專利名稱：安全氫氣浮力、氫能燃料藍(lán)天飛船的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為安全氫氣浮力、氫能燃料藍(lán)天飛船，屬于航空技術(shù)領(lǐng)域的氣球飛行器技術(shù)——飛艇技術(shù)。
背景技術(shù)：
在飛機(jī)航空興起和完全占領(lǐng)航空業(yè)的年代中，從20世紀(jì)70年代起，充氣飛行器——飛艇航空又開始復(fù)蘇。這一方面是由于新的材料技術(shù)與控制技術(shù)可以改進(jìn)歷史上飛艇的缺陷，從而使飛艇在載重量、航運(yùn)成本、安全性上具備了與飛機(jī)航空競爭的能力；更重要的深層原因則是世界能源、石油緊缺日益嚴(yán)重，消耗巨量石油的飛機(jī)航空業(yè)也就面臨嚴(yán)重的危機(jī)。一旦石油枯竭，現(xiàn)有的一切飛機(jī)將成為一堆廢物。
正在復(fù)蘇的充氣飛艇幾十年來發(fā)展速度并不快，遠(yuǎn)沒有大量進(jìn)入民用航空及其他實(shí)用航空領(lǐng)域，是因?yàn)樵诎踩浴?shí)用性上還存在一些缺點(diǎn)，特別是靈活自如地控制空中各個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)尚不完善，以及所消耗的能源基本上仍然是石油產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是要設(shè)計(jì)制造一種較現(xiàn)有同類產(chǎn)品更加安全、經(jīng)濟(jì)、控制靈活的充氣飛行器，使它在實(shí)用用途上對飛機(jī)航空具有更強(qiáng)的競爭力使它的空難事故率遠(yuǎn)低于現(xiàn)有飛機(jī)航空，客貨運(yùn)成本大大低于飛機(jī)空運(yùn)，在運(yùn)輸效率、實(shí)用性上也可以和飛機(jī)空運(yùn)媲美；從而使它有條件大量進(jìn)入民用航空業(yè)，以及成為普及到民眾的家用飛行器。本發(fā)明所指的飛行器即是一種相比于歷史上、現(xiàn)有的飛艇有著重大技術(shù)更新的新的飛艇——在本發(fā)明中又將飛艇稱為藍(lán)天飛船。因?yàn)榇c艇是同義詞，前面加藍(lán)天二字表示它航行于大氣層中，有別于目前流行的宇宙飛船的稱謂。
以氦氣球取代氫氣球作為氣球飛行器浮力的來源，曾是安全的需要。而重新以氫氣球部分或全部取代氦氣球，則不僅可以大大降低氣球飛行器的成本(氫氣遠(yuǎn)比氦氣廉價(jià)并且更易于制取)；而且便于采用儲(chǔ)能率極高的氫能作為燃料，可以大大提高飛行器的續(xù)航時(shí)間與航速，大大提高氣球飛行器的實(shí)用效能。
本發(fā)明目的是為了解決重新以氫氣球取代氦氣球帶來的安全問題，本發(fā)明不僅采用了兩種防火屏障——空間分隔，或防火滅火間隔墻；而且裝備有在氫泄漏或氫燃燒引起高溫時(shí)，迅速解脫氫氣球與飛行器其余連接的自動(dòng)保護(hù)裝置。當(dāng)氫氣球與飛行器其余部分因故障自動(dòng)脫離后，飛行器其余部分可依靠剩余的其他產(chǎn)生浮力的充氣機(jī)構(gòu)(氦氣球或備用充氣傘形囊)繼續(xù)飄浮或滑翔，實(shí)現(xiàn)安全降落。
本發(fā)明建立在包括發(fā)明“太陽能可控浮力、自控穩(wěn)衡氦氣藍(lán)天飛船”在內(nèi)的現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)之上。
可控浮力、自控穩(wěn)衡氦氣藍(lán)天飛船，設(shè)有輕于空氣的氣球產(chǎn)生浮力的浮力裝置、動(dòng)力裝置、載人或載人兼載物裝置。動(dòng)力裝置以電動(dòng)機(jī)或內(nèi)燃機(jī)帶動(dòng)螺旋漿或氣流泵噴氣機(jī)為動(dòng)力。浮力裝置及浮力控制裝置至少設(shè)有兩組浮力氣體容器——軟體氣球或軟體、硬體氣球，不同氣球組之間由管道連接，在管道上串聯(lián)壓力泵、即充氣泵和充放氣閥門，依靠充氣氣球產(chǎn)生浮力，浮力氣體在充氣泵壓力作用下實(shí)現(xiàn)在不同氣球組的不同壓力、密度分布，從而自動(dòng)控制浮力；浮力裝置下部連接載人或載人兼載物容器，其特征是浮力調(diào)控是運(yùn)用電子控制系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)程序控制調(diào)節(jié)浮力氣體在各組氣球之間的不同密度，壓力分布實(shí)現(xiàn)的；設(shè)有實(shí)現(xiàn)自控穩(wěn)衡的“調(diào)控飛行氣流氣泵”，它的出氣端通過出氣管道及支管通向分布在飛行器周圍方位的、帶可調(diào)控氣量閥門的噴氣嘴，它的進(jìn)氣端通過進(jìn)氣管道通向?qū)ν饨玳_口的進(jìn)氣口；其自控穩(wěn)衡是運(yùn)用電子控制系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)程序控制“調(diào)控飛行氣流氣泵”噴射到外界的氣流的分布、強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)的。
容納所有氣球的氣球艙空間具有扁平的形狀。浮力氣體容器氣球均為彈性膜制作的軟體氣球，這些氣球分為多組，即主氣球A組與主氣球B組與副氣球若干組；每組氣球組由若干個(gè)氣球組成，簡稱單元?dú)馇?，采用類似?dòng)物肺部氣管的肺管式氣管將單元?dú)馇蚵?lián)接到總氣管。肺管式氣管與總氣管有兩套，一套是充氣氣管，另一套是排氣氣管。
所有支氣管末端與氣球的聯(lián)接，均采用類似自行車、汽車胎的雞腸氣門芯聯(lián)接。凡是氣進(jìn)入氣球的通道，氣門芯出口在氣球內(nèi)；凡是氣流出氣球的通道，氣門芯出口在氣球外。充氣泵進(jìn)口還有一根帶可控氣閥的分支管，作為外界氣源進(jìn)氣的管道。
各單元?dú)馇蚣捌湎噙B的末端支氣管，其特征是每個(gè)單元?dú)馇騼?nèi)都裝有對一定濃度空氣成分氣體敏感的空氣氣敏傳感器；每個(gè)單元?dú)馇蛳噙B末端支氣管均有可自控開閉的截止氣閥，截止氣閥的開閉受飛行器自動(dòng)控制系統(tǒng)和駕駛指令控制。
動(dòng)力裝置中的電動(dòng)機(jī)有3種，即主、副氣球之間充氣的充氣泵電動(dòng)機(jī)(以下簡稱充氣電動(dòng)機(jī))、推動(dòng)螺旋漿推進(jìn)器的電動(dòng)機(jī)(以下簡稱推進(jìn)電動(dòng)機(jī))，推動(dòng)產(chǎn)生“調(diào)控飛行氣流”的氣泵的電動(dòng)機(jī)(以下簡稱氣流電動(dòng)機(jī))。
其結(jié)構(gòu)由管材構(gòu)架和板材或薄膜蒙皮組成，并形成聯(lián)為一體的3個(gè)艙室即氣球艙、機(jī)艙、座艙，軟體氣球置于氣球艙內(nèi)。飛行器外殼有防靜電涂層。
