專利名稱：水蒸氣飛艇的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型的飛艇，是水蒸氣飛艇，屬于航空工業(yè)和技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
飛艇是一種古老而成熟的飛行器，與飛機(jī)、直升機(jī)相比，飛艇具有很多優(yōu)點(diǎn)，如l.起 飛方便、適應(yīng)性強(qiáng)，無(wú)需專門修建機(jī)場(chǎng)和道路，可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)運(yùn)輸；2.飛行經(jīng)濟(jì)，所需動(dòng) 力小，運(yùn)輸相同重量的貨物，只需消耗飛機(jī)1/5的能源或直升機(jī)1/15的能源，是綠色飛行器; 3.安全性好，飛艇不是依靠動(dòng)力升空，而是依靠巨大的氣囊填充輕氣體，產(chǎn)生浮力升空的， 因此即使失去動(dòng)力，也不會(huì)發(fā)生事故。傳統(tǒng)飛艇已經(jīng)誕生了一百多年，沒(méi)有任何實(shí)質(zhì)性的技 術(shù)革新和進(jìn)步，實(shí)際上，目前飛艇的技術(shù)在20世紀(jì)20年代就已經(jīng)成熟。
目前的飛艇主要采用氦氣作為填充氣體，無(wú)論是硬式飛艇(有固定的外殼結(jié)構(gòu)維持外形)、 半硬式飛艇(有部分骨架)，還是軟式飛艇(外層為織物材料制造，無(wú)固定的外殼結(jié)構(gòu)，靠?jī)?nèi) 部氣壓維持外形)，目前國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上的主要飛艇都是用氦氣作為填充氣體，如美國(guó)的固特 異飛艇、英國(guó)的天貓飛艇、德國(guó)的齊柏林飛艇(硬式)、我國(guó)北京華教飛艇公司的華教系列飛 艇、上海達(dá)天飛艇公司的達(dá)天系列飛艇、特種飛行器研究所研制的浮空系列飛艇，都是采用 氦氣填充主氣囊獲得升力，通過(guò)往副氣囊中注入或抽取空氣調(diào)節(jié)主氣囊氣壓，以控制飛艇的 上升或下降(見《飛艇技術(shù)概論》，甘曉華、郭穎編著，國(guó)防工業(yè)出版社)。由于氦氣價(jià)格昂 貴、產(chǎn)量稀少，且運(yùn)輸、儲(chǔ)藏困難，使用成本高，還需要大量的地面設(shè)備用于保障飛艇氦氣 的供應(yīng)和提純，因此造成目前飛艇的購(gòu)買成本和使用成本都很高，而且受到氦氣供應(yīng)和提純 的限制而適應(yīng)性差、可維護(hù)性差，使飛艇這種優(yōu)秀的飛行器難以大量生產(chǎn)和推廣，很多需要 飛艇的領(lǐng)域只能望而卻步，飛艇的巨大優(yōu)勢(shì)得不到發(fā)揮，無(wú)法像飛機(jī)一樣成為一種為人類廣 泛使用的飛行器。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有飛艇對(duì)氦氣依賴的問(wèn)題，本發(fā)明使用高溫水蒸氣替代氦氣實(shí)現(xiàn)飛艇的浮空和 飛行，在保持傳統(tǒng)飛艇優(yōu)點(diǎn)(運(yùn)輸方便、能耗少、安全等)的前提下，解除了飛艇對(duì)氦氣的
依賴o
本發(fā)明所述的水蒸氣飛艇，其特征在于，在飛艇使用高溫水蒸氣作為氣囊填充氣體，水
