专利名称：张弦充气膜杂交结构悬浮式空中机场的制作方法
技术领域：
本发明属于机场工程技术领域，特别是涉及一种张弦充气膜杂交结构悬浮式空中机场。
背景技术：
在现代生活中，机场发挥着越来越重要的作用。随着我国低空空域的开放，私人小型商务飞机拥有极大的潜在市场。然而我国机场同国外相比，数量少，私营少，单体规模大，航班架次多，从而导致私人小型商务飞机的起降时间受限，因此无法充分体现私人小型商务飞机灵活、高效、快捷的特点。为此，人们提出了空中机场的概念，在已有相关报道中，空中机场被描述为空中的航空母舰，是一种依靠核动力驱动的巨型飞行器，其巨大的机身平台可作为飞机的停机坪，空中机场绕地球不停飞行，到达目的地附近，其上的飞机将飞离空中机场而驶往相应地面机场。然而，该设想仍存在诸多缺陷，虽然节省了单架次飞机的航油消耗，但是受地面机场跑道起降飞机架次容量和空中交通流量限制，无法解决目前飞机起降准点率低的问题。而这一问题，随着私人小型商务飞机的日益增多将逐渐加剧。兴建私有机场或许能解决此问题，但其建设、维护和管理成本将会大大超出私人小型商务飞机的采购成本，经济上不合理。因而，如何结合私人小型商务飞机的机型和使用特点，设计一套全新的空中机场系统，充分发挥低空空域开放后空中立体交通优势，就成为我国民航事业进一步发展所面临的重要问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种能够缩短私人小型商务飞机起降等候时间、缓解现有机场交通流量压力、体现私人飞机使用灵活起降自由特点的张弦充气膜杂交结构悬浮式空中机场。为了达到上述目的，本发明提供的张弦充气膜杂交结构悬浮式空中机场包括结构部分、悬浮部分、运输部分和供气供电部分；所述的结构部分包括多榀张弦桁架、多根横向撑杆、多块道面板和多根稳定索；每榀张弦桁架包括上弦桁架、多根竖向撑杆和下弦索，其中上弦桁架由多根木杆通过螺栓球节点连接而形成；竖向撑杆为木杆，多根竖向撑杆的上端相隔距离安装在上弦桁架的多个下弦节点上；下弦索为钢拉索，两端分别与上弦桁架的两端部节点相连，并且中部与多根竖向撑杆的下端相接；横向撑杆为木杆，多根横向撑杆相隔距离连接在相邻上弦桁架上的相应上弦节点间；道面板为矩形轻质高强复合板，多块道面板水平连接在相邻上弦桁架的上端之间，由此构成空中机场道面；稳定索为钢拉索，一端连接在上弦桁架的端部节点上，另一端连接在地面建筑的顶端；所述的悬浮部分包括多 个上部球形气囊、多根气囊拉索和多个下部气囊；其中上部球形气囊和下部气囊由高强膜制成，内部充满密度小于空气的气体,每个上部球形气囊通过至少一根气囊拉索连接在一个上弦桁架端部的上弦节点上；多个下部气囊分别设置在由上弦桁架、相邻两根竖向撑杆和下弦索所围成的多个区域内；所述的运输部分包括多个登机廊桥、多个空中乘客运送站、多条索道拉索、多个乘客运送箱和多个地面乘客运送站；其中多个登机廊桥和多个空中乘客运送站设置在空中机场道面上，登机廊桥为可伸缩结构，其一端能在飞机停靠完毕后与机身登机口对接，另一端与空中乘客运送站连接；空中乘客运送站通过索道拉索与位于地面建筑顶端的地面乘客运送站相连接，并且每根索道拉索上设有若干个乘客运送箱；供气供电部分包括安装在空中乘客运送站内的发电机和充气机，其中发电机用于驱动登机廊桥和充气机工作；充气机同上部球形气囊和下部气囊通过充气管道相连接。所述的张弦充气膜杂交结构悬浮式空中机场还包括安保部分，所述的安保部分为多台无线可视对讲机，分别设置在空中乘客运送站和地面乘客运送站内，用于两处之间的通讯。所述的一个上部球形气囊上连接有3根气囊拉索。
所述的发电机为远程遥控式。所述的多个空中乘客运送站设置在空中机场道面的两侧部位，以供来自不同方向降落的飞机上下乘客使用。本发明提供的张弦充气膜杂交结构悬浮式空中机场是一种全新的空中机场概念，其将传统张弦结构和充气膜结构杂交，由此形成新型的大跨度悬浮式空间结构，利用空气浮力提供上升力，同时利用连接在其与已有地面建筑顶部之间的稳定索提供下拉力，从而保证悬浮式空中机场在空中的平衡稳定，再利用空中索道技术实现乘客运输。其具有如下优点1)能源需求小本机场利用空气浮力升空，只需根据实际情况给气囊充气，因此仅需很少量的电力即可维持结构长期处于悬浮状态。2)机场设置在城市上空，不占用城市空间。
