一种多用途传输系统及其建造方案的制作方法

本发明公开了一种前所未有的多用途的天地传输系统其建造方案。是属于航空航天领域的技术。其主要用途是作为一种设置在海拔30至50千米以上的、高效节能的超高空航天发射平台系统，它能将人员、货物、装备、航天载具、航天器和航天物资等用大型缆车通过缆绳输送到位于超高空的超巨型临近空间浮空器(超浮器)上，再经其上的航天发射平台和操控平台将航天器发射进入太空。因此本发明主要是属于航空航天领域的技术。本发明还兼具多种重大用途。

背景技术：

本发明涉及数量众多的技术领域，为阐明本发明具有可靠的技术基础与技术突破，现对本发明涉及的以下几项主要背景技术加以必要说明。

(一)新材料。

1.超高分子量聚乙烯(uhmwpe)纤维uhmwpe是性价比优异的热塑性工程塑料，几乎集中了各种塑料的优点且密度略低于水。其耐热性、刚度和硬度偏低，但纤维比强度是迄今已商品化的所有纤维中最高的，而且也是当前我国可以自主大规模高质量生产制造、不会受制于外国的超级纤维材料！uhmwpe纤维用于超长缆绳、临近空间浮空器等航海航空航天领域，能降低自重，增加有效承重、载重，提高浮空器升限且经久耐用。举例来说，当前商品化的直径10mm的uhmwpe纤维绳的最小破断力在9.4t(吨)以上，我国科学家在优化纤维捻度和纤维浸胶的种类、含量后，已使同直径uhmwpe纤维绳的最小破断力达到12t！假设以此种优化纤维编织成厚30mm、宽200mm的带状缆绳，保守估算，其最小破断力将达750--850t。若该缆绳上下长为15km，则其自重为100t左右。若将载人安全系数定为6，载物安全系数定为4，则其载人、载物最大有效承重力分别达到125t和170t，减去缆绳自重后最大有效净承重力分别达到25t和70t。若将该缆绳制造成上厚(54mm)下薄(30mm)的形式，则其自重为140t，其上端最小破断力为1350--1440t，其下端最小破断力仍为750--800t，但其载人、载物最大有效净承重力将分别达到125t和170t以上(缆绳自重已被增加的缆绳厚度所分担)！因此将此种纤维材料应用于本发明所述缆绳系统完全可行。

2.聚对苯二甲酰对苯二胺(对位芳纶)(ppta)纤维比强度是钢的5倍。最大优势在于耐高温，在国防航空航天领域有广泛运用。uhmwpe纤维与ppta纤维复合使用将获得较优异的比强度和耐高温性。

3.聚对苯撑苯并二噁唑(聚苯并唑)(pbo)纤维高端pbo纤维强度、模量在现有的化学纤维中最高；耐热性和难燃性高于其它任何一种有机纤维。直径1毫米的pbo细丝可吊起450千克的重量，其强度是钢丝纤维的10倍以上。是有广泛重大用途的21世纪超级纤维。

4.碳纳米管纤维碳纳米管纤维具有良好的力学性能，抗拉强度达到50～200是钢的100倍,密度却只有钢的1/6；弹性模量与金刚石相当，约为钢的5倍。理想结构的单层壁的碳纳米管抗拉强度约800gpa！碳纳米管纤维是未来型革命性超级纤维材料，具有无比广泛的应用前景。

5.聚氟乙烯(pvf)pvf薄膜具有优异的耐磨耐候能力，可用于航空航天器材的表面耐候层。

6.乙烯--乙烯醇共聚物(evoh)evoh树脂的最显著特点是其对气体的阻隔作用，最适宜作为飞艇等浮空器的蒙皮阻氦层。

7.聚醚聚氨酯聚醚聚氨酯是优良的临近空间飞艇蒙皮材料粘接剂和焊合剂。

(二).飞艇。

飞艇作为最早的航空器之一曾兴盛一时，后逐渐被飞机取代。近年来，飞艇重新获得重视，各国纷纷研制新型飞艇。主要原因就是飞艇的有效载重量大，空中运输能力强，能满足中远程空中运输的需要。现代先进的制造控制技术不仅使兴登堡飞艇灾难事件不再重演，还使飞艇的用途获得广泛的延伸。各国正大力发展高空、超高空飞艇，以用于雷达探测、预警导航、通讯转发、应急卫星功能补位、移动通信服务、天文观测、气象监测、对地勘探、勘测、测绘、对地超高精观察探测、应急救灾、＇高空超高空旅游等。可见飞艇在未来有非常广泛的应用前景。

传统的飞艇，想要提高升限，要么减少压舱物，要么排除内气囊空气。但是随着海拔高度增加，大气压力也急剧下降，飞艇气囊内外压差不断增大，使飞艇气囊的膨胀率和蒙皮承受力很快达到极限。所以要想让飞艇飞得更高，就应打破飞艇的传统、常规布局，设法提前预留足够多的容纳膨胀气体的大型轻质高强气囊。这样，即使飞艇上升到数十km高空，浮力气体膨胀几十上百倍也不必担心气囊会胀破。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于继承发扬现有和在研的航空航天领域各飞行器的优点并尽可能限制其各自弊端，建造一种天地传输系统，具体点说就是建立在超高空的航天发射平台系统；所以本发明是一种主要作为超高空航天发射平台的、前所未有的、多用途的天地传输系统。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是:该系统主体结构包括上部结构的超浮器和航天发射、操控平台，中部结构的巨浮器和上下交汇中转站平台，下部结构的锚站平台，以及联系所述上中下三部分的缆绳和缆车；其中，所述上部结构的超浮器，是一种新概念v形布局的新型半硬式飞艇，其主体部分是尾部收缩的齐柏林飞艇外形的半硬式飞艇，其主体两侧是对称的球形半硬式飞艇，所述球形半硬式飞艇包括在充气后展开成近似球形的气囊以及能收纳所述球形气囊的贝壳式外罩；所述航天发射平台位于超浮器主体部分的背部表面上，包含一块带跑道的发射广场和一条航天发射轨道，所述航天发射轨道上有一部轨道加速器和一套制动系统，所述轨道加速器上搭载运载火箭，所述轨道加速器底部装设有一部绳牵引加速器，所述发射广场上装备有起重设备；所述航天操控平台位于所述超浮器主体部分的腹部下面；所述超浮器的重心中点部位是一条由上至下贯穿连通所述航天发射平台与操控平台的通道井，所述通道井上端有龙门吊架，所述系留传输缆绳上端经所述通道井与所述龙门吊架紧固连接，所述通道井内壁安装有人员物质上下转运电梯。

