CN109808865A - 一种硬式充气式悬浮飞行器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硬式充气式悬浮飞行器。所述硬式充气式悬浮飞行器包括：舱体，所述舱体包括第一半舱以及第二半舱，所述第一半舱在所述第二半舱之上，所述第一半舱与所述第二半舱组合，从而形成内部活动空间；气囊，所述气囊包裹所述第二半舱外表面设置，所述气囊设置有露天平台；所述气囊内设置有气体存储空间以及装置存放空间；太阳能板，所述太阳能板设置在所述舱体和/或气囊上。本申请的硬式充气式悬浮飞行器舱体在气囊上面，是被气囊托起的。这样它们光线很好。另外气囊采用硬式气囊，气囊上部有大量的平整的场地可以供人员活动。

Description

一种硬式充气式悬浮飞行器

技术领域

本发明涉及飞行器技术领域，特别是涉及一种硬式充气式悬浮飞行器。

背景技术

飞艇是一种轻于空气的航空器，它与热气球最大的区别在于具有推进和控制飞行状态的装置。飞艇由巨大的流线型艇体、位于艇体下面的吊舱、稳定控制作用的尾面和推进装置组成。艇体的气囊内充以密度比空气小的浮升气体(有氢气和氦气)借以产生浮力使飞艇升空。吊舱供人员乘坐和装载货物。尾面用来控制和保持航向、俯仰的稳定。

如今美国Airlander、法国的平流层飞艇、德国的飞艇都是这种外形。

这种飞艇的不足之处：

过大体积的气囊悬浮在吊舱上面，遮挡了吊舱的光线，且过大的气囊除过提供升力外，再无其它用途。

比起气囊的体积来，吊舱的体积很小，人员活动的范围也较小。

因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硬式充气式悬浮飞行器来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

为实现上述目的，本发明提供了一种硬式充气式悬浮飞行器，所述硬式充气式悬浮飞行器包括：

舱体，所述舱体包括第一半舱以及第二半舱，所述第一半舱在所述第二半舱之上，所述第一半舱与所述第二半舱组合，从而形成内部活动空间；

气囊，所述气囊包裹所述第二半舱外表面设置，所述气囊设置有露天平台；所述气囊内设置有气体存储空间以及装置存放空间；

太阳能板，所述太阳能板设置在所述舱体和/或气囊上。

优选地，所述露天平台连通所述第一半舱。

优选地，所述第一半舱与所述第二半舱之间设置有地板，所述第一半舱上开设有活动门。

优选地，所述气囊的体积是所述舱体的体积的1.5倍至3倍。

优选地，所述气囊内设置有一条或多条隧道，所述隧道一端连通所述气囊外表面，另一端连通所述舱体内的内部活动空间。

优选地，所述舱体外表面设置有多个倾转旋翼。

优选地，所述倾转旋翼设置在所述第二半舱上。

优选地，所述气囊的露天平台上设置有太阳能电池板。

优选地，所述气囊上设置有起落架。

优选地，所述舱体采用隔热降噪轻质复合材料；

所述第一半舱和/或所述第二半舱内设置有电线及传热装置。

本申请的硬式充气式悬浮飞行器舱体在气囊上面，是被气囊托起的。这样它们光线很好。另外气囊采用硬式气囊，气囊上部有大量的平整的场地可以供人员活动。

附图说明

图1是本申请第一实施例的硬式充气式悬浮飞行器的结构示意图。

附图标记：

1	舱体	2	内部活动空间
				11	第一半舱	3	气囊
12	第二半舱

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，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更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

图1是本申请第一实施例的硬式充气式悬浮飞行器的结构示意图。

如图1所示的所述硬式充气式悬浮飞行器包括舱体1、气囊3以及太阳能板，舱体包括第一半舱11以及第二半舱12，第一半舱11在第二半舱12之上，第一半舱11与第二半舱12组合，从而形成内部活动空间2；气囊3包裹第二半舱外表面设置，气囊设置有露天平台；气囊内设置有气体存储空间以及装置存放空间；太阳能板设置在舱体和/或气囊上。

