一种快卸机构、快速部署悬浮装置及多任务执行方法与流程

1.本发明涉及一种快卸机构、快速部署悬浮装置及多任务执行方法，属于浮空器研究领域。


背景技术：

2.浮空气球凭借驻空时间长和耗能低等优点，可执行数据通讯、地面观测和战场监控等任务。但在部署过程中，存在放飞条件限制多、升空过程风险大、部署时间长等问题，如果遇到极端气候条件，可能导致缆绳断裂或者浮空气球破裂，最终导致浮空气球所搭载昂贵任务设备损失。
3.针对上述问题，相关领域专家先后提出快速部署浮空气球的概念(可参考：曹旭，廖航等.一种弹载式浮空气球系统.发明专利号：201610947550.3)。虽然该方案解决了浮空气球部署时间过长的问题，但该方案结构较为复杂，需要降落伞对折叠态浮空气球拉直并进行减速，受外界风场影响，可能无法部署在预定位置；其次，受减速伞损失高度的影响，该方案对对投放高度有较高要求，投放高度过低，有可能导致部署失败，无法实现任意高度部署；此外，该方案浮空气球展开后，定位受任务设备载荷和外界风场影响较大，无法实现定点系留，也无法实现任务设备回收。
4.为了解决上述部分问题，相关方案也先后被提出(可参考：王川，杨威，一种系留无人机，发明专利号：201710145157.7)，虽然解决部分定位问题，但受固定气球容积限制，同样对任务设备载荷和定位高度提出较高要求，该方案本质上还属于地面定点部署浮空器的范畴。
5.综上所述，现有浮空器方案很难对快速部署、任意高度投放、定点系留、多任务切换、意外情况下有效回收等问题做出有效且统一的解决。因此，浮空器研究领域急需一种通用装置及多任务实现方法。


技术实现要素：

6.本发明所要解决的技术问题是提供一种快速部署悬浮装置及多任务实现方法，首次解决无伞减速下快速部署，进而降低部署风险；解决现有快速部署浮空器空中定位不准确；解决快速部署和常规部署任务切换问题。此外，本发明还公开一种无伞拉直浮空气球折叠方法，通过改进折叠方法，可实现浮空气球自动拉直，降低高速气流导致蒙皮破损的风险。
7.本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
8.一种快卸机构，用于连接搭载在多旋翼无人机上的浮空气球和气源。该快卸机构包括托板、滑轮柱、两个上层滑块、两个下层滑块、第一滑轨、两个第一固定导向块、两个第一电磁铁、上凸缘连接器、下凸缘连接器以及所述中央控制器和电源舱；第一滑轨、两个第一固定导向块和两个第一电磁铁设置在多旋翼无人机的机身底部；上凸缘连接器与浮空气球的气嘴相连；下凸缘连接器与气源的输出端相连；
9.两个上层滑块通过第一滑轨与多旋翼无人机的机身底部连接；两个上层滑块之间通过第一弹簧连接；两个上层滑块的外侧分别连接一根第一导向杆，每根第一导向杆分别穿过一个第一固定导向块后指向一个第一电磁铁；
10.所述托板通过支撑柱与多旋翼无人机的机身底部连接；托板的上表面设置有第二滑轨、两个第二固定导向块、两个第二电磁铁；
11.两个下层滑块通过第二滑轨与托板连接；两个下层滑块之间通过第二弹簧连接；两个托板下层滑块的外侧分别连接一根第二导向杆，每根第二导向杆分别穿过一个第二固定导向块后指向一个第二电磁铁；
12.两个上层滑块和两个下层滑块的内侧分别开一个半圆通孔，并在每个半圆通孔处开一个同圆心的半圆沉槽孔；两个上层滑块贴合后，对应的两个半圆沉槽孔形成安放上凸缘连接器的凸缘的第一圆形沉槽孔；两个下层滑块贴合后，对应的两个半圆沉槽孔形成安放下凸缘连接器的凸缘的第二圆形沉槽孔；
13.第一和第二电磁铁由中央控制器和电源舱控制。
14.其中，每个上层滑块上分别设有一个弹簧定位珠，所述多旋翼无人机通过弹簧定位珠对两个上层滑块进行定位；每个所述下层滑块上分别设有一个弹簧定位珠，所述托板通过弹簧定位珠对两个下层滑块进行定位。