进一步的，所述天地传输系统中部结构的巨浮器，是超浮器的近似缩小版，包括主体部分和球形半硬式飞艇等；所述上下交汇中转站平台包括位于所述巨浮器主体部分腹部下面的中转舱和背面上的中转广场；所述系留传输缆绳上、下段在所述巨浮器的通道井内通过离合装置联接。

进一步的，所述天地传输系统下部结构的所述锚站平台包括可分解组合、自主机动的中心系留锚站和三角抗风抗拉锚站，所述三角抗风抗拉锚站位于以所述中心系留锚站为中心的等边三角的顶点位置上，可根据气象条件机动转移，调整所述三角斜拉抗风缆绳的角度和方位，以适应不同的风速风向，维持所述巨浮器稳定；所述中心系留锚站和所述三角抗风抗拉锚站底部都有若干根钻入地下数十米的锚桩；所述中心系留锚站下半部位有所述缆车的进出通道，所述进出通道口有所述缆车专用的入轨龙门吊架，所述入轨龙门吊架到所述通道内部是一条托离地面的缆车轨道，所述中心系留锚站上表面到所述通道之间是缆车通道井，所述缆车通道井中心正下方是缆绳收放铰链装置；所述中心系留锚站和所述三角抗风抗拉锚站由中空的组合单元拼装而成，组合单元空腔内可注水增重。

进一步的，所述缆绳分为系留传输缆绳、三角斜拉抗风抗拉缆绳和升力过载保护缆绳；在所述三角抗风抗拉锚站、升力过载保护缆绳上下两端的所述超浮器和巨浮器内以及所述缆绳龙门吊架上都设有所述缆绳收放铰链装置；所述系留传输缆绳是横截面为长方形的高强度纤维编织带，上厚下薄，分为上下两段，其下段从地面所述中心系留锚站起向上至所述中转舱止，其上段起于所述中转舱，经所述巨浮器、操控平台、超浮器，至所述缆绳龙门吊架止所述三角斜拉抗风抗拉缆绳位于所述三角抗风抗拉锚站与所述巨浮、所述超浮器腹部与所巨述浮器背面之间，用于大型航天发射时防止发射后所述超浮器浮力过载而造成所述系留缆绳断裂，以上各类缆绳均安装有抗风防振摆的阻尼振荡器。

进一步的，所述缆车是可自主攀行的动力缆车，以防火材料分隔为上中下三个功能性部分，其上部为动力区，中部为装载区，下部为安全应急区；其中，所述动力区上端是多组强磁离合、对向压紧、同步轮履带式行进装置，所述行进装置结构由外至内包括悬臂、外罩、强磁离合器、齿轮箱体、齿轮机构、同步履带、同步轮和同步轮轴，所述行进装置下端经万向传动轴、分动器、变速器、连轴器，最终与油驱、电驱分别相连，所述油驱与燃油箱和应急着陆减震空气囊相连，所述电驱与大容量蓄电池组和激光光电板或燃料电池相连，所述电驱的电机是发电、电动一体机，当所述缆车向下运行时所述电驱电机可自行发电并储存于蓄电池组，所述动力区中心区域还设有应急消防站，所述动力区两侧备有大型应急减速降落伞；所述行进装置的所述悬臂通过所述挂架与所述装载区紧固相连，所述矩形挂架的四面有一部分可以旋转打开的旋转面，便于所述缆车与所述系留传输缆绳离合；所述旋转面外侧及其对面挂架外侧由上至下安装若干离合推拉气缸，所述气缸的活塞穿过所述挂架立面与所述行进装置外罩相连，所述行进装置通过所述气缸的活塞运动实现与系留传输缆绳的离合；所述装载区为开放空间的框架式结构，可装载满足各种运输需求的模块化任务舱，模块化任务舱根据不同承载功能分为人员舱、货物舱、航天载具舱、航天燃料舱、补给舱、救援舱等；装载区主要由框架和通心圆柱组成。所述框架和所述通心圆柱从上到下都开有一道豁口，便于所述缆车与所述系留传输缆绳离合；所述安全应急区内是前述应急减震空气囊。所述安全应急区的四周棱柱上端外侧是应急着陆缓冲火箭；所述通心圆柱底部是类似所述履带式行进装置原理结构的导向轮装置；所述缆车能以15--30km的时速在所述系留传输缆绳上运行。

进一步的，所述发射广场、中转广场配置有自平衡逃生舱，所述操控平台、中转舱底部配置有紧急撤离飞行器；所述超浮器和巨浮器内部及航天发射平台、操控平台和上下交汇中转站平台内外，均预留有多用途模块化功能区，所述多用途模块化功能区根据天地传输系统当前任务之需要选择搭载相应的功能模块，如:各型雷达、雷达天线模块，航天测控模块，航天发射模块，应急通讯转发器模块，应急卫星功能补位模块，移动通信服务模块，替补同步卫星功能模块，对地、海、空、天导航模块，天文观测模块，气象监测模块，对地勘探、勘测、测绘模块，对地超高精观察探测模块，应急救灾模块，高空、超高空旅游、运动模块，系统自卫反破坏防御模块等等；所述超浮器和巨浮器内部铺设有导轨，便于部分所述功能模块前后移动，维持所述超浮器和巨浮器平衡。

