[發(fā)明專利]一種氫能源飛艇

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510431427.1
• 申請日: 2015-07-21
• 公開（公告）號: CN104943845A
• 公開（公告）日: 2015-09-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 聶營;楊燕初;王旭巍;李兆杰
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院光電研究院
• 主分類號: B64B1/58
• 分類號: B64B1/58;B64B1/00
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及浮空器設(shè)計領(lǐng)域，具體涉及一種氫能源飛艇。

背景技術(shù)

飛艇是一種具有推進(jìn)和飛行控制裝置的浮空器，就其結(jié)構(gòu)而言，通常包括充有氦氣的艇體、位于艇體下方的吊艙、起穩(wěn)定控制作用的尾翼和提供動力的推進(jìn)系統(tǒng)。飛艇因其良好的可靠性和安全性，以及可進(jìn)行定點懸停的特點，廣泛應(yīng)用于目前的航拍、測繪、廣告等領(lǐng)域中。

近年來，隨著民眾環(huán)保意識的增強和電動推進(jìn)技術(shù)的進(jìn)步，以及平流層高度飛行研究熱潮的到來，電動飛艇成為目前飛艇研究領(lǐng)域的熱點。

但是，目前電動飛艇的研制尚有許多待攻克的關(guān)鍵技術(shù)，其中就包括能源和高度保持等技術(shù)問題。

就目前的平流層飛艇的高度保持問題，具體為：由于目前飛艇結(jié)構(gòu)中，其艇體通常為封閉式的結(jié)構(gòu)，即，在艇體內(nèi)充滿氣體后就將整個艇體封閉，不能夠?qū)崟r的對艇體內(nèi)部的氣體進(jìn)行調(diào)節(jié)，而在飛艇前進(jìn)或者懸浮過程中，其所處環(huán)境和時間段各有不同，當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生變化時，根據(jù)PV＝nRT(克拉伯龍方程)，其中P為氣體壓強，V為氣體體積，n為氣體的物質(zhì)的量，T為體系溫度，R為比例系數(shù)，可知，當(dāng)溫度升高時，艇體的體積V將會增大，而當(dāng)溫度降低時，艇體的體積V將會縮小，再根據(jù)阿基米德浮力計算公式F＝ρgV可知，當(dāng)艇體的體積V增大時，飛艇受到的浮力增大，此時，飛艇豎直方向上的平衡被打破，飛艇呈上升趨勢；而當(dāng)環(huán)境溫度降低時，艇體的體積V收縮，飛艇所受到的浮力減小，此時，飛艇豎直方向上的平衡也會被打破，飛艇呈下降趨勢。正因于此，使得目前飛艇的高度保持問題一直難以解決。

如中國實用新型專利《一種太陽能旋翼充氣軟體無人飛艇》，專利號為：CN201420669969.3，其飛艇結(jié)構(gòu)，包括艇身前部和中部充有氦氣的無人飛艇，所述無人飛艇艇身呈中部下凹的三角形，艇身上設(shè)有太陽能采集和存儲裝置、上升旋翼、前推旋翼、擺動尾翼和視頻采集傳輸系統(tǒng)，利用太陽能為無人飛艇長時間巡檢提供動力，滯空時間長，且具有上升旋翼和擺動尾翼，可精確調(diào)整懸停位置，減小震動，有利于采集到清晰的圖像。在該專利中，在溫度發(fā)生變化時，其艇身依然會發(fā)生變化，雖然其在豎直方向上設(shè)置有上升旋翼，但是該上升旋翼只能在飛艇需要上升動力時，提供動力輸出，而并不能對高度保持提供任何幫助。

另一方面，目前的電動飛艇設(shè)計均采用氦氣作浮升氣體、太陽能薄膜電池或鋰電池作能源，電動機作動力的技術(shù)方案：

如中國實用新型專利《太陽能電動飛艇》，專利號：CN200820083421.5，其公開了一種太陽能電動飛艇，包括氣囊構(gòu)造的艇體，在艇體的上表面覆貼太陽能電池層，艇體中部設(shè)有駕駛艙、氦氣充氣裝置和電能儲存裝置，尾部設(shè)有推進(jìn)器；艇體下部裝有四條智能伸縮支腿和四個平衡推進(jìn)器，在尾部推進(jìn)器后方設(shè)有方向舵。該實用新型由于在艇體的上表面覆貼太陽能電池層，白天靠太陽能電池供電，夜間靠蓄電池供電，可減小艇載蓄電池的體積和重量，一次續(xù)航距離延長。

再如中國發(fā)明專利《一種飛艇太陽能光伏電池?zé)峥刂品椒ā?，專利號：CN201410129192.6，其公開了一種飛艇太陽能光伏電池?zé)峥刂品椒?，在太陽能光伏電池與飛艇蒙皮之間留有間距，太陽能光伏電池沿飛艇軸向連續(xù)鋪設(shè)，或斷續(xù)鋪設(shè)周向形成太陽能光伏電池陣列，太陽能光伏電池與飛艇蒙皮之間通過若干均勻分布的連接組件連接；該發(fā)明通過在飛艇蒙皮與太陽能光伏電池之間留有間距，以降低太陽能光伏電池溫度，提高電效率，同時消除太陽能光伏電池廢熱向飛艇浮升氣體的傳遞；另一方面，不要求太陽能光伏電池為柔性，降低了太陽能光伏電池制造難度。

正如上述兩個專利文件所述的飛艇結(jié)構(gòu)，由于飛艇是采用太陽能作為動力源，需要在飛艇上布置大面積的太陽能薄膜電池和相應(yīng)的蓄電池組，以及相應(yīng)的電動機，而正因于此使得目前電動飛艇都存在著顯著缺點：1)太陽能薄膜電池效率低，所需鋪設(shè)面積非常大，造成能源重量非常大，而且太陽能薄膜電池由一個個單體拼接而成鋪裝困難、易損、可靠性低且鋪裝后維護(hù)不便；2)鋰電池比能量小，重量大，造價高，而且具有充電次數(shù)限制；3)電動機功率密度低，推進(jìn)功率較大時所需動力裝置的重量較大。所以，在目前的電動飛艇中，能源和動力裝置具有較重的重量，首先是降低了其負(fù)載能力，而且還使得飛艇的制造成本昂貴，后期維護(hù)困難。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，針對目前電動飛艇存在的上述問題，即具有良好的高度保持能力，又能夠減輕能源和動力裝置重量，并且動力持久，后期維護(hù)方便的飛艇。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：