一种应用于大型飞艇载荷转移的浮力转移方法与流程

文档序号:13723216阅读:525来源:国知局
一种应用于大型飞艇载荷转移的浮力转移方法与流程

本发明涉及大型软式飞艇技术领域,特别是涉及一种应用于大型飞艇载荷转移的浮力转移方法。



背景技术:

大型飞艇一般艇体长度大于50m,艇囊内部充满浮升气体,其外形通过调节内外压差来保持。艇囊下面通过绳索或钢索悬挂吊舱,内置动力装置、操作系统、有效载荷和压舱物等。近年来,随着航空技术的进步,飞艇性能有了极大改善,飞艇体积也在不断增大,在飞艇实际使用过程中,充气后锚泊切换的方式也同时在发展,目前常见的几种飞艇锚泊切换方式主要有以下几种:

1)人工/车辆拖拽方式

此种方式主要是针对小型飞艇(艇体长度小于20m),通过采用人工或者车辆的拖拽方式,实现飞艇的锚泊切换。

2)双吊车/双桁吊起吊转移方式

此种方式主要是通过飞艇囊体上悬挂配重物,抵消飞艇的净浮力,双吊车/双桁吊的吊钩与飞艇的前后吊点相连,实现飞艇的提升、位置变换,最终完成飞艇的锚泊切换。

针对大型飞艇,现有的锚泊切换方式在实际应用过程中主要存在以下几个问题:

1)传统锚泊切换方式在场外进行,需要飞艇在露天环境下完成前期的囊体铺设、充气等过程,周期长,大型飞艇在试验外场受气象条件变化影响很大,风速、风向的突然变化极易对飞艇自身的结构强度产生破坏,飞艇在锚泊切换过程中的时间越长,气象条件的可能变化对飞艇造成破坏的可能性就越大;

2)如果采用现有牵引平台在场内进行锚泊切换,但现有的牵引装置都是分离式的,没有一体式的放飞平台,这样就对各分离部分的同步性要求严格,一旦牵引装置的行进不同步,飞艇囊体就会承受牵引装置提供的附加的拉力,极有可能对飞艇囊体造成破坏,造成飞艇转运失败;

3)大型飞艇体积/质量比大,存在附加惯性作用,传统的人工/车辆拖拽方式无法保证飞艇在转移过程中的安全性,飞艇的固有惯性,容易在飞艇需要紧急停止的时候,人力给予囊体拉索附加拉力,进而造成囊体抓手受力过大,囊体破裂。

4)双吊车/双桁吊起吊转移方式在飞艇锚泊切换过程中涉及人员、作业设备多,操作风险大,而且大型飞艇体积巨大,常规的吊车/桁吊的吊钩高度很难达到,进一步增加了锚泊切换的成本与难度。



技术实现要素:

本发明的目的在于提供一种应用于大型飞艇载荷转移的浮力转移方法,以解决大型飞艇试验外场转场过程中的锚泊切换涉及人员及设备众多、时间长、步骤繁琐、操作风险大等问题,压缩了锚泊切换时间,以减少锚泊切换过程中地面风向、风速变化对飞艇产生的不利影响。

本发明所采用的具体技术方案是一种应用于大型飞艇载荷转移的浮力转移方法,其特征在于,具体包括以下步骤:

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与试验场地面上对应的地锚相连,使大型飞艇锚泊于试验场地面;

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一体桁架式装置平台的高度;

4)驱动一体桁架式装置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与一体桁架式装置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,使飞艇下降至一体桁架式装置上;

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一体桁架式装置的过程。

更时一步地,所述的一体桁架式装置包括主工控机、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,

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。

与现有技术相比,本发明的有益效果有以下几点:

1)本发明的方法的大型飞艇锚泊切换完全利用自身浮力完成,通过合理布设使用艇体拉索,所需时间更短,操作步骤更少,无需吊车等大型作业设备;

2)采用本发明方法的大型飞艇可实现艇库场内充气,室外放飞,在前期的充气阶段,飞艇的安全性大大提高;

3)大型飞艇搭载于一体桁架式装置上,在转运放飞过程中囊体拉索只是承受自身浮力和风阻,而且室外逗留时间短,大大降低了地面风速突变可能对囊体带来的破坏。

并且,本发明的方法对大型飞艇外场试验过程中的锚泊切换具有较大的通用性。

附图说明

图1为本发明的应用于大型飞艇载荷转移的浮力转移方法中飞艇充气完成后锚泊于地面的立体示意图;

图2为本发明的应用于大型飞艇载荷转移的浮力转移方法中飞艇依靠自身浮力实现整体抬升和采用的一体桁架式装置的立体示意图;

图3为本发明的应用于大型飞艇载荷转移的浮力转移方法中飞艇依靠自身浮力实现整体抬升和采用的一体桁架式装置的俯视图;

图4为本发明的应用于大型飞艇载荷转移的浮力转移方法中采用的一体桁架式装置的立体示意图;

图5为本发明的方法采用的一体桁架式装置的桁架的俯视图;

图6为本发明的方法采用的一体桁架式装置的桁架的桁架梁和六面连接体连接立体示意图;

图7为本发明的方法采用的一体桁架式装置的桁架的主驱动车安装十字梁俯视图;

图8为本发明的方法采用的一体桁架式装置的控制系统连接示意图;

图9为本发明的方法采用的一体桁架式装置的主驱动车的俯视图;

图10为本发明的方法采用的一体桁架式装置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1-4所示,本实施例中发放的大型软式飞艇长78m,最大截面直径26.6m,一体桁架式装置长68m,宽50m。本发明的应用于大型飞艇载荷转移的浮力转移方法,其特征在于,具体包括以下步骤:

1)在大型飞艇艇体两侧的8个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与试验场地面上对应的地锚相连,使大型飞艇锚泊于试验场地面。还可布置尾部拉索和头部拉索,尾部拉索主要用于飞艇的固定保护,头部拉索随充气过程逐渐放出;

3)给大型飞艇囊体充氦气,静浮力约100公斤,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一体桁架式装置平台的高度,约4米;

4)驱动一体桁架式装置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与一体桁架式装置对应位置卷扬机相连,飞艇头部拉索穿过头锥,连接到一体桁架式装置上对应的卷扬机;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,使飞艇下降至一体桁架式装置上,此时,飞艇吊舱距一体桁架式装置0.3米;

6)拉索b作为系留绳用于固定大型飞艇,解除拉索a,调整头锥高度,使头部拉索拉紧,一体桁架式装置带有的与飞艇吊舱配合吊舱托架与飞艇吊艇接触并用绳索系紧。一体桁架式装置后部带有充气气囊,此时充气气囊与飞艇囊体紧密接触。完成飞艇充气并转移至一体桁架式装置的过程。

如附图4-5所示,本发明方法采用的一体桁架式装置,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6-7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8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9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10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。

本发明的方法采用的一体桁架式装置还包括遥控器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,用于实现一体桁架式装置的远程操作,具备有线通讯和无线通讯两种通讯模式,并可实时显示一体桁架式装置的工作模式、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。

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