一種系留氣球尾翼控制裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術公開了一種系留氣球尾翼控制裝置，所述控制裝置整合安裝在系留氣球上，所述控制裝置包括風速風向傳感器，姿態測量傳感器，與風速風向傳感器和姿態測量傳感器連接的控制器系統，分別安裝于系留氣球兩個側向尾翼上且與安裝于尾翼上的舵面連接的舵面轉動機構A和舵面轉動機構B；所述控制器系統與舵面轉動機構A和舵面轉動機構B連接；所述控制器系統接收和處理風速風向傳感器及姿態測量傳感器的脈沖信號并驅動舵面轉動機構A和舵面轉動機構B帶動舵面轉動。本裝置能使系留氣球在外界環境風速影響下的姿態變化控制在一定范圍內，可保證系留氣球的縱向穩定性。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種系留氣球尾翼控制裝置。
技術介紹
系留氣球是一種自身不帶動力，依靠浮力升空，通過系留纜繩滯留在空中預定位置的浮空器。系留氣球作為空中信息平臺，要求保持穩定的姿態，以確保載荷設備(如探測雷達、成像設備等)在空中的工作姿態。尾翼作為系留氣球的重要組成部分，對維持系留氣球空中自穩定狀態起著決定性的作用，系留氣球尾翼一般采用充氣膜結構形式，利用其內外氣體壓力差提供預應力，從而維持尾翼的流線形外形；通常系留氣球包括一片垂直尾翼和兩片側向尾翼，呈倒“Y”型布局安裝在系留氣球囊體尾部上，采用這種尾翼布局的系留氣球，突風情況下對俯仰姿態角·影響較大，由于垂直尾翼主要用于控制航向角的變化，僅增加系留氣球的橫向抗風能力，而側向尾翼則可控制系留氣球的橫滾角、俯仰角的變化，因此系留氣球的自穩定性主要則側向尾翼所決定。然而，目前系留氣球側向尾翼系一整體固定結構,完全依靠對氣流的反作用而產生的俯仰力矩使系留氣球達到自穩定狀態，這種自穩定程度是有限的，在突風情況下，系留氣球俯仰姿態角變化仍然較大，在一定情況下影響了載荷設備的正常工作。
技術實現思路
本技術旨在克服現有技術的不足，提供一種系留氣球尾翼控制裝置，利用這種尾翼控制裝置可使系留氣球在突風情況下保持其俯仰姿態角變化控制在一定范圍內，從而滿足系留氣球載荷設備在空中保持穩定的工作姿態。為了達到上述目的，本技術提供的技術方案為所述系留氣球尾翼控制裝置整合安裝在系留氣球上；該控制裝置包括風速風向傳感器1，姿態測量傳感器2，與風速風向傳感器I及姿態測量傳感器2連接的控制器系統3，分別安裝于系留氣球兩個側向尾翼7上且與安裝于尾翼7上的舵面轉動機構A 4和舵面轉動機構B 5 ;所述控制器系統3與舵面轉動機構A 4和舵面轉動機構B 5連接；其中，所述的系留氣球為傳統的系留氣球結構，包括球體6、側向尾翼7、鼻椎8和整流罩9 ;舵面11安裝于尾翼7的安定面10上；風速風向傳感器I、姿態測量傳感器2和控制器系統3可安裝在球體6或側向尾翼7的任何地方。所述控制器系統3接收風速風向傳感器I及姿態測量傳感器2的脈沖信號并傳送至舵面轉動機構A 4和舵面轉動機構B 5，舵面轉動機構A 4和舵面轉動機構B 5根據傳送的脈沖信號尾翼舵面11轉動。其中，所述控制器系統3包括信號處理電路13、微處理器14和和驅動電路15。作為一種優選，所述風速風向傳感器I安裝在系留氣球頭部的鼻椎8處，使其對外界風速和風向信息可靠測量；所述姿態測量傳感器2安裝于系留氣球底部整流罩9中，確載荷設備和球體姿態的精確測量；所述控制器系統3通過安裝支架12安裝于側向尾翼7上，確保對機構A 4和機構B 5的可靠控制；所述舵面轉動機構A 4和舵面轉動機構B 5中裝有用于舵面11偏轉運動的動作反饋裝置，確認動作可靠執行，用來執行舵面11偏轉運動，實現球體姿態的調整。另外 ，所述的球體6和側向尾翼7由傳統的系留氣球結構的部分，也可專門按照圖進行設計。參見圖3，本裝置的工作原理是當風速風向傳感器實時測量突風從系留氣球的前上方吹來時，系留氣球受到抬頭力矩的作用使球體發生姿態變化，當姿態傳感器測量到球體姿態發生變化時，控制器系統將接收到的風速風向信息和姿態變化信息進行處理，并調用算法軟件程序，發送指令至驅動電路，由驅動電路控制兩個舵面轉動機構至預定行程，通過轉動機構使舵面向下偏轉，使系留氣球尾部產生低頭力矩，抵消部分或全部尾翼抬頭力矩；同理，當風速風向傳感器實時測量突風從系留氣球的前下方吹來時，系留氣球受到低頭力矩的作用使球體發生姿態變化，當姿態傳感器測量到球體姿態發生變化時，控制器系統將接收到的風速風向信息和姿態變化信息進行處理，并調用算法軟件程序，發送指令至驅動電路，由驅動電路控制兩個舵面轉動機構至預定行程，通過轉動機構使舵面向上偏轉，使系留氣球尾部產生抬頭力矩，抵消部分或全部尾翼低頭力矩。