一种空中除霾飞艇的制作方法

本发明涉及除霾技术领域，具体涉及一种空中除霾飞艇。

背景技术：

目前雾霾给中国生态环境和人民身体健康造成极大危害，也给国民经济和社会发展带来巨大损失，更成为政府的沉重包袱。尽管国家已从各方面做出多种努力，但雾霾的聚集和传播范围依然在扩大，而国家为此付出和准备付出的资金投入更是天文数字。

霾形成于大气层，是微小颗粒状物质，与空气比重相似。因此风可使其移动、聚集，却无法使其短期消失。目前在我国上空已经形成一个越来越大的有害霾团，因此抑制它的形成和彻底消灭它，是我们不可忽视的重要工作。最近中国工程院院士、清华大学环境学院院长贺克斌在回答导致如此严重雾霾的原因时也表示，“雾霾是几十年的发展积累形成的，要有中长期防治战略和科学措施”。

消除雾霾包括防与治两个方面，本项目所涉及的研发，是一种从空中对已形成的雾霾进行清除的一体化装置，也是一种“治霾”的工具。它利用现有成熟的生产工艺，经过创新组台即可生产制造，形成一种新的灭霾产品和方法，同时也是对灭霾手段的一个补充。

技术实现要素：

因此，本发明的目的在于提供一种从空中有效去除雾霾中的粉尘、固定颗粒物，起到以清除尘霾为目标，改善空气质量的空中除霾飞艇。

为此，本发明提供的空中除霾飞艇，包括飞艇本体、太阳能板、动力及遥控装置、水箱和喷洒装置；所述太阳能板安装在所述飞艇本体顶部，所述动力及遥控装置悬挂于所述飞艇本体的底端外面上，所述水箱与所述动力及遥控装置的底端连接设置，所述喷洒装置与所述水箱的底端通过压力泵连接设置。

其中，喷洒装置可采用声波雾化喷雾、磁水喷雾、预荷电喷雾、泡沫除尘、高压喷雾降尘、生物降解法等多种方式和技术。还需要考虑水雾颗粒尺寸和飞艇工作高度及水雾落地的速度及自然蒸发过程的消耗，以及坠落过程中水颗粒相互碰撞后凝聚等因素。

优选的，所述飞艇属于低空框架支撑飞艇，飞艇本体包括刚性骨架，以及安装于所述刚性骨架内部并且固定于所述刚性骨架内壁上的氢气囊和若干氦气囊，所述氢气囊居中设置(约占艇体容积的70％，可由数个氢气囊组合)，各所述氦气囊按不同位置形成对氢气囊外围的包裹，并能够保障在飞艇运行过程中避免相互摩擦产生静电。所述动力及遥控装置与所述刚性骨架可拆卸连接。

这样的作用是，即便飞艇受到意外伤害，也只是艇体内的外侧氦气囊受到伤害，氢气内囊会相对受到保护，进而规避了使用氢气的危险性。如意外受到硬物撞击，艇体首先破损的也是氦气囊，外泄的氦气体将艇体氢气囊包裹，也降低了使用氢气的风险，可以相对提高飞艇的安全性。这样做还有一个优势是，由于在艇体内采用氢气囊与氦气囊的排列和定位方式，在保障升空浮力不变的前提下，其飞艇充气成本，仅为原来氦气飞艇所需充气成本的三分之一或者更少(因氢气成本只占氦气成本十分之一)，同时也减少了对稀有资源-氦气的占用量。这一创新，将大幅降低浮空器使用成本。

优选的，所述空中除霾飞艇还包括安装于所述飞艇本体两侧端、并且与刚性骨架连接设置的翅膀结构，连接设置于所述翅膀结构和所述飞艇本体的底部之间的支撑索，以及安装于所述飞艇本体内部并且与所述支撑索连接设置的压力感应与控制装置；所述翅膀结构包括与所述刚性骨架外形弧度相匹配设置的弧形翅膀结构架，以及铺设连接于所述弧形翅膀结构架外表面上的伞布；当所述压力感应与控制装置检测到所述飞艇本体内的气压大于或等于预设值时，所述压力感应与控制装置拉紧所述支撑索，以将所述翅膀结构贴至所述飞艇本体外表面；当所述压力感应与控制装置检测到所述飞艇本体内的气压小于预设值时，松开所述支撑索，使所述翅膀结构架张开，并在所述飞艇本体的两侧端形成“翅膀”。

