浮空器和浮空器的控制方法
技术领域
本发明涉及飞行器领域,具体而言,涉及一种浮空器和浮空器的控制方法。
背景技术
临近空间浮空器是一种新型近空间多功能飞行平台。它不同于飞行在对流层中的飞机和低空浮空器,也不同于飞行在太空轨道上的卫星,是停留在海拔20千米左右的飞行器,在导弹防御、反恐、通信、遥感、空间观测和大气测量等方面具有极大的应用价值。
国内的浮空器技术起步较晚,目前还处于研发和试验阶段。图1是根据现有技术的一种临近空间浮空器的示意图。结合图1所述,旋转分离器12安装在主气球11和吊舱13之间,在竖直拉力的作用下也能发生旋转运动,实现主气球11与吊舱13的相对旋转,从而避免主气球11的旋转导致吊舱13旋转,保持吊舱13相对稳定。通常,在放飞试验过程中,主气球11通过拉网18与旋转分离器12和吊舱13串联连接,旋转分离器12放置于地面或者旋转分离器工装14上,吊舱13放置于吊舱工装15上,主气球11通过卷扬机16的拉绳17固定,在主气球11充气升空过程中,由于风力的作用,主气球11运动状态不稳,拉动旋转分离器12在低空快速不规则运动,给处在旋转分离器周围的试验人员带来危险。
针对现有技术中临近空间浮空器在主气球的充气过程中,由于风力引起主气球不规则运动,导致旋转分离器在低空发生快速不规则运动的问题,目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明实施例提供了一种浮空器和浮空器的控制方法,以至少解决现有技术中临近空间浮空器在主气球的充气过程中,由于风力引起主气球不规则运动,导致旋转分离器在低空发生快速不规则运动的技术问题。
根据本发明实施例的一个方面,提供了一种浮空器,该浮空器包括:主气球;旋转分离器,与主气球相连接;辅助气球,与旋转分离器相连接,用于在主气球起飞之前吊起旋转分离器;吊舱,与旋转分离器相连接。
进一步地,该浮空器还包括:地面固定装置,与辅助气球相连接,用于固定辅助气球。
进一步地,辅助气球吊起旋转分离器的高度大于旋转分离器的预设高度。
进一步地,该辅助气球产生的浮力大于旋转分离器的重力和辅助气球的重力之和。
进一步地,主气球通过卷扬机的拉绳固定
进一步地,旋转分离器包括:上连接件,上连接件用于与主气球连接;下连接件,下连接件用于与吊舱连接;其中,上连接件和下连接件可转动的连接。
进一步地,该旋转分离器还包括:轴承;承力筒,上连接件通过轴承与承力筒可转动的连接;其中,下连接件固定连接在承力筒下方,以使上连接件和下连接件相对转动。
进一步地,该浮空器为临近空间浮空器。
根据本发明实施例的一个方面,还提供了一种浮空器的控制方法,该浮空器包括:主气球、旋转分离器和吊舱,该浮空器还包括:辅助气球,与旋转分离器相连接,其中,该浮空器的控制方法包括:在主气球起飞之前,辅助气球将旋转分离器吊起至预设高度,其中,辅助气球通过地面固定装置固定;当主气球达到起飞高度时,解除辅助气球的地面固定装置。
进一步地,在解除辅助气球的地面固定装置之后,方法还包括:释放主气球与卷扬机相连的拉绳。
在本发明实施例中,设置一个与旋转分离器连接的辅助气球,该辅助气球在充气也能够起飞。在主气球充气但并未起飞的过程中,辅助气球将旋转分离器吊起,在旋转分离器被吊起的情况下,即使主气球由于风力剧烈的不规则运动,导致旋转分离器也随之剧烈的不规则运动,但由于旋转分离器已被辅助气球吊起,旋转分离器的剧烈运动却不会影响周围实验人员的安全。当主气球达到起飞高度时,通过拉网直接吊起旋转分离器从高空起飞,从而避免旋转分离器在试验场地内低空不规则运动给试验人员带来危险。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本申请的一部分,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1是根据现有技术的一种临近空间浮空器的示意图;
图2是根据本申请实施例的一种可选的浮空器的示意图;
图3是一种可选的旋转分离器的示意图;以及
图4是根据本申请实施例的一种浮空器的控制方法的流程图。
其中,上述附图包括如下附图标记:
11、主气球;12、旋转分离器;13、吊舱;14、旋转分离器工装;15、吊舱工装;16、卷扬机;17、卷扬机拉线;18、拉网;21、辅助气球;22、地面固定装置;31第一拉网扣;32、第二拉网口;33、上连接件;34、下连接件;35、承力筒;36、轴承;37、导电滑环。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是,本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
实施例1
根据本发明实施例,提供了一种浮空器的实施例,图2是根据本申请实施例的一种可选的浮空器的示意图,结合图2所示,该浮空器包括:
主气球11;上述主气球11用于当通过充气上升到预定的高度后起飞。
