CN208264544U - 适用于临近空间的浮空装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适用于临近空间的浮空装置，它包括浮空主体、载荷舱和配重舱，浮空主体包括平衡球和套于平衡球外的动力球，配重舱内设有压舱物，配重舱的舱门可开合；动力球与平衡球的浮力之和大于整个浮空装置的重力，平衡球的浮力不大于载荷舱的重力，平衡球的临界体积大于动力球的临界体积。上升过程中外部气压减小动力球和平衡球体积扩大，由于平衡球的临界体积大于动力球的临界体积，在一定高度时动力球爆炸，动力球爆炸后整个装置的合力向下，装置速度渐变，装置运行至设定高度时，控制配重舱舱门打开卸载，至平衡球的浮力等于整个装置的重力，此时整个装置的加速度为零，在空气阻力的作用下装置的速度渐变为零，实现在高空中驻留。

Description

适用于临近空间的浮空装置

技术领域

本实用新型属于飞行器领域，尤其涉及一种适用于临近空间的浮空装置。

背景技术

在距离地面20～100公里的空域被称为临近空间，这一空域空气比较稀薄，不受国界限制，具有较大的开发价值。在临近空间可以布置浮空器，搭载成像传感器，也可以实现对地成像侦察。由于浮空器装载的是比空气稀薄的气体，在临近空间是一种“飘浮”的状态，因此，维持其运动状态所耗费的能量极少。目前，国内只有超压球和某些薄膜材料零压球可实现高空驻留，但是这类气球价格昂贵，如果橡胶气球可以实现这一功能，成本可大大降低，目前我国还没有实现橡胶气球在空中任意高度驻留的技术，原则上橡胶气球在充气后会一直上升直至炸裂。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种能够在零风层内任意高度驻留的适用于临近空间的浮空装置。

本实用新型提供的这种适用于临近空间的浮空装置，它包括浮空主体、载荷舱和配重舱，浮空主体包括平衡球和套于平衡球外的动力球，配重舱内设有压舱物，配重舱的舱门可开合；动力球与平衡球的浮力之和大于整个浮空装置的重力，平衡球的浮力不大于载荷舱的重力，平衡球的临界体积大于动力球的临界体积。

在一个具体实施方式中，使所述配重舱包括底端开口的舱体和舱门，舱门的一端铰接于舱体的底端、另一端设有弹簧，弹簧的另一端通过橡胶绳与箱体的内壁相连，配重舱内还设有能够熔断橡胶绳的熔断装置。

在一个具体实施方式中，使所述熔断装置包括热熔元件、电源、传感器和控制器；电源用于供电，传感器和热熔元件分别与控制器相连，传感器用于判定浮空器当前状态，控制器用于根据传感器判定的浮空器状态控制热熔元件是否工作。

作为优选，使所述热熔元件为缠绕于所述橡胶绳外的热熔丝。

作为替代方案，或者使所述热熔元件为包覆于所述橡胶绳外的热熔套，热熔套的内径匹配于系绳的外径，热熔套的轴向设有用于系绳卡入的开口。

作为优选，在所述热熔元件外设有碳纤维布以避免热量流失。

为了保证在高空低温环境下正常工作，在所述载荷舱、配重舱的内壁均设有保温层。

为了便于回收利用，在所述载荷舱外设有回收伞。

本实用新型通过平衡球和动力球的浮力使整个装置能够上升，上升过程中外部气压减小动力球和平衡球体积扩大，由于平衡球的临界体积大于动力球的临界体积，在一定高度时动力球爆炸，动力球爆炸后整个装置的合力向下，装置速度渐变，装置运行至设定高度(设定高度位于零风层中)，控制配重舱舱门打开卸载，至平衡球的浮力等于整个装置的重力，此时整个装置的加速度为零，在空气阻力的作用下装置的速度渐变为零，实现在高空中驻留。

附图说明

图1为本实用新型的布置示意图。

图2为本实用新型中储物箱的结构示意图。

图3为本实用新型中释放回路的流程框图。

图示序号：

1—浮空主体，11—平衡球，12—动力球；

2—载荷舱，21—保温层；

3—配重舱；

31—舱体，32—舱门，33—弹簧，34—橡胶绳，35—热熔丝；

4—回收伞；5—碳纤维布；6—压舱物。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，本实施例提供的这种适用于临近空间的浮空装置，它包括浮空主体1、载荷舱2和配重舱3，浮空主体1包括平衡球11和套于平衡球外的动力球12，动力球和平衡球均选用为内充氢气或氦气的橡胶气球，当考虑成本因素时优选用氢气，当考虑安全因素时优选用氦气。

