飛艇展放引導(dǎo)繩在山區(qū)線路施工中的應(yīng)用

摘 要：文章結(jié)合湖北省輸變電工程公司探索采用飛艇展放引導(dǎo)繩的施工工藝實(shí)例，分析了飛艇展放引導(dǎo)繩在山區(qū)線路施工中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，遙控飛艇的性能取向及相關(guān)施工工藝的具體步驟。

關(guān)鍵詞：遙控飛艇；電力建設(shè)；山區(qū)；引導(dǎo)繩

中圖分類號(hào)：TM752 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2012）17-0126-02

近年來(lái)，湖北省輸變電工程公司承擔(dān)的輸電線路建設(shè)工程越來(lái)越多的需跨越山區(qū)、河流、林區(qū)等特殊地域，這些區(qū)域地形復(fù)雜、環(huán)境保護(hù)要求高，對(duì)施工提出了更高的要求和挑戰(zhàn)。為應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，在施工實(shí)踐中逐漸探索使用完善了飛艇展放引導(dǎo)繩施工工藝。

1 遙控飛艇的控制原理

遙控飛艇通過(guò)利用氣囊內(nèi)氣體的浮力和發(fā)動(dòng)力的動(dòng)力相結(jié)合，完成飛艇的升空和飛行。其控制系統(tǒng)一般由遙控信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)、信號(hào)接收系統(tǒng)、舵機(jī)和隨動(dòng)裝置四部分構(gòu)成。地面控制人員操作發(fā)射機(jī)發(fā)出指令，遙控飛艇上接收機(jī)接受指令后將通過(guò)相應(yīng)的通道及操作量發(fā)送信號(hào)至舵機(jī)，產(chǎn)生一組動(dòng)作，相關(guān)的隨動(dòng)裝置即在舵機(jī)的帶動(dòng)下進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，完成飛行動(dòng)作。

為實(shí)現(xiàn)調(diào)控飛行狀態(tài)，地面控制人員通過(guò)控制涵道的傾角、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、方向、仰俯角度等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)遙控飛艇的垂直起降、空中定點(diǎn)懸停、空中轉(zhuǎn)向、變速、低速高負(fù)載飛行等飛行狀態(tài)，進(jìn)而完成展放引導(dǎo)繩施工。

2 遙控飛艇的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

①能有效解決人工展放導(dǎo)引繩時(shí)通過(guò)障礙物困難的問(wèn)題。遙控飛艇展放引導(dǎo)繩在山川峽谷、森林、跨越電力線路、鐵路等特殊路段施工時(shí)，較人力展放而言，能節(jié)省大量人力資源，大幅提高施工效率，還可避免安全隱患，能收到良好的經(jīng)濟(jì)效益。

②能有效減少林木砍伐等對(duì)環(huán)境的破壞行為。在山區(qū)地帶和經(jīng)濟(jì)作物地帶如果使用常規(guī)人力展放方式必須先砍伐出一條施工通道。而使用飛艇展放引導(dǎo)繩不用砍伐林木，有利于生態(tài)環(huán)境保護(hù)，減少了青苗補(bǔ)償費(fèi)用，為企業(yè)贏得了更好的經(jīng)濟(jì)效益和更好的社會(huì)形象。

③能有效解決跨越帶電輸變電設(shè)施不停電施工等問(wèn)題。以往人力展放導(dǎo)引繩跨越其他輸電線路等時(shí)必須停電施工，帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。使用飛艇展放引導(dǎo)繩可實(shí)現(xiàn)跨越帶電輸變電設(shè)施不停電跨越架線施工中跨越架設(shè)置封頂網(wǎng)的技術(shù)難題。

3 遙控飛艇的設(shè)計(jì)、定型流程

遙控飛艇作為飛行器，其在飛行過(guò)程中的安全問(wèn)題至關(guān)重要。而科學(xué)合理的設(shè)計(jì)制造是安全保障的基石，也是其在線路施工中發(fā)揮作用的基礎(chǔ)。根據(jù)筆者所在企業(yè)遙控飛艇研制實(shí)例，提出遙控飛艇的設(shè)計(jì)、定型必須經(jīng)過(guò)下列流程，以確保設(shè)計(jì)成果的科學(xué)性：明確飛艇工作任務(wù)要求，下達(dá)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)；依照設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)開(kāi)展初步設(shè)計(jì)，提出3～5套初步方案，并組織相關(guān)力量借助技術(shù)手段進(jìn)行方案比照選優(yōu)，確定2套左右的方案開(kāi)展風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)；根據(jù)風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果完成方案最終選定優(yōu)化；就最終方案開(kāi)展分項(xiàng)設(shè)計(jì)，配件關(guān)系經(jīng)技術(shù)軟件模擬試驗(yàn)后出圖加工；選定加工方案和工序設(shè)計(jì)，完成各零部件加工制造；完成整體預(yù)組裝，討論制定試飛方案；完成組裝并進(jìn)行試飛，依照試飛結(jié)果進(jìn)行改良設(shè)計(jì)；改良設(shè)計(jì)后重新組織試飛，達(dá)到設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)相關(guān)要求后進(jìn)行定型飛行；編寫(xiě)設(shè)計(jì)圖紙定稿，加工制造定型遙控飛艇。