15.其中，上、下层滑块间安装夹角为90
°
，且上、下层滑块间涂有润滑油。
16.其中，半圆通孔的直径大于上凸缘连接器下凸缘连接器的主体直径，但小于其凸缘直径；而半圆沉槽孔直径和深度分别等于凸缘连接器下凸缘连接器的凸缘直径和厚度。
17.其中，上凸缘连接器和下凸缘连接器的端面设有密封圈槽，可放置o型密封圈。
18.进一步提供一种悬浮装置，包括多旋翼无人机、浮空气球、气源、如上所述的快卸机构以及悬浮任务舱，悬浮任务舱设置在多旋翼无人机上；其中：
19.快卸机构还包括滑轮柱，托板通过的固定卡扣和活动卡扣固定滑轮柱的上缘板，活动卡扣与托板下表面对应位置上的第三电磁铁之间通过第三弹簧连接；滑轮柱的下缘板上设有地面系留钩；
20.多旋翼无人机、托板和滑轮柱均设有中心通孔；浮空气球的气嘴和上凸缘连接器穿过多旋翼无人机，将上凸缘连接器的凸缘置于第一圆形沉槽孔内；下凸缘连接器的凸缘置于第二圆形沉槽孔内；
21.悬浮任务舱内设有若干任务设备，第三电磁铁和各任务设备由中央控制器和电源舱控制。
22.其中，滑轮柱的下缘板可拆卸；中心通孔的孔径大于上凸缘连接器和下凸缘连接器的凸缘直径；
23.上述悬浮装置的气源还可以采用气瓶，气瓶的输出端依次连接的电磁阀、柔性连接管，柔性连接管和下凸缘连接器连接；中央控制器和电源舱遥控电磁阀的通断。
24.进而在上述悬浮装置的快卸机构中滑轮柱上套设定滑轮；定滑轮上缠绕有系留绳；系留绳的一端与定滑轮固定连接，另一端通过滑轮柱的下缘板上的月牙槽与气瓶固定；滑轮柱的下缘板上还设有电磁定位销以及与电磁定位销匹配的第一定位孔；定滑轮的下缘板沿圆周向阵列布设与电磁定位销匹配的第二定位孔；电磁定位销由中央控制器和电源舱无线遥控。
25.上述悬浮装置的安装方法，具体步骤如下：
26.步骤一：中央控制器和电源舱控制第一和第二电磁铁通电，使两个上层滑块和两个下层滑块分别克服弹簧的弹簧力处于分开状态；
27.步骤二：将上凸缘连接器和下凸缘连接器的端面贴合在一起，同时将两者的凸缘分别安装在第一和第二第一圆形沉槽孔内；
28.步骤三：中央控制器和电源舱控制第一和第二电磁铁断电，使两个上层滑块和两个下层滑块在弹簧的弹簧力作用下贴合在一起，同时夹紧上凸缘连接器和下凸缘连接器的凸缘；
29.步骤四：将浮空气球的气嘴与上凸缘连接器连接，进而实现浮空气球与多旋翼无人机的装配；
30.步骤五：将气源的输出端与下凸缘连接器连接，进而实现气源与多旋翼无人机的装配。
31.进一步提供一种快速部署悬浮装置，较上述悬浮装置，增加了半开放式气球舱，半开放式气球舱的封闭端与多旋翼无人机的机身顶部连接。且浮空气球采用如下结构：包括多片主体蒙皮、高分子基薄膜、充气管、气嘴，相邻主体蒙皮之间侧壁相连，各主体蒙皮的顶部与高分子基薄膜热熔粘结形成球体；充气管置于球体内，充气管的顶部用定压破裂薄膜封口，并用多根加强带与高分子基薄膜粘结，气嘴设置在充气管的底部，各主体蒙皮的底部与气嘴和充气管热熔粘结；气嘴的下端连接上凸缘连接器，上端连接单向阀，单向阀置于充气管内。
32.其中，充气管的顶部直径为d＝d+2
·
l0/l
tube
·
a，其中，d为充气管与主体蒙皮的底部热熔粘结处的直径，l
tube
为充气管的长度，a为充气管的厚度，l0为气嘴及单向阀探入浮空气球内部的深度，l
tube
为l0的奇数整数倍。
33.其中，浮空气球的球体直径d
balloon
通过求解方程得到，其中，h为悬浮任务高度，p、ρ
air
分别为悬浮任务高度下大气压力、大气密度；，ρ
he
为压力p+200pa情况下氦气体积密度；ρ
skin
为浮空气球蒙皮平均面积密度；m
uav,mass
为多旋翼无人机无电池情况下质量；m