载荷舱2内设有保温层21以保证其内的设备在高空低温环境下正常工作，载荷舱外设有回收伞4，回收过程中回收伞打开以避免下落速度过快而损毁设备或意外伤人。

配重舱3包括底端开口的舱体31和舱门32，舱门的一端铰接于舱体的底端、另一端设有弹簧33，弹簧的另一端通过橡胶绳34与箱体的内壁相连，配重舱内还设有能够熔断橡胶绳的熔断装置。熔断装置包括热熔元件、电源、传感器和控制器；电源用于供电，传感器和热熔元件分别与控制器相连，传感器用于判定浮空器当前状态，控制器用于根据传感器判定的浮空器状态控制热熔元件是否工作。本实施例中将热熔元件选用为缠绕于橡胶绳外的热熔丝35，在热熔丝外设有碳纤维布5以避免热量流失从而提高熔断的可靠性，传感器有两个，一个为速度传感器，另一个为高度传感器，在控制器中设定速度为竖直向下且高度一定时，热熔元件工作熔断橡胶绳释放配重舱内的压舱物6。为了保证在高空低温环境下正常工作，在配重舱的内壁也设有保温层。

本实施例中还可以将热熔元件选用为包覆于橡胶绳外的热熔套，热熔套的内径匹配于橡胶绳的外径，热熔套的轴向设有用于橡胶绳卡入的开口。

本实用新型还可以选用弹簧刀切断橡胶绳作为配重舱舱门的打开方式。

本实用新型使用时首先给动力球和平衡球充气，对平衡球充至球内适量浮升气体，产生的浮力小于载荷舱的重力，然后封口，接着对动力球进行充气，使其产生的浮力可带动整个装置稳定上升。解除限制，装置上升，上升过程中外部气压减小动力球和平衡球体积扩大，平衡球的临界体积大于动力球的临界体积，在一定高度时动力球爆炸，整个装置的重力大于浮力，装置回落，此时速度传感器检测到速度方向的改变，高度传感器开始工作，当本装置回落至设定高度时，设定高度位于零风层内，控制器控制热熔丝启动熔断系绳，熔断后储物箱箱门打开卸载，至平衡球的浮力等于整个装置的重力，此时整个装置的加速度为零，在空气阻力的作用下装置的速度渐变为零，实现在高空中驻留。

Claims (8)

1.一种适用于临近空间的浮空装置，其特征在于：它包括浮空主体、载荷舱和配重舱，浮空主体包括平衡球和套于平衡球外的动力球，配重舱内设有压舱物，配重舱的舱门可开合；动力球与平衡球的浮力之和大于整个浮空装置的重力，平衡球的浮力不大于载荷舱的重力，平衡球的临界体积大于动力球的临界体积。

2.根据权利要求1所述的适用于临近空间的浮空装置，其特征在于：所述配重舱包括底端开口的舱体和舱门，舱门的一端铰接于舱体的底端、另一端设有弹簧，弹簧的另一端通过橡胶绳与箱体的内壁相连，配重舱内还设有能够熔断橡胶绳的熔断装置。

3.根据权利要求2所述的适用于临近空间的浮空装置，其特征在于：所述熔断装置包括热熔元件、电源、传感器和控制器；电源用于供电，传感器和热熔元件分别与控制器相连，传感器用于判定浮空器当前状态，控制器用于根据传感器判定的浮空器状态控制热熔元件是否工作。

4.根据权利要求3所述的适用于临近空间的浮空装置，其特征在于：所述热熔元件为缠绕于所述橡胶绳外的热熔丝。

5.根据权利要求3所述的适用于临近空间的浮空装置，其特征在于：或者所述热熔元件为包覆于所述橡胶绳外的热熔套，热熔套的内径匹配于系绳的外径，热熔套的轴向设有用于系绳卡入的开口。

6.根据权利要求4所述的适用于临近空间的浮空装置，其特征在于：所述热熔元件外设有碳纤维布以避免热量流失。

7.根据权利要求1或6所述的适用于临近空间的浮空装置，其特征在于：所述载荷舱、配重舱的内壁均设有保温层。

8.根据权利要求1所述的适用于临近空间的浮空装置，其特征在于：所述载荷舱外设有回收伞。