技术领域
[0001] 本实用新型涉及激光加热领域，尤其涉及一种浮空器囊体的加热装置、浮空器及浮空器夜间驻空系统。
背景技术
[0002]
平流层浮空器是一种依靠气囊内的浮升气体(氦气等)和外界大气
密度差的浮
力升空的
飞行器。但是在夜间，由于
太阳辐射消失，浮空器的内部气体
温度降低，体积将较小，浮空器所受的
浮力将减小，所以浮空器一般会在降温的过程中高度逐渐下降，从而导致浮空器不可能长期驻留在
对流层中。实用新型内容
[0003] 针对
现有技术中浮空器不能在夜间长期驻留在
对流层中的问题，本实用新型的目的是提供一种浮空器囊体的加热装置、浮空器及浮空器夜间驻空系统。
[0004] 采用的技术方案是：
[0005] 一种平流层浮空器囊体的加热装置，包括：
[0007] 安装架，所述安装架上设有能够
水平旋转与上下翻转的安装部，所述激光发射器固定设在安装部上；
[0008] 驱动系统，与所述安装部传动相连，以用于驱动安装部水平旋转与上下翻转；
[0009] 指挥控制单元，与驱动系统电性相连，接收浮空器的方位信息并根据浮空器的方位信息控制驱动系统，以调整激光发射器使得激光束的发射方向朝向浮空器；
[0010] 光束控制系统，安装在激光发射器的输出端，以用于实现激光束与浮空器囊体的对准以及调节激光束辐射在浮空器囊体上所形成光斑的大小。
[0011] 作为上述技术方案的进一步改进，所述光束控制系统包括：
[0012] 分束镜，用于将
激光器发射出的激光束分为第一光束与第二光束；
[0013] 阵列探测器，用于接收分束镜所射出的第一光束并在阵列探测器形成第一像点；
[0014] 反射镜组件，用于改变分束镜所射出的第二光束的出射方向以使得第二光束射向浮空器囊体，同时用于改变浮空器上
信号灯所射出的第三光束的方向以使得第三光束射向阵列探测器并在阵列探测器形成第二像点；
[0015] 倾斜镜，位于激光发射器的输出端与分束镜之间以用于调节激光器发射出的激光束的方向，从而实现激光束与浮空器囊体的对准。
[0016] 作为上述技术方案的进一步改进，所述反射镜组件包括第一反射镜与第二反射镜，所述第一反射镜的反射面为凸面，所述第二反射镜的反射面为凹面，所述第二光束经第一反射镜反射后射向第二反射镜，并经第二反射镜后射向浮空器囊体。
[0017] 一种浮空器，包括浮空器囊体以及通过吊绳吊设在浮空器囊体上的吊舱，其特征在于，所述吊舱上设有信号灯与
定位仪，所述定位仪与上述平流层浮空器囊体的加热装置中的指挥控制单元通信相连，所述浮空器囊体的外表面涂有激光强
吸收材料，所述吊绳与吊舱的外表面涂有激光强反射材料。
[0018] 一种平流层浮空器夜间驻空系统，其特征在于，包括上述平流层浮空器囊体的加热装置以及上述浮空器。
[0019] 本实用新型的有益技术效果：
[0020] 本实用新型通过指挥控制单元接收浮空器在夜间空中的
位置，进而调节激光发射器的发射方向，实现激光发射器与浮空器的初步对准，随后通过光束控制系统实现激光束与浮空器囊体的精确对准，已达到通过激光加热浮空器囊体内部气体的效果，同时通过光束控制系统来控制激光束在浮空器囊体上所形成的光斑大小以使得激光光斑尽可能大的
覆盖浮空器囊体，避免光斑过小使得激光的热量集中进而导致烧透浮空器囊体，提升安全性能，使得浮空器能够在夜间长期驻留在对流层中。
附图说明
[0021] 图1是本
实施例中平流层浮空器囊体的加热装置；
[0022] 图2是本实施例中激光发射器安装架与驱动系统连接结构示意图；
[0023] 图3是本实施例中光束控制系统中的光学元件与光路结构示意图；
[0024] 图4是本实施例中浮空器的结构示意图。
具体实施方式
[0025] 为了使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下结合具体实施例，并根据附图，对本实用新型进一步详细说明。需要说明的是，在附图或
