[發明專利]基于調節磁場壓載物連續可控釋放的浮空系統

在審

• 申請號: 202110330675.2
• 申請日: 2021-03-26
• 公開（公告）號: CN112918657A
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 廖俊;陳錚;李珺;羅世彬;呂騫;陳森林;凌霖雨
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: B64B1/62
• 分類號: B64B1/62;B64B1/40;B64B1/70
• 代理公司: 長沙永星專利商標事務所(普通合伙) 43001
• 代理人: 鄧淑紅

本發明公開了一種基于調節磁場壓載物連續可控釋放的浮空系統，它包括浮空主體、載荷艙和配重艙；載荷艙內設電源，載荷艙底端開口，載荷艙系于浮空主體下；配重艙包括艙主體、壓載物和釋放機構，艙主體底端開口，艙主體置于載荷艙內，釋放機構包括釋放管、永磁體和電磁線圈，釋放管連通于艙主體底部，永磁體設置于釋放管外，電磁線圈繞于永磁體外，電源向電磁線圈供電，通電后電磁線圈產生的磁場與永磁體的磁場抵消；壓載物包括磁性顆粒，壓載物置于艙主體內。系統上升到預定高度，由于太陽輻射等影響下降，釋放機構工作，電磁線圈通電產生磁場與永磁體的磁場抵消，磁性顆粒在重力作用下灑落，連續減輕自重從而控制整個系統的回升或駐留。

技術領域

本發明屬于浮空器技術領域，特別是涉及一種基于調節磁場壓載物連續可控釋放的浮空系統。

背景技術

飛行在距離地面20km-100km高度的臨近空間浮空器，包括高空氣球和飛艇等，依靠球囊內輕于空氣的氣體(氫氣、氦氣等)提供升力，實現升空、巡航的目的，在區域監視、偵察、應急通信與信息傳輸等領域具有獨特的優勢。

在現有浮空器區域駐留技術中，一般都大致涉及浮空器通過充放氣和拋壓載物的方式維持在一定區域內運動。

(1)浮空器充放氣控高。

目前常用的囊體自動充放空氣方法是在囊體上設置兩處安裝孔，分別安裝風機和空氣閥。風機補充囊體空氣，減小提升氣體體積，降低浮空器高度；空氣閥的閥門一般采用直推式截止閥的構型：閥芯的開啟通過電動推桿的驅動力沿閥座中心線作直線運動，關閉時，閥芯在彈簧力的作用下壓緊在閥座上實現密封?？諝忾y工作時，閥門打開，空氣排出，提升氣體體積增大，提升浮空器高度。存在的缺陷為：風機停止工作時，密封性較差容易漏氣；風機工作時，需頂開安裝在風機上的密封墊才能進行充氣，影響空氣進氣量，降低風機效率。在浮空器長時間駐空時，由于高空空氣稀薄，溫差變化大，紫外線輻射強度高等復雜的氣候條件，易造成橡膠材料制成的閥芯密封墊老化、變形，進而影響閥門密封性，增加維護成本。且囊體上需設置兩處安裝孔，對浮空器囊體尺寸大小有要求，不易在小型浮空器上安裝。

(2)浮空器拋壓載物控高。

目前常用的拋壓載物的方法主要使用電機打開閥門來使壓載物落下，進行壓艙物重量調節，其方式是通過拋灑定量的物體來控制浮空器高度。使用電機打開閥門來使壓載物掉落方式，易受環境影響，且電機容易被重物卡住，可靠性不高，同時耗電量較大。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足之處，提供一種駐留高度精確可控的基于調節磁場壓載物連續可控釋放的浮空系統。

本發明提供的這種基于調節磁場壓載物連續可控釋放的浮空系統，它包括浮空主體、載荷艙和配重艙；載荷艙內設電源，載荷艙底端開口，載荷艙系于浮空主體下；配重艙包括艙主體、壓載物和釋放機構，艙主體底端開口，艙主體置于載荷艙內，釋放機構包括釋放管、永磁體和電磁線圈，釋放管連通于艙主體底部，永磁體設置于釋放管外，電磁線圈繞于永磁體外，電源向電磁線圈供電，通電后電磁線圈產生的磁場與永磁體的磁場抵消；壓載物包括磁性顆粒，壓載物置于艙主體內。

所述艙主體為漏斗型主體，包括圓柱段和圓錐段。

所述釋放管為碳纖維管，其中部設有內凹的小徑段。

所述永磁體為條形的永磁鐵，其長度與所述小徑段的長度相匹配，多塊永磁鐵呈環形陣列貼于小徑段外；所述電磁線圈繞于各永磁鐵外、通過導線與所述電源接通。

所述釋放管的底端設有封蓋，封蓋可開合。

所述釋放管內設開合機構，開合機構包括彈簧、系繩和熱熔絲，彈簧的一端與封蓋相連、另一端通過系繩與釋放管的內壁相連，熱熔絲繞于系繩外用以熔斷系繩。

所述封蓋上均布多個爆破點，爆破點內設電雷管用以打開底蓋。