物14与周边薄膜圈12、支撑环2相连接，支撑物14上置有气栗9、气阀10、储气囊8以及起连接作用的气路管道11。碟形浮力装置内充装有常压轻质气体，储气囊8内充装高压轻质气体，在飞行器需要提升高度时，与储气囊8连接的气阀10由控制装置切换到开通状态，储气囊8内储存的高压轻质气体通过气路管道11进入到碟形浮力装置使浮力装置的体积增加，下层膜13为浮力装置弹性下层膜3膨胀后的形态。浮力装置体积的增加使其产生的升力增大，在浮力装置内气压传感器(图中未标示)检测到浮力装置之内气压达到预定值时，控制装置控制气阀10切换到关闭状态，停止向浮力装置内充气。在飞行器需要降低飞行高度时，控制装置启动气栗9，气栗9将浮力装置内的常压气体充入储气囊8，随着气体被不断充入气囊8，碟形浮力装置内的气体不断减少，浮力装置的体积随之减小，造成浮力装置的浮力减少，使飞行器处于高度下降状态，弹性下层膜由收缩前的弹性下层膜13恢复为收缩后的弹性膜3。在浮力装置内气压达到预定值时，控制装置控制气栗9停止工作。电流线路及控制线路15、16通过支撑物13、支架4、竖轴5与飞行器主仓内7的控制装置及蓄电装置连接。太阳能薄膜产生的电流通过支架4、竖轴5输送到飞行主仓7内的充电单元。
[0040]图4是本发明实施例中一种高压储气装置的结构示意图。如图4所示，实施例中的高压储气装备与浮力装置的上层膜I结合在一起，由浮力装置的上层膜I与膜19构成高压储气装置，气体交换装置18用于在浮力装置与高压储气装置之间进行气体交换以对飞行器的飞行高度进行控制。
[0041]图5是本发明实施例中一种具形变特征下层膜浮力装置的纵剖面示意图，图6是本发明实施例中一种具形变特征下层膜浮力装置的平面图。相对于图2所示实施例中飞行器浮力装置具有伸缩性的下层膜3，通过下层膜3的伸缩改变浮力装置的体积，图5、图6揭示一种具形变特征的的浮力装置下层膜20，该下层膜20虽然不具伸缩性，但其可通过其具有的褶皱构造的闭合与伸展来改变浮力装置的体积。在图5、图6揭示的实施例中，具有伸展特性下层膜20具有环形褶皱构造，该环状褶皱构造具有脊部23及沟部22。在浮力装置处于未充满状态时，下层膜20的环形褶皱处于闭合状态，处于下层膜20状态，而在浮力装置处于充满状态时，下层膜20的环形褶皱处于伸展状态，此时下层膜处于下层膜21状态。
[0042]图7是本发明提出飞行器实施例的控制系统结构框图，如图所示，飞行器系统包括充气式飞行器24及地面控制装置25，充气式飞行器24内置控制单元，控制单元依靠无线通信单元可建立与地面控制装置25之间的联系，接收从地面控制装置25发出的控制指令，并向地面控制装置发送充气式飞行器24采集的图像数据、飞行器位置等信息。控制单元从充气式飞行器内置的温度、气压检测装置获得浮力装置内部及外部环境的气压、温度等信息，并通过风力、风向检测装置获得飞行器所处环境的风力、风向数据。同时飞行器内部还安置电子罗盘、卫星定位系统、重力传感器以及图像传感器、磁力仪等设备，使得控制单元及地面操控者能够及时掌握充气式飞行器24飞行的方位、所处的位置、飞行器的倾斜状况，并可对地面目标进行定点拍照或摄像，或对特定区域进行磁法、重力等测量活动。对于飞行器的飞行高度升降装置及水平推进装置，飞行器控制装置一方面可通过检测装置获得升降控制系统气栗、阀门的工作状态信息以及水平推进装置的角度、在竖轴5的位置、推力大小等信息，另一方面飞行器控制装置通过对气栗、阀门的控制对飞行器的飞行高度进行控制，同时通过对水平推进装置的推进方向、在竖轴5的位置、推力大小的控制实现对飞行器飞行的控制。
