割器、球舱分离切割器、管路分离装置、充气装置、球舱舱段、伞舱舱段、有效载荷；到达目的区域后，弹射筒弹出降落伞伞包，降落伞开伞，浮空气球包利用伞舱舱段、球舱舱段的分离从球舱舱段内拉出，充气装置为浮空气球充气后，管路分离装置将两者分离，球伞分离切割器分离浮空气球与伞舱舱段，有效载荷吊舱与运载器分离，球舱分离切割器分离浮空气球与球舱舱段，有效载荷吊舱拉出球舱舱段，浮空气球带动有效载荷浮空工作。本发明与现有的地面施放浮空气球相比，改变了传统浮空气球自下而上的施放方式，实现了自上而下的自动施放，更有利于军事和应急应用。

Description

一种弹载式浮空气球系统

技术领域

本发明涉及一种浮空气球，特别是一种弹载式浮空气球系统，能够包装于运载火箭或导弹等运载器内，随运载器飞行至预定区域后从运载器内部拉出、展开、充气并最终漂浮。

背景技术

传统的浮空器一般采用地面施放的方式，但是当浮空器用于军事用途时，这种施放方式很难在敌方阵地执行，若在本方阵地施放，浮空器在进入敌方领空的过程中极易受到攻击，因此其应用将受到很大限制。弹载式浮空气球系统，是利用运载火箭或导弹等运载器将折叠包装状态的浮空气球发射至预定区域，浮空气球与运载分离后在空中拉出、展开、充气，完全充满后携带有效载荷开机工作，由于气球可携带侦查、通讯、环境探测等多种载荷，在实战和应急环境下具有较高的实用价值，目前国内外还没有类似的产品。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种弹载式浮空气球系统，解决了战场环境和应急条件下浮空气球的快速布放问题，改变了传统浮空气球自下而上的布放方式，利用运载器实现自上而下的战场自动布放，特别适合于侦查、预警、对地观测等特殊用途。

本发明的技术解决方案是：一种弹载式浮空气球系统，包括降落伞、浮空气球、弹射筒、分离螺母、球伞分离切割器、球舱分离切割器、管路分离装置、充气装置、球舱舱段、伞舱舱段、有效载荷，其中

浮空气球，折叠包装形成浮空气球包，球舱分离切割器及其电缆包装在浮空气球包内，有效载荷放置在有效载荷吊舱内，浮空气球包、充气装置、有效载荷吊舱放置在球舱舱段，降落伞伞包、弹射筒放置在伞舱舱段，降落伞与伞舱舱段固定连接，球舱舱段、伞舱舱段对接后固定连接，分离螺母放置在球舱舱段、伞舱舱段分离面，浮空气球包通过上吊带、球伞分离切割器与伞舱舱段固定连接，浮空气球与球舱舱段通过下吊带固定连接，充气装置通过管路分离装置与浮空气球固定连接，球舱舱段、伞舱舱段放置在运载器内；

运载器飞行到达目的区域后，弹射筒作动，弹出降落伞伞包，降落伞开伞，分离螺母将伞舱舱段、球舱舱段解锁，伞舱舱段、球舱舱段受到的气动阻力不同而产生相对运动并最终分离，同时浮空气球包利用伞舱舱段、球舱舱段的分离力从球舱舱段内拉出，浮空气球包拉直并稳定后，充气装置为浮空气球充气直至浮空气球充满，管路分离装置启动并将充气管路与浮空气球分离，球伞分离切割器起爆，切断浮空气球、伞舱舱段之间的上吊带，将浮空气球与伞舱舱段分离，有效载荷吊舱解锁，使得有效载荷吊舱与运载器分离，球舱分离切割器起爆将浮空气球与球舱舱段之间的下吊带切断，使得浮空气球与运载器分离，有效载荷吊舱拉出球舱舱段，浮空气球带动有效载荷浮空工作。

所述的球伞分离切割器、球舱分离切割器均为电起爆火工装置。

所述的充气装置采用高压气瓶直充的方式实现快速充气，充气装置内部不设计减压部件。

所述的浮空气球的内部中轴线处设有1根中心吊带。

所述的浮空气球外部、球舱舱段和伞舱舱段之间设有撕裂带。

所述的撕裂带为2根或者3根。

所述的分离螺母将伞舱舱段、球舱舱段解锁并令伞舱舱段、球舱舱段产生相对运动是在当降落伞下降速度不超过30m/s时执行。

所述的上吊带包括第一上支、第一下支，第一上支一端与浮空气球固定连接，第一下支一端与伞舱舱段固定连接，第一上支另一端、第一下支另一端与第一环套固定连接；下吊带包括第一上支、第一下支，第一上支一端与浮空气球固定连接，第一下支一端与球舱舱段固定连接，第一上支另一端、第一下支另一端与第二环套固定连接。

