[发明专利]装配有利用局部聚焦和双面太阳能电池的小型太阳能发电机的飞艇

说明书

技术领域

本发明涉及配置有利用多行双面太阳能电池的小型太阳能发电机的飞艇。

本发明的领域涉及利用太阳辐射聚焦的太阳能发电机，意图在安装之后向飞艇供应电能，使得对于飞艇的推进力及嵌入在飞艇上的系统的供电，所述飞艇从能源角度是独立的。

背景技术

更具体地，本发明应用于目前正在研制的自主平流层平台项目，称为“平流大巴(stratobus)”，其设计为通过持久地抵抗(也就是说，一天24小时)由高海拔的风所施加的外界压力来保持平稳的位置。如图1所示，可以知道这种平流层飞艇2的尺寸巨大，并且实施了利用非常巨大的太阳能电池板6的大功率电推进系统4，换言之，例如由一个或更多个电动机驱动的推进器的系统。例如，通常飞艇在纵向具有伸长的形状，并且具有大约长度100米和直径30米的圆柱形模板所包括的外部蒙皮(envelope)8。这样的飞艇2的尺寸对应于相当于大约一百千瓦的电能需求。

如图1所示，目前提出来用以提供如此大量的电能的太阳能发电机的解决方案利用装配有双面或单面太阳能电池的太阳能电池板6和太阳辐射聚焦器14，该组件形成了具有辐射聚焦器的太阳能发电机16。

根据这些已知的解决方案和图1，太阳能发电机16的太阳能电池板6布置在飞艇2的顶端18，而辐射聚焦器14布置并安装在外部蒙皮8的内部，离外部蒙皮8的顶端18有明显的距离。例如，辐射聚焦器14如图1所示纵向地布置为靠近飞艇的纵向中心轴20或者在远离外部蒙皮8的顶端的纵轴下方的水平处。

根据图2和2015年7月15日提交的申请为1501486，并且名称为“Airship equipped with a solar generator with concentration and using anarrangement of solar cells,optimized to power said airship in flight(装配有太阳能发电机的飞艇，太阳能发电机具有聚焦功能并且利用太阳能电池的布置，最优化太阳能发电机以向飞行中的所述飞艇供电)”的法国专利申请，具有利用聚焦功能的太阳能发电机54的飞艇52，从其内部看，包括并利用布置在其外部蒙皮60的顶端58的双面太阳能电池56。太阳能发电机54包括太阳辐射聚焦器62，其布置在外部蒙皮60的内部并且灵活地安装在外部蒙皮60的面对同一个外部蒙皮60的顶端58的第一底部区域64上。外部蒙皮60包括第二透明区域70，第二透明区域70朝向顶端58，位于布置在条带66中的双面太阳能电池56的任意一侧，使得太阳光线72能够通过第二透明区域70朝向辐射聚焦器62。

这个解决方案有以下缺点。首先，难以制造安装在飞艇的外部蒙皮内并且固定至飞艇的外部蒙皮的辐射聚焦器，一方面是相对于在承受变形的有弹性的外部蒙皮内的太阳能电池，所要遵守的所述聚焦器安置精度的几何要求，而另一方面是在同时还是密封的外部蒙皮中的集成方面。其次，从飞艇的总体设计的角度来说，换言之在系统设计的最高层面，辐射聚焦器的如下配置使得容易实施的解决方案的获取变得复杂，并且使得系统难以测试，所述辐射聚焦器位于外部蒙皮的内部，将外部蒙皮的设计限制和太阳能发电机的设计限制结合在一起。第三，在电力产生层面，目前的太阳能发电机系统需要至少在其上部区域之上透明的外部蒙皮，而由于太阳辐射在通过蒙皮的膜壁时出现的太阳辐射的吸收，并且太阳能电池背面的红外辐射限制了散热，太阳能电池背面的材料在可见光波段是透明的而在红外波段不透明，从而会降低太阳能发电机的效率。此外，由于蒙皮的材料必须既是透明的，又要在很长的利用期内(也就是说，至少在5年内)机械性能非常强韧，所以仍存在需要克服的技术制造难题，使得问题更多。第四，允许太阳辐射进入飞艇导致飞艇内部加热，从而增加了飞艇的内部压力并且影响蒙皮的机械强度的规格标示。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺点。

技术问题为如何提供这样的太阳能发电机，其更加轻便、制造简单、在太阳能电池的每表面单位传输的电能供应的效率方面更加高效，与飞艇的蒙皮的机械和热交互最小。

为了这个目的，本发明的主题是装配有小型太阳能发电机的飞艇，小型太阳能发电机利用聚焦以向飞行中的所述飞艇供应来自太阳辐射的电能，所述飞艇包括外部蒙皮、包括在外部蒙皮内的气囊、以及利用聚焦的小型太阳能发电机，外部蒙皮具有沿预定的纵向中心轴的伸长形状的封闭外表面。小型太阳能发电机包括：