本發(fā)明主要涉及飛行設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特指一種基于太陽能飛行器的半系留系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

系留無人機、飛艇在移動通信、消防現(xiàn)場監(jiān)視指揮、野外偵查、森林防火預(yù)警、景區(qū)監(jiān)視應(yīng)急預(yù)警、大面積農(nóng)業(yè)植保等方面的應(yīng)用日益增多，市場對系留飛行器的需求在不斷擴大，在日常生活、軍事、農(nóng)業(yè)、旅游業(yè)的等行業(yè)都可以看到或即將看到系留飛行器的身影，其長時間持續(xù)工作、大范圍巡航能力方面表現(xiàn)出明顯的不足。

目前系留飛行器系統(tǒng)主要由飛行器（飛艇、無人機等）、系留電纜、系泊平臺組成，供電主要由系泊平臺中的直流電源及發(fā)電機提供，目前常用發(fā)電機多為柴油發(fā)電機，不僅成本高，而且在條件限制的情況下（如野外偵查、森林/農(nóng)田長時間無人值守），其攜帶的化石燃料有限，將造成整個系統(tǒng)無法供電，造成嚴重的損失。在柴油發(fā)電機工作過程中，還會產(chǎn)生較大的噪聲污染和空氣污染等，其安裝固定、使用防護過程比較繁雜。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于：針對現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡單、能長時間提供電力以及增大管控區(qū)域的基于太陽能飛行器的半系留系統(tǒng)。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為：

一種基于太陽能飛行器的半系留系統(tǒng)，包括飛行器、系泊平臺和可伸縮系留電纜，所述系泊平臺上設(shè)置有太陽能電池能源單元，所述系泊平臺通過可伸縮系留電纜與飛行器相連并通過可伸縮系留電纜向所述飛行器供電。

作為上述技術(shù)方案的進一步改進：

所述太陽能電池能源單元包括光伏組件、MPPT模塊、能源控制器和蓄電池，所述光伏組件經(jīng)所述MPPT模塊與所述能源控制器相連，所述蓄電池與所述能源控制器相連。

所述光伏組件為可折疊的柔性光伏組件。

所述光伏組件的背部設(shè)置有用于調(diào)節(jié)光伏組件與地表之間角度的撐桿機構(gòu)。

所述光伏組件鋪設(shè)于所述系泊平臺、系泊平臺周邊空地或者飛行器上。

所述可伸縮系留電纜通過電纜鉸盤與所述系泊平臺相連。

所述飛行器為無人機或者飛艇。

所述系泊平臺為汽車或艦船。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：

本發(fā)明的基于太陽能飛行器的半系留系統(tǒng)，通過在系泊平臺上設(shè)置有太陽能電池能源單元，通過太陽能電池能源單元為飛行器提供電源，能夠持續(xù)長時間提供電力，不需要額外化石燃料，為系統(tǒng)長時間可靠運行提供能源基礎(chǔ)；由于動力充足，可在一定范圍內(nèi)增大其管控區(qū)域半徑，實現(xiàn)定點值守與巡航相結(jié)合的方式，對管控區(qū)域內(nèi)的情況實施更可靠的管理； 另外相對于常見的柴油發(fā)電機，太陽能電池能源單元使用太陽能清潔能源，工作過程中不會出現(xiàn)空氣污染。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的方框結(jié)構(gòu)圖。

圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明的太陽能電池能源單元的方框結(jié)構(gòu)圖。

圖中標號表示：1、系泊平臺；2、飛行器；3、可伸縮系留電纜；4、電纜鉸盤；5、太陽能電池能源單元；51、光伏組件；52、MPPT模塊；53、能源控制器；54、蓄電池。

具體實施方式

以下結(jié)合說明書附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步描述。

如圖1至圖3所示，本實施例的基于太陽能飛行器的半系留系統(tǒng)，包括飛行器2（無人機或飛艇）、系泊平臺1和可伸縮系留電纜3，系泊平臺1上設(shè)置有太陽能電池能源單元5，系泊平臺1通過可伸縮系留電纜3與飛行器2相連并通過可伸縮系留電纜3向飛行器2供電。本發(fā)明的基于太陽能飛行器的半系留系統(tǒng)，通過在系泊平臺1上設(shè)置有太陽能電池能源單元5，通過太陽能電池能源單元5為飛行器2提供電源，能夠持續(xù)長時間提供電力，不需要額外化石燃料，為系統(tǒng)長時間可靠運行提供能源基礎(chǔ)；由于動力充足，可在一定范圍內(nèi)增大其管控區(qū)域半徑，實現(xiàn)定點值守與巡航相結(jié)合的方式，對管控區(qū)域內(nèi)的情況實施更可靠的管理； 另外相對于常見的柴油發(fā)電機，太陽能電池能源單元5使用太陽能清潔能源，工作過程中不會出現(xiàn)空氣污染。