uav,p&c
为中央控制器和电源舱质量；m
uav,load
为悬浮任务舱装载设备情况下质量；m
lock
为快卸机构质量；m
balloon,app
为浮空气球除蒙皮外质量；m
bottle
为气瓶质量，b为系留系数(取值0.1至0.8)。
34.上述快速部署悬浮装置的安装方法，具体步骤如下：
35.步骤一：中央控制器和电源舱控制第一和第二电磁铁通电，使两个上层滑块和两个下层滑块分别克服弹簧的弹簧力处于分开状态；
36.步骤二：将上凸缘连接器和下凸缘连接器的端面贴合在一起，同时将两者的凸缘分别安装在第一和第二第一圆形沉槽孔内；
37.步骤三：中央控制器和电源舱控制第一和第二电磁铁断电，使两个上层滑块和两个下层滑块在弹簧的弹簧力作用下贴合在一起，同时夹紧上凸缘连接器和下凸缘连接器的凸缘；
38.步骤四：将浮空气球的气嘴与上凸缘连接器连接，进而实现浮空气球与多旋翼无人机的装配；
39.步骤五：将气源的输出端与下凸缘连接器连接，进而实现气源与多旋翼无人机的装配；
40.步骤六：以气嘴及单向阀轴线方向为中心，对充气管进行径向环形堆叠，对主体蒙皮进行轴向堆叠后，将浮空气球堆叠在半开放式气球舱内；
41.步骤七：在半开放式气球舱的敞口处黏贴防水纸，封闭半开放式气球舱。
42.其中，防水纸设有撕裂导向线，其中中心圆形撕裂导向线直径为所述高强度充气管顶部直径d的2-3倍。
43.进一步，针对采用地面气源(非气瓶)的悬浮装置进行常规任务部署，悬浮装置的任务执行方法的具体步骤如下：
44.步骤一：中央控制器和电源舱控制第一和第二电磁铁通电，使两个上层滑块和两个下层滑块分别克服弹簧的弹簧力处于分开状态；
45.步骤二：将上凸缘连接器和下凸缘连接器的端面贴合在一起，同时将两者的凸缘分别安装在第一和第二第一圆形沉槽孔内；
46.步骤三：中央控制器和电源舱控制第一和第二电磁铁断电，使两个上层滑块和两个下层滑块在弹簧的弹簧力作用下贴合在一起，同时夹紧上凸缘连接器和下凸缘连接器的凸缘；
47.步骤四：将地面系留钩连接地面系留绳绞盘上的地面系留绳，将浮空气球的气嘴与上凸缘连接器连接，气源的输出端与下凸缘连接器连接，进而实现气源为浮空气球充气；
48.步骤六：浮空气球充满后，中央控制器和电源舱控制第二电磁铁通电，使得两个下层滑块克服弹簧的弹簧力处于分开状态，解除下凸缘连接器及其所连接的气源；
49.步骤七：通过地面系留绳绞盘释放浮空气球及其连接的多旋翼无人机，若释放过程中发生浮空气球失效或地面系留绳断裂，则进入步骤十，否则进入步骤八；
50.步骤八：浮空气球升至悬浮任务高度后，悬浮任务舱中的任务设备开始工作，若工作过程中发生浮空气球失效或地面系留绳断裂，则进入步骤十，否则进入步骤九；
51.步骤九：任务设备工作完成后，地面系留绳绞盘回收浮空气球及其连接的多旋翼无人机，若回收过程中发生浮空气球失效或地面系留绳断裂，则进入步骤十，否则进入步骤十五；
52.步骤十：中央控制器和电源舱控制第三电磁铁通电，带动活动卡扣，进一步抛弃滑轮柱；
53.步骤十一：中央控制器和电源舱控制第一电磁铁通电，使得两个上层两个滑块克服弹簧的弹簧力处于分开状态，抛弃上凸缘连接器及其连接的浮空气球；
54.步骤十二：若多旋翼无人机距地面高度不足设定高度阈值，则启动多旋翼无人机动力，则进入步骤十四，否则进入步骤十三；
55.步骤十三：多旋翼无人机自由落体至距地面高度满足设定高度阈值，启动多旋翼无人机旋翼动力
56.步骤十四：多旋翼无人机按指令要求返航，任务执行结束；
57.步骤十五：通过地面系留绳绞盘将浮空气球及其连接的多旋翼无人机收回，任务
执行结束。
58.进一步，针对采用气瓶的快速部署悬浮装置进行快速任务部署，悬浮装置的任务执行方法的具体步骤如下：
