CN109850116B - 一种基于系留气球的海上机动式挂载平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于系留气球的海上机动式挂载平台，包括系留气球系统、机动式系留气球球库、气球收放系统、系留气球保障系统和船舶平台；所述机动式系留气球球库、所述船舶平台设置在船类设备上；所述气球收放系统和所述系留气球保障系统设置在所述机动式系留气球球库内，所述系留气球系统通过系留缆绳与所述机动式系留气球球库内部连接；本发明提出了一种新型海上作业的空中任务载荷挂载形式，通过系留气球的可长期滞空特性和船类设备的可移动特性结合，搭建了一个海上机动式，可长期定点巡航的挂载平台。

Description

一种基于系留气球的海上机动式挂载平台

技术领域

本发明涉及飞艇设备领域，具体涉及一种基于系留气球的海上机动式挂载平台。

背景技术

目前海洋上使用的空中任务载荷平台主要是预警机、无人机、直升机等。预警机、无人机、直升机都受飞机本身因素制约，具有留空时间短、无法定点停留、费用高等缺点。由于预警机、无人机、直升机的限制，缩减了设置在空中任务载荷平台上任务载荷的实效性，制约这海上空中作业任务的发展。基于系留气球的海上机动式挂载平台可以根据任务的要求，快速部署到附近海域，为任务载荷提供长时间、不间断的空中停留。

但现有基于系留气球的海上机动式挂载平台采用的是舰载平台甲板系留气球的方案。由于舰载平台和海洋复杂气候环境的限制，导致使用的系留气球体积较小，升空高度低、环境适应性不强、挂载能力差等。因而基于系留气球的海上机动式挂载平台并未大规模应用。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。

发明内容

为解决上述技术缺陷，本发明采用的技术方案在于，提供一种基于系留气球的海上机动式挂载平台，包括系留气球系统、机动式系留气球球库、气球收放系统、系留气球保障系统和船舶平台；所述机动式系留气球球库、所述船舶平台设置在船类设备上；所述气球收放系统和所述系留气球保障系统设置在所述机动式系留气球球库内，所述系留气球系统通过所述系留缆绳与所述机动式系留气球球库内部连接。

较佳的，所述气球收放系统包括控制舱单元；所述控制舱单元放置于所述机动式系留气球球库尾部的中间位置，所述控制舱单元整体嵌入在所述机动式系留气球球库的甲板内。

较佳的，所述气球收放系统包括万向滑轮单元；所述万向滑轮单元放置于所述船类设备艉部平台的中间位置。

较佳的，所述气球收放系统包括系留塔单元；所述系留塔单元包括系留锁操作平台和头部机械绞盘操作平台，所述系留锁操作平台和所述头部机械绞盘操作平台分别与所述系留气球保障系统的控制中心连接；所述系留锁操作平台设置在所述头部机械绞盘操作平台的上部，所述系留锁操作平台控制系留锁对所述系留气球系统头部的系留锁定；所述头部机械绞盘操作平台控制所述绞盘单元，从而所述系留气球系统上系留缆绳的长度。

较佳的，所述系留气球系统包括球体、设备挂架和球上系统；所述球上系统设置在所述球体上，所述球上系统包括风机、阀门、避雷索、避雷杆、风速风向仪、配电柜、控制计算机；所述球体下方的空气气囊内安装所述设备挂架，所述设备挂架设置有电力接口和通信接口。所述设备挂架还设置有任务载荷平台，任务载荷可设置在所述任务载荷平台上并与所述电力接口、所述通信接口连接。

较佳的，机动式系留气球球库包括所述设置于上部的活动顶棚以及设置于下部的固定内舱；所述活动顶棚和所述固定内舱活动连接，所述活动顶棚和所述固定内舱形成具有内部空间的封闭结构，所述系留气球系统放置在所述内部空间内，通过所述活动顶棚的移动调节，实现所述内部空间的打开和闭合。

较佳的，所述活动顶棚包括自艏向艉依次排列的若干顶棚个体组，相邻所述顶棚个体组均相互独立设置；每个所述顶棚个体组均包括一对对称设置的顶棚个体；所述顶棚个体均与所述固定内舱通过连接轴连接，所述顶棚个体均可绕所述连接轴自由转动。

