浮空器以及在该浮空器中实施的卸压载方法与流程

本发明涉及一种浮空器。本发明还涉及在浮空器中实施的卸压载方法。

这样的装置或方法能够使用户进行卸压载。本发明的领域更具体地但非限制性地为飞艇领域。

背景技术：

历史上，借助于沙袋、钢丸、铅或水进行压载或卸压载。

技术的发展和新的需求使得使用飞艇的机会再次出现。

空气静力学的规律意味着飞艇必须始终接近平衡，如果飞艇必须在飞行中提取负载，则必须进行重量交换才能保持其平衡。如果飞艇装载几吨货物，则它必须投弃几吨的压载物。

在使用水作为压载系统的情况下，必须在装载期间将水排出。如果装载操作在飞行中进行(原则上在几乎静止的位置)，并且当涉及大量的水时，由于以下原因，也许不可能将这些水释放到飞艇之下：

·可能难以回收这些水，

·或者，如果水被排出并且没有被回收，考虑到：

ο可能的排水问题，或

ο土壤侵蚀，或

ο地面上的设备的安全。

本发明的目的在于克服这种不可能性。

技术实现要素：

这一目标通过一种包括卸压载装置的浮空器来实现，所述卸压载装置包括：

-容纳液体的至少一个罐，

-用于对所述至少一个罐的液体进行加压的加压系统，

-至少一个喷射器，其布置为将来自加压系统的液体排出浮空器外。

所述加压系统能够包括：

-至少一个泵，其布置为将液体泵送到至少一个罐外，和/或

-至少一个罐，其包括相对于所述浮空器的外部环境加压储存的液体。

至少一个喷射器优选地布置为沿喷射方向排出液体，所述喷射方向：

-包括非零水平分量，和/或

-包括向上指向的非零垂直分量。

每个喷射器优选地配备有：

-流量调节器，其布置为调节由该喷射器排出的液体的流量，和/或

-方向调节器，其布置为调节由该喷射器排出的液体的喷射方向。

根据本发明的浮空器优选地包括用于根据所述浮空器的空间位置的调节命令来控制每个流量调节器和/或每个方向调节器的装置。

根据本发明的浮空器优选地包括至少一对喷射器，每对喷射器包括布置为沿包括水平分量的第一喷射方向排出液体的第一喷射器和布置为沿包括水平分量的第二喷射方向排出液体的第二喷射器，所述第一和第二喷射方向的水平分量相反(并且优选承载在同一轴线上)。该第一和第二喷射方向能够是相反的并且承载在同一轴线上。

根据本发明的浮空器优选地包括几个罐2，并且优选地还包括用于将液体从一个罐转移到另一个罐的装置。

还根据本发明的另一方面，提出了一种在包括容纳液体的至少一个罐的浮空器中实施的卸压载方法，所述卸压载方法包括：

-由加压系统对所述至少一个罐的液体进行加压；

-由至少一个喷射器将来自加压系统的液体排出浮空器外。

进行加压能够包括：

-将液体泵送到至少一个罐外，和/或

-在至少一个罐中(相对于该浮空器的外部环境)加压储存液体。

由至少一个喷射器的排出优选地包括沿喷射方向排出液体，所述喷射方向：

-包括非零水平分量，和/或

-包括向上指向的非零垂直分量。

根据本发明的方法优选地包括：

-调节由至少一个喷射器排出的液体的流量，和/或

-调节由至少一个喷射器排出的液体的喷射方向。

根据本发明的方法优选地包括根据浮空器的空间位置的调节命令对由至少一个喷射器排出的液体的流量的调节和/或对由至少一个喷射器排出的液体的喷射方向的调节进行控制。

所述至少一个喷射器能够包括至少一对喷射器，每对喷射器包括第一喷射器，其沿包括水平分量的第一喷射方向排出液体；和第二喷射器，其沿包括水平分量的第二喷射方向排出液体，所述第一和第二喷射方向的水平分量相反(并且优选地承载在同一轴线上)。所述第一和第二喷射方向能够是相反的并且承载在同一轴线上。