59.步骤一：中央控制器和电源舱控制第一和第二电磁铁通电，使两个上层滑块和两个下层滑块分别克服弹簧的弹簧力处于分开状态；
60.步骤二：将上凸缘连接器和下凸缘连接器的端面贴合在一起，同时将两者的凸缘分别安装在第一和第二第一圆形沉槽孔内；
61.步骤三：中央控制器和电源舱控制第一和第二电磁铁断电，使两个上层滑块和两个下层滑块在弹簧的弹簧力作用下贴合在一起，同时夹紧上凸缘连接器和下凸缘连接器的凸缘；
62.步骤四：在空中投放或在地面放飞多旋翼无人机，并按照指令在悬浮任务高度和方位定点保持悬停飞行；
63.步骤五；中央控制器和电源舱控制电磁阀打开放气，实现气源为浮空气球充气；
64.步骤六：浮空气球充满后，中央控制器和电源舱控制第二电磁铁通电，使得两个下层滑块克服弹簧的弹簧力处于分开状态，解除下凸缘连接器及其所连接的气源，同时在气源系统自身重力作用下带动定滑轮转动，并释放系留绳；
65.步骤七：步骤六开始执行并延迟第一设定时间后，中央控制器和电源舱控制电磁定位销锁入定滑轮下缘板的第二定位孔；
66.步骤八：多旋翼无人机关闭旋翼动力，悬浮任务舱中的任务设备开始工作；
67.步骤九：任务设备工作完成后，中央控制器和电源舱控制第三电磁铁通电，带动活动卡扣，抛弃滑轮柱和定滑轮；
68.步骤十；步骤九开始执行并延迟第二设定时间后，中央控制器和电源舱控制第一电磁铁通电，使得两个上层两个滑块克服弹簧的弹簧力处于分开状态，抛弃上凸缘连接器及其连接的浮空气球；
69.步骤十一：步骤十开始执行并延迟第三设定时间后，多旋翼无人机启动旋翼动力，并按照指令自动返航。
70.本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：无需伞降减速和拉直的前提下实现浮空气球充气，可以快速和准确部署浮空气球，快速部署和常规部署任务间可以切换，同时实现任务设备自动飞回，保障常规部署过程中由于气球或者系留绳失效导致的任务设备损失。
附图说明
71.图1是快速部署悬浮装置的整体示意图；
72.图2是浮空气球示意图；
73.图3是浮空气球顶部局部示意图；
74.图4是浮空气球底部局部示意图；
75.图5是快卸机构中上层滑块示意图；
76.图6是快卸机构中上层滑块与多旋翼无人机连接示意图；
77.图7是快卸机构中下层滑块与托板连接示意图；
78.图8是托板与定滑轮连接示意图；
79.图9是滑轮柱下缘板的电磁定位销定位示意图；
80.图10是气源示意图；
81.图11是四块滑块装配爆炸图；
82.图12是上凸缘连接器与滑块间装配示意图；
83.图13是下凸缘连接器与滑块间装配示意图；
84.图14是快卸机构装配示意图；
85.图15是半开放式气球舱内浮空气球折叠示意图；
86.图16是托板以下零件装配示意图；
87.图17是防水纸和撕裂导向线示意图；
88.图18是执行快速部署任务初始状态示意图；
89.图19是高强度充气管充气示意图；
90.图20是定压破裂薄膜破裂后对浮空气球充气示意图
91.图21是执行快速部署任务浮空气球充满状态示意图；
92.图22是执行快速部署任务抛弃气源系统示意图；
93.图23是执行快速部署任务抛弃滑轮柱和定滑轮示意图；
94.图24是执行快速部署任务完毕后的返航状态示意图；
95.图25是执行常规部署任务地面系留钩连接地面系留绳绞盘示意图；
96.图26是执行常规部署任务紧急回收程序中多旋翼无人机状态示意图；