较佳的，所述顶棚个体和所述固定内舱之间还设置有密封装置，所述密封装置保证所述顶棚个体和所述固定内舱之间的密封性。

较佳的，所述活动顶棚的外轮廓与所述系留气球系统的外轮廓对应设置。

较佳的，所述固定内舱内设置有与所述系留气球系统外形匹配的安全气垫和防撞气柱。

与现有技术比较本发明的有益效果在于：1，本发明提出了一种新型海上作业的空中任务载荷挂载形式，通过系留气球的可长期滞空特性和船类设备的可移动特性结合，搭建了一个海上机动式，可长期定点巡航的挂载平台；2，通过机动式系留气球球库的保护，系留气球系统各工作状态下的操作可以在球库内进行，免受外部环境影响，提高系统的环境适应性。

附图说明

图1为本发明基于系留气球的海上机动式挂载平台的闭合状态图；

图2为本发明基于系留气球的海上机动式挂载平台的打开状态图；

图3为所述系留气球系统的放出状态图；

图4为本发明基于系留气球的海上机动式挂载平台的工作状态图；

图5为本发明基于系留气球的海上机动式挂载平台的结构视图；

图6为所述系留气球系统的结构视图。

图中数字表示：

1-系留气球系统；2-系留缆绳；3-船类设备；4-船舶平台；5-气球收放系统；6-机动式系留气球球库；7-系留气球保障系统；8-控制舱单元；9-万向滑轮单元；10-系留塔单元；11-绞盘单元；12-球体；13-设备挂架；14-球上系统；15-任务载荷。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

实施例一

如图1至图4所示，图1至图4为所述基于系留气球的海上机动式挂载平台的工作流程示意图；所述基于系留气球的海上机动式挂载平台包括系留气球系统1、机动式系留气球球库6、气球收放系统5、系留气球保障系统7和船舶平台4。所述机动式系留气球球库6、所述船舶平台4设置在可浮动在海上的船类设备3上；所述气球收放系统5和所述系留气球保障系统7设置在所述机动式系留气球球库6内，所述系留气球系统1通过所述系留缆绳2与所述机动式系留气球球库6内部连接。

如图5所示，图5为基于系留气球的海上机动式挂载平台的结构视图；所述船舶平台4设置有船舶功能区；所述船舶功能区位于船类设备3的艏部，自上而下可分多层，具体包括船舶驾驶操纵室、会议办公室、居住舱室、餐厨舱室、卫生舱室、健身娱乐舱室、侧推功能室、液舱装载室等。

所述系留气球保障系统7设置在所述机动式系留气球球库6的前部，所述系留气球保障系统7包括控制中心、维修中心、设备机房、备附件机房等。所述系留气球保障系统7还包括集装管束车、氦气回收设备、氦气纯化设备等，所述集装管束车、所述氦气回收设备、所述氦气纯化设备采用集装箱的方式放置在船类设备3上，所述机动式系留气球球库6内布置有一定的氦气管道，用于氦气补给。

所述气球收放系统5包括控制舱单元8、万向滑轮单元9、系留塔单元10以及绞盘单元11。所述控制舱单元8放置于所述机动式系留气球球库6尾部的中间位置，整体嵌入在所述机动式系留气球球库6的甲板内，确保所述机动式系留气球球库6地表的整体平整性，方便所述系留气球系统1的充放气操作。

所述万向滑轮单元9放置于船类设备3艉部平台的中间位置，所述万向滑轮单元9用于牵引所述系留气球系统1上的线缆，同时避免所述系留气球系统1进出所述机动式系留气球球库6内部时，与所述机动式系留气球球库6硬性摩擦碰撞。

所述系留塔单元10包括系留锁操作平台和头部机械绞盘操作平台，所述系留锁操作平台和所述头部机械绞盘操作平台分别与所述系留气球保障系统7的控制中心连接；所述系留锁操作平台设置在所述头部机械绞盘操作平台的上部，所述系留锁操作平台控制系留锁对所述系留气球系统1头部的系留锁定或解除；所述头部机械绞盘操作平台控制所述绞盘单元11，从而所述系留气球系统1上系留缆绳的长度，实现所述系留气球系统1和所述机动式系留气球球库6之间距离的调整。所述绞盘单元11分为左、中、右三组机械绞盘，各所述机械绞盘独立分区，根据所述系留气球系统1的系留点确定相应位置，安装于所述机动式系留气球球库6内部的甲板面上。

