CN108891573A - 巨型飞艇无污染转运同步放飞系统 - Google Patents

Abstract

提供一种巨型飞艇无污染转运同步放飞系统，包括通信系统、中央控制电脑、无污染放飞运载车装置、系留模块、同步切割系统；中央控制电脑通过通信系统对无污染放飞运载车装置的运行控制，中央控制电脑通过通信系统控制系留模块调整系留绳的长度和拉力，中央控制电脑也通过通信系统对所有系留模块中的同步切割总控制器发送指令使其通过切割驱动器控制对应的切割器实现对所有系留绳的同步切割。本发明保证多个系留模块相对位置保持不变，不会因为人工驾驶独立的系留模块载车而出现的不协调，保证巨形飞艇在放飞运输过程中迅速安全可靠；而且每个系留模块中的同步切割系统由中央控制电脑统一控制，确保飞艇放飞时多个系留绳的同步切割，避免飞艇撕裂等现象发生。

Description

巨型飞艇无污染转运同步放飞系统

技术领域

本发明属特种车运输技术领域，具体涉及一种巨型飞艇无污染转运同步放飞系统。

背景技术

巨型飞艇或气球由于体积巨大，受风力的作用显著，放飞前的各项准备工作繁多且耗时，所以准备阶段需要在专门的艇库内进行。巨形飞艇或气球放飞受气象条件的制约，放飞必须把握好气象窗口，只能在微风的情况下放飞。巨型飞艇或气球充气后的升力很大，受飞艇或气球气囊材料强度的限制，需要用许多根分布在飞艇四周的系留绳才能将其固定。现有飞艇放飞存在的问题：一、以往大型飞艇都是通过多辆人工驾驶的汽车进行转运放飞的，每辆车上都携带一个系留模块，系留模块通过系留绳与飞艇相连。运输途中如果车辆的运行速度不一致，就会造成飞艇的系留绳受力不匀，严重时可能会撕裂飞艇，而多台汽车的协调运行的速度必须很慢，极易错过最佳的放飞气象窗口。二、最后的放飞需要对所有的系留绳进行同步切割来完成，以往虽然采用了爆炸式切割器，但因控制线路长、干扰因素多，经常会出现个别切割器不能正确动作的危险问题，所以通常还要做好人工切割的预备手段。由于人工不能严格同步切割，如不能在极短的时间内将所有系留绳割断，原本分散在多条系留绳的拉力就会集中到最后将被割断的的几根系留绳上，如果最后被割断的系留绳瞬间承载的拉力超过了飞艇气囊的极限，就会将飞艇撕裂，这就给放飞的成功带来极大的风险。三、艇库是一个密闭空间，是工作人员给飞艇充气、挂载和检查、测试的场所，使用汽车转运，这些汽车排出的尾气一来会扰乱艇库内的气流稳定、二来也会对在艇库内的工作人员的身心健康造成危害。四、由于众多车辆的驾驶和系留模块的操作都由人工进行，作业动作必须高度协调，安全保障样样俱到，每次放飞的参与人员数量庞大，使得每次放飞环节的成本很高、风险很大。五、氢气是密度最低的气体，也是最容易获得的轻气。但自从兴登堡号巨形飞艇火灾失事后，人们不仅摈弃了氢气而改用氦气，连大型飞艇也几乎放弃。近年来由于临近空间技术的探索，大型飞艇和巨型飞艇日益受到世界大国的重视，每个大型飞艇放飞一次消耗的氦气就要花费数十万美元。如何降低氦气的消耗也将成为巨型飞艇发展必须要考虑的问题之一。因此有必要进行改进。

发明内容

本发明解决的技术问题：提供一种巨型飞艇无污染转运同步放飞系统，本发明能够保证多个系留模块相对位置保持不变，不会因为人工驾驶独立的系留模块载车而出现的不协调，从而保证了巨形飞艇在放飞的运输过程中迅速、安全、可靠；而且每个系留模块中的同步切割系统由中央控制电脑统一控制，确保飞艇放飞时使多个系留绳得到同步切割，避免飞艇的拉力集中在几根系留绳上而将飞艇撕裂的现象发生。

本发明采用的技术方案：巨型飞艇无污染转运同步放飞系统，包括通信系统、中央控制电脑和包括了无污染放飞运载车装置、系留模块、同步切割系统的各执行单元；所述中央控制电脑设于固定的控制室内，所述无污染放飞运载车装置上设有与中央控制电脑通信的通信系统，所述无污染放飞运载车装置控制系统通过通信系统与中央控制电脑连接，所述无污染放飞运载车装置上设有多个系留模块，每个所述系留模块通过系留绳牵拉着飞艇，所述系留模块通过通信系统与中央控制电脑实现信号传输，所述飞艇下部通过绳索连接的仪器舱放置于无污染放飞运载车装置中部，所述同步切割系统包括设于系留模块中的切割驱动器、设于系留绳上的切割器、设于控制室内的同步切割总控制器；

所述中央控制电脑通过通信系统实现对无污染放飞运载车装置的运行控制和定位，所述中央控制电脑通过通信系统控制系留模块调整系留绳的长度和拉力且使飞艇保持合适的形状和高度，所述中央控制电脑也通过通信系统对所有系留模块中的切割驱动器发送指令使其控制对应的切割器实现对所有系留绳的同步切割。

其中，每个所述系留模块中包括有一个具有测长仪和张力仪的电动绞盘，所述电动绞盘用于缠绕系留绳并对系留绳的释放长短和张力进行自动控制，所述系留模块中还设有为驱动电动绞盘的绞盘电机提供电能的绞盘蓄电池和给绞盘蓄电池补充电能的绞盘充电器。

