CN106628200A - 一种基于太阳能飞行器的半系留系统 - Google Patents

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张建国
杨晓生
郭进
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    • B64D27/02—Aircraft characterised by the type or position of power plants
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Abstract

本发明公开了一种基于太阳能飞行器的半系留系统，包括飞行器、系泊平台和可伸缩系留电缆，所述系泊平台上设置有太阳能电池能源单元，所述系泊平台通过可伸缩系留电缆与飞行器相连并通过可伸缩系留电缆向所述飞行器供电。本发明的基于太阳能飞行器的半系留系统具有结构简单、能长时间提供电力以及增大管控区域等优点。

Description

一种基于太阳能飞行器的半系留系统
技术领域
本发明主要涉及飞行设备技术领域，特指一种基于太阳能飞行器的半系留系统。
背景技术
系留无人机、飞艇在移动通信、消防现场监视指挥、野外侦查、森林防火预警、景区监视应急预警、大面积农业植保等方面的应用日益增多，市场对系留飞行器的需求在不断扩大，在日常生活、军事、农业、旅游业的等行业都可以看到或即将看到系留飞行器的身影，其长时间持续工作、大范围巡航能力方面表现出明显的不足。
目前系留飞行器系统主要由飞行器（飞艇、无人机等）、系留电缆、系泊平台组成，供电主要由系泊平台中的直流电源及发电机提供，目前常用发电机多为柴油发电机，不仅成本高，而且在条件限制的情况下（如野外侦查、森林/农田长时间无人值守），其携带的化石燃料有限，将造成整个系统无法供电，造成严重的损失。在柴油发电机工作过程中，还会产生较大的噪声污染和空气污染等，其安装固定、使用防护过程比较繁杂。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单、能长时间提供电力以及增大管控区域的基于太阳能飞行器的半系留系统。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种基于太阳能飞行器的半系留系统，包括飞行器、系泊平台和可伸缩系留电缆，所述系泊平台上设置有太阳能电池能源单元，所述系泊平台通过可伸缩系留电缆与飞行器相连并通过可伸缩系留电缆向所述飞行器供电。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述太阳能电池能源单元包括光伏组件、MPPT模块、能源控制器和蓄电池，所述光伏组件经所述MPPT模块与所述能源控制器相连，所述蓄电池与所述能源控制器相连。
所述光伏组件为可折叠的柔性光伏组件。
所述光伏组件的背部设置有用于调节光伏组件与地表之间角度的撑杆机构。
所述光伏组件铺设于所述系泊平台、系泊平台周边空地或者飞行器上。
所述可伸缩系留电缆通过电缆铰盘与所述系泊平台相连。
所述飞行器为无人机或者飞艇。
所述系泊平台为汽车或舰船。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明的基于太阳能飞行器的半系留系统，通过在系泊平台上设置有太阳能电池能源单元，通过太阳能电池能源单元为飞行器提供电源，能够持续长时间提供电力，不需要额外化石燃料，为系统长时间可靠运行提供能源基础；由于动力充足，可在一定范围内增大其管控区域半径，实现定点值守与巡航相结合的方式，对管控区域内的情况实施更可靠的管理；另外相对于常见的柴油发电机，太阳能电池能源单元使用太阳能清洁能源，工作过程中不会出现空气污染。
附图说明
图1为本发明的方框结构图。
图2为本发明的结构示意图。
图3为本发明的太阳能电池能源单元的方框结构图。
图中标号表示：1、系泊平台；2、飞行器；3、可伸缩系留电缆；4、电缆铰盘；5、太阳能电池能源单元；51、光伏组件；52、MPPT模块；53、能源控制器；54、蓄电池。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
如图1至图3所示，本实施例的基于太阳能飞行器的半系留系统，包括飞行器2（无人机或飞艇）、系泊平台1和可伸缩系留电缆3，系泊平台1上设置有太阳能电池能源单元5，系泊平台1通过可伸缩系留电缆3与飞行器2相连并通过可伸缩系留电缆3向飞行器2供电。本发明的基于太阳能飞行器的半系留系统，通过在系泊平台1上设置有太阳能电池能源单元5，通过太阳能电池能源单元5为飞行器2提供电源，能够持续长时间提供电力，不需要额外化石燃料，为系统长时间可靠运行提供能源基础；由于动力充足，可在一定范围内增大其管控区域半径，实现定点值守与巡航相结合的方式，对管控区域内的情况实施更可靠的管理； 另外相对于常见的柴油发电机，太阳能电池能源单元5使用太阳能清洁能源，工作过程中不会出现空气污染。
