[發(fā)明專利]一種飛艇副氣囊體積監(jiān)測裝置及方法

在審

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• 申請日: 2020-12-11
• 公開（公告）號: CN112572756A
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發(fā)明（設計）人: 陶偉;唐浩然;熊思進;陳海燕;丁一杰;蘇康;張朋
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍63660部隊
• 主分類號: B64B1/62
• 分類號: B64B1/62;G01F17/00
• 代理公司: 中國兵器工業(yè)集團公司專利中心 11011
• 代理人: 王雪芬

本發(fā)明涉及一種飛艇副氣囊體積監(jiān)測裝置及方法，屬于浮空器體積測量技術(shù)領域。本發(fā)明通過監(jiān)測和控制飛艇副氣囊充放氣過程中的氣體流量和時間，并結(jié)合飛艇副氣囊溫度和壓力參數(shù)，動態(tài)計算副氣囊內(nèi)空氣質(zhì)量和氣體體積，可連續(xù)在線監(jiān)測副氣囊體積變化情況。本發(fā)明較好地平衡了測量精度和測量成本，滿足實際工程應用需求，可推廣應用于各類具有副氣囊結(jié)構(gòu)的浮空器上。本發(fā)明可在現(xiàn)有浮空器充放氣閥門基礎上改進實現(xiàn)，可替代充放氣閥門，實現(xiàn)浮空器副氣囊充放氣功能。

技術(shù)領域

本發(fā)明屬于浮空器體積測量技術(shù)領域，具體涉及一種飛艇副氣囊體積監(jiān)測裝置及方法。

背景技術(shù)

飛艇是一種由質(zhì)量較輕的氣體，通常為氦氣，提供浮力的浮空器，包括軟式飛艇和硬式飛艇。囊體是飛艇的重要部件，通常由主氣囊和副氣囊組成。主氣囊中充入氦氣，形成飛艇流線外形，并提供飛艇上升的浮力。副氣囊中充入空氣，用于調(diào)節(jié)內(nèi)部壓力，保持飛艇外形，調(diào)整飛行姿態(tài)和飛行高度等。

飛艇在飛行高度變化過程中，副氣囊不斷通過氣閥充入、排出空氣，調(diào)節(jié)副氣囊體積。當飛行高度增加，外部氣壓隨海拔升高而降低，飛艇主氣囊體積膨脹，為平衡飛艇氣囊內(nèi)外壓差，需排除部分副氣囊空氣，降低囊體內(nèi)部氣壓。當飛行高度下降時，需向副氣囊中充入適量空氣，增加飛艇凈浮重，保持飛艇外形。

飛艇副氣囊體積豐滿度限定了飛行升限、影響飛行安全，是飛艇飛行過程中的重要狀態(tài)參數(shù)，通常在飛行中需要實時監(jiān)控。目前監(jiān)測飛艇副氣囊體積的方法多采用直接測量法，例如，中國專利公開號CN 203601556 U，公開日期2014年5月21日，名稱為基于體積測量的飛艇多副氣囊壓力調(diào)節(jié)裝置，該專利提及了一種飛艇副氣囊體積測量方法，該方法采用二維激光掃描儀作為測量設備，粗略測量飛艇副氣囊體積。不足之處是采用二維激光掃描儀測量副氣囊體積存在較大誤差。文章《無人飛艇氣囊體積監(jiān)測系統(tǒng)設計》，發(fā)表于《計測技術(shù)》2015年第35卷增刊，公開了一種利用三維激光掃描儀測量飛艇氣囊體積的方法。該方法通過三維激光掃描儀構(gòu)建氣囊三維幾何模型，定量計算氣囊體積。該方法的不足之處是三維激光掃描儀價格昂貴，重量較大，放置于氣囊內(nèi)部，增加了飛艇浮重。采用間接方法測量飛艇副氣囊體積，例如，中國專利公開號CN 109060064 A，公開日期2018年12月21日，名稱為一種基于氣體濃度變化對飛艇氣囊體積的測量方法，公開了一種通過測量注入氫氣濃度變化，計算飛艇副囊體體積的方法。該方法不足之處是測量氣囊體積需要充入測試氣體，通常被測氣囊體積較大，但充入測試氣體質(zhì)量較小，測量變化量不顯著，對氣體濃度傳感器精度要求較高，工程應用存在困難。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：如何設計一種飛艇副氣囊體積在線監(jiān)測裝置及監(jiān)測方法，用于飛艇飛行過程中副氣囊體積實時動態(tài)計算與監(jiān)測。

(二)技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種飛艇副氣囊體積監(jiān)測裝置，包括：控制系統(tǒng)11、閥門啟合機構(gòu)、閥門風機17和氣體流量監(jiān)測裝置16；

所述控制系統(tǒng)11分別與閥門啟合機構(gòu)和閥門風機17連接，用于控制所述閥門啟合機構(gòu)開啟與關(guān)閉，且用于控制所述閥門風機17旋轉(zhuǎn)；

所述閥門風機17，可通過自身的葉片旋轉(zhuǎn)，帶動空氣流動，實現(xiàn)副氣囊2內(nèi)空氣吸入和排出；

所述氣體流量監(jiān)測裝置16安裝于裝置內(nèi)部的氣流通道內(nèi)，空氣經(jīng)飛艇副氣囊體積監(jiān)測裝置5充入或排出副氣囊2時，氣體流量監(jiān)測裝置16可實時測量流經(jīng)氣體的流速。

優(yōu)選地，所述閥門啟合機構(gòu)包含舵機支架12、伺服舵機13、閥門密封蓋15和柔性繩14，所述伺服舵機13安裝于舵機支架12上，通過柔性繩14與閥門密封蓋15連接，所述伺服舵機13轉(zhuǎn)動，可帶動閥門密封蓋15開啟與關(guān)閉。

本發(fā)明還提供了一種基于所述的飛艇副氣囊體積監(jiān)測裝置實現(xiàn)的飛艇副氣囊體積監(jiān)測方法，包括以下步驟：