[0043]以上所述的仅是本发明的优选实施方式，本发明不限于以上实施例或实施例列出的方案。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的基本构思的前提下直接导出或联想到的其它改进和变化均应认为包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种浮力式飞行器，包括充装轻质气体的浮力装置、高压储气装置、气体交换装置、水平驱动装置、飞行器主仓，其特征在于飞行器浮力装置由具固定形状上层膜或壳与具形变特征下层膜通过边缘部结合形成的密闭腔体构成，上层膜或壳表面部分或全部覆盖有柔性太阳能电池板或直接由包含柔性太阳能电池的材料构成。2.如权利要求1所述浮力式飞行器，其特征在于该飞行器浮力装置的下层膜具伸缩弹性或具可舒展褶皱状构造。3.如权利要求1所述浮力式飞行器的浮力装置，其特征在于上层膜与下层膜通过边缘部结合形成环形的薄膜圈，薄膜圈与其外围的支撑环相连接，具以上构造的浮力装置呈扁平的圆盘状。4.如权利要求1所述的浮力式飞行器，其特征在于该飞行器进一步包括与支撑环相连接的支架，支架下端为一竖轴，飞行器的水平驱动装置、飞行主仓与支架下端的竖轴相连接，水平驱动装置位于浮力装置与飞行器主仓之间。5.如权利要求1所述的浮力式飞行器，其特征在于飞行器的气体交换装置包括气栗、气阀、相关联的气体管路及控制电路，飞行器的高压储气装置、气体交换装置安置于浮力装置内。6.如权利要求1所述的浮力式飞行器，其特征在于飞行器水平驱动装置可独立以支架下端的竖轴为轴心进行旋转。7.如权利要求1所述的浮力式飞行器，其特征在于飞行器的水平驱动装置可沿支架下端的竖轴纵向运动。8.如权利要求1所述的浮力式飞行器，其特征在于飞行器的主仓内置有飞行器的充电装置、蓄电装置、控制装置、无线通信装置、载荷。9.如权利要求1所述的浮力式飞行器，其特征在于飞行器进一步包括检测浮力装置内及浮力装置外部环境气压、温度等指标的检测装置。10.一种控制浮力式飞行器升降的方法，包括步骤: 利用实际测试及理论计算，确定出飞行器浮力装置在各种外部气压、温度等条件下使飞行装置处于悬停状态(飞行器处于不升不降状态)的浮力装置内部临界气压值； 利用检测装置检测浮力装置外部的气压、温度等值； 根据检测出的浮力装置外部气压、温度等值，确定出与该条件对应的使飞行器处于悬停状态的浮力装置内部气压临界值； 检测浮力装置内部的气压值； 根据飞行装置高度控制的目的，通过气栗、阀门控制浮力装置及储气装置之间的轻质气体交换，使浮力装置内部气压等于、高于或低于内部压力临界值； 控制飞行器处于悬停、上升或下降的状态。11.一种控制浮力式飞行器水平飞行的方法，包括步骤: 接受飞行目标的位置指令； 检测飞行器的当前位置信息； 检测飞行器所处位置的风速、风向； 根据飞行目标位置、飞行器当前位置、所处位置的风速风向调整水平驱动装置的驱动方向；根据飞行器所处位置的风速调整水平驱动装置在支架竖轴的位置；确定水平驱动装置的转速并启动水平驱动装置驱动飞行器飞行。
【专利摘要】本发明涉及充气式飞行器制造领域，本发明公开的飞行器包括充装轻质气体的浮力装置、高压储气装置、气体交换装置、水平驱动装置、飞行器主仓。该飞行器利用充装轻质气体（如氢气、氦气等）的浮力装置获得克服飞行器自身重量的升力，并利用水平驱动装置产生的推力驱动飞行器做水平方向的运动，飞行器采用太阳能电池作为电力供应源。其特征在于飞行器浮力装置由具固定形态的上层膜或壳与具明显形变特征的下层膜通过边缘部结合形成的密闭腔体构成。本发明提出的充气式飞行器结构简单，通过浮力装置上层膜内置的太阳能电池提供了电力能源，适合于长时间滞空飞行。
【IPC分类】B64B1/58, B64B1/62
【公开号】CN105083522
【申请号】CN201510464226
【发明人】王建勤
【申请人】王建勤
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年8月2日