CN108688788A - 一种动力推进热气球 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种动力推进热气球，其包括球囊、安装于所述球囊并位于球囊下方的吊篮、设于吊篮并提供热气和氢气和电能的水氢机、连通水氢机的热气输出口至球囊内的输气管、连接水氢机的氢气输出口并位于球囊开口下侧的燃烧器、与水氢机电连接并向球囊内注入热气的电热风机、安装于吊篮并与水氢机电连接且可产生向后的推进气流的推进装置。水氢机输出的高温热余气输送到球囊，球囊中气体具有一定高温，比空气密度小而产生浮升力。在起飞前，可燃烧氢气快速提温。登上吊篮时，电热风机灌热空气到球囊中，以无明火的方式供热，大大提高热气球的安全性。综合供热，控制更加灵活，升空快速，安全性高。

Description

一种动力推进热气球
技术领域
本发明涉及一种飞行器，尤其涉及一种用作载人或负载作业设备的运输工具的动力推进热气球。
背景技术
在大气层内飞行的飞行器称为航空器，如气球、飞艇、飞机等。它们靠空气的静浮力或空气相对运动产生的空气动力升空飞行。其中，热气球是利用静浮力托升，部分还利用推进力移动的航空器。目前应用在航拍、农业、植保、微型自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄、制造浪漫等等领域，大大的拓展了热气球本身的用途。
第二次世界大战以后，随着经济的发展，高新技术的应用，化学纤维的研发和丙烷气体的普及，热气球运动获得了迅猛的发展，热气球主要用于航空体育运动和游览观光，由于热气球操作简单，对起飞、着陆场地的要求不高，热气球运动真正发展成为一项时尚、健康的户外休闲体育运动。
此外，热气球运动具有航空体育比赛、探险、休闲、空中摄影、高空作业、气象探测、旅游观光、空中广告、地质地貌测绘、青少年科普教育等多重功能。热气球运动是一种国外流行的体育运动方式，国内新兴的体育运动项目。热气球运动是一项老少皆宜的运动项目，同时热气球也已经成为了一种旅游娱乐项目。
目前，大部分热气球都是明火燃烧而降低球囊内气体的密度从而提供浮升力，存在较大的安全性问题；需要预先准备较长时段才可以升空，等待时间过长。另外，制氢过程产生的热能也存在无法利用而浪费的现象，使得气站制氢的成本居高不下，没能够更好地实现节能减排。而目前没有热电氢同步联用驱动的无人或运载式热气球，也没有带推进动力装置的热气球。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种热电氢同步联用而灵活控制、快速起飞并确保安全性的动力推进热气球。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种动力推进热气球，其包括球囊、安装于所述球囊并位于球囊下方的吊篮、设于吊篮并提供热气和氢气和电能的水氢机、连通水氢机的热气输出口至球囊内的输气管、连接水氢机的氢气输出口并位于球囊开口下侧的燃烧器、与水氢机电连接并向球囊内注入热气的电热风机、安装于吊篮并与水氢机电连接且可产生向后的推进气流的推进装置。
作为本发明动力推进热气球的技术方案的一种改进，所述推进装置包括与水氢机电连接的电动气泵、与电动气泵出气口连通的喷气头。
作为本发明动力推进热气球的技术方案的一种改进，所述喷气头对称设于吊篮的两侧或/和下侧。
作为本发明动力推进热气球的技术方案的一种改进，所述喷气头可控角度摆动安装于吊篮而选择不同的喷气方向。
作为本发明动力推进热气球的技术方案的一种改进，所述推进装置包括至少一组电机和旋翼，所述电机与水氢机电连接并驱动旋翼旋转，各成组的电机和旋翼对称设于吊篮的两侧或/和下侧。
作为本发明动力推进热气球的技术方案的一种改进，所述推进装置包括流线逐渐缩小的回转型的气流增压管，所述电机和旋翼位于气流增压管内。
作为本发明动力推进热气球的技术方案的一种改进，所述旋翼的转轴与电机轴、气流增压管的中心轴三者同轴。
作为本发明动力推进热气球的技术方案的一种改进，所述输气管中段设有抽气泵或/和气阀，输气管分开至少两段连接抽气泵或/和气阀；所述吊篮还设有分别与水氢机、燃烧器、电热风机、推进装置信号传输连接的飞行控制器。
