一种大型飞艇转运放飞平台的制作方法

本发明属于飞行器设计技术领域，特别涉及一种大型飞艇转运放飞平台及其控制方法。

背景技术：

软式飞艇也称轻型飞艇，艇囊内部充满浮升气体，其外形通过调节内外压差来保持。软式飞艇具有定点驻留、续航时间长、能耗低等优势，适合作为承载平台，通过搭载不同载荷来完成各类任务。飞艇作为轻于空气的飞行器主要依靠浮升气体升空，受地面风场扰动影响显著，大型软式飞艇的囊体巨大，并且囊体抓手由于囊体本身材料的结构强度限制，所能承受的风速变化区间很小，地面风速、风向的突变，都有可能引起飞艇囊体的破坏。转运放飞过程中需要保证载荷在停放点和放飞点之间转运时的安全，转运放飞平台的工作流程为：平台带载直线出库→到达放飞点→平台原地旋转迎风→放飞载荷→平台转回出库状态→平台直线回库。

根据飞艇放飞过程的功能要求，转运放飞平台需要具有前进、后退、侧移和原地旋转功能，用来保证飞艇放飞时根据风向调节要求，同时保证应急情况下可带载荷回库的要求，且必须具有极高的安全性及可靠性。

现有技术中的转运放飞平台一般采用分离式的牵引车组组合而成，再通过控制系统控制进行同步运动，如中国专利申请201610695815.5一种分立式模块化大型飞艇转运放飞系统及方法。这种方式的缺陷是如果同步控制系统故障或受到电磁干扰的扰动，就可能造成转运放飞平台无法使用，甚至破坏飞艇囊体。而且常用的牵引车组的主驱布置方式为矩形布置，即四个主驱动车分布在一个矩形的四角上，四个主驱动车以转运放飞平台的对称中心线两两对称。该方式的主要缺点在于当其中一个主驱动车发生故障时，平行的主驱动车之间差速的影响会使平台行驶轨迹发生偏移，导致其驶出固定道路，影响放飞进程，系统可靠性低。

并且，现有的转运放飞平台对行驶、制动、转向、安全保证和仪表报警等系统都是采用集中式控制，这些控制线路和传感器线路分散，最后集中到驾驶室的主控制器。在集中式控制的情况下，现有的转运放飞平台也存在以下缺陷，1)主控制器的中央处理器负责处理所有的网络通讯及数据处理，通讯量大，对中央处理器处理能力要求高；2)若某一部件出现通讯异常造成网络阻塞，会造成整个通讯系统崩溃，风险极大，导致飞艇停留时间过长，引起囊体破坏，安全性较差；3)从布线角度分析，集中式控制通讯控制线与电源控制线均集中到主控制室，布线总量极为庞大，且容易造成电磁干扰，影响通讯效果甚至干扰飞艇设备工作，线束均固定在桁架内部等较为隐蔽的地方，出现问题时查找麻烦，极大增加了维修难度，系统的可靠性较差；4)不同型号的飞艇其个体差异较大，功能需求不一，集中式控制中由于主控制器输入输出和处理特性的单一性，造成增加子系统时布线和接口设置极为复杂，转运放飞平台的功能拓展性和兼容性较差。

技术实现要素：

本发明的发明目的是提供一种大型飞艇转运放飞平台，能够方便控制行进方向和转向，采用光纤传输的分布式控制，平台控制系统可靠性高、布线规整、便于维护和拓展。

本发明的具体技术方案是一种大型飞艇转运放飞平台，包括主工控机、主驱动车、can－光纤转换器、从动模块、第一路can线、第二路can总线、第三路can总线、第四路can总线和桁架，其特征在于，

所述的桁架包括桁架梁、六面连接体、主驱动车安装十字梁、卷扬机、系留绳和控制室，所述的六面连接体为长方体结构，六面连接体的四个侧面分别用于安装桁架梁的端头，多个六面连接体和多根桁架梁形成方形的网格状结构，所述的主驱动车安装十字梁有四件，分别安装在方形的网格状结构中的一个方形网格中，四件主驱动车安装十字梁的四个十字中心分别位于以方形的网格状结构对称中心为圆心的圆周上，所述的方形的网格状结构的四周具有多个卷扬机，所述的卷扬机通过系紧在飞艇的系留绳耳环上的系留绳以固定飞艇，所述的控制室安装在桁架梁上，