说明书描述中，未描述的内容以及部分英文简写为所属技术领域中普通技术人员所熟知的内容。本实施例中给定的一些特定参数仅作为示范，在不同的实时方式中该值可以相应地改变为合适的值。
[0026] 如图1所示的一种平流层浮空器囊体的加热装置，包括激光发射器1、安装架3、驱动系统4、指挥控制单元2与光束控制系统5。
[0027] 激光发射器1，用于发射激光束；本实施例中的激光发射器1为光纤激光器，中心
波长为1064nm。
[0028] 安装架3，安装架3上设有能够水平旋转与上下翻转的安装部，激光发射器 1固定设在安装部上；参考图2，本实施例中的安装架3为二轴万向架，包括
基座31、转动连接在基座31上的第一轴32、铰接在第一轴32上的第二轴33，激光发射器1固定安装在第二轴33上，第一轴32能够在基座31上做水平旋转运动，第二轴33能够在第一轴32上做上下翻转运动，第一轴32与第二轴33共同组成安装部。将激光发射器1安装在安装架3上即能实现激光发射器1的水平转动与上下翻转，进而达到调节激光发射器1发射方向的效果。
[0029] 驱动系统4，与安装部传动相连，以用于驱动安装部水平旋转与上下翻转。具体的，驱动系统4包括旋转
电机41与翻转电机42，旋转电机41与第一轴32 传动相连以驱动第一轴32在基座31上转动，翻转电机42固定连接在第一轴32 上并与第二轴33传动相连以用于驱动第二轴33在第一轴32上转动。
[0030] 指挥控制单元2，与驱动系统4电性相连，接收浮空器6的方位信息并根据浮空器6的方位信息控制驱动系统4，以调整激光发射器1使得激光束的发射方向朝向浮空器6。具体的，指挥控制单元2包括电性相连的定位信号接收器与控制系统，旋转电机41、翻转电机42均与控制系统电性相连。定位信号接收器接收到浮空器6所发出的定位信号后，将定位信号反馈至控制系统，控制系统随后控制旋转电机41与翻转电机42运行使得使得激光发射器1所发射的激光束的发射方向朝向浮空器6。其中，定位信号接收器为卫星定位定向主机，控制系统采用
专利CN 107765279 A所公开的控制系统，定位信号接收器与控制系统之间的通信方式采用专利CN 107765279 A所公开的通信方式。
[0031] 光束控制系统5，安装在激光发射器1的输出端，以用于实现激光束与浮空器囊体的对准以及调节激光束辐射在浮空器囊体上所形成光斑的大小。
[0032] 具体的，参考图3，光束控制系统5包括包括安装箱以及设在安装箱内的分束镜51、阵列探测器53、反射镜组件、倾斜镜56、
角锥52与聚焦透镜55，安装箱并未图示。
[0033] 分束镜51，用于将激光器发射出的激光束分为第一光束71与第二光束72，其中第一光束71由分束镜51透射激光束的部分形成，第二光束72由分束镜51 反射激光束的部分形成；
[0034] 角锥52，用于将第一光束71反射至分束镜51，使得第一光束71经分束镜 51反射后射向阵列探测器53；
[0035] 阵列探测器53，用于接收分束镜51所射出的第一光束71并在阵列探测器 53形成第一像点；
[0036] 反射镜组件，用于改变分束镜51所射出的第二光束72的出射方向以使得第二光束72射向浮空器囊体，同时用于改变浮空器6上信号灯61所射出的第三光束73的方向以使得第三光束73射向阵列探测器53并在阵列探测器53形成第二像点；
[0037] 聚焦透镜55，位于分束镜51与阵列探测器53之间，使得第一光束71与第三光束73在阵列探测器53上聚焦；
[0038] 倾斜镜56，与安装箱转动相连，位于激光发射器1的输出端与分束镜51之间以用于调节激光器发射出的激光束的方向。通过观察调节第一光束71的第一像点和第三光束73的第二像点在阵列探测器53上的重叠度，从而实现激光束与浮空器囊体的对准，具体的，当第一像点与第二像点完全重叠时，即能实现激光束与浮空器囊体的对准。
