CN118182904A - 一种留空装置 - Google Patents

Abstract

本申请的目的是一种留空装置，所述留空装置包括烟囱管1和控制装置2，所述烟囱管1为圆柱形空心管道，所述控制装置2设置于烟囱管1顶部，用于把烟囱管1内部产生的上升气流改变为朝向下方的气流，以产生反作用力并使包括烟囱管1和控制装置2的所述留空装置留空。

Description

一种留空装置

技术领域

本申请涉及飞行器领域, 具体是一种留空装置。

背景技术

飞行器借助对于空气的作用力飞行，飞行器飞行需要消耗燃油和电能等能源，以内燃机或电机驱动，为了能够让飞行器长时间飞行，人们发明了各种飞行器，例如固定翼飞机，直升飞机，多旋翼飞机，热气球和氢气球等，这些飞行器都需要大量消耗燃料或电力以获得机体必要的推动力和升力，直升飞机和多旋翼飞机类飞行器比较固定翼飞行器能够更加灵活飞行，能够悬停于空中，但是消耗燃料或电力更多，难以长时间留空，热气球和氢气球类飞行器可以比较长时间留空，但是必须消耗大量燃料或电力以维持体器飞行姿态，氢气很难封存和及其容易爆炸，并且因为体积庞大而移动困难，热气球和氢气球起飞和降落需要占用很大空间，容易被气流吹走，虽然已经发明很多年至今没有被广泛应用，因此需要改进。

发明内容

本申请的目的是提供一种留空装置，其利用烟囱效应以空气作为动力向下喷射，增加飞行器续航留空时间，节约能源。

为实现以上目的，本申请通过以下技术实现，

一种留空装置，所述留空装置包括烟囱管1和控制装置2，所述烟囱管1为圆柱形空心管道，所述控制装置2设置于烟囱管1顶部，用于把烟囱管1内部产生的上升气流改变为朝向下方的气流，以产生反作用力并使包括烟囱管1和控制装置2的所述留空装置留空。

所述烟囱管1底部口径大于顶部口径。

所述烟囱管1外表面为黑色。

所述烟囱管1沿着上下方向间隔设有多个支撑环11，所述支撑环11设置于烟囱管1内侧，所述支撑环11向外支撑保持烟囱管1横截面为圆形，或所述支撑环11设置于烟囱管1外侧，并与烟囱管1外侧固定，保持烟囱管1横截面为圆形，支撑环采用碳纤维材料的杆或管制作。

在烟囱管1还设置折叠环12，所述折叠环12设置于支撑环11之间，所述折叠环12具有伸缩弹性，所述折叠环12设置于烟囱管1外侧，在烟囱管1上下方向收存的时候折叠环12向内收缩，因此多个支撑环11和折叠环12使烟囱管1在上下方向收存的时候呈波纹管形状折叠，折叠环12采用弹性橡胶材料制作。

所述控制装置2包括中央腔20，旋转接头21，弯管22，控制阀23，喷气口24，控制器25和第一电源26，所述中央腔20为空心腔体，所述中央腔20向下连通烟囱管1，所述弯管22均匀分布于中央腔20周围，所述弯管22远离中央腔20的一端具有喷气口24，所述喷气口24朝下，所述弯管22至少对称设置两个，所述喷气口24通过弯管22连通中央腔20，所述控制阀23设置于弯管22内部的位置或设置于喷气口24，所述控制阀23通过控制器25电连接电源26，用于控制喷气口24的气体流量。

所述控制装置2设有旋转接头21，所述旋转接头21连接在控制装置2和烟囱管1之间，控制装置2可以在旋转接头21的位置相对于烟囱管1转动，所述旋转接头21包括左管211，右管212，旋转腔213，弹簧214和滑动垫圈215，所述左管211，右管212和旋转腔213同一轴线设置，所述右管212固定连接旋转腔213，所述左管211卡设于旋转腔212内，所述左管211和旋转腔212之间轴向设置滑动垫圈215，所述左管211相对于旋转腔212可以转动，旋转腔212内设置弹簧214将左管211压向滑动垫圈215。

所述控制阀23包括转轴231，阀门瓣232，第一舵机233和舵机电缆234，所述阀门瓣232为片状，所述转轴231连接舵机233的输出轴，所述第一舵机233通过舵机电缆234电连接控制器25，所述第一舵机233固定于弯管22外部，所述阀门瓣232固定于穿过弯管22内部的转轴231上，转轴231两端与弯管22转动连接。

所述烟囱管1底部还设有辅助动力装置3，所述辅助动力装置3固定于烟囱管1底部内侧或下方，所述辅助动力装置3用于增加或减少进入烟囱管1底部空气流量，辅助动力装置3和烟囱管1之间有空隙，在辅助动力装置3未工作的状态下，外部空气从辅助动力装置3和烟囱管1之间的空隙进入烟囱管1内部，在辅助动力装置3工作的状态下，所述辅助动力装置3驱动烟囱管1底部附近的空气加速进入烟囱管1内部，以增加烟囱管1顶部控制装置2的排气量，改变留空装置的运动状态，或者辅助动力装置3反向运行，以减少烟囱管1底部的气流进入烟囱管1内部，减少烟囱管1顶部控制装置2的排气量，改变留空装置的运行状态；控制器25和辅助动力装置3之间以有线或无线方式传送信号以控制所述辅助动力装置3运行。

所述辅助动力装置3为电动风扇31，所述电动风扇31通过起落架37连接固定于烟囱管1底部内侧或下方，所述电动风扇31电连接同样设置于烟囱管1底部内侧或下方的电机执行器32和第二电源33，所述电机执行器32和控制器25以有线或无线方式传送信号；

