CN113135282A - 具有防雷电功能的飞艇 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种具有防雷电功能的飞艇，包括飞艇本体和第一引雷针杆，第一引雷针杆安装在飞艇本体的头锥部，一由金属丝编织而成的避雷网敷设在飞艇本体的表面，一主浮空球通过一连接绳连接在飞艇本体上部，主浮空球上部和下部分别设置有一第二引雷针杆和第二泄雷针，一次浮空球连接到第二泄雷针的尾部，第二引雷针杆和第二泄雷针之间通过一上雷电流主通道条连接，上雷电流主通道条从第二引雷针杆到第二泄雷针区域的宽度逐渐变大，下雷电流主通道条和上雷电流主通道条通过连接绳导通。本发明使雷电流沿着预设的通道流通泄放，对飞艇表面进行了更加完善地防护，且保护覆盖面广，完善地保障了浮空器的安全。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有防雷电功能的飞艇，属于雷电防护设计技术领域。
背景技术
目前常见浮空器有自带动力的飞艇、随风漂浮的轻气球等，其构成特点是含体积庞大的柔性气囊，（囊皮基本材料一般是非导电可燃复合材料纤维织物）用于冲灌容纳比重较空气小的各种气体，为浮空器提供所需升力，是保证浮空器安全运行的关键组成部分。浮空器飞行高度一般在3000米以下，正落入云对地闪电雷击多发高度范围。如果被雷电击中，囊皮可能被击穿破损，或沿囊皮表面闪络，伴随高能火花/脉冲电流会点燃囊皮或其它物料，这对浮空器是致命的，失去升力将造成人员伤亡。所以必须针对浮空器可能遭遇的闪电雷击进行保护，气囊更是重点保护对象。
浮空器的雷电防护设计制造是其通过适航当局认证管理的一个重要方面，但是目前没有专门针对浮空器防雷的标准规范，一般只能参考飞机的防雷标准规范进行设计制造：用导电金属框架和丝网覆盖囊皮（或使用导电复材囊皮），并通过功率容量够大的分流条连接浮空器主金属构架。而这种技术存在一些问题：由于浮空器囊体表面积巨大，需增设的大量导电材料使浮空器自重剧增，有效载荷大大下降，甚至影响到其它技术、经济指标的实现，这往往是民用浮空器项目经费不能支撑的难题。尤其对于柔性、半柔性构架的浮空器，因为可供利用作为雷电流通道的导电主金属构架很少，情况更严重。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有防雷电功能的飞艇，该具有防雷电功能的飞艇使雷电流沿着预设的通道流通泄放，且导流效果更好，保护面积大，防雷覆盖面广，对飞艇整体进行完整的雷电防护，不会引入其它安全隐患，达到完善地保障飞艇的安全的目的。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种具有防雷电功能的飞艇，包括飞艇本体、位于飞艇本体上方的主浮空球、位于飞艇本体和主浮空球之间的连接绳，所述第一引雷针杆安装在飞艇本体的头锥部，一由金属丝编织而成的避雷网敷设在飞艇本体的表面，该避雷网和第一引雷针杆分别电连接到敷设于飞艇本体外表面的下雷电流主通道条上，一位于飞艇本体下方的第一泄雷针一端与下雷电流主通道条电连接；
所述主浮空球上部和下部分别设置有一第二引雷针杆和第二泄雷针，一次浮空球连接到所述第二泄雷针的尾部，所述第二引雷针杆和第二泄雷针之间通过一上雷电流主通道条连接，所述上雷电流主通道条从第二引雷针杆到第二泄雷针之间区域的宽度逐渐变大，所述下雷电流主通道条和上雷电流主通道条通过连接绳导通。
上述技术方案中进一步改进的方案如下：
1. 上述方案中，所述飞艇本体的尾翼部还设置有一第三引雷针杆，该第三引雷针杆连接到下雷电流主通道条上。
2. 上述方案中，所述第二泄雷针为第二泄雷针杆或者第二泄雷针绳。
3. 上述方案中，所述连接绳为刚性连接绳或柔性连接绳。
4. 上述方案中，所述第二泄雷针靠近主浮空球的区域表面具有一第二绝缘层，或者，所述第一泄雷针靠近飞艇本体的区域表面具有一第一绝缘层。
