摘 要 系留氣球是一種無(wú)動(dòng)力的浮空器，在球體充入一定體積的特殊氣體，依靠自身氣體產(chǎn)生浮力可以達(dá)到升空、滯空目的，近年來(lái)在軍事、電子、環(huán)保、安防等行業(yè)應(yīng)用廣泛。由于壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)是系留氣球核心和關(guān)鍵，通過(guò)對(duì)系留氣球壓力調(diào)節(jié)應(yīng)急裝置優(yōu)化，大大增強(qiáng)了氣球的安全性。

關(guān)鍵詞 系留氣球;壓力調(diào)節(jié);應(yīng)急裝置優(yōu)化

引言

系留氣球是一種無(wú)動(dòng)力的浮空器，在球體充入一定體積的特殊氣體，依靠自身氣體產(chǎn)生浮力可以達(dá)到升空、滯空目的。該系留氣球具有一定帶載荷能力、留空時(shí)間長(zhǎng)、使用維護(hù)成本低、節(jié)能環(huán)保等特點(diǎn)，近年來(lái)在軍事、電子、環(huán)保、安防等行業(yè)應(yīng)用廣泛，大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)、應(yīng)急通信、安保防空都有系留氣球的身影。

用戶可以根據(jù)帶載重量及升空高度等需求，選擇不同體積的系留氣球作為搭載升空平臺(tái)，指標(biāo)有帶載重量可以幾十公斤至幾噸、升空高度可以幾十米至幾千米不同型號(hào)的系留氣球[1]。

1壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)

1.1 壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)重要性

系留氣球由電源、測(cè)控、系留設(shè)施等分系統(tǒng)組成，而球上壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)是系留氣球核心和關(guān)鍵之一。根據(jù)設(shè)置壓力參數(shù)通過(guò)風(fēng)機(jī)閥門等執(zhí)行機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)各氣室與大氣差壓保證球體剛度成形，如果壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)失效則球體無(wú)法完成自身壓力保形調(diào)節(jié)，這對(duì)于球體的安全是災(zāi)難性的。所以保證系留氣球壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)的正常工作是設(shè)計(jì)師關(guān)注的重點(diǎn)，目前該系統(tǒng)核心設(shè)備采用雙備份設(shè)計(jì)，一般情況能夠保證球體安全。但是如果遇到雷暴大風(fēng)天氣設(shè)備失效，球體自身?yè)u晃擺動(dòng)高空作業(yè)不能保證安全，維修人員無(wú)法攀爬進(jìn)入球體排除故障，這時(shí)急需一種簡(jiǎn)單實(shí)用的應(yīng)急壓力調(diào)節(jié)裝置對(duì)球體進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)。

1.2 壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

通過(guò)設(shè)計(jì)改進(jìn)，增加1種地面應(yīng)急壓力調(diào)節(jié)裝置。當(dāng)遇到雷暴大風(fēng)天氣使球上測(cè)控、執(zhí)行控制系統(tǒng)失效時(shí)，無(wú)法調(diào)節(jié)球體各氣室的壓力值，面臨氣室壓力失控的危險(xiǎn)，采取迅速啟動(dòng)地面應(yīng)急壓力調(diào)節(jié)裝置，幾分鐘內(nèi)便可將地面壓力控制電源連接至球上風(fēng)機(jī)閥門供電，可實(shí)現(xiàn)單人在地面對(duì)氣球壓力實(shí)施調(diào)節(jié)。操作快速、便捷，可以排除天氣條件和人員不足對(duì)實(shí)施應(yīng)急預(yù)案的影響，大大增強(qiáng)了氣球的安全性[2]。

2壓力調(diào)節(jié)應(yīng)急裝置

2.1 設(shè)計(jì)方案

可以在球上某個(gè)氣室風(fēng)機(jī)和閥門供電接頭處，設(shè)計(jì)安裝一種電源三通轉(zhuǎn)接插頭工裝，將備用電源供電電纜從副氣囊風(fēng)機(jī)閥門處沿球上拉索向下鋪設(shè)延伸至系留部件處，結(jié)點(diǎn)設(shè)置方便單人操作高度即可。利用設(shè)計(jì)制作的地面應(yīng)急風(fēng)機(jī)閥門啟?？刂坪校ㄟ^(guò)線纜連接至系留部件預(yù)留連接口，從而控制球上氣室的風(fēng)機(jī)閥門啟停，即實(shí)現(xiàn)在地面對(duì)球體壓力值調(diào)節(jié)的目的，達(dá)到了球體氣室應(yīng)急調(diào)節(jié)目的。

2.2 模擬驗(yàn)證工作狀態(tài)

將制作完成的風(fēng)機(jī)電源轉(zhuǎn)接工裝，按照設(shè)計(jì)方案實(shí)施布線，模擬球上執(zhí)行控制系統(tǒng)發(fā)生故障及雷暴天氣來(lái)臨情況下啟動(dòng)地面壓力調(diào)節(jié)預(yù)案。將地面壓力調(diào)節(jié)控制盒風(fēng)機(jī)電源電纜在系留部件處與風(fēng)機(jī)電源轉(zhuǎn)接工裝連接，驗(yàn)證利用地面壓力調(diào)節(jié)裝置控制副氣囊風(fēng)機(jī)閥門是否能正常啟停，可通過(guò)氣球監(jiān)控系統(tǒng)軟件界面監(jiān)測(cè)地面對(duì)應(yīng)連接的風(fēng)機(jī)是否進(jìn)行啟停工作，監(jiān)控界面球體壓力曲線變化是否正常[3]。

3結(jié)束語(yǔ)

本文闡述了在系留氣球?qū)嶋H應(yīng)用中，壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)的重要性和優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，通過(guò)改進(jìn)設(shè)計(jì)增加應(yīng)急壓力調(diào)節(jié)裝置，增強(qiáng)了系留氣球的安全性保障。通過(guò)模擬驗(yàn)證該裝置工作狀態(tài)，能夠有效調(diào)節(jié)球體自身壓力，滿足設(shè)計(jì)要求。類似的系留氣球系統(tǒng)均可以利用該裝置，提高系統(tǒng)壓力調(diào)節(jié)安全性。

參考文獻(xiàn)

[1] 李萬(wàn)明，李繼雄，嚴(yán)涵.我國(guó)浮空器的技術(shù)發(fā)展與標(biāo)準(zhǔn)需求[J].航空標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量，2007（6）：15-17.

[2] 張常東，紀(jì)章輝，陳長(zhǎng)輝，等.系留氣球壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用[C].2011年中國(guó)浮空器大會(huì).2011年中國(guó)浮空器大會(huì)論文集.荊門：中國(guó)特種飛行器研究所，2011：334-342.

[3] 劉宗強(qiáng)，李彥江.系留氣球安全性設(shè)計(jì)[C].2015航空試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)學(xué)術(shù)交流會(huì).2015航空試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集.荊門：中國(guó)特種飛行器研究所，2015：695-697.

作者簡(jiǎn)介

車開敏（1985-），男，安徽滁州人;畢業(yè)院校：合肥工業(yè)大學(xué)，專業(yè)：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)，學(xué)歷：本科，職稱：工程師，現(xiàn)就職單位：中國(guó)電子科技集團(tuán)第三十八研究所，研究方向：浮空器飛行試驗(yàn)設(shè)計(jì)。