CN113148100B - 一种双层球囊节能安全型热气球飞行器 - Google Patents

一种双层球囊节能安全型热气球飞行器 Download PDF

Info

Publication number
CN113148100B
CN113148100B CN202110554149.4A CN202110554149A CN113148100B CN 113148100 B CN113148100 B CN 113148100B CN 202110554149 A CN202110554149 A CN 202110554149A CN 113148100 B CN113148100 B CN 113148100B
Authority
CN
China
Prior art keywords
balloon
air
inner balloon
hot air
heat
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110554149.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113148100A (zh
Inventor
徐杰
陆新江
徐健
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Central South University
Original Assignee
Central South University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Central South University filed Critical Central South University
Priority to CN202110554149.4A priority Critical patent/CN113148100B/zh
Publication of CN113148100A publication Critical patent/CN113148100A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113148100B publication Critical patent/CN113148100B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64B—LIGHTER-THAN AIR AIRCRAFT
    • B64B1/00—Lighter-than-air aircraft
    • B64B1/40—Balloons
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64B—LIGHTER-THAN AIR AIRCRAFT
    • B64B1/00—Lighter-than-air aircraft
    • B64B1/40—Balloons
    • B64B1/46—Balloons associated with apparatus to cause bursting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64B—LIGHTER-THAN AIR AIRCRAFT
    • B64B1/00—Lighter-than-air aircraft
    • B64B1/58—Arrangements or construction of gas-bags; Filling arrangements
    • B64B1/62—Controlling gas pressure, heating, cooling, or discharging gas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64B—LIGHTER-THAN AIR AIRCRAFT
    • B64B1/00—Lighter-than-air aircraft
    • B64B1/58—Arrangements or construction of gas-bags; Filling arrangements
    • B64B1/64—Gas valve operating mechanisms

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Thermotherapy And Cooling Therapy Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了一种双层球囊节能安全型热气球飞行器，包括内球囊、吊篮、加热器，所述吊篮与内球囊通过吊绳相连接，所述内球囊外层还设有外球囊，所述内球囊与所述外球囊之间形成密封空腔，所述内球囊穿过其表面设有用于与所述外球囊连通的气阀，所述加热器设于所述内球囊和外球囊下方形成的加热口处，所述内球囊与外球囊上端贯穿设有气流出口，所述内球囊内部设有用于堵住所述气流出口的排气阀伞，所述排气阀伞与操纵绳传动连接。本发明能够减少球囊热对流辐射和热导率传热系数，从而减少热对流辐射的损失，使球囊内部热量保温能够更长时间保持内外温差而实现空中稳定飞行。

