CN110816880A - 一种浮空器热特性试验系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种浮空器热特性试验系统，包括：浮空器，热特性试验对象；环境数据采集模块，用来测量环境数据；浮空器压差数据采集模块，用于测量浮空器内外压差；浮空器温度数据采集模块，用于测量浮空器的温度数据；试验状态记录模块，用于记录试验过程中浮空器的状态变化；其中，所述环境数据采集模块、浮空器压差数据采集模块、浮空器温度数据采集模块与所述数据存储和处理模块相连；通过该试验系统可以真实反应浮空器在一定热环境条件下的热特性，从而验证和完善浮空器热特性计算模型。
Description
技术领域
本发明属于浮空器技术领域，尤其涉及一种浮空器热特性试验系统。
背景技术
浮空器利用内部填充密度低于空气的浮升气体获得浮升力实现升空和高空驻留飞行，其热特性对浮空器飞行特性影响巨大，目前还没有一个能够全面地测试浮空器热特性的试验系统。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种能够测量浮空器热特性的试验系统，以获得浮空器在一定热环境条件下的热特性数据。
本发明提供了一种浮空器热特性试验系统，包括：浮空器，热特性试验对象；环境数据采集模块，用来测量环境数据；浮空器压差数据采集模块，用于测量浮空器内外压差；浮空器温度数据采集模块，用于测量浮空器的温度数据；试验状态记录模块，用于记录试验过程中浮空器的状态变化；其中，所述环境数据采集模块、浮空器压差数据采集模块、浮空器温度数据采集模块与所述数据存储和处理模块相连。
进一步地，所述浮空器包括飞艇、系留气球、零压气球或超压气球。
进一步地，所述环境数据包括环境大气温度、环境大气压力、环境大气湿度、环境风速风向和太阳辐射强度。
进一步地，所述浮空器压差数据采集模块包括压差传感器。
进一步地，所述浮空器压差数据采集模块包括压差传感器。
进一步地，所述浮空器温度数据采集模块包括红外成像仪。
进一步地，所述温度数据包括浮空器表面温度、内部温度和表面温度分布。
进一步地，所述数据存储和处理模块包括计算机硬件和数据处理软件。
进一步地，所述试验状态记录模块包括两架摄像机。
本发明具有以下有益效果：通过浮空器热特性试验系统能够全面地测试浮空器热特性，通过该试验系统可以真实反应浮空器在一定热环境条件下的热特性，从而验证和完善浮空器热特性计算模型。
附图说明
图1是浮空器热特性试验系统结构示意图。
图2是艇形浮空器测温点布置示意图。
图3是球形浮空器测温点布置示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：1、浮空器；2、环境数据采集模块；3、浮空器温度数据采集模块；4、浮空器压差数据采集模块；5、数据存储和处理模块；6、试验状态记录模块。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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。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，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
如图1所示，一种浮空器热特性试验系统，包括浮空器1，环境数据采集模块2，浮空器温度数据采集模块3，浮空器压差数据采集模块4，数据存储和处理模块5，试验状态记录模块6六个模块。
环境数据采集模块2、浮空器压差数据采集模块3、浮空器压差数据采集模块4与数据存储和处理模块5相连。
浮空器1是热特性试验对象，包括飞艇、系留气球、零压气球或超压气球等浮空器。
环境数据采集模块2，包括环境大气温度、环境大气压力、环境大气湿度、环境风速风向、太阳辐射强度测试仪，用来测量环境大气温度数据、环境大气压力数据、环境大气湿度数据、环境风速风向和太阳辐射强度数据。
浮空器温度数据采集模块3，包括温度传感器，温度传感器用于测量浮空器表面和内部温度数据，实验过程中浮空器温度数据实时传输给数据存储和处理模块；
浮空器温度数据采集模块3，还包括红外成像仪，用于测量浮空器表面温度分布，测试数据存储在红外成像仪内，试验过程中单独使用，试验结束后将数据存入数据存储和处理模块中。
浮空器压差数据采集模块4，包括压差传感器，用于测量浮空器内外压差。
数据存储和处理模块5，主要由计算机硬件和数据处理软件组成，用于存储和处理各个数据采集器传输来的数据。
试验状态记录模块6，由两架摄像机组成，用于记录试验过程中，浮空器的状态变化。