[0039] 反射镜组件包括第一反射镜541与第二反射镜542，第一反射镜541的反射面为凸面，第二反射镜542的反射面为凹面，第二光束72经第一反射镜541反射后射向第二反射镜542，并经第二反射镜542后射向浮空器囊体，第一反射镜 541与第二反射镜542中的至少一个滑动连接在安装箱内，通过调节第一反射镜 541与第二反射镜542之间的间距即能达到调节激光束辐射在浮空器囊体上所形成光斑的大小的功能，即能控制激光束在浮空器囊体上所形成的光斑大小以使得激光光斑尽可能大的覆盖浮空器囊体，避免光斑过小使得激光的热量集中进而导致烧透浮空器囊体，提升安全性能。本实施例中，反射镜组件还包括用于调节光路方向的第三反射镜543与第四反射镜544，第三反射镜543的反射面与第四反射镜
544的反射面均为平面。
[0040] 光束控制系统5实现激光束与浮空器囊体的对准的工作过程为：激光发射器1所发射的激光束，首先通过倾斜镜56反射后，绝大部分通过分光镜形成第二光束72，第二光束72依次经过第三反射镜543、第四反射镜544、第一反射镜541与第二反射镜542后发射至浮空器6，极少部分光透射分束镜51后形成第一光束71，第一光束71传输至角锥52后又反射至分光镜后，其反射光经过聚焦透镜55透射后在阵列探测器53上成像形成第一光点；浮空器6上的信号灯61所辐射的波长为可见光波段，即第三光束73，第三光束73依次经过第二反射镜542、第一反射镜541、第四反射镜544与第三反射镜543后发射至分束镜51，然后通过分光镜和聚焦透镜55透射后在阵列探测器53上成像形成第二光点；通过调节倾斜镜56，可以实现第一像点与第二像点之间的间距调节，从而使得激光发射光束偏离信标灯一定距离，准确作用在浮空器囊体上。通过光束控制系统实现激光束与浮空器囊体的精确对准以及调节激光束辐射在浮空器囊体上所形成光斑的大小，使得浮空器能够在夜间长期驻留在对流层中。
[0041] 如图4所示，本实施还公开了一种浮空器，包括浮空器囊体62以及通过吊绳63吊设在浮空器囊体62上的吊舱64，吊舱64上设有信号灯61与定位仪65，定位仪65与上述平流层浮空器囊体62的加热装置中的指挥控制单元通信相连。本实施例中的定位仪65为北斗卫星定位仪。浮空器囊体62的外表面涂有激光强吸收材料。优选的，本实施例中的激光强吸收材料采用专利CN 104379688 A 所公开的涂料。吊绳63与吊舱64的外表面涂有激光强反射材料。优选的，本实施例中的激光强发射材料采用专利CN 104194624 A所公开的涂料。
[0042] 涂在浮空器囊体62外表面的激光强吸收材料经过激光照射后，吸收激光的热量进而多浮空器囊体62内的气体进行加热；涂在吊舱64上的激光强反射材料能够有效的反射激光的热量，以避免吊舱以及吊舱内的设备在激光的辐射下在高温中损坏。
[0043] 本实施例还公开了一种平流层浮空器夜间驻空系统，包括上述平流层浮空器囊体的加热装置以及上述浮空器。通过指挥控制单元接收浮空器在夜间空中的位置，进而调节激光发射器的发射方向，实现激光发射器与浮空器的初步对准，随后通过光束控制系统实现激光束与浮空器囊体的精确准备，已达到通过激光加热浮空器囊体内部气体的效果，同时通过光束控制系统来控制激光束在浮空器囊体上所形成的光斑大小以使得浮空器囊体的受热更加均匀，提升安全性能，使得浮空器能够在夜间长期驻留在对流层中。
[0044] 以上包含了本实用新型优选实施例的说明，这是为了详细说明本实用新型的技术特征，并不是想要将实用新型内容限制在实施例所描述的具体形式中，依据本实用新型内容主旨进行的其他
修改和变型也受本专利保护。本实用新型内容的主旨是由
权利要求书所界定，而非由实施例的具体描述所界定。
