高速远航程天然气蓝天飞船制造技术

高速远航程天然气蓝天飞船，至少设有两组浮力气体容器－软体气球或软体、硬体气球，不同气球组之间由管道连接，在管道上串联压力泵和充放气阀门，依靠充气气球产生浮力；浮力装置下部连接载人或载人兼载物容器；飞行器的气球有燃料气球和浮力气球；飞行器使用燃料气球中的燃料气体，作为产生动力推动飞行器运动、支持飞行器运行的能量；依靠浮力气球中的气体产生向上的升力；燃料和浮力气球中的气体是天然气等，“燃料气球和可燃气体浮力气球”与其余部分之间设置有防火屏障；装备燃烧时可燃气球自动脱离飞行器的保护装置。具有在可燃气球脱离飞行器情形可产生浮力的充气机构。本发明专利技术特别适宜用作快速个人飞行工具，高速、远航民用航空交通工具。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术为高速远航程天然气蓝天飞船(以下简称本专利技术)，属于航空
的气球飞行器技术——飞艇技术。
技术介绍
在飞机航空兴起和完全占领航空业的年代中，从20世纪70年代起，充气飞行器——飞艇航空又开始复苏。这一方面是由于新的材料技术与控制技术可以改进历史上飞艇的缺陷，从而使飞艇在载重量、航运成本、安全性上具备了与飞机航空竞争的能力；更重要的深层原因则是世界能源、石油紧缺日益严重，消耗巨量石油的飞机航空业也就面临严重的危机。一旦石油枯竭，现有的一切飞机将成为一堆废物。正在复苏的充气飞艇几十年来发展速度并不快，远没有大量进入民用航空及其他实用航空领域，是因为在安全性、实用性上还存在一些缺点，特别是灵活自如地控制空中各个方向的运动尚不完善，以及所消耗的能源基本上仍然是石油产品。采用太阳能的充气蓝天飞船因能量密度较小和能量供应受天气、昼夜影响，难以获得过高航速和较远的续航航程。携带燃油作为能源，则因燃油占用飞行器有效载重量，而不可能储备足够高速、远航的能量。使用氢能燃料的充气蓝天飞船，虽然不会因氢气占用飞行器有效载重量，并可因氢气产生浮力；但却因为燃料消耗对浮力变化影响太大，难以实现稳恒浮力的有效调控，从而大大限制了携带氢能的数量，大大限制了飞行器的航速和续航能力。
技术实现思路
本专利技术的目的就是要设计制造高速远航程天然气蓝天飞船。并建立在包括专利技术“太阳能可控浮力、自控稳衡氦气蓝天飞船”，专利技术“安全氢气浮力、氢能燃料蓝天飞船”在内的现有技术基础之上。在本专利技术中，充气蓝天飞船携带、使用天然气及类似燃气，包括天然气、石油气、催化裂解或较纯净的甲烷、丁烷、乙炔、乙烯、丙烯、丁烯、乙烷、丙烷、丁烷等非氢可燃气体作为燃料，就可以成功地解决充气蓝天飞船携带大量燃料的问题，从而实现充气蓝天飞船高速、远航程续航。这是因为天然气等非氢可燃气体的密度一般都小于空气，却又远大于常用作为浮力气体的氢气、氦气，这就使浮力飞行器完全可以携带大量燃料——既不会增加飞行器的载重负担，又不会造成对浮力气球的浮力的太大干扰。在石油能源紧缺的形势下，采用天然气等过渡能源不失为一个有效的策略。本专利技术将天然气等非氢气体燃料用于充气浮力飞行器，就可以大幅度增加单位飞行载重携带燃料的数量，实现充气浮力飞行器高速远航程飞行。本专利技术的主要目的正在于此。为了解决携带燃料气球和选用可燃气体浮力气球的安全问题，本专利技术运用了“安全氢气浮力、氢能燃料蓝天飞船”中的相关技术，即不仅采用了中的两种防火屏障——空间分隔，或防火灭火间隔墙；而且装备有在可燃气体泄漏燃烧引起高温时，迅速解脱燃料气球和选用可燃气体浮力气球与飞行器其余部分联系的自动保护装置。当燃料气球和选用的可燃气体浮力气球与飞行器其余部分因故障自动脱离后，飞行器其余部分可依靠剩余的其他产生浮力的充气机构(氦气球或伞形囊)继续飘浮或滑翔，实现安全降落。可控浮力、自控稳衡氦气蓝天飞船，设有轻于空气的气球产生浮力的浮力装置、动力装置、载人或载人兼载物装置。动力装置以电动机或内燃机带动螺旋浆或气流泵喷气机为动力。浮力装置及浮力控制装置至少设有两组浮力气体容器——软体气球或软体、硬体气球，不同气球组之间由管道连接，在管道上串联压力泵、即充气泵和充放气阀门，依靠充气气球产生浮力，浮力气体在充气泵压力作用下实现在不同气球组的不同压力、密度分布，从而自动控制浮力；浮力装置下部连接载人或载人兼载物容器，其特征是浮力调控是运用电子控制系统或计算机程序控制调节浮力气体在各组气球之间的不同密度，压力分布实现的；设有实现自控稳衡的“调控飞行气流气泵”，它的出气端通过出气管道及支管通向分布在飞行器周围方位的、带可调控气量阀门的喷气嘴，它的进气端通过进气管道通向对外界开口的进气口；其自控稳衡是运用电子控制系统或计算机程序控制“调控飞行气流气泵”喷射到外界的气流的分布、强度实现的。