Description

一种双层球囊节能安全型热气球飞行器
技术领域
本发明涉及热气球飞行器技术领域，尤其涉及一种双层球囊节能安全型热气球飞行器。
背景技术
热气球是用热空气作为浮升气体的气球，根据实验研究数据表明热气球热量损失约70-90％来自于巨大的球囊的热对流热辐射损失，剩下的少部分来自于加热口热量对流辐射逃逸。
CN105905270A公开了一种碳纤维热气球，其主要特点采用电池和碳纤维导电发热原理作为热气球动力源。该热气球球囊面积大，发热碳纤维附着在球囊上，加热内部空气的同时，向外部大气的辐射热量也在增加；在同等重量下电池有效飞行行程低于化石原料，且在高空中环境温度低，电池有效能量下降。
CN109398673A公开了一种节能型热气球，主要特点在于通过外层作为冷空气入口进入燃烧口前通过热空气进行提前预热来进行节能，但热气球有效载荷有限的前提下体积庞大烟囱和换热器会大大增加了热气球负荷从而减小有效载荷，且内外球囊均为柔软纺织布材料从而导致内外球囊间在起飞时无法像刚性结构一样作为进气通道进行工作(可燃气燃料空燃比大于20，在内外流体作用下外囊内进气空气气流速度快从而压强低会被外部大气压力使得外囊和内囊贴合在一起而影响进气或不充分燃烧而浪费燃料)。
CN108248810A公开了一种节能型热气球，主要特点为在常用热气球球囊顶部有排气孔以及设计的小伞进行封闭出气口基础上，采用排气孔上端设计开口锥台，小伞上设有小伞封闭锥台，小伞封闭锥台嵌入排气孔开口堵住排气孔，通过增加一次密封增强密封效果，减少热量损失。
但是现有热气球存在以下缺点(1)电池在高空或低温下能量效能下降甚至会失效；(2)热气球球囊体积较大，超过一半以上热量损失在于球囊的热辐射，可燃气空燃比超过20，燃烧时需要大量空气，而把外囊作为进气通道空气流速快，快速空气对流加速啦内囊的热辐射；体积庞大烟囱和换热器会大大增加了热气球负荷，而且内外流体作用下外囊内进气空气气流速度快从而使得内外压差导致外囊和内囊(柔性材料)贴合在一起而影响进气或不充分燃烧而浪费燃料；(3)主要对于排气口进行加固密封方式减少热量从孔隙泄漏方式来节能，而且现有技术热气球球囊内部热对流热辐射损失，使热量的保温效果差，不能长时间保持球囊内外温差，从而导致不能在空中稳定飞行。
发明内容
本发明旨在一定程度上解决上述存在的技术问题，提供一种双层球囊节能安全型热气球飞行器，能够减少球囊热对流辐射和热导率传热系数，从而减少热对流辐射的损失，使球囊内部热量保温能够更长时间保持内外温差而实现空中稳定飞行。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种双层球囊节能安全型热气球飞行器，包括内球囊、吊篮、加热器，所述吊篮与内球囊通过吊绳相连接，所述内球囊外层还设有外球囊，所述内球囊与所述外球囊之间形成密封空腔，所述内球囊穿过其表面设有用于与所述外球囊连通的气阀，所述加热器设于所述内球囊和外球囊下方形成的加热口处，所述加热器加热燃烧产生的热气流通过所述内球囊设置的气阀进入到所述密封空腔内，使所述内球囊与外球囊均充满热气流，并通过密封空腔存储热气流用于减少内球囊热对流辐射及减少热对流，所述内球囊与外球囊上端贯穿设有气流出口，所述内球囊内部设有用于堵住所述气流出口的排气阀伞，所述排气阀伞与操纵绳传动连接。
优选的，所述内球囊表面设有至少二个气阀。
优选的，所述气阀还与外部充气装置气管连接。
优选的，所述外球囊还连接有封闭球囊。
优选的，所述操纵绳的一端与排气阀伞连接，另一端与内球囊内表面连接并向外延伸至吊篮的位置。
本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：
本发明采用双层球囊冗余浮力双保险设计方式，并着手于减少球囊热对流辐射和热导率传热系数，从而减少热对流辐射损失，其中非封闭的内球囊作为传统的热气球结构进行稳定飞行操作，而采用封闭的外球囊，其与内球囊之间形成的密封空腔作为过渡温室效应层减少内外热对流辐射，同时外球囊在降落时可以作为一个独立的封闭救生球囊，而且在降落时可以作为稳定浮力，减少因排气过大时造成下降的落地撞击感，提高在飞行和降落时的安全性，进一步的，密封空腔内充入加热器加热燃烧产生的二氧化碳热气流作为封闭外球囊的介质，达到温室效应的效果，二氧化碳的气体热传导系数约为空气的一半，可以更好减少内囊的热损失。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
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简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
附图中：
图1为本发明双层球囊节能安全型热气球飞行器的结构图；
图2为本发明双层球囊节能安全型热气球飞行器的结构图。
附图标号：1-内球囊；2-吊篮；3-加热器；4-外球囊；5-密封空腔；6-气阀；7-加热口；8-气流出口；9-排气阀伞；10-操纵绳。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。以下描述中，需要理解的是，“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“纵”、“横”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“头”、“尾”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系、以特定的方位构造和操作，仅是为了便于描述本技术方案，而不是指示所指的装置或元件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本发明的限制。
还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“设置”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。当一个元件被称为在另一元件“上”或“下”时，该元件能够“直接地”或“间接地”位于另一元件之上，或者也可能存在一个或更多个居间元件。术语“第一”、“第二”、“第三”等仅是为了便于描述本技术方案，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。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中的具体含义。
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定***结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的***、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
如图1-2所示，本发明提供一种双层球囊节能安全型热气球飞行器，包括内球囊1、吊篮2、加热器3，所述吊篮2与内球囊1通过吊绳相连接，所述内球囊1外层还设有外球囊4，其中内球囊1作为传统热气球结构，所述内球囊1与所述外球囊4之间形成密封空腔5，所述外球囊4还连接有封闭球囊。如此在热气球起飞时通过增加的封闭球囊辅助热气球快速起飞，所述内球囊1穿过其表面设有用于与所述外球囊4连通的气阀6，所述内球囊1表面设有至少二个气阀6，所述气阀6还与外部充气装置气管连接，如此在热气球起飞时，可以采用封闭方式从气阀6进行充乞，使外球囊4可以快速充气从而带动内球囊1充气，所述加热器3设于所述内球囊1和外球囊4下方形成的加热口7处，所述加热器3加热燃烧产生的热气流通过所述内球囊1设置的气阀6进入到所述密封空腔5内，使所述内球囊1与外球囊4均充满热气流，并通过密封空腔5存储热气流用于减少内球囊1热对流辐射及减少热对流，所述内球囊1与外球囊4上端贯穿设有气流出口8，所述内球囊1内部设有用于堵住所述气流出口8的排气阀伞9，所述排气阀伞9与操纵绳10传动连接，所述操纵绳10的一端与排气阀伞9连接，另一端与内球囊1内表面连接并向外延伸至吊篮2的位置。
本实施方式采用双层球囊冗余浮力双保险设计方式，并着手于减少球囊热对流辐射和热导率传热系数，从而减少热对流辐射损失，其中非封闭的内球囊1作为传统的热气球结构进行稳定飞行操作，而采用封闭的外球囊4，其与内球囊1之间形成的密封空腔5作为过渡温室效应层减少内外热对流辐射，同时外球囊4在降落时可以作为一个独立的封闭救生球囊，而且在降落时可以作为稳定浮力，减少因排气过大时造成下降的落地撞击感，提高在飞行和降落时的安全性，进一步的，密封空腔5内充入加热器3加热燃烧产生的二氧化碳热气流作为封闭外球囊4的介质，达到温室效应的效果，二氧化碳的气体热传导系数约为空气的一半，可以更好减少内囊的热损失。
工作原理：起飞时加热器3加热，排气阀伞9闭合，加热器3产生的热气流排入至内球囊1，当内球囊1充满热气流时内球囊1处的气阀6打开，使燃烧的热气流产物通过气阀6进入到密封空腔5内，此时内球囊1相当于传统热气球结构保持飞行；而外球囊4充满封闭的热碳氧化物(二氧化碳气体传热系数约为空气的一半)能够很好的作为温室效应，一方面通过中间隔绝减少内球囊1与大气热对流辐射，另外一方面较小的传导率也可以减少热对流，降落时操作操纵绳10打开排气阀伞9，使内球囊1热气流排入大气中，热气球降落，此时外球囊4作为一个独立的封闭救生球囊(浮力根据***载重进行设计)，在降落时可以作为稳定浮力减少因操作绳排气过大时下降的落地撞击感。
可以理解的，以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (1)