进一步的，所述贝壳式外罩的上下外表面、操控平台和上下交汇中转舱尾部各有一台大型电动螺旋桨推进器，所述超浮器和巨浮器主体部分的尾部各有一台超大型电动螺旋桨推进器；所述超浮器和巨浮器主体部分的头部和尾部上表面、所述球形气囊顶部表面覆盖着大面积的薄膜太阳能电池阵列，所述薄膜太阳能电池阵列与所述超、巨浮器内部的蓄电池组相连。

进一步的，建造本天地传输系统时，系统主体结构各部分均安装有除静电、避雷、消雷装置；所述航天操控平台、上下中转舱、缆车人员舱和救援舱等载人气密空间均装备有制氧供氧系统、保温保压系统、耐寒耐压壳体、阻紫外线和宇宙射线涂层；系统主体结构除锚站以外的其它结构部分表面均覆盖有抗老化耐候层。

进一步的，建造所述超浮器和巨浮器的蒙皮材料，其耐候层当前使用镀铝+聚氟乙烯(pvf)薄膜，其承力层当前使用超高分子量聚乙烯(uhmwpe纤维布或对位芳纶(ppta)与uhmwpe混纺纤维布(适用于30km高度的天地传输系统)，未来可使用聚苯并唑(pbo)纤维布(适用于30--50km高度的天地传输系统)或碳纳米管纤维布(适用于50km以上高度的天地传输系统)，其阻氦层当前使用乙烯-乙烯醇共聚物(evoh)涂层，其粘接层当前使用聚醚型聚亚氨酯；其内外表面保护层当前使用聚乙烯(pe)或聚氨酯(pu)涂层；缆绳制造材料，其承力芯材当前使用超高分子量聚乙烯纤维或(和)对位芳纶纤维(适用于30km高度的天地传输系统)，未来使用聚苯并唑纤维(30--50km)或碳纳米管纤维(50km以上)，其耐候耐磨护套层当前使用聚氟乙烯纤维；建造所述超、巨浮器内部骨架的材料，以及所述上下交汇中转站平台构架材料，所述航天发射、操控平台和缆车非耐高温构架材料，所述任务舱、功能模块构架材料，以上部件材料当前均使用超高分子量聚乙烯纤维板层压复合材料或(和)钛钢、铝合金，未来使用pbo或碳纳米管纤维材料；所述天地传输系统中耐高温构架材料当前使用ppta纤维材料或(和)钛合金、铝合金，未来使用pbo纤维或碳纳米管纤维材料；建造所述天地传输系统将使用已知的和未来出现的任何优质材料及其产品来制造所述系统部件，以达到减重增浮、减材增强、降耗增效、安全环保等积极目的。

进一步的，建造所述超浮器和巨浮器时，由于其无比巨大的包络体积，现有技术条件下几乎不可能建造出足以容纳下它的制造厂房，因此本建造方案摒弃传统的金属结构大棚厂房，在自然界寻找四面环山、中间地势低洼且平坦开阔的凹形地质构造点，如秦岭高山峡谷、四川盆地周边山区山谷、或大型天坑、火山口等等；选取的构造地点，应尽可能靠近工业城市、交通干线，以便于施工材料物资的制造运输，其中间低洼地势应足够开阔，其长度应大于2.3km，其宽度应大于0.9km，其四面山势高度应大于0.9km；根据需要人工封闭四面山势上的隘口，在四周地势较高处修建拉索铁塔，既可方便搭建顶棚，又能架设缆绳通行缆车，顶棚可使用所述超高分子量聚乙烯纤维布搭建，顶棚中间可使用大型氦气球向上托起；超浮器就在这个半天然半人工的超大型厂房内生产制造，所选地质构造点如有现成的出入交通线则直接改造利用，若地势险峻交通不便则就地建造几部升降缆车加以解决；若与外界出入交通实在不便甚至远离交通线，就先建造一艘或数艘巨型中低空飞艇，有效载重量在几十至上百吨，用于解决与外部的交通运输问题。

本发明的有益效果。

本发明是集飞艇、火箭之优点的、前所未有的、多用途、高效节能、安全环保的天地传输系统，同时也是有效避免或限制了上述航空航天技术各自缺点弊端的天地传输系统，因此本发明拥有众多优点和积极意义，以下详述。

1.本发明与传统及各国在研的飞艇技术相比。首先，本发明的航天发射功能是它们无法比拟的；其次，由于解决了气囊膨胀导致的升限与载重量矛盾的问题，本发明的升限(30--50km)和有效载重量(千吨级)的完美兼顾是它们无法比拟的；第三，由于高空、超高空空气稀薄，阻力小，本发明更便于远程、高速机动；第四，由于本发明多点分布的螺旋桨推进器系统，使得转向飞行操作更灵活，最大程度解决了浮空器转向动作迟缓，偏航难以修正的问题；第五，由于本发明有系留缆绳、系留锚站、抗风斜拉缆绳、抗风斜拉锚站，使天地传输系统更易于实现静态悬停、同步定位，且能耗相对更低。