在本实施例中，露天平台连通所述第一半舱。这样，使用者可以通过第一半舱进入露天平台。

在本实施例中，第一半舱与所述第二半舱之间设置有地板，第一半舱上开设有活动门。

在本实施例中，气囊的体积是所述舱体的体积的1.5倍至3倍。

在本实施例中，气囊内设置有一条或多条隧道，隧道一端连通气囊外表面，另一端连通舱体内的内部活动空间。

在本实施例中，所述舱体外表面设置有多个倾转旋翼。

在本实施例中，所述倾转旋翼设置在所述第二半舱上。

在本实施例中，所述气囊的露天平台上设置有太阳能电池板。

在本实施例中，所述气囊上设置有起落架。

在本实施例中，所述舱体采用隔热降噪轻质复合材料；

所述第一半舱和/或所述第二半舱内设置有电线及传热装置。

实施例1：

本申请的主要部件是一个很大的气囊，内充惰性气体氦气，提供浮力，把主体提升起来，使之脱离地面。

大量用了太阳能这种环保能源，为主体里面的生活提供能量。球体表面除过门窗位置都贴上太阳能电池板，以最大的面积来吸收太阳能。而且悬空的一圈太阳能电池板，可以在一天的任何时候都采集到太阳光，这样的设计是为了弥补球体背光面采集阳光较弱的缺点，它向里有个斜度，所以球体的背光面上面的电池板永远正对着太阳，即可以采集大量太阳能，也可以对背光面反射阳光，照明。这一圈的电池板通过四个刚性支柱连接到主球体上，刚性支柱有很好的强度和刚度性能，内部布置了电线和传热装置，把收集到的能量运送到主球体上。主体顶部设计一个天窗，采光使用。主体的内壁上布置了电线和传热导管，实现能量的流通。主体表面的材料是隔热降噪轻质复合材料，电池板贴于其上。

主体内部分为好几层。以四米高为一层，供人们的生活工作使用。球体的下半球在气囊的包围中，为了使重心比较低，这下半球的大部分用来储物、储水、和储存蓄电池，其中所存电量供夜晚和飞行时使用，如果地方比较多还可以做一个地下层，供人生活。太阳能蓄电池所存电量也给动力系统旋翼提供能量。

主体四周有4～8个倾转旋翼，可以实现硬式充气式悬浮飞行器朝各个方向的飞行。当倾转旋翼转轴竖直时，旋翼可以提供向上的拉力，所以主体即使停在地面上，也可以垂直起飞。旋翼转轴可以360度旋转。当转轴转向水平时，可以提供水平方向的拉力或推力，实现飞行，通过控制旋翼的倾转方向和转速大小实现飞行方向的选择。

另外气囊中的气是长期固定储存的，这就保证了整个实体本身有一部分升力，它的临时起降不会有太大的速度或太大过载，这样就比较安全。气囊的材料用新型复合材料，其材质很坚韧，既可以实现密封，而且如果真有天外之物落到其上面，那么砸出来的小坑也可以通过材料的自动收缩而自动修复。

下部氦气囊是球台形状，通过计算，对于一般工作生活用，全轻质材料的硬式充气式悬浮飞行器，氦气囊的大圆直径是主球体直径的三倍多，就是说气囊在主球体的外面还有很大一部分突出，而这部分则可作为一个户外活动场所。在边缘部分设置一圈透明可收放护栏，增加安全性。下面的气囊球台内部设计两个空的隧道，可以方便垃圾或物品的运送，也可以作为潜望口。还有，氦气囊里可以装雷达天线。

主体内部的生活利用全洁净能源。所有设施都采用新型轻质复合材料，以减轻结构重量。

这样的硬式充气式悬浮飞行器设计简单，制造成本也不会太高。可以根据需要制造各种大小型号的。本申请的硬式充气式悬浮飞行器生活区半径10米，分上下两层，就可以分出来20～30个房间，设计载人22，同时也提供了超大的户外面积，集生活娱乐于一体，维修费用低，适应性强，且防火性强，可经受住各种不利的天气条件的考验，即使在人类还都生活在地面的今天，也可以设计它来实现私人空中游艇、商务行馆、救灾运货、观光旅游等功能。

尺寸特性数据的确定

标准状态下，20℃，氦气密度是0.1786kg/m³空气密度是1.225kg/m³

重量计算

舱体是一个球，设其半径为10m，则相当于好几套两层的房子。

一般单晶硅太阳能电池板，某种尺寸为1310mm×660mm×40mm,重9.7kg,则计算得11.2kg/m²,那一圈的电池板外半径和内半径分别为10米和8米，其总重也不过1260kg.记为Wd₁＝1260kg。上半球体的表面积为628m²，除了门窗处电池板全覆盖则重量约5000kg,记为Wd₂＝5000kg。

