本實用新型涉及一種飛艇的重心調節(jié)裝置，尤其涉及一種升浮一體貨運飛艇的重心調節(jié)裝置。

背景技術：

以飛艇為代表的浮空器具有留空時間長、安全性能好、燃料消耗率低等特點，在空中運輸、廣告宣傳等民用領域以及空中預警等軍用領域都有著廣泛的應用。但是傳統(tǒng)浮空器主要依靠內部充滿比空氣輕的氣體產生浮力升空，其升力與飛行器大小成正比，為了增加載荷，就必須增大飛行器的尺寸，而過大的體積會增大飛行阻力，降低運行速度。

升浮一體貨運飛艇則是依靠浮力氣體產生的升浮力與氣動外形產生的動升力相結合來共同為飛艇提供飛行所需動力，因此升浮一體貨運飛艇具有體積小、載荷能力強、速度快、續(xù)航時間長等特點。但是由于升浮一體飛艇的體積小，因此其重心的位置很容易受到貨物重量的影響而發(fā)生偏移，又由于升浮一體飛艇的重心在設計的時候是按照可攜帶最大載荷進行計算的，因此當飛艇所攜帶的貨物重量達不到最大載荷的時候，會使飛艇的重心位置發(fā)生變化，而不能保證飛艇的平衡。

現(xiàn)有的解決辦法是，當貨物重量與飛艇最大載荷比較接近的情況下，可以通過合理安排貨物在飛艇上的位置，來降低貨物重量變化對飛艇重心的影響。當貨物重量與飛艇最大載荷的相差較大的情況下，為了保證飛行安全，需要使用額外的壓艙物來幫助飛艇攜帶的貨物重量達到其最大載荷，使得飛艇的重心不發(fā)生偏移、進而保證飛艇平衡。但是這種方法成本高，不僅需要購買壓艙物，而且飛艇一直處于最大載荷使飛艇的燃料消耗也一直處于最大值，導致飛艇貨運成本升高。

針對相關技術中的上述問題，目前尚未提出有效的解決方案。

技術實現(xiàn)要素：

針對相關技術中的上述問題，本實用新型提出一種飛艇的重心調節(jié)裝置，將為飛艇提供備用能源的儲能電池組作為配重來調節(jié)飛艇的重心平衡，不需要額外的壓倉物就能夠調節(jié)飛艇的重心平衡，節(jié)約飛艇的燃料消耗。

本實用新型的技術方案是這樣實現(xiàn)的：

根據(jù)本實用新型的一個方面，提供了一種飛艇的重心調節(jié)裝置，飛艇包括飛艇囊體、以及與飛艇囊體連接的飛艇艇艙；飛艇的重心調節(jié)裝置包括：導軌，導軌設置于飛艇艇艙底部且沿飛艇艇艙底部的水平方向的中心軸線延伸；儲能電池組，儲能電池組設置于導軌上且能夠在導軌上移動；以及控制儲能電池組進行移動的控制模塊。

在一個實施例中，控制模塊包括：根據(jù)飛艇的貨運載荷計算得到儲能電池組使得飛艇平衡的平衡位置的伺服系統(tǒng)；以及控制儲能電池組移動至平衡位置的伺服電動機，伺服電動機連接于伺服系統(tǒng)和儲能電池組。