所述同步切割总控制器包括同步切割开关、电源和与系留绳数量相同的光电转换器Ⅰ、光电转换器Ⅱ，所述光电转换器Ⅱ和光电转换器Ⅰ通过光纤连接，所述光电转换器Ⅱ与切割器通过导线连接，多个所述光电转换器Ⅰ通过导线与电源和同步切割开关连接；所述光纤采用单芯多频光纤，所述单芯多频光纤能在传送切割信号的同时检查光纤的通断，确保切割驱动器与同步切割开关之间的信号连接通畅；所述切割信号由同步切割开关闭合时发出并经独立的单芯多频光纤传递给系留模块里的切割驱动器放大后激励切割器对系留绳的同步切割；所述切割驱动器包括信号处理部分和功率驱动部分，所述信号处理部分根据接收到的由中央控制电脑发出的切割信号经功率驱动部分放大后激励切割器对系留绳进行切割。

其中，所述无污染放飞运载车装置包括由多台电动车组成的分布式电动车队放飞系统，其中处于中间的所述电动车上载有飞艇的仪器舱，最前面的电动车上载有系留塔和系留模块，其它所述电动车上都载着一个系留模块；所述电动车的通信系统包括与中央控制电脑相连接的无线通信模块以及安装在电动车上的车载通信模块和双向收发天线，所述通信系统负责将各执行单元的运行状态信息收集到中央控制电脑和将中央控制电脑发出的运行指令及时下达给各执行单元，每台所述电动车上设有包含有GPS定位装置、电动车车载蓄电池和车载通信模块的车辆控制系统，每台所述电动车的车辆控制系统还包括有电动车行进电机和电动车行进电机控制器以及电动车转向电机和电动车转向电机控制器，所述电动车行进电机控制器和电动车转向电机控制器通过车载通信模块与中央控制电脑中的无线通信模块实现信号传输，所述电动车通过GPS定位装置精确地获知自己当前的方位和运动速度并通过车载通信模块及时获取中央控制电脑发出的运行指令而使得所有电动车都能在中央控制电脑的统一操控下在运动中保持彼此的间距不变。

或者，所述无污染放飞运载车装置为一个纯电动整体式放飞车，所述纯电动整体式放飞车包括整体式车架和设于整体式车架下部的驱动走行装置，所述整体式车架上端面设有多个系留模块，所述整体式车架中部载有飞艇的仪器舱，所述整体式车架前端还设有一系留塔，所述纯电动整体式放飞车的通信系统采用光纤通讯系统；所述整体式车架上设有整车控制系统，所述整车控制系统包括独立蓄电池，所述驱动走行装置包括行进电机、行进电机控制器、转向电机、转向电机控制器、动力蓄电池以及为动力蓄电池充电的充电器，所述行进电机控制器和转向电机控制器通过光纤通讯系统与中央控制电脑实现信号传输，所述纯电动整体式放飞车通过光纤通讯系统及时获取中央控制电脑发出的运行指令并在在中央控制电脑的统一操控下实现运行。

进一步地，所述驱动走行装置采用均匀设有整体式车架下部的多个全方位转向驱动轮而形成全轮转向式纯电动整体式放飞系统，所述多个全方位转向驱动轮在中央控制电脑的统一控制下按照不同的运行模式和转弯半径自动改变各自的方向角。

进一步地，所述驱动走行装置采用均匀分布于整体式车架下部的多个转向驱动模块和多个辅助承重从动模块组成而形成转向及辅助支撑纯电动整体式放飞系统，所述转向驱动模块在中央控制电脑的统一控制下按照不同的运行模式和转弯半径自动改变各自的方向角，所述辅助承重从动模块采用无驱动能力但具有方向诱导的万向轮或具有精确转向能力的舵轮。

进一步地，所述整体式车架上端面铺有台板，所述整体式车架下部设有气垫式结构而使无污染放飞运载车装置形成气垫式整体式运送放飞平台，所述气垫式结构包括设于整体式车架下部的由若干个小气垫构成能够将整体式车架撑起的内部气室，所述整体式车架下部外圈设有由大围裙和小围裙构成的外圈气室，所述大围裙和小围裙之间设有内进气口，所述外圈气室包围于内部气室外部，所述整体式车架下部与小气垫数量对应设有多个对小气垫进行风压控制的风机和离地高度传感器，所述风机的风机进气阀门上连接有外进气口，所述外进气口上设有外部进气阀门，所述风机的出风口与对应小气垫的进气口连接；所述风机根据中央控制电脑发出的指令运行，所述中央控制电脑根据离地高度传感器反馈的信号调整风压使小气垫支撑气垫式整体式运送放飞平台处于相同高度；所述整体式车架下部设于多个当气垫式结构处于泄气状态时对整体式车架进行支撑的支撑柱；所述整体式车架下部设有包括了驱动轮组的驱动走行装置，所述驱动轮组为气垫式整体式运送放飞平台提供行进转向动力，所述驱动轮组的大梁上的竖轴为外花键轴，所述整体式车架下部设有转向回转支撑，所述外花键轴穿于转向回转支撑的内花键孔中并能沿其上下自由移动，所述外花键轴下部设有固定于大梁上的转向结构；所述驱动轮组可绕竖轴做有限转角运动或无限转角运动，所述驱动模块做有限转角运动时是通过软电缆或光纤与中央控制电脑的外部控制电路连接；所述驱动模块做无限转角运动时是通过旋转连接器与中央控制电脑的外部控制电路连接或通过近场无线感应模块与外部控制电路通信；所述驱动模块由于气垫式结构和支撑柱的存在使其只承受自身重量且为所述气垫式整体式运送放飞平台提供驱动力。

进一步地，所述整体式车架是由多个桁架或多个网架交替连接形成的放飞车铰接式车架，所述桁架或网架之间通过铰链铰接。

进一步地，所述纯电动整体式放飞车上安装有用于探测在道路上设置的标线或磁钉的摄像机或磁敏传感器，所述中央控制电脑通过摄像机或磁敏传感器获取纯电动整体式放飞车与道路中心线的偏差并通过运算后适时做出车辆的方向修正而使所述纯电动整体式放飞车始终沿着正确的方向行进实现纯电动整体式放飞车自动驾驶。