所述的主工控机分别与第一路can线、第二路can总线、第三路can总线和第四路can总线连接并位于控制室内，

所述的主驱动车有四台，每台主驱动车包括主驱动车工控机、主驱动车回转电机编码器、主驱动车回转电机控制器、主驱动车驱动电机控制器、主驱动车蓄电池组、主驱动车can总线、主驱动车回转电机、主驱动车驱动电机、主驱动车车架、主驱动车车桥、主驱动车回转支承和主驱动车车轮，所述的主驱动车回转电机控制器用于控制主驱动车回转电机的转动，所述的主驱动车驱动电机控制器用于控制主驱动车驱动电机的转动，所述的主驱动车回转电机编码器和主驱动车回转电机控制器分别通过光纤与第一路can线连接，所述的主驱动车驱动电机控制器通过光纤与第二路can总线连接，所述的主驱动车蓄电池组分别与主驱动车回转电机控制器和主驱动车驱动电机控制器连接，所述的主驱动车工控机与主驱动车can总线连接，主驱动车回转电机编码器、主驱动车回转电机控制器和主驱动车驱动电机控制器也分别连接在主驱动车can总线上，在主工控机不能工作时，主驱动车工控机上电控制主驱动车运行，所述的主驱动车回转支承包括内圈、外圈和驱动蜗杆，主驱动车回转电机编码器安装在所述的主驱动车回转支承的驱动蜗杆处，用于采集主驱动车回转支承的驱动蜗杆的转动位置，所述的主驱动车回转支承的内圈安装在所述的主驱动车车架上，主驱动车车架通过减振器安装在主驱动车车桥上，所述的主驱动车驱动电机安装在主驱动车车架上，用于驱动安装在主驱动车车桥上的主驱动车车轮转动，四台主驱动车的四个主驱动车回转支承的外圈分别安装在四件主驱动车安装十字梁的下表面上，主驱动车回转支承的外圈的圆心位于主驱动车安装十字梁的十字中心的正下方，所述的主驱动车回转电机安装在主驱动车安装十字梁上，用于驱动主驱动车回转支承的内圈相对外圈转动，

所述的从动模块有多台，每台从动模块包括从动模块回转电机编码器、从动模块回转电机控制器、从动模蓄电池组、从动模块回转电机、从动模块回转支承、上支座、限位螺钉、缓震弹簧、弹簧座、下支座、从动模块车桥和从动模块车轮，所述的从动模块回转电机编码器通过光纤与第四路can总线连接，所述的从动模块回转电机控制器通过从动模块回转电机编码器上的端口与第四路can总线连接，从动模块回转电机控制器用于控制从动模块回转电机的转动，所述的从动模蓄电池组与从动模块回转电机控制器连接，所述的从动模块回转支承包括内圈、外圈和驱动蜗杆，从动模块回转电机编码器安装在所述的从动模块回转支承的驱动蜗杆处，用于采集从动模块回转支承的驱动蜗杆的转动位置，所述的上支座为上端封闭、下端开口的筒形结构，所述的下支座为上端开口、下端封闭的筒形结构，上支座的筒形结构套在下支座的筒形结构内，所述的缓震弹簧的上端顶在上支座的上端封闭板的下表面上，缓震弹簧的下端通过所述的弹簧座安装在下支座下端封闭板的上表面上，所述的限位螺钉通过螺纹安装在下支座筒形结构的筒壁上并伸入下支座筒形结构内，上支座的筒形结构的筒壁上开有方形通孔，限位螺钉伸入下支座筒形结构内的一端位于该方形通孔内，下支座安装在所述的从动模块车桥上，从动模块车桥用于安装从动模块车轮，所述的从动模块回转支承的内圈安装在上支座的上端封闭板的上表面上，多台从动模块的外圈分别安装在多个以桁架对称中心线对称的六面连接体的下表面上，所述的从动模块回转电机安装在六面连接体上，用于驱动从动模块回转支承的内圈的转动，

所述的can－光纤转换器用于第一路can线、第二路can总线、第三路can总线、第四路can总线与主驱动车和从动模块之间的信号转换。

更进一步地，还包括遥控器，所述的遥控器连接在第三路can总线上，用于实现转运放飞平台的远程操作，具备有线通讯和无线通讯两种通讯模式，并可实时显示转运放飞平台的工作模式、速度、电池剩余电量等各项参数。

更进一步地，还包括系留塔，所述的系留塔能够升降，用于牵引飞艇的头锥。

更进一步地，还包括驾驶辅助系统，所述的驾驶辅助系统包括嵌入式视频采集模块和成像单元2台，所述的2台成像单元分别安装在所述的桁架前后端的对称中心线上，用于拍摄转运道路中心车道线，所述的嵌入式视频采集模块对采集的2台成像单元的图像信号进行回显，并进行图像识别，实时解算车体相对于转运道路中心车道线的偏移量。