97.图中，1为浮空气球、2为多旋翼无人机、3为快卸机构、4为气源、5为加强型高分子基薄膜、6为加强带、7为主体蒙皮、8为高强度充气管、9为气嘴、10为上凸缘连接器、11为定压破裂薄膜、12为单向阀、13为滑块、14为滑轨、15为弹簧定位珠、16为导向杆、17为导向块、18为电磁铁、19为弹簧、20为托板、21为支撑柱、22为固定卡扣、23为活动卡扣、24为滑轮柱、25为滑轮柱的上缘板、26为活动卡扣对应的电磁铁、27为受压缩的弹簧、28为定滑轮、29为系留绳、30为下缘板、31为电磁定位销、32为地面系留钩、33为下凸缘连接器、34为柔性连接管、35为电磁阀、36为气瓶、37为开放式气球舱、38为中央控制器和电源舱、39为悬浮任务舱、40为o型密封圈、41为防水纸、42为撕裂导向线。
具体实施方式
98.下面结合附图以及实施例对本发明的技术方案做进一步的详细说明，以下通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。同时，本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
99.本发明提供一种快速部署悬浮装置，如图1所示，该装置包括浮空气球1、多旋翼无人机2、快卸机构3、气源4、半开放式气球舱37、中央控制器和电源舱38、悬浮任务舱39。
100.浮空气球1包括多片主体蒙皮7、高分子基薄膜5、充气管8、气嘴9，如图2、图3和图4所示，相邻主体蒙皮7之间侧壁相连，多片主体蒙皮7与顶部加强型高分子基薄膜5热熔粘
结，主体蒙皮7在底部与气嘴9和高强度充气管8热熔粘结；此外，高强度充气管8在顶部用定压破裂薄膜11封口，并用多根加强带6与顶部加强型高分子基薄膜5粘结；而气嘴9下接上凸缘连接器10，上接单向阀12。
101.如图1所示，多旋翼无人机2顶部连接半开放式气球舱37，底部固定连接悬浮任务舱39和中央控制器和电源舱38，悬浮任务舱可搭载不同任务设备。
102.如图5和图6所示，快卸机构3的两个上层滑块13通过滑轨14与多旋翼无人机2连接；多旋翼无人机2分别用两个弹簧定位珠15对这两个滑块13进行定位；而这两个滑块13的导向杆16穿过固定导向块17指向电磁铁18；同时，滑块13间通过两根弹簧19连接。此外，这两个上层滑块13对应的固定导向块17和电磁铁18安装在多旋翼无人机2上。
103.如图7所示，快卸机构3的两个下层滑块13通过滑轨14与托板20连接；托板20分别用两个弹簧定位珠15对这两个滑块13进行定位；同样这两个滑块13的导向杆16穿过固定导向块17指向电磁铁18；而这两块滑块13间通过两根弹簧19连接。此外，托板20通过四个支撑柱21与多旋翼无人机2连接；与图5和图6所示不同的是，这两个下层滑块13对应的固定导向块17和电磁铁18安装在托板20上。
104.如图8和图9所示，快卸机构3的托板20通过固定卡扣22和活动卡扣23固定滑轮柱24的上缘板25；而活动卡扣23与对应的电磁铁26间装有受压缩的弹簧27；滑轮柱24套有定滑轮28；系留绳29缠绕在定滑轮28上，一端与定滑轮28固定，另一端通过下缘板30的月牙槽与气瓶36固定；滑轮柱24的可拆卸下缘板30装有可无线遥控的电磁定位销31和地面系留钩32。此外，如图9所示，定滑轮28下缘板带有周向阵列装定位孔，电磁定位销31可插入定位孔，在中央控制器和电源舱38的遥控下阻碍定滑轮28转动。
105.如图10所示，气源4的气瓶36依次连接电磁阀35、柔性连接管34和下凸缘连接器33，其中电磁阀35由中央控制器和电源舱38无线遥控。
106.如图5和图11所示，每个滑块13在贴合侧设有半圆通孔和半圆沉槽孔，且半圆通孔直径大于上凸缘连接器10下凸缘连接器33的主体直径，但小于其凸缘直径；而滑块13的半圆沉槽孔直径和深度分别等于凸缘连接器10下凸缘连接器33的凸缘直径和厚度；此外，上下两层滑块13间安装夹角为90
°
，且上下两层滑块13间涂有润滑油。
