一种系留气球及控制系统、及充回收氦气和压力调节控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种系留气球，包括主气囊、尾翼和空气囊体；所述空气囊体包括设置在主气囊正下方的前空气囊体、中空气囊体和后空气囊体，以及位于尾翼的尾翼上空气囊体、尾翼下右空气囊体和尾翼下左空气囊体；所述主气囊的头部上方和下方，以及主气囊的尾部下方分别设置有充排气控制器；所述空气囊体上分别设置有压力调节控制器；充排气控制器、压力调节控制器和拉力传感器的控制集成到飞艇监控和控制系统模块中。本发明专利技术通过充排气控制器和压力调节控制器的布局，并将控制集成到飞艇监控和控制系统模块中，进行集中控制和实时监测，极大提高系留气球充氦气和工作结束后回收氦气的效率，并实现系留气球工作的完全自动化和集成化。化。化。

【技术实现步骤摘要】
一种系留气球及控制系统、及充回收氦气和压力调节控制方法


[0001]本专利技术涉及系留气球领域，具体涉及一种系留气球及控制系统、及充回收氦气和压力调节控制方法。

技术介绍

[0002]系留气球的安全可靠工作完全依赖于对囊体压力的调节和控制，故压力调节系统成为系留气球系统设计中的关键技术之一。除此之外系留气球放飞成本一直是制约系留气球推广应用的因素，氦气作为战略储备的不可再生的“黄金气体”，产地大部分在国外，故国内完全依赖进口，价格一直高居不下，故氦气的成本成为制约系留气球应用推广的关键。
[0003]目前大都是对系留气球工作结束后囊体内的氦气进行回收储存再重复使用。但目前系留气球主气囊一般只有一个固定的充和回收的接口，且均布置在尾翼位置。无论是给囊体充气还是回收囊体内的氦气，效率都受到严重制约。同时气球正下部的空气囊体也只有一个风机调节控制器，尾翼的空气囊体则是通过外接气管与空气囊体连接。这样的设计和布局，导致系留气球的充和回收氦气效率低，压力调节控制保护不强，安全性能差。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种系留气球及控制系统、及充回收氦气和压力调节控制方法，通过在系留气球不同位置布局充排气控制器和压力调节控制器，自动灵活的进行压力调节控制和充泄气控制，同时对充回收氦气的接口的数量进行增加和合理布局，将控制和监控集成到飞艇监控和控制系统模块中，进行集中控制和实时监测，极大提高系留气球充氦气和工作结束后回收氦气的效率，使得整个系留气球作业的准备和收尾阶段的时长缩减，从而极大提高系留气球作业效率。
[0005]本专利技术的技术方案如下：
[0006]本专利技术一种系留气球，包括主气囊、尾翼和空气囊体；所述空气囊体包括设置在主气囊正下方的前空气囊体、中空气囊体和后空气囊体，以及位于尾翼的尾翼上空气囊体、尾翼下右空气囊体和尾翼下左空气囊体；所述主气囊的头部上方和下方，以及主气囊的尾部下方分别设置有氦气充气接口，氦气充气接口分别连接有充排气控制器；所述空气囊体上分别设置有压力调节控制器接口，连接压力调节控制器。
[0007]进一步的，所述充排气控制器包括固定面板一，固定面板一安装在固定底座一上，固定底座一连接阀体一，阀体一与支架一连成一体，支架一另一端上安装有舵机一；所述支架一和阀体一内安装有复位弹簧一和密封头一，复位弹簧一一端接触舵机一，另一端接触密封头一，密封头一与阀体一接触密封。
[0008]进一步的，所述压力调节控制器包括固定面板二，固定面板二安装在固定底座二上，固定底座二连接阀体二，阀体二与支架二连成一体，支架二另一端上安装有舵机二；所述支架二和阀体二内安装有复位弹簧二和密封头二，复位弹簧二一端接触舵机二，另一端
接触密封头二，密封头二与阀体二接触密封；所述固定面板二中部设有出口，出口内安装有风机。
[0009]进一步的，包括锚泊车、主缆绳、副缆绳和副侧缆绳；所述主缆绳和副缆绳上分别设置有拉力传感器，拉力传感器实时采集主缆绳和副缆绳的拉力数据。
[0010]进一步的，所述锚泊车上还设置有主缆绳固定滑轮、主缆绳卷扬机、副缆绳固定滑轮、副缆绳卷扬机、两个副侧缆绳绞盘、塔架；所述副缆绳由副缆绳卷扬机上引出，穿过副缆绳固定滑轮和塔架，通过塔架顶部穿出与主气囊头部连接；所述副侧缆绳缠绕在副侧缆绳绞盘的旋转轴上；所述主缆绳通过主缆绳卷扬机上引出，穿过主缆绳固定滑轮与主气囊连接。
[0011]进一步的，所述空气囊体下方还挂有载荷吊舱；所述载荷吊舱中设置有监控和控制系统模块，监控和控制系统模块包括主控芯片、压力调节模块、拉力监控模块和充排气控制模块，主控芯片分别连接压力调节模块、拉力监控模块和充排气控制模块，监控和控制系统模块分别连接充排气控制器、压力调节控制器和拉力传感器，进行集中控制和实时监测。
[0012]本专利技术一种系留气球的控制系统，包括监控和控制系统模块，监控和控制系统模块包括主控芯片、压力调节模块、拉力监控模块和充排气控制模块，主控芯片分别连接压力调节模块、拉力监控模块和充排气控制模块，用于集中控制和实时监测充排气控制器、压力调节控制器和主缆绳及副缆绳上的拉力传感器；
[0013]所述压力调节模块连接压力调节控制器，压力调节控制器实时监测空气囊体压力并将压力值传输给监测与控制系统模块，监测与控制系统模块根据压力情况控制空气囊体的充排气；
[0014]所述充排气控制模块连接主气囊上的充排气控制器，监控和控制系统模块发出充排氦气控制指令，主气囊的充排气控制器接收指令，并控制舵机工作，进行主气囊填充氦气和回收氦气；所述拉力监控模块连接设置在主缆绳和副缆绳上的拉力传感器，主缆绳和副缆绳上的拉力传感器实时采集主缆绳和副缆绳的拉力数据发送到监控和控制系统模块，监控和控制系统模块监测拉力情况，并发出收或者放缆绳指令，控制主缆绳和副缆绳的拉力均衡。
[0015]本专利技术一种系留气球的充回收氦气的方法，包括：
[0016]充氦气：先对主气囊头部上方和下方的两个氦气充气接口进行充气；当主气囊体外形显现，将主气囊头部上方的氦气充气接口关闭，同时对主气囊头部下方和尾部的氦气充气接口进行充气，直至主囊体充气结束；
[0017]泄压：当遇到极端条件下空气囊体泄压不及时和不迅速时，系留气球监测到囊体压力严重超警戒值，主气囊头部上方氦气充气接口的充排气控制器进行自动泄压并及时关闭；
[0018]氦气回收：先对主气囊头部下方和主气囊尾部的两个氦气充气接口接通进行氦气回收；当主气囊体外形开始变形，将主气囊尾部的氦气充气接口关闭，同时对主气囊头部上方和下方的氦气充气接口进行氦气回收，直至氦气回收全部结束。
[0019]本专利技术一种系留气球的压力调节控制的方法，包括以下步骤：
[0020]压力调节控制器实时监测空气囊体压力并将压力值传输给监测与控制系统模块；当系留气球监测系统监测到囊体压力过大时，主控芯片发出排气指令，压力调节控制器内
排气舵机工作，实现向外排气；当压力过小，压力调节控制器内风机和舵机同时工作，向系留气球空气囊体内充空气；调整空气囊体内的空气压力在预设范围内；通过充排放空气的方式维持系留气球囊体压力在一个稳定区间范围内(囊体极限压差值为800pa，一般差压控制在150
‑
450pa之间)。当遇到极端条件下空气囊体泄压不及时和不迅速时，系留气球监测到囊体压力严重超警戒值，监控和控制系统模块发出排氦气控制指令，主气囊的充排气控制器接收指令，并控制舵机工作，进行主气囊泄压和及时关闭。
[0021]综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：
[0022]1、本专利技术系留气球的主气囊上设计有三个充排气控制器的接口，充气时采取多个接口切换对主气囊进行氦气填充，工作结束时多个接口切换对主气囊进行氦气回收。
[0023]2、本专利技术系留气球工作时，在极端条件下，主气囊可通过充排气控制器自动打开进行主动泄压和及时关闭，实现快速的压力调节控制。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种系留气球，其特征在于，包括主气囊(3)、尾翼和空气囊体；所述空气囊体包括设置在主气囊(3)正下方的前空气囊体(308)、中空气囊体(307)和后空气囊体(306)，以及位于尾翼的尾翼上空气囊体(303)、尾翼下右空气囊体(304)和尾翼下左空气囊体(305)；所述主气囊(3)的头部上方和下方，以及主气囊(3)的尾部下方分别设置有氦气充气接口，氦气充气接口分别连接有充排气控制器(7)；所述空气囊体上分别设置有压力调节控制器(8)接口，连接压力调节控制器(8)。2.根据权利要求1所述的系留气球，其特征在于，所述充排气控制器(7)包括固定面板一(701)，固定面板一(701)安装在固定底座一(702)上，固定底座一(702)连接阀体一(707)，阀体一(707)与支架一(703)连成一体，支架一(703)另一端上安装有舵机一(704)；所述支架一(703)和阀体一(707)内安装有复位弹簧一(705)和密封头一(708)，复位弹簧一(705)一端接触舵机一(704)，另一端接触密封头一(708)，密封头一(708)与阀体一(707)接触密封。3.根据权利要求1所述的系留气球，其特征在于，所述压力调节控制器(8)包括固定面板二(801)，固定面板二(801)安装在固定底座二(803)上，固定底座二(803)连接阀体二(810)，阀体二(810)与支架二(804)连成一体，支架二(804)另一端上安装有舵机二(805)；所述支架二(804)和阀体二(810)内安装有复位弹簧二(806)和密封头二(809)，复位弹簧二(806)一端接触舵机二(805)，另一端接触密封头二(809)，密封头二(809)与阀体二(810)接触密封；所述固定面板二(801)中部设有出口，出口内安装有风机(802)。4.根据权利要求1或2或3所述的系留气球，其特征在于，还包括锚泊车(1)、主缆绳(5)、副缆绳(2)和副侧缆绳(6)；所述主缆绳(5)和副缆绳(2)上分别设置有拉力传感器，拉力传感器实时采集主缆绳(5)和副缆绳(2)的拉力数据。5.根据权利要求4所述的系留气球，其特征在于，所述锚泊车(1)上还设置有主缆绳固定滑轮(104)、主缆绳卷扬机(106)、副缆绳固定滑轮(110)、副缆绳卷扬机(107)、两个副侧缆绳绞盘(105)和塔架(102)；所述副缆绳(2)由副缆绳卷扬机(107)上引出，穿过副缆绳固定滑轮(110)和塔架(102)，通过塔架(102)顶部穿出与主气囊(3)头部连接；所述副侧缆绳(6)缠绕在副侧缆绳绞盘(105)的旋转轴上；所述主缆绳(5)通过主缆绳(5)卷扬机(106)上引出，穿过主缆绳固定滑轮(104)与主气囊(3)连接。6.根据权利要求1所述的系留气球，其特征在于，所述空气囊体下方还挂有载荷吊舱(4)；所述载荷吊舱(4)中设置有监控和控制系统模块(401)；监控和控制系统模块(401)分别连接充排气控制器(7)、压力调节控制器(8...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨菊山，蒲绍志，方伟伟，董迪，梁奇兵，曹荻，郭秋月，李奇，
申请(专利权)人：北京航空航天大学云南创新研究院，
类型：发明
国别省市：