其中，正常浮空工作时，“翅膀”紧贴刚性骨架外部处于闭台状态(也起到局部保护艇体的作用)，如突遇飞艇气囊发生变化，指遭遇恶意枪弹射击或飞艇意外漏气，两侧“翅膀”自然弹开(类似汽车安全气囊的道理)，以此平衡飞艇，延缓下降速度，通过遥控设备使其平安着陆，起到降落伞作用。浮空器的“翅膀”由“刚性骨架”提供支撑，以降落伞面料为面，由支撑索控制翅膀张合角度。给飞艇安上“翅膀”，将使飞艇安全系数得到很大提高。

优选的，所述喷洒装置包括格栅状管网喷淋系统，即管网型喷淋结构主体，以及安装在所述管网型喷淋结构主体四边的四个固定支撑脚架，以及对应安装于四个所述固定支撑脚架上并且与管网型喷淋结构主体相连通的喷洒臂；在同一层面的两个喷洒臂，分别安装在固定支撑脚架上，各所述喷洒臂合上时均错位排列于管网型喷淋结构主体侧方，与所述管网型喷淋结构主体形成一上一下且互相平行，工作时各所述喷洒臂向外侧形成90°张开。

其中，格栅状管网喷淋系统是由直径50-100mm的不锈钢管相互网状连接而成，在同一面根据喷洒覆盖所需角度开孔，装入可喷射0.1mm或更低的雾状喷头，形成雾幕。喷洒臂由不锈钢管为主体，长度可控制在格栅状管网喷淋系统的长度之内，可程控打开，打开后角度为90度，台上与喷洒框架为一体。

优选的，所述喷洒臂的长度与所述格栅状管网喷淋系统的边长相等；或者，在脚架及喷洒管支撑力可以满足的前提下，所述喷洒臂的长度也可大于所述格栅状管网喷淋系统的边长。

其中，喷洒臂与管状系统连接(打开后如同蜻蜒的四个翅膀)，连接方式为可弯曲的不锈钢软管。以保证在喷雾装置工作过程中，喷洒臂可同时工作，以扩大喷洒整体覆盖面。喷洒臂张开后要有一定力度，保证张开后逆风时也可以正常工作。

喷洒臂作用在于延伸扩大喷洒装置在空中运行工作时的覆盖面积。而整个喷洒过程和方式，均采用遥控操作，通过遥控装置实现定点起降和空中运行及区域驻停。

优选的，所述喷洒臂的上方或下方焊接有斜面支撑板以提高力度。

优选的，所述格栅状管网喷淋系统是由直径50-100mm的喷管(金属或PVC材料)相互网状连接而成，所述喷管上根据需要形成的整体覆盖面需求，采用不同角度组合开孔并装入喷头。

优选的，所述动力及遥控装置包括发动机、蓄电池、飞艇遥控设备、喷洒臂控制系统、水箱阀体的控制系统。

优选的，所述水箱的外形尺寸和容积根据飞艇载重能力及外形尺寸确定；所述水箱体采用框架式结构附贴轻金属板材制成，或者采用软体材料制成。

优选的，所述飞艇本体的顶部表面上安装有可弯曲有韧性的太阳能板。所述空中除霾飞艇可依靠卫星导航系统，实现在指定空域遥控飞行和工作。

本发明技术方案，具有如下优点：

本发明提供的空中除霾飞艇升空后可控制在雾霾层上方边缘处，启动喷洒除霾水进行压制性排霾，也可使其在霾层内往返穿行，拆散或分解霾层厚度；空中除霾飞艇的工作过程本身不会产生任何污染，霾随气流走，空中除霾飞艇亦可追霾顺势而行，速度可控；同时空中除霾飞艇工作时，其喷洒的雾状水是形成扇面型连续自然坠落的，可产生最大的覆盖面及水幕厚度，因此可以有效去除雾霾中的粉尘、微型颗粒物，起到大面积消除尘霾的作用，改善空气质量。

本发明技术方案的优点主要体现在以下方面：1采用氢气囊和氦气囊分别组台成艇体浮力的支撑，使同等艇体所需浮力成本大幅度下降，也减少了对稀有资源-氦气的占用；2给艇体安装翅膀，加强了飞艇的安全性；3在喷淋系统上添加了可张台的延伸喷洒臂，大幅度提高了飞艇运行工作中的喷洒覆盖面积。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的实施方式中提供的空中除霾飞艇的结构示意图；