5. 上述方案中，所述下雷电流主通道条的横截面不小于25mm2。
6. 上述方案中，所述主浮空球和次浮空球内的气体为氦气或氢气。
7. 上述方案中，所述下雷电流主通道条从第一引雷针杆到第一泄雷针区域的宽度逐渐变大。
8. 上述方案中，所述第二泄雷针由细金属丝编织而成。
9. 上述方案中，所述次浮空球与第二泄雷针通过一细绳连接。
由于上述技术方案的运用，本发明具有下列优点：
1、本发明具有防雷电功能的飞艇，其在飞艇本体上使用用雷电流主通道条连接的引雷针杆和泄雷针进行雷电防护，使雷电流沿着预设的通道流通泄放，保障了飞艇的安全；其进一步采用上雷电流主通道条从第二引雷针杆到第二泄雷针区域的宽度逐渐变大的方式，更有利于雷电沿着上雷电流主通道的方向进行泄放，更好地保障了浮空器的安全；其使用敷设在飞艇表面的由金属丝编织成的避雷网对飞艇表面进行了更加完善地防护，大大提高了保护性能。
2、本发明具有防雷电功能的飞艇，其第二引雷针杆安装在浮空器本体上方的主浮空球上，扩大了第二引雷针杆的防护面积，保护覆盖面广，更加全面地保障了浮空器本体的安全；进一步，次浮空球连接到与主浮空球连接的第二泄雷针的尾部，避免泄雷针某处接近浮空器本体及其它金属部件发生击穿放电现象，消除了隐患，完善地保障了浮空器的安全。
附图说明
附图1为本发明具有防雷电功能的飞艇结构示意图；
附图2为本发明飞艇中飞艇本体电流通道结构示意图；
附图3为本发明飞艇中主浮空球电流通道结构示意图。
以上附图中：1、头锥部；3、尾翼部；4、主浮空球；5、连接绳；6、底部；7、第一引雷针杆；8、第一泄雷针；9、下雷电流主通道条；10、飞艇本体；121、第一绝缘层；122、第二绝缘层；13、次浮空球；14、第二引雷针杆；15、第二泄雷针；16、上雷电流主通道条；18、第三引雷针杆；19、避雷网；20、细绳。
具体实施方式
实施例1：一种具有防雷电功能的飞艇，包括飞艇本体10、位于飞艇本体10上方的主浮空球4、位于飞艇本体10和主浮空球4之间的连接绳5，所述第一引雷针杆7安装在飞艇本体10的头锥部1，一由金属丝编织而成的避雷网19敷设在飞艇本体10的表面，该避雷网19和第一引雷针杆7分别电连接到敷设于飞艇本体10外表面的下雷电流主通道条9上，一位于飞艇本体10下方的第一泄雷针8一端与下雷电流主通道条9电连接；
所述主浮空球4上部和下部分别设置有一第二引雷针杆14和第二泄雷针15，一次浮空球13连接到所述第二泄雷针15的尾部，所述第二引雷针杆14和第二泄雷针15之间通过一上雷电流主通道条16连接，所述上雷电流主通道条16从第二引雷针杆14到第二泄雷针15之间区域的宽度逐渐变大，所述下雷电流主通道条9和上雷电流主通道条16通过连接绳5导通。
上述飞艇本体10的尾翼部3还设置有一第三引雷针杆18，该第三引雷针杆18连接到下雷电流主通道条9上。
上述第二泄雷针15为第二泄雷针杆，上述连接绳5为刚性连接绳。
上述第二泄雷针14靠近主浮空球4的区域表面具有一第二绝缘层122，所述第一泄雷针8靠近飞艇本体10的区域表面具有一第一绝缘层121。
上述下雷电流主通道条9的横截面30mm2，上述主浮空球4和次浮空球13内的气体为氢气。
上述下雷电流主通道条9从第一引雷针杆7到第一泄雷针8区域的宽度逐渐变大。
上述第二泄雷针15由细金属丝编织而成。
实施例2：一种具有防雷电功能的飞艇，包括飞艇本体10、位于飞艇本体10上方的主浮空球4、位于飞艇本体10和主浮空球4之间的连接绳5，所述第一引雷针杆7安装在飞艇本体10的头锥部1，一由金属丝编织而成的避雷网19敷设在飞艇本体10的表面，该避雷网19和第一引雷针杆7分别电连接到敷设于飞艇本体10外表面的下雷电流主通道条9上，一位于飞艇本体10下方的第一泄雷针8一端与下雷电流主通道条9电连接；
