一种长滞空载具及工作方法与流程

1.本发明涉及空中载具应用的技术领域，具体涉及一种长滞空载具及工作方法。


背景技术：

2.目前，采用空中载具搭载传感器、通信设备等进行监控、测绘、巡视等工作已经较为普遍。当前空中载具有很多种，如四轴螺旋浆无人机应用领域非常广泛，但由于当前的空中载具携带的能量大部分用于抵消其本身及其携带的负载的重力，从而导致滞空时间较短，特别是因受储能电池重量的限制，使其滞空续航时间只能在半小时之内。由于滞空时间短，限制了空中载具在一些固定空域的连续使用服务，如地震灾害的临时通讯中继及监测指挥，森林防火的监控，交通拥堵的调度监控以及喷雾除霾等情况。另外现有的空中载具一旦事故失控，就会掉落下来，摔坏机器及造成伤人事故，无安全保障。


技术实现要素：

3.为了解决现有的空中载具滞空时间短，且空中载具一旦事故失控，就会掉落下来，摔坏机器及造成伤人事故，无安全保障的问题，本发明提出了一种长滞空载具，包括：支架(9)、气囊系统、光伏系统和飞控系统；
4.所述支架(9)呈十字形结构，且四个所述飞控系统分别设置于所述支架(9)的端部；
5.所述气囊系统连接于所述支架(9)的上方中部；
6.所述气囊系统连通着一个用于控制所述气囊系统的控制阀(2)；
7.所述光伏系统设置于所述气囊系统的上表面。
8.优选的，所述气囊系统包括气囊(1)；
9.所述光伏系统包括光伏薄膜(3)；
10.所述光伏薄膜(3)敷设于所述气囊(1)的上表面；
11.所述气囊(1)未敷设所述光伏薄膜(3)的位置可发生形变。
12.优选的，所述控制阀(2)包括微型电磁充气阀和电磁泄气阀；
13.所述微型电磁充气阀和所述电磁泄气阀均设置于所述气囊(1)上。
14.优选的，所述控制阀(2)包括加热板和通电开关；
15.所述加热板设置于所述气囊(1)内部；
16.所述加热板通过所述通电开关与所述光伏系统电连接。
17.优选的，所述气囊(1)内的气体的密度低于空气的密度。
18.优选的，所述光伏系统还包括电池(4)；
19.所述电池(4)设置于所述支架(9)上，且与所述光伏薄膜(3)电连接；
20.所述电池(4)分别与所述控制阀(2)和所述飞控系统电连接。
21.优选的，所述飞控系统包括均设置于所述支架(9)下侧的螺旋桨动力模块(5)、控制模块(6)、定位模块(8)和通信模块(7)；
22.所述螺旋桨动力模块(5)、所述定位模块(8)和所述通信模块(7)均与所述控制模块(6)电连接。
23.优选的，所述螺旋桨动力模块(5)包括转动电机和多个扇叶；
24.所述转动电机固定于所述支架(9)上；
25.所述多个扇叶沿所述转动电机的输出轴的轴向等角度排布，且与所述转动电机的输出轴固定连接。
26.优选的，所述控制模块(6)包括plc控制芯片；
27.所述plc控制芯片粘接于所述支架(9)上。
28.优选的，所述定位模块(8)包括定位芯片；
29.所述定位芯片粘接于所述支架(9)上。
30.优选的，所述通信模块(7)包括路由器；
31.所述路由器固定于所述支架(9)上。
32.基于同一发明构思，本发明还提供了一种长滞空载具的工作方法，包括：
33.通过光伏系统向固定于支架(9)上的飞控系统和气囊系统通电；
34.所述飞控系统基于长滞空载具及其负载的重力向所述气囊系统的控制阀(2)发送控制信号，使控制阀(2)基于所述飞控系统发出的控制信号调整气囊系统的浮力，直至所述气囊系统提供的浮力与所述长滞空载具及其负载的重力相等；
35.所述飞控系统启动，使所述长滞空载具移动或滞空停留。
36.优选的，所述控制阀(2)基于所述飞控系统发出的控制信号调整气囊系统的浮力，包括：
37.所述控制阀(2)的微型电磁充气阀和电磁泄气阀基于所述飞控系统发出的控制信号调整气囊(1)内的气体体积，从而调整气囊系统的浮力。
38.优选的，所述控制阀(2)基于所述飞控系统发出的控制信号调整气囊系统的浮力，包括：
39.所述控制阀(2)的通电开关基于所述飞控系统发出的控制信号使加热板通电，加热气囊(1)内的气体，使气囊(1)内的气体体积产生变化，调整气囊系统的浮力。
40.优选的，所述飞控系统启动，使所述长滞空载具移动或滞空停留，包括：
41.所述飞控系统的定位模块(8)通过所述飞控系统的通信模块(7)向所述飞控系统的控制模块(6)传输所述长滞空载具的位置信息；
42.所述控制模块(6)基于所述长滞空载具的位置信息向所述飞控系统的螺旋桨动力模块(5)发送控制信号；
43.所述螺旋桨动力模块(5)基于所述控制模块(6)发送的控制信号使所述长滞空载具移动或滞空停留。
44.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
45.本发明提供了一种长滞空载具，包括：支架、气囊系统、光伏系统和飞控系统；所述支架呈十字形结构，且四个所述飞控系统分别设置于所述支架的端部；所述气囊系统连接于所述支架的上方中部；所述气囊系统连通着一个用于控制所述气囊系统的控制阀；所述光伏系统设置于所述气囊系统的上表面。本发明提供的装置解决了空中监控、测绘、巡视、通信中继等长时间滞空需求，同时实现载具降落的平稳着陆，消除了坠机事故，提高了安全