更进一步地，所述的从动模块有16台。

本发明的有益效果是1)本发明的转运放飞平台采用一体式桁架结构，便于拆卸的组装，具有四台可集中控制也可独立控制的驱动车，能够方便控制行进方向和转向；2)四台驱动车呈菱形布置，不会因其中一台车的损坏就造成转运放飞平台跑偏；3)采用光纤传输的分布式控制，具有主工控机和从工控机，布线规整、便于维护，适用于不同型号的飞艇，转运放飞平台的功能拓展性和兼容性好；4)带有驾驶辅助系统，能够实时监控转运放飞平台的运动情况，及时纠偏。

附图说明

图1为本发明的大型飞艇转运放飞平台的立体示意图；

图2为本发明的大型飞艇转运放飞平台的桁架的俯视图；

图3为本发明的大型飞艇转运放飞平台的桁架的桁架梁和六面连接体连接立体示意图；

图4为本发明的大型飞艇转运放飞平台的桁架的主驱动车安装十字梁俯视图；

图5为本发明的大型飞艇转运放飞平台的控制系统连接示意图；

图6为本发明的大型飞艇转运放飞平台的主驱动车的俯视图；

图7为本发明的大型飞艇转运放飞平台的从动模块的侧视图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明的技术方案作进一步地描述。

如附图1－2所示，本发明的大型飞艇转运放飞平台，包括主工控机1、主驱动车2、can－光纤转换器4、从动模块5、第一路can线6、第二路can总线7、第三路can总线8、第四路can总线9、桁架10和系留塔11。所述的系留塔11能够升降，用于牵引飞艇12的头锥。

如附图3－4所示，所述的桁架10包括桁架梁101、六面连接体102、主驱动车安装十字梁103、卷扬机104、系留绳105和控制室106，所述的六面连接体102为长方体结构，六面连接体102的四个侧面分别用于安装桁架梁101的端头，多个六面连接体102和多根桁架梁101形成方形的网格状结构，所述的主驱动车安装十字梁103有四件，分别安装在方形的网格状结构中的一个方形网格中，四件主驱动车安装十字梁103的四个十字中心分别位于以方形的网格状结构对称中心为圆心的圆周上，所述的方形的网格状结构的四周具有多个卷扬机104，所述的卷扬机104通过系紧在飞艇12的系留绳耳环上的系留绳105以固定飞艇，所述的控制室106安装在桁架梁101上。

如附图5所示，所述的主工控机1分别与第一路can线6、第二路can总线7、第三路can总线8和第四路can总线9连接并位于控制室106内。

如附图6所示，所述的主驱动车2有四台，每台主驱动车2包括主驱动车工控机201、主驱动车回转电机编码器202、主驱动车回转电机控制器203、主驱动车驱动电机控制器204、主驱动车蓄电池组205、主驱动车can总线206、主驱动车回转电机207、主驱动车驱动电机208、主驱动车车架209、主驱动车车桥210、主驱动车回转支承211和主驱动车车轮212，所述的主驱动车回转电机控制器203用于控制主驱动车回转电机207的转动，所述的主驱动车驱动电机控制器204用于控制主驱动车驱动电机208的转动，所述的主驱动车回转电机编码器202和主驱动车回转电机控制器203分别通过光纤与第一路can线6连接，所述的主驱动车驱动电机控制器204通过光纤与第二路can总线7连接，所述的主驱动车蓄电池组205分别与主驱动车回转电机控制器203和主驱动车驱动电机控制器204连接，所述的主驱动车工控机201与主驱动车can总线205连接，主驱动车回转电机编码器202、主驱动车回转电机控制器203和主驱动车驱动电机控制器204也分别连接在主驱动车can总线205上，在主工控机1不能工作时，主驱动车工控机201上电控制主驱动车2运行，所述的主驱动车回转支承211包括内圈、外圈和驱动蜗杆，主驱动车回转电机编码器202安装在所述的主驱动车回转支承211的驱动蜗杆处，用于采集主驱动车回转支承211的驱动蜗杆的转动位置，所述的主驱动车回转支承211的内圈安装在所述的主驱动车车架209上，主驱动车车架209通过减振器安装在主驱动车车桥210上，所述的主驱动车驱动电机208安装在主驱动车车架209上，用于驱动安装在主驱动车车桥210上的主驱动车车轮212转动，四台主驱动车1的四个主驱动车回转支承211的外圈分别安装在四件主驱动车安装十字梁103的下表面上，主驱动车回转支承211的外圈的圆心位于主驱动车安装十字梁103的十字中心的正下方，所述的主驱动车回转电机207安装在主驱动车安装十字梁103上，用于驱动主驱动车回转支承211的内圈相对外圈转动。