本发明与现有技术相比的优点：

1、本方案通过将放飞系统中的载有系留模块的每个电动车的通过GPS定位和中央控制电脑控制，或者将载车制成整体式结构，从而使多个系留模块相对位置保持不变，不会因为人工驾驶独立的系留模块载车而出现的不协调，从而保证了巨形飞艇在放飞的运输过程中迅速、安全、可靠；

2、在每个系留模块中设有同步切割系统，同步切割系统的控制信号传输线采用光纤，并且由中央控制电脑统一控制，能保证传输线不会受到电磁干扰，通过光纤双向传输检测通断能确保下达切割指令时传输线路连接的可靠，确保放飞时使多个系留绳得到同步切割，避免飞艇的拉力集中在几根系留绳上而将飞艇撕裂的现象发生；

3、本方案中将所有系留模块、电动载车和同步切割系统都纳入一个统一的控制系统，提高了放飞过程操作的有序管理和集约管理，系统性强；

4、本方案不论是分布式的多个电动车还是纯电动整体式放飞车，都完全实现纯电动，没有废气在艇库内排放，有利于在艇库内的工作人员身心健康，并对飞艇的稳定有利，另外还有利于节能减排；

5、本整个放飞系统在转移工作做完后只需要一个人就能进行运输和放飞操作，操作简单方便，节约人力物力，降低巨型飞艇放飞成本，特别是采用无线通讯系统遥控操作后，使得飞艇将来重新采用廉价的氢气成为可能，大幅度降低成本；

6、在整体式车架下部设有气垫式结构，使纯电动整体式放飞车的承载能力较大，还可以省去转移环节，将所有的准备工作直接在气垫式放飞平台的台面上完成。

附图说明

图1为本发明中分布式电动车队放飞系统结构示意图；

图2为本发明中全轮转向式纯电动整体式放飞系统结构示意图；

图3为本发明中转向及辅助支撑纯电动整体式放飞系统结构示意图

图4为本发明中气垫式放飞平台系统结构示意图；

图5为本发明中气垫式放飞平台气垫分布结构示意图；

图6为本发明放飞车铰接式车架的结构示意图；

图7为本发明中分布式电动车队放飞系统中央控制装置结构示意图；

图8为本发明中分布式电动车队放飞系统电动车控制系统示意图；

图9为本发明中纯电动整体式放飞车的电气控制系统示意图；

图10为本发明中同步切割系统的结构示意图；

图11为本发明中同步切割信号采用的光纤传输通道示意图；

图12为本发明中纯电动整体式放飞车自动驾驶原理示意图；

图13为本发明纯电动整体式放飞车自动驾驶策略示意图。

以下为附图代号说明：

1—无污染放飞运载车装置、2—飞艇、3—仪器舱、4—绳索、5—系留模块、6—系留绳、7—电动绞盘、8—测长仪、9—张力仪、10—绞盘充电器、11—绞盘蓄电池、12—通信系统、13—中央控制电脑、14—同步切割系统、15—切割器、16—切割驱动器、17—同步切割开关、18—同步切割总控制器、19—光纤、20—光电转换器Ⅰ、21—光电转换器Ⅱ、22—单模双频光纤、23—电源、24—分布式电动车队放飞系统、25—电动车、26—GPS定位装置、27—电动车车载蓄电池、28—车辆控制系统、29—纯电动整体式放飞车、30—整体式车架、31—驱动走行装置、32—系留塔、33—全方位转向驱动轮、34—转向驱动模块、35—辅助承重从动模块、36—气垫式结构、37—大围裙、38—外进气口、39—外部进气阀门、40—内进气口、41—风机进气阀门、42—小围裙、43—风机、44—出风口、45—支撑柱、46—内花键孔、47—驱动轮组、48—离地高度传感器、49—小气垫、50—内部气室、51—行进电机、52—行进电机控制器、53—大梁、54—转向电机、55—转向电机控制器、56—外花键轴、57—转向回转支撑、58—充电器、59—台板、60—外圈气室、61—双向收发天线、62—无线通信模块、63—车载通信模块、64—横梁、65—纵梁、66—铰链、67—电动车行进电机、68—电动车行进电机控制器、69—电动车转向电机、70—电动车转向电机控制器、71—独立蓄电池、72—整车控制系统、73—动力蓄电池、74—供电电源、75—绞盘控制器、76—总电气开关柜、77—信号灯、78—蜂鸣器、79—车大灯、80—照明灯、81—光端机、82—编码器、83—从动轮转向电机、84—控制按钮、85—I/O接口板、86—开关操作板、87—遥控器、88—电气开关柜、89—半透半反镜Ⅱ、90—正反转接触器、91—电气柜、92—从动动力充电器、93—从动动力蓄电池、94—接触器电机、95—系留模块控制柜、96—电器开关、97—半透半反镜Ⅰ、98—长波发射二极管、99—短波接收二极管、100—长波接收二极管、101—短波发射二极管、102—上行长波光102、103—下行短波光。

具体实施方式

下面结合附图1-13描述本发明的实施例。

实施例一：巨型飞艇无污染转运同步放飞系统，如图1和2所示，包括通信系统12、中央控制电脑13和包括了无污染放飞运载车装置1、系留模块5、同步切割系统14的各执行单元。

所述中央控制电脑13设于固定的控制室内，所述无污染放飞运载车装置1上设有与中央控制电脑13连接的通信系统12，所述无污染放飞运载车装置1控制系统通过通信系统12与中央控制电脑13连接，所述无污染放飞运载车装置1上设有多个系留模块5，每个所述系留模块5通过系留绳6牵拉着飞艇2，所述系留模块5通过通信系统12与中央控制电脑13实现信号传输，所述飞艇2下部通过绳索4连接的仪器舱3放置于无污染放飞运载车装置1中部，所述同步切割系统14包括设于系留模块5中的切割驱动器16和同步切割总控制器18以及设于系留绳6上的切割器15，所述同步切割总控制器18通过通信系统12与中央控制电脑13实现信号传送；所述中央控制电脑13通过通信系统12实现对无污染放飞运载车装置1的运行控制和定位，所述中央控制电脑13通过通信系统12控制系留模块5调整系留绳6的长度和拉力且使飞艇2保持合适的形状和高度，所述中央控制电脑13也通过通信系统12对所有系留模块5中的切割驱动器16发送指令控制对应的切割器15实现对所有系留绳6的同步切割。