所述主浮空球4上部和下部分别设置有一第二引雷针杆14和第二泄雷针15，一次浮空球13连接到所述第二泄雷针15的尾部，所述第二引雷针杆14和第二泄雷针15之间通过一上雷电流主通道条16连接，所述上雷电流主通道条16从第二引雷针杆14到第二泄雷针15之间区域的宽度逐渐变大，所述下雷电流主通道条9和上雷电流主通道条16通过连接绳5导通。
上述飞艇本体10的尾翼部3还设置有一第三引雷针杆18，该第三引雷针杆18连接到下雷电流主通道条9上。
上述第二泄雷针15为第二泄雷针绳，上述连接绳5为柔性连接绳。
上述第二泄雷针14靠近主浮空球4的区域表面具有一第二绝缘层122，或者，所述第一泄雷针8靠近飞艇本体10的区域表面具有一第一绝缘层121。
上述下雷电流主通道条9的横截面35mm2，上述主浮空球4和次浮空球13内的气体为氦气。
上述下雷电流主通道条9从第一引雷针杆7到第一泄雷针8区域的宽度逐渐变大。
上述次浮空球13与第二泄雷针15通过一细绳20连接。
本发明具有防雷电功能的飞艇，进一步阐述如下：主浮空球4内部为氢气或氦气，使主浮空球4漂浮在飞艇本体10上方，一条连接绳5连接在主浮空球4和飞艇本体10之间；第一引雷针杆7安装在飞艇本体10的头锥部1，第二引雷针杆14安装在主浮空球4的顶部，第三引雷针杆18安装在飞艇本体10的尾翼部3，头锥部1、和尾翼部3属于易产生电晕/流光/击穿空气放电的尖锐突出端部，需要重点保护，必要时也可以在其他需要保护的重要部位增设引雷针杆；为了增强对飞艇囊体或重点表面的雷击防护，还可以在囊皮外整体或局部增敷由导电材料构成的避雷网19，电搭接至下雷电流通道条9上，且该避雷网19相对雷电流泄放通路呈现较大阻抗，网格按需可密可疏，甚至可简化为一些栅格条框。
从主浮空球4后方引出的第二泄雷针15尾部连接一次浮空球13，次浮空球13内同样充满氢气或氦气，使第二泄雷针15飘浮在空中而不会下垂碰到飞艇本体10导致产生击穿放电现象。
一敷设在飞艇本体10外表面的下雷电流主通道条9连接第一引雷针杆7、第三引雷针杆18和第一泄雷针8，附着第一引雷针杆7/第三引雷针杆18的雷电流大概率按照从第一引雷针杆7/第三引雷针杆18通过下雷电流主通道条9到达第一泄雷针的顺序泄放。
一敷设在主浮空球4外表面上雷电流主通道条16连接第二引雷针杆14和第二泄雷针16，当连接飞艇本体10和主浮空球4的连接绳5为导体时，连接绳5将下雷电流主通道条9和上雷电流主通道条16连接成一条通路，雷电流可以在该通路中流通泄放。
下雷电流主通道条9能够承受200kA/69µs瞬态强电流通过，横截面不小于25mm2（以铜为例），或相同载流能力其它横截面金属，依在飞艇本体10上安装部位需求可是刚性或柔性的，基本沿飞艇本体10外轮廓敷设。
第一泄雷针8末端呈单针状，主体是横截面不小于25mm2的能够承受200kA/69µs瞬态强电流通过的铜杆，并较第一引雷针杆7具有更小的阻抗以利于雷电流导入泄放，一般呈柔性（如细金属丝编织防波套、多股细线软电缆等），长度以不会引发对飞艇的二次附着为准。按需可布置多根，一般数量少于引雷针杆。
第一泄雷针8靠近飞艇本体10的区域表面具有一第一绝缘层121，第二泄雷针14靠近主浮空球4的区域表面具有二绝缘层122，只在尾端裸露处导电，避免第一泄雷针8/第二泄雷针14某处接近飞艇本体10其它金属部件发生击穿放电现象。
主浮空球4在防护物上方越高第二引雷针杆14覆盖的防护区越大，覆盖范围为第二引雷针杆14以下45°~60°锥形范围内。当主浮空球4高度在飞艇本体10上方50~100米时可防护范围为飞艇本体10顶部半径85~170m水平圆周内。
附着第一引雷针杆7/第二引雷针杆14/第三引雷针杆18的直击雷电流将通过更加远离艇载系统/设备的下雷电流主通道条9/上雷电流主通道条16经第一泄雷针8/第二泄雷针15向空中泄放，继续以雷电先导形式向异性电荷中心发展直至连通，从而实现对整个浮空球的直击雷电防护，对艇载系统/设备的间接效应影响更小。
