一种平流层系留浮空器平台制造技术

本发明专利技术提供一种平流层系留浮空器平台，包括依次连接在系缆上的中间浮空器和顶部浮空器，所述系缆固定于地面系缆收放装置，中间浮空器通过高度调节装置可滑动的连接在系缆上。本发明专利技术的平流层系留浮空器平台，能够有效的提高浮空器的净浮力，延长系留平台在平流层的驻空时间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高空搭载平台，更具体地，涉及一种平流层系留浮空器平台。
技术介绍
平流层位于对流层之上，指海拔8-18km至50km的空间区域，这一区域无雨、雪天气，气流平动。研究发现在海拔18-25km存在一个相对的弱风区，该区域在通讯服务、对地观测、空中警戒等方面具有重大应用前景。目前针对平流层的开发主要集中在平流层无人机和平流层飞艇，各国都投入大量人力、财力进行研究。系留气球是浮空器的一种，传统系留气球包括一个气球球体、一根系缆以及一套地面锚泊设施，气球内充满氢气或氦气等轻于空气的浮升气体。气球通过系缆连接到地面上的锚泊设施上，系留气球有两种状态，受气球体积和系缆重量限制，传统系留气球升空高度难以到达平流层。由于气球上升的高度越高，气球的净球力增大，所需的系缆的强度增加，导致系缆的重量增加，使承受系缆重量的气球的体积增大。气球体积增大，反过来，又会要求系缆增加强度。如此，会造成系缆重量和气球体积都过于庞大，导致系留气球的升空高度难以达到要求，无法在平流层形成稳定的荷载平台。
技术实现思路
本专利技术提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的能够有效提高浮空器净浮力和上升高度的平流层系留浮空器平台。根据本专利技术的一个方面，提供一种平流层系留浮空器平台，其包括：依次连接在系缆上、位于不同高度、用于平台搭载荷载的中间浮空器和顶部浮空器，所述系缆连接至地面系缆收放装置。在上述方案的基础上，位于所述顶部浮空器下方的所述中间浮空器至少为一个。在上述方案的基础上，所述中间浮空器的一端连接有调节高度并可解除锁紧状态的高度调节装置，所述中间浮空器通过所述高度调节装置可滑动的锁紧在所述系缆上。在上述方案的基础上，所述高度调节装置包括固定座，所述固定座上设置由主驱动电机驱动而夹紧/松开系缆或沿所述系缆滑动的第一滑动调节件。在上述方案的基础上，所述第一滑动调节件包括水平相对设置以夹紧/松开所述系缆或沿所述系缆滑动的第一主动轮和第一从动轮，所述第一主动轮上连接由主驱动电机驱动的主驱动同步带，所述第一从动轮的转轴连接至位于第一从动轮一侧的第一支架，所述第一支架连接第一丝杠并与所述第一丝杠螺纹配合，所述第一丝杠的另一端连接由电机驱动的第一调节同步带。在上述方案的基础上，所述第一滑动调节件还包括固定于固定座上的第一丝杠支座，所述第一丝杠支座连接在所述第一丝杠设置有第一调节同步带的一端，所述第一丝杠支座的两端平行设置与所述第一丝杠长度相同的第一导向杆，所述第一支架可滑动的连接在所述两根第一导向杆的另一端。在上述方案的基础上，所述高度调节装置还包括与所述第一滑动调节件具有相同结构的第二滑动调节件，所述第一滑动调节件与第二滑动调节件对称设置于所述固定座的下部和上部，所述第二滑动调节件的第二主动轮与所述第一主动轮通过所述主驱动同步带连接，所述第二滑动调节件的第二调节同步带与所述第一调节同步带均由所述电机驱动而同步动作。在上述方案的基础上，所述高度调节装置采用无线通信方式实现与地面的信息交互联通。在上述方案的基础上，所述中间浮空器上设置有实时跟踪定位的第一定位装置和/或检测风速的风速计。在上述方案的基础上，所述顶部浮空器上设置有实时跟踪定位的第二定位装置。本申请提出的一种平流层系留浮空器平台，其有益效果主要如下：(1)在系缆上同时设置具有不同高度的中间浮空器和顶部浮空器，能够有效的提高浮空器的净浮力，增强浮空器对系缆重量的承受力，便于浮空器上升至平流层；(2)中间浮空器与系缆之间通过高度调节装置相连，能够改变中间浮空器的高度位置，避免中间浮空器受气候条件的不利影响或及时补充顶部浮空器净浮力不足的情况；(3)高度调节装置通过设置同时动作的第一滑动调节件和第二滑动调节件，增强高度调节装置运作的准确性和可靠性；(4)采用主动轮和相应的从动轮用于夹紧/松开或解除高度调节装置与系缆的相对状态，便于对中间浮空器的调控，且调控方式简单；(5)高度调节装置与地面采用无线通信方式实现信息的交互联通，以便于远程控制高度调节装置动作；(6)中间浮空器上设置第一定位装置和风速计，便于对中间浮空器高度位置进行实时的跟踪定位，并对其所在高度位置的气候条件进行监测；(7)顶部浮空器上设置第二定位装置，便于对顶部浮空器的高度位置进行实时的跟踪定位。附图说明图1为根据本专利技术实施例的一种平流层系留浮空器平台的结构示意图；图2为根据本专利技术实施例的一种平流层系留浮空器平台的高度调节装置的结构示意图；图3为根据本专利技术实施例的一种平流层系留浮空器平台的高度调节装置的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。参见图1所示，一种平流层系留浮空器平台，其包括顶部浮空器1和中间浮空器3，顶部浮空器1和中间浮空器3均连接在系缆2上，用于平台搭载荷载，并且，顶部浮空器1和中间浮空器3处于不同的高度。连接有顶部浮空器1和中间浮空器3的系缆2连接在地面系缆收放装置5上。顶部浮空器1和中间浮空器3连接在系缆2上后，通过地面系缆收放装置5释放系缆2，顶部浮空器1和中间浮空器3在浮力作用下，上升到指定高度。顶部浮空器1和中间浮空器3上升到指定高度后，地面系缆收放装置5停止释放系缆2，顶部浮空器1和中间浮空器3停留在指定高度位置。在系缆2上增设中间浮空器3，能够有效增加系留浮空器平台的净浮力，提高了对系缆2重量的承受能力。同时，对于承担相同重量的系缆2，低空中所需的浮空器体积比高空中所需的浮空器体积小很多，通过在系缆2上增设高度较低的中间浮空器3，极大的提高了浮空器的净浮力，以利于提高浮空器的上升高度，便于浮空器上升至平流层。此外，浮空器的净浮力增加，能够有效的提高浮空器的承重能力，降低了浮空器的体积，避免浮空器体积与系缆重量之间形成的正向反馈的不利影响，有利于顶部浮空器1顺利上升至平流层的指定高度位置。中间浮空器3的数量至少为一个，中间浮空器3位于顶部浮空器1的下方。根据系缆2的重量、顶部浮空器1的高度位置、顶部浮空器1的体积大小，以及实施场地风场条件等因素，综合考虑设置中间浮空器3的数量以及中间浮空器3高度位置的范围或中间浮空器3之间的间隔距离。顶部浮空器1按照预先设定的要求，上升至平流层高度，中间浮空器3位于顶部浮空器1的下方，低于顶部浮空器1的高度。由于中间浮空器3的高度低于顶部浮空器1的位置，并根据实际条件，设置多个中间浮空器3，多个中间浮空器3与顶部浮空器1一起，有效的提高了浮空器对系缆2的重量的承受能力，减小了浮空器的体积，有效的解决了浮空器难于长时间在平流层驻空的问题。中间浮空器3的一端连接有高度调节装置4，高度调节装置4连接在系缆2上。高度调节装置4能够相对于系缆2滑动位置，以调节中间浮空器3的高度位置或解除中间浮空器3与系缆2的锁紧状态。高度调节装置4包括固定座40，固定座40的下部设置第一滑动调节件41。第一滑动调节件41由主驱动电机47驱动而动作，用于夹紧/松开系缆2，或者能够沿系缆2滑动。第一滑动调节件41包括水平设置的第一主动轮410和第一从动轮411，系缆2夹紧在第一主动轮410和第一从动轮411之间。第一主动轮410上连接有主驱动同步带46，主驱动同步带46由主本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种平流层系留浮空器平台，其特征在于，其包括：依次连接在系缆(2)上、位于不同高度、用于平台搭载荷载的中间浮空器(3)和顶部浮空器(1)，所述系缆(2)连接至地面系缆收放装置(5)。