蒸氣溫度在100攝氏度以上，或者150攝氏度以上，甚至更高。水蒸氣，即水(H20)的氣體 狀態(tài)，分子量為18，遠(yuǎn)小于空氣的平均分子量29，因此在相同溫度和氣壓下，水蒸氣的密度比空氣密度小，可以為飛艇提供浮力，而當(dāng)水蒸氣溫度升高后，密度會(huì)進(jìn)一步降低，使得水 蒸氣所能提供的浮力更大。查表(見附表)得知，在150攝氏度、 一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，水蒸
氣的密度為0.5164kg/m3，而在常溫常壓下，外界空氣密度為1.29 kg/m3，因此，如果飛艇
使用150攝氏度的水蒸氣填充氣囊，那么每立方米氣囊容積將產(chǎn)生約0.77千克浮力，這比氦 氣所產(chǎn)生的浮力(1.29-0. 17=1. 12千克)要小，但比熱氣球、熱氣飛艇使用熱空氣密度低得 多，因此完全可以滿足普通飛艇的使用。
本發(fā)明所述的水蒸氣飛艇，其特征在于，在飛艇內(nèi)部安裝有恒溫裝置，用于對(duì)氣囊內(nèi)的 水蒸氣進(jìn)行持續(xù)補(bǔ)充熱量，維持水蒸氣的高溫。恒溫器可以采用電供熱或燃料供熱，可以把 發(fā)動(dòng)機(jī)排出的高溫廢氣通過(guò)熱交換器，為恒溫器供熱?？梢栽陲w艇內(nèi)一個(gè)部位或多個(gè)部位對(duì) 氣囊內(nèi)氣體進(jìn)行熱量補(bǔ)充，由封閉管道和風(fēng)扇輸送，不斷把較冷的水蒸氣送往恒溫器補(bǔ)充熱 量，使得水蒸氣溫度始終能保持必要溫度，同時(shí)使得氣囊內(nèi)水蒸氣溫度均勻；隨著氣囊內(nèi)水 蒸氣溫度升高，密度也不斷降低，最終產(chǎn)生的浮力足夠滿足飛艇起飛。氣囊內(nèi)水蒸氣溫度越 高，則飛艇所產(chǎn)生的升力也就越大，但同時(shí)對(duì)飛艇氣囊制造材料和制造技術(shù)的要求也越高， 根據(jù)飛艇設(shè)計(jì)的需要、功能的需要、以及所釆用的制造材料和制造技術(shù)，可以使用100-150 攝氏度的水蒸氣，甚至溫度更高的水蒸氣，以滿足不同升力的需要。
本發(fā)明所述的水蒸氣飛艇，其特征在于，氣囊內(nèi)壁貼有隔熱保溫層，防止高溫水蒸氣對(duì) 氣囊產(chǎn)生破壞和損傷。許多材料都可以實(shí)現(xiàn)隔熱，從而保護(hù)氣囊材料不受高溫?fù)p壞。可以滿 足氣囊承受100-150攝氏度水蒸氣，甚至更高，而氣囊不會(huì)因接觸高溫水蒸氣受到損壞。同 時(shí)，隔熱保溫層還對(duì)氣囊內(nèi)高溫水蒸氣具有保溫作用，當(dāng)飛艇處于飛行狀態(tài)時(shí)，隔熱層可以 維持氣囊內(nèi)水蒸氣的溫度，使熱量不流失，只需少量補(bǔ)充熱量或者無(wú)需補(bǔ)充熱量。
本發(fā)明所述的水蒸氣飛艇，其特征在于，飛艇氣囊內(nèi)水蒸氣的溫度處于自動(dòng)控制之下， 根據(jù)飛艇所需的升力大小、浮空高度進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度，通過(guò)對(duì)恒溫器的供熱控制實(shí)現(xiàn)對(duì)氣 囊內(nèi)水蒸氣的溫度控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)水蒸氣密度的控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)飛艇浮力大小的控制。