如图3所示，本实施例中，太阳能电池能源单元5包括光伏组件51、MPPT模块52、能源控制器53和蓄电池54，光伏组件51经MPPT模块52与能源控制器53相连，蓄电池54与能源控制器53相连。光伏组件51接收太阳能，通过光电效应，将太阳能转化为电能，并通过MPPT模块52实现最大功率点跟踪，能快速准确地跟踪光伏组件51的最大功率点，最大程度地利用太阳能。能源控制器53通过采集MPPT模块52输出的电压电流信息以及蓄电池54的电压信息，判断光伏组件51实时发电功率大小和蓄电池54的实时电量情况，来决定供电情况。当光照条件好，光伏组件51产生的电能满足用电要求时，由光伏组件51直接供电，余电储存在蓄电池54中；当光照条件不好，光伏组件51产生的电能不足时，由光伏组件51联合蓄电池54供电；当没有光照时，由蓄电池54直接供电。具体为：当太阳能充足时，柔性光伏组件51发电后分别经过多个MPPT模块52汇流，然后经由各自母线给飞行器2的电机、飞控等设备及电缆铰盘4电机供电，并在飞行器2执行巡航任务时提供飞行动力，蓄电池54存储多余的电量；当太阳能不足时，蓄电池54释放电能供电。太阳能电池属于清洁能源，工作时不会产生空气污染、噪声污染等，且太阳能发电技术成熟，成本较低；而且安装使用简单便捷，易于维修保养，能降低安装维护的难度及成本，且运行可靠，稳定性好。
本实施例中，光伏组件51采用特殊封装工艺，做成可折叠柔性光伏组件51，工作时均匀铺排在系泊平台1或者系泊平台1附近空地或者飞行器2上；光伏组件51背板安装有可调节长度的撑杆机构（图中未示出），撑杆机构由有多个可伸缩连杆组成，撑杆机构与光伏组件51的背板采用活动铰链连接，在连接处可灵活转动。撑杆机构通过改变其伸缩连杆的长度可使光伏组件51与地表的角度发生变化，由系统所在的具体地理位置对连杆长度进行调节，使得光伏组件51以最佳太阳光照射角发电。在运输途中或在光伏组件51不需工作时，撑杆机构可以从背板处卸下来，方便收纳。
本实施例中，飞行器2通过可伸缩系留电缆3与太阳能电池能源单元5连接，具体为可伸缩系留电缆3通过电缆铰盘4与太阳能电池能源单元5相连，在高空停留或者巡航完成侦查、监视、通信等任务；可伸缩系留电缆3不仅是给飞行器2的供电介质，还能通过电缆铰盘4控制电缆长度的变化，从而实现飞行器2定点值守和巡航的不同功能；太阳能电池能源单元5通过系留电缆向飞行器2的电机、飞控等设备及电缆铰盘4电机供电，并在飞行器2执行巡航任务时提供飞行动力。其中可伸缩系留电缆3由承力缆线，直流电源线，通信光纤，接地金属网和外套管等组成，其与电缆铰盘4的具体结构选用目前较为成熟的系留飞艇系统中的结构形式。可伸缩系留电缆3末端通过挂钩或扣环等结构与飞行器2底部的连接部件相连接。可伸缩系留电缆3在满足使用要求的前提下，采用较轻材质，其质量相对于整个飞行器2来说忽略不计，不影响其正常工作。电缆铰盘4一般由转动部件和驱动机构组成，其转动部件上缠绕的即为可伸缩系留电缆3。在飞行器2升空或者执行巡航任务时，电缆铰盘4转动放线，可伸缩系留电缆3延长，使得飞行器2达到指定高度或在该高度上的不同位置巡航。在飞行器2执行定点值守任务时，电缆铰盘4的转动部件不工作，可伸缩系留电缆3的长度不发生变化，使得飞行器2在固定位置值守。在飞行器2降落时，电缆铰盘4反向转动收线，可伸缩系留电缆3缩短，带动飞行器2降落。
本实施例中，系泊平台1可接驳不同载体，执行不同任务的载体不同。比如，以汽车为载体，形成车载半系留系统可以在消防抢险中实时观测整个火场、灾区的情况，以便指挥者及时正确的抢险救灾指令；飞行器2搭载应急通信系统还能快速恢复抢险救灾现场的通信功能，形成移动通信基站；在野外车载侦查系统中，能与车载电子、红外、雷达等系统形成空天信息平台；在沿海地区的车载半系留飞行器2侦查系统能提高对敌低空突防的预警距离，实现国土防空的低空补盲。以舰船为载体，可在海域内实现超视距预警、协助海防缉私；搭载通信系统的舰载半系留飞行器2系统还可以实现舰队内部短波通信。基于太阳能飞行器2的半系留系统的地面控制中心固定在需要巡查的对象附近，完成对飞行器2工作的指挥，如森林火灾预警、大面积农田植保。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于太阳能飞行器的半系留系统，其特征在于，包括飞行器（2）、系泊平台（1）和可伸缩系留电缆（3），所述系泊平台（1）上设置有太阳能电池能源单元（5），所述系泊平台（1）通过可伸缩系留电缆（3）与飞行器（2）相连并通过可伸缩系留电缆（3）向所述飞行器（2）供电。
2.根据权利要求1所述的基于太阳能飞行器的半系留系统，其特征在于，所述太阳能电池能源单元（5）包括光伏组件（51）、MPPT模块（52）、能源控制器（53）和蓄电池（54），所述光伏组件（51）经所述MPPT模块（52）与所述能源控制器（53）相连，所述蓄电池（54）与所述能源控制器（54）相连。
3.根据权利要求2所述的基于太阳能飞行器的半系留系统，其特征在于，所述光伏组件（51）为可折叠的柔性光伏组件。
4.根据权利要求2所述的基于太阳能飞行器的半系留系统，其特征在于，所述光伏组件（51）的背部设置有用于调节光伏组件（51）与地表之间角度的撑杆机构（6）。
5.根据权利要求2所述的基于太阳能飞行器的半系留系统，其特征在于，所述光伏组件（51）铺设于所述系泊平台（1）、系泊平台（1）周边空地或者飞行器（2）上。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的基于太阳能飞行器的半系留系统，其特征在于，所述可伸缩系留电缆（3）通过电缆铰盘（4）与所述系泊平台（1）相连。
7.根据权利要求1至5中任意一项所述的基于太阳能飞行器的半系留系统，其特征在于，所述飞行器（2）为无人机或者飞艇。
8.根据权利要求1至5中任意一项所述的基于太阳能飞行器的半系留系统，其特征在于，所述系泊平台（1）为汽车或舰船。
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