图2为本发明的实施方式中提供的空中除霾飞艇的局部结构示意图；

图3为应用于本发明的实施方式中提供的空中除霾飞艇的起落平台。

具体实施方式

下面将结台附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，部属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1和图2所示，本实施例提供了一种空中除霾飞艇，包括飞艇本体1、太阳能板9、动力及遥控装置2、水箱3和喷洒装置4；所述太阳能板9安装在所述飞艇本体1顶部，所述动力及遥控装置2悬挂于所述飞艇本体1的底端外面上，所述水箱3与所述动力及遥控装置2的底端连接设置，所述喷洒装置4与所述水箱3的底端连接设置；所述飞艇本体1包括刚性骨架1-1，以及安装于所述刚性骨架1-1内部并且固定于所述刚性骨架1-1内壁上的氢气囊1-2和若干氦气囊1-3，所述氢气囊1-2居中设置，各所述氦气囊1-3包裹所述氢气囊1-2外围设置；所述空中除霾飞艇还包括安装于所述飞艇本体1两侧端上并且与刚性骨架1-1连接设置的翅膀结构5，连接设置与所述翅膀结构5和所述飞艇本体1的底部之间的支撑索6，以及安装于所述飞艇本体1内部并且与所述支撑索6连接设置的压力感应与控制装置7，所述翅膀结构5包括与所述刚性骨架1-1外形弧度相匹配设置的弧形结构架，以及铺设连接于所述弧形结构架外表面上的伞布；当所述压力感应与控制装置7检测到所述飞艇本体1内的气压大于或等于预设值时，所述压力感应与控制装置7拉紧所述支撑索6，以将所述翅膀结构5贴至所述飞艇本体1表面；当所述压力感应与控制装置7检测到所述飞艇本体1内的气压小于预设值时松开所述支撑索6，以释放所述翅膀结构5至相应所述飞艇本体1的侧端；所述喷洒装置4包括格栅状管网喷淋系统4-1，——对应安装于所述格栅状管网喷淋系统4-1四边的四个固定支撑脚架4-2，以及——对应安装于四个所述固定支撑脚架4-2上并且与所述格栅状管网喷淋系统4-1相连通的喷洒臂4-3；各所述喷洒臂4-3台上时位于所述格栅状管网喷淋系统下方，与所述格栅状管网喷淋系统任一个长侧面中两个所述固定支撑脚架4-2连接的两个喷洒臂4-3设置为一上一下且互相平行，各所述喷洒臂4-3向外侧张开90°；所述喷洒臂4-3的上方或下方焊接有斜面支撑板8；所述飞艇本体1的顶部表面上安装有可弯曲有韧性的太阳能板9。

针对本发明实施例提供的空中除霾飞艇，具体做一下说明。

(1)空中除霾飞艇的工作原理是：

利用高压喷洒大于PM2.5分子重量的极微雾状水颗粒，粘附空气中PM2.5尘霾后迅速坠落地面，使其不再具有飞扬能力，以此达到净化空间的作用。

(2)空中除霾飞艇的工作方式：

一般工作区域可选择在400-1500米高度空间，根据需求可选择城市或郊区及旷野上空，最有效的方式为组成飞艇群统一行动。空中除霾飞艇(浮空器)可采用卫星导航遥控方法，升空后可随气流缓行，既可调整速度，也可根据雾霾层调整高度；空中除霾飞艇的所用水，可采用不适宜人类饮用的中水(再生水)；浮空器工作中采用高压喷雾方式，对水雾颗粒直径的控制，要考虑到坠落过程中的自然蒸发和可以保证直接落地等因素。

在专利申请中，浮空器空中灭霾方式是借“空中除霾飞艇”而表现出来的，如果从飞艇制造和经济角度考虑，其载重量能达到10吨较理想。根据下述材料，说明其达到这样载重量的飞艇，就能具有较好的使用价值：根据深圳市瀚博环保器材有限公司提供的数据计算：安装高压雾化喷头，一个孔径0.10毫米，操作压力10～70kg/cm喷雾量10～25cc/min的喷头，每小时用水1.5升。假设每个飞艇安装60个喷头，每小时用水量台计90升，如按100升算＝100升×24小时＝2.4吨水(每个飞艇每天用水量。其浮空工作时间，以不低于8小时为益)。而依靠激光打孔技术可实现更细小孔径。

