一种搭载大翼展无人机的高空气球发放方法

摘要

本发明涉及浮空器技术领域，提供了一种搭载大翼展无人机的高空气球发放方法。该方法包括：分别连接高空气球的底部与发放绞车上的绞盘索、高空气球的底部与降落伞的顶部、降落伞的底部与结缆的第一端及结缆的第二端与吊舱上端的缆绳；氦气存储设备向高空气球内部充入氦气，以使高空气球在浮力的作用下逐渐立起并被绞盘索锚系在地面上；待充气完成后，截断高空气球的充气管并扎紧密封，释放绞盘索，当绞盘索上的力完全转移到结缆上时割断绞盘索；调整发放车吊臂的方向，使发放车吊臂沿着风向延伸；推动无人机两侧的机翼，打开发放车吊臂顶端的释放装置，以完成发放。本发明提供的搭载大翼展无人机的高空气球发放方法，有效避免机翼触地发生损坏。

权利要求

1.一种搭载大翼展无人机的高空气球发放方法，其特征在于，包括：步骤S10，分别连接高空气球的底部与发放绞车上的绞盘索、所述高空气球的底部与降落伞的顶部、所述降落伞的底部与结缆的第一端及所述结缆的第二端与吊舱上端的缆绳；

其中，所述结缆的第二端与所述吊舱上端的缆绳的交接处连接在发放车吊臂顶端的释放装置上；

步骤S20，氦气存储设备向所述高空气球内部充入氦气，以使所述高空气球在浮力的作用下逐渐立起并被所述绞盘索锚系在地面上；

步骤S30，待充气完成后，截断所述高空气球的充气管并扎紧密封，释放所述绞盘索，当所述绞盘索上的力完全转移到所述结缆上时割断所述绞盘索；

步骤S40，调整所述发放车吊臂的方向，使所述发放车吊臂沿着风向延伸；推动无人机两侧的机翼，打开所述释放装置，以完成发放。

2.根据权利要求1所述的搭载大翼展无人机的高空气球发放方法，其特征在于，在步骤S10之前还包括：

步骤S01，根据风向布置所述发放绞车、所述氦气存储设备及所述发放车吊臂，使所述氦气存储设备位于所述发放绞车的上风向或侧方并使所述发放车吊臂位于所述发放绞车的下风向；

步骤S02，将所述高空气球的吊舱吊挂在所述释放装置上，升起所述发放车吊臂至第一高度，使所述吊舱离开地面，然后连接所述吊舱与无人机；再次升起所述发放车吊臂，使所述无人机的最低点与地面之间的距离达到预设高度。

3.根据权利要求2所述的搭载大翼展无人机的高空气球发放方法，其特征在于，在所述步骤S01之前或者在所述步骤S20之前还包括：获取气象信息，根据所述气象信息确定当前气象是否满足所述高空气球的发放条件。

4.根据权利要求2所述的搭载大翼展无人机的高空气球发放方法，其特征在于，步骤S02之后还包括，在所述发放绞车和所述发放车吊臂之间铺设所述高空气球和所述降落伞。

5.根据权利要求1所述的搭载大翼展无人机的高空气球发放方法，其特征在于，步骤S20之前还包括：

测试所述吊舱内的飞行设备和所述无人机的电系统功能；

人工约束所述无人机两侧的机翼防止所述无人机自转。

6.根据权利要求1所述的搭载大翼展无人机的高空气球发放方法，其特征在于，步骤S30中还包括：

在所述发放绞车与所述高空气球之间的连接绳索上安装切割器，并挂设辅助缓降球；

当所述切割器割断绳索释放所述绞盘索后，将所述辅助缓降球拉离所述高空气球。

7.根据权利要求6所述的搭载大翼展无人机的高空气球发放方法，其特征在于，所述切割器采用无线控制或者由地面连接到火工品的导线控制。

8.根据权利要求1所述的搭载大翼展无人机的高空气球发放方法，其特征在于，所述发放车吊臂安装在发放车上，所述发放车采用汽车起重机。

9.根据权利要求1或8所述的搭载大翼展无人机的高空气球发放方法，其特征在于，所述发放绞车安装在可移动车辆上。

说明书

一种搭载大翼展无人机的高空气球发放方法

技术领域

[0001] 本发明涉及浮空器技术领域，尤其涉及一种搭载大翼展无人机的高空气球发放方法。

背景技术

[0002] 高空气球是一种无动力飞行器，气球内部充氦气或氢气，依靠浮力升空，在风力作用下能够在平流层高度飞行。高空气球具有飞行高度高(能够升至大气平流层顶约50km的
高度)、成本低、准备周期短和易于灵活实施等特点，已成为一种与火箭、人造卫星等飞行器
并驾齐驱的进行各种空间科学和技术研究的运载工具。

