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Title:
AEROSTAT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2016/065974
Kind Code:
A1
Abstract:
An aerostat (100) comprising: an envelope (110), a pull net structure (12), a bottom mount apparatus (14), a suspended capsule (16) connected thereunder, and a solar cell system (18). The envelope (10) comprises multiple sequentially-connected gores (114). The pull net structure (12) comprises circumferential load-bearing belts (120) arranged with the apex of the envelope as the center, also comprises longitudinal load-bearing belts (122) connected at one extremity thereof to the apex center of the envelope and at the other extremity to the bottom mount apparatus (14), where the longitudinal load-bearing belts (122) and the circumferential load-bearing belts (120) are in an equiangular distribution around the apex center of the envelope, also comprises load-balancing load-bearing belts (124), where the load-balancing load-bearing belts (124) are connected at either extremity thereof respectively to nodes located at diagonal positions at where the circumferential load-bearing belts (120) and the longitudinal load-bearing belts (122) intersect each other. The solar cell system (18) comprises: a multi-prism sensor apparatus (181) used for detecting light intensities of multiple spatial directions and an actuator mechanism (182) used for actuating a solar panel (183) so that the direction thereof is consistent with a spatial direction having the maximum light intensity. The aerostat has a simple envelope structure and inexpensive design and manufacturing costs.

Inventors:
LIU RUOPENG (CN)
LUAN LIN (CN)
Application Number:
PCT/CN2015/086771
Publication Date:
May 06, 2016
Filing Date:
August 12, 2015
Export Citation:
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Assignee:
SHENZHEN KUANG CHI SPACE TECH CO LTD (CN)
International Classes:
B64B1/02; B64B1/58; G05D3/12
Foreign References:
CN103879540A2014-06-25
CN101339436A2009-01-07
CN2915675Y2007-06-27
CN103057687A2013-04-24
CN101662240A2010-03-03
CN101976084A2011-02-16
US20130175391A12013-07-11
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Claims:
权利要求书

[权利要求 1] 一种浮空器, 包括:

囊体本体, 该囊体本体为母线为弧形的轴对称体, 该囊体本体内填充 有气体以提供浮力, 该囊体本体包括多个依次对接的囊瓣, 该依次对 接的囊瓣整体构成轴对称体形状;

拉网结构, 包括:

多条直径不同的环向承力带, 以所述囊体的顶部中心为圆心设置; 多条纵向承力带, 一端连接于该囊体的顶部中心, 该多条纵向承力带 与所述多条环向承力带正交设置且以该囊体的顶部中心等角度分布, 用于承受浮力及纵向张力; 及 多条第一均力承力带, 设置于相邻环向承力带及相邻的纵向承力带所 构成的区域内, 该第一均力承力带的两端分别连接所述环向承力带与 纵向承力带相交的位于对角位置的结点;

底部挂装装置, 与该多条纵向承力带的另一端相连;

吊舱, 连接于该底部挂装装置的下方; 及

太阳能电池系统, 包括:

太阳能电池板, 连接于该吊舱;

多棱柱传感装置, 包括多个光传感器, 所述多个光传感器分别形成于 该多棱柱的侧面以朝向多个不同的空间方向, 以分别检测多个空间方 向的光照强度; 以及

驱动机构, 与所述多棱柱传感装置电连接, 用于驱动所述太阳能电池 板移动以使所述太阳能电池板的方向与最大光照强度的空间方向一致

2.

如权利要求 1所述的浮空器, 其特征在于, 该囊瓣的数量范围为 60-12 0个。

3.如权利要求 1所述的浮空器, 其特征在于, 该囊体进一步包括维护 口盖, 包括内压板、 外压板、 固定压板及遮挡部, 该内压板和外压板 为环形且分别设置于该囊体本体的内侧和外侧, 且内压板和外压板相 互固定, 该内压板和外压板的中心孔相通, 且囊体本体对应于该中心 孔的位置具有幵口, 该遮挡部和固定压板依次设置于该外压板上, 该 固定压板与该外压板相互固定以将遮挡部压紧固定于该固定压板与该 外压板之间。

