系留氣球長效浮空遙感對地觀測平臺的制作方法
【專利摘要】一種系留氣球長效浮空遙感對地觀測平臺，十字懸掛架中心位置連接滾輪，滾輪豎直連接垂直軸的頂端，垂直軸的兩側(cè)通過固定環(huán)連接若干對風(fēng)輪葉片，垂直軸的底端通過法蘭連接發(fā)電機隔板；發(fā)電機隔板通過發(fā)電機支撐柱固定連接發(fā)電機支撐板和盤式發(fā)電機，盤式發(fā)電機連接供電隔板，供電隔板通過供電模塊支撐柱連接傳感器隔板，傳感器隔板上分別放置控制器、蓄電池和穩(wěn)壓器，盤式發(fā)電機通過電纜連接控制器。本發(fā)明的技術(shù)效果是：現(xiàn)有的浮空對地觀測平臺依賴搭載的供電設(shè)備供電或系纜由地面供電，本發(fā)明利用垂直軸風(fēng)力發(fā)電裝置實現(xiàn)了遙感對地觀測平臺自給自足供電，可滿足系留氣球長效遙感對地觀測。
【專利說明】
系留氣球長效浮空遙感對地觀測平臺
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種觀測平臺，尤其涉及一種系留氣球長效浮空遙感對地觀測平臺。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，國內(nèi)外研發(fā)的浮空對地觀測平臺主要是通過搭載的供電設(shè)備供電或系留電纜由地面供電，對地觀測模塊大多未搭載自穩(wěn)云臺進行對地觀測數(shù)據(jù)采集。僅利用搭載的供電設(shè)備，需要燃料供應(yīng)或較大體積電池，裝置質(zhì)量重，影響系留氣球的載荷，難以實現(xiàn)長時間的對地觀測。利用系留電纜由地面供電，可實現(xiàn)長時間給浮空對地觀測平臺供電，但隨著高度的升高電纜線變長，系留氣球的載重加大，地面不易控制，還存在成本高、安全系數(shù)低、操作不方便等缺陷，與本發(fā)明在對地觀測時間、操作方面有一定的差距?？罩邢啾鹊孛骘L(fēng)力更強，如未搭載自穩(wěn)系統(tǒng)，難以保證遙感對地觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量。垂直軸風(fēng)力供電裝置可利用系留氣球在高空所受風(fēng)力或氣流給浮空遙感對地觀測平臺供電，有利于實現(xiàn)長時間浮空遙感對地觀測。同時，雙軸自穩(wěn)平臺的設(shè)計可大幅增強傳感器對地觀測姿態(tài)的穩(wěn)定性。另夕卜，國內(nèi)外也研發(fā)了許多浮空式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，主要集中在利用高空風(fēng)能發(fā)電后通過引下線傳送到地面，但對于浮空對地觀測平臺自給自足的供電裝置研發(fā)較為缺乏。
[0003]現(xiàn)有的浮空對地觀測平臺供電裝置主要集中在搭載的電池或系留電纜由地面供電和直接懸掛傳感器對地航拍，與本發(fā)明的浮空遙感對地觀測平臺研究內(nèi)容相近的專利有我國2009年授予的一項專利[I]，描述了一種氣球航拍拍攝器及系留繩固定裝置，利用氣球搭載的航拍裝置、系留繩環(huán)、電機等來簡化操作工序，實現(xiàn)對地航拍。2014年實用新型專利
[2]，描述了一種長航時定區(qū)域浮空監(jiān)控系統(tǒng)，該裝置將浮空平臺上安裝的攝像頭采集到的視頻傳送到控制模塊，并通過牽引線和地面控制臺連接，以牽引的方式控制平臺與供電。2015年實用新型專利[3]，描述了一種低空檢測浮空平臺，該裝置搭載了合成孔徑雷達、光學(xué)設(shè)備等傳感器，通過搭載的動力系統(tǒng)為浮空平臺供能進行對地觀測。2016年實用新型專利[4]，描述了一種多功能浮空裝置，該裝置搭載平臺和飛行器由機載供電設(shè)備供電，采用有線系纜方式對地進行觀測和監(jiān)測。
[0004][ I ]氣球航拍拍攝器及系留繩固定裝置，申請?zhí)?CN200820158942.2，發(fā)明設(shè)計人:胡精鋼
[2]長航時定區(qū)域浮空監(jiān)控系統(tǒng)，申請?zhí)?CN201320418352.X，發(fā)明設(shè)計人:謝海斌;李睿;陳璟;路暢;鄭睿;王茂;尹棟
[3]低空檢測浮空平臺，申請?zhí)?CN201410566339.8，發(fā)明設(shè)計人:陳勇；薛富利；賀應(yīng)平;郭海軍;李琦；田入東;馬啟明；余剛
