CN111114736B - 一种系留气球、地面设备及充氦自动展开方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及系留气球(浮空器)技术领域，尤其涉及一种系留气球、地面设备及充氦自动展开方法。该系留气球包括：头部辅助索具、系留索具、头锥、固定带、系留气球球体、尾翼、尾翼连通管；前部有头部辅助索具，并连接在头锥上；头锥与系留气球球体系固；球体中下部布设系留索具，其特征在于，还包括：布置在系留气球球体头部，头锥内侧的充氦口；充氦口到球体尾部布设有充氦导管，充氦导管出口处安装有氦气放散嘴，充氦导管通过固定带固定在系留气球顶部内侧。本发明解决系留气球展开充氦工序的复杂、自动化程度低、操作人员多、费时费力、同时还存在安全隐患。

Description

一种系留气球、地面设备及充氦自动展开方法

技术领域

本发明涉及系留气球(浮空器)技术领域，尤其涉及一种系留气球、地面设备及充氦自动展开方法。

现有技术

国内对系留气球研制较多，但对系留气球快速自动展开充氦尚无实际应用，现在系留气球的展开充氦方法还是停留在传统的逐步安装充氦方法上，逐步安装充氦方法步骤如下：

1)操作人员先将垫布摊在平整地面上；

2)再将系留气球囊体摊在垫布上；

3)再安装头锥、风机、阀门、测压嘴、系留绳索等装机设备；

4)然后连接充氦管路，开始充氦。充氦过程中，因球体氦气分布不均匀和局部浮力逐步增大，为防止球体局部应力过大，需要多名操作人员调整系留气球充氦过程的气球姿态；

5)当系留气球充氦结束后，操作人员需将系留气球移至锚泊设备上系固。

采用传统的系留气球充氦方法，操作步骤复杂，操作人员多、效率低，在调整系留气球充氦姿态和移动系留气球时存在安全隐患。

发明内容

发明目的：解决系留气球展开充氦工序的复杂、自动化程度低、操作人员多、费时费力、同时还存在安全隐患。

本发明提供一种系留气球，包括：头部辅助索具1、系留索具2、头锥3、固定带7、系留气球球体10、尾翼11、尾翼连通管12；前部有头部辅助索具1，并连接在头锥3上；头锥3与系留气球球体10系固；球体中下部布设系留索具2，还包括：布置在系留气球球体10头部，头锥3内侧的充氦口4；充氦口4到球体尾部布设有充氦导管5，充氦导管5出口处安装有氦气放散嘴13，充氦导管5通过固定带7固定在系留气球顶部内侧；

系留气球球体10上安装的装机设备布置时避开球体折叠线，系留气球的尾部安装有尾翼连通管12，将尾翼11与系留气球球体10连通。

进一步的，充氦导管5布置时采用蛇形布置，每个转弯点与球体横向折叠线重合，避免球体折叠时将充氦导管5折瘪。

进一步的，系留气球的折叠满足：

在折叠过程中避开了装机设备；

系留气球纵向折叠后，再按横向折叠方案折叠；

在折叠过程，折叠线正好与充氦导管5横向重合，充氦导管5有足够的弯曲半径，避免因弯曲半径过小而折瘪；

系留气球、装机设备、系留绳索被整体装箱。

本发明提供一种系留气球地面设备，包括：充氦软管14、箱盖15、包装桶16、泡沫垫17、前辅助绞车18、安装台架19、主绞车20；

其中，安装台架19上安装有主绞车20，箱盖15通过搭扣固定在包装桶16上；包装桶16放置于安装台架19上，为圆筒结构；泡沫垫17铺设在包装桶16底层，用于垫平头锥3；前辅助绞车18安装在包装桶16下的安装台架19内，通过系留绳索穿过安装台架19的安装孔与头部辅助索具1系在一起；前辅助绞车18用于克服充氦时的浮力；安装台架19用于设备固定和运输；主绞车20通过系留绳索与系留索具2系在一起；主绞车20用于系留气球升空和回收；充氦软管14通过安装孔与充氦导管5连通，用于给系留气球充氦。