由于飞艇在空中飞行速度远小于飞机，一般不超过100km/h，在主浮空球4下方安装伸出的第二泄雷针15的空气动力学特性能够满足飞艇的气动性能要求，空气阻力的影响很小可忽略不计。
采用上述具有防雷电功能的飞艇时，其在飞艇本体上使用用雷电流主通道条连接的引雷针杆和泄雷针进行雷电防护，使雷电流沿着预设的通道流通泄放，保障了飞艇的安全；其进一步采用上雷电流主通道条从第二引雷针杆到第二泄雷针区域的宽度逐渐变大的方式，更有利于雷电沿着上雷电流主通道的方向进行泄放，更好地保障了浮空器的安全；其使用敷设在飞艇表面的由金属丝编织成的避雷网对飞艇表面进行了更加完善地防护，大大提高了保护性能；其第二引雷针杆安装在浮空器本体上方的主浮空球上，扩大了第二引雷针杆的防护面积，保护覆盖面广，更加全面地保障了浮空器本体的安全；进一步，次浮空球连接到与主浮空球连接的第二泄雷针的尾部，避免泄雷针某处接近浮空器本体及其它金属部件发生击穿放电现象，消除了隐患，完善地保障了浮空器的安全。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种具有防雷电功能的飞艇，其特征在于：包括飞艇本体（10）、位于飞艇本体（10）上方的主浮空球（4）、位于飞艇本体（10）和主浮空球（4）之间的连接绳（5），所述第一引雷针杆（7）安装在飞艇本体（10）的头锥部（1），一由金属丝编织而成的避雷网（19）敷设在飞艇本体（10）的表面，该避雷网（19）和第一引雷针杆（7）分别电连接到敷设于飞艇本体（10）外表面的下雷电流主通道条（9）上，一位于飞艇本体（10）下方的第一泄雷针（8）一端与下雷电流主通道条（9）电连接；
所述主浮空球（4）上部和下部分别设置有一第二引雷针杆（14）和第二泄雷针（15），一次浮空球（13）连接到所述第二泄雷针（15）的尾部，所述第二引雷针杆（14）和第二泄雷针（15）之间通过一上雷电流主通道条（16）连接，所述上雷电流主通道条（16）从第二引雷针杆（14）到第二泄雷针（15）之间区域的宽度逐渐变大，所述下雷电流主通道条（9）和上雷电流主通道条（16）通过连接绳（5）导通。
2.根据权利要求1所述的具有防雷电功能的飞艇，其特征在于：所述飞艇本体（10）的尾翼部（3）还设置有一第三引雷针杆（18），该第三引雷针杆（18）连接到下雷电流主通道条（9）上。
3.根据权利要求1所述的具有防雷电功能的飞艇，其特征在于：所述第二泄雷针（15）为第二泄雷针杆或者第二泄雷针绳。
4.根据权利要求1所述的具有防雷电功能的飞艇，其特征在于：所述连接绳（5）为刚性连接绳或柔性连接绳。
5.根据权利要求1所述的具有防雷电功能的飞艇，其特征在于：所述第二泄雷针（14）靠近主浮空球（4）的区域表面具有一第二绝缘层（122），或者，所述第一泄雷针（8）靠近飞艇本体（10）的区域表面具有一第一绝缘层（121）。
6.根据权利要求8所述的具有防雷电功能的飞艇，其特征在于：所述下雷电流主通道条（9）的横截面不小于25mm2。
7.根据权利要求1所述的具有防雷电功能的飞艇，其特征在于：所述主浮空球（4）和次浮空球（13）内的气体为氦气或氢气。
8.根据权利要求10所述的具有防雷电功能的飞艇，其特征在于：所述下雷电流主通道条（9）从第一引雷针杆（7）到第一泄雷针（8）区域的宽度逐渐变大。
9.根据权利要求1所述的具有防雷电功能的飞艇，其特征在于：所述第二泄雷针（15）由细金属丝编织而成。
10.根据权利要求1所述的具有防雷电功能的飞艇，其特征在于：所述次浮空球（13）与第二泄雷针（15）通过一细绳（20）连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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