2.与传统地面发射火箭技术相比，本发明具有更重大的优势和意义。首先，火箭的研发、制造、发射都十分昂贵，会耗费人类巨量财富，越是大型、重型火箭就越是昂贵。而本发明所述的天地传输系统是在30--50km的超高空使用火箭，即航天发射是在临近空间起步的，避开了浓稠厚重的地表大气。稀薄的大气使火箭受到的阻力很小，同时又使火箭发动机的效率大大提高。因此，本发明与传统地面火箭发射相比，相同发射任务所需的火箭壳体尺寸、发动机大小、燃料用量都大幅度缩小，理想状态下，能节约发射成本50％以上，经济效益显著。其次，火箭发射需要使用大量昂贵的航天燃料，大量消耗人类宝贵的能源。传统火箭发射所消耗的燃料绝大部分都用于火箭自身突破厚重的大气对流层，与真正被送入太空的航天器质量相比，实在是高耗低效。而本发明避开了对流层，直接在空气较稀薄的平流层实施发射，将大大节省燃料，使人类可以用有限的资源做更多的事。第三，在大气层中燃烧的巨量火箭燃料会对大气环境造成严重污染破坏，而且随着人类航天活动的加剧，这种对大气的破坏会越来越严重！而本发明由于大大减少了燃料消耗，因此有效减轻了对大气的污染破坏，有利于环境保护。第四，越是涉及重型火箭的发射项目，其研发、制造、运输、准备、发射的周期就越长，这越来越不适应未来的航天需求。而本发明的发射方式与传统航天发射方式相比，相同载荷任务所需火箭尺寸重量大大缩小，因此发射周期大大缩短，效率提高，能显著提高发射频率。第五，传统火箭发射因为需要穿越对流层，会受到对流层内复杂多变的气象条件影响，出于安全考虑，不得不寻找等待合适的“窗口期”。而本发明的发射过程跳过对流层，在气象条件相对平稳的平流层发射，发射过程更平稳安全，受“窗口期”的影响大大减少，甚至可昼夜不停地进行传输、发射，这再次提高了发射频率。第六，传统火箭发射时，会与空气摩擦产生高温，所以需要在箭体表面敷设厚厚的隔热瓦。而本发明是在空气稀薄的超高空域发射，摩擦发热少，可以大大减少隔热瓦的使用量，这再一次有利于减少能耗，提高发射载荷。第七，传统火箭发射仅仅起到运载航天器的作用。而本发明所述天地传输系统除了能完成航天发射任务外，所述系统本身就具有众多重大用途。所述超浮器和巨浮器内部可选择携带安装的众多功能模块，能完成各种各样的重大任务，如雷达探测、航天测控、应急通讯转发、应急卫星补位、移动通信服务、对地勘探、深空探测、天文观测、气象监测、应急救灾、对地超高精度观察探测、替补同步卫星、地海空天全方位导航、高空超高空旅游观光、系统自卫防护、人员应急安全撤离等重大的用途。

附图说明

为了更清楚地说明本发明在实施例中的技术方案，下面将对后文实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下述附图仅仅是为配合本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是所述天地传输系统总体结构西南轴侧仰视三维示意图。

图1-1是所述天地传输系统总体结构西北轴侧俯视三维示意图。

图2是所述(球形半硬式飞艇的)贝壳式外罩在高、中、低空开阖状态三维叠加示意图。

图3是所述锚站平台结构(右下图)及所述中心系留锚站结构放大(左上图)三维示意图。

图4是所述缆绳及所述通道井放大三维示意图。

图5是所述缆车结构三维示意图(左图)及所述缆车安全应急区上下翻转三维示意图(右图)。

图5-1是所述缆车挂架结构及旋转面、万向传动轴三维示意图。

图5-2是所述缆车行进装置结构分解三维示意图。

图6是所述航天发射平台及局部结构放大三维示意图。

图7是所述操控平台结构三维示意图。

图8是所述上下交汇中转站平台结构三维示意图。

图9是所述太阳能蓄电池组、储气罐、压舱物、部分功能模块位置三维示意图。

图中:1--超巨型临近空间浮空器(简称超浮器)2--航天发射平台3--操控平台4--巨型临近空间浮空器(简称巨浮器)5--上下交汇中转站平台6--锚站平台7--缆绳8--缆车11--超浮器主体部分12--球形半硬式飞艇13--通道井131--缆绳龙门吊架132--转运电梯14(44)--超大型电动螺旋桨推进器16(46)--储气罐17(47)--太阳能蓄电池组18(48)--导轨19(49)--压舱物121--球形气囊122--贝壳式外罩21--发射广场22--航天发射轨道23(521)--自平衡逃生舱25--起重设备221--轨道加速器222--运载火箭223--绳牵引加速器224--制动系统31(511)--紧急撤离飞行器41--巨浮器主体部分42--巨浮器球形半硬式飞艇43--巨浮器通道井51--中转舱52--中转广场61--中心系留锚站62--三角抗风抗拉锚站63锚站平台中空组合单元64--锚桩611--缆绳收放铰链装置612--缆车进出通道613--入轨龙门吊架614--缆车轨道615--缆车通道井71--系留传输缆绳72--三角斜拉抗风抗拉缆绳73--升力过载保护缆绳74--抗风摆阻尼减震器711--系留传输缆绳下段712--系留传输缆绳上段81--缆车动力区82--装载区83--安全应急区811--(强磁离合、对向压紧、同步轮履带式)行进装置8111--悬臂8112--外罩8113--强磁离合器8114--齿轮箱体8115--齿轮机构8116--同步履带8117--同步轮8118--同步轮轴8121--万向传动轴8122--分动器8123--变速器8124--连轴器8131--油驱8132--燃油箱8141--电驱8142--蓄电池组8143--激光光电板8144--燃料电池815--应急消防站816--应急减速降落伞817--挂架8171--挂架旋转面8172--离合推拉气缸821--装载区框架822--通心圆柱823--豁口831--应急着陆减震空气囊832--应急着陆缓冲火箭833--导向轮装置1221(33513)--大型电动螺旋桨推进器15(4512114211)--薄膜太阳能电池阵列24(32512522)--大功率多用途激光器。

具体实施方式

以下分别以所述天地传输系统出厂、基地组装升空、航天发射、应急救灾、对地超高精度观察探测等为实施例对本发明结构特征、工作原理和优点进一步说明。显然的，以下所描述的实施例，只是本发明众多实施方式中的一小部分而非全部，所出现的数据比例参数等也只是为了更好地解释本发明结构特征、工作原理和优点，而非是对本发明的限定。凡基于本发明的精神和原理，任何没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例或改进、变化，都落入本发明要求权利保护的范围。

