[發(fā)明專利]浮空器空中快速充氣系統(tǒng)、充氣方法、及其平流層浮空器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610226335.4
• 申請日: 2016-04-13
• 公開（公告）號: CN105711802B
• 公開（公告）日: 2018-02-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周湘杰;杜超
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南航天遠望科技有限公司
• 主分類號: B64B1/62
• 分類號: B64B1/62
• 代理公司: 長沙正奇專利事務(wù)所有限責(zé)任公司43113
• 代理人: 郭立中

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于浮空器領(lǐng)域，具體涉及一種浮空器空中快速充氣系統(tǒng)、充氣方法、及其平流層浮空器。

背景技術(shù)

平流層浮空器一般是在海拔20km以上高度執(zhí)行任務(wù)，平流層浮空器因其駐空時間長、使用效費低，在情報偵察、預(yù)警探測、通信中繼、信息對抗、導(dǎo)航定位、應(yīng)急救災(zāi)、環(huán)境監(jiān)測等眾多領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用前景。

傳統(tǒng)平流層浮空器一般利用氦氣作為浮升氣體，部署過程需要經(jīng)過地面準(zhǔn)備、展開、充氣、釋放、爬升和調(diào)整等階段，升空時間長、部署調(diào)整難，部署時段和區(qū)域嚴(yán)重受環(huán)境因素制約，難以適應(yīng)現(xiàn)代軍事需求。

快速進入平流層浮空器一般采用彈載發(fā)射或者機載發(fā)射的方式實現(xiàn)，與常規(guī)升空發(fā)放的平流層浮空器系統(tǒng)相比，具有快速部署、快速升空、快速響應(yīng)的特點。

國內(nèi)和國外對快速進入平流層浮空器系統(tǒng)一般只進行了探索性研究，對于快速進入平流層浮空器空中快速充氣的技術(shù)研究基本處于空白狀態(tài)。目前尚無很好的適用于快速進入平流層浮空器的空中快速充氣裝置。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明旨在提供一種適用于快速進入平流層浮空器的空中快速充氣系統(tǒng)、充氣方法及其快速進入平流層浮空器。

本發(fā)明解決問題的技術(shù)方案是：一種浮空器空中快速充氣系統(tǒng),包括液態(tài)浮升氣體儲罐、安裝在液態(tài)浮升氣體儲罐出口的低溫電磁閥、與低溫電磁閥輸出端通過管道連接的噴注器、以及安裝在噴注器輸出端的質(zhì)量流量計；

所述質(zhì)量流量計與低溫電磁閥電連接。

上述方案利用高壓液態(tài)浮升氣體通過噴注器組件擴容降壓轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，充入平流層浮空器的囊體內(nèi)從而實現(xiàn)空中快速充氣過程。

進一步的，所述液態(tài)浮升氣體儲罐的外壁上螺旋盤繞有環(huán)形盤管，該環(huán)形盤管的一端與低溫電磁閥的輸出端連接，另一端與噴注器的輸入端連接。

該進一步改進的方案中，增加環(huán)形盤管一方面可增加液態(tài)浮升氣體與外界環(huán)境的熱交換面積和時間，提高進入浮空器囊體內(nèi)的氣體溫度；另一方面可降低液態(tài)浮升氣體儲罐漏熱，防止儲罐在充氣前超壓。

所述噴注器可直接選用現(xiàn)有的噴注器，優(yōu)選的，所述噴注器為美國F-1發(fā)動機直流噴注器。

此套系統(tǒng)可實現(xiàn)多種浮升氣體從液態(tài)到氣態(tài)的轉(zhuǎn)換。優(yōu)選的，所述液態(tài)浮升氣體儲罐內(nèi)裝有液氫。用液氫作為浮空器的浮升氣體，具有體積小、重量輕、方便獲取等優(yōu)點。并且相同體積情況下氫氣比傳統(tǒng)的氦氣能提供的更多的浮力；此外液氫價格便宜且液態(tài)溫度要高于液氦。

優(yōu)選的，所述液態(tài)浮升氣體儲罐內(nèi)設(shè)多層真空隔熱層。

同時，本發(fā)明還提供一種應(yīng)用上述浮空器空中快速充氣系統(tǒng)的浮空器空中快速充氣方法,其特征在于包括如下步驟：

（a）在液態(tài)浮升氣體儲罐內(nèi)充入高壓液態(tài)浮升氣體；

（b）打開低溫電磁閥和噴注器，高壓液態(tài)浮升氣體經(jīng)低溫電磁閥進入噴注器，之后經(jīng)噴注器擴容降壓完全氣化后充入到平流層浮空器的囊體內(nèi)，從而實現(xiàn)液轉(zhuǎn)氣，完成快速進入平流層浮空器空中快速充氣過程。

進一步的，所述液態(tài)浮升氣體儲罐的外壁上螺旋盤繞有環(huán)形盤管，該環(huán)形盤管的一端與低溫電磁閥的輸出端連接，另一端與噴注器的輸入端連接；

相應(yīng)的，在上述步驟（b）中打開低溫電磁閥后高壓液態(tài)浮升氣體首先進入環(huán)形盤管，并吸收外界環(huán)境熱量完成預(yù)熱過程，預(yù)熱后的液態(tài)浮升氣體部分氣化后變成氣液兩相流，之后再經(jīng)噴注器擴容降壓完全氣化。

本發(fā)明還提供一種快速進入平流層浮空器，包括平流層浮空器本體，其中，所述平流層浮空器本體連接有上述方案所述的浮空器空中快速充氣系統(tǒng)，該浮空器空中快速充氣系統(tǒng)的質(zhì)量流量計輸出端與平流層浮空器本體連接。

進一步的，所述浮空器空中快速充氣系統(tǒng)可自動從平流層浮空器本體上脫落，二者為可拆卸連接。

本發(fā)明的工作原理為：

通過將高壓液態(tài)浮升氣體儲存在真空多層隔熱的儲罐里，高壓液態(tài)浮升氣體經(jīng)低溫電磁閥首先進入到纏繞在儲罐外部的環(huán)形盤管，并吸收外界環(huán)境熱量完成預(yù)熱過程，預(yù)熱后的液態(tài)浮升氣體部分氣化后變成氣液兩相流，之后經(jīng)噴注器擴容降壓完全氣化后充入到平流層浮空器的囊體內(nèi)。從而實現(xiàn)液轉(zhuǎn)氣，完成快速進入平流層浮空器空中快速充氣過程。

本發(fā)明的顯著效果是：

1.本發(fā)明的空中快速充氣系統(tǒng)基本為機械部件，具備配置簡單、質(zhì)量輕、運行可靠、體積小等優(yōu)點，并能自主控制空中充浮升氣體的質(zhì)量流量。該系統(tǒng)為浮空器快速進入平流層奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。