(3)对喷洒面积的表述可参考下列数据：

假设喷洒装置外形面积为：长30米，宽20米，四角都安装5米长喷洒臂(在升空后展开，落地时台拢)，那么底面积为1200平方米。如果长与宽外延处安装的喷头嘴全部朝外，射程3米(实际高压喷头射程可达10米以上)，在飞艇浮空静止状态下其理论覆盖面积为1656平方米。也就是说每个飞艇升空后可形成1656平方米的水雾状喷洒面积在空中移动，假设飞艇移动速度每小时30公里，其工作小时可喷洒覆盖的空间面积则接近达到500万平方米(每个飞艇水雾状喷洒面积和效率，取决于制造的飞艇外形尺寸和工作运行速度)。这将远远高于目前我国地面最新灭霾工具雾霾炮的覆盖面积(而新型雾炮车喷洒1小时，可覆盖面积超过3万平方米)。

(4)为提高除霾效果，在空中除霾飞艇(航空除霾器)这个载体下，可以对除霾水的合成采取多种尝试，例如：1在水中添加微量粘剂，使水雾更易粘连尘霾颗粒；2研制一种特殊的静电发射器，使喷洒水雾带有静电，加速沉霾附体；3研制可行的负氧离子发射器，使其在水雾中加速尘霾落降，起到清新空气、消霾除尘的作用。

空中除霾飞艇(航空除霾器)使用的除霾水，可采用不适于人类饮用的水，例如工厂冷却水及处理过的相关再生水源(中水)，这样可以大幅降低经济成本，也不会侵占我国宝贵的饮用水源。同时还能提高空气中的湿度，转变尘霾笼罩状态，润化地面，也有抑制路面浮尘的作用，进而营造出健康无害的空气环境。同时由于是采用极细雾状喷洒，所以客观来说耗水量不高。在这里需要指出的是，空中除霾飞艇(航空除霾器)的工作环境在气温0度以上效果最佳。

(5)空中除霾飞艇(航空除霾器)的可行性，还可从以下方面显现：我们仅以一艘空中除霾飞艇(航空除霾器)的单向喷洒覆盖距离为10米计算，即可在运行过程中产生30米的飘洒宽度(因为飞艇(航空除霾器)喷洒是从底部和两个侧面同时进行，其外形尺寸也直接影响喷洒面积，所以这是完全可以达到的。而目前世界上最大的飞艇，美国布雷特580飞艇，长71.6米，宽19.8米，能够承载2000磅(907干克)的有效负荷，升至20000英尺的高空。我们对飞艇工作高度只要求达到3000米即可(实际工作高度在1500米以下)，这是很容易满足的条件。

假设空中除霾飞艇(航空除霾器)采用类似于平行的方式运行，500架飞艇(航空除霾器)可形成的喷洒宽度带，理论上将达到不低于15公里(类似于北京长安街的长度)。试想这样的灭霾宽度在指定的霾层中反复错位运行，会产生什么样的结果？如果进一步采用分层次飞行灭霾的方式，不会使霾层无动于衷吧？当然这仅是一种理论上的表述，实际上的飞行组台方式，可根据客观情况和条件决定。我们经过多种实际运作尝试和探索，可以找出最有效的灭霾方法。

(6)空中除霾飞艇从使用范围来说，属于有霾升空、无霾落地和区域循环、相对定位的工作性质，也可以有计划的在特定区域内，利用卫星导航，进行定期航扫防霾和清霾。在雾霾发生时，往往气流相对稳定，因此可以发挥飞艇自身漂浮性的最大优势。空中除霾飞艇升空后，高度既可控制在霾层上方(地面距离400-1500米)工作，这是容易达到的高度，而且太阳能源相对稳定和充足。也可根据需要切入霾层，采用回旋运行或拉网式层次运行方式，追求更好的除霾效果(实际范围和方式，可选可调可控)。

以前我们曾经对雨后的雾霾含量进行过测试，除霾结果不甚理想。在这个问题上我们应该纠偏认识，最关键的问题是，再大的暴雨，其落雨密度并不高，这是除霾效果不理想的关键原因。而如果采用超过PM2.5分子

重量、分层次反复喷洒的雾状除霾水，形成高密度和高厚度，以水雾压霾雾，理论上是可以取得很好效果的，最起码可以起到淡化尘霾的作用。

空中除霾飞艇(航空除霾器)的工作条件不受限制，工作区域广阔，可随霾层升降，也可深入霾层工作，在空中除霾飞艇(航空除霾器)的工作过程中，如果是在城市上空，城区人们的感受将类似于天降“蒙蒙细雨”，甚至更低，其状态完全可以接受，不会对出行和交通环境产生大的影响。