实施例一.出厂。

所述天地传输系统所有部件制造完成并通过测试后，将由制造基地迁往航天发射地面基地(若是制造基地各方面条件优越，也可直接改造为航天发射地面基地)。为方便空中机动飞行，所述系统将临时分别组合为两套自主机动的浮空器，一套是以所述超浮器(1)为主体，一套是以所述巨浮器(4)为主体。首先，依次将计划搭载的所述功能模块、所述任务舱、所述缆车(8)、所述系留传输缆绳上段(712)和所述升力过载保护缆绳(73)等部件临时安装、固定、收纳在所述超浮器上(1)的所述各功能区、所述航天发射广场(21)、所述操控平台内(3)；将所述中心系留锚站(61)、所述三角抗风抗拉锚站(62)拆解为所述中空组合单元(63)，然后与所述系留缆绳下段(711)、所述三角抗风抗拉缆绳(72)及备用缆车(8)收纳固定在所述上下交汇中转站(5)。(其中，如果制造基地对外交通条件良好，则所述中心系留锚站(61)和所述三角抗风锚站(62)拆解后，可依靠自有机动设备通过陆地交通先行驶往航天发射地面基地。)然后，为所述超浮器主体部分(11)和所述巨浮器主体部分(41)充入浮力气体并装载压舱物(可储存水或干冰)调整浮力后，所述超浮器(1)和巨浮器(4)先后缓缓升空。同时所述薄膜太阳能电池阵列(15)(45)开始发电并为所述太阳能蓄电池组充电。由所述太阳能蓄电池组供电的所述大型、超大型电动螺旋桨推进装置(1221)(4221)(513)(14)(44)启动，所述超浮器(1)和巨浮器(4)上升至中低空空域后，以中速或低速飞向所述航天发射地面基地。此时所述球形半硬式飞艇(12)(42)的球形气囊(121)(421)处于收纳于贝壳形外罩(122)(422)内的状态。

实施例二.基地组装升空。

所述天地传输系统出厂后，经中低空飞行到达所述航天发射地面基地上空。所述巨浮器(4)低速机动到预定的三角抗风抗拉锚站(62)安装位置的正上方保持悬停。所述备用缆车(8)在所述中转舱装载了所述三角抗风抗拉锚站(62)的所述中空组合单元(63)后，通过专用滑道设施移动到所述通道井(43)内。所述缆车行进装置(811)上的强磁离合器(8113)分离，所述挂架旋转面(8171)开启，带动行进装置(811)偏转，所述导向轮装置(833)同理打开。所述系留缆绳下段(711)通过所述缆车框架(821)和通心圆柱(822)上的豁口(823)进入所述缆车中心位置。然后所述挂架旋转面(8171)关闭，所述强磁离合器(8113)闭合。所述导向轮装置(833)同理关闭。至此，所述缆车(8)与所述系留缆绳下段(711)实现结合。然后所述缆车(8)启动油驱(8131)或电驱(8132)，所述变速器(8123)调至倒挡，经所述分动器(8122)、传动轴(8121)、齿轮机构((8115)、同步轮(8117)、同步履带(8116)，实现所述缆车(8)在所述系留缆绳下段(711)向下低速运行。当所述缆车(8)运行到系留传输缆绳上有所述抗风摆阻尼减震器(74)部位时，所述导向轮装置(833)和所述同步轮履带行进装置(811)在所述强磁离合器(8113)和所述离合推拉气缸(8172)的作用下，依次对向分离。等所述导向轮装置(833)和所述同步轮履带行进装置(811)越过所述抗风摆阻尼减震器(74)后，再次在离合推拉气缸(8172)和强磁离合器(8113)的作用下对向合拢压紧。在此过程中，所述缆车(8)只需略微降低行进速度而无需停顿。当所述缆车(8)运行到地面后，立即卸下所述中空组合单元(63)并开始组装三角抗风抗拉锚站(62)以及将所述锚桩(64)钻入地下。所述缆车(8)装载一定量的压舱物后，启动所述行进装置(811)，变换档位，开始向上攀行。与此同时，所述超浮器(1)悬停于所述巨浮器(4)上方，开始向下施放所述系留缆绳上段(712)和所述升力过载保护缆绳(73)，与所述巨浮器(4)进行对接。当所述中空组合单元(63)不断由所述缆车(8)输送到地面并完成所述三角抗风抗拉锚站(62)组装后，所述巨浮器(4)向下施放所述抗风抗拉缆绳(72)与所述三角抗风抗拉锚站(62)对接。待三座所述三角抗风抗拉锚站(62)传输、组装、对接完成后，便开始传输、组装、对接所述中心系留锚站(61)。当所述超浮器(1)与所述巨浮器(4)、所述巨浮器(4)与所述锚站平台(6)的对接都完成后，所述超浮器(1)和所述巨浮器(4)开始匀速上升，随着高度的增加，所述球形半硬式飞艇(12)(42)的球形气囊(121)开始吸纳所述超浮器主体部分(11)和所述巨浮器主体部分(41)内膨胀溢出的浮力气体而逐渐充气展开，直至上升到各自额定高度后完全展开成球型。随后所述超浮器(1)和所述巨浮器(4)调整浮力，保持悬停，进入任务待命状态。

实施例三.航天发射。

所述天地传输系统在待命状态下接到航天发射任务后，将视任务类型采取相应操作步骤。由于本发明涉及的航天发射是在海拔30--50km及以上临近空间起步的，避开了浓稠厚重的地表大气。稀薄的大气使火箭受到的阻力很小，同时又使火箭发动机的效率大大提高。因此，本发明与传统地面火箭发射相比，完成相同载荷发射任务所需的火箭壳体尺寸、发动机大小、燃料用量都大幅度缩小，而使用相同规格的火箭则能承担更大的发射载荷。