4.如权利要求 1所述的浮空器, 其特征在于, 该囊体本体的形状为球 形、 南瓜形或水滴状。

5.如权利要求 1所述的浮空器, 其特征在于, 该浮空器还包括缓冲结 构, 该缓冲结构连接于该吊舱的远离该囊体的一侧。

6.如权利要求 1所述的浮空器, 其特征在于, 该浮空器还包括设置于 该底部挂装装置与该吊舱之间的桁架。

7.如权利要求 1所述的浮空器, 其特征在于, 该纵向承力带的数量与 该囊瓣的数量的比例为 1 : 2至 1 : 4。

8.如权利要求 1所述的浮空器, 其特征在于, 在相邻环向承力带和相 邻纵向承力带所限定的区域内, 该拉网结构进一步包括第二均力承力 带和第三均力承力带, 该第二均力承力带的两端分别位于对应的限定 的区域内的两个环向承力带的中点, 且第二均力承力带经过两个第一 均力承力带的相交点; 该第三均力承力带的两端连接于对应的限定的 区域内的两个纵向承力带, 垂直于该第二均力承力带且经过所述两个 第一均力承力带的相交点。

9.如权利要求 1所述的浮空器, 其特征在于, 该浮空器进一步包括激 光信号收发装置, 包括至少一个激光信号发射器和至少一个激光信号 接收器, 该激光信号收发装置安装于该吊舱。

10.如权利要求 9所述的浮空器, 其特征在于, 该激光信号收发装置的 数量为多个, 围绕设置在该吊舱的四周。

11.根据权利要求 1所述的浮空器, 其特征在于, 所述多个光传感器首 尾连接形成所述多棱柱传感装置, 该多个光传感器的受光面构成了该 多棱柱传感装置的多个侧面。 12.根据权利要求 1所述的浮空器, 其特征在于, 所述多棱柱传感装置 包括多棱柱结构架, 所述多个光传感器分别设置于所述多棱柱结构架 的多个侧面。

13.根据权利要求 11或 12所述的浮空器, 其特征在于, 所述多棱柱传 感装置为正棱柱形状。

14.根据权利要求 1所述的浮空器, 其特征在于, 所述多棱柱传感装置 与所述太阳能电池板轴向平行设置或者同轴设置。

Description:
发明名称:浮空器

技术领域

[0001] 本发明涉及航空航天结构领域, 尤其涉及浮空器。

背景技术

[0002] 由于技术和认识上的原因, 临近空间的战略价值直到最近几年才引起世界 各国 的重视也因其显著特点和潜在的军民两用价值 而成为各国研究的热点。 很多国 家目前正纷纷投入大量的经费, 积极幵展临近空间浮空器的技术与应用研究。 目前的临近空间浮空器主要为临近空间飞艇, 临近空间飞艇大多采用软式飞艇 , 具有滞空吋间长、 载荷能力大、 飞行高度高、 生存能力强等特点。

[0003] 然而, 临近空间飞艇的囊体结构复杂, 导致其设计及制作成本较高。

[0004] 因此, 本领域亟需一种设计及制作成本较低的浮空器 。

技术问题

[0005] 现有技术的浮空器的囊体结构复杂, 导致其设计及制作成本较高。

问题的解决方案

技术解决方案

[0006] 根据本发明的一方面, 提供了一种浮空器, 包括: 囊体本体, 该囊体本体为母 线为弧形的轴对称体, 该囊体本体内填充有气体以提供浮力, 该囊体本体包括 多个依次对接的囊瓣, 该依次对接的囊瓣整体构成轴对称体形状; 拉网结构, 包括: 多条直径不同的环向承力带, 以所述囊体的顶部中心为圆心设置; 多条 纵向承力带, 一端连接于该囊体的顶部中心, 该多条纵向承力带与所述多条环 向承力带正交设置且以该囊体的顶部中心等角 度分布, 用于承受浮力及纵向张 力; 及多条第一均力承力带, 设置于相邻环向承力带及相邻的纵向承力带所 构 成的区域内, 该第一均力承力带的两端分别连接所述环向承 力带与纵向承力带 相交的位于对角位置的结点; 底部挂装装置, 与该多条纵向承力带的另一端相 连; 吊舱, 连接于该底部挂装装置的下方; 及太阳能电池系统, 包括: 太阳能 电池板, 连接于该吊舱; 多棱柱传感装置, 包括多个光传感器, 所述多个光传 感器分别形成于该多棱柱的侧面以朝向多个不 同的空间方向, 以分别检测多个 空间方向的光照强度; 以及驱动机构, 与所述多棱柱传感装置电连接, 用于驱 动所述太阳能电池板移动以使所述太阳能电池 板的方向与最大光照强度的空间 方向一致。