采集所有数据并存于计算机中，试验数据用来验证和完善浮空器热特性计算模型，并用来指导后续实验方案设计。
实施例2
一种浮空器热特性试验方法，包括以下步骤：
步骤S1，将数据采集仪器与数据存储和处理模块连接，并调试运行状态。
步骤S101,将环境数据采集模块、浮空器温度数据采集模块、浮空器压差数据采集模块连接到数据采集和存储模块，开启环境数据采集模块、浮空器温度数据采集模块、浮空器压差数据采集模块，确保环境数据采集模块、浮空器温度数据采集模块、浮空器压差数据采集模块功能正常，采集数据准确；
步骤S102,调试试验状态记录模块，确保试验状态记录模块功能正常。
步骤S103,开启红外热像仪，确保红外热像仪功能正常，根据浮空器表面红外发射率，设置红外热像仪参数。
步骤S103,调试试验状态记录模块，确保试验状态记录模块功能正常。
步骤S2，在浮空器上安装数据采集模块，并调试浮空器。
步骤S201，根据浮空器的类型在浮空器表面和内部的测温点上布置温度传感器，表面温度传感器使用胶带粘贴到浮空器表面，内部温度传感器使用穿墙法兰连接内外接线；
步骤S202，在浮空器上安装浮空器压差数据采集模块，浮空器压差数据采集模块连接到数据采集和处理模块；
步骤S203，往浮空器充入氦气，将浮空器移到室外空旷地点，利用绳索将浮空器悬浮固定；
步骤S3，测试浮空器热特性。
步骤S301，开启环境数据采集模块、浮空器温度数据采集模块、浮空器压差数据采集模块，测试浮空器热特性数据，将浮空器热特性数据传输到数据采集、存储和处理模块；
步骤S302，试验过程中，使用试验状态记录模块，用于记录试验过程中，浮空器的状态变化。
步骤S4，试验后完成浮空器热特性试验数据分析和处理，从而验证和完善浮空器热特性计算模型。
如果，浮空器为艇形浮空器，则艇形浮空器囊体表面和囊体内部的测温点布置如图2所示。小圆点为艇形浮空器囊体表面的测温点，小方块为艇形浮空器囊体内部气体温度测温点。
将艇形浮空器囊体沿长度方向分为五个测温区域，每个测温区域内，在囊体表面周向以45度为间距均匀布置8个测温点；在囊体内部沿过截面中心相互垂直的两个方向均匀布置9个测温点，如果截面直径较小，可减为5个测温点。
如图2所示，如果有太阳能电池，则在太阳能电池上表面布置测温点。
如果，浮空器为球形浮空器，则球形浮空器囊体表面和囊体内部的测温点布置如图3所示。小圆点为球形浮空器囊体表面的测温点，小方块为球形浮空器囊体内部气体温度测温点。
将球形浮空器囊体沿竖直高度方向分为五个测温区域，在囊体顶端和底端两个测温区域的表面分别有一个测温点，测量球形浮空器囊体顶端和底端的表面温度；中间三个测温区域，在囊体表面周向以45度为间距均匀布置8个测温点；在囊体内部沿过截面中心相互垂直的两个方向均匀布置9个测温点，如果截面直径较小，可减为5个测温点。在球形浮空器内部中心线上，沿竖直高度方向，在三个测温区域中间再布置两个测温点，测量内部气体的温度。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种浮空器热特性试验系统，其特征在于，包括：
浮空器，热特性试验对象；
环境数据采集模块，用来测量环境数据；
浮空器压差数据采集模块，用于测量浮空器内外压差；
浮空器温度数据采集模块，用于测量浮空器的温度数据；
试验状态记录模块，用于记录试验过程中浮空器的状态变化；
其中，所述环境数据采集模块、浮空器压差数据采集模块、浮空器温度数据采集模块与所述数据存储和处理模块相连。
2.根据权利要求1所述的一种浮空器热特性试验系统，其特征在于，所述浮空器包括飞艇、系留气球、零压气球或超压气球。
3.根据权利要求1所述的一种浮空器热特性试验系统，其特征在于，所述环境数据包括环境大气温度、环境大气压力、环境大气湿度、环境风速风向和太阳辐射强度。
4.根据权利要求1所述的一种浮空器热特性试验系统，其特征在于，所述浮空器压差数据采集模块包括压差传感器。
5.根据权利要求1所述的一种浮空器热特性试验系统，其特征在于，所述浮空器温度数据采集模块包括温度传感器。
6.根据权利要求1所述的一种浮空器热特性试验系统，其特征在于，所述浮空器温度数据采集模块包括红外成像仪。
7.根据权利要求1所述的一种浮空器热特性试验系统，其特征在于，所述温度数据包括浮空器表面温度、内部温度和表面温度分布。
8.根据权利要求1所述的一种浮空器热特性试验系统，其特征在于，所述数据存储和处理模块包括计算机硬件和数据处理软件。
9.根据权利要求1所述的一种浮空器热特性试验系统，其特征在于，所述试验状态记录模块包括两架摄像机。
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