107.如图12，图13和图14所示，多旋翼无人机2、托板20和滑轮柱24设有中心通孔，且孔径大于上凸缘连接器10下凸缘连接器33的凸缘直径。此外，上凸缘连接器10和下凸缘连接器33的端面设有密封圈槽，可放置o型密封圈40。
108.·
以上述快速部署悬浮装置执行快速部署任务为例进行说明。
109.首先，根据部署任务进行浮空气球1和多旋翼无人机2的选择：悬浮高度h为150米，当地150米高度大气压力p为101330pa，大气密度ρ
air
为1.29kg/m3；考虑浮空气球的蒙皮强度，浮空气球充满后压力设定为101530pa，即p+200pa，对应的氦气ρ
he
密度为0.1786kg/m3；球体平均面积密度ρ
skin
为0.13kg/m2；选用的多旋翼无人机2无电池情况下质量m
uav,mass
为7kg；中央控制器和电源舱38质量m
uav,p&c
为1.7kg；任务舱39装载设备情况下质量m
uav,load
为4kg；快卸机构3质量m
lock
为0.25kg；浮空气球1附件(除蒙皮外)质量m
balloon,app
为0.24kg；气瓶36质量m
bottle
为1.1kg；部署区域气象条件较良好，因此系留系数b选择0.2。
110.将上述参数代入如下方程，计算出球体直径d
balloon
为3.1m。
[0111][0112]
如图4和图15所示，气嘴9及单向阀12探入浮空气球1内部深度为l0为0.12m，则高强度充气管8的长度l
tube
选择3m，且该长度小于球体直径d
balloon
的3.1m；高强度充气管8的厚度a为0.002m，同时其底部在热熔点处的直径d为0.02m，根据式2则可计算出顶部直径d为0.12m。高强度充气管8采用上述下窄上宽的设计一方面有助于折叠，另一方面根据伯努利方程可知，下窄上宽设计可以有效降低气流速度，降低气球破损风险。
[0113]
d＝d+2
·
l0/l
tube
·aꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0114]
根据式3，多旋翼无人机2最大起飞质量m
fly
至少大于21kg。
[0115][0116]
如图14，图15，图16和图17所示，对执行快速部署任务的快速部署悬浮装置进行浮空气球1折叠安装和气源4的安装。首先，由中央控制器和电源舱38控制上下层四块滑块13所对应的电磁铁18首先通电，使同层两块滑块13克服弹簧19的弹簧力处于分开状态；将上凸缘连接器10和下凸缘连接器33的端面贴合在一起，在其密封圈槽内装入o型密封圈40，同时将两者的凸缘安装在滑块13的半圆沉槽孔内；然后由中央控制器和电源舱38电磁铁18断电，使滑块13夹紧上凸缘连接器10和下凸缘连接器33的凸缘；将气嘴9与上凸缘连接器10连接，进而实现浮空气球1与多旋翼无人机2的装配；将柔性连接管34与下凸缘连接器33连接，同时缠绕在定滑轮28上的系留绳29与气瓶36连接；进而实现气源4与多旋翼无人机2的装配；然后，以气嘴9及单向阀12轴线方向为中心，在半开放式气球舱37内对高强度充气管8进行径向环形堆叠；对主体蒙皮7进行轴向堆叠；最后，半开放式气球舱37敞口处黏贴防水纸41，其中防水纸41设有撕裂导向线42，其中中心圆形撕裂导向线直径为所述高强度充气管8顶部直径d的2-3倍，此处，选择0.25m。
[0117]
如图18所示，快速部署悬浮装置开始执行快速部署任务，首先由其他载具在空中投放或在地面放飞多旋翼无人机2，并按指令自行在指定高度和方位定点保持悬停飞行。
[0118]