[4]多功能浮空裝置，申請?zhí)?CN201520279374.1，發(fā)明設(shè)計人:湯德品；趙平長；羅兆成;李劍鋒;張庚華;張學(xué)輝。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種系留氣球長效浮空遙感對地觀測平臺，本平臺搭載了垂直軸風(fēng)力發(fā)電裝置，該裝置的風(fēng)輪葉片與垂直軸接觸面小、阻轉(zhuǎn)矩小，具有起動風(fēng)速低和風(fēng)能利用率高等特點，可為系留氣球浮空遙感對地觀測系統(tǒng)供電，減少對地面攜帶電源的依賴，實現(xiàn)長時間遙感對地觀測數(shù)據(jù)采集，并能實時把數(shù)據(jù)傳送到地面。同時，本平臺搭載了雙軸自穩(wěn)云臺，可對沖平臺受風(fēng)力影響產(chǎn)生的晃動，最大程度保證垂直對地觀測和遙感影像質(zhì)量。本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)簡單耐用、易安裝和維護、成本較低。
[0006]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，它包括氣球、十字懸掛架、滾輪、垂直軸、風(fēng)輪葉片、固定環(huán)、法蘭、發(fā)電機隔板、發(fā)電機支撐柱、發(fā)電機支撐板、盤式發(fā)電機、供電隔板、控制器、蓄電池、穩(wěn)壓器、傳感器隔板、傳感器模塊中心板、減震球、云臺支撐板、懸掛桿、固定框、伺服馬達、傳感器、無線圖傳設(shè)備，氣球利用吊掛繩連接十字懸掛架，并通過系纜與地面連接固定，其特征在于:十字懸掛架中心位置連接滾輪，滾輪豎直連接垂直軸的頂端，垂直軸的兩側(cè)通過固定環(huán)連接若干對風(fēng)輪葉片，垂直軸的底端通過法蘭連接發(fā)電機隔板;發(fā)電機隔板通過發(fā)電機支撐柱固定連接發(fā)電機支撐板和盤式發(fā)電機，盤式發(fā)電機連接供電隔板，供電隔板通過供電模塊支撐柱連接傳感器隔板，傳感器隔板上分別放置控制器、蓄電池和穩(wěn)壓器，盤式發(fā)電機通過電纜連接控制器，控制器連接蓄電池，蓄電池連接穩(wěn)壓器，穩(wěn)壓器通過電纜向傳感器模塊供電，所述傳感器隔板下表面連接傳感器模塊中心板，傳感器模塊中心板通過若干個減震球連接云臺支撐板，云臺支撐板固定連接懸掛桿與無線圖傳設(shè)備;所述懸掛桿的底端通過伺服馬達連接固定框的一端，固定框的另一端通過伺服馬達連接傳感器，傳感器通過數(shù)據(jù)線與無線圖傳設(shè)備連接。
[0007]所述氣球為PVC專業(yè)氦氣球。
[0008]所述傳感器為對地觀測傳感器。
[0009]所述氣球通過2根系纜與地面固定連接。
[0010]本發(fā)明的技術(shù)效果是:1、現(xiàn)有的浮空對地觀測平臺依賴搭載的供電設(shè)備供電或系纜由地面供電，本發(fā)明利用垂直軸風(fēng)力發(fā)電裝置實現(xiàn)了對遙感對地觀測平臺自給自足供電，可滿足系留氣球長效遙感對地觀測;2、本發(fā)明利用雙軸自穩(wěn)云臺，對沖風(fēng)力對傳感器產(chǎn)生的晃動，最大程度穩(wěn)定傳感器對地觀測姿態(tài)，保證遙感對地觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量;3、本發(fā)明利用無線圖傳設(shè)備，可實時向?qū)γ鎮(zhèn)魉瓦b感對地觀測數(shù)據(jù);4、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單耐用、質(zhì)量較輕、易安裝和維護、成本低廉、環(huán)保、滯空作業(yè)時間長。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明垂直軸風(fēng)力發(fā)電結(jié)構(gòu)圖；
圖3為本發(fā)明供電模塊圖；
圖4為本發(fā)明傳感器模塊結(jié)構(gòu)圖。
[0012]在圖中，1:PVC專業(yè)氦氣球;2:吊掛繩;3:系纜;4:十字懸掛架;5:滾輪;6:垂直軸；7:風(fēng)輪葉片;8:固定螺絲;9:固定環(huán)；10:法蘭；11:發(fā)電機隔板；12:發(fā)電機支撐柱；13:發(fā)電機支撐板；14:盤式發(fā)電機；15:供電隔板；16:供電模塊支撐柱；17:控制器；18:蓄電池；19:穩(wěn)壓器；20:傳感器隔板；21:傳感器模塊中心板；22:減震球；23:云臺支撐板；24:懸掛桿；25:固定框;26:伺服馬達;27:傳感器;28:無線圖傳設(shè)備。
【具體實施方式】