3)由于专供私人小型飞机起降，起降时间灵活，同时缩短了机场和城市之间的距离。4)私人小型飞机载重量轻、起降滑行距离短、乘客数量少，对悬浮力、跑道长度和索道运输要求低，因此利用张弦充气膜杂交结构安全可靠。5)用途多样可作为城市景观、旅游景点和小型军用飞机备降平台等。6)施工方便在地面拼装结束后充气即可升空。7)检修维护方便日常检修时，维修人员可乘坐索道上到空中机场道面上进行实地检修，如果需要大修，则可放掉部分气囊内空气，机场平台下降至安全高度后再采取相应大修措施。8)充分发挥材料性能悬浮式空中机场的结构部分采用木结构，充分发挥了木结构自重轻、抗拉压能力强的材料性能特点，从而利用空气浮力实现低能耗悬浮。
图I为无飞机降落的正常状况下本发明提供的张弦充气膜杂交结构悬浮式空中机场结构侧视图。图2为有飞机降落的工作状况下本发明提供的张弦充气膜杂交结构悬浮式空中机场结构侧视图。图3为检修状况下本发明提供的张弦充气膜杂交结构悬浮式空中机场结构侧视图。图4为本发明提供的张弦充气膜杂交结构悬浮式空中机场结构正视图(含道面板、不含空中乘客运送站和索道拉索)。
图5为本发明提供的张弦充气膜杂交结构悬浮式空中机场的结构正视图(含空中乘客运送站和索道拉索)。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明提供的张弦充气膜杂交结构悬浮式空中机场进行详细说明。如图I-图5所示，本发明提供的张弦充气膜杂交结构悬浮式空中机场包括所述的张弦充气膜杂交结构悬浮式空中机场包括结构部分、悬浮部分、运输部分和供气供电部分；所述的结构部分包括多榀张弦桁架、多根横向撑杆9、多块道面板10和多根稳定索11 ；每榀张弦桁架包括上弦桁架6、多根竖向撑杆7和下弦索8，其中上弦桁架6由多根木杆通过螺栓球节点连接而形成；竖向撑杆7为木杆，多根竖向撑杆7的上端相隔距离安装在上弦桁架6的多个下弦节点上；下弦索8为钢拉索，两端分别与上弦桁架6的两端部节点相连，
并且中部与多根竖向撑杆7的下端相接；横向撑杆9为木杆,多根横向撑杆9相隔距尚连接在相邻上弦桁架6上的相应上弦节点间；道面板10为矩形轻质高强复合板，多块道面板10水平连接在相邻上弦桁架6的上端之间，由此构成空中机场道面；稳定索11为钢拉索，一端连接在上弦桁架6的端部节点上，另一端连接在地面建筑I的顶端；所述的悬浮部分包括多个上部球形气囊13、多根气囊拉索14和多个下部气囊15 ;其中上部球形气囊13和下部气囊15由高强膜制成，内部充满密度小于空气的气体,每个上部球形气囊13通过至少一根气囊拉索14连接在一个上弦桁架6端部的上弦节点上；多个下部气囊15分别设置在由上弦桁架6、相邻两根竖向撑杆7和下弦索8所围成的多个区域内；所述的运输部分包括多个登机廊桥16、多个空中乘客运送站17、多条索道拉索18、多个乘客运送箱19和多个地面乘客运送站20 ;其中多个登机廊桥16和多个空中乘客运送站17设置在空中机场道面上，登机廊桥16为可伸缩结构，其一端能在飞机停靠完毕后与机身登机口对接，另一端与空中乘客运送站17连接；空中乘客运送站17通过索道拉索18与位于地面建筑I顶端的地面乘客运送站20相连接，并且每根索道拉索18上设有若干个乘客运送箱19 ;供气供电部分包括安装在空中乘客运送站17内的发电机和充气机，其中发电机用于驱动登机廊桥16和充气机工作；充气机同上部球形气囊13和下部气囊15通过充气管道相连接。所述的张弦充气膜杂交结构悬浮式空中机场还包括安保部分，所述的安保部分为多台无线可视对讲机，分别设置在空中乘客运送站17和地面乘客运送站20内，用于两处之间的通讯。所述的一个上部球形气囊13上连接有3根气囊拉索14。 所述的发电机为远程遥控式。所述的多个空中乘客运送站17设置在空中机场道面的两侧部位，以供来自不同方向降落的飞机上下乘客使用。现将本发明提供的张弦充气膜杂交结构悬浮式空中机场运行方式阐述如下私人小型商务飞机2在降落前，本空中机场的稳定索11内部存在预应力，因此处于如图I所示的张拉状态。私人小型商务飞机2降落后，空中机场将下移一小段距离，但此时小型商务飞机2的自重同稳定索11内力的减少相平衡，由此结构仍处于稳定状态，此时状态如图2所示。如果空中机场需要大修，可放掉部分气囊13，15内的空气，这时空中机场将下降至如图3所示的安全高度，然后再采取相应的大修措施，大修结束后控制发电机给充气机通电，为 气囊13，15充气，空中机场再次上升至设计高度，即可恢复正常通航能力。