【技术特征摘要】
1.一种平流层系留浮空器平台，其特征在于，其包括：依次连接在系缆(2)上、位于不同高度、用于平台搭载荷载的中间浮空器(3)和顶部浮空器(1)，所述系缆(2)连接至地面系缆收放装置(5)。2.如权利要求1的平流层系留浮空器平台，其特征在于：位于所述顶部浮空器下方的所述中间浮空器(3)至少为一个。3.如权利要求1或2的平流层系留浮空器平台，其特征在于：所述中间浮空器(3)的一端连接有调节高度并可解除锁紧状态的高度调节装置(4)，所述中间浮空器(3)通过所述高度调节装置(4)可滑动的锁紧在所述系缆(2)上。4.如权利要求3的平流层系留浮空器平台，其特征在于：所述高度调节装置(4)包括固定座(40)，所述固定座(40)上设置由主驱动电机(47)驱动而夹紧/松开系缆(2)或沿所述系缆(2)滑动的第一滑动调节件(41)。5.如权利要求4的平流层系留浮空器平台，其特征在于：所述第一滑动调节件(41)包括水平相对设置以夹紧/松开所述系缆(2)或沿所述系缆(2)滑动的第一主动轮(410)和第一从动轮(411)，所述第一主动轮(410)上连接由主驱动电机(47)驱动的主驱动同步带(46)，所述第一从动轮(411)的转轴连接至位于从动轮一侧的第一支架(415)，所述第一支架(415)连接第一丝杠(412)并与所述第一丝杠(412)螺纹配合，所述第一丝杠(412)的另一端连接由电机(43)驱动的第一调节同步带(...

【专利技术属性】
技术研发人员：张冬辉，栗颖思，付强，秦玉梅，宋凯，
申请(专利权)人：中国科学院光电研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11