作为本发明动力推进热气球的技术方案的一种改进，所述水氢机包括用于抽吸甲醇水原料的液泵、使用管路连接液泵输出口并将甲醇水原料加热气化并重整分离的重整器、通过管路接收分离氢气并输出电池余气且产生电能输出的燃料电池，燃料电池构成水氢机的电输出端，重整器输出高品质热气为构成热输出端；所述吊篮还设有位于重心位置的容纳水氢原料的原料箱。
作为本发明动力推进热气球的技术方案的一种改进，所述吊篮设有功能附件或/和内设座椅的乘员舱，所述功能附件包括摄像机、侦测仪、储物箱、播种机、农药喷洒器中至少一种。
本发明的有益效果在于：水氢机输出的高温热余气输送到球囊，使球囊中的气体具有一定高温，比空气密度小，从而产生浮升力。在起飞或者未有乘员登吊篮前，可以燃烧氢气快速提高球囊内空气温度，增加热气量，提高效率。乘员登上吊篮时，停止燃烧氢气，切换为电热风机灌入热空气到球囊中，以无明火的方式供热，大大提高热气球的安全性。综合供热的模式，可灵活调节供热量，前期可快速灌入大量热气，快速升空，减少等待时间，后期全部以无明火方式供热，提高安全性，还可以部分电能供应推进装置使热气球具有自主推进力，升降和移动控制更加灵活，具有避开障碍物的可能性，不至于过度被动，同时也可以选择航道从而间接提高安全性。
附图说明
图1为本发明一种动力推进热气球的一种实施例的整体结构示意图。
图2为动力推进热气球中的热气流动组件的结构示意图。
图3为其中的水氢机的构造示意图。
图4为本发明一种动力推进热气球的另一实施例的局部结构示意图。
图5为其中一种推进装置的构造示意图。
具体实施方式
下面结合附图来进一步说明本发明的具体实施方式。
如图1、图2所示，本发明一种动力推进热气球，其包括球囊11、安装于所述球囊11并位于球囊11下方的吊篮12、设于吊篮12并提供热气和氢气和电能的水氢机31、连通水氢机31的热气输出口至球囊11内的输气管61、连接水氢机31的氢气输出口并位于球囊开口下侧的燃烧器15、与水氢机31电连接并向球囊11内注入热气的电热风机16、安装于吊篮12并与水氢机31电连接且可产生向后的推进气流的推进装置。水氢机31输出的附带高品质高温热能的余气输送到球囊11，同时吸入空气避免灼伤球囊11，使球囊11中的气体具有一定高温，比空气密度小，从而产生浮升力。在起飞尚未离开地面或者未有乘员登吊篮前，可以通过燃烧器15燃烧氢气而提高空气温度，从而增加热气的输入量，提高起飞升空的效率。乘员登上吊篮12时，停止燃烧氢气，大大提高热气球的安全性，切换为电热风机灌入热空气到球囊11中，或者只保留水氢机31输出的热气补充即可，后期即升空之后以无明火的方式供热，确保提高热气球的安全性。综合供热的模式，即可灵活调节供热量，前期可快速灌入大量热气，减少等待时间，后期全部以无明火方式供热，提高安全性，还可以部分电能供应推进装置使热气球具有自主推进力，升降和移动控制更加灵活，具有避开障碍物的可能性，不至于过度被动，同时也可以选择航道从而间接提高安全性。
更佳地，参考图4所示，所述推进装置51包括与水氢机31电连接的电动气泵52、与电动气泵52出气口连通的喷气头53，产生喷气形成反冲力，对飞艇产生推进力。
更佳地，所述喷气头53对称设于吊篮12的两侧或/和下侧，便于推进气流避开障碍物，反冲力更加稳定强劲。
更佳地，所述喷气头53可控角度摆动安装于吊篮12而选择不同的喷气方向，可以方便控制喷气头53的方向，从而控制推进力的方向，除了前进方向的推进力，还可以提供分力作为抬升力或者下压力，对升降起到辅助推动作用。
更佳地，参考图1所示，所述推进装置51包括至少一组电机55和旋翼56，所述电机55与水氢机31电连接并驱动旋翼56旋转，各成组的电机55和旋翼56对称设于吊篮12的两侧或/和下侧，旋翼56转动产生气流形成推进气流提供反冲力，使飞艇前进。
更佳地，同时参考图5所示，所述推进装置51包括流线逐渐缩小的回转型的气流增压管58，该管的轴向截面的侧边缘轮廓为流线型，一个流线型线条回转形成该增压管，所述电机55和旋翼56位于气流增压管58内，使得气流在有限空间内压力得到提升，产生动力更加强劲的喷射气流，使得反冲力和推进力更加强劲而且稳定，不受侧向乱流影响。
