[实用新型]一种系留球避雷结构

说明书

一种系留球避雷结构，其包括系留球主囊体和避雷索，所述避雷索为片段式结构，其包括间隔分布的金属片、绝缘隔断和基带，所述金属片固定连接在所述基带的上表面上，所述绝缘隔断设置在相邻金属片之间，还包括气囊柱和用于固定气囊柱与避雷索的连接件，所述气囊柱独立充气，并与所述系留球主囊体的外表面非连通固定连接，所述避雷索通过所述连接件与所述气囊柱的外表面可拆卸连接。该避雷结构通过表面电离通道进行雷电流传输，本身并不直接传输电流，片段式避雷索上不会产生高温，对囊体材料无毁灭性损伤。

技术领域

本实用新型属于浮空器领域，具体涉及一种系留球避雷结构。

背景技术

系留球，作为一种近空间多功能飞行平台，其依靠其囊体内充装浮升气体（氢气或氦气）产生的浮力实现升空、滞空或飞行，可根据需求搭载不同类型的设备，实现环境监测、预警、电子对抗、侦察与监视、信息中继、超长波通信等多种功能，而且分辨率、灵敏度高、相对费用低、功效强、范围广，在各种民用和军事领域都有重要作用，特别是在导弹防御、反恐、通信、遥感、空间观测和大气测量等方面都有极大的应用前景。

由于系留球体积较大，长达数十米，甚至上百米，且主要工作于1000m～5000m高度的雷云区，易于遭受雷击，因此雷电防护结构设计是系留球设计环节中的重点，好的避雷结构能够有效地保障系留球在工作状态时的安全。

现有系留球的球体雷电防护，主要通过布设在球体表面上的避雷网来完成，避雷网是由一定数量的避雷索通过彼此相连组成的一种网状结构。避雷索为金属材料制成，通过防雷杆支撑一定高度固定在球体上，避雷索构成的避雷网对球体及球载设备形成有效保护，雷电流通过避雷索、机械拉索和系留缆绳内的泄雷层泄放至大地。但这种设计方案存在如下的缺陷：

（1）避雷装置的重量过大，理论上避雷索根数越多，能够防护到球体范围也越大，则防护越安全，但同时球体的负荷也会越大。由于系留气球的浮升力是由球体内的浮升气体所提供的，不仅需要为球体和避雷网提供升力，还要为球载电子设备和系留缆绳提供升力。囊体、系留缆绳、头锥和球载设备的重量是固有的，因此避雷索及避雷杆的数量越多，球体的总负荷越大，系留球的搭载能力越弱，为保证系留气球正常升空，避雷索的根数需要进行控制；

（2）易损伤囊体，避雷索需要将雷电流导入地面，避雷索的截面积大小主要决定了避雷索受到雷击时的通流能力。当避雷索遭受雷击时，由于雷电电流在导体上通过的时间极短，可以认为导体处于绝热升温状态，金属避雷索可能会熔融，产生的高温火星坠落在囊体上，将损伤囊体，从而影响主囊体的气密性和强度；

（3）工程施工难度大，系留球长度基本在几十米甚至上百米长，球体的直径也在十米以上。在系留球球体上首次安装避雷杆和避雷索，必须在球体充气之后才能进行，系留球囊体是非刚性的，由于球体直径大，还需要借助辅助登高设备进行操作。此外系留球收回时，避雷索及避雷杆的拆装也较为复杂。

中国实用新型专利CN207015574U提出了一种基于片段式导流条的浮空器雷电防护装置，导流条以鱼骨架的形式布置在浮空器球体的球面；所述导流条包括绝缘基带，绝缘基带的一个表面涂覆一层粘接剂，粘接剂的上面粘贴分离的金属片段，相邻的金属片段之间的间隙中填充粘接剂，沿着绝缘基带的长向金属片段的两边均覆盖有粘接剂。该装置既可以保证浮空器得到全面性地雷电防护，还可以降低收放浮空器的施工难度，但由于导流条与浮空器球体直接粘接，当导流条遭受雷击时，可能会对浮空器球体造成损伤。

实用新型内容

本实用新型为了克服现有的避雷索遭受雷击时易损伤囊体的问题，提出了一种通过气囊柱将避雷索与主气囊隔离的避雷结构，当雷电附着在避雷索上时，只会对气囊柱造成轻微灼伤，不会损伤主气囊，从而保持了主气囊的完好。