4 遙控飛艇的性能取向

根據(jù)空中放線施工工藝要求，遙控飛艇應(yīng)符合以下幾個(gè)方面的性能取向：

①由于通常當(dāng)飛艇時(shí)速超出一定范圍（如5 km/h）、飛行高度超出一定高度后，控制難度將大大增加，對(duì)地面操作人員操控響應(yīng)的靈敏度降低，就要求用于相關(guān)工程的飛艇必須具有符合超低速超低空飛行、高敏度大負(fù)荷的要求。同時(shí)結(jié)合山區(qū)施工空中障礙物較多等特點(diǎn)，在滿足載荷需要的基礎(chǔ)上應(yīng)盡量控制外部體積，具有較強(qiáng)的復(fù)雜氣象條件（如雨、霧、低溫）和復(fù)雜地形條件（山區(qū)、谷地）下作業(yè)能力。

②根據(jù)施工工藝的客觀要求，在飛艇結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造材料選用上等方面應(yīng)進(jìn)行相關(guān)的改良，在遙控飛艇的設(shè)計(jì)制造上探索全新突破。例如在飛艇自重這一指標(biāo)優(yōu)化上，新材料的應(yīng)用已成為關(guān)鍵技術(shù)。通過(guò)選用輕質(zhì)新型高強(qiáng)度纖維材料制作氣囊，高強(qiáng)度泡沫板制作機(jī)翼，玻璃鋼纖材料制作吊艙等來(lái)達(dá)到既滿足設(shè)計(jì)需要又能有效減輕自重的作用。此外，可在傳動(dòng)操縱系統(tǒng)設(shè)置方向鎖定裝置，當(dāng)外界氣流發(fā)生變化時(shí)自動(dòng)調(diào)整方向來(lái)做到定向飛行，達(dá)到減少操控難度提升可靠性的作用?？砂惭b遠(yuǎn)程電量檢測(cè)裝置，及時(shí)獲知電量信息提升用電可靠性。可通過(guò)增大控制舵面的面積，加裝尾槳，改造發(fā)動(dòng)機(jī)配置等形式解決控制問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)飛艇的可控懸停以便于放線操作。

③結(jié)合野外施工的相關(guān)要求，飛艇設(shè)計(jì)還應(yīng)盡量達(dá)到以下幾個(gè)方面的要求：其一，飛艇體積不宜過(guò)大。用于山區(qū)線路施工就必須考慮到山區(qū)地帶很少有適宜的大塊空曠平地用于飛艇和相關(guān)物資的存放、運(yùn)輸，而控制飛艇體積可使所需氣體數(shù)量和配套設(shè)備數(shù)量顯著減少，便于相關(guān)物資的及時(shí)運(yùn)輸供應(yīng)。其二，飛艇日常維護(hù)應(yīng)盡量簡(jiǎn)便。在山區(qū)地帶，技術(shù)人員不足、維護(hù)器具不足等問(wèn)題尤為突出，應(yīng)簡(jiǎn)化飛艇日常維護(hù)程序，通過(guò)技術(shù)、結(jié)構(gòu)改進(jìn)提高維護(hù)效率。其三，提升飛艇防水防潮防凍能力。山區(qū)氣溫較低，雨水冰凍氣候頻發(fā)，應(yīng)通過(guò)氣囊材料革新、選用防水遙控設(shè)備等措施，減少雨水、露水、冰凍等對(duì)飛艇正常工作和停放的影響，延長(zhǎng)飛艇使用壽命，提升飛艇惡劣氣候下使用能力和野外露天存放能力。其中，設(shè)計(jì)出較為便捷的實(shí)現(xiàn)遙控脫繩的放線裝置。做到當(dāng)飛艇在空飛行時(shí)由地面控制人員遙控快速準(zhǔn)確展放引導(dǎo)繩，提高操作靈敏度及準(zhǔn)確度。其五，做好相關(guān)配套工作。如遙控操作人員技能培訓(xùn)、飛艇飛行手冊(cè)編制、安全施工知識(shí)培訓(xùn)、飛艇維護(hù)保養(yǎng)工作等，為飛艇展放引導(dǎo)繩施工工藝提供好綜合配套保障。