空中除霾飞艇(航空除霾器)的起降条件甚至比小型机场的要求更宽松许多，工作过程不会造成环境污染，在区域和高度确定后，也不会过多干扰航空管制。而飞艇工作时间，多处于雾霾发生时段，也是不利于飞机航行的时段，这样更有利于空中除霾飞艇的工作。

在能够解决长距离遥控的情况下(如不能，也可在雾霾高发区域设立多个飞艇起降操控场)，空中除霾飞艇还可在气象卫星及北斗定向的指引下，以飞艇群形式对游移在我国特定区域内的霾团层进行跟踪除霾清理工作。

(7)空中除霾飞艇虽然是为了除霾而生，但其使用范围，还可延伸

适用于其它方面，例如：可作为未来区域性空间环境保护的调节工具、润化空气提高湿度、对空气传播的流行病毒的抑制防护、大面积农作物病虫害防治、救灾减灾方面的应用等。由于飞艇采用悬挂式设计，除了可作为空中除霾工具外，还因为飞艇在使用过程中的低廉成本，也可随社会经济发展需要，成为未来空中定向运输工具，甚至作为“一带一路”调度型的运输工具，成为一种运力补充，因此项目产品的使用，具有广泛性。

(8)本发明提供的空中除霾飞艇的制造成本，虽然高于目前我国地面上使用的雾霾炮车价格20多信(目前国内雾霾炮车价格在60-130万元)，但其在相同的时间范围内，使用空中除霾飞艇的经济效益(工作覆盖面)却远超雾霾炮车150信以上，而且雾霾炮车工作时会受到交通、建筑设施和环境的直接影响，但空中除霾飞艇(除霾浮空器)却不会影响地面交通。

(9)本发明提供的空中除霾飞艇的作用主要表现在以下方面：

“空中除霾飞艇”规避了目前在陆地上使用的除霾工具的缺点，即范围小、受客观环境影响、局限性大等，而直接采用从空中移动全覆盖方式，以水雾压尘霾，进而得到净化空气环境的效果。

A局部性除霾：即在霾尘产生的高发地区，如煤炭开发基地、矿业基地、煤电及大型钢厂和化工企业等，在其上空安排多艘空中除霾飞艇定位有序工作，把它作为一种环保设备使用。由于飞艇工作中可以根据需要相应调整高度，这样将在霾尘源头对其实现抑制，以此降低霾尘腾空量，起到消尘抑霾的作用。

B区域性除霾：即以行政区划如省、市、地区为单位，根据雾霾实情，利用“空中除霾飞艇”群以及北斗卫星导航方式，在确定区域内工作。

C协作性除霾；即根据北斗卫星和环境监测部门提供的信息，针对霾团层在空间移动位置，用行政方式组织和协调多地联台行动，利用“空中除霾飞艇”群实行对霾层的拦截、拆散、消除等多种方式，例如京津冀、长三角、珠三角等统一行动。

D随着国家防治雾霾行动不断扩大，雾霾治理效果会不断显现。但从长远角度考虑，地球大气环境治理是需要长期不断进行的。鉴于此，空中除霾飞艇完全可以永久承担区域性蓝天卫士的责任，在空气环境改善和提高环境空气质量方面，也具有长久使用的必要。

E雾霾现象不是中国特产，具有国际性，目前也在多个国家形成灾害。如果空中除霾飞艇具有一定的实用性，也是对人类生存环境保护的一个贡献。

如图3所示，本实施例还提供了一种应用于本发明的实施方式中提供的空中除霾飞艇的起落平台，包括两条平行设置的短距离铁轨10，安装于两条所述短距离铁轨10四角的四个浮空器固定角桩11，以及——对应连接于四个浮空器固定角桩11和空中除霾飞艇的底部四角之间的四个挂钩线12；短距离铁轨用于装卸、更换水箱及喷洒设备，其宽度和长度根据浮空器的大小及需求确定；挂钩线设为5-10米长；浮空器起落平台，外形尺寸根据浮空器大小确定。

另外，飞艇基地可考虑分散建在城郊边缘，最好靠近再生水处理厂，以便铺设中水管道，使用再生水作为灭霾用水，节约宝贵的生活水资源。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可

以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予

以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保

护范围之中。