裝有固定在“飛行器的骨架外殼”或“與飛行器骨架、外殼相連接的附屬結(jié)構(gòu)”上的螺旋漿推進(jìn)器。
最底層支氣管(末端支氣管)接單元?dú)馇颍畹讓又夤茉O(shè)可自控開閉的截止氣閥，截止氣閥的開閉受飛行器自動(dòng)控制系統(tǒng)和駕駛指令控制。每個(gè)單元?dú)馇騼?nèi)都裝有對一定濃度空氣成分氣體敏感的空氣氣敏傳感器?？刂平刂箽忾y開閉的原則是同一組氣球充、放氣各氣球氣壓應(yīng)均勻；氣球破裂時(shí)空氣進(jìn)入氣球，單元?dú)馇虻目諝鈿饷魝鞲衅靼l(fā)出信息，此信息通過自動(dòng)控制系統(tǒng)控制該氣球的末端支氣管截止氣閥關(guān)閉，截止該氣球的充、放氣流。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的安全氫氣浮力、氫能燃料藍(lán)天飛船(以下簡稱本發(fā)明)是一種采用比重輕于大氣的氣體產(chǎn)生浮力，航行于大氣屋中的飛行器，其特征是它采用的比重輕于大氣的氫氣球和飛行器的其他部分之間設(shè)置有隔離燃燒、高溫的防火屏障，并且裝備有氫氣球燃燒引起高溫情形氫氣球自動(dòng)脫離飛行器其余部分的自動(dòng)保護(hù)裝置。除了具有產(chǎn)生浮力的氫氣球之外，還具有在氫氣球脫離飛行器情形可產(chǎn)生浮力的充氣機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明的飛行器的在氫氣球脫離飛行器情形可產(chǎn)生浮力的充氣機(jī)構(gòu)，其特征是它既可以是常設(shè)的充氦氣氣球；又可以是在氫氣球脫離飛行器情形可被相對上升的空氣流自然鼓起的備用充氣傘形囊，傘形囊球帶形下底面固定在飛行器圓周骨架上，球帶形下底面內(nèi)圓之間有較大面積作為傘形囊內(nèi)部和外界空氣相通的孔洞，傘形囊球冠上頂蓋平時(shí)折疊在下底面上、處于不充氣狀態(tài)。固定傘形囊球帶形下底面的飛行器圓周骨架，和飛行器機(jī)艙、座艙骨架連為一體。
本發(fā)明的飛行器的產(chǎn)生浮力的氫氣球，其特征是它既可是以懸掛于飛行器其余部分頂部上空由若干氫氣球組合而成的獨(dú)立氫氣艙；又可是與飛行器其他部分鄰接的、由若干氫氣球組合而成的相連氫氣艙。
本發(fā)明的飛行器的產(chǎn)生浮力的氫氣球和飛行器的其他部分之間設(shè)置的隔離燃燒、高溫的防火屏障，其特征是當(dāng)氫氣球是以懸掛于飛行器其余部分頂部上空由若干氫氣球組合而成的獨(dú)立氫氣艙時(shí)，以氫氣艙與飛行器其他部分之間的分隔空間為隔離燃燒、高溫的防火屏障；當(dāng)氫氣球是與飛行器其他部分鄰接的、由若干氫氣球組合而成的相連氫氣艙時(shí)，以氫氣艙與飛行器其他部分之間的、用防火滅火材料組成的間隔墻體作為防火屏障。
本發(fā)明的飛行器的氫氣球與飛行器其余部分之間的高溫自動(dòng)脫離保護(hù)裝置，其特征是當(dāng)氫氣球與飛行器其余部分以分隔空間作為一個(gè)保護(hù)屏障情形，采用一定溫度可燃，在高溫時(shí)可自動(dòng)切斷的材料，作為氫氣球與其他部分的連接繩索；當(dāng)氫氣球組成氫氣艙與飛行器其余部分以防火隔墻作相互屏障情形，采用以氫敏、熱敏元件起動(dòng)的脫扣機(jī)構(gòu)，用以在氫敏、熱敏起動(dòng)時(shí)，解除氫氣艙與飛行器其余部分的整體連接。
本發(fā)明飛行器的在氫氣球脫離飛行器情形可產(chǎn)生浮力的充氣機(jī)構(gòu)，其特征是當(dāng)它為常設(shè)的充氦氣氣球情形，氦氣球由兩組主氣球、一組副氣球構(gòu)成，由自動(dòng)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)各組氣球之間的氣量分配；當(dāng)它為備用充氣傘形囊情形，氫氣球由兩組主氣球、一組副氣球構(gòu)成，由自動(dòng)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)各組氣球之間的氣量分配。
本發(fā)明的飛行器所使用的作為產(chǎn)生動(dòng)力的燃料的氫能，其特征是氫能作為燃料的利用方式可以是將氫氣用作內(nèi)燃機(jī)的燃料；或?qū)淠芙?jīng)氫燃料電池變挽為電能；或除使用氫氣球中的氫能作動(dòng)力燃料外，還利用太陽能變換的氫能或電能為能源。
本發(fā)明的飛行器所使用的作為產(chǎn)生動(dòng)力的燃料的氫能的利用方式，其特征是發(fā)動(dòng)機(jī)可采用氫氣噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)；或?yàn)椴捎脙?nèi)燃機(jī)，燃料電池、電動(dòng)機(jī)為發(fā)動(dòng)機(jī)，帶動(dòng)螺旋漿作為航行的推進(jìn)器。調(diào)控浮力氣體在不同氣球之間分布的充氣泵，由內(nèi)燃發(fā)電機(jī)組和燃料電池所發(fā)的電力驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)。當(dāng)航行推進(jìn)器采用內(nèi)燃機(jī)推動(dòng)時(shí)，飛行器的調(diào)控飛行氣流的氣流泵，由另設(shè)的氫能內(nèi)燃機(jī)帶動(dòng)。
本發(fā)明中當(dāng)充氣泵用于調(diào)控氫氣分布時(shí)，該充氣泵及其電動(dòng)機(jī)裝在機(jī)艙內(nèi)，由機(jī)艙內(nèi)的內(nèi)燃發(fā)電機(jī)組供電，受飛行器自動(dòng)控制系統(tǒng)或駕駛指令控制。
本發(fā)明中，在氫氣球脫離飛行器情形，可產(chǎn)生浮力的充氣機(jī)構(gòu)為備用充氣傘形囊時(shí)，氫氣艙的最大直徑骨架圈以下部分不再設(shè)主要承重骨架。
飛行器結(jié)構(gòu)材料均為阻燃防火材料。飛行器外殼有防靜電涂層。
本發(fā)明的飛行器所的氫氣艙，其特征是氫氣艙內(nèi)的所有控制電路及其它電路均為防爆等級(jí)，開關(guān)電器為無觸點(diǎn)開關(guān)，導(dǎo)線接頭為焊接，控制電機(jī)為無火花感應(yīng)電機(jī)。
本發(fā)明因裝載大量可燃?xì)怏w，故起降、停泊場地應(yīng)遠(yuǎn)離居民、鬧市區(qū)，或采用高架起降、停泊空港。
本發(fā)明沿用現(xiàn)有發(fā)明“太陽能可控浮力、自控穩(wěn)衡氦氣藍(lán)天飛船”中的可調(diào)控浮力，自控穩(wěn)衡技術(shù)。即采用充氣泵調(diào)控浮力氣體在氣球間的分布以實(shí)現(xiàn)調(diào)控浮力；以計(jì)算機(jī)或電子控制系統(tǒng)調(diào)控氣流泵噴出氣流的位置、強(qiáng)度以自動(dòng)控制飛行的穩(wěn)衡。
本發(fā)明的充氣泵在兩組主氣球之間調(diào)配氣體是為著調(diào)控升降，在主氣球和副氣球之間調(diào)配氣體是為著調(diào)控與飛行海拔高度相適應(yīng)的浮力氣體體積。
四