[0003] 高空气球携带的载荷尺寸一般较小，通常采用立式发放或动态发放，而太阳能无人机翼展较大，可达几十至上百米。立式发放中气球立起过程和立起后，底部的吊舱和无人
机会随风晃动，使得机翼有触地风险；动态发放中发放车要随风行驶，行驶过程机翼会转
动，可能与发放车吊臂碰撞，并且行驶过程机翼冲击较大，机翼有损坏风险。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提供一种搭载大翼展无人机的高空气球发放方法，用以解决现有发放方法难以实现搭载大翼展无人机的高空气球发放的问题。

[0005] 为了解决上述技术问题，本发明提供一种搭载大翼展无人机的高空气球发放方法，包括：步骤S10，分别连接高空气球的底部与发放绞车上的绞盘索、所述高空气球的底部
与降落伞的顶部、所述降落伞的底部与结缆的第一端及所述结缆的第二端与吊舱上端的缆
绳；其中，所述结缆的第二端与所述吊舱上端的缆绳的交接处连接在发放车吊臂顶端的释
放装置上；

[0006] 步骤S20，氦气存储设备向所述高空气球内部充入氦气，以使所述高空气球在浮力的作用下逐渐立起并被所述绞盘索锚系在地面上；

[0007] 步骤S30，待充气完成后，截断所述高空气球的充气管并扎紧密封，释放所述绞盘索，当所述绞盘索上的力完全转移到所述结缆上时割断所述绞盘索；

[0008] 步骤S40，调整所述发放车吊臂的方向，使所述发放车吊臂沿着风向延伸；推动无人机两侧的机翼，打开所述释放装置，以完成发放。

[0009] 其中，在步骤S10之前还包括：

[0010] 步骤S01，根据风向布置所述发放绞车、所述氦气存储设备及所述发放车吊臂，使所述氦气存储设备位于所述发放绞车的上风向或侧方并使所述发放车吊臂位于所述发放
绞车的下风向；

[0011] 步骤S02，将所述高空气球的吊舱吊挂在所述释放装置上，升起所述发放车吊臂至第一高度，使所述吊舱离开地面，然后连接所述吊舱与无人机；再次升起所述发放车吊臂，
使所述无人机的最低点与地面之间的距离达到预设高度。

[0012] 其中，在所述步骤S01之前或者在所述步骤S20之前还包括：

[0013] 获取气象信息，根据所述气象信息确定当前气象是否满足所述高空气球的发放条件。

[0014] 其中，步骤S02之后还包括，在所述发放绞车和所述发放车吊臂之间铺设所述高空气球和所述降落伞。

[0015] 其中，步骤S20之前还包括：

[0016] 测试所述吊舱内的飞行设备和所述无人机的电系统功能；

[0017] 人工约束所述无人机两侧的机翼防止所述无人机自转。

[0018] 其中，步骤S30中还包括：

[0019] 在所述发放绞车与所述高空气球之间的连接绳索上安装切割器，并挂设辅助缓降球；当所述切割器割断绳索释放所述绞盘索后，将所述辅助缓降球拉离所述高空气球。

[0020] 其中，所述切割器采用无线控制或者由地面连接到火工品的导线控制。

[0021] 其中，所述发放车吊臂安装在发放车上，所述发放车采用汽车起重机。

[0022] 其中，所述发放绞车安装在可移动车辆上。

[0023] 本发明提供的搭载大翼展无人机的高空气球发放方法，发放绞车、高空气球和发放车沿风向排布，其中，发放绞车在绞盘索对高空气球的拉力全部转移至结缆后割断绞盘
索释放高空气球，此时高空气球在浮力和风的作用下向发放车吊臂移动，释放装置释放后，
搭载大翼展无人机的高空气球即可完成发放。在该发放过程中，吊舱和无人机吊挂在发放
车吊臂的下方，距离地面有一定高度，可以有效避免机翼触地，而且高空气球在浮力作用下
移动时对无人机造成的晃动也会减小。释放绞盘索后，高空气球在风和浮力的作用下移动
时，不会带动无人机转动，即使发生转动由于无人机吊挂在发放车吊臂的下方，方便调控机
翼方向，机翼与发放车吊臂冲撞的可能性极小，有效避免机翼损坏。