如附图7所示，所述的从动模块5有16台，每台从动模块5包括从动模块回转电机编码器501、从动模块回转电机控制器502、从动模蓄电池组503、从动模块回转电机504、从动模块回转支承505、上支座506、限位螺钉507、缓震弹簧508、弹簧座509、下支座510、从动模块车桥511和从动模块车轮512，所述的从动模块回转电机编码器501通过光纤与第四路can总线9连接，所述的从动模块回转电机控制器502通过从动模块回转电机编码器501上的端口与第四路can总线9连接，从动模块回转电机控制器502用于控制从动模块回转电机504的转动，所述的从动模蓄电池组503与从动模块回转电机控制器502连接，所述的从动模块回转支承505包括内圈、外圈和驱动蜗杆，从动模块回转电机编码器501安装在所述的从动模块回转支承505的驱动蜗杆处，用于采集从动模块回转支承505的驱动蜗杆的转动位置，所述的上支座506为上端封闭、下端开口的筒形结构，所述的下支座510为上端开口、下端封闭的筒形结构，上支座506的筒形结构套在下支座510的筒形结构内，所述的缓震弹簧508的上端顶在上支座506的上端封闭板的下表面上，缓震弹簧508的下端通过所述的弹簧座509安装在下支座510下端封闭板的上表面上，所述的限位螺钉507通过螺纹安装在下支座510筒形结构的筒壁上并伸入下支座510筒形结构内，上支座506的筒形结构的筒壁上开有方形通孔，限位螺钉507伸入下支座510筒形结构内的一端位于该方形通孔内，下支座510安装在所述的从动模块车桥511上，从动模块车桥511用于安装从动模块车轮512，所述的从动模块回转支承505的内圈安装在上支座506的上端封闭板的上表面上，多台从动模块5的外圈分别安装在多个以桁架10对称中心线对称的六面连接体102的下表面上，所述的从动模块回转电机504安装在六面连接体102上，用于驱动从动模块回转支承505的内圈的转动。

所述的can－光纤转换器4用于第一路can线6、第二路can总线7、第三路can总线8、第四路can总线9与主驱动车2和从动模块5之间的信号转换。

本发明的大型飞艇转运放飞平台还包括遥控器3和驾驶辅助系统。

所述的遥控器3连接在第三路can总线8上，用于实现转运放飞平台的远程操作，具备有线通讯和无线通讯两种通讯模式，并可实时显示转运放飞平台的工作模式、速度、电池剩余电量等各项参数。

所述的驾驶辅助系统包括嵌入式视频采集模块和成像单元2台，所述的2台成像单元分别安装在所述的桁架10前后端的对称中心线上，用于拍摄转运道路中心车道线，所述的嵌入式视频采集模块对采集的2台成像单元的图像信号进行回显，并进行图像识别，实时解算车体相对于转运道路中心车道线的偏移量。

本发明的大型飞艇转运放飞平台转运放飞大型飞艇的过程包括在试验场内场对飞艇充气并转移至转运放飞平台的过程和在试验场外场放飞大型飞艇的过程。

在试验场内场对飞艇充气并转移至转运放飞平台的过程包括以下步骤：

1)在大型飞艇艇体两侧的拉索连接点布设拉索，每个拉索连接点均同时布设拉索a和拉索b两根拉索；

2)将与大型飞艇的拉索连接点连接的拉索a与试验场内场地面上对应的地锚相连，使大型飞艇锚泊于试验场内场的地面；

3)给大型飞艇囊体充氦气，使飞艇因自身浮力上浮，同时缓慢放长飞艇与地锚相连的拉索a，飞艇整体上浮至高于本发明转运放飞平台高度的高度；

4)驱动转运放飞平台从大型飞艇艇头或者艇尾沿飞艇中轴线缓慢驶入飞艇腹部正下方；

5)将拉索b与转运放飞平台对应位置卷扬机相连，连接完毕后同时启动各卷扬机，缓慢收缩拉索b，拉索a此时作为保护绳，使飞艇下降至转运放飞平台上；

6)拉索b作为系留绳用于固定大型飞艇，解除拉索a，完成飞艇充气并转移至转运放飞平台的过程。

在试验场外场放飞大型飞艇的过程包括以下步骤：

1)在收到出库放飞指令后，检查大型飞艇和承载大型飞艇的本发明的转运放飞平台的最终状态；

2)将承载的大型飞艇的转运放飞平台开出艇库，沿放飞道路匀速前进；

3)根据气象条件，在放飞道路的放飞区域中，开始解除系留绳，飞艇脱离系留绳升空，转运放飞平台继续向前行驶至放飞道路终点。