其中，中央控制电脑13是整个系统协调工作的中枢，可对系统内所有单元进行实时监控，操作手通过键盘、鼠标或触摸屏输入操作指令，实现对整个系统的统一控制。通信系统12负责将各执行单元的运行状态信息收集到中央控制电脑13和将中央控制电脑13发出的运行指令及时下达给各执行单元。

如图9所示，每个所述系留模块5中都包括有一个具有测长仪8和张力仪9的电动绞盘7，所述电动绞盘7用于缠绕系留绳6并能对系留绳6的释放长短和张力进行自动控制，所述系留模块5中还设有为驱动电动绞盘7的绞盘电机提供电能的绞盘充电器10和绞盘蓄电池11。电动绞盘7具有自动排绳装置，保证在收放绳的过程中系留绳6在绞盘的绳筒上整齐排列、不堆叠。

如图10所示，所述同步切割总控制器18包括同步切割开关17、电源23和与系留绳6数量相同的光电转换器Ⅰ20、光电转换器Ⅱ21，所述光电转换器Ⅱ21和光电转换器Ⅰ20通过光纤19连接，所述光电转换器Ⅱ21与切割器15通过导线连接，多个所述光电转换器Ⅰ20通过导线与电源23和同步切割开关17连接。如图11所示，具体的，所述光电转换器Ⅰ20中包括半透半反镜Ⅰ97、长波发射二极管98和短波接收二极管99，所述光电转换器Ⅱ21中包括半透半反镜Ⅱ89、长波接收二极管100和短波发射二极管101，所述光纤19采用单模双频光纤22，所述单模双频光纤22中设有将光电转换器Ⅰ20和光电转换器Ⅱ21信号连通的上行长波光102和下行短波光103，所述单模双频光纤22能在传送切割信号的同时检查光纤的通断且确保切割驱动器16与同步切割开关17之间的信号连接通畅。所述中央控制电脑13发出的切割信号由同步切割开关17闭合时发出并经独立的单模双频光纤22传递给系留模块5里的切割驱动器16放大后激励切割器15对系留绳6的同步切割。

所述切割驱动器16包括信号处理部分和功率驱动部分，所述信号处理部分根据接收到的由中央控制电脑13发出的切割信号经功率驱动部分放大后激励切割器15对系留绳6进行切割。为保证同步切割的可靠，真实的切割应在中央控制电脑13命令下达后的某一时刻统一进行，在这段时间中央控制电脑13不断地发出包含切割时间的切割信号，每台系留模块5内的切割器15信号处理电路在确定收到信号后都会通过通信系统12向中央控制电脑13反馈响应情况，如果有任意一台系留模块5内的切割器15信号处理电路为在切割前未做出正确的回应，中央控制电脑13都将发出终止切割的指令。

实施例二：本实施例是对实施例一的进一步改进，是采用了一种分布式载车结构，具体的，如图1所示，所述无污染放飞运载车装置1是由多台电动车25组成的分布式电动车队放飞系统24。

如图1所示，其中处于中间的电动车25上载有飞艇2的仪器舱3，所述仪器舱3通过多根绳索4连接飞艇2，最前面的电动车25上载有系留塔32和系留模块5，负责为飞艇在运输中提供水平牵引力，其它所述电动车25上都载着一个系留模块5，每个所述系留模块5通过系留绳6牵拉着飞艇2。每个所述系留模块5中包括有一个具有测长仪8和张力仪9的电动绞盘7，所述电动绞盘7中设有绞盘控制器75，通过电动绞盘7调整系留绳6的长度和拉力，使飞艇2保持设计的形态和适当的的高度，并将升力分散于众多的系留绳6上。

所述每个电动车25所拉的每根系留绳6上都绑着一个切割器15，每个电动车25上的系留模块5中都设有切割驱动器16，所述切割器15与切割驱动器16连接。进入放飞区域后闭合同步切割开关17，绑在每条系留绳6上的所有切割器15同时将所有的系留绳6割断，飞艇2随即自由升空，放飞工作结束。其中，切割驱动器16包含信号处理和功率驱动两部分，信号处理部分根据接收到的由中央控制电脑13发出的切割信号，经功率驱动部分放大后激励切割器15对系留绳6进行切割。为保证同步切割的可靠，真实的切割应在中央控制电脑13命令下达后的某一时刻统一进行，在这段时间中央控制电脑13不断地发出包含切割时间的切割信号，每台系留模块5内的切割器15信号处理电路在确定收到信号后都会通过通信系统12向中央控制电脑13反馈响应情况，如果有任意一台系留模块5内的切割器15信号处理电路为在切割前做出正确的回应，中央控制电脑13都将发出终止切割的指令。

中央控制电脑13采用高可靠的计算机安装在固定的或可移动的指挥中心，通过无线通信系统12读取每个电动车25的位置、行进速度、运行模式和系留模块5的系留绳6拉力和长度等信息，结合控制系统中预设的每台电动车25之间的相对位置信息，并根据操作号手发出的操作指令经过计算，向系统内的每台电动车25和系留模块5发出运行指令。由于每辆电动车25应到达的位置都是由中央控制电脑13计算好的，只要每台电动车25根据接收到的运行命令实时进行动作，系统内所有的电动车25就会在运动中始终保持相对固定的位置关系。

其中，分布式电动车队放飞系统24的通信系统12采用一点对多点的电磁波双向通信网路，所述通信系统12包括与中央控制电脑13相连接的无线通信模块62以及安装在每辆电动车25上的车载通信模块63和双向收发天线61，所述中央控制电脑13中设有为其提供电能的供电电源74，所述通信系统12负责将各执行单元的运行状态信息收集到中央控制电脑13和将中央控制电脑13发出的运行指令及时下达给各执行单元。

