[发明专利]复合升力航空器

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合升力航空器，其利用氦气或者其它比空气轻的气体填充的气囊来抵消航空器的全部或者基本上全部的重量，该航空器采用竖直的助推器来提升有效载荷，并且采用横向助推器来横向操控和移动航空器和有效载荷，以便在一段距离上提供重的有效载荷升力，从而减小、基本上消除或者完全消除更换压载的需要，特别是在遥远的位置和苛刻的环境中。

背景技术

可变升力的装置，例如气球或者飞船是本领域已知的用于移动或者提升重物或者大尺寸的物体的装置，这些大尺寸的物体的尺寸太大，难以由卡车、火车、直升机或者飞机来运输。一般地，这种可变升力的装置由气球或者飞船构成，该气球或者飞船包含氦气或者其它比空气轻的气体，例如氖、甲烷、乙烷或者氢气，在一些情况下其具有连接到气球上的吊舱或者平台，该可变升力的装置通常设有用于在压力下存储比空气轻的气体的罐。该气球或者飞船通常由柔性气囊构成，该气囊由刚性结构支撑，该刚性结构包括梁组件，其中一根梁在一个维度上的尺寸相对于其它两维上的尺寸更长。

几十年来，私有企业和政府视图在苛刻和恶劣的条件和环境下运输重的载荷，特别是在北极或者其它遥远的区域。作为例子，在没有路或者仅仅冬天有路或者包括对环境敏感区域的地区，在油气和矿物开采业务领域通常需要短途提升重物的能力。在一些情况下，最多存在季节性或者临时性的措施，而且一些措施是成本高，很多方面效率有限。例如，在一年中几个月有效的冬天的路，在遥远的区域通常仅仅在逐渐缩短的寒冷冬季可行。在遥远的地区在沼泽、常年冻土和开阔水面其它的运输方法至少季节性地依赖空中运输，其具有内在的成本和需要大量基础设施来支撑。

最近，提出了填充比空气轻的气体(LTA)的航空器来在遥远的北极环境中运输有效载荷。但是，与这些航空器相关的大的压载的传送的物流存在很大的技术障碍和成本，在飞船中压载运送是需要的，与过去一样，因为以前的飞船是基于采用比空气轻的气体来提升货物和飞船本身的100％的重量，当这种传统的飞船不携带货物时，货物的重量必须用压载(通常是水或者沙子)来替代，以便保持中性浮力。尽管这样比较省燃料并且适于长距离牵引重物，但是在遥远的苛刻的环境例如北极牵引重物是不实际的。尽管可以采用水作为压载，需要规划和支撑设备来确保获取压载源，当采用水压载时，水保持在冻结温度以上以便确保迅速和有效的有效载荷下降并且管理压载。因此，需要一种改进的航空器，其能在一段距离上提供有效载荷升力，而不需要更换压载，特别是在遥远区域和苛刻的环境。还需要一种改进的航空器，其不依赖于空气动力学来实现提升或者保持在高空，并更容易操纵，以辅助拾取和传送有效载荷。在这方面，本发明基本上实现了这些需要。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种改进的航空器，其能在相对短的距离上提供有效载荷升力，而不需要更换压载，特别是在遥远位置和苛刻环境中，该航空器利用氦气或者其它比空气轻的气体填充的气囊来抵消或者基本上抵消航空器的重量，可变的且可逆的竖直助推器提供提升有效载荷的动力。

本发明的另一目的在于提供一种改进的航空器，其不依赖于空气动力学来实现提升或者保持在高空，其具有更大的可操纵性、简化了对有效载荷的拾取和传送。

本发明的又一目的在于提供一种改进的航空器，其由于航空器上的可变且优选可逆的横向和竖直助推器而更易于操纵，这些助推器在与球形提升气囊结合使用时，允许本发明的航空器能够围绕穿过航空器的中心的基本上竖直的轴线旋转，从而允许在拾取和传送有效载荷时的精度、灵活性和简化的操作。

根据本发明的一个方面，提供一种复合升力航空器，其用于提升和运输有效载荷到传送位置，所述航空器包括：气囊装置，其用于容纳比空气轻的气体，并且在膨胀时具有基本上固定的尺寸和基本上球形的形状；机架，其上表面上适于接收和固定地安装所述气囊装置；多个可变的竖直助推器，其安装成与所述机架接合；以及至少两个可变的横向助推器，所述可变的横向助推器安装成与所述航空器接合，其中，当所述航空器连接到有效载荷上进行运输时，所述气囊装置中的比空气轻的气体基本上支撑和抵消所述航空器的重量，所述多个可变的竖直助推器可接合，以便产生升力并且升起有效载荷的重量并将该有效载荷的重量保持在高空，一旦位于高空，所述可变的横向助推器可接合，以便使得所述航空器横向运动到传送位置，一旦所述航空器位于传送位置，所述多个可变的竖直助推器的升力将减小以便降低所述航空器，直到有效载荷再次接合地面，以便从所述航空器卸下所述有效载荷。