系留气球长效浮空遥感对地观测平台

摘要

一种系留气球长效浮空遥感对地观测平台，十字悬挂架中心位置连接滚轮，滚轮竖直连接垂直轴的顶端，垂直轴的两侧通过固定环连接若干对风轮叶片，垂直轴的底端通过法兰连接发电机隔板；发电机隔板通过发电机支撑柱固定连接发电机支撑板和盘式发电机，盘式发电机连接供电隔板，供电隔板通过供电模块支撑柱连接传感器隔板，传感器隔板上分别放置控制器、蓄电池和稳压器，盘式发电机通过电缆连接控制器。本发明的技术效果是：现有的浮空对地观测平台依赖搭载的供电设备供电或系缆由地面供电，本发明利用垂直轴风力发电装置实现了遥感对地观测平台自给自足供电，可满足系留气球长效遥感对地观测。

说明书

技术领域

本发明涉及一种观测平台，尤其涉及一种系留气球长效浮空遥感对地观测平台。

背景技术

目前，国内外研发的浮空对地观测平台主要是通过搭载的供电设备供电或系留电缆由地面供电，对地观测模块大多未搭载自稳云台进行对地观测数据采集。仅利用搭载的供电设备，需要燃料供应或较大体积电池，装置质量重，影响系留气球的载荷，难以实现长时间的对地观测。利用系留电缆由地面供电，可实现长时间给浮空对地观测平台供电，但随着高度的升高电缆线变长，系留气球的载重加大，地面不易控制，还存在成本高、安全系数低、操作不方便等缺陷，与本发明在对地观测时间、操作方面有一定的差距。空中相比地面风力更强，如未搭载自稳系统，难以保证遥感对地观测数据质量。垂直轴风力供电装置可利用系留气球在高空所受风力或气流给浮空遥感对地观测平台供电，有利于实现长时间浮空遥感对地观测。同时，双轴自稳平台的设计可大幅增强传感器对地观测姿态的稳定性。另外，国内外也研发了许多浮空式风力发电系统，主要集中在利用高空风能发电后通过引下线传送到地面，但对于浮空对地观测平台自给自足的供电装置研发较为缺乏。

现有的浮空对地观测平台供电装置主要集中在搭载的电池或系留电缆由地面供电和直接悬挂传感器对地航拍，与本发明的浮空遥感对地观测平台研究内容相近的专利有我国2009年授予的一项专利[1]，描述了一种气球航拍拍摄器及系留绳固定装置，利用气球搭载的航拍装置、系留绳环、电机等来简化操作工序，实现对地航拍。2014年实用新型专利[2]，描述了一种长航时定区域浮空监控系统，该装置将浮空平台上安装的摄像头采集到的视频传送到控制模块，并通过牵引线和地面控制台连接，以牵引的方式控制平台与供电。2015年实用新型专利[3]，描述了一种低空检测浮空平台，该装置搭载了合成孔径雷达、光学设备等传感器，通过搭载的动力系统为浮空平台供能进行对地观测。2016年实用新型专利[4]，描述了一种多功能浮空装置，该装置搭载平台和飞行器由机载供电设备供电，采用有线系缆方式对地进行观测和监测。

[1]气球航拍拍摄器及系留绳固定装置，申请号：CN200820158942.2，发明设计人：胡精钢

[2]长航时定区域浮空监控系统，申请号：CN201320418352.X，发明设计人：谢海斌;李睿;陈璟;路畅;郑睿;王茂;尹栋

[3]低空检测浮空平台，申请号：CN201410566339.8，发明设计人：陈勇;薛富利;贺应平;郭海军;李琦;田入东;马启明;余刚

[4]多功能浮空装置，申请号：CN201520279374.1，发明设计人：汤德品;赵平长;罗兆成;李剑锋;张庚华;张学辉。

发明内容

本发明的目的在于提供一种系留气球长效浮空遥感对地观测平台，本平台搭载了垂直轴风力发电装置，该装置的风轮叶片与垂直轴接触面小、阻转矩小，具有起动风速低和风能利用率高等特点，可为系留气球浮空遥感对地观测系统供电，减少对地面携带电源的依赖，实现长时间遥感对地观测数据采集，并能实时把数据传送到地面。同时，本平台搭载了双轴自稳云台，可对冲平台受风力影响产生的晃动，最大程度保证垂直对地观测和遥感影像质量。本发明装置结构简单耐用、易安装和维护、成本较低。