如图7和8所示，每台所述电动车25上设有包含由GPS定位装置26、电动车车载蓄电池27和车载通信模块63组成的车辆控制系统28，每台所述电动车25的车辆控制系统28还包括有电动车行进电机67和电动车行进电机控制器68以及电动车转向电机69和电动车转向电机控制器70，所述电动车行进电机控制器68和电动车转向电机控制器70通过车载通信模块63与中央控制电脑13中的无线通信模块62实现信号传输。电动车25由电动车车载蓄电池27或超级电容供电，采用电动轮全轮转向、驱动，能做直行、转弯、横移和斜行及原地旋转运动。

每辆所述电动车25都具有灵活的转向功能和强劲的驱动力，所述电动车25通过GPS定位装置26精确地获知自己当前的方位和运动速度，并按照通过车载通信模块63及时获取中央控制电脑13发出的运行指令进行运行，而使得放飞系统中所有电动车25都能在中央控制电脑13的统一操控下在运动中保持彼此的间距不变。

实施例三：本实施例是对实施例一的另一个改进方案，具体的，如图2所示，将所述无污染放飞运载车装置1制作成一个纯电动整体式放飞车29，所述纯电动整体式放飞车29除了包括通信系统12、中央控制电脑13和系留模块5、同步切割系统14外，还包括整体式车架30和设于整体式车架30下部的驱动走行装置31。

如图9所示，所述整体式车架30上设有整车控制系统72和总电气开关柜76，所述整车控制系统72中包括与中央控制电脑13连接的独立蓄电池71、开关操作板86、光端机81、遥控器87。所述总电气开关柜76用于控制整车的信号灯77、蜂鸣器78、车大灯79和照明灯80。

所述整体式车架30上面可根据需要铺设台板，便于人员走动和安装设备。所述整体式车架30中部载有飞艇2的仪器舱3，所述整体式车架30一端还设有一系留塔32，所述整体式车架30上端面设有多个系留模块5，每个所述系留模块5中设有一个系留模块控制柜95，所述系留模块控制柜95包括有一个具有测长仪8和张力仪9的电动绞盘7，所述系留模块控制柜95还设有为驱动电动绞盘7的绞盘电机提供电能的绞盘充电器10和绞盘蓄电池11，所述系留模块控制柜95中还设有电器开关96和控制按钮84，所述电动绞盘7与电器开关96连接，所述系留模块控制柜95中的各电气通过I/O接口板85和光端机81与整车控制系统72连接。通过电动绞盘7调整系留绳6的长度和拉力，使飞艇2保持设计的形态和适当的高度，并将升力分散于众多的系留绳6上。电动绞盘7具有自动排绳装置，保证在收放绳的过程中系留绳6在绞盘的绳筒上整齐排列、不堆叠。所述同步切割系统14采用独立的光纤网和独立的总操控箱。

在本实施例中，所述驱动走行装置31采用设有整体式车架30下部的多个全方位转向驱动轮33，从而使整车构成全轮转向式纯电动整体式放飞系统。所述多个全方位转向驱动轮33在中央控制电脑13的统一控制下按照不同的运行模式和转弯半径自动改变各自的方向角，并且其行进电机控制器能够按照力矩输出模式使电机输出的驱动力。具体的，所述全方位转向驱动模块33包括编码器82、数字通信设备、行进电机51、行进电机控制器52、转向电机54、转向电机控制器55、动力蓄电池73、电气开关柜88以及为动力蓄电池73充电的充电器58，所述转向电机控制器55和编码器82经光端机81与整车控制系统72连接，所述充电器58、行进电机控制器52和转向电机控制器55与电气开关柜88电连接，所述行进电机控制器52和转向电机控制器55通过通信系统12与中央控制电脑13中实现信号传输，所述纯电动整体式放飞车29通过通信系统12及时获取中央控制电脑13发出的运行指令并在在中央控制电脑13的统一操控下运行。

所述中央控制电脑13包含蓄电池、总控制电脑、数字通信设备；所述通信系统12采用光纤网络，而光纤网络采用单模单芯双向光纤和光端机。

纯电动整体式放飞车29由操作手通过中央控制电脑13进行操控，整车能做直行、转弯、横移和斜行及原地旋转运动。进入放飞区间，当操作号手接到总指挥下达的放飞命令后，开启同步切割系统14的总操控箱，闭合同步切割开关17，每个系留模块5内的切割驱动器16就会向绑在系留绳6上的切割器15同时发出激励，所有的切割器15就会同时将每一条系留绳6割断，然后飞艇2就脱离地面的牵引自由升空。

实施例四：本实施例是对实施例三的进一步改进，如图3所示，将所述驱动走行装置31采用均匀分布于整体式车架30下部的几组转向驱动模块34和一定数量的辅助承重从动模块35组成而使整车形成转向及辅助支撑纯电动整体式放飞系统，所述多个转向驱动模块34在中央控制电脑13的统一控制下按照不同的运行模式和转弯半径自动改变各自的方向角，所述辅助承重从动模块35无驱动能力且可采用具有方向诱导的万向轮或具有精确转向能力的舵轮。

具体的，所述转向驱动模块34的结构及控制如同实施例三中的全方位转向驱动模块33的结构和控制方式。具体的，所述转向驱动模块34包括编码器82、数字通信设备、行进电机51、行进电机控制器52、转向电机54、转向电机控制器55、动力蓄电池73、电气开关柜88以及为动力蓄电池73充电的充电器58，所述转向电机控制器55和编码器82通过光端机81与整车控制系统72连接，所述充电器58、行进电机控制器52和转向电机控制器55与电气开关柜88电连接，所述行进电机控制器52和转向电机控制器55通过通信系统12与中央控制电脑13中实现信号传输，所述纯电动整体式放飞车29通过通信系统12及时获取中央控制电脑13发出的运行指令并在在中央控制电脑13的统一操控下实现运行。