本發(fā)明所述的水蒸氣飛艇，其特征在于，飛艇氣囊具有與外界大氣相連的通氣管道，當(dāng) 飛艇水蒸氣受熱膨脹后，如果氣囊內(nèi)部壓力大于外界大氣壓，則需要打開管道閥門，排出多 余的水蒸氣以維持氣囊內(nèi)外壓力平衡；當(dāng)飛艇處于正常飛行狀態(tài)時(shí)，管道是用閥門關(guān)閉的； 當(dāng)飛艇要降落時(shí)，打開管道閥門，從外界吸入空氣進(jìn)入飛艇氣囊，以降低水蒸氣溫度，增加 氣囊內(nèi)氣體的密度，減少了飛艇浮力，增加了飛艇的重量，從而實(shí)現(xiàn)降落。排氣和進(jìn)氣所需 動(dòng)力風(fēng)扇或鼓風(fēng)機(jī)提供。
本發(fā)明所述的水蒸氣飛艇，其特征在于，飛艇安裝有水霧化裝置或水蒸氣發(fā)生器，飛艇啟用時(shí)，由水霧化裝置或水蒸氣發(fā)生器先把液態(tài)水進(jìn)行霧化或者轉(zhuǎn)換為水蒸氣充入氣囊，便 于恒溫器為水蒸氣補(bǔ)充熱量升高溫度，直到溫度升高到足夠高度。同時(shí)在飛行過(guò)程中，利用 飛艇內(nèi)儲(chǔ)備的水，霧化或轉(zhuǎn)換為水蒸氣后注入到氣囊中，以彌補(bǔ)可能產(chǎn)生的水蒸氣損耗。飛 艇在啟用初，可以由地面的大型鍋爐或蒸氣發(fā)生器產(chǎn)生水蒸氣，快速為飛艇注入水蒸氣。
本發(fā)明所述的水蒸氣飛艇，其特征在于，飛艇可以制造成軟式飛艇、硬式飛艇、半硬式 飛艇。在氣囊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上有所區(qū)別，其他方面完全不變。軟式飛艇根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，可以 在飛艇中采用副氣囊以保證在水蒸氣溫度降低后，由副氣囊維持必要壓力，從而維持飛艇外 形，但也可以不用副氣囊，直接抽取空氣充入主氣囊或者補(bǔ)充水蒸氣進(jìn)入主氣囊，以維持飛 艇外形；半硬式飛艇則可以不釆用副氣囊，直接由基本骨架維持飛艇外形，在水蒸氣溫度降 低后，部分囊體收縮，不影響整個(gè)飛艇的外形，可以繼續(xù)維持飛行；硬式飛艇則完全由外殼 維持飛艇外形，內(nèi)部由軟的囊體裝載水蒸氣，其外形變化不影響飛艇飛行。
本發(fā)明的有益效果是熱氣飛艇不需要依賴昂貴的氦氣，而是采用隨手可得的極其廉價(jià) 的水蒸氣填充氣囊，大大降低飛艇的制造成本和使用成本。同時(shí)由于水蒸氣的來(lái)源極廣，大 大提高飛艇的適應(yīng)性，便于飛艇的推廣使用；飛艇基地不再需要配備大量的氦氣運(yùn)輸、儲(chǔ)藏、 提純等設(shè)備，也不需要相關(guān)的工作人員，減少了資金、設(shè)備、人力、場(chǎng)地的投入；水蒸氣飛 艇的可維護(hù)性更強(qiáng)，沒(méi)有任何技術(shù)難度高的專業(yè)設(shè)備；同時(shí)，由于本發(fā)明水蒸氣飛艇的原理、 結(jié)構(gòu)、構(gòu)造更加簡(jiǎn)單，因此維護(hù)比傳統(tǒng)氦氣飛艇方便和簡(jiǎn)單得多，對(duì)維護(hù)人員要求更低，需 要的培訓(xùn)更少，便于飛艇的大量推廣使用。


圖l傳統(tǒng)飛艇結(jié)構(gòu)圖
l.主氣囊(填充氦氣)；2.吊艙(載人或貨物)；3.艇首(有加強(qiáng)結(jié)構(gòu))；4、 5、 6.副氣囊 (充入空氣，用于控制飛艇升降)；7.尾翼；8.內(nèi)、外懸掛系統(tǒng)；9.發(fā)動(dòng)機(jī) 圖2水蒸氣飛艇結(jié)構(gòu)圖
