飞艇展放引导绳在山区线路施工中的应用
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摘 要：文章结合湖北省输变电工程公司探索采用飞艇展放引导绳的施工工艺实例，分析了飞艇展放引导绳在山区线路施工中的应用优势，遥控飞艇的性能取向及相关施工工艺的具体步骤。
关键词：遥控飞艇；电力建设；山区；引导绳
中图分类号：TM752 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2012）17-0126-02
近年来，湖北省输变电工程公司承担的输电线路建设工程越来越多的需跨越山区、河流、林区等特殊地域，这些区域地形复杂、环境保护要求高，对施工提出了更高的要求和挑战。为应对这一挑战，在施工实践中逐渐探索使用完善了飞艇展放引导绳施工工艺。
1 遥控飞艇的控制原理
遥控飞艇通过利用气囊内气体的浮力和发动力的动力相结合，完成飞艇的升空和飞行。其控制系统一般由遥控信号发射系统、信号接收系统、舵机和随动装置四部分构成。地面控制人员操作发射机发出指令，遥控飞艇上接收机接受指令后将通过相应的通道及操作量发送信号至舵机，产生一组动作，相关的随动装置即在舵机的带动下进行运动，完成飞行动作。
为实现调控飞行状态，地面控制人员通过控制涵道的倾角、发动机转速、方向、仰俯角度等参数，实现遥控飞艇的垂直起降、空中定点悬停、空中转向、变速、低速高负载飞行等飞行状态，进而完成展放引导绳施工。
2 遥控飞艇的应用优势
①能有效解决人工展放导引绳时通过障碍物困难的问题。遥控飞艇展放引导绳在山川峡谷、森林、跨越电力线路、铁路等特殊路段施工时，较人力展放而言，能节省大量人力资源，大幅提高施工效率，还可避免安全隐患，能收到良好的经济效益。
②能有效减少林木砍伐等对环境的破坏行为。在山区地带和经济作物地带如果使用常规人力展放方式必须先砍伐出一条施工通道。而使用飞艇展放引导绳不用砍伐林木，有利于生态环境保护，减少了青苗补偿费用，为企业赢得了更好的经济效益和更好的社会形象。
③能有效解决跨越带电输变电设施不停电施工等问题。以往人力展放导引绳跨越其他输电线路等时必须停电施工，带来巨大的经济损失。使用飞艇展放引导绳可实现跨越带电输变电设施不停电跨越架线施工中跨越架设置封顶网的技术难题。
3 遥控飞艇的设计、定型流程
遥控飞艇作为飞行器，其在飞行过程中的安全问题至关重要。而科学合理的设计制造是安全保障的基石，也是其在线路施工中发挥作用的基础。根据笔者所在企业遥控飞艇研制实例，提出遥控飞艇的设计、定型必须经过下列流程，以确保设计成果的科学性：明确飞艇工作任务要求，下达设计任务书；依照设计任务书开展初步设计，提出3～5套初步方案，并组织相关力量借助技术手段进行方案比照选优，确定2套左右的方案开展风洞实验；根据风洞试验结果完成方案最终选定优化；就最终方案开展分项设计，配件关系经技术软件模拟试验后出图加工；选定加工方案和工序设计，完成各零部件加工制造；完成整体预组装，讨论制定试飞方案；完成组装并进行试飞，依照试飞结果进行改良设计；改良设计后重新组织试飞，达到设计任务书相关要求后进行定型飞行；编写设计图纸定稿，加工制造定型遥控飞艇。
4 遥控飞艇的性能取向
根据空中放线施工工艺要求，遥控飞艇应符合以下几个方面的性能取向：
①由于通常当飞艇时速超出一定范围（如5 km/h）、飞行高度超出一定高度后，控制难度将大大增加，对地面操作人员操控响应的灵敏度降低，就要求用于相关工程的飞艇必须具有符合超低速超低空飞行、高敏度大负荷的要求。同时结合山区施工空中障碍物较多等特点，在满足载荷需要的基础上应尽量控制外部体积，具有较强的复杂气象条件（如雨、雾、低温）和复杂地形条件（山区、谷地）下作业能力。
②根据施工工艺的客观要求，在飞艇结构设计、制造材料选用上等方面应进行相关的改良，在遥控飞艇的设计制造上探索全新突破。例如在飞艇自重这一指标优化上，新材料的应用已成为关键技术。通过选用轻质新型高强度纤维材料制作气囊，高强度泡沫板制作机翼，玻璃钢纤材料制作吊舱等来达到既满足设计需要又能有效减轻自重的作用。此外，可在传动操纵系统设置方向锁定装置，当外界气流发生变化时自动调整方向来做到定向飞行，达到减少操控难度提升可靠性的作用。可安装远程电量检测装置，及时获知电量信息提升用电可靠性。可通过增大控制舵面的面积，加装尾桨，改造发动机配置等形式解决控制问题，实现飞艇的可控悬停以便于放线操作。
③结合野外施工的相关要求，飞艇设计还应尽量达到以下几个方面的要求：其一，飞艇体积不宜过大。用于山区线路施工就必须考虑到山区地带很少有适宜的大块空旷平地用艇和相关物资的存放、运输，而控制飞艇体积可使所需气体数量和配套设备数量显著减少，便于相关物资的及时运输供应。其二，飞艇日常维护应尽量简便。在山区地带，技术人员不足、维护器具不足等问题尤为突出，应简化飞艇日常维护程序，通过技术、结构改进提高维护效率。其三，提升飞艇防水防潮防冻能力。山区气温较低，雨水冰冻气候频发，应通过气囊材料革新、选用防水遥控设备等措施，减少雨水、露水、冰冻等对飞艇正常工作和停放的影响，延长飞艇使用寿命，提升飞艇恶劣气候下使用能力和野外露天存放能力。其中，设计出较为便捷的实现遥控脱绳的放线装置。做到当飞艇在空飞行时由地面控制人员遥控快速准确展放引导绳，提高操作灵敏度及准确度。其五，做好相关配套工作。如遥控操作人员技能培训、飞艇飞行手册编制、安全施工知识培训、飞艇维护保养工作等，为飞艇展放引导绳施工工艺提供好综合配套保障。
5 遥控飞艇展放引绳施工工艺
在飞艇展放引导绳施工过程中，由飞艇空中展放的引导绳为一级引绳，其后续牵引的引绳为二、三级引绳等，引绳的破断力随级别升高而不断增大，直到可以牵引导引绳。当一级引绳展放完毕升空后，二级及其以后的引绳牵引与常规牵引绳展放施工大致相同，可利用机动绞磨和专用牵张设备进行牵放。本工序的关键控制点是利用飞艇做好一级引绳的牵放工作。