所述辅助承重从动模块35包括从动轮转向电机83、正反转接触器90、电气柜91、从动动力蓄电池93和为其充电的从动动力充电器92、接触器电机94，所述接触器电机94与正反转接触器90连接，所述正反转接触器90与从动轮转向电机83连接，所述从动动力充电器92与电气柜91连接，所述电气柜91和从动轮转向电机83通过光端机81和编码器82与整车控制系统72连接。本实施例中采用万向轮作为辅助承重从动模块35，由于多个万向轮在倒车时和突然大角度转向行进时可能会相互别劲，中央控制电脑13会根据行进时的转向情况提前发出指令，通过辅助承重从动模块35的转向诱导电机使万向轮主动转向避开死点，保证在各种情况下，万向轮都能灵活运转。

所述整体式车架30为金属桁架或网架结构，上面可根据需要铺设台板，供人员走动和安置设备。所述纯电动整体式放飞车29所有的系留模块5都安装在整体式车架30上，系留模块5与每个系留模块5都包含有一个具有测长仪8、张力仪9的电动绞盘7。具体的，系留模块5及电动绞盘7的结构控制与实施例三中相同。

中央控制模块13包含蓄电池、总控制电脑、数字通信设备；通信系统12采用光纤网络；同步切割系统14采用独立的光纤网和独立的总操控箱。纯电动整体式放飞车29由操作号手通过中央控制电脑13进行操控，整车能做直行、转弯、横移和斜行及原地旋转运动。当操作手接到总指挥下达的放飞命令后，开启同步切割系统14的总操控箱，闭合同步切割开关17，每个系留模块5内的切割驱动器16就会向绑在系留绳6上的切割器15同时发出激励，所有的切割器15就会将每一条系留绳6同时割断，然后飞艇2就脱离地面的牵引自由升空。

实施例五：本实施例是对实施例三的进一步改进，将所述整体式车架30做成气垫式结构36。所述整体式车架30由桁架和网架构成，所述整体式车架30上端面铺有台板59，所述整体式车架30下部设有气垫式结构36而使无污染放飞运载车装置1形成气垫式整体式运送放飞平台。具体的，如图4所示，所述气垫式结构36包括设于整体式车架30下部的有源气垫，如图5所示，有源气垫分区设置成若干个小气垫49构成能够将整体式车架30撑起的内部气室50，运行时由小气垫49承受整车负载和自重；所述整体式车架30下部外圈设有由大围裙37和小围裙42构成的外圈气室60，所述大围裙37和小围裙42之间设有内进气口40，所述外圈气室60包围于内部气室50外部，所述整体式车架30下部与小气垫49数量对应设有多个对小气垫49进行风压控制的风机43和离地高度传感器48，所述风机43的风机进气阀门41上连接有外进气口38，所述外进气口38上设有外部进气阀门39，所述风机43的出风口44与对应小气垫49的进气口连接。开始启动时，外部进气阀门39完全打开，风机43从外部进风口38吸入空气，加压后从出风口44注入小气垫49的内部气室50。小气垫49进风口有两个路径，一个是通过外部进气阀门39直接从平台外进气的外部进气口38，此通道在开车前的举升阶段全部开启，在气垫升举到规定高度后关闭，在工作结束后下降时也全部开启放气；另一个是从大围裙37和小围裙42之间的外圈气室60进风，这样可以形成气流内循环，风机43从外圈气室60将小围裙42泄漏出的风重新吸入，尽量减少空气的泄露和从外部的进气量，降低对艇库内气流的影响，减少扬尘。每个小气垫49的风机43根据中央控制电脑13发出的指令运行，所述中央控制电脑13根据离地高度传感器48反馈的信号调整风压使小气垫49支撑气垫式整体式运送放飞平台处于相同高度。为了提高可靠性，每个小气垫49都应配有至少二台风机43，且安装能控制通断的风机进气阀门41。所述整体式车架30下部设于多个当气垫式结构36处于泄气状态时对整体式车架30进行支撑的支撑柱45。

所述整体式车架30下部配置了包括了驱动轮组47的驱动走行装置31，所述驱动轮组47转向灵活且为气垫式整体式运送放飞平台提供行进转向动力，所述驱动轮组47的大梁53上的竖轴为外花键轴56，所述整体式车架30下部设有转向回转支撑57，所述外花键轴56穿于转向回转支撑57的内花键孔46中并能沿其上下自由移动，所述外花键轴56下部设有固定于大梁53上的转向结构；所述驱动模块47由于气垫式结构36和支撑柱45的存在使其只承受自身重量且为所述气垫式整体式运送放飞平台提供驱动力。

所述驱动轮组47可绕竖轴做有限转角运动或无限转角运动，所述驱动模块47做有限转角运动时是通过软电缆或光纤与中央空控制电脑13的外部控制电路连接；所述驱动模块47做无限转角运动时是通过旋转连接器与中央控制电脑13的外部控制电路连接或通过近场无线感应模块与外部控制电路通信，例如使用蓝牙。

为保证驱动轮组47对道路有足够的附着力，可将蓄电池组和驱动电机等都安装在驱动轮的车桥上，整个平台采用分布式蓄电池供电，即每个驱动轮组47、中央控制计算机13及系留模块5都有自己的独立电源。

气垫式整体式运送放飞平台的通信网络主干采用光缆，以避免因长线带来的电磁干扰和个设备之间的相互干扰。

实施例六：本实施例是对实施例三的进一步改进，为一种铰接式的整体式车架30，如图6所示，所述整体式车架30是由多个桁架或多个网架交替连接组成，所述多个桁架或网架之间通过单自由度铰接。在具体实施时，可将部分纵梁65通过铰链66与横梁64连接，这样可以在通过有坡度变化的纵坡时使车架免受巨大的纵向弯曲应力；同理，对于仅有横向坡度变化的道路，可将部分横梁64改为单自由度铰接；对于既有纵坡又有横坡的道路可以同时将部分横梁64和部分纵梁65采用铰链连接。