当发射任务为中低轨道中小型卫星时，卫星及所述运载火箭(222)总重将由传统地面发射型的百吨以内减轻到60吨以内。对于此类发射，可选择三套方案。一种:地面基地完成星箭组装，直接用所述缆车(8)将星箭一起输送到所述航天发射平台(2)。然后按计划发射入轨。第二种:将各种型号的中小型火箭先行用所述缆车输送到所述航天发射平台(2)库存，同时将已模块化的各种应急用途卫星也输送到所述航天操控平台(3)备用。如果需要进行应急卫星发射，只需选择所需用途的模块化应急卫星和相应的火箭，在所述航天发射平台(2)快速组装后就可立即发射升空。第三种:如果是普通商业卫星发射，则需先将订制的卫星运送到所述地面基地，然后用所述缆车输送到所述航天发射平台，再选择匹配的火箭进行组装，之后就可以发射了。

当发射任务是中高轨道的大型航天发射活动时，如果采用本发明所述航天发射平台(2)发射，所需的火箭吨位虽然与传统地面发射型火箭相比低了很多，但绝对数值依然很高。需要采取复杂一些的方案。现以载人登月的极端任务项目为例进行说明。虽然现在还没有象土星五号那样能直飞月球的巨型运载火箭，但我们可以用长征五号级别的重型火箭，以地球轨道集合法的方式分几次发射。再依托“天宫″空间站对接组合成一艘带有一级地月轨道加速火箭的登月飞船。由于在所述航天发射平台起飞的方式与地面起飞方式相比，火箭受到的阻力减小，火箭发动机效率提高，上升路径缩短，所以使同型同种火箭的有效载荷明显提高。保守估算，能使我国长征五号火箭近地轨道载荷提高到30吨以上，同步轨道载荷提高到18吨以上。登月飞船总重约45吨(不含地月轨道加速火箭重量)，其中指挥舱和服务舱合重约30吨，登月舱重约15吨。加上地月轨道加速火箭发动机及箭体重约10吨，火箭燃料30余吨(此燃料相当于土星五号第三级火箭第二次点火变轨所需燃料。且中国天宫空间站高度400公里，在此高度变轨所需燃料将少于土星五号第三级火箭在300公里高度二次点火变轨所需燃料)。则登月飞船与加速火箭总重约为90吨。因此，可以将登月飞船分为三个段落部分，分三次发射到“天宫”空间站。它们分别是约30吨火箭燃料罐段、约30吨指挥服务舱段、约15吨登月舱+约10吨地月轨道加速火箭发动机及箭体+约5吨储备火箭燃料段。使用长征五号火箭分三次在所述航天发射平台(2)将登月飞船各段发射到天宫空间站预设停靠点，再利用空间站辅助设施对接组装，最后择机脱离空间站，变轨飞往月球。

为证明本实施例的可实施性，有必要演示所述天地传输系统为完成本实施例所需具备的最低要求的部分基本技术参数。所述超浮器(1)在当前材料技术条件下达到30km升限并进行大型航天发射的最低限度技术参数演示方案:所述超浮器主体部分(11)长600米，最大径处150米，包络体积约700万立方米，最大浮力7150吨，设计空重3400吨，有效载重1500吨，储备载重2250吨，极限载重7200吨。所述超浮器主体(11)左右两侧的球形半硬式飞艇(12)充气全展开后的球形体直径777米，左右球体包络体积合计4亿9千万立方米，设计空重合计2000吨。综上，所述超浮器整体最大包络体积合计近5亿立方米，最大浮力7150吨，最大载重7200吨，整体空重5400吨，有效载重1500吨以上。所述巨浮器主体部分(41)技术参数与所述超浮器主体部分(11)大致相当或略小。因所述巨浮器(4)处于海拔15km高度，浮力气体膨胀率远低于所述超浮器(1)中的浮力气体，因此，所述巨浮器球形半硬式飞艇(42)技术参数将大大小于所述超浮器球形半硬式飞艇(12)技术参数，使所述巨浮器主体部分(41)的有效载重量大大增加。所述各类缆绳(8)的技术参数在前述“技术背景”中已有演示，只需参考调整或放大所示参数即可，在此不再复述。所述缆车框架构件均可伸缩调整，以适应不同形状和尺寸的装载任务，所述缆车(8)最大尺寸不小于10mx5mx30m。其最大载重量与所述系留缆绳(71)技术参数相匹配。所述中心系留锚站(61)与各所述三角抗风抗拉锚站(62)抗拉能力均在千吨级以上。需要声明的是，以上所述技术参数演示方案仅仅是为了证实后面的实施例说明的可实现性，所述超浮器和巨浮器实际技术参数将根据不同时期材料技术发展水平和航天发射任务范围以及其它用途范围来确定。任何基于本发明精神和原理提出的技术参数方案都落入本发明要求权利保护的范围内。

具体实施过程如下:首先，用所述缆车(8)将单次发射的长征五号火箭的各级燃料、各级箭体和发动机、以及第一次发射的载荷——约30吨变轨加速火箭的燃料罐，依次沿所述传输缆绳输送到所述航天发射平台(2)上，并利用所述起重设备(25)等专门设备在所述轨道加速器上完成组装。在此过程中，所述缆车(8)向上运行至所述巨浮器通道井(43)时，先与所述系留传输缆绳下段(711)分离，然后与所述系留传输缆绳上段(712)结合，之后继续向上攀行。也就是说，所述缆车(8)凡是往返于地面与所述超浮器(1)之间时都需要在所述巨浮器通道井(43)内完成所述系留传输缆绳(71)上下段的中继交接。当长征五号火箭传输、组装完成后，就可按计划在所述航天发射平台(2)上进行发射，从而将载荷运送到天宫空间站停靠点上。以此方式连续三次发射就可将登月飞船的所有组件运送到天宫空间站停靠点上并随即完成对接组装和燃料加注。登月航天员也可和指挥服务舱一起随最后一次发射到达天宫空间站待命。