[0007] 在一实例中, 该囊瓣的数量范围为 60-120个。

[0008] 在一实例中, 该囊体进一步包括维护口盖, 包括内压板、 外压板、 固定压板及 遮挡部, 该内压板和外压板为环形且分别设置于该囊体 本体的内侧和外侧, 且 内压板和外压板相互固定, 该内压板和外压板的中心孔相通, 且囊体本体对应 于该中心孔的位置具有幵口, 该遮挡部和固定压板依次设置于该外压板上, 该 固定压板与该外压板相互固定以将遮挡部压紧 固定于该固定压板与该外压板之 间。

[0009] 在一实例中, 该囊体本体的形状为球形、 南瓜形或水滴状。

[0010] 在一实例中, 该浮空器还包括缓冲结构, 该缓冲结构连接于该吊舱的远离该囊 体的一侧。

[0011] 在一实例中, 该浮空器还包括设置于该底部挂装装置与该吊 舱之间的桁架。

[0012] 在一实例中, 该纵向承力带的数量与该囊瓣的数量的比例为 1 : 2至 1 : 4。

[0013] 在一实例中, 在相邻环向承力带和相邻纵向承力带所限定的 区域内, 该拉网结 构进一步包括第二均力承力带和第三均力承力 带, 该第二均力承力带的两端分 别位于对应的限定的区域内的两个环向承力带 的中点, 且第二均力承力带经过 两个第一均力承力带的相交点; 该第三均力承力带的两端连接于对应的限定的 区域内的两个纵向承力带, 垂直于该第二承力带且经过所述两个第一均力 承力 带的相交点。

[0014] 在一实例中, 该浮空器进一步包括激光信号收发装置, 包括至少一个激光信号 发射器和至少一个激光信号接收器, 该激光信号收发装置安装于该吊舱。

[0015] 在一实例中, 该激光信号收发装置的数量为多个, 围绕设置在该吊舱的四周。

[0016] 在一实例中, 所述多个光传感器首尾连接形成所述多棱柱传 感装置, 该多个光 传感器的受光面构成了该多棱柱传感装置的多 个侧面。

[0017] 在一实例中, 所述多棱柱传感装置包括多棱柱结构架, 所述多个光传感器分别 设置于所述多棱柱结构架的多个侧面。

[0018] 在一实例中, 所述多棱柱传感装置为正棱柱形状。

[0019] 在一实例中, 所述多棱柱传感装置与所述太阳能电池板轴向 平行设置或者同轴 设置。

发明的有益效果

有益效果

[0020] 本发明实施例的浮空器的囊体为设计为母线为 弧形的轴对称体, 结构简单, 设 计和制作成本较低, 且由于采用了高强层压复合材料, 因此可以有更长吋间的 滞空。 另外, 采用拉网结构进行吊挂承力, 环向承力带、 纵向承力带及第一均 力承力带使得整个囊体的承力更加均匀, 从而避免了浮空器的应力集中问题。 对附图的简要说明

附图说明

[0021] 在结合以下附图阅读本发明公幵的实施例的详 细描述之后, 更能够更好地理解 本发明的上述特征和优点。

[0022] 图 1是根据本发明的一方面的浮空器的示意图。

[0023] 图 2是图 1中的浮空器中的囊体本体的主视图。

[0024] 图 3是图 2中的囊体本体的多层结构的剖面示意图。

[0025] 图 4是图 2中的囊体本体的俯视图。

[0026] 图 5是图 2中的囊体本体的仰视图。

[0027] 图 6是图 5中的囊体本体的维护口盖的分解示意图。

[0028] 图 7是图 1中的浮空器的拉网结构的示意图。

[0029] 图 8是图 1中 VIII部分的放大示意图。

[0030] 图 9是图 1中 IX部分的放大示意图。

[0031] 图 10是图 1中拉网结构的另一实施方式的示意图。

[0032] 图 11是图 1中的浮空器的太阳能追踪系统示意图。

[0033] 图 12是根据本发明的另一方面的浮空器的示意图

[0034] 图 13是三个如图 12所示的浮空器之间相互通信的示意图。 实施该发明的最佳实施例

本发明的最佳实施方式

[0035] 以下结合附图和具体实施例对本发明作详细描 述。 注意, 以下结合附图和具体 实施例描述的诸方面仅是示例性的, 而不应被理解为对本发明的保护范围进行 任何限制。