附图说明

[0024] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发
明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根
据这些附图获得其他的附图。

[0025] 图1为本发明实施例搭载大翼展无人机的高空气球发放方法的第一状态示意图；

[0026] 图2为本发明实施例搭载大翼展无人机的高空气球发放方法的第二状态示意图；

[0027] 图3为本发明实施例搭载大翼展无人机的高空气球发放方法的第三状态示意图；

[0028] 图4为本发明实施例搭载大翼展无人机的高空气球发放方法的第四状态示意图；

[0029] 图5为本发明实施例搭载大翼展无人机的高空气球发放方法的最终状态示意图。

[0030] 图中：1、高空气球；11、充气管；12、降落伞；13、结缆；14、吊舱；2、发放绞车；21、绞盘索；22、可移动车辆；23、辅助缓降球；24、切割器；3、发放车；31、发放车吊臂；32、释放装
置；4、无人机；5、氦气存储设备；51、高压管。

具体实施方式

[0031] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是
本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员
在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0032] 在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”“第二”是为了清楚说明产品部件进行的编号，不代表任何实质性区别。“上”“下”“左”
“右”的方向均以附图所示方向为准。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况
理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

[0033] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可
以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是
两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本
发明中的具体含义。

[0034] 本发明实施例提供了一种搭载大翼展无人机的高空气球发放方法，其包括：

[0035] 步骤S10，分别连接高空气球1的底部与发放绞车2上的绞盘索21、高空气球1的底部与降落伞12的顶部、降落伞12的底部与结缆13的第一端及结缆13的第二端与吊舱14上端
的缆绳；其中，结缆13的第二端与吊舱14上端的缆绳的交接处连接在发放车吊臂31顶端的
释放装置32上。由此，安装在吊舱14下方的无人机4吊挂在发放车吊臂31的下方，由于在发
放过程中发放车吊臂31位置固定，从而可以减小发放过程中无人机4的晃动，使发放过程更
加平稳。

[0036] 步骤S20，氦气存储设备5向高空气球1内部充入氦气，以使高空气球1在浮力的作用下逐渐立起并被发放绞车2上的绞盘索21将高空气球1锚系在地面上，如图1所示。借助发
放绞车2将高空气球1在氦气的浮力作用下缓缓升起。其中，氦气存储设备5上连接有高压管
51，该高压管51与高空气球1的充气管11相连。充气量根据高空气球1内飞行设备的重量已
经提前计算，通常高空气球1充气后的浮力为飞行设备重量的1.05‑1.2倍。

[0037] 步骤S30，待充气完成后，截断高空气球1的充气管11并扎紧密封，释放绞盘索21，如图2所示。直至绞盘索21上的力完全转移到结缆13上，此时割断绞盘索21，如图3所示。充
气完成释放绞盘索21后，高空气球1在浮力作用下升空，使得绞盘索21对高空气球1的拉力
逐渐转移到结缆13上，待力完全转移后方割断绞盘索21，减少对高空气球1的冲击，提高发
放的安全性和可靠性。该过程借助安装在绞盘索21上的拉力传感器反馈受力情况。

[0038] 步骤S40，调整发放车吊臂31的方向，使发放车吊臂31沿着风向延伸，高空气球1在风的作用下向发放车吊臂31飘动，如图4所示。推动无人机4两侧的机翼，打开发放车吊臂31
顶端的释放装置32，以完成发放，如图5所示。在风的作用下，高空气球1向下风口漂浮，慢慢
移动到无人机4的正上方，在移动过程中人工或者用其他辅助器械推动无人机4两侧的机
翼，然后打开释放装置32，完成发放操作。