所述至少一个罐能够包括几个罐，并且根据本发明的方法能够包括将液体从一个罐转移到另一个罐。

附图说明和具体实施方式

通过阅读非限制性的实施方式和实施例的详细描述以及附图，本发明的其他优点和特征将显现，在附图中：

-图1至图8是根据本发明的浮空器1的第一实施例(其是本发明的优选实施例)、实施根据本发明的方法的各个步骤的不同的示意图，图1、2和4是轮廓图，图3、5、6、7和8是俯视图，

-图9和图10是该浮空器1内的液压回路的两个变型的示意图。

由于这些实施例是绝非限制性的，因此可以尤其设想本发明的变型仅包括与描述或阐述的其他特征分离的以下描述或阐述的特征的选集(即使该选集从包括这些其他特征的句子中分离)，只要该特征选集足以赋予技术优点或将本发明与现有技术区分开。该选集包括不具有结构细节和/或仅具有一部分结构细节的至少一个优选地功能特征，只要该部分结构细节单独足以赋予技术优点或相对于现有技术区分本发明。

首先，会参照图1至10来描述根据本发明的浮空器1的第一实施例，其实施根据本发明的方法的示例。

浮空器1例如旨在用于木材工业的原木的提取和运输。

浮空器1包括卸压载装置。

“浮空器”是指其升力是由比该设备周围的环境空气更轻的气体确保的任何设备，即优选为气球或飞艇。

在该非限制性的示例中，使用的浮空器1是具有分布在十六个独立绞车(treuil)上的六十吨载重能力的飞艇。该浮空器1的长度为150米，直径为45米，排量为180000m³。它是一种刚性飞艇，其结构由涂覆有能够承受大气侵蚀的织物(通常是涂覆有诸如聚氟乙烯或tedlar等多氟化物层的聚酯网)的碳纤维梁制成，封闭9个氦气室(比空气轻的提升气体)，氦气的总体积约为110000m³。该示例仅以指示性的方式给出，能够由本领域技术人员已知的任何浮空器结构来实施本发明。

卸压载装置包括容纳液体3的至少一个罐2。

液体3包括水(优选由水组成)。

浮空器1配备有十六个罐2(为了清楚起见，示意图中仅示出了四个罐2)，每个罐4000升(大约直径为一米，高为六米)，每个罐都配备有三英寸直径的1/4圈电动阀(附图标记为13)，并且通过直径为三英寸的刚性管14彼此连接。

所述卸压载装置还包括对至少一个罐2的液体3进行加压的加压系统4、5、6。

所述卸压载装置还包括至少一个喷射器7(优选至少四个)。

每个喷射器7布置为将来自加压系统4的液体3以喷射的形式排出到浮空器1外。

每个罐2因此配备有阀13。对阀13的打开的控制使得能够调节每个罐2中的液体3的量，并且因此调节浮空器1的纵向姿态。该液体3然后通过管道16输送到喷射器7，并以喷射或扩散射流17的形式推进。

液体的“以喷射形式”或“以喷射射流的形式”优选是指不是以液体的连续射流的形式、而是以液滴间没有液体连续性的液滴(通常为微滴)的射流形式的液体喷出或扩散，所述液滴的尺寸(即在理想的球体中的直径或更一般地在任何情况下，同一液滴的两个点之间的能够测量到的最大距离)为1微米(或10微米或50微米)到5毫米(优选为1毫米，理想的为100微米)。