在一個實施例中，其中，貨運載荷小于滿載載荷；以及伺服系統(tǒng)根據(jù)貨運載荷和滿載載荷計算得到平衡位置。

在一個實施例中，其中，貨運載荷與飛艇的滿載載荷相等；以及平衡位置為飛艇的滿載設計重心的位置。

在一個實施例中，飛艇艇艙包括位于飛艇前端的駕駛艙、和位于飛艇后端的貨艙；其中，導軌設置于貨艙的底部。

在一個實施例中，飛艇艇艙包括在中心軸線方向上依次連接的駕駛艙、設備艙、以及貨艙；其中，導軌設置于駕駛艙和設備艙的底部。

在一個實施例中，導軌由飛艇艇艙的前端延伸至飛艇艇艙的尾端。

在一個實施例中，其中，導軌的第一端靠近飛艇的前端，導軌的第二端靠近飛艇的尾端；在飛艇的起飛階段，儲能電池組移動至導軌的第二端。

優(yōu)選地，儲能電池組包括：封裝外殼，封裝外殼的材料包括鋁合金和碳纖維。

優(yōu)選地，導軌的材料包括高碳合金。

優(yōu)選地，伺服電動機為交流伺服電動機。

優(yōu)選地，儲能電池組包括多個串聯(lián)連接的蓄電池。

本實用新型通過在飛艇上使用可在導軌上移動的儲能電池組作為飛艇的配重裝置，當飛艇的重心因為貨物重量變化而發(fā)生偏移時，可通過控制模塊移動儲能電池組在飛艇中的位置來抵消貨物重量變化對于飛艇重心位置的影響，從而使得飛艇的重心位置不受到貨物重量變化的影響，保證了飛艇平衡和飛行安全。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是根據(jù)本實用新型實施例的飛艇的重心調節(jié)裝置與飛艇的示意圖；

圖2是根據(jù)本實用新型實施例的飛艇的重心調節(jié)裝置的原理框圖；

圖3是根據(jù)本實用新型實施例的飛艇的重心調節(jié)裝置的重心調節(jié)的流程示意圖。

具體實施方式

下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領域普通技術人員所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

根據(jù)本實用新型的實施例，提供了一種飛艇的重心調節(jié)裝置。

結合圖1和圖2所示，飛艇包括飛艇囊體(未示出)以及與飛艇囊體連接的飛艇艇艙40，根據(jù)本實用新型實施例的飛艇的重心調節(jié)裝置包括：導軌30、為飛艇提供備用能源的儲能電池組20、以及控制模塊10，其中導軌30設置于飛艇艇艙40的底部且沿飛艇艇艙40底部的水平方向的中心軸線延伸，儲能電池組20設置于導軌30上且能夠在導軌30上移動，通過移動改變儲能電池組20在中心軸線上的位置進而調節(jié)飛艇的重心位置；控制模塊10控制儲能電池組20進行移動以調節(jié)飛艇重心位置。

在現(xiàn)有的升浮一體貨運飛艇上，用于儲能的儲能電池組是必不可少的一個組成部分，通常采用能夠保證安全性的固定方式安裝在飛艇艇艙內部。上述技術方案，通過在飛艇上使用可在導軌30上移動的儲能電池組20作為飛艇的配重裝置，當飛艇的重心因為貨物重量變化而發(fā)生偏移時，可通過控制模塊10移動儲能電池組20在飛艇中的位置來抵消貨物重量變化對于飛艇重心位置的影響，從而使得飛艇的重心位置不受到貨物重量變化的影響，保證了飛艇平衡和飛行安全。

優(yōu)選地，儲能電池組20包括多個串聯(lián)連接的蓄電池。在升浮一體貨運飛艇當中，儲能電池組20通常作為飛艇電氣系統(tǒng)中重要的組成部分，儲能電池組20的主要作用是為飛艇上的電氣負載提供電力。在緊急情況下，儲能電池組20也會作為備用的能源裝置，當飛艇主能源出現(xiàn)異常情況時，能夠為飛艇提供短時間的應急動力，保證飛艇安全。

在一個實施例中，儲能電池組20包括：封裝外殼，封裝外殼的材料包括鋁合金和碳纖維。通過封裝外殼將儲能電池組20封裝成為一個整體以作為一個配重裝置。封裝外殼的材料通?？梢赃x擇高強度輕量化材料，例如鋁合金和碳纖維，當然封裝外殼的材料也可以是其他高強度輕量化的材料。

優(yōu)選地，導軌30的材料包括高碳合金。可選地，導軌30的材料也可以是其他高強度輕量化的金屬。

在一個實施例中，如圖1所示，飛艇艇艙40包括在中心軸線方向上依次連接的駕駛艙41、設備艙42、以及貨艙43組成；其中，導軌30被設置于駕駛艙41和設備艙42的底部，導軌30由駕駛艙41的前端延伸至設備艙42靠近其與貨艙43連接的位置。導軌30的長度及導軌30兩端的具體位置也可根據(jù)實際需要進行設計。

在另一個實施例中，飛艇艇艙由位于飛艇前端的駕駛艙、和位于飛艇后端且連接于駕駛艙的貨艙組成；其中，導軌設置于貨艙的底部。因為對于升浮一體貨運飛艇來說，重心在設計的時候是按照可攜帶最大載荷進行計算的，另外升浮一體貨運飛艇通常將貨艙設置在飛艇的尾端，因此當貨運載荷遠小于最大載荷時能夠將儲能電池組盡量向艇艙的后端移動以平衡重心位置。

