一种矿用本安型飞艇的制作方法

本发明涉及无人飞行器技术领域，尤其涉及一种煤矿井下有瓦斯煤尘爆炸危险环境下的飞行设备。

背景技术：

近年来，各种类型的无人飞行器在各行各业得到了广泛应用，特别是救灾和应急监测领域。无人飞行器在煤矿井下应用也成为研究热点之一，但是，由于煤矿井下空间环境复杂，特别是有瓦斯煤尘爆炸的危险，传统无人机无法满足防爆要求，不能直接应用在煤矿井下。如果将传统无人机改造成满足矿井防爆要求，其防爆结构会极大地增加机身质量，与无人机需要减重以增加续航能力的要求相悖，导致无法满足井下的飞行要求。目前适用于煤矿井下有瓦斯煤尘爆炸危险环境下的防爆型飞行器尚属空白。因此，本发明根据以上现有飞行器技术的不足，设计发明了一款矿用本安型飞艇，可满足煤矿井下防爆要求，在煤矿井下有瓦斯煤尘爆炸危险环境下可长时间滞空飞行，可用于矿井的环境参数监测与煤矿井下灾后救援。

技术实现要素：

本发明针对现有飞行器无法应用于矿井下有瓦斯煤尘爆炸危险环境的问题，提出一种矿用本安型飞艇。艇身采用氦气囊结构，利用氦气囊产生的升力效应，降低飞艇驱动功率要求，飞艇采用压缩空气驱动实现升降、前进-转向等飞行姿态调控。本发明的矿用本安型飞艇可以在矿井巷道内利用巷道风流驱动实现飞艇的无动力飞行，也可以利用压缩空气驱动实现动力飞行。本发明的矿用本安型飞艇无需大功率电机驱动和大容量电池供电，所用中控单元电路及器件满足本安要求，可用于煤矿井下有瓦斯煤尘爆炸环境，满足矿井防爆要求，可用于矿井下环境参数的监测与煤矿灾后的救援，填补了矿用飞行器领域的空白。

技术方案

为实现上述的发明目标，本发明采用的技术方案是：一种矿用本安型飞艇，包括：中控单元、氦气囊艇身、升降驱动单元、前进-转向驱动单元、压缩空气储气罐。其中，

所述中控单元采用微机智能控制，用于飞艇艇身姿态自动调节控制，中控单元所有电路和器件均采用本安型设计，满足本安型要求；

所述氦气囊艇身由两个氦气囊并联组成，氦气囊为内外双层结构，内层气囊填充氦气，外层气囊填充氦气和空气混合气体，用于为飞艇提供悬空飞行升力；

所述升降驱动单元安装在两个氦气囊并联体下方，升降驱动单元采用压缩空气驱动，由四个装有本安控制阀开关的气体喷口组成，分别安装在并联体的四个角上；

所述前进-转向驱动单元分别安装在两个氦气囊的中部下侧，前进-转向驱动单元采用压缩空气驱动，由两个装有本安控制阀开关的气体喷口组成，分别安装在两个气囊的中部下侧；

所述压缩空气储气罐安装在两个氦气囊并联体下方，通过管路与升降驱动单元和前进-转向驱动单元的喷口相连，连接各喷口管路中间均设有由中控单元微机自动控制的本安型控制阀。

飞艇工作前，根据整体的重量向气囊外囊填充适量的氦气气体，使飞艇在一个标准大气压下可悬浮于空气中。

飞艇在矿井下工作时，由于矿井下多数巷道存在通风风流，飞艇可以在不提供动力状态下在风流动力下飞行。在需要改变飞行速度或者转向、避障等调节飞行姿态时，中控单元微机可以控制升降驱动单元和前进-转向驱动单元的气体喷口控制阀开关，压缩空气储气罐内的空气通过驱动单元的气体喷口喷出，产生反推力，使飞艇做升降、前进或转向运动。

本发明的矿用本安型飞艇利用巷道气流和压缩空气动力飞行，能耗低，无瓦斯煤尘爆炸风险，满足煤矿井下防爆要求。与现有的技术和研究成果相比，本发明的优点有：飞艇的中控单元电气部分均采用本安型器件，驱动单元采用压缩空气驱动，飞艇采用氦气囊提供悬空升力，并利用井下风流为飞艇提供飞行动力，整体可满足矿井防爆要求，安全性好。本发明为首次应用在煤矿环境下的飞行器，填补了矿用防爆飞行器领域的空白。

附图说明

附图1为本发明的简化结构三视图。

附图2为本发明的气囊结构图。

1-气囊、2-前进-转向驱动单元、3-中控单元、4-压缩空气存储罐、5-升降驱动单元、6-起落架。

1-1气囊外囊、1-2气囊内囊。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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。

如图1所示，飞艇由两个氦气囊1并联构成，为飞艇提供悬浮升力；压缩空气罐4中存储有足量压缩空气，安装在两个氦气囊并联体下方，通过管路与前进-转向动力单元2和悬浮动力单元5的喷口相连，为前进-转向动力单元2和悬浮动力单元5提供动力，连接各喷口管路中间均设有由中控单元3的微机自动控制的本安型控制阀；前进-转向单元2有两个气体喷口，分别安装在两个气囊的中部下侧，向后喷射压缩空气产生反推力使飞艇前进飞行；悬浮动力单元5有四个气体喷口，固定在两个气囊并联体四角，由中控单元3的微机控制四个喷口喷射压缩空气产生反推力使飞艇升降和悬停；飞艇的上述所有动作均由中控单元3协调控制完成。

飞艇的工作流程为：

准备阶段：飞艇的氦气囊1的内囊1-2中填充有固定量氦气，外囊1-1根据飞艇总重量填充一定量氦气气体，使飞艇在一个标准大气压下可悬浮于空气中。

工作阶段：将飞艇中控单元3开机，飞艇放飞于煤矿井下通风巷道内，飞艇自主悬浮于巷道内并随巷道风流无动力飞行；当需要改变飞行高度，中控单元3的微机自动控制升降驱动单元5的气体管路控制阀打开，调整飞艇到达要求高度，中控单元3的微机自动控制升降驱动单元5的气体管路控制阀关闭；当需要调整飞艇飞行速度、改变飞行方向及避障时，中控单元3的微机自动控制前进-转向驱动单元2的两个气体管路控制阀打开，两个管路控制阀可以同时打开或者分别控制，实现调整飞艇飞行速度、改变飞行方向及避障运动控制，完成飞艇的上述控制要求后，中控单元3的微机自动控制前进-转向驱动单元2的气体管路控制阀关闭。