由于被喷射出一段距离后的液体3在接触地面20前的不稳定性，该喷射的形式或喷射射流的形式是由喷射器7喷射处于压力下的液体3(水)的结果，所述喷射器7通常包括射流通过其扩散的直喷嘴。例如，在7bar的压力下且射流的初始角度在水平面之上30度，利用被调节至3000l/mn的mastermatic4500直喷嘴，每分钟将3000升喷射到65米的距离。8bar的压力使得能够将液体3扩散90m的水平距离。这种相同类型的头部具有雾状位置，并以微滴形式喷射相同的3000l/mn到25米的距离。

由此，浮空器1包括装置4、5、6、7，其使得能够将液体3喷射超出浮空器1周围一定的行动半径，使得该液体3以细雨的形式到达地面20，与正常降雨相比，没有进一步的侵蚀风险或者不会对地面人员带来更多的风险，这特别是因为该液体3的大部分能够溶解在空气中或被风吹走。

此外，以水来充当液体3具有无污染的优点。

每个喷射器7配备有流量调节器8，其布置为调节由该喷射器7喷射的液体3的流量。

每个喷射器7配备有方向调节器9，其布置为调节由该喷射器7喷射的液体3的方向。

由此，每个喷射器7包括：

-控制其流量的阀8和

-定向系统9，其使得能够定向其射流17并因此定向其力矢量。

加压液体3输送直到喷射器7。

每个喷射器7包括安装在来自leader组的hurricane式电控喷枪上的具有流量调节的mastermaticer4500型喷嘴，其能够定向在大约50°的方向上。

浮空器1包括根据浮空器1的空间位置的调节命令来控制每个流量调节器8和/或每个方向调节器9的装置。这些控制装置能够包括：

-机械装置(手动控制装置，比如，例如飞行员手动方向盘、传动装置等)，和/或

-电子装置(比如计算机、中央处理器或计算器、模拟电子电路(优选专用的)、数字电子电路(优选专用的)和/或微处理器(优选专用的))，和/或软件装置，和/或

-至少一个传感器(例如风和/或位置传感器)。

这些控制装置能够布置为用来考虑：

-手动的位置调节控制(例如由飞行员转动的方向盘)，和/或

-数据(优选来自至少一个传感器；例如风力和/或风向数据，其生成旨在补偿该风对浮空器1的影响的调节命令)，这些数据优选地通过所述电子和/或软件装置自动计算。

此外，所述控制装置布置为用于根据负载19的重量来控制一定重量的液体3(由所述控制装置计算)通过至少一个喷射器7的排出(优选使得排出的液体的重量等于负载19的重量)。

对于液体的加压系统4、5、6，设想出两种加压的变型。

现在将参考图9描述加压的第一变型。

在该第一变型中，加压系统4包括至少一个罐2，其允许借助于压缩机6将液体3加压为约几个巴，或通过用液体3填充至少一个罐2来进行加压。

每个罐2内的、在液体3之上的空气或气体21的压力大于浮空器1周围的环境压力，即通常大于大气压力。

加压系统4配置为直接在每个罐2的内部对液体3进行加压。

加压系统4包括至少一个罐2和装置6(压缩机)，其布置为在至少一个罐2中相对于浮空器1的外部环境的压力加压储存液体3。在罐2为加压的情况(图9)下，一旦液体3(水)被储存到分布在浮空器1中的各个罐2中，则每个罐2由压缩机6经由管道15加压。

现在将参考图10描述加压的第二变型，其能够可选地与第一变型结合。

加压系统4包括至少一个泵5，其布置为将液体3泵送到至少一个罐2外。

在该第二变型中，由电动或液压马达或热机驱动的水泵5进行加压。

在这种情况下，相关联的罐2在结构上不需要承受加压(除非它们与第一变型结合)；相关联的罐处于环境压力下。

每个罐2内的、液体3之上的空气或气体21的压力等于浮空器1周围的环境压力，即通常等于大气压力。

加压系统4布置为沿着在至少一个罐2和至少一个喷射器7之间液体3的输送回路在至少一个罐2的出口处(通常在管道14和16中)对液体3进行加压。

在图10中通过泵加压的情况下，液体3(水)被储存到分布在浮空器1中的各个罐2中。由阀13的打开释放的液体3由至少一个泵5(出于安全原因，优选几个泵5)加压。在关闭所有阀8的情况下，阀门18使得能够(在泵或每个泵5的上游)释放过压。通常，所有的罐2经由该管道14、16连接到由并联安装的60kw、2500转/分钟的同步电动马达驱动的en22858型的两个涡轮离心电动泵5。在每个涡轮的出口处设有由电机功率伺服的压力调节器。工作压力在5至8.5bar之间。