实施例七：本实施例是一种自动驾驶实施例，所述纯电动整体式放飞车29行进过程是自动进行的，为了实现这一目的，在所述纯电动整体式放飞车29上安装有用于探测在道路上设置的标线或磁钉的摄像机或磁敏传感器，安装在纯电动整体式放飞车29上的摄像机或磁敏传感器就会感知到车体与道路的偏差，所述中央控制电脑13通过摄像机或磁敏传感器连接获取纯电动整体式放飞车29与道路中心线的偏差并通过运算后适时做出车辆的方向修正，使所述纯电动整体式放飞车29始终沿着正确的方向行进。如图12所示为纯电动整体式放飞车29自动驾驶方向修正的原理图，在图中设有车体轮廓73和道路中心线76，中央控制电脑13根据道路中心线76与车体纵轴交点74和横轴交点75的纵横坐标值作为方向修正的依据。

当电动整体式放飞车29采用全轮逆相位转向、前进方向为纵轴正方向时，我们可以将把整车的运动分解成沿纵轴的直线运动和绕中心O点的旋转运动。为了便于驾驶和走好直线，转向修正时驱动走行装置31的方向角可以按照固定角度转动设计，例如：零位为0°、右转为-3°、左转为+3°。通过分析车体轮廓73与道路中心线76的位置关系，按照如图13所列的7种情况，对应的驾驶策略如下：a——右转、b——左转、c——左转、d——方向归零、e——方向归零、f——右转、g——方向归零。

上述实施例，只是本发明的较佳实施例，并非用来限制本发明实施范围，故凡以本发明权利要求所述内容所做的等效变化或按照本发明思想采用人工替代电脑自动控制，均应包括在本发明权利要求范围之内。

Claims (10)

1.巨型飞艇无污染转运同步放飞系统，其特征在于：包括通信系统(12)、中央控制电脑(13)和包括了无污染放飞运载车装置(1)、系留模块(5)、同步切割系统(14)的各执行单元；所述中央控制电脑(13)设于固定的控制室内，所述无污染放飞运载车装置(1)上设有与中央控制电脑(13)通信的通信系统(12)，所述无污染放飞运载车装置(1)控制系统通过通信系统(12)与中央控制电脑(13)连接，所述无污染放飞运载车装置(1)上设有多个系留模块(5)，每个所述系留模块(5)通过系留绳(6)牵拉着飞艇(2)，所述系留模块(5)通过通信系统(12)与中央控制电脑(13)实现信号传输，所述飞艇(2)下部通过绳索(4)连接的仪器舱(3)放置于无污染放飞运载车装置(1)中部，所述同步切割系统(14)包括设于系留模块(5)中的切割驱动器(16)、设于系留绳(6)上的切割器(15)、设于控制室内的同步切割总控制器(18)；

所述中央控制电脑(13)通过通信系统(12)实现对无污染放飞运载车装置(1)的运行控制和定位，所述中央控制电脑(13)通过通信系统(12)控制系留模块(5)调整系留绳(6)的长度和拉力且使飞艇(2)保持合适的形状和高度，所述中央控制电脑(13)也通过通信系统(12)对所有系留模块(5)中的切割驱动器(16)发送指令使其控制对应的切割器(15)实现对所有系留绳(6)的同步切割。

2.根据权利要求1所述的巨型飞艇无污染转运同步放飞系统，其特征在于：每个所述系留模块(5)中包括有一个具有测长仪(8)和张力仪(9)的电动绞盘(7)，所述电动绞盘(7)用于缠绕系留绳(6)并对系留绳(6)的释放长短和张力进行自动控制，所述系留模块(5)中还设有为驱动电动绞盘(7)的绞盘电机提供电能的绞盘蓄电池(11)和给绞盘蓄电池(11)补充电能的绞盘充电器(10)。

3.根据权利要求1所述的巨型飞艇无污染转运同步放飞系统，其特征在于：所述同步切割总控制器(18)包括同步切割开关(17)、电源(23)和与系留绳(6)数量相同的光电转换器Ⅰ(20)、光电转换器Ⅱ(21)，所述光电转换器Ⅱ(21)和光电转换器Ⅰ(20)通过光纤(19)连接，所述光电转换器Ⅱ(21)与切割器(15)通过导线连接，多个所述光电转换器Ⅰ(20)通过导线与电源(23)和同步切割开关(17)连接；所述光纤(19)采用单芯多频光纤(22)，所述单芯多频光纤(22)能在传送切割信号的同时检查光纤的通断，确保切割驱动器(16)与同步切割开关(17)之间的信号连接通畅；所述切割信号由同步切割开关(17)闭合时发出并经独立的单芯多频光纤(22)传递给系留模块(5)里的切割驱动器(16)放大后激励切割器(15)对系留绳(6)的同步切割；所述切割驱动器(16)包括信号处理部分和功率驱动部分，所述信号处理部分根据接收到的切割信号经功率驱动部分放大后激励切割器(15)对系留绳(6)进行切割。

4.根据权利要求1所述的巨型飞艇无污染转运同步放飞系统，其特征在于：所述无污染放飞运载车装置(1)包括由多台电动车(25)组成的分布式电动车队放飞系统(24)，其中处于中间的所述电动车(25)上载有飞艇(2)的仪器舱(3)，最前面的电动车(25)上载有系留塔(32)和系留模块(5)，其它所述电动车(25)上都载着一个系留模块(5)；所述电动车(25)的通信系统(12)包括与中央控制电脑(13)相连接的无线通信模块(62)以及安装在电动车(25)上的车载通信模块(63)和双向收发天线(61)，所述通信系统(12)负责将各执行单元的运行状态信息收集到中央控制电脑(13)和将中央控制电脑(13)发出的运行指令及时下达给各执行单元，每台所述电动车(25)上设有包含有GPS定位装置(26)、电动车车载蓄电池(27)和车载通信模块(63)的车辆控制系统(28)，每台所述电动车(25)的车辆控制系统(28)还包括有电动车行进电机(67)和电动车行进电机控制器(68)以及电动车转向电机(69)和电动车转向电机控制器(70)，所述电动车行进电机控制器(68)和电动车转向电机控制器(70)通过车载通信模块(63)与中央控制电脑(13)中的无线通信模块(62)实现信号传输，所述电动车(25)通过GPS定位装置(26)精确地获知自己当前的方位和运动速度并通过车载通信模块(63)及时获取中央控制电脑(13)发出的运行指令而使得所有电动车(25)都能在中央控制电脑(13)的统一操控下在运动中保持彼此的间距不变。

