一种自动控制无人热气球的制作方法

本实用新型属于航空热气球领域，更具体地，涉及一种自动控制无人热气球。

背景技术：

传统热气球主要以载人热气球为主，同时可以作为空投平台来使用。例如，专利文献CN201310018577.0中公开了一种有人热气球空投物资平台，其主要特点是通过载人热气球让货物在低空低速下投放，整个过程通过热气球驾驶员来完成。

但是传统热气球及其空投平台都存在一定的缺陷和不足，主要有以下几点：(1)载人热气球需要专业的热气球飞行员来操作，成本高，同时具备一定的危险性。(2)载人热气球飞行高度受限较为严重。(3)载人热气球不能携带危险的物品进行空投试验。

为克服上述缺陷，现有技术中也存在无人热气球，例如专利文献 CN206031743U中公开了一种具有无人驾驶技术的系留飞热气球，其包括热气球球体与球体经线中下半部分与系留绳相连接的抗风绳、球体经线最下端相连接的装有燃气罐的篮框、篮框上面支撑架顶端安装的燃气炉、燃气炉的外面安装的防风火筒和燃气炉的底部安装的小型推拉杆电机；在热气球准备升空时，驾驶员手按遥控器的前进键，遥控器发射的信号被与电源用电线相连接的接收器收到，接收器启动电流开关，使小型推拉杆电机向前推动拉杆，拉杆顶端拴着的牵引绳带动与牵引绳相连接的燃气炉的加气开关启动，往热气球体内增加热能使热气球升空。该技术方案中公开的热气球通过遥控控制电机来驱动燃气炉启闭对热气球的加热控制，实现热气球的自动控制。

但是，该方案中的热气球一方面无法操作排气幅实现升降自由控制，另一方面其采用牵引绳对燃气炉开关进行控制，且牵引绳通过电机驱动进行控制，这种控制方式由于绳索及电机精度因素使得其对燃气炉的开关无法进行精确实时的控制，整体飞行控制精度不高，而且其智能化程度不高，无法满足实际需求。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供一种自动控制无人热气球，其通过内部优化的结构和控制系统的改进设计，使得其可以实现精确的自动控制，控制精度高，安全可靠。

为实现上述目的，按照本实用新型，提供一种自动控制无人热气球，其特征在于，该热气球包括

热气球球囊；

设置在球囊内的燃烧器；以及

位于热气球球体下方并与其连接的热气球吊舱，该热气球吊舱包括承力环和舱体，其中所述承力环上设置有连接件，所述舱体通过拉绳连接所述连接件以将其吊在承力环下方，所述球囊通过多个拉绳连接所述连接件而实现与热气球吊舱的连接；

且所述舱体内设置有机载控制设备和排气幅操作机构，其中所述机载控制设备包括燃烧器控制器和排气幅操作控制器，所述燃烧器控制器用于控制燃料阀门的启闭实现对燃烧器的点火和燃烧加热，所述排气幅操作控制器用于驱动作动机构动作实现对排气幅操作机构的操作。

作为本实用新型的进一步改进，所述燃烧器控制器包括控制单元、电磁阀和设置在燃料管道上的燃料总阀门，其中所述控制单元通过控制所述燃料总阀门的启闭实现对燃烧器的点火控制，通过控制所述电磁阀的启闭控制燃料流量实现对燃烧时长的控制从而实现加热控制。

作为本实用新型的进一步改进，所述排气幅操作控制器包括控制模块、电动绞盘以及排气幅拉绳，所述控制模块用于控制所述电动绞盘转动，从而带动所述排气幅拉绳作动，实现对排气幅的操纵。

作为本实用新型的进一步改进，所述承力环上的连接件为承力耳片，其为多个，周向均匀固定设置在所述承力环上，各承力耳片上开设有多个连接孔，以分别用于与舱体拉绳和球囊拉绳连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述承力耳片还设有与系留绳连接的孔，用于系留绳穿过并连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述燃烧器包括燃烧器托架和燃烧器本体，所述燃烧器托架呈环状，其外圈通过球囊拉绳固定，所述燃烧器本体设置在燃烧器托架中心。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)本实用新型的无人热气球其通过结构和控制系统的优化改进，在地面控制信号的控制下，利用燃烧器控制器和排气幅操作控制器实现对热气球的升降控制升空、降落控制，并能够控制在指定区域和指定高度内飞行，控制实时性强、控制精度高。

(2)本实用新型的自动控制无人热气球可以用来高空飞行，也可以用来投放危险物品，节省人力物力。

附图说明

图1是本实用新型一个实施例的自动控制无人热气球吊舱结构示意图；

图2是本实用新型图1的自动控制无人热气球的承力环连接示意图；

图3是图1的自动控制无人热气球的燃烧器控制原理图；

图4是图1的自动控制无人热气球的排气幅操纵装置示意图；

图5是图1的自动控制无人热气球的控制系统组成示意图；

图6是图1的自动控制无人热气球适用的地面遥控设备组成示意图；

图7是图1的自动控制无人热气球的适用的遥控器与接收机链路示意图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：