圖1為本發(fā)明外觀主視圖，圖2為本發(fā)明圖1外觀前視3本發(fā)明圖1的外觀仰視4為本發(fā)明采用獨(dú)立氫氣艙、備用充氣傘形囊，空間分隔屏障，推進(jìn)器使用噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的外觀主視5為圖4的外觀仰視圖五具體實(shí)施方式
本發(fā)明的第一實(shí)施例為采用圍繞在飛行器其他部分周圍的、由若干氫氣球組合而成的氫氣艙，除氫氣球外的其他產(chǎn)生浮力的充氣機(jī)構(gòu)是充氦氣氣球，以氫氣艙與氦氣球之間的、用防火滅火材料組成的間隔墻體作為防火屏障。
本發(fā)明的第一實(shí)施例沿用現(xiàn)有發(fā)明“太陽能可控浮力、自控穩(wěn)衡氦氣藍(lán)天飛船”的結(jié)構(gòu)為氦氣球浮力調(diào)控是運(yùn)用電子控制系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)程序控制調(diào)節(jié)氦氣在不同氦氣球之間的不同密度，壓力分布實(shí)現(xiàn)的；其自控穩(wěn)衡是運(yùn)用電子控制系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)程序控制“調(diào)控飛行氣流氣泵”噴射到外界的氣流的分布、強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)的。
充氦氣氣球均為彈性膜制作的軟體氣球，這些氣球分為多組，即主氣球A組與主氣球B組與副氣球若干組。每組氣球組由若干個(gè)氣球組成(以下簡稱單元?dú)馇?，采用類似動(dòng)物肺部氣管的肺管式氣管將單元?dú)馇蚵?lián)接到總氣管。肺管式氣管與總氣管有兩套，一套是充氣氣管，另一套是排氣氣管。
各總氣管、支氣管的特征是所有支氣管末端與氣球的聯(lián)接，均采用類似自行車、汽車胎的雞腸氣門芯聯(lián)接。凡是氣進(jìn)入氣球的通道，氣門芯出口在氣球內(nèi)；凡是氣流出氣球的通道，氣門芯出口在氣球外。充氣泵進(jìn)口還有一根帶可控氣閥的分支管，作為外界氣源進(jìn)氣的管道。
本發(fā)明的各單元?dú)馇蚣捌湎噙B的末端支氣管，每個(gè)單元?dú)馇蚓懈髯缘碾娮託鈮河?jì)；每個(gè)單元?dú)馇蛳噙B的末端支氣管均有可自控開閉的截止氣閥，截止氣閥的開閉受飛行器自動(dòng)控制系統(tǒng)和駕駛指令控制。每個(gè)單元?dú)馇騼?nèi)都裝有對一定濃度空氣成分氣體敏感的空氣氣敏傳感器?？刂平刂箽忾y(JF)開閉的原則是同一組氣球充、放氣各氣球氣壓應(yīng)均勻；氣球破裂時(shí)空氣進(jìn)入氣球，單元?dú)馇虻目諝鈿饷魝鞲衅靼l(fā)出信息，此信息通過自動(dòng)控制系統(tǒng)控制該氣球的末端支氣管截止氣閥(JF)關(guān)閉，截止該氣球的充、放氣流。
氣球艙的外形為上直徑30米，下直徑6米，厚5米的倒置球臺(tái)；氣球艙底與上部長5米、下部長4米、寬2米、高1米的機(jī)艙相連接；機(jī)艙下底與上部長4米，下部長3.5米，寬2米、高2米的座艙相連接。座艙下底沿長度前3米范圍，另附設(shè)裝有長寬同座艙下底，高0.5米的軟氣墊囊。機(jī)艙、座艙沿長度方向的兩端分別定義為飛行器前、后端(本說明書中的“前”“后”的含義都與此一致)。機(jī)艙上頂前、后端與氣球艙前、后側(cè)面的連接面，機(jī)艙上頂與下底的連接面，座艙上頂與下底的連接面均為光滑曲面；其中機(jī)艙上頂前、后端與氣球艙前、后側(cè)面連接的過渡曲面上緣，延伸至氣球艙直徑10米截面位置。此外，在上述結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，機(jī)艙、座艙再另外做出沿長度方向向后延伸的錐形尾1米長(機(jī)艙后端上部的延伸過渡曲面不再重復(fù)向后延伸)；機(jī)艙與座艙后端的錐形尾后緣裝有可用電信號(hào)控制的尾舵。
氣球艙、機(jī)艙、座艙采用碳纖維復(fù)合材料管材或芳綸纖維復(fù)合材料管材制作一體化的整體骨架，以同樣材料的板材作為機(jī)艙、座艙外壁，氣球艙表面、分艙間間隔采用聚酯薄膜或其他高強(qiáng)度膜作蒙皮。氣球艙頂部分面積鋪設(shè)板材。沿機(jī)艙、座艙寬度方向，從機(jī)艙、座艙左、右側(cè)面各伸出2米長的機(jī)翼，亦由與機(jī)艙骨架、外壁相同的材料制作其骨架、外殼。機(jī)翼端部與氣球艙側(cè)面經(jīng)過過渡曲面相連。機(jī)翼厚0.3米、寬1米，橫截面的前后部為曲線并與上、下成光滑連接(截面成飛機(jī)翼流線型)。機(jī)翼長和機(jī)艙、座艙長度方向垂直，機(jī)翼寬度中心面對齊機(jī)艙長度中心面，機(jī)翼厚度中心面對齊機(jī)艙、座艙交界面。兩機(jī)翼后方均裝有可用電信號(hào)控制的升降舵。
左右機(jī)翼各裝有推進(jìn)內(nèi)燃機(jī)及其帶動(dòng)的螺旋漿推進(jìn)器一部。螺旋漿用碳纖維或滌淪復(fù)合材料制成(為空心殼)。螺旋漿在前方，內(nèi)燃機(jī)及其螺旋漿置于左右機(jī)翼的圓柱體發(fā)動(dòng)機(jī)室之中；發(fā)動(dòng)機(jī)室嵌在左右機(jī)翼沿機(jī)翼長中心位置，經(jīng)光滑過渡曲面與機(jī)翼表面相連。發(fā)動(dòng)機(jī)室尾部呈錐形。發(fā)動(dòng)機(jī)室的骨架、蒙皮材料與機(jī)翼相同。螺旋漿旋轉(zhuǎn)直徑為1.4米至1.8米。左、右發(fā)動(dòng)機(jī)室至左、右機(jī)翼沿機(jī)翼長遠(yuǎn)端之間的機(jī)翼段的前方、后方、上方、下方位置以及機(jī)翼端與氣球艙相連的過渡曲面上，各設(shè)置有帶可控氣閥的噴氣嘴(兩個(gè)機(jī)翼、5個(gè)方位共10個(gè)機(jī)翼噴氣嘴)。機(jī)翼左、右各噴氣嘴的可控氣閥另一端和左、右機(jī)翼的調(diào)控氣流管道聯(lián)接，左、右調(diào)控氣流管道匯合后通向機(jī)艙內(nèi)的“調(diào)控飛行氣流”氣泵(簡稱氣流泵)的出氣端；該氣流泵的進(jìn)氣端由管道通向進(jìn)氣口，進(jìn)氣口開在機(jī)艙前端、后端兩處，通過可控氣閥切換。
氣球艙前、后側(cè)面?zhèn)让媾c機(jī)艙前、后側(cè)面相連的過渡曲面上；亦各有一個(gè)帶可控氣閥的噴氣嘴(氣球艙頂及側(cè)面噴氣嘴共合有3個(gè))，都分別與各自的調(diào)控氣流噴氣管道聯(lián)接，各噴氣管道匯合后通向氣流泵的出氣端。氣流泵的兩個(gè)進(jìn)氣口也做成噴氣嘴，通過氣流泵可控氣閥切換進(jìn)氣或噴氣。氣球艙頂噴氣嘴向上噴氣，氣球艙側(cè)面前、后噴氣嘴向下噴氣。
氣流泵的內(nèi)燃機(jī)功率為20馬力，氣流泵的出氣端還連有供給艙內(nèi)交換空氣的小氣管。