人员重量：半径为10米的圆面314m2,二层约有264m²。设人员密度为4人/100m²,人重75kg/人，计算得出约有22人，总重1650kg.记为Wr＝1650kg。

设内部物品及材料总重：8吨，记为W_w＝8000kg。

四台螺旋桨：设计重量4000kg，记为W_j＝4000kg。

安全系数1.2：

总重：W_z＝(Wd₁+Wd₂+W_r+W_b+W_w+W_j)×1.2＝24000kg

浮力计算

设下面的气囊形状是一个球台，一个半球体切去一个球冠后的剩余部分。如图：

图中阴影部分为氦气填充的地方。

此球台设计的h/R＝0.75，r为主球体的半径，本文设为10米。

则可计算出它的体积V＝0.7690R3-2.0944r3，及阴影部分的实体体积。

M浮＝密度×排气体积＝排开空气的质量

M_浮＝(ρ_空气-ρ_氮气)V

＝(1.225-0.1786)×(0.7690R³-2.0944r³)

＝0.8662R³-2359.13

W_z＝M

解得R＝31.22m³

即球台的大圆半径为31.22m³

现在就可以求出上部主球体半径R与可以浮起整个装置的氦气囊大圆半径之比r：

R/r＝31.22/10＝3.122

尺寸参数

飞行时速：0～200公里

飞行高度：0～3000米

过载：-1～2.5

以中号“空中楼阁”为例：

上层生活区半球，半径10米

下部气囊体积21306立方米

俯视直径：62.5米

高：34米

艇内面积：第一层314平方米，第二层264平方米

重量：20吨

最大重量：24吨

设计载人数：22人

稳定性考虑

为了使巨大的气囊不遮挡采光，本设计把气囊放在了实体的下方，让它来托起整个硬式充气式悬浮飞行器，但是这个容易造成重心太上，而不稳，容易翻倒的情况。为此设计整个工作生活区在一个球体里，而气囊则包围在球体的下半部分，这样再加上螺旋桨也安装在下半部分，所以可以实现重心落在气囊大圆面上，或下部气囊内，这样就很稳了。

另外，电池板尽量选用效率大，重量轻的，上半体表面所贴的太阳能电池板的多少也是通过计算整个主球体所需能量后而定，不一定要全部都贴电池板，这样也降低了上半体的重量，使重心下降。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种硬式充气式悬浮飞行器，其特征在于，所述硬式充气式悬浮飞行器包括：

舱体(1)，所述舱体包括第一半舱(11)以及第二半舱(12)，所述第一半舱(11)在所述第二半舱(12)之上，所述第一半舱(11)与所述第二半舱(12)组合，从而形成内部活动空间(2)；

气囊(3)，所述气囊(3)包裹所述第二半舱外表面设置，所述气囊设置有露天平台；所述气囊内设置有气体存储空间以及装置存放空间；

太阳能板，所述太阳能板设置在所述舱体和/或气囊上。

2.如权利要求1所述的硬式充气式悬浮飞行器，其特征在于，所述露天平台连通所述第一半舱。

3.如权利要求2所述的硬式充气式悬浮飞行器，其特征在于，所述第一半舱与所述第二半舱之间设置有地板，所述第一半舱上开设有活动门。

4.如权利要求3所述的硬式充气式悬浮飞行器，其特征在于，所述气囊的体积是所述舱体的体积的1.5倍至3倍。

5.如权利要求4所述的硬式充气式悬浮飞行器，其特征在于，所述气囊内设置有一条或多条隧道，所述隧道一端连通所述气囊外表面，另一端连通所述舱体内的内部活动空间。

6.如权利要求5所述的硬式充气式悬浮飞行器，其特征在于，所述舱体外表面设置有多个倾转旋翼。

7.如权利要求6所述的硬式充气式悬浮飞行器，其特征在于，所述倾转旋翼设置在所述第二半舱上。

8.如权利要求7所述的硬式充气式悬浮飞行器，其特征在于，所述气囊的露天平台上设置有太阳能电池板。

9.如权利要求8所述的硬式充气式悬浮飞行器，其特征在于，所述气囊上设置有起落架。

10.如权利要求9所述的硬式充气式悬浮飞行器，其特征在于，所述舱体采用隔热降噪轻质复合材料；

所述第一半舱和/或所述第二半舱内设置有电线及传热装置。