如图19所示，中央控制器和电源舱38控制电磁阀35打开放出氦气；在压力作用下，高强度充气管8连同加强型高分子基薄膜5和部分主体蒙皮7冲破防水纸41，但在定压破裂薄膜11的密封下，保持高强度充气管8拉直，而球体尚未充气。如图20和图21所示，气源4继续充气，高强度充气管8内压力继续增加，最终导致定压破裂薄膜11达到预定压力而破裂，氦气通过高强度充气管8开始给浮空气球充气。上述放气过程所需时间t1约为11s，该放气时间t1事先通过地面放气试验或数值计算方法获得。
[0119]
如图22所示，t1＝11s后，中央控制器和电源舱38控制下层电磁铁18通电，将其对应的下层两个滑块13拉开，抛弃气源4，同时在气源4自身重力作用下，定滑轮28开始转动，并释放系留绳29；整个释放时间为t2＝30s，通过式4获得，其中v
release
为定滑轮28转动释放气瓶36过程中气瓶36下落平均速度，约10m/s；随后由中央控制器和电源舱38控制电磁定位销31锁入定滑轮28下缘板的定位孔；多旋翼无人机2关闭旋翼动力，其悬浮任务舱39中的任务设备开始工作。
[0120]
t2＝2
·
h/v
release
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0121]
如图23所示，任务完成后，由中央控制器和电源舱38控制电磁铁26通电并带动活动卡扣23，进一步抛弃滑轮柱24和定滑轮28；如图24所示，延迟2秒后，中央控制器和电源舱38控制上层电磁铁18通电，将其对应的上层两个滑块13拉开，抛弃浮空气球1；继续延迟2秒后，多旋翼无人机2开始启动旋翼动力，并按照指令自动返航。
[0122]
·
以快速部署悬浮装置执行常规部署任务为例进行说明。
[0123]
执行常规部署高度为15000m，常规浮空气球选用常用平流层气球设计方案和对应的气源方案。
[0124]
如图25所示，首先拆除快卸机构3上的定滑轮28及所附着的系留绳29和电磁定位销31；上凸缘连接器10连接常规浮空气球，下凸缘连接器33连接常规地面气源，地面系留钩32连接地面系留绳绞盘；常规浮空气球充满后，通过快卸机构3解除下凸缘连接器33及其所连接的地面气源；
[0125]
通过地面系留绳绞盘释放常规浮空气球及其连接的多旋翼无人机2，常规浮空气球升至预定高度后，任务舱39中的任务设备开始工作，任务正常完成后，地面系留绳绞盘回收常规浮空气球及其连接的多旋翼无人机。
[0126]
若上述放飞、工作或回收过程中出现浮空气球失效或地面系留绳断裂，则立刻启动紧急回收程序：如图26所示，快卸机构3中的电磁铁26通电并带动活动卡扣23，进一步抛弃滑轮柱24；中央控制器和电源舱38中的中央控制器控制上层电磁铁18通电，将其对应的上层两个滑块13拉开，抛弃上凸缘连接器10及其连接的常规浮空气球；多旋翼无人机2自由落体至距地面高度500米高度，启动多旋翼无人机2旋翼动力；若不满500米高度，则在抛弃上凸缘连接器10及其连接的常规浮空气球后的2秒，立刻启动多旋翼无人机动力；最后，多旋翼无人机2按指令要求返航。
[0127]
对于本发明的悬浮装置，其基本机构为多旋翼无人机、浮空气球、气源、快卸机构、悬浮任务舱。在实际任务部署时，可根据需要对以上实施例的技术特征进行任意的组合，如：多旋翼无人机+常规浮空气球+常规地面气源+快卸机构+悬浮任务舱，多旋翼无人机+常规浮空气球+气瓶式气源+快卸机构+悬浮任务舱，多旋翼无人机+本发明所设计的浮空气球+常规地面气源+快卸机构+悬浮任务舱，多旋翼无人机+本发明所设计的浮空气球+气瓶式气源+快卸机构+悬浮任务舱，多旋翼无人机+本发明所设计的浮空气球+半开放式气球舱+气瓶式气源+快卸机构+悬浮任务舱等。为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0128]
以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。