l.主氣囊(填充水蒸氣)；2.吊艙(載人或貨物)；3.艇首(有加強(qiáng)結(jié)構(gòu))；4、 5、 6.恒溫 器(用于為高溫水蒸氣和不斷補(bǔ)充熱量)；7.尾翼；8.內(nèi)、外懸掛系統(tǒng)9.發(fā)動(dòng)機(jī)；10、 11、 12.內(nèi)置氣體恒溫器(用于為主氣囊內(nèi)水蒸氣補(bǔ)充熱量)；13.進(jìn)氣與排氣系統(tǒng)(包含閥門和鼓 風(fēng)機(jī)等)
圖3傳統(tǒng)飛艇升降原理圖
l.副氣囊；2.釋放副氣囊中的空氣，主氣囊中氦氣膨脹，飛艇上升；3.主氣囊；4.往 副氣囊中壓入空氣，氦氣壓縮，飛艇下降 圖4水蒸氣飛艇升降原理圖1.內(nèi)置恒溫裝置；2.恒溫器保持工作，維持主氣囊內(nèi)水蒸氣溫度，水蒸氣密度很低，浮 力足夠飛艇上升；3.主氣囊；4.從外界充入冷卻氣體，降低主氣囊內(nèi)水蒸氣溫度，氣囊內(nèi)氣 體密度增加，浮力減少，飛艇下降；5.氣囊內(nèi)溫度下降
圖5主氣囊內(nèi)置恒溫器示意圖
l.發(fā)熱體(可以是電發(fā)熱體，也可以是能源的發(fā)熱體，或由發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣供熱的熱交換裝 置)；2、 3.風(fēng)扇(強(qiáng)制氣囊內(nèi)氣體對(duì)流)；4、 5、 6.水蒸氣通過(guò)恒溫器時(shí)的氣體流向 圖6傳統(tǒng)飛艇的氣囊材料的典型結(jié)構(gòu)
l.外防護(hù)層；2.抗剪織物層(斜裁)；3.隔氣層(防止內(nèi)部氣體泄漏及外部空氣滲入)； 4.基本受力織物層
圖7水蒸氣飛艇的氣囊材料的典型結(jié)構(gòu)
l.外防護(hù)層；2.抗剪織物層(斜裁)；3.隔氣層(防止高溫水蒸氣泄漏及外部空氣滲入)； 4.基本受力織物層；5.隔熱保溫層(輕質(zhì)耐熱、隔熱材料粘貼)
具體實(shí)施例方式
參見圖1,展示傳統(tǒng)飛艇的典型結(jié)構(gòu)。飛艇主題部分是巨大的主氣囊，下面有吊艙；主 氣囊用于存放氦氣，副氣囊位于主氣囊中，用于存放空氣，與主氣囊隔開。吊艙上安裝發(fā)動(dòng) 機(jī)，用于推進(jìn)。飛艇尾部裝有尾翼，用于操控飛艇運(yùn)動(dòng)方向。飛艇氣囊內(nèi)部和外部都有懸掛 結(jié)構(gòu)，用于承受吊艙的重量。
參見圖2，展示本發(fā)明的水蒸氣飛艇的結(jié)構(gòu)(注這里使用的是普通的軟式飛艇結(jié)構(gòu)進(jìn) 行說(shuō)明，)。主體部分和傳統(tǒng)飛艇完全一樣，但水蒸氣飛艇內(nèi)裝有恒溫器，用于對(duì)主氣囊內(nèi)的 水蒸氣進(jìn)行補(bǔ)充熱量。在飛行過(guò)程中，不斷通過(guò)風(fēng)扇和封閉管道，把較冷的水蒸氣輸送通過(guò) 恒溫器，補(bǔ)充熱量，以維持整個(gè)飛艇氣囊內(nèi)水蒸氣的溫度。恒溫器安裝在氣囊下部，根據(jù)需 要，可以安裝在多處，以便使氣囊內(nèi)各處氣體溫度更均勻。
在傳統(tǒng)飛艇中，副氣囊是起調(diào)節(jié)飛艇升降并維持主氣囊壓力的作用，如圖3所示，當(dāng)飛 艇釋放副氣囊中的空氣時(shí)，氦氣膨脹，飛艇減輕重量，此時(shí)飛艇將上升；當(dāng)飛艇往副氣囊中 壓入空氣，增加飛艇的總重量，壓縮氦氣，飛艇將下降。