其中，風速風向傳感器將外界環境風速變換成相應的脈沖輸出給控制器系統，姿態測量傳感器將球體姿態信息變換成相應的脈沖輸出給控制器系統。本裝置的有益效果是在突風情況下，本裝置能實時測量其外界風速、風向和球體姿態的的變化，并做出相應的判斷指令，使舵面的偏轉在系留氣球縱向平面內產生對系留氣球的抬頭力矩或低頭力矩，抵消部分或全部突風產生的擾動力矩，保證系留氣球的平衡迎角不變或者有效減小系留氣球平衡迎角的變化量，從而使系留氣球的姿態變化在一定范圍內，可保證系留氣球的縱向穩定性。附圖說明圖I為本技術安裝的一種結構示意圖；圖2為系留氣球側向尾翼結構示意圖；圖3為系留氣球尾翼控制裝置原理方框圖。圖中1、風速風向傳感器；2、姿態測量傳感器；3、控制器系統；4、舵面轉動機構A ;5、舵面轉動機構B ;6、球體；7、側向尾翼；8、鼻椎；9、整流罩；10、安定面；11、舵面；12、安裝支架；13、信號處理電路；14、微處理器；15、驅動電路。具體實施方式以下結合附圖對本技術作進一步的描述。實施例如圖I和圖2所示，所述系留氣球尾翼控制裝置整合安裝在系留氣球上；該控制裝置包括風速風向傳感器I，姿態測量傳感器2，與風速風向傳感器I及姿態測量傳感器2連接的控制器系統3，分別安裝于系留氣球兩個側向尾翼7上且與安裝于尾翼7上的舵面轉動機構A 4和舵面轉動機構B 5 ;所述控制器系統3與舵面轉動機構A 4和舵面轉動機構B 5連接；其中，所述的系留氣球為傳統的系留氣球結構，包括球體6、側向尾翼7、鼻椎8和整流罩9 ;舵面11安裝于尾翼7的安定面10上；所述風速風向傳感器I安裝在系留氣球頭部的鼻椎8處，使其對外界風速和風向信息可靠測量；所述姿態測量傳感器2安裝于系留氣球底部整流罩9中，確載荷設備和球體姿態的精確測量；所述控制器系統3通過安裝支架12安裝于側向尾翼7上，確保對機構A 4和機構B 5的可靠控制；所述舵面轉動機構A 4和舵面轉動機構B 5中裝有用于執行舵面11偏轉運動的動作反饋裝置，確認動作可靠執行，用來執行舵面11偏轉運動，實現球體姿態的調整。所述控制器系統3接收風速風向傳感器I及姿態測量傳感器2的脈沖信號并傳送 至舵面轉動機構A 4和舵面轉動機構B 5，舵面轉動機構A 4和舵面轉動機構B 5根據傳送的脈沖信號帶動尾翼舵面11轉動。其中，控制器系統3包括信號處理電路13、微處理器14和和驅動電路15。權利要求1.一種系留氣球尾翼控制裝置，所述控制裝置整合安裝在系留氣球上，其特征在于，所述控制裝置包括風速風向傳感器(1)，姿態測量傳感器(2)，與風速風向傳感器(I)和姿態測量傳感器(2)連接的控制器系統(3)，分別安裝于系留氣球兩個側向尾翼(7)上且與安裝于尾翼(7)上的舵面(11)連接的舵面轉動機構A (4)和舵面轉動機構B (5);所述控制器系統(3)與舵面轉動機構A (4)和舵面轉動機構B (5)連接；所述控制器系統(3)接收和處理風速風向傳感器(I)及姿態測量傳感器(2)的脈沖信號并驅動舵面轉動機構A (4)和舵面轉動機構B (5 )帶動舵面(11)轉動。2.如權利要求I所述的控制裝置，其特征在于，所述控制器系統(3)包括信號處理電路(13)、微處理器(14 )和和驅動電路(15 )。3.如權利要求I所述的控制裝置，其特征在于，所述風速風向本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種系留氣球尾翼控制裝置，所述控制裝置整合安裝在系留氣球上，其特征在于，所述控制裝置包括風速風向傳感器（1），姿態測量傳感器（2），與風速風向傳感器（1）和姿態測量傳感器（2）連接的控制器系統（3），分別安裝于系留氣球兩個側向尾翼（7）上且與安裝于尾翼（7）上的舵面（11）連接的舵面轉動機構A（4）和舵面轉動機構B（5）；所述控制器系統（3）與舵面轉動機構A（4）和舵面轉動機構B（5）連接；所述控制器系統（3）接收和處理風速風向傳感器（1）及姿態測量傳感器（2）的脈沖信號并驅動舵面轉動機構A（4）和舵面轉動機構B（5）帶動舵面（11）轉動。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：黎旭東，
申請(專利權)人：湖南航天機電設備與特種材料研究所，
類型：實用新型
國別省市：