[0039] 本发明实施例提供的搭载大翼展无人机的高空气球发放方法，发放绞车2、高空气球1和发放车3沿风向排布，其中，发放绞车2在绞盘索21对高空气球1的拉力全部转移至结
缆13后割断绞盘索21释放高空气球1，此时高空气球1在浮力和风的作用下向发放车吊臂31
移动，释放装置32释放后，搭载大翼展无人机的高空气球1即可完成发放。在该发放过程中，
吊舱14和无人机4吊挂在发放车吊臂31的下方，距离地面有一定高度，可以有效避免机翼触
地，而且高空气球1在浮力作用下移动时对无人机4造成的晃动也会减小。释放绞盘索21后，
高空气球1在风和浮力的作用下移动时，不会带动无人机4转动，即使发生转动由于无人机4
吊挂在发放车吊臂31的下方，方便调控机翼方向，机翼与发放车吊臂31冲撞的可能性极小，
有效避免机翼损坏。

[0040] 在上述实施例基础上，步骤S10之前还包括：

[0041] 步骤S01，根据风向布置发放绞车2、氦气存储设备5及发放车吊臂31，使氦气存储设备5位于发放绞车2的上风向或侧方并使发放车吊臂31位于发放绞车2的下风向。发放绞
车2、氦气存储设备5及发放车吊臂31沿风向布置，使得高空气球1可以借助风的作用发生希
望出现的水平移动，避免反向移动中的阻力。

[0042] 步骤S02，将高空气球1的吊舱14吊挂在发放车吊臂31顶端的释放装置32上，升起发放车吊臂31至第一高度，此时发放车吊臂31相对于地面呈一端高一端低的倾斜状态。发
放车吊臂31升到第一高度的过程中，发放车吊臂31带动吊舱14离开地面，然后连接吊舱14
与无人机4；再次升起发放车吊臂31，使无人机4的最低点与地面之间的距离达到预设高度。
该预设高度可以为2‑3米，合理设置预设高度及吊舱14与无人机4之间的绳索长度，可以有
效避免无人机4机翼与发放车吊臂31发生碰撞。

[0043] 在上述实施例基础上，步骤S01之前或者在步骤S20之前还包括：

[0044] 获取气象信息，根据气象信息确定当前气象是否满足高空气球1的发放条件。比如根据地面风场确定当下是否适合发放高空气球1，还可以发放探空气球获取高空风场信息。
具体的探测时间可以根据实际需要进行。

[0045] 另外，在上述实施例基础上，步骤S02之后还包括，在发放绞车2和发放车吊臂31之间铺设高空气球1和降落伞12。其中，高空气球1、降落伞12、发放绞车2和发放车吊臂31可以
位于同一直线上，也可以略微偏斜，对此本发明实施例不做具体限定。高空气球1在浮力作
用下会发生水平偏移，高空气球1位于发放绞车2和发放车吊臂31之间，以免充气后高空气
球1在风的作用下偏移时绳索发生缠绕无法顺利发放。

[0046] 在上述任一实施例基础上，步骤S20之前还包括：

[0047] 测试吊舱14内的飞行设备和无人机4的电系统功能；人工约束无人机4两侧的机翼防止无人机4自转。在充气之前或者在充气过程中进行电系统测试，减少操作时间，降低发
放风险。其中，约束无人机4的机翼时，可以由地面人员拿挡杆约束，也可以借助固定在地面
上的限位杆限位，需要说明的是，限位杆限位不影响机翼的上升。

[0048] 在上述实施例中，步骤S30还包括：

[0049] 在发放绞车2与高空气球1之间的连接绳索上安装切割器24，并挂设辅助缓降球23；当切割器24割断绳索释放绞盘索21后，将辅助缓降球23拉离高空气球1。增设辅助缓降
球23可以有效提高高空气球1发放过程的平稳性。其中，当绞盘索21上的拉力完全转移至结
缆13后，切割器24根据绞盘索21上拉力传感器采集的数据信息切割绞盘索21。绞盘索21割
断后，地面人员通过拉绳将辅助缓降球23拉离高空气球1。

[0050] 在上述实施例基础上，切割器24采用无线控制或者由地面连接到火工品的导线控制。当满足切割条件后切割器24即可进行切割操作。

[0051] 本发明实施例中，发放车吊臂31安装在发放车3上，发放车3采用汽车起重机或者其他带用悬臂结构的车辆。发放绞车2安装在叉车等可移动车辆22上，方便发放过程中移
动。

[0052] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可
以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；
而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和
范围。