或/和所述辅助动力装置3为通过起落架37连接固定于烟囱管1底部内侧或下方的活塞发动机38，所述活塞发动机38输出轴设置螺旋桨39，所述活塞发动机38用燃料箱36里面的燃料工作，带动螺旋桨39旋转向烟囱管1内部推送空气，同时带动烟囱管1底部附近空气加速进入烟囱管1内部，所述活塞发动机38设有活塞发动机执行器40，所述活塞发动机执行器40用于活塞发动机38的启动，运行和停机，所述活塞发动机执行器40与控制器25之间以有线或无线方式传送信号；

或/和所述辅助动力装置3为通过起落架37连接固定于烟囱管1底部内侧或下方的喷气发动机34，所述喷气发动机34用燃料箱36里面的燃料燃烧工作，向烟囱管1内部喷出气体，同时带动烟囱管1底部附近空气加速进入烟囱管1内部，所述喷气发动机34设有喷气发动机执行器35，所述喷气发动机执行器35用于所述喷气发动机34的启动，运行和停机，所述发动机执行器35与控制器25之间以有线或无线方式传送信号。

所述辅助动力装置3可以同时多个设置，例如，同时并列或串联设置两个电动风扇31，以输出不同数量的气体进入烟囱管1内部；或者并列或串联设置一个电动风扇31和一个活塞发动机38，活塞发动机输出轴设置螺旋桨39，以输出不同数量的气体进入烟囱管1内部，或在所述电动风扇31的电力使用完毕的时候启动活塞发动机38工作，增加续航时间；所述喷气发动机34在现有技术中有多种类型，至少包括脉冲爆燃发动机和旋翼喷气发动机其中一种，所述旋翼喷气发动机的中心转轴同轴设置有螺旋桨。

所述第一电源26和第二电源33为可充电电源，所述第一电源26和第二电源33至少一个通过以下至少一种方式补充电力，其一，在所述留空装置设置太阳能电池片，利用太阳能照射产生电力，电连接所述第一电源26和/或第二电源33为其补充电力；其二，从地面利用电缆电连接所述第一电源26和/或第二电源33，利用地面电力为其补充电力。

所述控制器25设有自动检测装置，所述自动检测装置检测所述留空装置运行状态，根据预先设定程序发送信号给控制阀23，电机执行器32，活塞发动机执行器40和喷气发动机执行器35其中至少一个，分别调节阀门瓣232，电动风扇31，活塞发动机38和喷气发动机34其中至少一个的工作，控制所述留空装置运行，所述控制器25设置无线电信号发射和接收装置，所述无线电信号发射和接收装置与地面无线电信号发射和接收装置配套使用。

所述留空装置还设有辅助机翼5，所述辅助机翼5对称设置于烟囱管1，控制装置2和/或起落架37外侧，所述辅助机翼5固定或可以拆卸，所述辅助机翼5弦线沿着留空装置从控制装置2到起落架37的方向设置，所述辅助机翼5设置襟翼51，第二舵机52和机翼执行器53，所述襟翼51与辅助机翼5铰接连接，第二舵机52固定于辅助机翼5上，通过连杆连接襟翼51，第二舵机52电连接机翼执行器53，所述机翼执行器53以有线或无线方式连接控制器25。

所述留空装置还设有机舱6，所述机舱6设置于起落架37外部侧面或底部，所述机舱6固定或可以拆卸。

所述留空装置还设有作业装置，所述作业装置设置于留空装置的烟囱管1或/和控制装置2 或/和辅助动力装置3，例如，设置照明装置用于应急照明，设置网络中继用于临时移动网络，设置消防设备用于灭火，设置电力巡检设备检查电力线路安全等。

本申请的留空装置的使用方法为，启动所述留空装置底部的辅助动力装置3，推动空气进入烟囱管1内部，空气经过烟囱管1从控制装置2的喷气口24喷出，形成反作用力而使留空装置向上升空到达设定高度，逐渐减少或停止辅助动力装置3的动力输出，所述留空装置依靠烟囱效应以竖立状态留空，依靠控制装置2和/或辅助机翼5调节姿态；提高辅助动力装置3的动力输出，加大烟囱管1底部进入空气流量，控制多个喷气口24均匀喷气，留空装置快速上升；或提高辅助动力装置3的动力输出，加大烟囱管1底部进入空气流量，控制多个喷气口24差异喷气，留空装置倾斜横向移动，以减少横向迎风面积抵御外界横向气流干扰，或减少横向移动阻力进行横向移动，控制器25通过调节辅助机翼5上的襟翼51摆动可以帮助调节留空装置姿态，以及在留空装置横向姿态的时候以辅助机翼5提供升力，控制辅助动力装置3反向运行减少进入烟囱管1底部进入空气流量，加速留空装置降落。

本申请的有益效果在于：本申请所述的留空装置，利用自然界的烟囱效应和采用空气作为本申请所述留空装置的动力，比较现有各类系留飞行器和留空装置的优点，结构简单，可以在不使用或短时间使用小型内燃机或电机等设备的情况下运转，减少故障，维持更长时间留空，节约能源，并且对于本申请所述的留空装置占用空间大的情况提供适合的收放结构，节约收放时间，方便对于所述留空装置的运输转移位置，及时赶赴抢险救灾现场。