[0036] 请参阅图 1, 为本发明第一实施例的浮空器 100的示意图, 该浮空器 100可以用 作平流层浮空器或临近空间浮空器, 当用作临近空间浮空器吋, 优势更加明显 。 该浮空器 100包括囊体 10、 拉网结构 12、 底部挂装装置 14、 吊舱 16以及太阳能 电池系统 18。

[0037] 该囊体 10用作浮空器 100的浮力提供结构。 请进一步参阅图 2-5该囊体 10包括囊 体本体 110及设置于囊体本体 110上的充气装置 111、 阀门 112及维护口盖 113。 该 囊体本体 110包括多个依次对接的囊瓣 114, 图 2中所示为囊体本体 110内装载气 体形成的气囊结构, 该依次对接的囊瓣 114整体构成圆球体形状。 囊体 10内所装 载的气体为同等气压下密度比小于空气的气体 , 一般为氦气。 该囊体本体 110进 入临近空间后, 其直径范围为 10-50米, 优选为 20-45米。 可以理解的是, 本实施 例的囊体本体 110的形状也可以为南瓜形或水滴状等其他母线 为弧形的轴对称体

, 并不以本实施例为限。

[0038] 如图 3所示, 该囊体本体 10的材料可以采用飞艇的蒙皮材料, 本实施方式中, 该囊体本体 110为多层结构, 依次包括防老化层 101、 胶层 102、 织物层 103、 基 底层 104、 高阻隔层 105及焊接层 106。 防老化层 101的材料为含耐质量分数为 2-4 %ZnO和质量分数为 3.5-5%的热塑性聚氨酯, 厚度为 20-30微米; 胶层 102的材料 为热熔的聚氨酯胶黏剂或者涂层的聚氨酯胶黏 剂, 厚度为 20-30微米; 织物层 103 的材料为涤纶纤维、 芳纶纤维或者其他高强纤维, 厚度为 90-140微米; 基底层 10 4的材料为热塑性聚氨酯, 厚度为 20-30微米; 高阻隔层 105的材料为含有质量分 数为 1.5-2.5%粒径尺寸为 20-50纳米的 Si02纳米颗粒的聚乙烯醇, 厚度为 1-3微米 。 焊接层 106的材料为热塑性聚氨酯, 厚度为 20-30微米, 各层之间通过涂覆、 干 式贴合工艺结合成一整体。 可以理解的是, 可以在囊体本体 110的多层结构的最 外侧或该多层结构的任意相邻两层之间还可以 进一步形成光反射材料层 (图未 示) , 如铝箔层等, 可以有效反射太阳光线, 减小太阳光照射对蒙皮材料的损 伤。

[0039] 本实施例中, 囊瓣 114的制作裁剪采用测地线裁剪法, 具体为: 将预形成的囊 体本体 110的球体的两极作为囊瓣 114的两端, 然后利用测地线裁剪法进行裁剪 , 且各个囊瓣 114的裁剪尺寸相同。 囊瓣 114的个数可根据其幅宽及球体的直径 进行计算。 囊瓣 114裁切完毕后进行接合, 囊瓣 114接合采用对接焊接方式, 通 过多条承力密封分别将相邻的囊瓣 114对接, 采用对接焊接方式可以得到较高的 抗剥离强度及良好的气密性能。 当然也可以采用其它结合方式, 如热合的方式

[0040] 相邻囊瓣 114之间形成对接线 115, 对接线 115的两端分别与囊体本体 110的两极 位置相连。 囊瓣 114的个数可根据实际情况而定, 囊瓣 114的数量太少, 则形成 的囊体本体 110球形的规则性较差, 数量太多则制作难度和成本较大。 本实施例 中, 囊瓣 114的数量优选为 60-120, 更优选为 75-100。

[0041] 该充气装置 111包括充气管 116, 充气管 116与囊体本体 110相连接并与囊体本体 110的内部相连通, 本实施例中, 囊体本体 110表面形成充气孔, 充气管 116直接 与囊体本体 110粘接或热合的方式固定并与充气孔连通。 当然, 充气管 116也可 以采用其它的方式与囊体本体 110连接, 并不以本实施例为限。

[0042] 本实施例中, 阀门 112的数量为一个, 设置于囊体本体 110的顶部, 用于调节囊 体本体 110内外压差, 从而控制囊体 10的静浮力。 本实施例中, 该阀门 112可以 为电控阀门。 当然, 阀门 112的数量也可以为多个, 并不以本实施例为限。

[0043] 请进一步参阅图 6, 所述维护口盖 113设置于囊体本体 110的与所述阀门 112相对 的底部, 也就是说, 维护口盖 113和飼门 112分别位于该囊体本体 110的两极。 所 述维护口盖 113包括内压板 1130、 外压板 1131、 固定压板 1132及遮挡部 1133。 该 内压板 1130和外压板 211均为环状, 本实施例中, 该内压板 1130和外压板 1131均 为圆环状且中心孔同轴设置, 内压板 1130和外压板 1131分别设置于囊体本体 110 的内侧和外侧且同心设置, 囊体本体 110对应于该内压板 1130和外压板 1131中心 孔的部分具有与该内压板 1130和外压板 1131的中心孔相对应的幵口, 内压板 113 0和外压板 1131通过穿过囊体本体 110的螺栓进行相互固定。 该遮挡部 1133和固 定压板 1132依次设置于外压板 1131上。 本实施例中该固定压板 1132也为圆环状 , 其通过螺钉固定于该外压板 1131, 并将遮挡部 1133压紧固定于该固定压板 113 2与该外压板 1131之间, 优选地, 螺钉同吋也穿过了该遮挡部 1133。 本实施例中 , 该遮挡部 1133的材料与囊体本体 110的材料相同。 当需要进入囊体 10的内部进 行维护吋, 可以将固定于固定压板 1132上的螺钉取下, 并将固定压板 1132和遮 挡部 1133取下, 维护人员就可以从内压板 1130和外压板 1131的中心孔处进入到 囊体 10内部进行维护。

[0044] 请参阅图 1, 该囊体 10进一步包括设置于囊体本体 110表面的爆破口 22、 压差传 感器 23及温度传感器 24。 该爆破口 22用于在紧急状态下将囊体本体 110内的气体 快速放出, 本实施例中的图 1仅绘出一个, 实际应用吋当然可以为多个。 该压差 传感器 23用于感测囊体 10内外的气压差, 该温度传感器 24于用于感测囊体 10的 温度。

[0045] 请一并参阅图 7和图 8, 该拉网结构 12包括环向承力带 120、 纵向承力带 122及第 一均力承力带 124。 该拉网结构 12的材料可以采用但不限于单层芳纶带。

[0046] 环向承力带 120为多个直径不同的加强筋约束环, 以囊体 10的顶部中心为圆心 进行布置, 用于承受环向张力, 本实施例中, 该环向承力带 120的数量为三个。

[0047] 纵向承力带 122即为承力加强筋, 数量为多个, 其数量一般与囊体 10的囊瓣 114 的数量比范围为 1 : 2至 1 : 4, 本实施例中, 其比例为 1 : 3, 如: 当囊瓣数量为 9 0吋, 纵向承力带 122的数量为 30。 将纵向承力带 122的数量设置为与囊瓣的数量 成比例关系, 可以使每个纵向承力带 122的对应整数个囊瓣, 从而使囊体 10的承 力更加均匀。 多个纵向承力带 122的一端连接于该囊体 10的顶部中心, 该多个纵 向承力带 122与环向承力带 120正交设置且以该囊体 10的顶部中心等角度分布, 用于承受浮力及纵向张力。

[0048] 该第一均力承力带 124为多个, 设置于相邻环向承力带 120及相邻的纵向承力带 122所构成的区域内, 第一均力承力带 124的两端分别连接环向承力带 120与纵向 承力带 122相交的位于对角位置的结点, 用于节点之间力的传递以改善拉网结构 12在囊体 10的顶部位置的受力情况。 第一均力承力带 124的两端与对应的环向承 力带 120和纵向承力带 122在其结点处相互固定, 每两条相交的第一均力承力带 1 24相互独立, 无相互固定关系。 一般地, 在结点处, 纵向承力带 122或第一均力 承力带 124与囊体 10相邻, 环向承力带 120设置在纵向承力带 122和第一均力承力 带 124的上方, 通过缝纫或热合等工艺进行固定。