旋转分离器12,与所述主气球11相连接。上述旋转分离器12一端通过拉网18与主气球11连接,另一端通过连接绳索(图中未标示)与吊舱13连接,由于在浮空器飞行的过程中,主气球11会由于气流的影响而旋转,在这一过程中,旋转分离器12分为两部分,与主气球11连接的部分会随主气球11的转动而转动,与吊舱13相连的部分不会随主气球11的转动而转动,从而保持主气球11与吊舱13保持相对转动。
辅助气球21,与所述旋转分离器12相连接,用于在所述主气球11起飞之前吊起所述旋转分离器12。结合图2所示,辅助气球21与旋转分离器12连接,通过充气将旋转分离器21吊起,从而使得旋转分离器12在剧烈的不规则运动的情况下也不影响周围实验人员的安全。
此处需要说明的是,可以在为主气球11充气前就为辅助气球21充气,从而使得旋转分离器12被吊起,在旋转分离器12被吊起后,再为主气球11充气。
吊舱13,通过连接绳索与所述旋转分离器相连接。具体的,吊舱13可以固定于吊舱工装15上。
结合图1所示,在相关技术中,在主气球11充气的过程中由于风力的作用导致主气球11不规则摆动,从而使得通过拉网18与主气球11连接的旋转分离器12不规则摆动,如果旋转分离器12置于旋转分离器工装14上,则有从旋转分离器工装14上跌落的危险,影响周围实验人员的安全,如果旋转分离器12置于地面上,也容易由于主气球11不规则摆动带动旋转分离器12的不规则移动影响周围实验人员的安全。因此本申请上述实施例提出了对应的解决方案,结合图2所示,设置一个与旋转分离器12连接的辅助气球21,该辅助气球21在充气后也能够飞向空中。在主气球11充气但并未起飞的过程中,辅助气球21将旋转分离器12吊起至不会影响实验人员安全的预定高度,在旋转分离器12被吊起的情况下,即使主气球11由于风力剧烈的不规则运动,导致旋转分离器12也随之剧烈的不规则运动,但由于旋转分离器12已被辅助气球21吊起,旋转分离器12的剧烈运动却不会影响周围实验人员的安全。当主气球11达到起飞高度时,通过拉网18直接吊起旋转分离器12从被吊起的预定高度处起飞,从而避免旋转分离器12在试验场地内低空不规则运动给试验人员带来危险。
由此,上述方案解决了现有技术中临近空间浮空器在主气球的充气过程中,由于风力引起主气球不规则运动,导致旋转分离器在低空发生快速不规则运动的技术问题。
可选的,根据本申请上述实施例,上述浮空器还包括:
地面固定装置22,与所述辅助气球相连接,用于固定所述辅助气球。仍结合图2所示,地面固定装置22通过拉绳固定辅助气球21。上述方案使得辅助气球21能够在有外界风力的情况下时也能够保持相对较小的摆动,并在主气球11剧烈的不规则运动的情况下,减小旋转分离器12的运动幅度,进一步的提高浮空器的安全性能。
可选的,根据本申请上述实施例,上述辅助气球21吊起所述旋转分离器12的高度大于旋转分离器12的预设高度。具体的,上述预设高度为能够保证实验人员安全的高度,例如:5米,旋转分离器12在被吊起超过5米时,即使主气球11剧烈的不规则运动,也不会影响在地面的实验人员的安全。因此上述方案进一步保证了地面试验人员的安全。
应当注意的是,由于辅助气球21用于将旋转分离器12吊起,因此辅助气球21的浮力需要大于辅助气球21本身和旋转分离器12的重力之和。还需要注意的是,辅助气球21优选比辅助气球21、旋转分离器12和吊舱13的重力之和小。
可选的,根据本申请上述实施例,上述主气球11通过卷扬机16的拉绳17固定。
可选的,旋转分离器21可以如图3所示,是连接于主气球11与吊舱13之间的结构,其可以使吊舱13相对于主气球11转动,以使吊舱13不会随着气球转动,从而保证吊舱13在空中的悬浮的稳定性。
上述旋转分离器21包括:上连接件33、下连接件34和承力筒35,上连接件33通过轴承36与承力筒35可转动地连接;下连接件34固定连接在承力筒35的下端,从而实现上连接件33和下连接件34可以相对转动。沿上连接件33的圆周方向设置有多个第一拉网扣31,多个第一拉网扣31用于通过拉网18与主气球11相连接,下连接件34的下端设置有多个第二拉网扣32,多个第二拉网扣32用于通过连接绳索与吊舱13相连接。上述旋转分离器21还包括导电滑环37,固定于所述上连接件33,用于固定接于主气球11与吊舱13内的用电装置之间的导线。上述实施例中的旋转分离器为一示例性结构,其它可以实现相同功能的结构同样可以适用于本案。
可选的,根据本申请上述实施例,上述浮空器为临近空间浮空器。
实施例2
根据本发明实施例,提供了一种浮空器的控制方法的方法实施例,需要说明的是,在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行,并且,虽然在流程图中示出了逻辑顺序,但是在某些情况下,可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
结合图2所示,浮空器包括:主气球11、旋转分离器12和吊舱13,其特征在于,浮空器还包括:辅助气球21,与旋转分离器12相连接,图4是根据本发明实施例的一种浮空器的控制方法的示意图,如图4所示,该方法包括如下步骤:
步骤S402,在主气球11起飞之前,辅助气球21将旋转分离器12吊起至预设高度,其中,辅助气球21通过地面固定装置22固定。具体的,上述辅助气球21的浮力大于辅助气球21和旋转分离器12的重力之和,上述预设高度可以为5米。
在一种可选的实施例中,可以先将主气球11、旋转分离器12和吊舱13用拉网18连接,在主气球11充气起飞前,用辅助气球21将旋转分离器12吊起,吊起的高度保持在离地面5米以上,辅助气球21的浮力约为旋转分离器12重力和辅助气球21本身重力和的1.5倍,辅助气球21用拉绳通过地面固定装置22固定于地面,以在风力影响和主气球11的不规则运动时稳定辅助气球21,旋转分离器12下端通过连接绳索与吊舱13相连。
步骤S404,对主气球11进行充气以使其升空,当主气球11达到起飞高度时,解除辅助气球21的地面固定装置22。
主气球11、旋转分离器12和吊舱13在同一竖直直线上,拉网18竖直受力并且拉直。在一种可选的实施例中,当主气球11达到起飞高度时,首先解除辅助气球21的地面固定装置22,然后释放主气球11的拉绳17,主气球11通过拉网18直接吊起旋转分离器12从高空起飞,从而避免旋转分离器12在试验场地内低空不规则运动给试验人员带来危险。进一步地,本方案在主气球升空过程中,旋转分离器始终在离地面5米以上的高空,由于风力作用造成的主气球的不规则运动导致旋转分离器的不规则运动不会给地面试验人员带来危险。本实施例中,辅助气球21的浮力大于辅助气球21本身和旋转分离器12的重力之和,且辅助气球21优选比辅助气球21、旋转分离器12和吊舱13的重力之和小,辅助气球21与主气球11一起升空时,辅助气球21不会影响旋转分离器12和吊舱13在空中的悬浮稳定性。
结合图1所示,在相关技术中,在主气球11充气的过程中由于风力的作用导致主气球11不规则摆动,从而使得通过拉网18与主气球11连接的旋转分离器12不规则摆动,如果旋转分离器12置于旋转分离器工装14上,则有从旋转分离器工装14上跌落的危险,影响周围实验人员的安全,如果旋转分离器12置于地面上,也容易由于主气球11不规则摆动带动旋转分离器12的不规则移动影响周围实验人员的安全。因此本申请上述实施例提出了对应的解决方案,结合图2所示,设置一个与旋转分离器12连接的辅助气球21,该辅助气球21在充气后也能够飞向空中。在主气球11充气但并未起飞的过程中,辅助气球21将旋转分离器12吊起至不会影响实验人员安全的预定高度,在旋转分离器12被吊起的情况下,即使主气球11由于风力剧烈的不规则运动,导致旋转分离器12也随之剧烈的不规则运动,但由于旋转分离器12已被辅助气球21吊起,旋转分离器12的剧烈运动却不会影响周围实验人员的安全。当主气球11达到起飞高度时,通过拉网18直接吊起旋转分离器12从被吊起的预定高度处起飞,从而避免旋转分离器12在试验场地内低空不规则运动给试验人员带来危险。
此处需要说明的是,当主气球(11)达到起飞高度时,在解除辅助气球(21)的地面固定装置(22)之后,辅助气球(21)可以随主气球(11)一起升空,也可以在主气球(11)完全升空之前解除与旋转分离器(22)的连接,如采用脱扣器或爆炸螺栓解除与旋转分离器22的连接,然后进行回收,以便再次利用。
由此,上述方案解决了现有技术中临近空间浮空器在主气球的充气过程中,由于风力引起主气球不规则运动,导致旋转分离器在低空发生快速不规则运动的技术问题。
可选的,根据本申请上述实施例,在解除辅助气球21的地面固定装置22之后,所述方法还包括:释放所述主气球11与卷扬机16相连的拉绳17。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述,不代表实施例的优劣。
在本发明的上述实施例中,对各个实施例的描述都各有侧重,某个实施例中没有详述的部分,可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的技术内容,可通过其它的方式实现。其中,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如所述单元的划分,可以为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,单元或模块的间接耦合或通信连接,可以是电性或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外,在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、只读存储器(ROM,Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,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的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。