在本發(fā)明的水蒸氣飛艇中，如圖4所示，采用高溫水蒸氣飛艇作為主氣囊的填充氣體， 溫度越高，水蒸氣密度越低，獲得更大浮力，飛艇將上升，使用高溫水蒸氣替代氦氣；當(dāng)飛 艇要下降時(shí)候，從外界吸入空氣，充入主氣囊中(或副氣囊中)，降低氣囊內(nèi)氣體溫度、增加 飛艇重量，實(shí)現(xiàn)下降。飛艇起飛時(shí)，水蒸氣可以直接從地面的大型鍋爐或蒸氣發(fā)生器獲取， 直接充入氣囊，在飛行過(guò)程中，由飛艇內(nèi)的恒溫器補(bǔ)充熱量維持水蒸氣溫度。
圖5所示是本發(fā)明的水蒸氣飛艇中氣體恒溫器的結(jié)構(gòu)圖，恒溫器置于飛艇內(nèi)部，氣囊下部，根據(jù)需要，可以安裝多處恒溫器，以便使氣囊內(nèi)各處氣體溫度更均勻。恒溫器由發(fā)熱體、 風(fēng)扇、氣流管道結(jié)合工作，風(fēng)扇強(qiáng)制氣體對(duì)流，不斷把溫度低的氣體輸向發(fā)熱體；發(fā)熱體可 以是電發(fā)熱體或者使用其他的發(fā)熱體(如燃燒燃料發(fā)熱)，可以是收集發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣熱量的熱交 換器，電發(fā)熱體可以用效率高的PTC半導(dǎo)體發(fā)熱體(熱轉(zhuǎn)換效率可以高達(dá)93%以上)，而且不 發(fā)光、不產(chǎn)生明火。
水蒸氣飛艇除了內(nèi)置結(jié)構(gòu)上的改變外，在氣囊的制造材料上，也有改變，以便適應(yīng)氣囊 內(nèi)溫度的變化。圖6中展示的是傳統(tǒng)飛艇氣囊材料的典型結(jié)構(gòu)，其中，基本受力織物層主要 承受力學(xué)載荷，采用高強(qiáng)度的纖維織物，如滌綸；隔氣層的作用是防止內(nèi)部氦氣泄漏，同時(shí) 也防止外部空氣滲入，保持飛艇氣囊有很好的氣密性，如聚氟乙烯膜(鍍鋁后隔氣性更好)； 外防護(hù)層主要保護(hù)基本受力層和隔氣層不受外部天候(如雨水、陽(yáng)光)的影響，減緩其老化 速度、延長(zhǎng)使用壽命，防護(hù)膜亦可采用聚氟乙烯膜；抗剪織物層(斜裁)可有效避免飛艇被 異物割開或撕裂。各層材料由粘合劑粘合。
圖7中展示的是水蒸氣飛艇氣囊材料的典型結(jié)構(gòu)，其中，外防護(hù)層、抗剪織物層、隔氣 層、基本受力織物層基本受力織物層的基本結(jié)構(gòu)保持不變。由于飛艇填充氣體為極其廉價(jià)的 水蒸氣，因此對(duì)隔氣層的要求沒(méi)有傳統(tǒng)氦氣飛艇高。
主要增加的是隔熱保溫層，隔熱保溫層的目的是防止氣囊材料不被內(nèi)部高溫水蒸氣所損 害，同時(shí)保持熱量不流失，維持水蒸氣溫度，減少熱量補(bǔ)充，從而減少能量消耗。
由于水蒸氣飛艇的內(nèi)部的水蒸氣溫度較高，因此，氣囊材料需要比傳統(tǒng)飛艇承受更高的 溫度，傳統(tǒng)飛艇的氣囊材料是按照常溫(通常是-40攝氏度至50攝氏度)來(lái)設(shè)計(jì)的，在水蒸 氣飛艇上，飛艇氣囊內(nèi)部的氣體一般為100-150攝氏度，甚至更高，以便獲得足夠的升力， 因此在水蒸氣飛艇上，需要對(duì)飛艇氣囊材料進(jìn)行改進(jìn)，以便能夠承受高溫水蒸氣的侵蝕；同 時(shí)，為了使氣囊內(nèi)水蒸氣溫度能夠維持，需要?dú)饽也牧嫌斜刈饔?