如图6所示，图6是所述系留气球系统1的结构视图；所述系留气球系统1包括球体12、设备挂架13和一套集电源、压调、测控、通信、防雷组成的球上系统14。所述球上系统14设置在所述球体12上，所述球上系统14包括风机、阀门、避雷索、避雷杆、风速风向仪、配电柜、控制计算机等一系列设备，保证所述球体12在空中稳定工作。所述球体12下方的空气气囊(整流罩)内安装所述设备挂架13，所述设备挂架13上方安装有所述球上系统14的部分设备，并为设置在所述设备挂架13上的任务载荷15预留电力接口和通信接口。所述设备挂架13下面设置有任务载荷平台，任务载荷15可设置在所述任务载荷平台上并与所述电力接口、所述通信接口连接。

本实施例中所述系留气球系统1的球体12充入氦气，可提供在海拔高度3000米时，1500Kg的净浮力。所述球上系统14保证所述系留气球系统1整体一直处于保形稳定的工作状态，并为任务载荷15预留电力模块和通信模块。所述系留气球系统1下面的所述设备挂架13提供任务载荷15的安装空间，安装方式可根据任务载荷15的结构进行自定义设计。且所述设备挂架13设置有拉力辅助装置，可满足所有重量小于1500Kg的任务载荷15快速装卸。

所述基于系留气球的海上机动式挂载平台可通过船类设备3驶入指定海域停泊，然后打开所述机动式系留气球球库6，通过所述系留气球收放系统5将所述系留气球系统1放到空中指定高度，通过系留缆绳2提供牵引力和所述球上系统14的供电。所述系留气球系统1下方的空气气囊(整流罩)提供一个封闭的可挂载空间，从而搭载出一个可在海上作业的空中任务载荷挂载平台。

实施例二

所述机动式系留气球球库6包括设置于上部的活动顶棚以及设置于下部的固定内舱。所述活动顶棚和所述固定内舱活动连接，当所述活动顶棚调节至一定位置时，所述活动顶棚和所述固定内舱形成具有一定内部空间的封闭结构，所述系留气球系统1可放置在所述内部空间内，通过所述活动顶棚的移动调节，实现所述内部空间的打开和闭合，从而保证所述系留气球系统1的容纳与进出。

本发明所述机动式系留气球球库6为可封闭式球库；在气象条件允许时，通过打开所述机动式系留气球球库6的所述活动顶棚，放飞所述系留气球系统1执行任务；所述系留气球系统1在所述机动式系留气球球库6内系留之后，可通过闭合所述活动顶棚，使所述系留气球系统1在封闭的所述机动式系留气球球库6免受外界不利气候环境的影响。

实施例三

所述活动顶棚采用多段对称式模块化设计，具体的，在船类设备3上所述活动顶棚包括自艏向艉依次排列的若干顶棚个体组，相邻所述顶棚个体组均是相互独立设置，通过对各所述顶棚个体组的高度设置即可满足所述系留气球系统1的容纳要求。所述活动顶棚的多段式模块化设计，可根据所述系留气球系统1的大小来设计所述顶棚个体组的数量，以满足不同型号系留气球系统1球库的快速建设；同时模块化设计的所述活动顶棚可实现快速维修更换，提高了所述机动式系留气球球库6的可靠性。

每个所述顶棚个体组均包括一对对称设置的顶棚个体；所述顶棚个体均与所述固定内舱通过连接轴连接，所述顶棚个体均可绕所述连接轴自由转动，每块所述顶棚个体在液压缸的牵引或推拉下绕所述连接轴向两舷翻转以实现所述内部空间的开合。在所述活动顶棚完全打开之后，所述顶棚个体均伸展至船类设置外侧，可保证所述内部空间的敞开状态，所述系留气球系统1可无干涉的从所述内部空间自由进出。