1.一种双层球囊节能安全型热气球飞行器，包括内球囊、吊篮、加热器，所述吊篮与内球囊通过吊绳相连接，其特征在于：所述内球囊外层还设有外球囊，所述内球囊与所述外球囊之间形成密封空腔，所述内球囊穿过其表面设有用于与所述外球囊连通的气阀，所述加热器设于所述内球囊和外球囊下方形成的加热口处，所述加热器加热燃烧产生的热气流通过所述内球囊设置的气阀进入到所述密封空腔内，使所述内球囊与外球囊均充满热气流，并通过密封空腔存储热气流用于减少内球囊热对流辐射及减少热对流，所述内球囊与外球囊上端贯穿设有气流出口，所述内球囊内部设有用于堵住所述气流出口的排气阀伞，所述排气阀伞与操纵绳传动连接；
所述内球囊表面设有至少二个气阀；
所述气阀还与外部充气装置气管连接；
所述外球囊还连接有封闭球囊；
所述操纵绳的一端与排气阀伞连接，另一端与内球囊内表面连接并向外延伸至吊篮的位置。
CN202110554149.4A 2021-05-20 2021-05-20 一种双层球囊节能安全型热气球飞行器 Active CN113148100B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110554149.4A CN113148100B (zh) 2021-05-20 2021-05-20 一种双层球囊节能安全型热气球飞行器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110554149.4A CN113148100B (zh) 2021-05-20 2021-05-20 一种双层球囊节能安全型热气球飞行器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113148100A CN113148100A (zh) 2021-07-23
CN113148100B true CN113148100B (zh) 2022-11-08