容纳所有气球的气球舱空间具有扁平的形状，有一个大面积平顶，平顶上装设太阳能电池，设蓄电池和小型内燃发电机组作为备用电源。浮力气体容器气球均为弹性膜制作的软体气球，这些气球分为多组，即主气球A组与主气球B组与副气球若干组；每组气球组由若干个气球组成，简称单元气球，采用类似动物肺部气管的肺管式气管将单元气球联接到总气管。肺管式气管与总气管有两套，一套是充气气管，另一套是排气气管。所有支气管末端与气球的联接，均采用类似自行车、汽车胎的鸡肠气门芯联接。凡是气进入气球的通道，气门芯出口在气球内；凡是气流出气球的通道，气门芯出口在气球外。充气泵进口还有一根带可控气阀的分支管，作为外界气源进气的管道。各单元气球及其相连的末端支气管，其特征是每个单元气球内都装有对一定浓度空气成分气体敏感的空气气敏传感器；每个单元气球相连的末端支气管均有可自控开闭的截止气阀，截止气阀的开闭受飞行器自动控制系统和驾驶指令控制。动力装置中的电动机有3种，即主、副气球之间充气的充气泵电动机(以下简称充气电动机)、推动螺旋浆推进器的电动机(以下简称推进电动机)，推动产生“调控飞行气流”的气泵的电动机(以下简称气流电动机)。其结构由管材构架和板材或薄膜蒙皮组成，并形成联为一体的3个舱室即气球舱、机舱、座舱，软体气球置于气球舱内。飞行器外壳有防静电涂层。装有固定在“飞行器的骨架外壳”或“与飞行器骨架、外壳相连接的附属结构”上的螺旋浆推进器。最底层支气管(末端支气管)接单元气球，最底层支气管设可自控开闭的截止气阀，截止气阀的开闭受飞行器自动控制系统和驾驶指令控制。每个单元气球内都装有对一定浓度空气成分气体敏感的空气气敏传感器。控制截止气阀开闭的原则是同一组气球充、放气各气球气压应均匀；气球破裂时空气进入气球，单元气球的空气气敏传感器发出信息，此信息通过自动控制系统控制该气球的末端支气管截止气阀关闭，截止该气球的充、放气流。本专利技术是一种采用轻于空气的气体填充气球产生浮力的飞行器，其特征是飞行器的气球有燃料气球和浮力气球。飞行器使用燃料气球中的燃料气体，作为产生动力推动飞行器运动、支持飞行器运行的能量；依靠浮力气球中的气体产生向上的升力。燃料气球中的气体，可以是天然气，或天然气中的甲烷、乙炔、乙烯，或其它轻于空气的非氢可燃气体；浮力气球中的气体，可以是氦气，氢气，天然气，或甲烷、乙炔、乙烯，或其它轻于或与空气密度相近的可燃气体。它的“燃料气球和可燃气体浮力气球”与“飞行器其余部分”之间设置有隔离燃烧、高温的防火屏障；并且装备“燃料气球或可燃气体浮力气球”燃烧引起高温情形“开始燃烧的气球”自动脱离“飞行器其余部分”的自动保护装置。当浮力气球未采用氦气球时，还具有在燃料气球、可燃气体浮力气球脱离飞行器情形可产生浮力的充气机构。本专利技术的飞行器的产生浮力的气球，其特征是，气球的浮力是可以调控的；浮力调控是运用电子控制系统或计算机程序控制充气泵和可控气阀，调节浮力气体在不同浮力气球之间的不同密度、压力分布实现的。本专利技术的充气泵在两组主气球之间调配气体是为着调控升降，在主气球和副气球之间调配气体是为着调控与飞行海拔高度相适应的浮力气体体积。本专利技术的飞行器，其特征是飞行运动稳衡的自动控制是运用电子控制系统或计算机程序控制喷气发动机或气流泵喷射到外界的气流的分布、强度实现的。本专利技术的飞行器的燃料气球，其特征是它既可是以悬本文档来自技高网...

【技术保护点】
高速远航程天然气蓝天飞船，至少设有两组浮力气体容器－软体气球或软体、硬体气球，不同气球组之间由管道连接，在管道上串联压力泵、即充气泵和充放气阀门，依靠充气气球产生浮力，浮力气体在充气泵压力作用下实现在不同气球组的不同压力、密度分布，从而自动控制浮力；浮力装置下部连接载人或载人兼载物容器，浮力调控是运用电子控制系统或计算机程序控制调节浮力气体在各组气球之间的不同密度，压力分布实现的；其特征是：飞行器的气球有燃料气球和浮力气球；飞行器使用燃料气球中的燃料气体，作为产生动力推动飞行器运动、支持飞行器运行的能量；依靠浮力气球中的气体产生向上的升力；燃料气球中的气体，可以是天然气，或天然气中的甲烷、乙炔、乙烯，或其它轻于空气的非氢可燃气体；浮力气球中的气体，可以是氦气，氢气，天然气，或天然气中的甲烷、乙炔、乙烯，或其它轻于空气的可燃气体。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：沈骊天，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]