在又一個實施例中，導軌30由飛艇艇艙40的前端延伸至飛艇艇艙40的尾端。

在一個實施例中，控制模塊10包括：根據(jù)飛艇的貨運載荷計算得到儲能電池組20使得飛艇平衡的平衡位置的伺服系統(tǒng)11；以及連接于伺服系統(tǒng)11和儲能電池組20的伺服電動機12，伺服電動機12能夠控制儲能電池組20移動至平衡位置。經過封裝的儲能電池組20將被安放在導軌30上，并與控制模塊10中的伺服電動機12連接，伺服電動機12控制儲能電池組20在導軌30上進行移動。

優(yōu)選地，伺服電動機12為交流伺服電動機12。交流伺服電動機12具有大功率、大慣量、最高轉速低、和維護方便的特點，更適合進行需要低速平穩(wěn)運行的工作。

具體地，在沒有配重任務的時候可以將儲能電池組20移動到飛艇艇艙40的前端。參考圖3所示，在確定了飛艇的貨運載荷且配重任務開始后，伺服系統(tǒng)11根據(jù)獲取的貨運載荷的數(shù)據(jù)和數(shù)學模型對貨運載荷對飛艇重心的影響進行計算以得到儲能電池組20需要到達的平衡位置；隨后伺服系統(tǒng)11啟動伺服電動機12，通過伺服電動機12控制儲能電池組20移動到該平衡位置以抵消貨運載荷對飛艇平衡的影響；當儲能電池組20移動至指定的平衡位置之后，伺服電動機12停止工作，此時儲能電池組20將停留在指定的平衡位置；配重任務結束。儲能電池組20將停留在指定的平衡位置直到飛艇完成貨運任務。

在一個實施例中，貨運載荷小于滿載載荷；以及伺服系統(tǒng)11根據(jù)貨運載荷和滿載載荷計算得到平衡位置。即當升浮一體貨運飛艇進行小載荷貨運任務時，由于飛艇重心的設計是考慮飛艇滿載時的情況，所以此時飛艇的重心會發(fā)生偏移。伺服系統(tǒng)11會根據(jù)貨運載荷和滿載載荷的差值計算儲能電池組20需要到達的平衡位置，并控制伺服電動機12將儲能電池組20移動至該平衡位置，保證了飛艇平衡。

在一個實施例中，貨運載荷與飛艇的滿載載荷相等；以及平衡位置為飛艇的滿載設計重心的位置。即當升浮一體貨運飛艇進行滿載荷的貨運任務時，由于飛艇重心在設計的時候就是考慮飛艇滿載時的情況，因此伺服系統(tǒng)11只需要控制伺服電動機12將儲能電池組20移動到飛艇設計時的滿載設計重心的位置，就可以保證飛艇平衡。

在一個實施例中，導軌的第一端靠近飛艇的前端，導軌的第二端靠近飛艇的尾端；在飛艇的起飛階段，儲能電池組移動至導軌的第二端，即在飛艇的起飛階段將儲能電池組移動至靠近飛艇尾端的位置。具體地，在升浮一體貨運飛艇的飛行過程中，起飛階段飛艇需要加速到足夠的速度以便獲得足夠的動升力，因此起飛階段是飛行過程中消耗燃料最多的一個階段。在起飛階段，使飛艇的前端離開地面以便獲得足夠的俯仰角是起飛階段的重要步驟之一。通過本實用新型的飛艇的重心調節(jié)裝置，如圖1所示，可以將儲能電池組20移動到設備艙42靠近貨艙43的位置，以使飛艇的重心從向飛艇的尾端移動，能夠有助于飛艇的前端離開地面，從而降低了飛艇在起飛階段的燃料消耗，并降低了飛艇在飛行過程中的安全隱患。

綜上所述，借助于本實用新型的上述技術方案，通過將儲能電池組放置在靠近飛艇底部、且位于飛艇重心軸線上的導軌以使儲能電池組可以移動，并通過將儲能電池組與控制模塊相連以調節(jié)其在飛艇中的位置，從而將儲能電池組作為了一個可調節(jié)的配重裝置，使飛艇的重心可以根據(jù)貨運載荷的變化情況來進行調節(jié)，從而保證了飛艇平衡和飛行安全。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。