本发明提供一种系留气球充氦自动展开方法，包括：

打开包装箱的箱盖15，开启充氦阀门开始充氦；

利用氦气比空气轻的特性，将氦气充入尾翼11并随着氦气量增加浮力加大，系留气球尾部自动成形并竖起；其中，系留气球尾部和尾翼11在包装箱顶部；

将系留索具2与主绞车20的系留缆绳连接；

随着系留气球充氦量增加，逐步调整前辅助绞车18卷绕的前辅助索具的长度，直至系留气球整体从包装桶脱出；

当系留气球氦气压力达到设计值时关闭氦气阀门，断开充氦软管14。

进一步的，系留气球充氦结束后，系留气球的姿态是系留气球头部朝下，尾部朝上。

进一步的，所述方法还包括：

将系留索具与系留缆绳连接，再缓慢释放前辅助绞车18，直至系留索具完全受力；此时系留气球具备升空条件，现场指挥可下达升空指令。

进一步的，系留索具完全受力时，系留气球从竖直状态转为水平状态。

本发明的优点：和传统的系留气球充氦方法相比，本发明的系留气球直接从存储装置充气，自动充气膨胀展开；且通过集成化设计，地面设备集成度高，系留气球展开速度快，大大提高系留气球部署速度，同时减少人员需求，提高系留气球的安全性，同时使系留气球能满足应急作战需求，扩大系留气球是使用范围。

附图说明

图1a为本发明提供的系留气球的结构示意图；

其中，1头部辅助索具、2系留索具、3头锥、4充氦口、5充氦导管、6风机、7固定带、8放气阀、9测压嘴、10球体、11尾翼、12尾翼连通管13氦气放散嘴；

图1b为本发明提供的系留气球的结构示意图；

图2为系留气球纵向折叠方案示意图；

图3为系留气球纵向折叠过程示意图；

图4为横向折叠方案示意图；

图5为横向折叠过程示意图；

图6为包装箱和升空台架示意图；

其中，14充氦软管、15箱盖、16包装桶、17泡沫垫、18前辅助绞车、19安装台架、20主绞车；

图7为系留气球充氦过程示意图；

图8为系留气球姿态转换示意图。

具体实现方式

本发明提出系留气球新的自动展开充氦方法、系留气球球体折叠方法、系留气球布置方法，简化系留气球展开工序，提高了系留气球充氦自动化程度，缩短系留气球充氦时间，减少系留气球充氦操作人员，减轻劳动强度，提高操作安全性。

为解决系留气球展开充氦工序复杂，采取系留气球在装箱前维护检查时完成球载设备安装(或不拆卸)，减少了设备安装工序；为了让系留气球自动充氦展开，利用氦气比空气轻的特性，用充氦导管将氦气引导至系留气球尾部，使气球尾部先充氦、在随着充入氦气量的增加，浮力加大，借用浮力将系留气球球体从包装箱内按预设的顺序拉出；为避免装机设备对球体损伤、影响系留气球折叠和出包装箱，同时避免充氦导管在球体折叠时导管被折瘪，影响充氦，采取预设特定的折叠方法和系留气球装机设备布置，使装机设备避开折叠线和充氦导管避免折瘪；充氦结束后系留气球的姿态是球头朝下，球尾朝上，利用预设的头部辅助绞车和主绞车收放绳操作将系留气球调整至水平状态，使系留气球具备升空条件，可立即执行升空任务。

本发明通过系留气球布置方法、球体折叠方法和系留气球地面设备设计来实施系留气球快速自动展开充氦，内容如下：

系留气球布置方法

为了简化系留气球展开充氦操作，避免装机设备现场安装，采取在系留气球装箱前，将装机设备和系留绳索安装完毕。为避免系留气球折叠装箱，因装机设备导致球体干涉、折叠尺寸不符要求和充氦导管折瘪，采取系留气球的装机设备布置设计，详见图1a和1b，系留气球前部有头部辅助索具1，并连接在头锥3上；头锥3与系留气球球体10系固；球体中下部布设系留索具2；充氦口4布置在系留气球球体10头部，头锥3内侧；充氦口4到球体尾部布设充氦导管5，充氦导管5出口处安装有氦气放散嘴13，充氦导管5通过固定带7固定在系留气球顶部内侧，球体10上安装的风机6、放气阀8、测压嘴9等装机设备布置时避开球体折叠线，系留气球的尾部安装有尾翼连通管12，将尾翼11与球体10连通。其中充氦导管5布置时采用蛇形布置，每个转弯点与球体横向折叠线重合，避免球体折叠时将充氦导管折瘪。