所述的管路分离装置包括上连接盖、第一卡爪、第二卡抓、扎紧绳、下壳体、弹簧、切割器，下壳体与充气装置固定连接、弹簧放置在第一卡爪、第二卡抓之间，当未进行充气装置与浮空气球分离时，第一卡爪、第二卡爪将上连接盖与浮空气球连接，并通过扎紧绳固定，实现与浮空气球的固定连接，当进行充气装置与浮空气球分离时，切割器工作并将扎紧绳切断，弹簧将第一卡爪、第二卡爪弹开，实现上连接盖、与浮空气球的分离，充气装置与浮空气球分离。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明弹载式浮空气球系统与现有的地面施放浮空气球相比，改变了传统浮空气球自下而上的施放方式，实现了自上而下的自动施放，更有利于军事和应急应用；

(2)本发明弹载式浮空气球系统通过采用撕裂带降低浮空气球拉直展开过程中的过载、中心吊带承受浮空气球拉直展开过程中的力学载荷，确保浮空气球的柔性蒙皮在拉直展开过程中不发生损坏，具有较好的实用价值。

附图说明

图1为本发明一种弹载式浮空气球系统工作程序示意图；

图2为本发明一种弹载式浮空气球系统在运载器内的结构布局示意图；

图3为本发明一种弹载式浮空气球系统的伞舱舱段结构布局示意图；

图4为本发明一种弹载式浮空气球系统的浮空气球展开过程及展开后结构示意图；

图5为本发明一种弹载式浮空气球系统的充气管路布局示意图；

图6为本发明一种弹载式浮空气球系统与舱段的连接吊带的结构示意图；

图7为本发明一种弹载式浮空气球系统管路分离装置结构示意图。

具体实施方式

本发明针对现有技术的不足，提出一种弹载式浮空气球系统，解决了战场环境和应急条件下浮空气球的快速布放问题，改变了传统浮空气球自下而上的布放方式，利用运载器实现自上而下的战场自动布放，特别适合于侦查、预警、对地观测等特殊用途，下面结合附图对本发明进行详细说明。

本发明一种弹载式浮空气球系统包括伞舱结构、降落伞、浮空气球、弹射筒、分离螺母、球伞分离切割器、球舱分离切割器、管路分离装置、充气装置、球舱舱段、伞舱舱段。

如图1所示为本发明一种弹载式浮空气球系统工作程序示意图，浮空气球系统安装在运载器内并随之飞行，到达目的区域后，根据开伞要求，弹射筒作动，弹出降落伞伞包、降落伞开伞，降落伞展开后实施系统减速和姿态稳定，其中，降落伞与伞舱舱段、球舱舱段连接；当浮空气球系统的下降速度不超过30m/s时，启动分离螺母，分离螺母将伞舱舱段和气球舱段解锁，两个舱段受到的气动阻力不同而产生相对运动并最终分离，浮空气球利用两个舱段的分离力从气球舱段内拉出；浮空气球拉直并稳定后(约3s～5s)，充气装置开始为浮空气球快速充气；浮空气球充满气后，启动管路分离装置，实现充气管路与浮空气球分离；几秒后起爆球伞分离切割器，将浮空气球与伞舱舱段的连接吊带(浮空气球的上吊带)切断，实现浮空气球与伞舱舱段(包括降落伞)分离；有效载荷吊舱解锁，解除其与运载器结构的连接关系，其中，有效载荷吊舱与浮空气球连接；最后球舱分离切割器将浮空气球与球舱结构的连接吊带(浮空气球的下吊带)切断，浮空气球与运载器结构分离，有效载荷吊舱也随之拉出舱体，浮空气球、有效载荷吊舱最终在预定高度工作，浮空气球携带有效载荷浮空工作。