本发明是这样实现的，它包括气球、十字悬挂架、滚轮、垂直轴、风轮叶片、固定环、法兰、发电机隔板、发电机支撑柱、发电机支撑板、盘式发电机、供电隔板、控制器、蓄电池、稳压器、传感器隔板、传感器模块中心板、减震球、云台支撑板、悬挂杆、固定框、伺服马达、传感器、无线图传设备，气球利用吊挂绳连接十字悬挂架，并通过系缆与地面连接固定，其特征在于：十字悬挂架中心位置连接滚轮，滚轮竖直连接垂直轴的顶端，垂直轴的两侧通过固定环连接若干对风轮叶片，垂直轴的底端通过法兰连接发电机隔板；发电机隔板通过发电机支撑柱固定连接发电机支撑板和盘式发电机，盘式发电机连接供电隔板，供电隔板通过供电模块支撑柱连接传感器隔板，传感器隔板上分别放置控制器、蓄电池和稳压器，盘式发电机通过电缆连接控制器，控制器连接蓄电池，蓄电池连接稳压器，稳压器通过电缆向传感器模块供电，所述传感器隔板下表面连接传感器模块中心板，传感器模块中心板通过若干个减震球连接云台支撑板，云台支撑板固定连接悬挂杆与无线图传设备；所述悬挂杆的底端通过伺服马达连接固定框的一端，固定框的另一端通过伺服马达连接传感器，传感器通过数据线与无线图传设备连接。

所述气球为PVC专业氦气球。

所述传感器为对地观测传感器。

所述气球通过2根系缆与地面固定连接。

本发明的技术效果是：1、现有的浮空对地观测平台依赖搭载的供电设备供电或系缆由地面供电，本发明利用垂直轴风力发电装置实现了对遥感对地观测平台自给自足供电，可满足系留气球长效遥感对地观测；2、本发明利用双轴自稳云台，对冲风力对传感器产生的晃动，最大程度稳定传感器对地观测姿态，保证遥感对地观测数据质量；3、本发明利用无线图传设备，可实时向对面传送遥感对地观测数据；4、本发明结构简单耐用、质量较轻、易安装和维护、成本低廉、环保、滞空作业时间长。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明垂直轴风力发电结构图；

图3为本发明供电模块图；

图4为本发明传感器模块结构图。

在图中，1：PVC专业氦气球；2：吊挂绳；3：系缆；4：十字悬挂架；5：滚轮；6：垂直轴；7：风轮叶片；8：固定螺丝；9：固定环；10：法兰；11：发电机隔板；12：发电机支撑柱；13：发电机支撑板；14：盘式发电机；15：供电隔板；16：供电模块支撑柱；17：控制器；18：蓄电池；19：稳压器；20：传感器隔板；21：传感器模块中心板；22：减震球；23：云台支撑板；24：悬挂杆；25：固定框；26：伺服马达；27：传感器；28：无线图传设备。

具体实施方式

如图1、图2、图3、图4所示，本发明是这样的， PVC专业氦气球1利用吊挂绳2连接了十字悬挂架4，系缆3与地面连接固定；十字悬挂架4连接滚轮5；垂直轴6通过固定环9和固定螺丝8连接风轮叶片7，同时通过法兰10连接发电机隔板11；发电机隔板11通过发电机支撑柱12固定了发电机支撑板13和盘式发电机14，盘式发电机14连接供电隔板15，供电隔板15通过供电模块支撑柱16连接传感器隔板20，传感器隔板上分别放置控制器17、蓄电池18和稳压器19，在风力驱动下，风轮叶片7带动垂直轴6转动驱使盘式发电机14发电；供电隔板15支撑了整个垂直轴风力发电装置与连接了供电及其控制模块；盘式发电机14产生电能通过电缆连接了控制器17，控制器17连接了蓄电池18，蓄电池18连接了稳压器19，并通过电缆向传感器模块供电；传感器模块中心板21连接了减震球22，以减少风力发电装置震动对传感器模块的影响；云台支撑板23固定了悬挂杆24与无线图传设备28；悬挂杆24连接了固定框25、两个伺服马达26；固定框25连接和固定了传感器27，并通过数据线与无线图传设备28连接，把遥感对地观测数据传送到地面；所述气球为系留气球，并通过2根系缆与地面设施连接，提高平台的稳定性，确保系缆不对传感器获取的遥感数据产生干扰，所述双风轮叶片和盘式发电机，双风轮叶片与垂直轴通过两个固定环相连，减小阻力矩，驱动即便是低风速下盘式发电机仍可发电；供电及其控制装置，利用控制器控制电能输入，存储在搭载的蓄电池上，并通过稳压器向遥感对地观测装置供电，利用减震球与悬挂杆、无线图传设备相连，减小垂直轴风力供电装置震动来稳定传感器模块，同时利用2个伺服马达来对冲平台因风力晃动对传感器姿态产生的影响，无线图传设备，由搭载的供电装置供电，传感器采集的数据经由无线图传设备实时传送到地面。