将参考图1至10描述在浮空器1中实施的、根据本发明的方法的示例的各个步骤。

参考图1，当浮空器1来收集放置在地面20上的负载19时，该浮空器处于平衡状态，其表观重量为零。

一旦附加到负载19(图2)，浮空器1称重为负载19的重量。

为了恢复平衡，即具有零表观重量，浮空器必须通过喷射装载在至少一个罐2中的压载液体3(图3)来减少与负载19的重量相同的重量。如前所述，借助于一个或更多个涡轮或泵5或压缩机6实现该喷射。该加压液体3通过一个或更多个喷射器7以喷射的形式排出。

由此，在浮空器1中实施的卸压载方法包括：

-由加压系统4、5、6对至少一个罐2的液体3进行加压；

-由至少一个喷射器7将来自加压系统的液体3以喷射的形式排出到浮空器1外。

根据所讨论的变型，所述加压能够包括：

-在至少一个罐2中相对于浮空器1的外部环境的压力加压储存液体3，和/或

-由至少一个泵5将液体泵送到至少一个罐2外。

称重在位于浮空器1舱上部的滑轮紧固处的每个绞车上进行，该信息由测力销提供，所述测力销捕获由绞车提升的重量所产生的力。罐2被分配给每个绞车，并且定位于每个负载的上方，重量和力矩因此被精确补偿。

在包括几个罐2的该浮空器1中，浮空器1包括用于将液体3从一个罐2转移到另一罐2的装置(可逆泵22)。浮空器1的飞行员非常敏感地受到由浮空器1的姿态变化引起的纵向失衡的影响，其能够以独立于压载回路的方式将所需量的液体3从一个罐2转移到另一个，从而重新建立平衡(例如通过一个或更多个泵22)。

如果通过液体3的转移不能达到平衡(例如，如果所有液体3都已经被卸压载)，飞行员还能够对浮空器1中的不同的提升气体室中的氦气进行分配。

一旦该液体3被排出(图4)，浮空器1再次处于平衡状态，因此具有零表观重量，因而它能够带着其负载19再次飞行，并且将其运送到转运站，在该转运站中浮空器1将把其货物交换为等同重量的液体3，所述液体3将被储存在至少一个罐2中。

然后浮空器1能够再次离开进行新的往返。

在刚刚参照图1至4描述的这些不同步骤中，浮空器1在装载期间的位置控制是关键的并且必须是准确的。

由于喷射液体3而提供推力是不可忽视的，并且：

-因此，必须进行补偿以限制浮空器1的定位干扰(喷射器7的“对称的”使用)，和/或

-能够用于辅助定位(喷射器7的“非对称的”使用)。

为此，由浮空器1实施的方法包括调节由至少一个喷射器7喷射的液体3的流量，和/或调节由至少一个喷射器7喷射的液体3的喷射方向。由浮空器1实施的方法优选地还包括根据浮空器1的空间位置的调节命令，经由控制装置对由至少一个喷射器7喷射的液体3的流量的调节和/或由至少一个喷射器7喷射的液体3的喷射方向的调节进行控制，所述控制装置布置为控制每个喷射器7的流量调节器8和方向调节器9。