1-球囊 2-加热器 3-吊舱 4-排气幅操纵装置5-承力环 6-燃烧器托架 7- 燃烧器 8-电磁阀 9-控制器 10-控制系统 11-电动绞盘 12-排气幅拉绳 13- 燃料总阀门 14-机载电池 15-球囊钢丝绳 16-螺纹连接环 17-短系留绳 18-长系留绳 19-舱体钢丝绳 20-任务设备钢丝绳。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1是本实用新型一个实施例的自动控制无人热气球吊舱结构示意图。如图1所示，本实施例的一种自动控制无人热气球，主要包括热气球球囊，设置在球囊内的燃烧器以及位于热气球球体下方并与其连接的热气球吊舱3。

图2是本实用新型图1的自动控制无人热气球的承力环连接示意图。如图 1和2所示，热气球吊舱3包括承力环5和舱体，其中承力环上设置有连接件，本实施例中优选是承力角片。

舱体通过拉绳连接连接件以将其吊在承力环下方，作为承载控制器及相关试验和飞行设备的载体。球囊通过多个拉绳连接连接件而实现与热气球吊舱的连接，即热气球吊舱通过该连接件吊设在球囊下方。

图3是图1的自动控制无人热气球的燃烧器控制原理图；图4是图1的自动控制无人热气球的排气幅操纵装置示意图；图5是图1的自动控制无人热气球的控制系统组成示意图。如图3所示，舱体内设置有机载控制设备和排气幅操作机构，其中机载控制设备9包括燃烧器控制器和排气幅操作控制器，燃烧器控制器用于控制燃料阀门的启闭实现对燃烧器的点火和燃烧加热，排气幅操作控制器用于驱动作动机构动作实现对排气幅操作机构的操作。

具体地，如图3-5所示，燃烧器控制器包括控制单元、电磁阀8和设置在燃料管道上的燃料总阀门13，其中控制单元通过控制燃料总阀门13的启闭实现对燃烧器的点火控制，通过控制电磁阀8的启闭控制燃料流量实现对燃烧时长的控制从而实现加热控制。

如图3-5所示，排气幅操作控制器包括控制模块、电动绞盘11以及排气幅拉绳 12，控制模块用于控制电动绞盘11转动，从而带动排气幅拉绳12作动，拉动伞绳释放空气，实现对排气幅的操纵。

如图2，在一个优选实施例中，承力环上的承力耳片为多个，例如优选为4 个，4个承力耳片与球囊钢丝绳相连，同时耳片上可以系系留绳。

在一个实施例中舱体优选分为三个舱，一个舱安放控制系统及排气幅操纵机构，一个舱放燃料瓶，一个舱放任务设备。

如图1和3所示，加热器2包括燃烧器托架6和燃烧器本体7，燃烧器托架呈环状，其外圈通过球囊拉绳固定，例如各球囊拉绳缠绕该托架外圈，已将其固定。托架中心设置有内圈，燃烧器本体设置在燃烧器托架内圈的中心。

一个优选实施例中，距球囊顶部一定高度(例如5m或其他尺寸)位置安装有球囊温度传感器。

为匹配热气球的控制，适应性还设置有地面控制设备，以发出相应的控制指令对控制系统进行控制。机载控制设备与地面控制装置通信并且记录热气球的飞行状态、飞行轨迹及飞行高度。其中地面设备包括地面控制装置和相关保障设备实现对热气球的自动控制。地面控制系统为面板设备包含控制命令开关、信息采集指示屏和相对气压高度清零按钮，所述控制命令开关用于发出操作指令，所述信息采集指示屏对热气球飞行过程中气压高度、加热器火焰温度、风速、航迹进行采集显示，所述相对气压高度清零按钮用于对气压高度进行清零。

优选地，机载控制设备可以设置主控制系统和备用控制系统两套独立系统，两套控制系统均由空中部分与地面部分组成。在一个优选实施例中，控制系统采用485MHZ的数传电台进行信号传输，与地面数传电台的数据通讯，并将监测的数据送地面控制装置中液晶显示器。空中控制器采用单片机控制继电器来接通被控设备的电路，被控制设备只需要电路接通即可完成动作。主控系统设定自保程序，当主控制系统的空中控制器检测到加热器连续加热时间超过1分钟，则自动关闭燃料主阀门与电磁阀电源开关，并拉动排气幅拉绳。正常的热气球操作过程中，操作加热器的开启应该是连续间歇性的，即每次加热时间不超过一定时间，例如10秒，然后根据需要间隔几秒后再次打开加热。

在一个优选实施例中，备份控制系统采用2.4G的比例遥控器来完成动作控制。备份控制系统由比例遥控器、接收机、舵机组成。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。