更佳地，所述旋翼56的转轴与电机轴、气流增压管58的中心轴三者同轴，使得旋翼56的远端与气流增压管58之间的间隙可以更少也不至于干涉，从而是增压管内的气流压力更加稳定。
更佳地，所述输气管61中段设有抽气泵62或/和气阀63，输气管61分开至少两段连接抽气泵62或/和气阀63，如果只有抽气泵62或气阀63，则输气管61只分两段分别连接抽气泵或气阀的进气口和出气口，如果设有抽气泵62和气阀63，则分三段将抽气泵62和气阀63串接起来，形成控制气输送气量和流速。所述吊篮12还设有分别与水氢机31、燃烧器15、电热风机16、推进装置51信号传输连接的飞行控制器99，可以飞行人员操控，也可以远程操控。
更佳地，参考图3所示，所述水氢机31包括用于抽吸甲醇水原料的液泵33、使用管路连接液泵33输出口并将甲醇水原料加热气化并重整分离的重整器35、通过管路接收分离氢气并输出电池余气且产生电能输出的燃料电池36，燃料电池构成水氢机的电输出端，重整器35输出高品质热气为构成热输出端；所述吊篮12还设有位于重心位置的容纳水氢原料的原料箱18，原料消耗的过程中重心继续保持在原料的位置。通过液泵33抽取甲醇水原料进入重整器进行分离，排出的废气携带大量热量，可以利用其来推动热机运转，实现能量的高效利用。同时产生的氢气可以通过燃料电池转换为电能，驱动电机55运转带动旋翼56运转，或驱动抽气泵、气阀等设备运转，实现无人机的飞行。
更佳地，参考图1所示，所述吊篮12设有乘员舱88，乘员舱内设有座椅89，可以搭载乘员进行观光、巡逻、勘探等。
更佳地，所述吊篮12设有功能附件38，所述功能附件包括摄像机、侦测仪、储物箱、播种机、农药喷洒器中至少一种。配置不同的功能附件即可实现无人机的不同功能，使其可以在不同的应用领域得到广泛利用。
以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种动力推进热气球，其特征在于：包括球囊、安装于所述球囊并位于球囊下方的吊篮、设于吊篮并提供热气和氢气和电能的水氢机、连通水氢机的热气输出口至球囊内的输气管、连接水氢机的氢气输出口并位于球囊开口下侧的燃烧器、与水氢机电连接并向球囊内注入热气的电热风机、安装于吊篮并与水氢机电连接且可产生向后的推进气流的推进装置。
2.根据权利要求1所述的动力推进热气球，其特征在于：所述推进装置包括与水氢机电连接的电动气泵、与电动气泵出气口连通的喷气头。
3.根据权利要求2所述的动力推进热气球，其特征在于：所述喷气头对称设于吊篮的两侧或/和下侧。
4.根据权利要求2或3所述的动力推进热气球，其特征在于：所述喷气头可控角度摆动安装于吊篮而选择不同的喷气方向。
5.根据权利要求1或2或3所述的动力推进热气球，其特征在于：所述推进装置包括至少一组电机和旋翼，所述电机与水氢机电连接并驱动旋翼旋转，各成组的电机和旋翼对称设于吊篮的两侧或/和下侧。
6.根据权利要求5所述的动力推进热气球，其特征在于：所述推进装置包括流线逐渐缩小的回转型的气流增压管，所述电机和旋翼位于气流增压管内。
7.根据权利要求6所述的动力推进热气球，其特征在于：所述旋翼的转轴与电机轴、气流增压管的中心轴三者同轴。
8.根据权利要求1所述的动力推进热气球，其特征在于：所述输气管中段设有抽气泵或/和气阀，输气管分开至少两段连接抽气泵或/和气阀；所述吊篮还设有分别与水氢机、燃烧器、电热风机、推进装置信号传输连接的飞行控制器。
9.根据权利要求1所述的动力推进热气球，其特征在于：所述水氢机包括用于抽吸甲醇水原料的液泵、使用管路连接液泵输出口并将甲醇水原料加热气化并重整分离的重整器、通过管路接收分离氢气并输出电池余气且产生电能输出的燃料电池，燃料电池构成水氢机的电输出端，重整器输出高品质热气为构成热输出端；所述吊篮还设有位于重心位置的容纳水氢原料的原料箱。
10.根据权利要求1所述的动力推进热气球，其特征在于：所述吊篮设有功能附件或/和内设座椅的乘员舱，所述功能附件包括摄像机、侦测仪、储物箱、播种机、农药喷洒器中至少一种。
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