[0049] 请进一步参阅图 9, 该底部挂装装置 14包括聚带结构 142和吊索 144。 该多条纵 向承力带 122的远离该囊体 10的一端聚集固定于该聚带结构 142上, 该聚带结构 1 42位于该囊体 10的底部一侧且与底部间隔即定距离。 本实施例中, 该聚带结构 1 42为一圆形板状, 其材料可以为不锈钢等。

[0050] 该吊索 144包括第一吊绳 145、 吊挂板 146及第二吊绳 147。 该吊挂板 146为平板 状, 其上设置一用于与浮空器施放车连接的通孔 148。 本实施例中, 该第一吊绳 145的数量为四条, 每条第一吊绳 145的相对两端分别与聚带结构 142和吊挂板 14 6连接。 本实施例中, 该第二吊绳 147的数量与该第一吊绳 145的数量相同, 且一 端与吊挂板 146连接, 该第二吊绳 147的另一端用于与吊舱或桁架等预吊挂的物 件相连。 该第一吊绳 145和第二吊绳 147可以为但不限于钢丝绳, 该第一吊绳 145 和第二吊绳 147的数量也可以根据需要设置为一根或多根, 该第一吊绳 145与第 二吊绳 147的数量可以相同, 也可以不同。

[0051] 本实施例中, 采用拉网结构 12进行吊挂承力, 环向承力带 120、 纵向承力带 122 及第一均力承力带 124使得整个囊体 10的承力更加均匀, 从而避免了浮空器的应 力集中问题。

[0052] 请参阅图 10, 为本发明拉网结构的另一实施方式, 与上述实施方式中拉网结构 12不同的是, 在相邻环向承力带 120和相邻纵向承力带 122所限定的区域内, 进 一步包括第二均力承力带 124a和第三均力承力带 124b。 第二均力承力带 124a的两 端分别位于对应的限定的区域内的两个环向承 力带 120的中点, 则第二均力承力 带 124a经过两个第一均力承力带 124的相交点; 第三均力承力带 124a的两端连接 于对应的限定的区域内的两个纵向承力带 122, 垂直于该第二承力带且经过所述 两个第一均力承力带 124的相交点。 该第一均力承力带 124、 第二均力承力带 124a 及第三均力承力带 124b均为独立的结构, 相互之间无连接关系。 本实施方式的 拉网结构可以使整个囊体 10的承力更加均匀。

[0053] 该吊舱 16与该底部挂装装置 14的第二吊绳 147的自由端相连。 该吊舱 16用于装 载航电设备、 飞行控制装置、 通信装置等。

[0054] 在其它可选的实施方式中, 该浮空器 200还可以包括桁架结构和缓冲结构, 桁 架结构连接于囊体装置 100与吊舱 21之间, 该桁架结构的相对两端分别还可以分 别连接驱动结构 (图未示) 如螺旋桨; 缓冲结构设置于吊舱的下方, 用于浮空 器 200落地吋的缓冲, 以防止浮空器 200发生损伤。

[0055] 请一并参阅图 11, 该太阳能电池系统 18包括多棱柱传感装置 181、 驱动机构 182 及太阳能电池板 183。

[0056] 太阳能电池板 183可转动地设置在飞艇或其他平流层飞行器上 , 从而太阳能电 池板 183能够进行旋转以接收太阳能并转化为电能, 从而向浮空器 100提供其正 常运行所需能源。 本实施例中, 太阳能电池板 183悬挂在吊舱 16的下方。

[0057] 多棱柱传感装置 181包括多个光传感器 1810, 多个光传感器 1810首尾连接, 并 安装成朝向多个不同的空间方向, 以检测多个空间方向的光照强度。 多个光传 感器 1810可以为辐照传感器, 辐照传感器能够采集太阳能, 并检测太阳光照强 度。 该多棱柱传感装置 181可以设置在吊舱 16外侧, 也可以设置在吊舱 16的下方