由于在当前材料技术条件下，无法确保所述超浮器(1)各组成部分和系留传输缆绳(71)等所用材料能经受住火箭点火起飞时的超高温烈焰热浪的灼烤，因此需采用滑行加速——拋射的方式起飞。其目的是为了让火箭在离开所述超浮器一定的水平安全距离后再正式点火起飞。具体实施时，所述缆绳牵引机(222)牵引+自驱动的所述轨道加速器(221)载着长征五号从所述发射轨道(22)中部低速移动到位于所述超浮器(1)头部上方的所述发射轨道(22)斜坡面最高点处。在此过程中，所述超浮器(1)内部的储气罐和压舱物在智能系统的控制下在各自导轨上向所述超浮器主体部分(117尾部有序移动，以平衡变化的重心位置，尽量保持所述航天发射广场(2)水平状态。

由于长征五号火箭属重型火箭，为防发射后所述超浮器(1)浮力过载损坏所述系留传输缆绳(71)等，发射前，要将预备在所述超浮器上(1)的若干根所述升力过载保护缆绳(73)施放出来与所述巨浮器(4)连接。发射时，所述超浮器(1)取头部逆风位，所述轨道加速器(221)在所述发射轨道(22)中部的绳牵引加速器(223)牵引力、所述轨道加速器(221)自驱动力、所述发射轨道(22)倾斜面重力下滑分力及风力的四力共同作用下，载着长征五号火箭不断加速，最终以较高的速度到达所述发射轨道(22)另一端。在智能系统的控制下，所述轨道加速器(221)提前适时松开对长征五号火箭的夹持装置，并在所述制动系统(224)的作用下立即减速停止。长征五号火箭则依靠巨大惯性被抛射出去。在此过程中，随着长征五号火箭在所述发射轨道(22)上的移动，所述超浮器(1)重心位置再次发生移动。因此所述超浮器(1)内部的压舱物(15)和储气罐(16)在智能系统的控制下，在各自的导轨(18)上相对长征五号火箭反方向移动，以调整所述超浮器重心位置，防止所述超浮器发生严重倾斜。同时，所述缆绳收放铰链装置(616)在超浮器(1)姿态感应、缆绳受力感应智能控制系统的控制下，不断调整所述各升力过载保护缆绳(73)的收或放，以均匀抵消长征五号火箭抛射后陡然增加的千吨左右浮升力，并维持所述超浮器姿态。同时进行的还有所述超浮器巨浮器内部的储气罐以最大功率抽吸、压缩浮力气体，进一步降低所述天地传输系统整体浮力，减轻所述缆绳(7)系统承受的拉力。之后，在长征五号火箭被高速拋离所述超浮器尾部至安全距离的过程中，火箭姿态控制系统激活，火箭矢量喷口间歇喷出压缩气体调整火箭姿态以保持水平飞行及水平速度。与此同时，所述超浮器(1)尾部各处迅速喷出大量水雾或干冰进行隔离保护。当火箭被拋至安全距离后，矢量喷口调整火箭姿态至垂直于水平方向。然后立即自动点火起飞，在获得足够初速度后，火箭进入上升阶段，飞向天宫空间站，将登月飞船加速火箭所需的约30吨燃料运送到空间站待命。

再经过两次发射，就能将余下的登月飞船段落和航天员等运送到天宫空间站停靠点。利用停靠点上的专门设施迅速完成登月飞船对接组装和燃料加注，整装待发。进入发射窗口期后，登月飞船加速火箭点火，飞船开始加速变轨飞向月球，进入地月转移轨道后，与加速火箭分离。此后的登月和返回过程与阿波罗飞船相似，不同之处在于，返回时阿波罗在再入大气层前抛掉了服务舱，而现在我们有了天宫空间站后，就可以把服务舱留在空间站，维护后可以二次使用，或成为空间站的一个舱段继续发挥作用。

由此可见，只要本发明所述天地传输系统得以建成，以现有的航天技术和重型运载火箭，就能够完成载人登月任务。它的意义不仅在于节能环保，而更在于使我国大大加快深空探测的步伐。

实施例四.应急救灾。

本发明作为一种多用途的天地传输系统，其不仅具有用于超高空航天发射的主要用途，还有着其它广泛而重要的用途。现以它的部分其它用途为例进一步进行说明。每年，世界上都会发生许多重特大的自然灾害，给人类造成巨大损失，如地震、森林火灾、风灾、雪灾、水灾旱灾等。有些灾害发生在边远原始地区，交通不便，救援困难。而有些灾害还会严重损坏道路桥梁，阻断交通、通信，加重灾情。当发生这类重大灾害时，所述天地传输系统就能发挥出它优于地面交通和飞机类空中交通的关键作用，为抗灾救灾作出重要贡献。以下以大兴安岭火灾和5.12地震等级的灾害场景为例进行演示说明。