所述顶棚个体优选设置为具有一定夹角的板状结构，所述顶棚个体均包括侧板和顶板，所述侧板和所述顶板固定连接形成一定的夹角，所述侧板通过所述连接轴与所述固定内舱连接，一般的，在所述活动顶棚处于闭合状态下，所述侧板竖直设置，且所述侧板和所述顶板垂直设置。所述顶棚个体和所述固定内舱之间还设置有密封装置，所述密封装置可设置有橡胶带等，所述密封装置的设置保证所述活动顶棚闭合状态下所述内部空间的密封性，避免所述顶棚个体和所述固定内舱之间连接缝隙带来的所述内部空间气流窜动，保证所述系留气球系统1在所述内部空间的稳定性。

较佳的，每块所述顶棚个体均设置有两个所述液压缸以保证所述顶棚个体翻转过程的稳定性。

所述顶棚个体均设有固定限位组件以对应所述活动顶棚的开启位置和闭合位置，保证所述活动顶棚在开启或闭合状态所述顶棚个体的位置稳定。对称设置的所述顶棚个体之间设有液压锁紧，相邻所述顶棚个体组之间采用叠加压紧密封方式，可有效保证所述活动顶棚在开启状态下保证良好的可靠性和稳定性。

较佳的，所述固定限位组件可设置为带有固定孔的固定件，所述固定件设置在所述顶棚个体上，当所述活动顶棚到达开启位置或闭合位置时，对应设置的带有伸缩功能的插销可穿入所述固定孔内，从而实现所述顶棚个体的位置固定。具体的，对应设置的所述插销和所述固定件可分别固定在相邻的所述顶棚个体上，由于相邻所述顶棚个体组为叠加设置，具有共同的叠加段，故所述活动顶棚在开启或闭合过程中，所述顶棚个体组应依次按顺序打开或关闭，当前一所述顶棚个体到达指定位置后，相邻所述顶棚个体再随后到达，设置在前一所述顶棚个体的所述插销插入后到所述顶棚个体上的所述固定件上，从而实现所述相邻所述顶棚个体之间的位置固定。

所述活动顶棚外轮廓与所述系留气球系统1外轮廓基本一致，具体的，所述活动顶棚在闭合状态下所述活动顶棚外轮廓高度在船类设备3自艉向艏的方向上逐渐升高；同时所述活动顶棚外轮廓高度可在到达船类设备3艏部骤然下降，以保证所述活动顶棚与所述系留气球系统1的贴合，或在所述活动顶棚外轮廓的最高位置到船类设备3艏部之间的所述活动顶棚外轮廓水平设置。

所述系留气球系统1外轮廓为保证在空中顺利移动，具有风阻小等特点；所述活动顶棚的整体外轮廓和所述系留气球系统1外轮廓保持一致性，致使所述活动顶棚的整体外轮廓呈流线型，使所述机动式系留气球球库6具有美观、风阻小、稳定性强的特点。

在所述活动顶棚外轮廓结构设置下，位于船类设备3艉部的所述顶棚个体组外轮廓高度较低，故将位于船类设备3艉部的最后一段所述顶棚个体组进行结构改进，即在艉部位置的所述顶棚个体组将原先竖直设置的所述侧板改为由下向上的向内倾斜设置，所述顶板仍保证与所述相邻所述顶板保持叠加压紧结构，从而使所述侧板和所述顶板之间的夹角变大，当所述所述活动顶棚处于打开状态时，艉部位置对称的所述顶棚个体之间可打开更大角度，使所述活动顶棚外翻后尺寸更大，从而保证所述系留气球系统1能顺利进出。

所述固定内舱内设置有与所述系留气球系统1外形匹配的安全气垫和防撞气柱，可有效减小系留气球系统1在所述机动式系留气球球库6内的晃动，保证所述系留气球系统1的安全存放。所述固定内舱内设有温度调节装置，确保所述机动式系留气球球库6内环境，保障操作人员具有一定的舒适度。

所述固定内舱内还设置有淡水冲洗管路，经软管接至所述活动顶棚，可对所述系留气球系统1表面进行清洁和冲洗；所述固定内舱内设有排水系统，当雨水进入所述固定内舱内或所述固定内舱有积水时，可快速排出。