[0013]如圖1、圖2、圖3、圖4所示，本發(fā)明是這樣的，PVC專業(yè)氦氣球I利用吊掛繩2連接了十字懸掛架4，系纜3與地面連接固定;十字懸掛架4連接滾輪5;垂直軸6通過固定環(huán)9和固定螺絲8連接風(fēng)輪葉片7，同時通過法蘭10連接發(fā)電機隔板11;發(fā)電機隔板11通過發(fā)電機支撐柱12固定了發(fā)電機支撐板13和盤式發(fā)電機14，盤式發(fā)電機14連接供電隔板15，供電隔板15通過供電模塊支撐柱16連接傳感器隔板20，傳感器隔板上分別放置控制器17、蓄電池18和穩(wěn)壓器19，在風(fēng)力驅(qū)動下，風(fēng)輪葉片7帶動垂直軸6轉(zhuǎn)動驅(qū)使盤式發(fā)電機14發(fā)電;供電隔板15支撐了整個垂直軸風(fēng)力發(fā)電裝置與連接了供電及其控制模塊;盤式發(fā)電機14產(chǎn)生電能通過電纜連接了控制器17，控制器17連接了蓄電池18，蓄電池18連接了穩(wěn)壓器19，并通過電纜向傳感器模塊供電；傳感器模塊中心板21連接了減震球22，以減少風(fēng)力發(fā)電裝置震動對傳感器模塊的影響；云臺支撐板23固定了懸掛桿24與無線圖傳設(shè)備28;懸掛桿24連接了固定框25、兩個伺服馬達26;固定框25連接和固定了傳感器27，并通過數(shù)據(jù)線與無線圖傳設(shè)備28連接，把遙感對地觀測數(shù)據(jù)傳送到地面;所述氣球為系留氣球，并通過2根系纜與地面設(shè)施連接，提高平臺的穩(wěn)定性，確保系纜不對傳感器獲取的遙感數(shù)據(jù)產(chǎn)生干擾，所述雙風(fēng)輪葉片和盤式發(fā)電機，雙風(fēng)輪葉片與垂直軸通過兩個固定環(huán)相連，減小阻力矩，驅(qū)動即便是低風(fēng)速下盤式發(fā)電機仍可發(fā)電;供電及其控制裝置，利用控制器控制電能輸入，存儲在搭載的蓄電池上，并通過穩(wěn)壓器向遙感對地觀測裝置供電，利用減震球與懸掛桿、無線圖傳設(shè)備相連，減小垂直軸風(fēng)力供電裝置震動來穩(wěn)定傳感器模塊，同時利用2個伺服馬達來對沖平臺因風(fēng)力晃動對傳感器姿態(tài)產(chǎn)生的影響，無線圖傳設(shè)備，由搭載的供電裝置供電，傳感器采集的數(shù)據(jù)經(jīng)由無線圖傳設(shè)備實時傳送到地面。
【主權(quán)項】
1.一種系留氣球長效浮空遙感對地觀測平臺，它包括氣球、十字懸掛架、滾輪、垂直軸、風(fēng)輪葉片、固定環(huán)、法蘭、發(fā)電機隔板、發(fā)電機支撐柱、發(fā)電機支撐板、盤式發(fā)電機、供電隔板、控制器、蓄電池、穩(wěn)壓器、傳感器隔板、傳感器模塊中心板、減震球、云臺支撐板、懸掛桿、固定框、伺服馬達、傳感器、無線圖傳設(shè)備，氣球利用吊掛繩連接十字懸掛架，并通過系纜與地面連接固定，其特征在于:十字懸掛架中心位置連接滾輪，滾輪豎直連接垂直軸的頂端，垂直軸的兩側(cè)通過固定環(huán)連接若干對風(fēng)輪葉片，垂直軸的底端通過法蘭連接發(fā)電機隔板；發(fā)電機隔板通過發(fā)電機支撐柱固定連接發(fā)電機支撐板和盤式發(fā)電機，盤式發(fā)電機連接供電隔板，供電隔板通過供電模塊支撐柱連接傳感器隔板，傳感器隔板上分別放置控制器、蓄電池和穩(wěn)壓器，盤式發(fā)電機通過電纜連接控制器，控制器連接蓄電池，蓄電池連接穩(wěn)壓器，穩(wěn)壓器通過電纜向傳感器模塊供電，所述傳感器隔板下表面連接傳感器模塊中心板，傳感器模塊中心板通過若干個減震球連接云臺支撐板，云臺支撐板固定連接懸掛桿與無線圖傳設(shè)備;所述懸掛桿的底端通過伺服馬達連接固定框的一端，固定框的另一端通過伺服馬達連接傳感器，傳感器通過數(shù)據(jù)線與無線圖傳設(shè)備連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系留氣球長效浮空遙感對地觀測平臺，其特征在于:所述氣球為PVC專業(yè)氦氣球。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系留氣球長效浮空遙感對地觀測平臺，其特征在于:所述傳感器為對地觀測傳感器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系留氣球長效浮空遙感對地觀測平臺，其特征在于:所述氣球通過2根系纜與地面固定連接。
【文檔編號】F03D3/00GK105909464SQ201610426536
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月16日
【發(fā)明人】何海清, 陳曉勇, 程朋根
【申請人】東華理工大學(xué)