[0058] 优选地, 为了尽量减少多个光传感器 1810检测精度的差异导致的光照强度的差 异, 多个光传感器 1810为相同的光传感器。 每个光传感器 1810采用相同尺寸、 同一型号、 同一批次的产品, 使得在相同光照条件下, 每个光传感器 1810的直 接输出电压差值在千分之一范围内。 由上述多个光传感器 1810组成的多棱柱传 感装置 181为正棱柱的形状, 该多个光传感器 1810的受光面构成了该正棱柱的多 个侧面, 且每个侧面对应一个光传感器 1810的受光面。 如图 11, 本实施例中, 多棱柱传感装置 181包括八个光传感器 1810, 该八个光传感器 1810首尾连接构成 八棱柱, 该八个光传感器 1810的受光面分别构成该八棱柱的八个侧面, 每个侧 面均对应一个光传感器 1810, 使得每个侧面朝向的空间方向不同, 八个侧面分 别检测其朝向的空间方向上的光照强度。 本实施例中, 多棱柱传感装置 181为正 棱柱形状。

[0059] 在其他可选的实施方式中, 多棱柱传感装置包括多棱柱结构架和多个光传 感器 , 在多棱柱结构架的每个侧面上均设置有一个光 传感器。 另外, 可以理解的是 , 该多棱柱传感装置的棱的数量也可以根据需要 适当增减, 并不以本实施例的 八个为限。 光传感器 1810的数量越多, 采集到的光照强度的朝向越多, 太阳能 电池板 183朝向最大光照强度的方向也更准确。 当然, 光传感器 1810的数量也不 能过多, 这样可能导致太阳能电池板 183的转动过多而增加驱动机构出故障的可 能性以及消耗过多电能; 当光传感器 1810个数过少吋, 精确度过低, 可能会导 致太阳能转化效率过低。 因此, 多棱柱传感装置 181的传感器个数优选为 8-12个 , 既减少了驱动机构出故障的可能性, 也使得太阳能转化效率尽可能地高。 由 于多个光传感器 181的空间指向的有限性, 当工况有小幅度变化吋, 电压最高的 传感器的方向不会出现变化, 从而能使太阳能电池板保持稳定的方向, 避免了 多余转动和保持功率输出的稳定性。

[0060] 驱动机构 182与多棱柱传感装置 181电连接, 用于驱动太阳能电池板 183移动以 使太阳能电池板 183的方向与最大光照强度的空间方向一致。 该太阳能电池系统 18还包括信号处理器 1820, 信号处理器 200连接在多棱柱传感装置 181与驱动机 构 182之间, 多棱柱传感装置 181中每个光传感器 1810将检测到的光照强度发送 给信号处理器 1820, 信号处理器 1820比较由多个光传感器 1810发送的多个空间 方向的光照强度的大小来确定最大光照强度, 将最大光照强度所对应的光传感 器 1810所朝向的空间方向作为最大光照强度所对 的空间方向。 在确定最大光 照强度的空间方向后, 信号处理器 1820通过控制信号控制与信号处理器 1820电 连接的驱动机构 182驱动太阳能电池板 183转动, 使得太阳能电池板 183转动至最 大光照强度所对应的空间方向, 从而使得太阳能电池板 183能够接收到的光照强 度最大化。

[0061] 优选地, 为了在每个光传感器 1810输出电压信号吋采用的参考电压相同, 多个 光传感器 1810的负极相连接, 正极分别与信号处理器 1820相连接, 便于信号处 理器 1820比较多个光传感器 1810的光照强度。

[0062] 具体地, 信号处理器 1820接收多棱柱传感装置 181中多个光传感器 1810采集到 的光照强度, 其中, 光照强度通过光传感器 1810采集得到电压模拟信号、 功率 模拟信号或者光照强度的数值表征。 信号处理器 1820根据接收到的信号对多个 光传感器 1810采集到的光照强度进行比较, 从而确定接收到最大光照强度的传 感器。 该接收到最大光照强度的传感器所朝向的空间 方向即为最大光照强度的 空间方向, 此吋信号处理器 1820可以生成指示信号, 以指示驱动机构 182驱动太 阳能电池板 183转动至检测到的最大光照强度所对应的传感 器朝向的空间方向。