a)系留气球折叠方法

将系留气球平摊在地面上，安装好球上装机设备(如风机、阀门等)用风机抽空气囊，按预设纵向折叠方案折叠，详见图2和图3，在折叠过程中避开了装机设备；系留气球纵向折叠后，再按横向折叠方案折叠，详见图4和图5，在折叠过程，折叠线正好与充氦导管5横向重合，充氦导管5有足够的弯曲半径，避免因弯曲半径过小而折瘪。这种折叠方式，系留气球和装机设备含系留绳索被整体装箱，即避免系留气球展开时设备安装，节省时间，又避免球体折叠时损坏设备和球体。

b)系留气球地面设备设计

如图6所示，系留气球地面设备主要由充氦软管14、箱盖15、包装桶16、泡沫垫17、前辅助绞车18、安装台架19、主绞车20等部分组成，结构见图6。其中箱盖15为碟形或半球形，通过搭扣固定在包装桶16上；包装桶16为圆筒结构，可左右分为两半，方便套合折叠好的球体；泡沫垫17用于垫平球体头锥；前辅助绞车18用于克服充氦时的浮力；安装台架19用于设备固定和运输；主绞车20用于系留气球升空和回收；充氦软管14用于给系留气球充氦。

系留气球折叠好后，整体放在在升空台架的泡沫垫17上，将系留索具2放在球体顶部，再将充氦软管14与系留气球充氦口4连接，启动前辅助绞车18卷绕头部辅助索具1，将包装桶16分两半套在折叠好的球体外部，盖上箱盖15，系留气球装箱完毕。

c)系留气球充氦自动展开方法

如图7所示，系留气球按按图7方式进行展开充氦操作，先打开包装箱的箱盖15，开启充氦阀门开始充氦；系留气球尾部和尾翼11在包装箱顶部，利用氦气比空气轻的特性，氦气充入尾翼11并随着氦气量增加浮力加大，系留气球尾部自动成形并竖起(尾部朝上，头部朝下)；将系留索具2与主绞车20的缆绳连接；随着系留气球充氦量增加，逐步调整前辅助绞车18卷绕的前辅助索具的长度，直至系留气球整体从包装桶脱出，当系留气球氦气压力达到设计值时关闭氦气阀门，断开充氦软管14。

d)球体姿态转换

系留气球充氦结束后，系留气球的姿态是系留气球头部朝下，尾部朝上，还需进行球体姿态转换，将系留气球从竖直状态转为水平状态，详见图8。方法为：先将系留索具与系留缆绳(卷绕在主绞车上)连接，再缓慢释放前辅助绞车18，直至系留索具完全受力，此时系留气球具备升空条件，现场指挥可下达升空指令。

Claims (3)

1.一种系留气球，其特征在于，包括：

头部辅助索具(1)、系留索具(2)、头锥(3)、固定带(7)、系留气球球体(10)、尾翼(11)、尾翼连通管(12)；

前部有头部辅助索具(1)，并连接在头锥(3)上；头锥(3)与系留气球球体(10)系固；球体中下部布设系留索具(2)，其特征在于，还包括：布置在系留气球球体(10)头部，头锥(3)内侧的充氦口(4)；充氦口(4)到球体尾部布设有充氦导管(5)，充氦导管(5)出口处安装有氦气放散嘴(13)，充氦导管(5)通过固定带(7)固定在系留气球顶部内侧；系留气球球体(10)上安装的装机设备布置时避开球体折叠线，系留气球的尾部安装有尾翼连通管(12)，将尾翼(11)与系留气球球体(10)连通。

2.根据权利要求1所述的气球，其特征在于，充氦导管(5)布置时采用蛇形布置，每个转弯点与球体横向折叠线重合，避免球体折叠时将充氦导管(5)折瘪。

3.根据权利要求2所述的气球，其特征在于，系留气球的折叠满足：

在折叠过程中避开了装机设备；

系留气球纵向折叠后，再按横向折叠方案折叠；

在折叠过程，折叠线正好与充氦导管(5)横向重合，充氦导管(5)有足够的弯曲半径，避免因弯曲半径过小而折瘪；

系留气球、装机设备、系留绳索被整体装箱。

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