如图2所示为本发明一种弹载式浮空气球系统在运载器内的结构布局示意图，浮空气球系统包括伞舱结构、降落伞、浮空气球、弹射筒、分离螺母、球伞分离切割器、球舱分离切割器、管路分离装置、充气装置、球舱舱段、伞舱舱段，浮空气球进行折叠包装形成浮空气球包，浮空气球包、充气装置、有效载荷吊舱放置在球舱舱段，降落伞、弹射筒放置在伞舱舱段，球舱舱段、伞舱舱段对接，分离螺母放置在球舱舱段、伞舱舱段分离面，浮空气球通过连接吊带、球伞分离切割器与伞舱舱段连接，管路分离装置、充气装置与浮空气球包连接，球舱分离切割器及其电缆包装在浮空气球包内，其中本发明浮空气球系统中开伞方法不限于采用弹射筒弹射降落伞包的方法，可根据具体的结构布局要求等因素确定，球伞分离切割器、球舱分离切割器为电起爆火工装置，用于切割相应的吊带，动作后吊带被可靠切断无残丝，充气装置采用高压气瓶直充的方式实现快速充气，充气装置内部不设计减压部件，快速充气的时间需根据系统的滞空时间、工作高度等因素确定，管路分离装置用于将充气管路与浮空气球的单向阀分离，管路分离装置包括火工切割器、上下阀体，工作前管路分离装置能够保证气体的密封和在阀体内的流动，火工切割器动作后即可实现上下阀体的分离，从而实现气路的分离，浮空气球采用撕裂带和中心吊带避免浮空气球在拉直展开过程中损坏，使用撕裂带的目的是对球体拉直过程进行缓冲，使用中心吊带的目的是承受拉直末段的力学载荷，撕裂带布置于浮空气球外部、球舱舱段和伞舱舱段之间，具体数量为2～3根，中心吊带布置于浮空气球内部的中轴线处，数量1根。

如图3为本发明一种弹载式浮空气球系统的伞舱舱段结构布局示意图，图3(a)为伞舱舱段的整体结构布局示意图，本发明采用弹射筒弹射降落伞包的方式开伞，降落伞包为环形伞包形式，与伞舱盖连接并放置于伞筒中，在伞包中心放置弹射筒，弹射筒起爆后，将伞舱盖和弹射筒弹射出伞舱舱段，降落伞包拉直后降落伞展开，图3(b)为降落伞吊点的连接形式示意图，降落伞的吊点设置于伞舱舱段外壁和伞筒之间的空间内，数量2～3个，图3(c)为伞舱舱段安装完成后的俯视图，分离螺母放置于伞舱舱段与其它舱段的安装面处，实现舱段的对接和分离。

如图4所示为本发明一种弹载式浮空气球系统的浮空气球展开过程及展开后结构示意图，本发明浮空气球系统中撕裂带布置于浮空气球外部、球舱舱段和伞舱舱段之间，具体数量为2～3根，中心吊带布置于浮空气球内部的中轴线处，数量1根，一端与浮空气球上底座相连，另一端与浮空气球下底座相连。浮空气球系统在拉直过程中浮空气球蒙皮将承受巨大的冲击过载，在浮空气球内部设计中心吊带承受拉直载荷，确保蒙皮材料在拉直过程中不受力，避免发生破损。同时为了降低浮空气球的拉直过载，在气球外部设置3根撕裂带吸收拉直过程中的动能，撕裂带的两段分别固定在两个舱段的分离面，撕裂带在完成缓冲过程后，上下剥离为两段，不影响浮空气球充气，在浮空气球充满后随运载分离，不占用浮空气球有效载荷的质量。

图5为本发明一种弹载式浮空气球系统的充气管路布局示意图，当浮空气球拉直并稳定后(约3s～5s)，充气装置开始为浮空气球快速充气，直至浮空气球充满气后。

如图6为本发明一种弹载式浮空气球系统与舱段的连接吊带的结构示意图，连接吊带分为两支，一支与浮空气球连接，另一支与舱段连接，两支的中间通过一个环套连接，火工切割器固定在其中的一支，由切割器切断环套即可实现吊带两支的分离从而实现整个连接吊带的解体，完成浮空气球与舱段结构的分离。

如图7为所示本发明一种弹载式浮空气球系统管路分离装置结构示意图，浮空气球气球完成充气后，通过管路分离装置实现充气管路与浮空气球单向截止阀的分离，最终实现气球与运载器的整体分离，管路分离装置主要包括上连接盖、卡爪、扎紧绳、下壳体、弹簧、切割器，其工作原理包括：当点火器未工作时，2个卡爪将上连接盖与浮空气球固定，并通过扎紧绳固定，实现连接；当分离时，切割器工作，将扎紧绳切断，壳体上安装的扭簧将2个卡爪弹开，实现上连接盖与浮空气球的分离，最终实现充气管路与浮空气球的分离。