[0063] 优选地, 驱动机构 182包括电机控制器 1821和电机 1822, 电机控制器 1821与信 号处理器 1820相连接, 用于接收信号处理器 1820的电信号, 并生成电机控制信 号; 电机 1822与电机控制器 1821相连接, 用于按照电机控制信号驱动太阳能电 池板 183转动至最大光照强度的方向。 其中, 电机控制信号能够指示电机 1822驱 动太阳能电池板 183转动的角度, 电机 1822按照接收到的电机控制信号驱动太阳 能电池板 183转动电机控制信号所指示的角度, 使太阳能电池板 183转动至最大 光照强度的方向。 优选地, 该电机 1822可以是步进电机。

[0064] 上述实施例, 在驱动太阳能电池板 183转动之前, 通过多棱柱传感装置 181中的 多个光传感器 1810检测不同空间方向上的光照强度, 在判断出最大光照强度对 应的空间方向后, 确定驱动太阳能电池板 183所转动的角度, 再通过电机 1822按 照驱动太阳能电池板 183转动电机控制信号所指示的角度, 使得太阳能电池板 18 3接收光照的方向转动至采集到最大光照强度 传感器所朝向的空间方向。 在这 个过程中, 既不需要驱动太阳能电池板持续的转动, 也无需驱动太阳能电池板 做试探性的转动, 从而解决了现有技术中调整太阳能电池板吋消 耗能量较大的 问题。

[0065] 在其它可选的实施方式中, 该浮空器 100还可以包括桁架结构和缓冲结构, 桁 架结构连接于囊体 10与吊舱 16之间, 该桁架结构的相对两端分别还可以分别连 接驱动结构 (图未示) 如螺旋桨; 缓冲结构设置于吊舱的下方, 用于浮空器 100 落地吋的缓冲, 以防止浮空器 100发生损伤。 该多棱柱传感装置 181也可以设置 于桁架结构上。

[0066] 请参阅图 12, 为本发明第二实施例的浮空器 200的示意图。 浮空器 200与第一实 施例的浮空器 100的不同之处在于, 浮空器 200进一步包括设置于吊舱 16的激光 信号收发装置 40, 该激光信号收发装置 40包括激光信号发射器 41及激光信号接 收器 42。 该激光信号发射器 41用于通过高速频闪发射二进制或多进制信息 过 调制的通信光信号, 该激光信号接收器 42用于接收另一浮空器 200发出的包含二 进制或多进制信息的高速频闪的激光信号。 该激光信号接收器 42与一用于解调 该激光信号的处理器 (图未示) 相连, 以将激光信号解调出来, 从而实现浮空 器 200之间的数据通信。 该激光信号收发装置 40所收发的信息可以为如图片、 文 字或状态等信息用预先规定的方法编成的二进 制或多进制信息。 需要说明的是 , 此处所涉及的二进制调制解调, 以及将信息进行编码等方法是为了说明激光 信号收发装置的结构及作用, 并非本发明所要保护的范围。 本实施例中, 对应 于一个浮空器 200的激光信号收发装置 40的数量为多个, 围绕该吊舱 16设置, 优 选地, 该激光信号收发装置 40的数量大于等于四个, 等角度地围绕设置在该吊 舱 16的四周。 当激光信号收发装置 40的数量大于或等于四个吋, 则收发装置可 以接收到来自吊舱 16的各个方向的激光信号。 本实施例中, 激光信号收发装置 4 0与吊舱 16共同构成了吊舱装置。

[0067] 请进一步参阅图 13所示, 多个临近空间飞行器 200构成的浮空器通信网络 300, 每个浮空器 200通过装设于其上的激光信号收发装置 40与其它浮空器 200之间实 现数据通信。

[0068] 本实施例的浮空器 200由于设置了激光信号收发装置, 使得飘浮于空中的多个 浮空器 200相互之间可以通信, 便于构架空中通信网络。

[0069] 提供之前的描述是为了使本领域中的任何技术 人员均能够实践本文中所描述的 各种方面。 但是应该理解, 本发明的保护范围应当以所附权利要求为准, 而不 应被限定于以上所解说实施例的具体结构和组 件。 本领域技术人员在本发明的 精神和范围内, 可以对各实施例进行各种变动和修改, 这些变动和修改也落在 本发明的保护范围之内。