参照图3(“对称的使用”)，浮空器1包括至少一对喷射器7a、7b，也称为“调节对”。

每对喷射器7a、7b包括：

-第一喷射器7a，其布置为沿第一喷射方向11喷射液体3，该第一喷射方向包括水平分量(即垂直于浮空器1处的地球引力方向)，和

-第二喷射器7b，其布置为沿第二喷射方向12喷射液体3，该第二喷射方向包括非零水平分量。

对于每对喷射器7a、7b，存在：

-该对喷射器的每个喷射器的方向调节器9的至少一个位置，对于所述位置来说，第一喷射方向11和第二喷射方向12的水平分量相反并承载在同一轴线10上，以及

-该对喷射器的每个喷射器的流量调节器8的至少一个位置，对于所述位置来说，由该对喷射器的第一喷射器7a喷射液体3而施加在浮空器1上的力的值等于由该对喷射器的第二喷射器7b喷射液体3而施加在浮空器1上的力的值。

图3所示的由浮空器1实施的方法的步骤对应于方向调节器9和流量调节器8的这些位置，对于这些位置来说，第一喷射器7a沿第一喷射方向11喷射液体3并且第二喷射器7b沿第二喷射方向12喷射液体3(优选用相同的力)。

喷射器7、7a或7b的“喷射方向”与由该喷射器排出或喷射液体3而施加在浮空器1上的力的方向相反。

因此，如果不希望或很少干扰浮空器1的定位，根据这种“对称的”使用，喷射器7使得能够以对称的方式快速且有力地将液体3释放到浮空器1周围。

在某些具体情况下：

-(例如，喷射方向11、12是严格水平的)，对于每对喷射器7a、7b，存在该对喷射器的每个喷射器的方向调节器8的至少一个位置，对于所述位置来说，第一喷射方向11和第二喷射方向12相反并承载在同一轴线10上，或

-喷射方向11、12是倾斜的(即，具有非零水平分量)，还具有向下定向的非零分量(向下为沿地球引力方向定向)，这使得在其卸压载期间能够轻微地提升浮空器1，或者

-优选地，喷射方向11、12是倾斜的(即，具有非零水平分量)，还具有向上定向的非零分量(向上为沿与地球引力方向相反的方向定向)，这使得能够从浮空器1尽可能远地释放液体3，从而尽可能广泛地扩散，以将侵蚀的影响或对地面20上的人员的影响最小化。

应当注意，在更一般的情况下，一对喷射器中的两个喷射器7a、7b的力不一定相等，特别是如果控制装置考虑到设法予以补偿的风的影响。

类似地，例如根据这种风向，水平分量可能不承载在同一轴线10上。

类似地，参考图5至8，经由布置为控制每个喷射器7的流量调节器8和方向调节器9的控制装置通过喷射器7(优选至少四个)喷射液体3控制的使用(称为“非对称”)能够参与浮空器1的位置控制，优选在其负载19之上。

喷射器7的喷嘴打开及其取向的单独控制因此能够极大地帮助定位。

图5示出了如何通过喷射器7的喷射控制的非对称使用能够使浮空器1(从上方看)向左转。

图6示出了如何通过喷射器7的喷射控制的非对称使用能够使浮空器1(从上方看)向右转。

图7示出了如何通过喷射器7的喷射控制的非对称使用能够使浮空器1(从上方看)向右平移。很好理解，使用相同的原理，可以使浮空器1向左平移。

图8示出了如何通过喷射器7的喷射控制的非对称使用能够使浮空器1(从上方看)向前移动。很好理解，使用相同的原理，可以使浮空器1向后移动。

很好理解，可以将上面参照图5至8描述的全部或部分位置调节进行组合。

当然，本发明不限于刚刚所描述的示例，并且在不超出本发明的范围的情况下能够对这些示例进行许多修改。

很好理解，本发明的不同特征、形式、变型和实施例能够在不是不相容或相互排斥的范围内以不同的组合形式彼此组合。特别地，先前描述的所有变型和实施例能够彼此组合。