当森林火灾发生在边远原始森林中时，火区远离现代化交通线，大型灭火、砍伐设备、救灾部队无法迅速到达，灭火所需的水源更是紧缺。所以一旦发生森林火灾往往会延绵十天半月甚至数月之久，给国家造成巨大损失，给自然造成巨大破坏。现在若发生这种程度的森林火灾时，本发明所述天地传输系统立即由待命状态转入应急救灾--森林火灾任务模式。地面基地立刻将储备的相关设备、物资出库，所述超浮器(1)和所述巨浮器(4)迅速下降至低空高度、缩短所述系留传输缆绳(71)长度，以便快速用所述缆车(8)卸下无关功能模块。然后地面基地将首批救灾设备和物资包括水、干冰等用所述缆车运送到所述超浮器(1)上，最后装入备份中心系留锚站(61)。所述超浮器(1)满载后立即升空进入平流层，然后高速飞向火灾区。国土方圆5千公里内的目的地，均能在受命后30小时内到达。在此期间，灾区周边各地的救灾力量也立即从地面向灾区集结。随后所述巨浮器(4)也运载着第二批救灾设备、物资、和救灾部队迅速飞往灾区。所述超浮器(1)到达灾区附近后，立即与当地救灾力量一起在距离火灾现场最近的交通干线旁开辟救灾指挥调度基地，统一调配各方集结的救灾力量和设备物质。并利用所述超浮器上的先进观探设备在高空对灾情24小时监控测绘，迅速制定救灾方案，选址前沿救灾基地。所述巨浮器(4)到达灾区后，立即前往预定前沿救灾基地(前沿救灾基地宜选取火势蔓延的前锋方向上，但距离火场足够安全、地势平缓且植被相对稀疏的地带)。到位后立即用所述缆车(8)卸下中心系留锚站(61)和所有设备物质人员。先头部队立即开辟场地，砍伐树木植被，制造防火隔离区。随后一面继续向火场两侧方向开辟防火隔离带，一面利用所述超浮器(1)上的中心系留缆绳(71)和升力过载保护缆绳(73)结合专用抓斗、吊装设备等将砍伐的树木调离现场，或当作压舱物空运回救灾指挥调度基地。此后，所述超浮器与所述巨浮器及直升飞机等协同作战，你来我往。将后续灭火、砍伐设备，灭火物质，救灾部队等运往灭火现场，采取“前锋阻隔，两翼扑灭”的策略，利用大量机械化砍伐设备在火势前锋方向多点投放，以点连线，迅速扩大和延长防火隔离带，同时以大量的人力、灭火设备、灭火物质在火势两翼展开灭火工作，同时积极疏散灾区群众物资到安全地带，并密切监视火情，监测天气变化，预测风速风向，探测评估大气、环境污染情况。救灾过程中应时刻警惕火场高温热浪对所述超浮器(1)和所述巨浮器(4)现阶段所使用的非耐高温材料组件的损害，杜绝近距离出现在火势前锋顺风位上。当火势逼近前沿救灾基地和防火隔离带时，应提前迅速撤离所有的人员、物资、设备、所述超浮器(1)和所述巨浮器(4)。火势控制、扑灭后，所述超浮器和所述巨浮器就可回收相关设备物资和人员，返回地面基地，恢复待命状态。

当发生5.12地震烈度的地质灾害时，所述天地传输系统由待命状态转入应急救灾--地震救灾任务模式。所述巨浮器(4)与所述超浮器(1)快速分离后，立即轻装升空全速飞赴灾区。国境方圆5千公里内目的地，应争取在20小时内抵达。与此同时，灾区周边省市立即抽调相关地质专家、精干医疗急救队、通信维护保障分队、野战特种分队等组成约300人的救灾先遣队，并各自从管辖地火速向灾区周边城市的预定地点集结。集结点所在城市应立即从本地抽调通信、医疗、工程机械等相关救灾设备物资送至集结点。所述超浮器(1)在地面基地完成地震救灾功能模块配置，然后携带从基地和基地周边紧急抽调的救灾队伍和设备物资，全速飞往灾区。当所述巨浮器(4)到达预定集结点后，立即搭载300救灾先遣队和首批救灾设备物资进入灾区。在灾情最重、交通通讯被阻断破坏严重的震中地带，所述巨浮器从空中一面恢复通信中继传输，一面堪察评估灾情并向指挥部汇报，一面选择安全有利的降落地点，择机用所述缆车(8)将救灾先遣队和救灾设备物资安全输送到地面展开救灾行动。所述超浮器(1)到达预定集结点后，立即搭载后续赶来的各方救灾队伍和设备物资并在所述超浮器上建立空中医疗救护中心，然后立即进入灾区。所述巨浮器(4)在接收一定数量的伤员和老幼灾民后，返航回到集结点，再由其它运输力量分流到各处救治、救助点。所述巨浮器(4)在灾区的通信中继和堪察任务由所述超浮器(1)接力。此后，所述超浮器和所述巨浮器协同作战，交替往返于灾区与集结点之间，将后续到来的救灾队伍设备物资源源不断地输送到各处交通阻断灾情严重的地区，再将灾区伤员和受困灾民运出灾区，并形成灾区现场--空中--外围地面急救医疗接力的生命线。所述巨浮器每次可搭载数百人和数百吨设备物资，所述超浮器每次可搭载最多上千人或上千吨设备物资。强大的机动力、运力、适应力，先进齐全的模块功能，为救灾赢得保贵的时间，为原本因通信中断，交通阻断无法救援的受灾地区及时送去救援力量和设备物资。所述超浮器和所述巨浮器将成为抗震救灾中的“神兵利器”。

实施例五.对地超高精度观察探测。

由于所述天地传输系统能搭载各种最先进、高精度的探测设备，同时又能长时间悬停于数十公里的超高空，使其具备了各种设备类型的对地海空天、远中近程的精确精细探测能力。所述超浮器在30公里以上超高空长期悬停，能探测数千公里范围内的各类飞行器，能对地面方圆1千多公里范围内进行高分辨率观察，能使用凝视功能对数百公里范围内的目标进行长期、不间断、高清高分辨观察监视。

实施例六.搭载其它各类空、天飞行物。

以上内容是以所述天地传输系统的出厂、组装、航天发射、应急救灾等实施例对本发明的原理结构用途意义等作了进一步说明。以上的实施例所描述和记载的仅仅是举例说明而不是为了限制本发明的公开内容、应用范围或使用方式。在不脱离本发明基本的结构、原理和特征范围的精神前提下，本发明还会有各种变化和改进(例如所述超浮器和所述巨浮器的v形布局外形，未来必然为了减阻节能和减重增载的双重考量以及新材料技术的进步而不断优化改进)。所有这些变化和改进都落入要求保护的本发明权利要求范围内。本发明的权利范围将包括落入前面的说明书所述结构、原理和所附的权利要求书的任何实施例或(和)改进、变化。

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