附图说明

图1为本申请的一种留空装置截面示意图；

图2为本申请的一种留空装置的旋转接头截面示意图；

图3为本申请的一种留空装置的控制阀外形示意图；

图4为本申请的一种交通留空装置的控制装置顶部示意图；

图5为本申请的一种留空装置另一实施例示意图；

图6为本申请的一种留空装置另一实施例示意图；

图7为本申请的一种留空装置的控制阀设置于喷气口示意图；

图8为本申请的一种留空装置的电动风扇局部示意图；

图9为本申请的一种留空装置的喷气发动机局部示意图；

图10为本申请的一种留空装置的烟囱管伸直状态示意图；

图11为本申请的一种留空装置的烟囱管收缩状态示意图；

图12为本申请的一种留空装置实施例的加速横向移动状态示意图；

图13为本申请的一种留空装置实施例的竖直状态示意图；

图14为本申请的一种留空装置的辅助机翼截面示意图;

图15为本申请的一种留空装置的快拆机构示意图。

图中1-烟囱管，11-支撑环，12-折叠环，2-控制装置，20-中央腔，21-旋转接头，211-左管，212-右管，213-旋转腔，214-弹簧，215-滑动垫圈，22-弯管，23-控制阀，231-转轴，232-阀门瓣，233-第一舵机，234-舵机电缆，24-喷气口，25-控制器，26-第一电源，3-辅助动力装置，31-电动风扇，32-电机执行器，33-第二电源，34-喷气发动机，35-喷气发动机执行器，36-燃料箱，37-起落架，38-活塞发动机，39-螺旋桨，40-活塞发动机执行器，5-辅助机翼，51-襟翼，52-第二舵机，53-机翼执行器，6-机舱，61-竖向双孔耳，62-竖向单孔耳，63-立柱，64-横向单孔耳，65-销柱，66-弹簧销子。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明，附图1为本申请的一种留空装置截面示意图；所述留空装置包括烟囱管1和控制装置2，所述烟囱管1为圆柱形空心管道，所述控制装置2设置于烟囱管1顶部，用于把烟囱管1内部产生的上升气流改变为朝向下方的气流，以产生反作用力并使包括烟囱管1和控制装置2的所述留空装置留空，所述控制装置2包括中央腔20，旋转接头21，弯管22，控制阀23，控制器25和第一电源26，所述中央腔20为空心腔体，所述中央腔20向下联连通烟囱管1，所述弯管22均匀分布于中央腔20周围，所述弯管22远离中央腔20的一端具有喷气口24，所述喷气口24朝下，所述弯管22至少对称设置两个，所述喷气口24通过弯管22连通中央腔20，所述控制阀23设置于弯管22内部的位置或设置于喷气口24，所述控制阀23通过第一控制器25电连接电源26，用于控制喷气口24的气体流量，在本附图中，烟囱管1的底部扩张，其底部口直径大于顶部口直径，由于大气中靠近地面的空气温度高于高空中的空气的温度，随着海拔的增加，大气中的空气温度逐渐降低，因此烟囱管1内部的顶部和底部的空气存在温度差，底部空气密度小于顶部空气密度，因此形成密度差，也形成重力势能差，烟囱管1对于其内部的空气形成一个密闭的管道气流系统，使得烟囱管1内部的空气对流加强和上升，另外高空气流速度大于地面附近空气流动速度，烟囱管1的顶部空气水平流动速度较高，而烟囱管1底部的空气流动速度较小，使得烟囱管1顶部出口处的气流动压大于底部入口处的气流动压，也使空气从烟囱管1底部向上加强流动，由于烟囱管1的顶部设置控制装置2，烟囱管1内部的上升空气气流经过烟囱管1顶部连通的中央腔20和弯管22的导流，从喷气口24向下喷出，因此控制装置2获得向上的反作用力，带动与控制装置2连通在一起的烟囱管1一起上升留空，控制阀23调节经过不同方向的弯管22内部的气流流量，使不同喷气口24喷出不同流量的空气而获得不同的反作用力，从而调节留空装置的位置，本附图中箭头方向显示气流流动方向，本附图中第一电源26没有显示，其可以与控制器25设置在同一个盒子内，本附图中烟囱管1的底部设置辅助动力装置3，所述辅助动力装置3为电动风扇31，所述电动风扇31固定于起落架37中心，所述起落架37固定于烟囱管1的底部，采用框架结构，例如采用两个平行固定设置的圆环形框架，在圆环形框架之间增加连杆，用于本申请的留空装置的起飞和降落，也用于支撑烟囱管1的底部，使烟囱管1的底部一致保持张开的状态，便于空气的进入，参看附图8，起落架37为圆环形状，通过其中心的连杆固定住电动风扇31，在电动风扇31底部设置电机执行器32和第二电源33，电动风扇31通过电机执行器32电连接第二电源33，电机执行器32用于控制电动风扇的启动，运行和停机,。

电动风扇31本身具有空隙，电动风扇31与烟囱管1底部之间可以留有空隙，用于空气进入烟囱管1的底部。

参看附图2，图2为本申请的一种留空装置的旋转接头截面示意图；所述控制装置2设有旋转接头21，所述旋转接头21连接在控制装置2和烟囱管1之间，控制装置2可以在旋转接头21的位置相对于烟囱管1转动，所述旋转接头21包括左管211，右管212，旋转腔213，弹簧214和滑动垫圈215，所述左管211，右管212和旋转腔213同一轴线设置，所述右管212固定连接旋转腔213，所述左管211卡设于旋转腔212内，所述左管211和旋转腔212之间轴向设置滑动垫圈215，所述左管211相对于旋转腔212可以转动，旋转腔212内设置弹簧214将左管211压向滑动垫圈215；旋转接头21便于在所述留空装置上设置作业装置的时候，灵活操控控制装置2的转动，以适应作业装置的要求，例如，在控制装置2上设置有摄像装置，需要经常变换场景摄像；旋转接头21的左管211，,右管212和旋转腔213可以采用塑料制作，弹簧214可以采用螺旋弹簧或蝶形弹簧，滑动垫圈215可以采用特氟龙材料制作。