所述固定内舱内还设置有照明设备和监控设备；所述照明设备便于操作人员在封闭状态的所述内部空间内操作，所述监控设备便于操作人员监控所述内部空间以及所述系留气球系统1的情况。

所述固定内舱内设置维修平台；所述侧板一般为竖直设置，故在所述活动顶棚闭合状态下，所述系留气球系统1和所述侧板之间留有一定的空间，所述维修平台可设置在所述系留气球系统1和所述侧板之间，且可设置为具有高度调节功能的维修平台，方便维护所述系留气球系统1。

所述活动顶棚闭合之后，所述系留气球系统1处于完全封闭状态的所述内部空间内，免受外界气候环境的影响，可在库内对系留气球系统1进行所有使用性操作。同时，船类设备3可忽略所述系留气球系统1的环境适应性而自由航行。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种基于系留气球的海上机动式挂载平台，其特征在于，包括系留气球系统、机动式系留气球球库、气球收放系统、系留气球保障系统和船舶平台；所述机动式系留气球球库、所述船舶平台设置在船类设备上；所述气球收放系统和所述系留气球保障系统设置在所述机动式系留气球球库内，所述系留气球系统通过系留缆绳与所述机动式系留气球球库内部连接；

所述机动式系留气球球库包括设置于上部的活动顶棚以及设置于下部的固定内舱；所述活动顶棚和所述固定内舱活动连接，所述活动顶棚和所述固定内舱形成具有内部空间的封闭结构，所述系留气球系统放置在所述内部空间内，通过所述活动顶棚的移动调节，实现所述内部空间的打开和闭合；

所述活动顶棚包括自艏向艉依次排列的若干顶棚个体组，相邻所述顶棚个体组均相互独立设置；每个所述顶棚个体组均包括一对对称设置的顶棚个体；所述顶棚个体均与所述固定内舱通过连接轴连接，所述顶棚个体均可绕所述连接轴自由转动；

所述顶棚个体和所述固定内舱之间还设置有密封装置，所述密封装置保证所述顶棚个体和所述固定内舱之间的密封性；

所述活动顶棚的外轮廓与所述系留气球系统的外轮廓对应设置。

2.如权利要求1所述的基于系留气球的海上机动式挂载平台，其特征在于，所述气球收放系统包括控制舱单元；所述控制舱单元放置于所述机动式系留气球球库尾部的中间位置，所述控制舱单元整体嵌入在所述机动式系留气球球库的甲板内。

3.如权利要求1所述的基于系留气球的海上机动式挂载平台，其特征在于，所述气球收放系统包括万向滑轮单元；所述万向滑轮单元放置于所述船类设备艉部平台的中间位置。

4.如权利要求1所述的基于系留气球的海上机动式挂载平台，其特征在于，所述气球收放系统包括系留塔单元；所述系留塔单元包括系留锁操作平台和头部机械绞盘操作平台，所述系留锁操作平台和所述头部机械绞盘操作平台分别与所述系留气球保障系统的控制中心连接；所述系留锁操作平台设置在所述头部机械绞盘操作平台的上部，所述系留锁操作平台控制系留锁对所述系留气球系统头部的系留锁定；所述头部机械绞盘操作平台控制绞盘单元，从而所述系留气球系统上系留缆绳的长度。

5.如权利要求1所述的基于系留气球的海上机动式挂载平台，其特征在于，所述系留气球系统包括球体、设备挂架和球上系统；所述球上系统设置在所述球体上，所述球上系统包括风机、阀门、避雷索、避雷杆、风速风向仪、配电柜、控制计算机；所述球体下方的空气气囊内安装所述设备挂架，所述设备挂架设置有电力接口和通信接口；所述设备挂架还设置有任务载荷平台，任务载荷可设置在所述任务载荷平台上并与所述电力接口、所述通信接口连接。

6.如权利要求1所述的基于系留气球的海上机动式挂载平台，其特征在于，所述固定内舱内设置有与所述系留气球系统外形匹配的安全气垫和防撞气柱。

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