主氣球A艙B艙、副氣球艙，這3個(gè)氣球分艙中的每1個(gè)都容納27個(gè)單元?dú)馇颍鼈兊某錃怏w積相等，大部分氣球充氣后為立方體形，少部分分艙邊界附近的氣球形狀可隨邊界呈不規(guī)則形狀。單元?dú)馇蚰び酶邚?qiáng)度高彈性低密度薄膜材料制作。各氣球分艙內(nèi)除裝設(shè)有保證艙室機(jī)械強(qiáng)度的艙內(nèi)支撐構(gòu)件(用管材充當(dāng))外；還裝設(shè)有分隔單元?dú)馇蚩臻g的氣球安裝構(gòu)件(用截面較細(xì)的管材充當(dāng))，每個(gè)單元?dú)馇蚓鶓覓煊谙鄳?yīng)所分隔的空間頂部的構(gòu)件上。一部分單元?dú)馇蚓哂衅綍r(shí)嚴(yán)格密封緊急時(shí)可以人工手動(dòng)打開的緊急放氣嘴。各氣球分艙在水平方向的中心均有一正方截面通道，所有通道連為一體、并進(jìn)入機(jī)艙，在座艙頂開口，作為管道、電路、人員通過的空間；該通道再用縱向間隔分開，分別供管道、電路和人員通過該通道(以下簡稱通道)。通道與各艙、分艙之間均有向通道內(nèi)開啟的門。
座艙底的軟氣墊囊為上端固定于座艙底的軟氣囊，容積為3×2×0.5＝3立方米，容納兩層共8個(gè)長方體形單元空氣袋，它們采用類似于氣球組與充氣泵連接的方式，通過肺管式氣管系統(tǒng)及總管可控氣閥與氣流泵相連；其氣管系統(tǒng)亦分為充氣管系統(tǒng)、排氣管系統(tǒng)，其總氣管繞過座艙尾部夾層進(jìn)入機(jī)艙。
飛行器結(jié)構(gòu)的非整體構(gòu)件之間的聯(lián)接主要采用鉚釘聯(lián)接，在必要時(shí)少數(shù)聯(lián)接采用螺檢聯(lián)接。飛行器結(jié)構(gòu)的構(gòu)件密度、構(gòu)件管材截面、結(jié)構(gòu)蒙皮的截面，鉚釘、螺檢截面均由飛行器載荷(靜載荷、動(dòng)載荷、偶然分布載荷)以及材料機(jī)械性能，由工程力學(xué)計(jì)算確定。飛行氣球艙中充氦氣的主氣球A艙、B艙、副氣球艙，這3個(gè)氣球分艙中的每1個(gè)都容納27個(gè)單元?dú)馇颍鼈兊某錃怏w積相等，大部分氣球充氣后為立方體形，少部分分艙邊界附近的氣球形狀可隨邊界呈不規(guī)則形狀。單元?dú)馇蚰び酶邚?qiáng)度高彈性低密度薄膜材料制作。各氣球分艙內(nèi)除裝設(shè)有保證艙室機(jī)械強(qiáng)度的艙內(nèi)支撐構(gòu)件(用管材充當(dāng))外；還裝設(shè)有分隔單元?dú)馇蚩臻g的氣球安裝構(gòu)件(用截面較細(xì)的管材充當(dāng))，每個(gè)單元?dú)馇蚓鶓覓煊谙鄳?yīng)所分隔的空間頂部的構(gòu)件上。一部分單元?dú)馇蚓哂衅綍r(shí)嚴(yán)格密封緊急時(shí)可以人工手動(dòng)打開的緊急放氣嘴。各氣球分艙在水平方向的中心均有一正方截面通道，所有通道連為一體、并進(jìn)入機(jī)艙，在座艙頂開口，作為管道、電路、人員通過的空間；該通道再用縱向間隔分開，分別供管道、電路和人員通過該通道(以下簡稱通道)。通道與各艙、分艙之間均有向通道內(nèi)開啟的門。
座艙底的軟氣墊囊為上端固定于座艙底的軟氣囊，容積為3×2×0.5＝3立方米，容納兩層共8個(gè)長方體形單元空氣袋，它們采用類似于氣球組與充氣泵連接的方式，通過肺管式氣管系統(tǒng)及總管可控氣閥與氣流泵相連；其氣管系統(tǒng)亦分為充氣管系統(tǒng)、排氣管系統(tǒng)，其總氣管繞過座艙尾部夾層進(jìn)入機(jī)艙。
飛行器結(jié)構(gòu)的非整體構(gòu)件之間的聯(lián)接主要采用鉚釘聯(lián)接，在必要時(shí)少數(shù)聯(lián)接采用螺檢聯(lián)接。飛行器結(jié)構(gòu)的構(gòu)件密度、構(gòu)件管材截面、結(jié)構(gòu)蒙皮的截面，鉚釘、螺檢截面均由飛行器載荷(靜載荷、動(dòng)載荷、偶然分布載荷)以及材料機(jī)械性能，由工程力學(xué)計(jì)算確定。
氣球艙頂可兼作為供乘員觀光的甲板，甲板邊緣有可遙控的自動(dòng)升降護(hù)欄桿，登甲板者均配有安全帶固定于“甲板“。
機(jī)艙內(nèi)主要設(shè)備有氣流泵，充氣泵，氣閥，蓄電池組，控制柜設(shè)備，通信設(shè)備，計(jì)算機(jī)、空調(diào)機(jī)。充氣泵電動(dòng)機(jī)功率為1千瓦至3千瓦。空調(diào)機(jī)用氣流泵管道系統(tǒng)引出的2根分支氣管進(jìn)氣和出氣。
本發(fā)明的飛行器還裝備以下傳感設(shè)備前后、左右水平傾斜度傳感器(均采用連通管液面繼電器)，飛行速度及方向傳感器，若干個(gè)加速度傳感器(采用應(yīng)力敏感材料將加速度產(chǎn)生的應(yīng)力變換為電信號(hào))，若干個(gè)距地面高度或距各個(gè)方向鄰近障礙物距離傳感器(采用激光測距或超聲波測距裝置)，若干個(gè)環(huán)境氣壓與風(fēng)速傳感器(風(fēng)速傳感器裝在機(jī)翼端與氣球艙聯(lián)接段、機(jī)艙前端、尾端等處)，若干個(gè)環(huán)境靜電傳感器、機(jī)電設(shè)備狀態(tài)傳感器、若干個(gè)外景攝象頭錄音頭。
座艙前部為駕駛位，駕駛員操縱基本設(shè)備為方向盤(方向盤上抬、下壓控制飛行器上升、下降運(yùn)動(dòng))，控制屏控制屏上有多個(gè)控制鍵，調(diào)速手輪(切換多用)，儀表和腳踏剎車器，若干個(gè)平板顯示屏，視頻頭，話筒，揚(yáng)聲器；控制屏抽屆中有可以抽出的計(jì)算機(jī)鍵盤、鼠標(biāo)。
座艙內(nèi)物品盡量用非金屬彈性材料。座艙內(nèi)容積(未包含錐形尾)為長2.5米，寬1.8米，高1.8米。沿長度方向設(shè)置3排座椅。前排為駕駛位及兩旁可翻起式座椅。中排為乘客座位及可翻起式座椅；后排為臥席，臥席底部為食物、水、水籠頭、高空工作服等用具貯藏箱。中排座椅靠背與椅下前側(cè)板結(jié)構(gòu)相同，均可翻動(dòng)為靠背(帶與翻起座椅相應(yīng)的，可翻開、收起的延長靠背)、側(cè)板、床板，中排座椅還可整體前后移。艙左、右壁有可翻起桌面。座艙密封，空調(diào)機(jī)的內(nèi)連、排氣孔在座艙頂部前、后端開口。后排臥席之后有門通向座艙錐形尾部分空間的門，由門可進(jìn)入座艙錐形尾空間(長1米，高1.8米，寬由2米收縮至零)中的衛(wèi)生間，衛(wèi)生間馬桶直接向空中排放。衛(wèi)生間的門與馬桶應(yīng)分別在寬度方向的兩端。小型內(nèi)燃發(fā)電機(jī)(容量約1千瓦至3千瓦)、從機(jī)艙尾錐空間穿入座艙尾錐空間，外界氣源進(jìn)氣管道，外界充電電源及給水亦在此接口。座艙并附有軟梯。