如圖3所示，本實施例中，太陽能電池能源單元5包括光伏組件51、MPPT模塊52、能源控制器53和蓄電池54，光伏組件51經(jīng)MPPT模塊52與能源控制器53相連，蓄電池54與能源控制器53相連。光伏組件51接收太陽能，通過光電效應(yīng)，將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，并通過MPPT模塊52實現(xiàn)最大功率點跟蹤，能快速準確地跟蹤光伏組件51的最大功率點，最大程度地利用太陽能。能源控制器53通過采集MPPT模塊52輸出的電壓電流信息以及蓄電池54的電壓信息，判斷光伏組件51實時發(fā)電功率大小和蓄電池54的實時電量情況，來決定供電情況。當(dāng)光照條件好，光伏組件51產(chǎn)生的電能滿足用電要求時，由光伏組件51直接供電，余電儲存在蓄電池54中；當(dāng)光照條件不好，光伏組件51產(chǎn)生的電能不足時，由光伏組件51聯(lián)合蓄電池54供電；當(dāng)沒有光照時，由蓄電池54直接供電。具體為：當(dāng)太陽能充足時，柔性光伏組件51發(fā)電后分別經(jīng)過多個MPPT模塊52匯流，然后經(jīng)由各自母線給飛行器2的電機、飛控等設(shè)備及電纜鉸盤4電機供電，并在飛行器2執(zhí)行巡航任務(wù)時提供飛行動力，蓄電池54存儲多余的電量；當(dāng)太陽能不足時，蓄電池54釋放電能供電。太陽能電池屬于清潔能源，工作時不會產(chǎn)生空氣污染、噪聲污染等，且太陽能發(fā)電技術(shù)成熟，成本較低；而且安裝使用簡單便捷，易于維修保養(yǎng)，能降低安裝維護的難度及成本，且運行可靠，穩(wěn)定性好。

本實施例中，光伏組件51采用特殊封裝工藝，做成可折疊柔性光伏組件51，工作時均勻鋪排在系泊平臺1或者系泊平臺1附近空地或者飛行器2上；光伏組件51背板安裝有可調(diào)節(jié)長度的撐桿機構(gòu)（圖中未示出），撐桿機構(gòu)由有多個可伸縮連桿組成，撐桿機構(gòu)與光伏組件51的背板采用活動鉸鏈連接，在連接處可靈活轉(zhuǎn)動。撐桿機構(gòu)通過改變其伸縮連桿的長度可使光伏組件51與地表的角度發(fā)生變化，由系統(tǒng)所在的具體地理位置對連桿長度進行調(diào)節(jié)，使得光伏組件51以最佳太陽光照射角發(fā)電。在運輸途中或在光伏組件51不需工作時，撐桿機構(gòu)可以從背板處卸下來，方便收納。

本實施例中，飛行器2通過可伸縮系留電纜3與太陽能電池能源單元5連接，具體為可伸縮系留電纜3通過電纜鉸盤4與太陽能電池能源單元5相連，在高空停留或者巡航完成偵查、監(jiān)視、通信等任務(wù)；可伸縮系留電纜3不僅是給飛行器2的供電介質(zhì)，還能通過電纜鉸盤4控制電纜長度的變化，從而實現(xiàn)飛行器2定點值守和巡航的不同功能；太陽能電池能源單元5通過系留電纜向飛行器2的電機、飛控等設(shè)備及電纜鉸盤4電機供電，并在飛行器2執(zhí)行巡航任務(wù)時提供飛行動力。其中可伸縮系留電纜3由承力纜線，直流電源線，通信光纖，接地金屬網(wǎng)和外套管等組成，其與電纜鉸盤4的具體結(jié)構(gòu)選用目前較為成熟的系留飛艇系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)形式?？缮炜s系留電纜3末端通過掛鉤或扣環(huán)等結(jié)構(gòu)與飛行器2底部的連接部件相連接?？缮炜s系留電纜3在滿足使用要求的前提下，采用較輕材質(zhì)，其質(zhì)量相對于整個飛行器2來說忽略不計，不影響其正常工作。電纜鉸盤4一般由轉(zhuǎn)動部件和驅(qū)動機構(gòu)組成，其轉(zhuǎn)動部件上纏繞的即為可伸縮系留電纜3。在飛行器2升空或者執(zhí)行巡航任務(wù)時，電纜鉸盤4轉(zhuǎn)動放線，可伸縮系留電纜3延長，使得飛行器2達到指定高度或在該高度上的不同位置巡航。在飛行器2執(zhí)行定點值守任務(wù)時，電纜鉸盤4的轉(zhuǎn)動部件不工作，可伸縮系留電纜3的長度不發(fā)生變化，使得飛行器2在固定位置值守。在飛行器2降落時，電纜鉸盤4反向轉(zhuǎn)動收線，可伸縮系留電纜3縮短，帶動飛行器2降落。

本實施例中，系泊平臺1可接駁不同載體，執(zhí)行不同任務(wù)的載體不同。比如，以汽車為載體，形成車載半系留系統(tǒng)可以在消防搶險中實時觀測整個火場、災(zāi)區(qū)的情況，以便指揮者及時正確的搶險救災(zāi)指令；飛行器2搭載應(yīng)急通信系統(tǒng)還能快速恢復(fù)搶險救災(zāi)現(xiàn)場的通信功能，形成移動通信基站；在野外車載偵查系統(tǒng)中，能與車載電子、紅外、雷達等系統(tǒng)形成空天信息平臺；在沿海地區(qū)的車載半系留飛行器2偵查系統(tǒng)能提高對敵低空突防的預(yù)警距離，實現(xiàn)國土防空的低空補盲。以艦船為載體，可在海域內(nèi)實現(xiàn)超視距預(yù)警、協(xié)助海防緝私；搭載通信系統(tǒng)的艦載半系留飛行器2系統(tǒng)還可以實現(xiàn)艦隊內(nèi)部短波通信?；谔柲茱w行器2的半系留系統(tǒng)的地面控制中心固定在需要巡查的對象附近，完成對飛行器2工作的指揮，如森林火災(zāi)預(yù)警、大面積農(nóng)田植保。

以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，本發(fā)明的保護范圍并不僅局限于上述實施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進和潤飾，應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。