5.根据权利要求1所述的巨型飞艇无污染转运同步放飞系统，其特征在于：所述无污染放飞运载车装置(1)为一个纯电动整体式放飞车(29)，所述纯电动整体式放飞车(29)包括整体式车架(30)和设于整体式车架(30)下部的驱动走行装置(31)，所述整体式车架(30)上端面设有多个系留模块(5)，所述整体式车架(30)中部载有飞艇(2)的仪器舱(3)，所述整体式车架(30)前端还设有一系留塔(32)，所述纯电动整体式放飞车(29)的通信系统(12)采用光纤通讯系统；所述整体式车架(30)上设有整车控制系统(72)，所述整车控制系统(72)包括独立蓄电池(71)，所述驱动走行装置(31)包括行进电机(51)、行进电机控制器(52)、转向电机(54)、转向电机控制器(55)、动力蓄电池(73)以及为动力蓄电池(73)充电的充电器(58)，所述行进电机控制器(51)和转向电机控制器(55)通过光纤通讯系统与中央控制电脑(13)实现信号传输，所述纯电动整体式放飞车(29)通过光纤通讯系统及时获取中央控制电脑(13)发出的运行指令并在在中央控制电脑(13)的统一操控下实现运行。

6.根据权利要求5所述的巨型飞艇无污染转运同步放飞系统，其特征在于：所述驱动走行装置(31)采用均匀设有整体式车架(30)下部的多个全方位转向驱动轮(33)而形成全轮转向式纯电动整体式放飞系统，所述多个全方位转向驱动轮(33)在中央控制电脑(13)的统一控制下按照不同的运行模式和转弯半径自动改变各自的方向角。

7.根据权利要求5所述的巨型飞艇无污染转运同步放飞系统，其特征在于：所述驱动走行装置(31)采用均匀分布于整体式车架(30)下部的多个转向驱动模块(34)和多个辅助承重从动模块(35)组成而形成转向及辅助支撑纯电动整体式放飞系统，所述转向驱动模块(34)在中央控制电脑(13)的统一控制下按照不同的运行模式和转弯半径自动改变各自的方向角，所述辅助承重从动模块(35)采用无驱动能力但具有方向诱导的万向轮或具有精确转向能力的舵轮。

8.根据权利要求5所述的巨型飞艇无污染转运同步放飞系统，其特征在于：所述整体式车架(30)上端面铺有台板(59)，所述整体式车架(30)下部设有气垫式结构(36)而使无污染放飞运载车装置(1)形成气垫式整体式运送放飞平台，所述气垫式结构(36)包括设于整体式车架(30)下部的由若干个小气垫(49)构成能够将整体式车架(30)撑起的内部气室(50)，所述整体式车架(30)下部外圈设有由大围裙(37)和小围裙(42)构成的外圈气室(60)，所述大围裙(37)和小围裙(42)之间设有内进气口(40)，所述外圈气室(60)包围于内部气室(50)外部，所述整体式车架(30)下部与小气垫(49)数量对应设有多个对小气垫(49)进行风压控制的风机(43)和离地高度传感器(48)，所述风机(43)的风机进气阀门(41)上连接有外进气口(38)，所述外进气口(38)上设有外部进气阀门(39)，所述风机(43)的出风口(44)与对应小气垫(49)的进气口连接；所述风机(43)根据中央控制电脑(13)发出的指令运行，所述中央控制电脑(13)根据离地高度传感器(48)反馈的信号调整风压使小气垫(49)支撑气垫式整体式运送放飞平台处于相同高度；所述整体式车架(30)下部设于多个当气垫式结构(36)处于泄气状态时对整体式车架(30)进行支撑的支撑柱(45)；所述整体式车架(30)下部设有包括了驱动轮组(47)的驱动走行装置(31)，所述驱动轮组(47)为气垫式整体式运送放飞平台提供行进转向动力，所述驱动轮组(47)的大梁(53)上的竖轴为外花键轴(56)，所述整体式车架(30)下部设有转向回转支撑(57)，所述外花键轴(56)穿于转向回转支撑(57)的内花键孔(46)中并能沿其上下自由移动，所述外花键轴(56)下部设有固定于大梁(53)上的转向结构；所述驱动轮组(47)可绕竖轴做有限转角运动或无限转角运动，所述驱动模块(47)做有限转角运动时是通过软电缆或光纤与中央控制电脑(13)的外部控制电路连接；所述驱动模块(47)做无限转角运动时是通过旋转连接器与中央控制电脑(13)的外部控制电路连接或通过近场无线感应模块与外部控制电路通信；所述驱动模块(47)由于气垫式结构(36)和支撑柱(45)的存在使其只承受自身重量且为所述气垫式整体式运送放飞平台提供驱动力。

9.根据权利要求5所述的巨型飞艇无污染转运同步放飞系统，其特征在于：所述整体式车架(30)是由多个桁架或多个网架交替连接形成的放飞车铰接式车架，所述桁架或网架之间通过铰链(66)铰接。

10.根据权利要求5所述的巨型飞艇无污染转运同步放飞系统，其特征在于：所述纯电动整体式放飞车(29)上安装有用于探测在道路上设置的标线或磁钉的摄像机或磁敏传感器，所述中央控制电脑(13)通过摄像机或磁敏传感器获取纯电动整体式放飞车(29)与道路中心线的偏差并通过运算后适时做出车辆的方向修正而使所述纯电动整体式放飞车(29)始终沿着正确的方向行进实现纯电动整体式放飞车(29)自动驾驶。