，以防止熱量的流失?br> 改進(jìn)是這樣進(jìn)行的在氣囊內(nèi)部增加一層隔熱保溫層，該隔熱保溫層一方面保護(hù)氣囊不 被高溫氣體所損害，另一方面能夠減少熱量流失，保持氣體溫度。隔熱保溫層是用輕質(zhì)的高 度隔熱的材料制造，如多孔二氧化硅復(fù)合隔熱材料、由玻璃纖維制成的超細(xì)纖維氈、氣凝膠 等，用這些材料制成厚度很薄的材料，然后貼在傳統(tǒng)氣囊材料的上，然后裁剪生產(chǎn)；也可以 生產(chǎn)完成后，把隔熱保溫層再貼在飛艇氣囊內(nèi)壁上。
圖7展示的是軟式飛艇和的氣囊材料的典型結(jié)構(gòu)，對(duì)于半硬式飛艇，也可以參考此結(jié)構(gòu)； 對(duì)于硬式飛艇，外殼外硬質(zhì)材料，可以有更多的選擇余地，選用輕而且強(qiáng)度高的硬質(zhì)符合材 料作為飛艇外殼，也同時(shí)構(gòu)成飛艇外殼，在內(nèi)部有輕質(zhì)骨架(由鋁合金材料、碳纖維復(fù)合材 料或玻璃纖維符合材料制造)固定支撐飛艇的形狀，內(nèi)部氣囊與軟式飛艇結(jié)構(gòu)類似，氣囊內(nèi)壁安裝上述隔熱材料，避免受到內(nèi)部高溫水蒸氣的損害，同時(shí)對(duì)高溫水蒸氣進(jìn)行保溫?？傊?， 對(duì)于硬式飛艇、半硬式飛艇、軟式飛艇，氣囊結(jié)構(gòu)中都包含內(nèi)部隔熱保溫層，都是在傳統(tǒng)飛 艇的基礎(chǔ)上，增加隔熱保溫層，以適應(yīng)高溫水蒸氣的需要。
水蒸氣飛艇安裝有排氣和輸氣的管道和鼓風(fēng)機(jī)。在飛艇降落時(shí)，鼓風(fēng)機(jī)開啟，往氣囊內(nèi) 灌入冷空氣，可以直接灌入主氣囊，也可以灌入副氣囊，增加飛艇重量、降低氣囊溫度，實(shí) 現(xiàn)飛艇降落。當(dāng)飛艇要起飛時(shí)，加熱主氣囊內(nèi)水蒸氣，升高水蒸氣溫度，這時(shí)開動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)排 出主氣囊或副氣囊內(nèi)多余水蒸氣，降低重量，實(shí)現(xiàn)上升。
水蒸氣飛艇的其他方面與傳統(tǒng)飛艇基本相同。
本發(fā)明還可能有其他實(shí)施方案，但在不違背本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)的情況下，在具體實(shí)施時(shí)可 做出相應(yīng)的改變，但這些相應(yīng)的改變都在本發(fā)明所附的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
附表過(guò)熱飽和水蒸氣密度表
表中壓力為絕對(duì)壓力，密度單位為kg/m3
注1個(gè)大氣壓為0.1Mpa，空氣密度為1. 29 kg/m3
壓力溫度rc)
Mpa150°C170°C190°C210°C230°C
0. 100. 51640. 49250. 47070. 45070. 4323
0. 150. 77810. 74120. 70790. 67770.6500
0. 201. 04230. 99180. 94660. 90560, 8684
0. 251. 30891. 24441.18691. 13491.0849
0. 301. 57831. 49901. 42871. 36531.3079
0. 402. 12372. 01411.91661. 82971.7513