系数。
附图说明
46.图1为本发明的长滞空载具的剖视结构示意图；
47.图2为本发明的长滞空载具的仰视结构示意图；
48.其中；1、气囊；2、控制阀；3、光伏薄膜；4、电池；5、螺旋桨动力模块；6、控制模块；7、通信模块；8、定位模块；9、支架；10、负载挂钩。
具体实施方式
49.本发明公开了一种长滞空载具及工作方法，解决了空中监控、测绘、巡视、通信中继等长时间滞空需求，同时实现载具降落的平稳着陆，消除了坠机事故，提高了安全系数。
50.实施例1
51.一种长滞空载具，包括：支架9、气囊系统、光伏系统和飞控系统，如图1和图2所示，支架9呈十字形结构，且四个飞控系统分别设置于支架9的端部；气囊系统连接于支架9的上方中部；气囊系统连通着一个用于控制气囊系统的控制阀2；光伏系统设置于气囊系统的上表面。
52.支架9主要用于整个载具的支撑，由轻质的材料构成，如碳素。支架9的下侧设置有负载挂钩10，负载通过负载挂钩10与支架9连接。
53.气囊系统包括气囊1，光伏系统包括光伏薄膜3和电池4。光伏薄膜3敷设于气囊1的上表面，气囊1未敷设光伏薄膜3的位置可发生形变。电池4设置于支架9上，且与光伏薄膜3电连接，电池4分别与控制阀2和飞控系统电连接。气囊1的形状和容积基于载具的功能和负重整体设计确定，使用过程中，气囊1内的气体的密度低于空气的密度。
54.飞控系统包括螺旋桨动力模块5、控制模块6、定位模块8、通信模块7，螺旋桨动力模块5、定位模块8和通信模块7均与控制模块6电连接，螺旋桨动力模块5、控制模块6、定位模块8和通信模块7的具体结构不做限制，可以实现相应功能即可。本实施例中螺旋桨动力模块5包括转动电机和多个扇叶，转动电机固定于支架9上，多个扇叶沿转动电机的输出轴的轴向等角度排布，且与转动电机的输出轴固定连接，为长滞空载具的升降和行进提供动力；控制模块6包括plc控制芯片，plc控制芯片粘接于支架9上，用于升降和行进等的控制；定位模块8包括定位芯片，定位芯片粘接于支架9上；通信模块7包括路由器，路由器固定于支架9上，定位模块8和通信模块7用于实现载具的定位和飞控及负载信息的传送。
55.控制阀2包括微型电磁充气阀和电磁泄气阀。微型电磁充气阀和电磁泄气阀均设置于气囊1上。气囊1中充入轻型气体，如氦气或氢气，气囊1产生的浮力抵消长滞空载具及负载的重力，气囊1产生的浮力小于等于长滞空载具及负载的重力。
56.气囊1内设置有气压测控单元和自动平衡系统，分别用于测量气囊1内部气体压强和判断气囊1提供的浮力与长滞空载具的重力的是否接近相同。微型电磁充气阀、电磁泄气阀均与气压测控单元电连接。气压测控单元向自动平衡系统提供操控依据，控制微型电磁充气阀，向气囊1内补充气体，使气囊1产生的浮力与长滞空载具及负载的重力接近相同。如果气囊1内的气体补充过多，则气压测控单元向自动平衡系统提供操控依据，控制电磁泄气阀，排出气囊1内的气体，使气囊1产生的浮力与长滞空载具及负载的重力接近相同。
57.实施例2
58.本发明提供的控制阀2不仅可以为微型电磁充气阀和电磁泄气阀，还可以为加热板和通电开关。加热板设置于气囊1内部，加热板通过通电开关与光伏系统电连接。
59.本实施例中气囊1为密封体，当需要气囊1为长滞空载具提供浮力时，闭合通电开关，使加热板通电，从而对气囊1内的气体进行加热，进而使气囊1体积增加，气囊1内的气体密度减小，气囊1产生浮力，并通过气压测控单元和自动平衡系统控制通电开关的打开与闭合，使气囊1产生的浮力与长滞空载具及负载的重力接近相同。
60.实施例3
61.基于同一发明构思，本发明还提供了一种长滞空载具的工作方法，包括：
62.通过光伏系统向固定于支架9上的飞控系统和气囊系统通电；
63.飞控系统基于长滞空载具及其负载的重力向气囊系统的控制阀2发送控制信号，使控制阀2基于飞控系统发出的控制信号调整气囊1系统的浮力，直至气囊1系统提供的浮力与长滞空载具及其负载的重力相等；
64.飞控系统启动，使长滞空载具移动或滞空停留。
65.控制阀2基于飞控系统发出的控制信号调整气囊系统的浮力，包括：
66.控制阀2的微型电磁充气阀和电磁泄气阀基于飞控系统发出的控制信号调整气囊1内的气体体积，从而调整气囊1系统的浮力。
67.控制阀2基于飞控系统发出的控制信号调整气囊系统的浮力，包括：
68.控制阀2的通电开关基于飞控系统发出的控制信号使加热板通电，加热气囊1内的气体，使气囊1内的气体体积产生变化，调整气囊系统的浮力。
69.飞控系统启动，使长滞空载具移动或滞空停留，包括：
70.飞控系统的定位模块8通过飞控系统的通信模块7向飞控系统的控制模块6传输长滞空载具的位置信息；
71.控制模块6基于长滞空载具的位置信息向飞控系统的螺旋桨动力模块5发送控制信号；
72.螺旋桨动力模块5基于控制模块6发送的控制信号使长滞空载具移动或滞空停留。
73.以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。