参看附图3，附图3为本申请的一种留空装置的控制阀外形示意图；所述控制阀23包括转轴231，阀门瓣232，第一舵机233和舵机电缆234，所述阀门瓣232为片状，所述转轴231连接第一舵机233的输出轴，所述第一舵机233通过舵机电缆234电连接控制板25，所述第一舵机233固定于弯管22外部，所述阀门瓣232固定于穿过弯管22内部的转轴231上，转轴231两端与弯管22转动连接，可以理解的是，所述阀门瓣232可以是圆形或椭圆形或方形，其可以根据处于弯管22的位置形状设置，例如当阀门瓣232处于弯管22的位置截面是方形的时候，阀门瓣232也是方形，以实现其通过转动改变弯管22内部流动气体流量的作用。

附图4为本申请的一种交通留空装置的控制装置顶部示意图；在中央腔20上设置控制器25 和第一电源26，在本附图中第一电源26与控制器25集成于一盒体内，控制器25通过电缆234电连接设置于对称分布于中央腔20周围的四个弯管22上的第一舵机233，第一舵机233的输出轴与转轴231一体设置，转轴231穿过弯管22横截面中心与弯管22内部的阀门瓣232固定，转轴231远离第一舵机233的一端可转动地连接与弯管22，还可以设置控制器25在中央腔20的底部表面以及设置第一舵机233于弯管22的下表面，参看附图7，将控制阀23设置在喷气口24的位置，使阀门瓣232突出于喷气口24，可以利用阀门瓣232的转动同时调节气流流量的大小和方向，当阀门瓣232设置于喷气口24的时候，转轴231指向多个控制阀23围成的圆形平面圆心，其控制方法为，控制阀23对称设置四个，其均匀分布于控制装置2的中央腔20四周，设定从阀门瓣232外侧视角确定其转动方向，包括顺时针方向和逆时针方向，阀门瓣232的初始位置是竖直方向，控制所有阀门瓣232顺时针方向转动，阀门瓣232倾斜，从喷气口24喷出的气流由于阀门瓣232的导流朝向顺时针方向倾斜喷出，由于反作用力从控制装置2顶部视角看，控制装置2逆时针方向受力转动；反之控制所有阀门瓣232逆时针方向转动，控制装置2顺时针方向受力转动；控制位于中央腔20两侧其中对称的两个阀门瓣232的一个朝顺时针方向转动，而另一个阀门瓣232朝逆时针方向转动，同样道理产生的反作用力有一个水平方向的分力，控制装置2横向受力移动；控制相邻的两个阀门瓣232其中一个朝顺时针方向转动，另一个阀门瓣232朝逆时针方向转动，从喷气口24喷出的气流量减少，因方向倾斜产生的力量互相抵消，控制装置2的升力减少。

图5为本申请的一种留空装置另一实施例示意图；本附图显示的实施例与附图1的不同之处是，辅助动力装置采用的是喷气发动机34，所述喷气发动机34设置于起落架37的中心，喷气发动机34的初期口向上朝向烟囱管1的内部，喷气发动机34附近设置喷气发动机执行器35和燃料箱36，喷气发动机34连接喷气发动机执行器35和燃料箱36，所述喷气发动机34具有自启动装置，所述发动机执行器35与控制器25之间以有线或无线方式传送信号，以通过喷气发动机35对喷气发动机34进行启动，运行和停机控制，现有成熟技术可以采用，其具体内容再次不在赘述，燃料箱36设置于起落架37上较高的位置，以通过管道输送燃料提供喷气发动机34使用，可以理解的是燃料箱36可以设置燃料输送泵进行燃料供应工作，可以在靠近喷气发动机34的烟囱管1底部内侧位置设置隔热层，例如采用铝箔材料制作隔热层粘结固定于烟囱管1底部内侧，或烟囱管1底部部分长度采用耐高温材料制作，例如用铝箔制作成圆形管设置于烟囱管1底部，以隔离喷气发动机34喷出的温度过高的气体，实际应用中，因为所述烟囱管1的直径远大于喷气发动机34的直径，烟囱管1与喷气发动机34之间具有足够距离分散热量；在所述喷气发动机34和烟囱管1底部之间留有空隙，当喷气发动机34工作的时候，喷气发动机34从下方吸入空气与燃料混合燃烧产生高温高压气体进入烟囱管1，同时，喷气发动机34与烟囱管1底部之间的空隙形成涵道结构，当喷气发动机34工作的时候，带动烟囱管1底部周围的空气通过涵道结构加速进入烟囱管1，采用喷气发动机34作为本申请留空装置的辅助动力装置3能够最大化发挥喷气发动机34的优势，即喷气发动机34喷出高速气体具有的动能能够加速烟囱管1底部空气进入烟囱管1内部并向上流动，同时，喷气发动机34所喷出的气体为高温气体，其进一步增大了烟囱管1底部和顶部之间空气的密度差，也进一步转化为加速烟囱管1底部空气进入烟囱管1内部并向上流动的动能，而在现有技术的喷气式飞行器或其他装置中应用的喷气发动机仅仅利用了喷气发动机喷出气体的动能，其喷出气体所含有的大约百分之四十的大量热量被完全浪费。