本发明弹载式浮空气球系统，改变了传统浮空器自地面施放的方式，利用运载器将处于折叠包装状态的浮空气球发射至预定区域，采用展开降落伞产生气动阻力的方式、通过运载器两个舱段的分离，将浮空气球从舱体内部拉出、展开，而后对其进行快速充气，完全充满后气球与其他结构分离，最终携带有效载荷工作。目前国内外还没有类似的产品，本发明主要解决了战场环境或应急条件下浮空气球的快速布放问题，可利用运载器实现自上而下的自动布放，适合于战场侦查、预警、对地观测、应急救灾等特殊用途，有利于国防和应急救灾建设，具有较高的实用价值。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (9)

1.一种弹载式浮空气球系统，其特征在于包括降落伞、浮空气球、弹射筒、分离螺母、球伞分离切割器、球舱分离切割器、管路分离装置、充气装置、球舱舱段、伞舱舱段、有效载荷，其中

浮空气球，折叠包装形成浮空气球包，球舱分离切割器及其电缆包装在浮空气球包内，有效载荷放置在有效载荷吊舱内，浮空气球包、充气装置、有效载荷吊舱放置在球舱舱段，降落伞伞包、弹射筒放置在伞舱舱段，降落伞与伞舱舱段固定连接，球舱舱段、伞舱舱段对接后固定连接，分离螺母放置在球舱舱段、伞舱舱段分离面，浮空气球包通过上吊带、球伞分离切割器与伞舱舱段固定连接，浮空气球与球舱舱段通过下吊带固定连接，充气装置通过管路分离装置与浮空气球固定连接，球舱舱段、伞舱舱段放置在运载器内；

运载器飞行到达目的区域后，弹射筒作动，弹出降落伞伞包，降落伞开伞，分离螺母将伞舱舱段、球舱舱段解锁，伞舱舱段、球舱舱段产生相对运动并最终分离，浮空气球包利用伞舱舱段、球舱舱段的分离力从球舱舱段内拉出，浮空气球包拉直并稳定后，充气装置为浮空气球充气直至浮空气球充满，管路分离装置启动并将充气管路与浮空气球分离，球伞分离切割器起爆，切断浮空气球、伞舱舱段之间的上吊带，将浮空气球与伞舱舱段分离，有效载荷吊舱解锁，使得有效载荷吊舱与运载器分离，球舱分离切割器起爆将浮空气球与球舱舱段之间的下吊带切断，使得浮空气球与运载器分离，有效载荷吊舱拉出球舱舱段，浮空气球带动有效载荷浮空工作。

2.根据权利要求1所述的一种弹载式浮空气球系统，其特征在于：所述的球伞分离切割器、球舱分离切割器均为电起爆火工装置。

3.根据权利要求1或2所述的一种弹载式浮空气球系统，其特征在于：所述的充气装置采用高压气瓶直充的方式实现快速充气，充气装置内部不设计减压部件。

4.根据权利要求1或2所述的一种弹载式浮空气球系统，其特征在于：所述的浮空气球的内部中轴线处设有1根中心吊带。

5.根据权利要求1或2所述的一种弹载式浮空气球系统，其特征在于：所述的浮空气球外部、球舱舱段和伞舱舱段之间设有撕裂带。

6.根据权利要求5所述的一种弹载式浮空气球系统，其特征在于：所述的撕裂带为2根或者3根。

7.根据权利要求1或2所述的一种弹载式浮空气球系统，其特征在于：所述的分离螺母将伞舱舱段、球舱舱段解锁并使伞舱舱段、球舱舱段产生相对运动是在当降落伞下降速度不超过30m/s时执行。

8.根据权利要求1或2所述的一种弹载式浮空气球系统，其特征在于：所述的上吊带包括第一上支、第一下支，第一上支一端与浮空气球固定连接，第一下支一端与伞舱舱段固定连接，第一上支另一端、第一下支另一端与第一环套固定连接；下吊带包括第一上支、第一下支，第一上支一端与浮空气球固定连接，第一下支一端与球舱舱段固定连接，第一上支另一端、第一下支另一端与第二环套固定连接。

9.根据权利要求1或2所述的一种弹载式浮空气球系统，其特征在于：所述的管路分离装置包括上连接盖、第一卡爪、第二卡爪、扎紧绳、下壳体、弹簧、切割器，下壳体与充气装置固定连接、弹簧放置在第一卡爪、第二卡爪之间，当未进行充气装置与浮空气球分离时，第一卡爪、第二卡爪将上连接盖与浮空气球连接，并通过扎紧绳固定，实现与浮空气球的固定连接，当进行充气装置与浮空气球分离时，切割器工作并将扎紧绳切断，弹簧将第一卡爪、第二卡爪弹开，实现上连接盖、与浮空气球的分离，充气装置与浮空气球分离。