权利要求
1.一种张弦充气膜杂交结构悬浮式空中机场,其特征在于所述的张弦充气膜杂交结构悬浮式空中机场包括结构部分、悬浮部分、运输部分和供气供电部分；所述的结构部分包括多榀张弦桁架、多根横向撑杆(9)、多块道面板(10)和多根稳定索(11);每榀张弦桁架包括上弦桁架(6)、多根竖向撑杆(7)和下弦索(8)，其中上弦桁架(6)由多根木杆通过螺栓球节点连接而形成；竖向撑杆⑵为木杆，多根竖向撑杆(7)的上端相隔距离安装在上弦桁架(6)的多个下弦节点上；下弦索(8)为钢拉索，两端分别与上弦桁架(6)的两端部节点相连，并且中部与多根竖向撑杆(7)的下端相接；横向撑杆(9)为木杆，多根横向撑杆(9)相隔距离连接在相邻上弦桁架(6)上的相应上弦节点间；道面板(10)为矩形轻质高强复合板，多块道面板(10)水平连接在相邻上弦桁架(6)的上端之间，由此构成空中机场道面；稳定索(11)为钢拉索，一端连接在上弦桁架￠)的端部节点上，另一端连接在地面建筑(I)的顶端；所述的悬浮部分包括多个上部球形气囊(13)、多根气囊拉索(14)和多个下部气囊(15);其中上部球形气囊(13)和下部气囊(15)由高强膜制成，内部充满密度小于空气的气体，每个上部球形气囊(13)通过至少一根气囊拉索(14)连接在一个上弦桁架(6)端部的上弦节点上；多个下部气囊(15)分别设置在由上弦桁架￠)、相邻两根竖向撑杆(7)和下弦索(8)所围成的多个区域内；所述的运输部分包括多个登机廊桥(16)、多个空中乘客运送站(17)、多条索道拉索(18)、多个乘客运送箱(19)和多个地面乘客运送站(20);其中多个登机廊桥(16)和多个空中乘客运送站(17)设置在空中机场道面上，登机廊桥(16)为可伸缩结构，其一端能在飞机停靠完毕后与机身登机口对接，另一端与空中乘客运送站(17)连接；空中乘客运送站(17)通过索道拉索(18)与位于地面建筑(I)顶端的地面乘客运送站(20)相连接，并且每根索道拉索(18)上设有若干个乘客运送箱(19);供气供电部分包括安装在空中乘客运送站(17)内的发电机和充气机，其中发电机用于驱动登机廊桥(16)和充气机工作；充气机同上部球形气囊(13)和下部气囊(15)通过充气管道相连接。
2.根据权利要求I所述的张弦充气膜杂交结构悬浮式空中机场，其特征在于所述的张弦充气膜杂交结构悬浮式空中机场还包括安保部分，所述的安保部分为多台无线可视对讲机，分别设置在空中乘客运送站(17)和地面乘客运送站(20)内，用于两处之间的通讯。
3.根据权利要求I所述的张弦充气膜杂交结构悬浮式空中机场，其特征在于所述的一个上部球形气囊(13)上连接有3根气囊拉索(14)。
4.根据权利要求I所述的张弦充气膜杂交结构悬浮式空中机场，其特征在于所述的发电机为远程遥控式。
5.根据权利要求I所述的张弦充气膜杂交结构悬浮式空中机场，其特征在于所述的多个空中乘客运送站(17)设置在空中机场道面的两侧部位，以供来自不同方向降落的飞机上下乘客使用。
全文摘要
一种张弦充气膜杂交结构悬浮式空中机场。包括结构部分、悬浮部分、运输部分、供气供电部分和安保部分，其中，结构部分包括上弦桁架、竖向撑杆、下弦索、横向撑杆、道面板、稳定索；悬浮部分包括上部球形气囊、气囊拉索和下部气囊；运输部分包括登机廊桥、空中乘客运送站、索道拉索、乘客运送箱、地面乘客运送站；供气供电部分包括发电机、充气机、充气管道和电线；安保部分为无线可视对讲机。本发明提供的张弦充气膜杂交结构悬浮式空中机场，结构部分为张弦木结构，悬浮部分为充气膜结构，在地面组装后利用空气浮力升空，可为小型商务客机提供起降平台和上下乘客服务，减少了客机起降等待时间，充分利用了城市低空空域。
文档编号E01C9/00GK102704714SQ201210179320
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月4日 优先权日2012年6月4日
发明者刘国光, 武志玮 申请人:中国民航大学