Family

ID=76876964

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110554149.4A Active CN113148100B (zh) 2021-05-20 2021-05-20 一种双层球囊节能安全型热气球飞行器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113148100B (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU715388A1 (ru) * 1975-08-25 1980-02-15 Krylov Viktor A Спортивный тепловой аэростат
RU2197409C2 (ru) * 2000-04-10 2003-01-27 Соловьев Валерий Александрович Тепловой многокамерный аэростат соловьева в.а.
CN107244408A (zh) * 2017-06-30 2017-10-13 襄阳宏伟航空器有限责任公司 排气顶伞连接结构及具有该排气顶伞连接结构的热气球
CN211766232U (zh) * 2020-03-05 2020-10-27 广西职业技术学院 一种热气球气囊

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040238692A1 (en) * 1999-10-08 2004-12-02 Kavanagh Phillip Robert Hot air balloon vent

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU715388A1 (ru) * 1975-08-25 1980-02-15 Krylov Viktor A Спортивный тепловой аэростат
RU2197409C2 (ru) * 2000-04-10 2003-01-27 Соловьев Валерий Александрович Тепловой многокамерный аэростат соловьева в.а.
CN107244408A (zh) * 2017-06-30 2017-10-13 襄阳宏伟航空器有限责任公司 排气顶伞连接结构及具有该排气顶伞连接结构的热气球
CN211766232U (zh) * 2020-03-05 2020-10-27 广西职业技术学院 一种热气球气囊

Also Published As

Publication number Publication date
CN113148100A (zh) 2021-07-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103963954B (zh) 热能调控悬浮装置
CN113148100B (zh) 一种双层球囊节能安全型热气球飞行器
CN109398673B (zh) 一种节能热气球
CN106184693A (zh) 一种平流层飞艇副气囊充放气***及方法
CN101445155A (zh) 水蒸气飞艇
CN207809756U (zh) 一种节能环保热气球
CN206146124U (zh) 一种排湿热能二次利用的烘房
CN103661914A (zh) 一种新型封闭式高温热气飞艇
CN103950533A (zh) 一种隔热飞艇
CN103929122B (zh) 一种飞艇太阳能光伏电池热控制方法
CN107856833A (zh) 一种铺装有薄膜太阳能电池的高空飞艇及其操作方法
CN101769647B (zh) 一种太阳能热水器水箱
CN205440833U (zh) 尾气热能回收利用式热轻气球
CN101885379A (zh) 自动充气气球热气球降落伞
CN110398058A (zh) 固体蓄热***的置换法气体惰性化处理装置
CN103990237B (zh) 矿用空气再生装置
CN207649010U (zh) 建筑节能通风***
CN207763253U (zh) 燃气热风炉炉体结构
CN202733103U (zh) 一种热气飞艇回收用快速放气阀
CN207081204U (zh) 一种太阳能供水锅炉
CN110332713A (zh) 固体蓄热***的消除法气体惰性化处理装置
CN105799906B (zh) 节能型热轻气球
CN205811020U (zh) 一种动力电池的热管理***
CN209325903U (zh) 一种用于室内采暖的太阳能集热装置
CN216915438U (zh) 一种提升桥车型用无电磁阀控制的气控提升***

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant