CN116443253A - 一种用于高空飞艇的供氧、供热和能源的系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于高空飞艇的供氧、供热和能源的系统，包括太阳能发电模块、风能发电模块和储能模块，所述储能模块的输出端设置有电解模块，所述电解模块的输入端设置有，所述的输入端设置有净化模块，综上整体本发明创造所述的一种用于高空飞艇长时间运行的供氧、供热系统和动力系统，结合风、太阳发电系统以及电解水制氢气氧气系统，为飞艇可以供氧、供热和动力系统供给能源，既降低了飞艇的运载能力，又解决了飞艇在高空长时间甚至无限期飞行的问题，并且还根据实际情况，设计了收集后内部反应，然后进行冰层调控，毕竟云层中的水雾不利于收取，而干冰直接洒出形成大范围降雨，不利于最大效率的收集。

Description

一种用于高空飞艇的供氧、供热和能源的系统及方法
技术领域
本发明属于能源系统技术领域，具体涉及一种用于高空飞艇的供氧、供热和能源的系统及方法。
背景技术
高空载人飞艇是一种新型的临近空间飞行器，飞行高度可达20km，高空飞艇的优势显而易见，可重复使用，长时间停留高空，甚至达数月或更长，可执行预警、侦察、通信等多种任务，同时具有很高的高空旅游价值。相对飞机，具有很多难以替代的优势，其成本也低很多，发展前景较广。由于高空的空气稀薄，氧气含量低，温度也低，飞艇中的生存环境直接使用外界空气是不能满足长时间生存要求的。目前，可以携带额外的氧气通过专用的供氧系统来供给飞艇舱内，这需要携带足够的氧气，由于飞艇的载重有限，无法满足长时间高空飞行。采用类似飞机的供氧系统，即通过动力系统对外界空气进行压缩、冷却后再给舱内供给，这种方式可以长时间供给适温空气，但其需要复杂的动力压缩系统，能耗高，如果是太阳能供给动力，飞艇需要携带比较大的太阳能发电系统；如果是燃气动力系统，则需要携带更多更重的燃料才能满足长时间飞行，同时动力系统噪声比较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于高空飞艇的供氧、供热和能源的系统及方法，以解决的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于高空飞艇的供氧、供热和能源的系统，包括太阳能发电模块、风能发电模块和储能模块，所述储能模块的输出端设置有电解模块，所述电解模块的输入端设置有，所述的输入端设置有净化模块，所述净化模块的输入端设置有形成模块，所述形成模块的输入端设置有干冰模块和收取模块，所述形成模块的输出端设置有排气模块；
所述收取模块包括设置于飞艇上的第一壳体和第二壳体，所述第一壳体上设置有收集管道，所述第一壳体底部接入飞艇内部风机上，所述弧形导向槽和第二壳体内部设置有可形成夹层的弧形导向槽，且夹层内设置有可相互替换的干冰仓，两个所述干冰仓之间设置有动力组件，所述第二壳体上设置有干冰储存腔，所述干冰储存腔上设置有电动阀门，所述电动阀门设置于其中一个干冰仓上方，所述第一壳体和第二壳体底部外接有液体承接组件，第二壳体内部的干冰仓底部设置有用于液化的加热组件。
优选的，所述排气模块的输出端设置有处理模块，所述净化模块的输出端设置有生活设备，所述电解模块的输出端设置有储氧设备和储氢设备。
优选的，所述第一壳体内部的弧形导向槽上下两侧均设置有压力传感器，所述干冰仓内部开设有导流孔。
优选的，所述动力组件包括设置于弧形导向槽中部连接处的电机，所述电机的输出轴上固定连接有转轴，转轴两侧均固定连接有可连接干冰仓与转轴之间的升缩杆，且升缩杆外侧套设有弹簧。
优选的，所述加热组件包括设置于第二壳体内部干冰仓底部的电加热板，所述电加热板底部固定连接有连接架且连接架与弧形导向槽内壁固定连接。
优选的，下部所述弧形导向槽上加工有可供两个干冰仓旋转替换的隔板，上部所述弧形导向槽开设有与干冰仓顶部开口一样大小的通孔。
优选的，所述液体承接组件包括开设于第一壳体和第二壳体底部一侧的导流管道，所述第一壳体和第二壳体后侧固定设置有净化箱体，且净化箱体通过导流管道与第一壳体和第二壳体内部相连通。
一种用于高空飞艇的供氧、供热和能源的系统的工作方法，其特征在于：具体步骤如下：
步骤一：储能，
S1、通过太阳能发电模块和风能发电模块进行太阳能和风能发电并且储存；
S2、通电解设备对氢气、氧气和水的生成；
1、收集，通过启动飞艇内部的风机，且风机利用第一壳体和收集管道的连通，可以让收集管道对外界云层进行抽吸，直至抽吸至第一壳体内部；
2、形成，利用实现在两个干冰仓内部设置的干冰，可以使收集来的云与干冰反应，生成小雨滴，自导流孔流入导流管道直至流到净化模块内部：
由于干冰与云之间生成雨点的反应会降低温度，长时间会形成冰层导致影响气体的流通，和雨水的导流收集，这时通过一旦形成冰层影响流通就会在干冰仓两边形成压力差，利用压力传感器的监测，当产生压力差的时候可以立即启动电机对两个干冰仓之间进行旋转替换，将产生冰层的那一个移动至电加热板顶部，同时启动电加热板对冰层进行融化，解除冰层堵塞，然后利用电动阀门对其底部刚刚旋转过来的干冰仓内部进行干冰的补充；
3、净化，收集来的雨水往往会存在杂质，这时利用净化模块进行过滤和净化，使该水体更加符合电解的要；
4、调配，期间可以添加有助于电解的物质，提高电解效率；
5、电解，利用电解模块对经过调配模块调配后的液体进行电解，从而生成氧气和氢气，分别利用储氧设备和储氢设备对两种气体进行储存；
步骤二：废气处理，干冰与收集来的云层气体反应会生成二氧化碳，可以通过排气模块导入至处理模块内部，进行集中处理。
本发明的技术效果和优点：综上整体本发明创造所述的一种用于高空飞艇长时间运行的供氧、供热系统和动力系统，结合风、太阳发电系统以及电解水制氢气氧气系统，为飞艇可以供氧、供热和动力系统供给能源，既降低了飞艇的运载能力，又解决了飞艇在高空长时间甚至无限期飞行的问题；
本本发明创造所述的一种用于高空飞艇长时间运行的供氧、供热系统和动力系统，充分利用飞艇高空飞行环境，将风能、太阳能、云以及空气的量的无限性，并引入电解水制氢气系统，使得整个系统可以高效的为飞艇源源不断的提供氧气、热和动力需求；
并且还根据实际情况，设计了收集后内部反应，然后进行冰层调控，毕竟云层中的水雾不利于收取，而干冰直接洒出形成大范围降雨，不利于最大效率的收集，本发明解决了高效率的问题。
附图说明
图1为本发明的控制系统图；
图2为本发明的收取模块图；
图3为本发明的收取模块剖视图；
图4为本发明的图3中A部局部放大图；
图5为本发明的弧形导向槽结构示意图。
图中：1、干冰模块；2、收取模块；201、导流孔；202、干冰仓；203、弧形导向槽；204、压力传感器；205、收集管道；206、第一壳体；207、干冰储存腔；208、电动阀门；209、净化箱体；210、导流管道；211、电加热板；212、电机；213、转轴；214、升缩杆；215、弹簧；216、隔板；217、第二壳体；3、形成模块；4、排气模块；5、处理模块；6、生活设备；7、储氧设备；8、储氢设备；9、电解模块；10、储能模块；11、太阳能发电模块；12、风能发电模块；13、净化模块。
具体实施方式
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清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
本发明提供了如图中所示的一种用于高空飞艇的供氧、供热和能源的系统，包括太阳能发电模块11、风能发电模块12和储能模块10，储能模块10的输出端设置有电解模块9，电解模块9的输入端设置有14，14的输入端设置有净化模块13，净化模块13的输入端设置有形成模块3，形成模块3的输入端设置有干冰模块1和收取模块2，形成模块3的输出端设置有排气模块4；
收取模块2包括设置于飞艇上的第一壳体206和第二壳体217，第一壳体206上设置有收集管道205，第一壳体206底部接入飞艇内部风机上，弧形导向槽203和第二壳体217内部设置有可形成夹层的弧形导向槽203，且夹层内设置有可相互替换的干冰仓202，两个干冰仓202之间设置有动力组件，第二壳体217上设置有干冰储存腔207，干冰储存腔207上设置有电动阀门208，电动阀门208设置于其中一个干冰仓202上方，第一壳体206和第二壳体217底部外接有液体承接组件，第二壳体217内部的干冰仓202底部设置有用于液化的加热组件。
具体的，排气模块4的输出端设置有处理模块5，净化模块13的输出端设置有生活设备6，电解模块9的输出端设置有储氧设备7和储氢设备8。
具体的，第一壳体206内部的弧形导向槽203上下两侧均设置有压力传感器204，干冰仓202内部开设有导流孔201。
具体的，动力组件包括设置于弧形导向槽203中部连接处的电机212，电机212的输出轴上固定连接有转轴213，转轴213两侧均固定连接有可连接干冰仓202与转轴213之间的升缩杆214，且升缩杆214外侧套设有弹簧215。
具体的，加热组件包括设置于第二壳体217内部干冰仓202底部的电加热板211，电加热板211底部固定连接有连接架且连接架与弧形导向槽203内壁固定连接。
具体的，下部弧形导向槽203上加工有可供两个干冰仓202旋转替换的隔板216，上部弧形导向槽203开设有与干冰仓202顶部开口一样大小的通孔。
具体的，液体承接组件包括开设于第一壳体206和第二壳体217底部一侧的导流管道210，第一壳体206和第二壳体217后侧固定设置有净化箱体209，且净化箱体209通过导流管道210与第一壳体206和第二壳体217内部相连通。
一种用于高空飞艇的供氧、供热和能源的系统的工作方法，其特征在于：具体步骤如下：
步骤一：储能，
S1、通过太阳能发电模块11和风能发电模块12进行太阳能和风能发电并且储存；
S2、通电解设备对氢气、氧气和水的生成；
1、收集，通过启动飞艇内部的风机，且风机利用第一壳体206和收集管道205的连通，可以让收集管道205对外界云层进行抽吸，直至抽吸至第一壳体206内部；
2、形成，利用实现在两个干冰仓202内部设置的干冰，可以使收集来的云与干冰反应，生成小雨滴，自导流孔201流入导流管道210直至流到净化模块13内部：
由于干冰与云之间生成雨点的反应会降低温度，长时间会形成冰层导致影响气体的流通，和雨水的导流收集，这时通过一旦形成冰层影响流通就会在干冰仓202两边形成压力差，利用压力传感器204的监测，当产生压力差的时候可以立即启动电机212对两个干冰仓202之间进行旋转替换，将产生冰层的那一个移动至电加热板211顶部，同时启动电加热板211对冰层进行融化，解除冰层堵塞，然后利用电动阀门208对其底部刚刚旋转过来的干冰仓202内部进行干冰的补充；
两个干冰仓202之间的转换是通过电机212带动转轴213旋转从而利用两个升缩杆214带动两个干冰仓202的旋转替换，期间利用弧形导向槽升缩杆214和弹簧215之间的配合可以最大可能的减少整体壳体体积，减少浪费空间，通过导向压缩弹簧复位；
3、净化，收集来的雨水往往会存在杂质，这时利用净化模块13进行过滤和净化，使该水体更加符合电解的要；
4、调配，期间可以添加有助于电解的物质，提高电解效率；
5、电解，利用电解模块9对经过调配模块调配后的液体进行电解，从而生成氧气和氢气，分别利用储氧设备7和储氢设备8对两种气体进行储存；
步骤二：废气处理，干冰与收集来的云层气体反应会生成二氧化碳，可以通过排气模块4导入至处理模块5内部，进行集中处理；
综上整体本发明创造所述的一种用于高空飞艇长时间运行的供氧、供热系统和动力系统，结合风、太阳发电系统以及电解水制氢气氧气系统，为飞艇可以供氧、供热和动力系统供给能源，既降低了飞艇的运载能力，又解决了飞艇在高空长时间甚至无限期飞行的问题；
本本发明创造所述的一种用于高空飞艇长时间运行的供氧、供热系统和动力系统，充分利用飞艇高空飞行环境，将风能、太阳能、云以及空气的量的无限性，并引入电解水制氢气系统，使得整个系统可以高效的为飞艇源源不断的提供氧气、热和动力需求；
并且还根据实际情况，设计了收集后内部反应，然后进行冰层调控，毕竟云层中的水雾不利于收取，而干冰直接洒出形成大范围降雨，不利于最大效率的收集，本发明解决了高效率的问题。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于高空飞艇的供氧、供热和能源的系统，包括太阳能发电模块(11)、风能发电模块(12)和储能模块(10)，其特征在于：所述储能模块(10)的输出端设置有电解模块(9)，所述电解模块(9)的输入端设置有(14)，所述(14)的输入端设置有净化模块(13)，所述净化模块(13)的输入端设置有形成模块(3)，所述形成模块(3)的输入端设置有干冰模块(1)和收取模块(2)，所述形成模块(3)的输出端设置有排气模块(4)；
所述收取模块(2)包括设置于飞艇上的第一壳体(206)和第二壳体(217)，所述第一壳体(206)上设置有收集管道(205)，所述第一壳体(206)底部接入飞艇内部风机上，所述弧形导向槽(203)和第二壳体(217)内部设置有可形成夹层的弧形导向槽(203)，且夹层内设置有可相互替换的干冰仓(202)，两个所述干冰仓(202)之间设置有动力组件，所述第二壳体(217)上设置有干冰储存腔(207)，所述干冰储存腔(207)上设置有电动阀门(208)，所述电动阀门(208)设置于其中一个干冰仓(202)上方，所述第一壳体(206)和第二壳体(217)底部外接有液体承接组件，第二壳体(217)内部的干冰仓(202)底部设置有用于液化的加热组件。
2.根据权利要求1所述的一种用于高空飞艇的供氧、供热和能源的系统，其特征在于：所述排气模块(4)的输出端设置有处理模块(5)，所述净化模块(13)的输出端设置有生活设备(6)，所述电解模块(9)的输出端设置有储氧设备(7)和储氢设备(8)。
3.根据权利要求1所述的一种用于高空飞艇的供氧、供热和能源的系统，其特征在于：所述第一壳体(206)内部的弧形导向槽(203)上下两侧均设置有压力传感器(204)，所述干冰仓(202)内部开设有导流孔(201)。
4.根据权利要求1所述的一种用于高空飞艇的供氧、供热和能源的系统，其特征在于：所述动力组件包括设置于弧形导向槽(203)中部连接处的电机(212)，所述电机(212)的输出轴上固定连接有转轴(213)，转轴(213)两侧均固定连接有可连接干冰仓(202)与转轴(213)之间的升缩杆(214)，且升缩杆(214)外侧套设有弹簧(215)。
5.根据权利要求1所述的一种用于高空飞艇的供氧、供热和能源的系统及方法，其特征在于：所述加热组件包括设置于第二壳体(217)内部干冰仓(202)底部的电加热板(211)，所述电加热板(211)底部固定连接有连接架且连接架与弧形导向槽(203)内壁固定连接。
6.根据权利要求1所述的一种用于高空飞艇的供氧、供热和能源的系统，其特征在于：下部所述弧形导向槽(203)上加工有可供两个干冰仓(202)旋转替换的隔板(216)，上部所述弧形导向槽(203)开设有与干冰仓(202)顶部开口一样大小的通孔。
7.根据权利要求1所述的一种用于高空飞艇的供氧、供热和能源的系统，其特征在于：所述液体承接组件包括开设于第一壳体(206)和第二壳体(217)底部一侧的导流管道(210)，所述第一壳体(206)和第二壳体(217)后侧固定设置有净化箱体(209)，且净化箱体(209)通过导流管道(210)与第一壳体(206)和第二壳体(217)内部相连通。
8.根据权利要求1所述的一种用于高空飞艇长时间运行的供氧、供热和能源的系统的工作方法，其特征在于：具体步骤如下：
步骤一：储能，
S1、通过太阳能发电模块(11)和风能发电模块(12)进行太阳能和风能发电并且储存；
S2、通电解设备对氢气、氧气和水的生成；
1、收集，通过启动飞艇内部的风机，且风机利用第一壳体(206)和收集管道(205)的连通，可以让收集管道(205)对外界云层进行抽吸，直至抽吸至第一壳体(206)内部；
2、形成，利用实现在两个干冰仓(202)内部设置的干冰，可以使收集来的云与干冰反应，生成小雨滴，自导流孔(201)流入导流管道(210)直至流到净化模块(13)内部：
由于干冰与云之间生成雨点的反应会降低温度，长时间会形成冰层导致影响气体的流通，和雨水的导流收集，这时通过一旦形成冰层影响流通就会在干冰仓(202)两边形成压力差，利用压力传感器(204)的监测，当产生压力差的时候可以立即启动电机(212)对两个干冰仓(202)之间进行旋转替换，将产生冰层的那一个移动至电加热板(211)顶部，同时启动电加热板(211)对冰层进行融化，解除冰层堵塞，然后利用电动阀门(208)对其底部刚刚旋转过来的干冰仓(202)内部进行干冰的补充；
3、净化，收集来的雨水往往会存在杂质，这时利用净化模块(13)进行过滤和净化，使该水体更加符合电解的要；
4、调配，期间可以添加有助于电解的物质，提高电解效率；
5、电解，利用电解模块(9)对经过调配模块调配后的液体进行电解，从而生成氧气和氢气，分别利用储氧设备(7)和储氢设备(8)对两种气体进行储存；
步骤二：废气处理，干冰与收集来的云层气体反应会生成二氧化碳，可以通过排气模块(4)导入至处理模块(5)内部，进行集中处理。
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