一種開口迎風下降的浮空器的製作方法
2023-05-19 06:57:26
專利名稱：一種開口迎風下降的浮空器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種開口迎風下降的浮空器，特別是一種利用重力下降並在下降階段通過開口迎風進氣滿足氣囊基本保形的浮空器。
背景技術：
現有的浮空器(包括飛艇和系留氣球)，在下降階段為了保持其氣動外形需要不斷地向副氣囊內排入空氣，一般用鼓風機或者動力設備的尾氣等進氣設備進行空氣運輸，其特點是進氣設備形成空氣壓頭大能夠有效的輸入到副氣囊體內來保證浮空器的氣動外形， 但缺點較為明顯，在浮空器的下降過程中能量消耗也很大，進氣設備需不斷地工作。
從能量角度分析，浮空器在下降過程中，進氣設備不斷做功，將低壓狀態的氣體運輸到高壓氣囊中，伴隨浮空器的下降過程，進氣設備一直處於做功狀態。而另一方面飛艇下降過程中的勢能不斷減小，消耗在下降過程與空氣的摩擦運動中，卻沒有被利用。發明內容
本發明正是針對現有技術存在的不足，提供一種開口迎風下降的浮空器。在下降時，浮空器打開閥門，處於迎風狀態的開口能夠適量地進氣，減小下降過程中浮空器的能量消耗。
為解決上述問題，本發明所採取的技術方案如下一種開口迎風下降的浮空器，包括氣囊，所述氣囊下方設置有關閉狀態的閥門以及用於驅動閥門開關的控制裝置，在浮空器下降迎風形成的動壓頭大於浮空器的內外壓差時，閥門開啟。
所述閥門開口面積S滿足以下公式_ k -y V^ Tjv2 - 2ΔΡ/ ρ其中V為下降速度，V3f為浮空器體積，T為當地溫度，P為當地空氣密度，ΔΡ為浮空器內外壓差，k為修正係數。
所述氣囊內設置有隔膜，隔膜將氣囊分割成位於上方的氦氣囊和位於下方的空氣囊；所述氦氣囊內填充氦氣，空氣囊內填充空氣。
所述氣囊包括氦氣囊和空氣囊，氦氣囊設置在空氣囊內；所述氦氣囊內填充氦氣， 空氣囊內填充空氣。
本發明的有益效果是本發明所述的開口迎風下降的浮空器能夠有效的利用浮空器的勢能，將浮空器的勢能轉化為浮空器內能，使浮空器的空氣囊得到有效地補充，節省了浮空器下降過程中所需要的能源。
圖1是本發明實施例一所述浮空器結構示意圖；圖2是本發明實施例一所述浮空器閥門關閉狀態示意圖；圖3是本發明實施例一所述浮空器閥門打開狀態示意圖； 圖4是本發明實施例一所述浮空器下降時狀態示意圖； 圖5是本發明實施例二所述浮空器結構示意圖；圖中1 一氣囊、2 —閥門、3 —控制裝置、4 一氦氣、5 —隔膜、6 —氦氣囊、7 —空氣囊、8 一空氣。
具體實施方式
下面將結合具體的實施例來說明本發明的內容。
如圖1所示為本發明實施例一所述浮空器結構示意圖。本實施例所述浮空器包括氣囊1、閥門2和控制裝置3。氣囊1為浮空器的主載體，內部設置有隔膜5，隔膜5將氣囊1 內部空腔分割成氦氣囊6和空氣囊7。氦氣囊6位於氣囊1的頂部。氦氣囊6內部充有一定量的氦氣4，主要由氦氣4提供浮力讓浮空器漂浮在空氣中。空氣囊7內部充有空氣8， 空氣8讓浮空器維持氣囊1的內外壓差，保證浮空器的氣動外形。閥門2和控制裝置3設置在空氣囊7的下方，閥門2設置在空氣囊7的正下方。氣囊1、閥門2和控制裝置3，三者合理的重量和浮力配置使得浮空器處於一種平衡狀態。
