[實(shí)用新型]一種互錨定式長駐留平流層浮空平臺(tái)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202020713986.8
• 申請(qǐng)日: 2020-04-30
• 公開（公告）號(hào): CN212500984U
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡星志;江雄;盧風(fēng)順;劉剛;汪文凱;郝瑞;劉釩;劉多能;秦詩牧;趙本東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心
• 主分類號(hào): B64B1/40
• 分類號(hào): B64B1/40;B64B1/60;B64B1/62
• 代理公司: 重慶市信立達(dá)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 50230
• 代理人: 陳炳萍

本實(shí)用新型屬于臨近空間技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種互錨定式長駐留平流層浮空平臺(tái)，包括通過拉力繩連接的浮力球和重力球，重力球的頂部設(shè)置有可對(duì)拉力繩收放機(jī)構(gòu)；重力球分為上腔室和下腔室，上腔室內(nèi)填充有氦氣，下腔室內(nèi)充有空氣；重力球的底部安裝有可對(duì)下腔室充放氣的充放氣機(jī)構(gòu)；重力球的底部安裝有吊艙，吊艙內(nèi)攜帶有載荷、通信器、監(jiān)測設(shè)備和儲(chǔ)能電池。本實(shí)用新型通過浮力球提供主要浮力，重力球通過充放氣機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)重力；收放機(jī)構(gòu)可適時(shí)調(diào)整浮力球與重力球的相對(duì)位置，使其分別處于東西風(fēng)層控制相反風(fēng)層力大小，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的力平衡，進(jìn)而能夠利用準(zhǔn)零風(fēng)層進(jìn)行長時(shí)間駐留，使浮空平臺(tái)對(duì)抗平衡點(diǎn)偏離的能力更強(qiáng)，具有更好的收斂性和魯棒性。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于臨近空間技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種互錨定式長駐留平流層浮空平臺(tái)。

背景技術(shù)

臨近空間平流層的下層(約17～23km范圍)存在由上層?xùn)|風(fēng)轉(zhuǎn)為下層西風(fēng)的緯向風(fēng)過渡層，為準(zhǔn)零風(fēng)層。準(zhǔn)零風(fēng)層的存在為長航時(shí)互錨定駐空平臺(tái)提供了有力的科學(xué)理論支撐。利用準(zhǔn)零風(fēng)層，互錨定式長駐留平流層浮空平臺(tái)雙球系統(tǒng)對(duì)抗平衡點(diǎn)偏離的能力更強(qiáng)，因此具有更好的收斂性和魯棒性。

現(xiàn)有臨近空間浮空器主要包括高空氣球和平流層飛艇平臺(tái)。平流層飛艇由于定點(diǎn)駐留采取主動(dòng)抗風(fēng)策略，駐空時(shí)間較短，對(duì)能源、推進(jìn)與控制要求極高，系統(tǒng)復(fù)雜、重達(dá)噸級(jí)，限制了其發(fā)展應(yīng)用。高空氣球相對(duì)簡單、成本低、準(zhǔn)備周期短、易于靈活實(shí)施，但由于沒有動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)只能按環(huán)境風(fēng)場自由飛行，單氣球平臺(tái)存在難以長時(shí)間區(qū)域駐留、軌跡控制等問題，無法較好地利用準(zhǔn)零風(fēng)層特性實(shí)現(xiàn)長時(shí)間駐留。

實(shí)用新型內(nèi)容

基于以上問題，本實(shí)用新型提供一種互錨定式長駐留平流層浮空平臺(tái)，通過浮力球提供主要浮力，重力球通過充放氣機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)重力；收放機(jī)構(gòu)可適時(shí)調(diào)整浮力球與重力球的相對(duì)位置，使其分別處于東西風(fēng)層控制相反風(fēng)層力大小，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的力平衡，進(jìn)而能夠利用準(zhǔn)零風(fēng)層進(jìn)行長時(shí)間駐留，使浮空平臺(tái)對(duì)抗平衡點(diǎn)偏離的能力更強(qiáng)，具有更好的收斂性和魯棒性。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：

一種互錨定式長駐留平流層浮空平臺(tái)，包括填充有氦氣的浮力球，浮力球的底部通過拉力繩連接有重力球，重力球的頂部設(shè)置有可對(duì)拉力繩進(jìn)行收放的收放機(jī)構(gòu)；重力球的內(nèi)腔中間設(shè)置有隔膜，隔膜將重力球分割為兩個(gè)互相獨(dú)立的上腔室和下腔室，上腔室內(nèi)填充有氦氣，下腔室內(nèi)充有空氣；重力球的底部安裝有可對(duì)重力球的下腔室進(jìn)行充放氣的充放氣機(jī)構(gòu)；重力球的底部安裝有吊艙，吊艙內(nèi)攜帶有載荷、通信器、監(jiān)測設(shè)備和儲(chǔ)能電池；通信器與地面基站、收放機(jī)構(gòu)以及充放氣機(jī)構(gòu)通訊連接，通信器用于向地面基站傳遞監(jiān)測設(shè)備的監(jiān)測數(shù)據(jù)以及接收地面基站對(duì)收放機(jī)構(gòu)和充放氣機(jī)構(gòu)的控制信號(hào)，并分別傳遞至收放機(jī)構(gòu)和充放氣機(jī)構(gòu)。

進(jìn)一步地，收放機(jī)構(gòu)包括殼體，殼體內(nèi)壁轉(zhuǎn)動(dòng)連接有兩個(gè)對(duì)向設(shè)置的轉(zhuǎn)輪，兩個(gè)轉(zhuǎn)輪側(cè)壁均開設(shè)有位置相對(duì)的弧形槽，殼體在兩個(gè)轉(zhuǎn)輪弧形槽對(duì)應(yīng)的位置開設(shè)有穿孔，靠近重力球的拉力繩端頭依次由穿孔、兩個(gè)弧形槽形成的間隙槽穿入殼體內(nèi)并固定于殼體底部；兩個(gè)轉(zhuǎn)輪的弧形槽之間的最大間距小于拉力繩的直徑，其中一個(gè)轉(zhuǎn)輪由固定于殼體上的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，伺服電機(jī)的控制端與通信器通訊連接。

進(jìn)一步地，與伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)連接的轉(zhuǎn)輪的弧形槽內(nèi)設(shè)置有斜齒槽，伺服電機(jī)的輸出軸同軸連接有與斜齒槽相匹配的蝸桿，蝸桿與斜齒槽驅(qū)動(dòng)連接。

進(jìn)一步地，充放氣機(jī)構(gòu)包括與通信器通訊連接的充放氣泵，充放氣泵的一端與大氣連通，另一端通過導(dǎo)管與重力球的下腔室連通，導(dǎo)管上設(shè)置有控制導(dǎo)管導(dǎo)通與關(guān)閉的電磁閥。

進(jìn)一步地，浮力球的頂部設(shè)置有降落傘。

進(jìn)一步地，吊艙外壁設(shè)置有可為儲(chǔ)能電池充電的太陽能板。