0. 502. 66582. 53802.41212. 29972.1992
0. 804. 39664.16763. 93503. 74003.5374
1. 106.13135. 83325. 53425. 23564.9810
1.407. 87857. 51637.15406. 79136.4288
1.709.84649.36889.24738. 41307.9352
2.0011.629511.098510.567610. 03669. 5054
2. 5015.189014. 451613.715012.977612. 2406
3.0018.416817.570916.724315.877615.03673.50 22.7008 21.5713 20.4427 19.3131 18.226權(quán)利要求
1、一種水蒸氣飛艇，其特征在于，飛艇使用高溫水蒸氣作為氣囊填充氣體，水蒸氣的溫度通常在100-150攝氏度以上，甚至更高。由于水蒸氣的密度大大低于空氣密度，故能使飛艇獲得足夠浮力實(shí)現(xiàn)飛行。飛艇填充氣體不再需要依賴氦氣。
2、 根據(jù)權(quán)利1所述的水蒸氣飛艇，其特征在于，飛艇安裝有氣體恒溫器，不斷把氣囊中 水蒸氣通過(guò)風(fēng)扇輸送通過(guò)恒溫器，以維持高溫水蒸氣的溫度；飛艇飛行時(shí)，氣囊封閉，與外界大氣隔開；恒溫器可以安裝在多處，以保證氣體溫度均勻；恒溫器由電供熱、燃料供熱、發(fā)動(dòng)機(jī)高溫廢氣供熱，也可以采用其他供熱方式。
3、 根據(jù)權(quán)利1所述的水蒸氣飛艇，其特征在于，飛艇安裝有水霧化裝置或蒸氣發(fā)生器， 當(dāng)飛艇啟用時(shí)，把液態(tài)的水霧化成水氣或者轉(zhuǎn)化為水蒸氣再充入氣囊，便于加熱器加熱形成 高溫水蒸氣；飛艇啟用時(shí)，也可以通過(guò)地面設(shè)備(如鍋爐、蒸汽發(fā)生器等)，直接把水蒸氣輸 送進(jìn)入氣囊，然后由飛艇內(nèi)的加熱器維持水蒸氣溫度，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間飛行。
4、 根據(jù)權(quán)利1所述的水蒸氣飛艇，其特征在于，飛艇通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)，為氣囊內(nèi) 的加熱器提供電力供應(yīng)；如果不是采用電加熱器，則為加熱器提供其他能源。
5、 根據(jù)權(quán)利1所述的水蒸氣飛艇，其特征在于，飛艇氣囊具有隔熱和保溫功能，以保證 氣囊不受內(nèi)部高溫水蒸氣的侵害，同時(shí)對(duì)氣囊內(nèi)部氣體進(jìn)行保溫。隔熱功能的獲得，可以采 用具有隔熱功能的氣囊材料制造氣囊，也可以通過(guò)采用傳統(tǒng)材料制造氣囊，然后再在氣囊內(nèi) 壁粘貼隔熱材料，隔熱材料另一個(gè)目的是對(duì)氣體進(jìn)行保溫，以防止水蒸氣的熱量流失而導(dǎo)致 溫度降低，進(jìn)而導(dǎo)致水蒸氣密度降低、氣囊所產(chǎn)生的浮力減少。
6、 根據(jù)權(quán)利1所述的水蒸氣飛艇，其特征在于，飛艇準(zhǔn)備要起飛時(shí)，加熱器工作，加熱 氣囊內(nèi)水蒸氣到必要溫度，以獲得足夠浮力，此過(guò)程中，通過(guò)排氣管道，排出多余水蒸氣， 降低總重量，飛艇上升；飛艇要降落時(shí)，從外界抽取冷空氣注入副氣囊(也可以直接注入主 氣囊)，降低飛艇內(nèi)水蒸氣溫度并增加飛艇重量，使飛艇下降。