如圖2所示，為本實施例所述閥門2關閉狀態示意圖，圖3為其打開狀態示意圖。 閥門2的自然狀態處於關閉狀態。控制裝置3包括傳感器，該傳感器設置在閥門2處。當浮空器在空中下降時，閥門2處的傳感器感應迎風形成的動壓頭是否大於浮空器的內外壓差。當迎風形成的動壓頭大於浮空器的內外壓差時，傳感器給控制裝置3反饋信號，由控制裝置3驅動打開閥門2，外部空氣通過閥門2進入空氣囊7。
如圖4所示，為本實施例所述浮空器下降時狀態示意圖。圖4中，浮空器以速度ν 進行下降。為了實現浮空器在下降時能夠有效的進氣，浮空器下端閥門2的開口在浮空器下降時一直處於迎風狀態，在一定的下降速度ν保證下，迎風形成的動壓頭大於浮空器的內外壓差，外部空氣能夠有效通過閥門2進入空氣囊7，進而補充空氣囊7內部的空氣8。
閥門2的開口面積S直接影響浮空器下降時外部空氣的進氣情況。當面積S過大時，瞬態進氣量過多，浮空器下降速度過快，影響其下降平衡；當面積S過小時，瞬態進氣量過少，未充分利用下降的勢能變化。本發明所述的閥門2的開口面積S滿足以下公式ρ— 「.V傳『T^v2 - 2AP/ρ其中v為下降速度，V3f為浮空器體積，T為當地溫度，P為當地空氣密度，ΔΡ為浮空器內外壓差，k為修正係數。
閥門2的開口形狀對修正係數k有一定的影響，根據實際經驗公式，一般修正係數 k取值範圍為0. 02 0. 03。
如圖5所示，為本發明實施例二所述浮空器結構示意圖。實施例二與實施例一主要區別是實施例二所述的氣囊1內沒有隔膜5，氣囊1包括氦氣囊6和空氣囊7，氦氣囊6 直接設置在空氣囊7內。
本發明是在浮空器內填充氦氣作為浮空的氣體，同樣地，填充其他的密度比空氣密度小的類似輕質氣體，也可以實現本發明的功能，這並不脫離本發明的實質。
權利要求
1.一種開口迎風下降的浮空器，包括氣囊(1 )，其特徵在於，所述氣囊(1)下方設置有關閉狀態的閥門(2)以及用於驅動閥門(2)開關的控制裝置(3)，在浮空器下降迎風形成的動壓頭大於浮空器的內外壓差時，閥門(2)開啟。
2.如權利要求1所述的一種開口迎風下降的浮空器，其特徵在於，所述閥門(2)開口面積S滿足以下公式
3.如權利要求1或2所述的一種開口迎風下降的浮空器，其特徵在於，所述氣囊(1) 內設置有隔膜(5)，隔膜(5)將氣囊(1)分割成位於上方的氦氣囊(6)和位於下方的空氣囊 (7)；所述氦氣囊(6)內填充氦氣(4)，空氣囊(7)內填充空氣(8)。
4.如權利要求1或2所述的一種開口迎風下降的浮空器，其特徵在於，所述氣囊(1)包括氦氣囊(6)和空氣囊(7)，氦氣囊(6)設置在空氣囊(7)內；所述氦氣囊(6)內填充氦氣 (4)，空氣囊(7)內填充空氣(8)。
全文摘要
本發明涉及一種開口迎風下降的浮空器，包括氣囊，所述氣囊下方設置有關閉狀態的閥門以及用於驅動閥門開關的控制裝置，在浮空器下降迎風形成的動壓頭大於浮空器的內外壓差時，閥門開啟。本發明所述的開口迎風下降的浮空器能夠有效的利用浮空器的勢能，將浮空器的勢能轉化為浮空器內能，使浮空器的空氣囊得到有效地補充，節省了浮空器下降過程中所需要的能源。
文檔編號B64B1/58GK102514706SQ20121000375
公開日2012年6月27日 申請日期2012年1月9日 優先權日2012年1月9日
發明者劉傳超, 徐亮, 李向陽, 譚百賀, 郭緒猛, 金東勇 申請人:中國電子科技集團公司第三十八研究所