本發(fā)明的飛行器采用裝備專用應(yīng)用軟件的計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制(但電氣設(shè)備再備用一套不經(jīng)計(jì)算機(jī)的直控系統(tǒng))，執(zhí)行器采用多級(jí)固態(tài)繼電器，固態(tài)繼電器與計(jì)算機(jī)I/O接口之間用專用編碼器(集成電路)、譯碼器(集成電路)、信道連接。終端固態(tài)繼電器控制各電動(dòng)機(jī)，各電動(dòng)可控氣閥，各輔助操縱的伺服微電動(dòng)機(jī)。各種傳感器信號(hào)采用信息處理器，將模擬信息變?yōu)閿?shù)字信號(hào)的信息處理電路變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，再經(jīng)編碼器編碼后，進(jìn)入計(jì)算機(jī)I/O接口。編碼器、譯碼器、信息處理器、固態(tài)繼電器均在控制柜中。
本發(fā)明的飛行器裝備有無線電遙控器，遙控器可以代替駕駛操縱設(shè)備使駕駛員處在飛行器的任何部位進(jìn)行駕駛操作。
本發(fā)明的飛行器駕駛控制與自動(dòng)控制的主要控制系統(tǒng)如下
(1)速度控制由駕駛員的飛行速度指令(或預(yù)設(shè)程序)和傳感器的飛行速度信息，變換為推進(jìn)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速指令(加速、減速、停止)。
(2)方向控制由駕駛員的飛行方向指令(或預(yù)設(shè)程序)和傳感器的飛行方向信息，變換為尾舵運(yùn)動(dòng)指令。
(3)直行自控由傳感器的加速度信息，變換為左、右推進(jìn)電動(dòng)機(jī)的差異調(diào)速指令(實(shí)(4)高度控制由駕駛員的飛行高度指令(或預(yù)設(shè)程序)和傳感器的飛行高度信息，變換為充氣電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)指令和相應(yīng)可控氣閥的開、關(guān)指令。
(5)平穩(wěn)自控由傳感器的飛行傾斜信息、風(fēng)速信息，變換為氣流泵的起動(dòng)指令及相應(yīng)可控氣閥的開、關(guān)指令(實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)飛行)和水平舵運(yùn)動(dòng)指令。
(6)避讓(又分為避讓、剎車)自控由傳感器的距障礙物信息(包括地面)和整定的安全距離信息，變換為推進(jìn)內(nèi)燃機(jī)、氣流泵、充氣泵的起動(dòng)調(diào)速指令及相應(yīng)可控氣閥的開關(guān)指令，即對原來運(yùn)動(dòng)速度、方向的合理修改指令。當(dāng)駕駛指令及電氣設(shè)備直控指令與避讓指令不一致時(shí)控制系統(tǒng)機(jī)制保證服從后者。(7)電氣設(shè)備電流、電壓、熱保護(hù)，及其他安全保護(hù)自動(dòng)控制系統(tǒng)。
(8)無人駕駛自動(dòng)飛行控制在無駕駛指令時(shí)，自動(dòng)將駕駛指令信道切換到自動(dòng)飛行信息整定設(shè)備(也是一種信息處理器)，這時(shí)飛行器按原行方向、速度、高度飛行并進(jìn)行直行自控，平穩(wěn)飛行自控、避讓自控。若方向、速度、高度發(fā)生漂移，則有兩種方式消除漂移，跟隨漂移。
本發(fā)明的第一實(shí)施例運(yùn)用本發(fā)明技術(shù)特征的結(jié)構(gòu)則可參照圖1、圖2、圖3QC為氫氣艙；HC為氦氣艙；J為機(jī)艙；Z為座艙；Y為機(jī)翼；L為螺旋漿推進(jìn)器；R為軟氣墊囊；W為座艙后尾錐；D為尾舵。C為氣球艙(包括氫氣艙、氦氣艙)。
氣球艙由氫氣艙(圖中為QC)，氦氣艙(圖中為HC)組成；氦氣艙由氦氣主氣球A艙，氦氣主氣球B艙，氦氣副氣球艙組成。氣球艙為上大下小的倒置圓臺(tái)形，其中氫氣艙位置在氣球艙圓臺(tái)的高2.5米，直徑24米內(nèi)接圓柱體側(cè)面外的一圈邊緣區(qū)域；氣球艙其余區(qū)域，則按高度由上至下布置氦氣主氣球A艙，氦氣主氣球B艙，氦氣副氣球艙。動(dòng)力為氫能內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)推動(dòng)的螺旋槳推進(jìn)器(L)。
本實(shí)施例的氫氣球與飛行器其余部分的故障時(shí)自動(dòng)脫離機(jī)構(gòu)如下所述，參照附圖1在氦氣艙頂面，沿徑向按圓周均勻分布伸出4根管材構(gòu)件，即附圖1中的CL，擋在氫氣艙頂，作為平時(shí)使氫氣艙、氦氣艙連為一體的結(jié)合承力部件(以下簡稱為承力梁)。每個(gè)承力梁均有一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)軸，平時(shí)被鎖住而無法自由轉(zhuǎn)動(dòng)。一旦氫氣球發(fā)生燃燒，漏氣、高溫時(shí)，布置在氫氣艙若干地點(diǎn)的熱敏元件、煙敏元件、氫敏元件將發(fā)出故障信息。并經(jīng)控制器將此信息轉(zhuǎn)變?yōu)槌辛α恨D(zhuǎn)動(dòng)軸套鎖扣釋放指令，使平時(shí)被鎖住的承力梁變?yōu)榭勺杂赊D(zhuǎn)動(dòng)，從而使承力梁在浮力作用下發(fā)生翻起的轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而放開整個(gè)氫氣艙，實(shí)現(xiàn)氫氣艙上浮，脫離氦氣艙和飛行器其余部分。
本實(shí)施例在氫氣艙頂部中心設(shè)置一個(gè)可向上噴氣的備用噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。該噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)既可通過遙控設(shè)備受機(jī)艙自動(dòng)控制系統(tǒng)和駕駛控制指令控制，由微型可充電電池、小型氫能燃料電池供給該噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)電火、起動(dòng)、運(yùn)行控制、停機(jī)控制所需的能量；又可用無觸點(diǎn)開關(guān)、焊接接線端有線電路，供給電能和進(jìn)行控制。
第二實(shí)施例采用獨(dú)立氫氣艙、備用充氣傘形囊，空間分隔屏障，推進(jìn)器使用噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，參照附圖4(外觀主視圖)、附圖5(外觀仰視圖)圖中氣球艙即是氫氣艙，QC為氫氣艙；J為機(jī)艙；Z為座艙；R為軟氣墊囊；SN為傘形囊；SG為傘形囊底面固定骨架；SS為懸氫氣艙繩索；P為燃燒氫氣的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。
本施例為以懸掛于飛行器其余部分頂部上空的、由若干氫氣球組合構(gòu)成的獨(dú)立氫氣艙(QC)為產(chǎn)生主要浮力的機(jī)構(gòu)除氫氣球外的其他產(chǎn)生浮力的備用充氣機(jī)構(gòu)是下部與外界有連通氣道的傘形囊，傘形囊上頂面為球冠、下底面為球帶；以懸掛于傘形囊底面固定骨架(SG)上的氣球艙和傘形囊的分隔空間作為防火屏障。
傘形囊底面固定骨架的外形同第一實(shí)施例的氣球艙側(cè)面骨架。氫氣艙的形狀為上部為直徑30米、高3米的球缺，下部為大底直徑30米、高5米、小底直徑6米的倒置球臺(tái)，其下底面和傘形囊底面固定骨架面相同。氫氣艙懸在傘形囊及傘形囊底面固定骨架上方，用懸艙繩索(S)懸掛于傘形囊頂面與底面交界處的環(huán)形固定骨架上。氫氣艙分為氫氣主氣球A艙，氫氣主氣球B艙，氫氣副氣球艙，由氫氣管道系統(tǒng)與機(jī)艙中的充氣泵相通。氫氣管道系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和第一實(shí)施例氦氣管道系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相似；但可以遠(yuǎn)比其氦氣管道系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單。
懸掛氫氣艙的繩索為不耐高溫可燃性材料，當(dāng)氫氣球發(fā)生燃燒、發(fā)生高溫故障時(shí)它可自動(dòng)燃斷；但在工作溫度下該索具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。懸掛氫氣艙的繩索雖然有多個(gè)受力繩索段和懸掛點(diǎn)；但卻是由一根連續(xù)繩索穿過許多吊環(huán)連接而成為一個(gè)簡單閉合線，只要有一處斷開就會(huì)整個(gè)解開。
為了防止無燃燒、高溫故障時(shí)因繩索意外機(jī)械斷裂丟失氫氣艙，氫氣艙下底中心再增加懸掛一根保險(xiǎn)繩索，保險(xiǎn)繩索另一端從小孔穿過傘形囊上底中心，繞在機(jī)艙內(nèi)的保險(xiǎn)繩索卷揚(yáng)機(jī)上。當(dāng)無燃燒、高溫故障時(shí)氫氣艙邊緣懸掛繩索意外機(jī)械斷裂時(shí)，保險(xiǎn)繩索卷揚(yáng)機(jī)可在自控或人控作用下收卷保險(xiǎn)繩索，拉回氫氣艙，然后修復(fù)氫氣艙邊緣懸掛繩索。
本實(shí)施例在第一實(shí)施例的基礎(chǔ)上，將機(jī)艙(圖中為J)、座艙(圖中為Z)由長形改為圓盤形。即機(jī)艙為上直徑7米、下直徑5米、高1米的倒置圓臺(tái)；座艙為上直徑5米，下直徑4米、高2米的倒置圓臺(tái)；軟氣墊(圖中為R)為直徑4米，高0.5米的圓柱體。氣球艙、機(jī)艙、座艙之間以光滑過渡曲通連接，使整個(gè)飛行器成為平頂、弧底的碟形物體。飛行器不再設(shè)機(jī)翼、尾錐；發(fā)動(dòng)機(jī)為機(jī)艙側(cè)面均勻分布的若干個(gè)(例如3至4個(gè))燃燒氫氣的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)(圖5中為P)，噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的噴嘴為可自動(dòng)控制、改變噴氣流強(qiáng)度、方向的自控噴嘴。每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)率為20至40馬力。它可使用氫氣球中的絕大部分氫氣為能源。
本實(shí)施例的調(diào)控氫氣在不同氫氣球間分布的充氣泵由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，充氣泵及其電動(dòng)機(jī)在機(jī)艙內(nèi)，充氣泵電動(dòng)機(jī)的電力由機(jī)艙中的氫能內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組供給。本實(shí)施例不設(shè)氣流泵，但在氫氣艙頂部中心設(shè)置一個(gè)可向上噴氣的備用噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。該噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)既可通過遙控設(shè)備受機(jī)艙自動(dòng)控制系統(tǒng)和駕駛控制指令控制，由微型可充電電池、小型氫能燃料電池供給該噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)電火、起動(dòng)、運(yùn)行控制、停機(jī)控制所需的能量；又可用無觸點(diǎn)開關(guān)、焊接接線端有線電路，供給電能和進(jìn)行控制。
本發(fā)明的第三實(shí)施例為將第一實(shí)施例中作為“在氫氣球脫離飛行器情形可產(chǎn)生浮力的充氣機(jī)構(gòu)”的常設(shè)氦氣球改變?yōu)椤跋虏颗c外界有連通氣道的備用充氣傘形囊”。氣球艙由相連氫氣艙和傘形囊組成。
本實(shí)施例的氫氣艙形狀同第二實(shí)施，其最大直徑外徑略小于“傘形囊頂面與底面交界處的環(huán)形固定骨架”的內(nèi)徑，剛好放進(jìn)后者之中。在“傘形囊頂面與底面交界處的環(huán)形固定骨架”上，沿徑向按圓周均勻分布伸出若干根管材構(gòu)件，即附圖4中的CL，擋在氫氣艙的外徑骨架上，作為平時(shí)使氫氣艙、氦氣艙連為一體的結(jié)合承力部件(以下簡稱為承力梁)。每個(gè)承力梁均有一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)軸，平時(shí)被鎖住而無法自由轉(zhuǎn)動(dòng)。一旦氫氣球發(fā)生燃燒，漏氣、高溫時(shí)，布置在氫氣艙若干地點(diǎn)的熱敏元件、煙敏元件、氫敏元件將發(fā)出故障信息。并經(jīng)控制器將此信息轉(zhuǎn)變?yōu)槌辛α恨D(zhuǎn)動(dòng)軸套鎖扣釋放指令，使平時(shí)被鎖住的承力梁變?yōu)榭勺杂赊D(zhuǎn)動(dòng)，從而使承力梁在浮力作用下發(fā)生翻起的轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而放開整個(gè)氫氣艙，實(shí)現(xiàn)氫氣艙上浮，脫離氦氣艙和飛行器其余部分。
本實(shí)施例氫氣艙分為氫氣主氣球A艙，氫氣主氣球B艙，氫氣副氣球艙。氫氣管道系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和第一實(shí)施例氦氣管道系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相似；但可以遠(yuǎn)比其氦氣管道系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單。動(dòng)力為氫能內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)推動(dòng)的螺旋槳推進(jìn)器。其余結(jié)構(gòu)基本上和第一實(shí)施例相同。
本發(fā)明的第四實(shí)施例為氣球艙和第二實(shí)施例相同，即氣球艙包括獨(dú)立氫氣艙和傘形囊，飛行器其余部分則和第一實(shí)施例相同。
本發(fā)明的第五實(shí)施例為氣球艙和第一實(shí)施例相同，即氣球艙由氫氣艙，氦氣主氣球A艙，氦氣主氣球B艙，氦氣副氣球艙組成；飛行器其余部分則和第二實(shí)施例相同，即采用圓盤形機(jī)艙、座艙和噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。
本發(fā)明的第六實(shí)施例為氣球艙和第三實(shí)施例相同，即氣球艙由相連氫氣艙和傘形囊組成；飛行器其余部分則和第二實(shí)施例相同，即采用圓盤形機(jī)艙、座艙和噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)第七實(shí)施例方案是在前述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，將第一、第三實(shí)施例的螺旋槳及其內(nèi)燃機(jī)換為同一位置的機(jī)翼噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)主機(jī)，將各調(diào)控飛行氣流的氣流泵噴嘴換為小型噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)(含原先的飛行器頂部的備用噴氣發(fā)動(dòng)機(jī))，但每個(gè)機(jī)翼的小型噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)合并為機(jī)翼噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)輔機(jī)，從原氣流泵、噴嘴位置分流噴氣；所有噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的噴嘴均為可自動(dòng)控制、改變噴氣流強(qiáng)度、方向的自控噴嘴。其余結(jié)構(gòu)不變第八實(shí)施例方案則是在前述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，在飛行器最上部的艙頂鋪設(shè)太陽能電池60千瓦，或太陽能—?dú)淠苻D(zhuǎn)換器若是鋪設(shè)太陽能電池，則發(fā)動(dòng)機(jī)改為相應(yīng)功率電動(dòng)機(jī)，氣流泵電動(dòng)機(jī)單獨(dú)設(shè)置，氫氣球中的氫氣不再作為能源。若是鋪設(shè)太陽能—?dú)淠苻D(zhuǎn)換器，則仍采用氫能內(nèi)燃機(jī)作為發(fā)動(dòng)機(jī)。太陽能—?dú)淠苻D(zhuǎn)換器可補(bǔ)充氫氣球中消耗的氫能。太陽能制氫時(shí)，需要將飛行器處于適當(dāng)高度與氣象條件下，以取得大氣中的水蒸汽作為制氫原料。
第九實(shí)施方案為將前述實(shí)施例的氣球艙(指氫氣艙、氦氣艙、傘形囊形成的總體形體)的外觀造型改變?yōu)榍蝮w，但該球體下切去一小塊球缺(球缺高度遠(yuǎn)小于球的直徑)，切出的截面作為飛行器機(jī)艙的上頂面?；緸榍蝮w的氣球艙上部為氫氣艙，下部為傘形囊或氦氣艙。上部和下部的連接按第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)。當(dāng)下部為傘形囊時(shí)上部體積大于下部；當(dāng)下部為氦氣艙時(shí)上部體積小于下部。若采用氫氣噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，機(jī)艙、座艙為圓盤形；若采用氫內(nèi)燃機(jī)帶動(dòng)螺旋槳推進(jìn)器，機(jī)艙、座艙、機(jī)翼形狀同第一實(shí)施例。氣球艙頂?shù)目上蛏蠂姎獾膫溆脷淠車姎獍l(fā)動(dòng)機(jī)及其附屬設(shè)備和第一、第二實(shí)施例相同。
第十實(shí)施方案為將前述實(shí)施例的氣球艙(指氫氣艙、氦氣艙、傘形囊形成的總體形體)的外觀造型改變?yōu)閭鹘y(tǒng)飛艇所采用的橄欖形，尾部有尾舵，下部連接機(jī)艙、座艙。氣球艙上部為氫氣艙，下部為傘形囊或氦氣艙。上部和下部的連接按第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)。當(dāng)下部為傘形囊時(shí)上部體積大于下部；當(dāng)下部為氦氣艙時(shí)上部體積小于下部。機(jī)艙、座艙、機(jī)翼、發(fā)動(dòng)機(jī)、螺旋槳、調(diào)控飛行氣流噴嘴的結(jié)構(gòu)、位置可以和第一實(shí)施例相似；也可以將機(jī)艙、座艙改變?yōu)閭鹘y(tǒng)飛艇常用的近于長方的船形艙、不設(shè)機(jī)翼，這時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)仍采用氫內(nèi)燃機(jī)帶動(dòng)螺旋槳推進(jìn)器，螺旋槳可以裝設(shè)在機(jī)艙、座艙前端或后端、或裝設(shè)在氣球艙尾端，調(diào)控飛行氣流噴嘴可分布在機(jī)艙、座艙周圍和氣球艙適當(dāng)位置。氣球艙頂?shù)目上蛏蠂姎獾膫溆脷淠車姎獍l(fā)動(dòng)機(jī)及其附屬設(shè)備和第一、第二實(shí)施例相同。
本發(fā)明還可以有采用不同與前述實(shí)施例外觀造型的其它外觀造型的實(shí)施例。本發(fā)明所有實(shí)施例的外觀造型還應(yīng)當(dāng)通過空氣動(dòng)力學(xué)計(jì)算、試驗(yàn)后，進(jìn)行一定的調(diào)整。
本發(fā)明在航空中的實(shí)際應(yīng)用，一方面將因以氫氣取代氦氣產(chǎn)生浮力大大降低浮力氣體的成本；但卻因完善的氫氣球故障脫離裝置和氦氣艙、傘形囊等輔助浮力裝置，從根本上消除了運(yùn)用氫氣可能帶來的因燃燒而墜落的危險(xiǎn)；另一方面將因在飛行器中采用氫能這一方便而無污染的能源，從根本上消除飛行對大氣的污染。
在目前石油緊缺并即將枯竭的形勢下，運(yùn)用計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制的浮力氣球，藍(lán)天船將以其高度安全、節(jié)約化石能源、消除污染，而成為一種更加優(yōu)越的航空工具，使人類獲得不依賴于石油能源的一個(gè)新的藍(lán)天飛行時(shí)代。本發(fā)明在確保安全的獨(dú)特技術(shù)構(gòu)思下，采用氫氣取代氦氣作為浮力氣體，則促進(jìn)了一類更廉價(jià)的浮力氣體藍(lán)天飛船，從而擁有更廣闊的應(yīng)用前景。
本發(fā)明使用氫能作為發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料、能源，較之使用太陽能又具有航行不受天氣和晝夜限制、連續(xù)航程遠(yuǎn)、航速高等顯著優(yōu)點(diǎn)。而氫能又是可以用太陽能方便制取的可在生能源。本發(fā)明采用氫能作能源，以方便的方式攜帶、使用氫能，為航空業(yè)運(yùn)用綠色、可再生能源開辟了廣闊前景。
權(quán)利要求
1.安全氫氣浮力、氫能燃料藍(lán)天飛船，至少設(shè)有兩組浮力氣體容器——軟體氣球或軟體、硬體氣球，不同氣球組之間由管道連接，在管道上串聯(lián)壓力泵、即充氣泵和充放氣閥門，依靠充氣氣球產(chǎn)生浮力，浮力氣體在充氣泵壓力作用下實(shí)現(xiàn)在不同氣球組的不同壓力、密度分布，從而自動(dòng)控制浮力；浮力裝置下部連接載人或載人兼載物容器，其特征是浮力調(diào)控是運(yùn)用電子控制系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)程序控制調(diào)節(jié)浮力氣體在各組氣球之間的不同密度，壓力分布實(shí)現(xiàn)的；其特征是浮力氣球采用的比重輕于大氣的氫氣球，與飛行器的其他部分之間設(shè)置有隔離燃燒、高溫的防火屏障，并且裝備有氫氣球燃燒引起高溫情形氫氣球自動(dòng)脫離飛行器其余部分的自動(dòng)保護(hù)裝置；除了具有產(chǎn)生浮力的氫氣球之外，還具有在氫氣球脫離飛行器情形可產(chǎn)生浮力的充氣機(jī)構(gòu)。
2.由權(quán)利要求1所述的安全氫氣浮力、氫能燃料藍(lán)天飛船，其特征是飛行器的在氫氣球脫離飛行器情形可產(chǎn)生浮力的充氣機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)是它既可以是常設(shè)的充氦氣氣球；又可以是在氫氣球脫離飛行器情形可被相對上升的空氣流自然鼓起的備用充氣傘形囊，傘形囊球帶下底面固定在飛行器圓周骨架上，球帶形下底面內(nèi)圓之間有較大面積作為傘形囊內(nèi)部和外界空氣相通的孔洞，傘形囊球冠上頂蓋平時(shí)折疊在下底面上、處于不充氣狀態(tài)；固定傘形囊球帶下底面的飛行器圓周骨架，和飛行器機(jī)艙、座艙骨架連為一體。
3.由權(quán)利要求1或2所述的安全氫氣浮力、氫能燃料藍(lán)天飛船，其特征是浮力氣球是以懸掛于飛行器其余部分頂部上空由若干氫氣球組合而成的獨(dú)立氫氣艙；或是與飛行器其他部分鄰接的、由若干氫氣球組合而成的相連氫氣艙。
4.由權(quán)利要求1或2所述的安全氫氣浮力、氫能燃料藍(lán)天飛船，其特征是飛行器的產(chǎn)生浮力的氫氣球和飛行器的其他部分之間設(shè)置的隔離燃燒、高溫的防火屏障的結(jié)構(gòu)是當(dāng)氫氣球是以懸掛于飛行器其余部分頂部上空由若干氫氣球組合而成的獨(dú)立氫氣艙時(shí)，以氫氣艙與飛行器其他部分之間的分隔空間為隔離燃燒、高溫的防火屏障；當(dāng)氫氣球是與飛行器其他部分鄰接的、由若干氫氣球組合而成的相連氫氣艙時(shí)，以氫氣艙與飛行器其他部分之間的、用防火滅火材料組成的間隔墻體作為防火屏障。
5.由權(quán)利要求1或2所述的安全氫氣浮力、氫能燃料藍(lán)天飛船，其特征是浮力氫氣球與飛行器其余部分之間的高溫自動(dòng)脫離保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)是當(dāng)氫氣球與飛行器其余部分以分隔空間作為一個(gè)保護(hù)屏障情形，采用一定溫度可燃，在高溫時(shí)可自動(dòng)切斷的材料，作為氫氣球與其他部分的連接繩索；當(dāng)氫氣球組成氫氣艙與飛行器其余部分以防火隔墻作相互屏障情形，采用以氫敏、熱敏元件起動(dòng)的脫扣機(jī)構(gòu)，用以在氫敏、熱敏起動(dòng)時(shí)，解除氫氣艙與飛行器其余部分的整體連接。
6.由權(quán)利要求1或2所述的安全氫氣浮力、氫能燃料藍(lán)天飛船，其特征是浮力氣球?yàn)槌ＴO(shè)的充氦氣氣球情形，氦氣球由兩組主氣球、一組副氣球構(gòu)成，由自動(dòng)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)各組氣球之間的氣量分配；當(dāng)它為備用充氣傘形囊情形，氫氣球由兩組主氣球、一組副氣球構(gòu)成，由自動(dòng)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)各組氣球之間的氣量分配。
7.由權(quán)利要求1或2所述的安全氫氣浮力、氫能燃料藍(lán)天飛船，其特征是氫能作為燃料的利用方式可以是將氫氣用作內(nèi)燃機(jī)的燃料；或?qū)淠芙?jīng)氫燃料電池變換為電能；或除使用氫氣球中的氫能作動(dòng)力燃料外，還利用太陽能變換的氫能或電能為能源。
8.由權(quán)利要求1或2所述的安全氫氣浮力、氫能燃料藍(lán)天飛船，其特征是設(shè)調(diào)控浮力氣體在不同氣球之間分布的充氣泵，由內(nèi)燃發(fā)電機(jī)組和燃料電池所發(fā)的電力驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)。當(dāng)航行推進(jìn)器采用內(nèi)燃機(jī)推動(dòng)時(shí)，飛行器的調(diào)控飛行氣流的氣流泵，由另設(shè)的氫能內(nèi)燃機(jī)帶動(dòng)。
9.由權(quán)利要求1或2所述的安全氫氣浮力、氫能燃料藍(lán)天飛船，其特征是飛行器結(jié)構(gòu)材料均為阻燃防火材料。飛行器外殼有防靜電涂層。
10.由權(quán)利要求1或2所述的安全氫氣浮力、氫能燃料藍(lán)天飛船，其特征是氫氣艙內(nèi)的所有控制電路及其它電路均為防爆等級(jí)，開關(guān)電器為無觸點(diǎn)開關(guān)，導(dǎo)線接頭為焊接，控制電機(jī)為無火花感應(yīng)電機(jī)。
全文摘要
安全氫氣浮力、氫能燃料藍(lán)天飛船，它采用氫氣產(chǎn)生浮力，并使用氫能作為產(chǎn)生動(dòng)力的燃料；浮力氣球采用的比重輕于大氣的氫氣球，與飛行器的其他部分之間設(shè)置有隔離燃燒、高溫的防火屏障，并且裝備有氫氣球燃燒引起高溫情形氫氣球自動(dòng)脫離飛行器其余部分的自動(dòng)保護(hù)裝置；除了具有產(chǎn)生浮力的氫氣球之外，還具有在氫氣球脫離飛行器情形可產(chǎn)生浮力的充氣機(jī)構(gòu)。并且裝備有氫氣球燃燒引起高溫情形氫氣球自動(dòng)脫離飛行器其余部分的自動(dòng)保護(hù)裝置。本發(fā)明采用氫氣取代氦氣作為浮力氣體，采用氫能作能源，不僅降低成本，而且為航空業(yè)運(yùn)用綠色、可再生能源開辟了前景。
文檔編號(hào)B64B1/00GK1718505SQ20051004122
公開日2006年1月11日 申請日期2005年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月28日
發(fā)明者沈驪天 申請人:南京大學(xué)