7、 根據(jù)權(quán)利1所述的水蒸氣飛艇，其特征在于，飛艇內(nèi)裝有水箱儲(chǔ)備有水，以補(bǔ)充在飛 艇在起飛、降落、飛行過(guò)程中水蒸氣的損耗，補(bǔ)充水蒸氣的方式如權(quán)利3所述，由水霧化裝 置或者蒸氣發(fā)生器將液態(tài)水轉(zhuǎn)化為霧狀水氣或水蒸氣充入氣囊。
8、 根據(jù)權(quán)利1、 2、 3、 4、 5、 6所述的水蒸氣飛艇，原理完全不變的情況下，可以設(shè)計(jì) 成軟式飛艇、半軟式飛艇、硬式飛艇、混合飛艇(飛艇與飛機(jī)、直升機(jī)的結(jié)合)，浮空原理和 思路完全一樣，但飛艇結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有所不同。全文摘要
本發(fā)明涉及一種新型的飛艇，傳統(tǒng)飛艇是在氣囊中充入氦氣或其他輕于空氣的氣體(主要是氦氣)，使飛艇產(chǎn)生升力，實(shí)現(xiàn)起飛，同過(guò)向副氣囊內(nèi)的充入或抽出空氣來(lái)控制飛艇的升降，這些特點(diǎn)使飛艇的生產(chǎn)完全依賴于氦氣的供應(yīng)，氦氣是稀有的戰(zhàn)略資源，產(chǎn)量少、價(jià)格相當(dāng)昂貴，無(wú)法滿足飛艇大量生產(chǎn)和使用的需要，氦氣需要大量的特種設(shè)備配合，包括運(yùn)輸、冷卻、儲(chǔ)藏、提純等設(shè)備，需要配備相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員，使用成本昂貴，限制了飛艇的使用范圍；此外，采用氦氣需要飛艇高度密封，對(duì)飛艇的制造材料和工藝都有很高要求。這些原因都導(dǎo)致傳統(tǒng)氦氣飛艇制造和使用成本高，維護(hù)困難，無(wú)法大量生產(chǎn)和使用，限制了飛艇優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮，急需新型技術(shù)取代。本發(fā)明所提供的新型飛艇，保持了傳統(tǒng)飛艇的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)克服了飛艇對(duì)氦氣的依賴。使用水蒸氣作為飛艇的填充氣體，把水轉(zhuǎn)化為高溫水蒸氣，充入氣囊，同時(shí)在飛行中維持水蒸氣溫度，由于高溫水蒸氣的密度遠(yuǎn)小于空氣密度，因此能實(shí)現(xiàn)和氦氣飛艇一樣的起飛和飛行。水蒸氣極其廉價(jià)，獲取極其容易，因此飛艇制造和使用費(fèi)用低，適應(yīng)性強(qiáng)。本發(fā)明適用于制造軟式飛艇、半硬式飛艇、硬式飛艇，也適用于制造重于空氣的混合飛行器。本發(fā)明大大降低了飛艇的制造成本、使用和維護(hù)成本，有益于飛艇的大量制造和使用，有益于飛艇優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮，使之成為一種廣泛使用的飛行器。
文檔編號(hào)B64B1/00GK101445155SQ20071017098
公開日2009年6月3日 申請(qǐng)日期2007年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月27日
發(fā)明者輝 唐 申請(qǐng)人:輝 唐