图6为本申请的一种留空装置另一实施例示意图；本附图与附图1 的区别是所述辅助动力装置3为通过起落架37连接固定于烟囱管1底部内侧或下方的活塞发动机38，所述活塞发动机38输出轴设置螺旋桨39，所述活塞发动机38用燃料箱36里面的燃料工作，带动螺旋桨39旋转向烟囱管1内部推送空气，同时带动烟囱管1底部附近空气加速进入烟囱管1内部，所述活塞发动机38设有活塞发动机执行器40，所述活塞发动机设置现有技术成熟的自动启动或停机装置，在此不再赘述，所述活塞发动机执行器40用于活塞发动机38的启动，运行和停机，所述活塞发动机执行器40与控制器25之间以有线或无线方式传送信号；所述燃料箱36设置于烟囱管1底部外侧表面，通过燃料管依靠重力或燃料泵沿着起落架37输送至活塞发动机38，所述活塞发动机38的进气口朝向下方或侧方，以利用外界空气参与燃烧工作，所述活塞发动机38的废气排放口向上朝向烟囱管1内部，因此，本实施例的活塞发动机38工作的时候，带动螺旋桨39旋转产生推动空气的力量，使烟囱管1底部附近空气加速进入烟囱管1内部，同时活塞发动机38喷出的高温高速废气也朝向烟囱管1内部喷出，在本实施例采用的活塞发动机的废气排放口可以采用直接排放的方式，把废气直接排放到烟囱管1内部，即所述活塞发动机38分废气排放口部设置消声装置，以全部利用所述活塞发动机38排除废气所具有的动能，同时，活塞发动机38工作中机体散发热量，及其排放废气含有的热量随着其排放废气一起导入烟囱管1内部，导致烟囱管1底部和顶部产生更大温差以及密度差，转化为加速烟囱管1内部气体向上流动的动能，因此采用本实施例的活塞发动机38作为辅助动力装置3，能够最大化利用所述活塞发动机在使用过程中产生的所有能量，而在现有技术的采用活塞式发动机的飞行器或其他装置中应用的活塞发动机仅仅利用了活塞发动机轴输出的动能，其喷出废气所含有的大约百分之四十的大量热量被完全浪费。

图7为本申请的一种留空装置的控制阀设置于喷气口示意图；在对于附图4的说明中已经进行描述，参看附图4说明段落。

图8为本申请的一种留空装置的电动风扇局部示意图；在对于附图1的说明中已经进行描述，参看附图1说明段落。

图9为本申请的一种留空装置的喷气发动机局部示意图；在对于附图5的说明中已经进行描述，参看附图5说明段落。

图10为本申请的一种留空装置的烟囱管伸直状态示意图；为了能够承担更大载荷的作业装置，本申请的留空装置可以设计为很大外形尺寸，占用很大空间，其运输和起飞降落非常不方便，其中占有空间最大部分是烟囱管1，因此进一步在所述烟囱管1沿着上下方向间隔设有多个支撑环11，所述支撑环11设置于烟囱管1内侧，所述支撑环11向外支撑保持烟囱管1横截面为圆形，或所述支撑环11设置于烟囱管1外侧，并与烟囱管1外侧固定，保持烟囱管1横截面为圆形，支撑环采用碳纤维材料制作，在支撑环11之间还设置折叠环12，所述折叠环12具有弹性，所述折叠环12设置于烟囱管1外侧，在烟囱管1上下方向收缩的时候折叠环12向内收缩，引导烟囱管1向内收缩，因此多个支撑环11和折叠环12使烟囱管1在上下方向收存的时候呈波纹管形状折叠，折叠环12采用弹性橡胶材料制作；通过上述设置，所述留空装置的占用空间可以大小变化几十倍，所述留空装置可以用折叠的状态运输，而在所述留空装置起飞的时候，所述烟囱管1会在控制装置2的带动下，因为烟囱管1顶部直径比较小，重量比较轻，因此从靠近烟囱管1顶部的支撑环11开始上升，直到烟囱管1所有部分伸直，折叠环12伸张，反之，当留空装置开始降落的时候，烟囱管1底部的支撑环11先降落，烟囱管1其他部分依次向下，折叠环12收缩，使支撑环11之间的烟囱管1部分向内折叠，最终烟囱管1完全顺序折叠在一起，因此可以极大地节约空间，方便运输和存放，并且方便留空装置的起飞降落，节约时间，及时赶赴抢险救灾现场；在附图10中显示的烟囱管1为张紧伸直的状态。

图11为本申请的一种留空装置的烟囱管收缩状态示意图；本附图显示的是烟囱管1刚开始放松收缩的状态，此时折叠环12开始收缩，支撑环11之间的烟囱管1部分向内侧移动，随着支撑环11之间的进一步靠近，烟囱管1成为折叠状态。

本申请的留空装置的使用方法为，启动所述留空装置底部的辅助动力装置3，推动空气进入烟囱管1内部，空气经过烟囱管1从控制装置2的喷气口24喷出，形成反作用力而使控制装置2上升带动烟囱管1一起向上升空，到达一定高度以后，逐渐减少或停止辅助动力装置3的动力输出，所述留空装置依靠烟囱效应留空，提高辅助动力装置3的动力输出，加大烟囱管1底部进入空气流量，控制喷气口24均匀喷气，留空装置快速上升；提高辅助动力装置3的动力输出，加大烟囱管1底部进入空气流量，控制喷气口24差异喷气，留空装置倾斜横向移动，可以抵御横向气流阻力或减少全速横向移动的阻力；控制辅助动力装置3反向运行减少进入烟囱管1底部进入空气流量，加速留空装置降落；在控制器25内设置自动检测位置装置，例如设置有陀螺仪的飞控模块等，检测留空装置的位置和动态，自动保持留空装置的稳定，工作人员可以在地面用遥控装置对控制装置3上的控制器25发送和接收信号，以控制所述留空装置的位置。

所述留空装置各部分的材料可以采用现有技术的材料制作，例如，烟囱管1由强化尼龙或涤纶制成，控制装置3的中央腔20和弯管22采用工程塑料或碳纤维复合材料制作，第一舵机233采用现有飞行器或航模的舵机技术，起落架37采用铝合金材料或碳纤维材料制作，起落架37通过缝纫，胶粘和捆扎其中至少一种方式与烟囱管1固定连接，本申请转轴231设置于阀门瓣232对称中心，气流从阀门,瓣232两侧流过，仅需要很小的力量即可以转动阀门瓣232对流过的空气流量控制，当阀门瓣232横向于弯管22或喷气口24的时候，流经弯管22和喷气口24的空气流量最小，当阀门瓣232顺向于弯管22的时候，流经弯管22和喷气口24的空气流量最大。

辅助动力装置3设置于留空装置底部能够帮助留空装置保持竖立状态。

图12为本申请的一种留空装置实施例的加速横向移动状态示意图；本附图显示的是辅助动力装置3启动工作的时候所述留空装置快速横向移动的状态，控制装置2利用不同喷气口24喷出不同方向的气体，使控制装置2倾斜并在留空装置前部向后喷出气体，带动烟囱管1，辅助动力装置3和起落架37一起移动，在本附图中起落架37采用圆筒形结构，辅助动力装置3固定于起落架37内部横梁中心，所述留空装置还设有辅助机翼5，所述辅助机翼5设置于烟囱管1和起落架37外侧，所述辅助机翼5弦线沿着留空装置从控制装置2到起落架37的方向设置；所述留空装置在水平方向移动的时候，采用上述段落所述的结构和方法能够减少所述留空装置水平移动方向的截面积，减少留空装置水平方向移动阻力，但是由于留空装置在水平方向移动的时候，其利用烟囱效应的能力大幅度减少甚至消失，大部分甚至所有移动的能量来自于辅助动力装置3，在留空装置沿着顶部的控制装置2到底部的起落架37的方向与水平面必须有一个夹角，控制装置2喷出气体形成的反作用力除了提供留空装置水平方向移动的力量之外，还必须形成一个分力用于克服留空装置各部分的重力，因此，在留空装置设置设置辅助机翼5，辅助机翼5对称设置于起落架37外侧，设置所述辅助机翼5的弦线与顶部的控制装置2到底部的起落架37的方向一致，辅助机翼5设置襟翼51，第二舵机52和辅助机翼执行器53，所述襟翼31转动铰接于辅助机翼5，所述第二舵机52设置于辅助机翼5上并通过活动连杆连接襟翼51，所述第二舵机52电连接机翼执行器53，所述机翼执行器53用于控制第二舵机52的运行，可以设置于第二舵机52附近，所述机翼执行器53从独立的电源获得电力，或与留空装置上的其他电源电连接获得电力，例如与控制装置2的电源26或辅助动力装置3的电源获得电力，所述机翼执行器53与控制器25通过有线或无线的方式传递信号，以控制辅助机翼5的姿态，其使用方法为，当所述留空装置沿着水平方向移动的时候，机翼执行器53从控制器25获得信号控制对称固定设置于起落架37外侧的辅助机翼5的襟翼51摆动，产生扭转力，使起落架37和烟囱管1转动而调节姿态，最终对称设置的辅助机翼5到达相互水平位置，随着留空装置沿着水平方向前进而产生升力，减少辅助动力装置3部分重力对于留空装置的影响，减少留空装置与水平方向之间夹角，减少留空装置水平移动截面积和阻力，增加续航距离，节约能源，在附图12和附图13的实施例中，控制装置2的弯管22外侧也对称设置辅助机翼5，其设置和使用原理相同于设置于起落架37外侧的辅助机翼5，在此不再赘述；所述辅助机翼5除了能够在留空装置横向移动的时候提供升力辅助，控制所述辅助机翼5的位置还可以辅助留空装置的转向，即通过控制对称设置的辅助机翼5的襟翼51朝向不同方向摆动，使辅助机翼5产生扭转力量，带动留空装置扭转或转向，例如，当所述留空装置水平移动的时候，设置于控制装置2上对称的辅助机翼5的襟翼51都向下摆动弯曲，设置于起落架37上的辅助机翼5的襟翼51保持水平，此时，控制装置2上的辅助机翼5产生更大升力帮助控制装置2部分上升，实现留空装置向上转向移动；再例如，当所述留空装置水平移动的时候，设置于控制装置2上对称的辅助机翼5的襟翼51一个向下摆动弯曲，一个向上摆动弯曲，产生扭转力量，带动控制装置2转动，控制装置2和烟囱管1之间设有转动接头21，烟囱管1和起落架37不跟随转动，而设置于起落架37上的辅助机翼5的襟翼51保持水平，此时，控制装置2上的辅助机翼5产生朝向一侧的力量，控制装置2部分向一侧转向，实现留空装置左右转向；辅助机翼5的控制和控制装置2上的控制阀23协同工作，共同完成任务。

在附图12和附图13中显示的起落架37外部侧面还设置有机舱6，所述机舱6可以在起落架37外部侧面对称设置两个，所述机舱6与起落架37之间可拆卸的连接，留空装置根据载货和载人的需要选择拆卸或安装机舱6，所述机舱6用于载货和载人，通过机舱6的舱门进出，机舱6与起落架37之间的连接部分采用快拆机构，机舱6的设置极大地扩展了所述留空装置的功能作用，使留空装置除了进行摄像，监控和无线信号中继等小型作业工作之外，还可以载货载人；附图12和13主要展示机舱6和机翼5部分在所述留空装置的设置，其中控制装置2上的其他部分参看其他附图；参看附图15，图15为本申请的一种留空装置的快拆机构示意图；在本附图中显示的快拆机构包括a和b两个部分，a部分包括竖向双孔耳61和竖向单孔耳62，b部分包括立柱63和横向单孔耳64，a和b两个部分分别对应设置于起落架37和机舱6上，当机舱6安装于起落架37上的时候，横向单孔耳64套设于立柱63上，竖向单孔耳62穿设于竖向双孔耳61内，用销柱65穿过竖向单孔耳62和竖向双孔耳61内孔后用弹簧销子66锁住。

参看附图14，所述辅助机翼5的横截面形状为对称翼型或升力翼型，当所述辅助机翼5采用对称翼型的时候，其采用调节襟翼51形成弯曲面产生升力，或辅助机翼5与水平面具有一个夹角以产生升力，附图14中上方是对称翼型截面，下方是升力翼型截面，附图中箭头显示襟翼51摆动方向，附图中虚线为辅助机翼5的弦线，第二舵机52和襟翼51的相关连接设置技术属于现有成熟技术，在次不再赘述。

所述留空装置还可以通过线缆连接地面固定或移动目标，以限制所述留空装置的位置；例如，在使用留空装置的地方有强上升对流气流或横向气流的天气，所述留空装置需要启动辅助动力装置3工作以产生更大的力量以维持留空装置的相对稳定，浪费能源，此时用线缆连接留空装置与地面固定或移动目标，辅助动力装置3即可以关闭或低功率输出，拖住留空装置；再例如，在抢险救灾现场使用所述留空装置进行高空照明作业和网络信号中继作业的时候，需要所述留空装置在一个相对固定的位置停留，即可以使用线缆连接所述留空装置与地面目标，使用的线缆包括可以导电的电缆，使用导电的电缆可以为留空装置输送电力，地面目标包括车辆，因此可以稳定使用所述留空装置，也可以短距离移动所述留空装置，当需要长距离移动所述留空装置的时候，降落收折所述留空装置，使用车辆运输移动，或释放地面目标和留空装置之间的线缆，遥控留空装置飞往目的地。

所述烟囱管1底部口径大于顶部口径，所述烟囱管1外表面为黑色，本申请的烟囱管1内气体流动遵循管道流体伯努力原理，烟囱管1从大口径向小口径变化，以及黑色能够更好吸收外界热量，有利于烟囱管1内部气流加速向上流动。

本申请所使用的上，下，左，右，内和外等词语用于说明本申请，但不用于限制本申请。

可以理解的是，螺旋桨，阀门和舵机等还有很多形状，但是具有相同于于本申请的功能，这些情况可以理解为是本申请的等同替换，都属于本申请的保护范围。

本申请采用的电动风扇，活塞发动机和喷气发动机的技术属于现有成熟技术，已经广泛应用，其结构和工作原理在此不再赘述，本领域技术人员可以理解实施。

以上是本申请的较佳实施例而已，以及附图的尺寸比例用于说明本申请，并不用于限制本申请，凡是在本申请的精神和原则之内所做的修改，等同替换和改进等，均应包含在本申请保护范围之内。

Claims (11)

1.一种留空装置，其特征在于：所述留空装置包括烟囱管（1）和控制装置（2），所述烟囱管（1）为圆柱形空心管道，所述控制装置（2）设置于烟囱管（1）顶部，用于把烟囱管（1）内部产生的上升气流改变为朝向下方的气流，以产生反作用力并使包括烟囱管（1）和控制装置（2）的所述留空装置留空。

2.根据权利要求1所述的一种留空装置，其特征在于：所述烟囱管（1）底部口径大于顶部口径，所述烟囱管（1）外表面为黑色。

3.根据权利要求1所述的一种留空装置，其特征在于：所述烟囱管（1）沿着上下方向间隔设有多个支撑环（11），所述支撑环（11）设置于烟囱管（1）内侧，所述支撑环（11）向外支撑保持烟囱管（1）横截面为圆形，或所述支撑环（11）设置于烟囱管（1）外侧，并与烟囱管（1）外侧固定，保持烟囱管（1）横截面为圆形。

4.根据权利要求1所述的一种留空装置，其特征在于：在烟囱管（1）还设置折叠环（12），所述折叠环（12）设置于支撑环（11）之间，所述折叠环（12）具有伸缩弹性，在烟囱管（1）上下方向收存的时候折叠环（12）向内收缩，因此多个支撑环（11）和折叠环（12）使烟囱管（1）在上下方向收存的时候呈波纹管形状折叠。

5.根据权利要求1所述的一种留空装置，其特征在于：所述控制装置（2）包括中央腔（20），旋转接头（21），弯管（22），控制阀（23），喷气口（24），控制器（25）和第一电源（26），其中，

所述中央腔（20）为空心腔体，所述中央腔（20）向下连通烟囱管（1），所述弯管（22）均匀分布于中央腔（20）周围，所述弯管（22）远离中央腔（20）的一端具有喷气口（24），所述喷气口（24）朝下，所述弯管（22）至少对称设置两个，所述喷气口（24）通过弯管（22）连通中央腔（20），所述控制阀（23）设置于弯管（22）内部的位置或设置于喷气口（24），所述控制阀（23）通过控制器（25）电连接电源（26），用于控制喷气口（24）的气体流量；

所述旋转接头（21）连接在控制装置（2）和烟囱管（1）之间，控制装置（2）可以在旋转接头（21）的位置相对于烟囱管（1）转动，所述旋转接头（21）包括左管（211），右管（212），旋转腔（213），弹簧（214）和滑动垫圈（215），所述左管（211），右管（212）和旋转腔（213）同一轴线设置，所述右管（212）固定连接旋转腔（213），所述左管（211）卡设于旋转腔（213）内，所述左管（211）和旋转腔（213）之间轴向设置滑动垫圈（215），所述左管（211）相对于旋转腔（213）可以转动，旋转腔（213）内设置弹簧（214）将左管（211）压向滑动垫圈（215）；

所述控制阀23包括转轴231，阀门瓣232，第一舵机233和电缆234，所述阀门瓣232为片状，所述转轴231连接第一舵机233的输出轴，所述舵机233通过电缆234电连接控制器25，所述第一舵机233固定于弯管22外部，所述阀门瓣232固定于穿过弯管22内部的转轴231上，转轴231两端与弯管22转动连接。

6.根据权利要求1所述的一种留空装置，其特征在于：所述烟囱管（1）底部还设有辅助动力装置（3），所述辅助动力装置（3）固定于烟囱管（1）底部内侧或下方，所述辅助动力装置（3）用于增加或减少进入烟囱（1）底部空气流量，辅助动力装置（3）和烟囱管（1）之间有空隙，控制器（25）和辅助动力装置（3）之间以有线或无线方式传送信号以控制所述辅助动力装置（3）运行。

7.根据权利要求6所述的一种留空装置，其特征在于：所述辅助动力装置（3）为电动风扇（31），所述电动风扇（31）通过起落架（37）连接固定于烟囱管（1）底部内侧或下方，所述电动风扇（31）电连接同样设置于烟囱管（1）底部内侧或下方的电机执行器（32）和第二电源（33），所述电机执行器（32）和控制器（25）以有线或无线方式传送信号；

或/和所述辅助动力装置（3）为通过起落架（37）连接固定于烟囱管（1）底部内侧或下方的活塞发动机（38），所述活塞发动机（38）输出轴设置螺旋桨（39），所述活塞发动机（38）用燃料箱（36）里面的燃料工作，带动螺旋桨（39）旋转向烟囱管（1）内部推送空气，同时带动烟囱管（1）底部附近空气加速进入烟囱管（1）内部，所述活塞发动机（38）设有活塞发动机执行器（40），所述活塞发动机执行器（40）用于活塞发动机（38）的启动，运行和停机，所述活塞发动机执行器（40）与控制器（25）之间以有线或无线方式传送信号；

或/和所述辅助动力装置（3）为通过起落架（37）连接固定于烟囱管1底部内侧或下方的喷气发动机（34），所述喷气发动机（34）用燃料箱（36）里面的燃料燃烧工作，向烟囱管（1）内部喷出气体，同时带动烟囱管（1）底部附近空气加速进入烟囱管（1）内部，所述喷气发动机（34）设有喷气发动机执行器（35），所述喷气发动机执行器（35）用于所述喷气发动机（34）的启动，运行和停机，所述发动机执行器（35）与控制器（25）之间以有线或无线方式传送信号。

8.根据权利要求5和权利要求7所述的一种留空装置，其特征在于：所述控制器（25）设有自动检测装置，所述自动检测装置检测所述留空装置运行状态，根据预先设定程序发送信号给控制阀（23），电机执行器（32），活塞发动机执行器（40）和喷气发动机执行器（35）其中至少一个，分别调节阀门瓣（232），电动风扇（31），活塞发动机（38）和喷气发动机（34）其中至少一个的工作，控制所述留空装置运行，所述控制器（25）设置无线电信号发射和接收装置，所述无线电信号发射和接收装置与地面无线电信号发射和接收装置配套使用。

9.根据权利要求1所述的一种留空装置，其特征在于：所述留空装置还设有辅助机翼（5），所述辅助机翼（5）对称设置于烟囱管（1），控制装置（2）和/或起落架（37）外侧，所述辅助机翼（5）固定或可以拆卸，所述辅助机翼（5）弦线沿着留空装置从控制装置（2）到起落架（37）的方向设置，所述辅助机翼（5）设置襟翼（51），第二舵机（52）和机翼执行器（53），所述襟翼（51）与辅助机翼（5）铰接连接，第二舵机（52）固定于辅助机翼上，通过连杆连接襟翼（51），第二舵机（52）电连接机翼执行器（53），所述机翼执行器（53）以有线或无线方式连接控制器（25）。

10.根据权利要求1所述的一种留空装置，其特征在于：所述留空装置还设有机舱（6），所述机舱（6）设置于起落架（37）外部侧面或底部，所述机舱（6）固定或可以拆卸。

11.根据权利要求1所述的一种留空装置，其特征在于：所述留空装置还设有作业装置，所述作业装置设置于留空装置的烟囱管（1）或/和控制装置（2） 或/和辅助动力装置（3）。