5 遙控飛艇展放引繩施工工藝

在飛艇展放引導(dǎo)繩施工過(guò)程中，由飛艇空中展放的引導(dǎo)繩為一級(jí)引繩，其后續(xù)牽引的引繩為二、三級(jí)引繩等，引繩的破斷力隨級(jí)別升高而不斷增大，直到可以牽引導(dǎo)引繩。當(dāng)一級(jí)引繩展放完畢升空后，二級(jí)及其以后的引繩牽引與常規(guī)牽引繩展放施工大致相同，可利用機(jī)動(dòng)絞磨和專用牽張?jiān)O(shè)備進(jìn)行牽放。本工序的關(guān)鍵控制點(diǎn)是利用飛艇做好一級(jí)引繩的牽放工作。

5.1 一級(jí)引繩牽放

假定某區(qū)段需由飛艇展放引繩線路由A塔到B 塔，如下圖1所示。將一級(jí)引繩全部置于A點(diǎn)地面線盤上，并將線盤上的繩頭帶上塔頂，當(dāng)遙控飛艇在塔頂上方懸停時(shí)，塔上人員將艇上遙控脫繩器上的繩頭和從地面帶上塔頂?shù)睦K頭連接，飛艇便可牽引引繩向B點(diǎn)飛行。飛行過(guò)程中，引繩張力由地面引繩盤操控人員及塔上操作人員依照遙控操作手指令進(jìn)行控制，引繩則始終處于騰空狀態(tài)，飛艇飛到 C 塔上空時(shí)應(yīng)降低高度在塔頂上方懸停（或慢速飛行），待塔上人員抓住引繩置于塔頂四柱滑車后，飛艇繼續(xù)正常巡航飛行，飛艇到達(dá)B點(diǎn)后帶引繩下降，當(dāng) B 點(diǎn)塔頂或地面人員抓住引繩后，遙控人員將遙控脫繩器打開(kāi)，將飛艇上的繩頭拋下，完成A塔至B 塔的一級(jí)引繩展放，飛艇返航降落。這一過(guò)程參見(jiàn)圖1。

5.2 后續(xù)引繩展放

當(dāng)一級(jí)引繩放通升空后，可利用小型高速牽張?jiān)O(shè)備按順序牽引二、三級(jí)引繩，后續(xù)引繩牽引可采用一牽二、一牽三等方式，基本與常規(guī)張力架線方式類似。

5.3 復(fù)雜氣象條件下的飛行作業(yè)

如果出現(xiàn)大風(fēng)、降雨等惡劣氣候條件，可加裝電子增穩(wěn)裝置，合理控制飛艇飛行速度同時(shí)增加地面控制人員密度，以提升在雨、霧、霜、風(fēng)環(huán)境下作業(yè)能力。在氣候條件特別惡劣的情況下，應(yīng)停止作業(yè)。

6 工程應(yīng)用特點(diǎn)

綜合歸納湖北省輸變電工程公司對(duì)該工藝的實(shí)踐情況，該工藝在工程應(yīng)用中具有如下鮮明特點(diǎn)：

①該工藝具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。這一施工方法是對(duì)原航模技術(shù)的深化拓展，通過(guò)將高科技技術(shù)成果應(yīng)用于線路施工，可以更好地保護(hù)生態(tài)環(huán)境減少對(duì)環(huán)境破壞，更好地保障施工安全減少人工危險(xiǎn)作業(yè)情況，更好地提升施工效率降低施工成本。根據(jù)統(tǒng)計(jì)對(duì)比，采用飛艇展放引導(dǎo)繩平均比常規(guī)方式節(jié)省工程費(fèi)用29%。

②該工藝將引發(fā)線路設(shè)計(jì)思路、遙控飛艇應(yīng)用等產(chǎn)生相應(yīng)變革。飛艇展放工藝有效破解了以往施工難于跨越大型障礙物的瓶頸，為線路施工設(shè)計(jì)提供了新的思路和途徑，實(shí)現(xiàn)了線路設(shè)計(jì)思路的根本變革。同時(shí)，遙控飛艇在山區(qū)線路施工中的成功應(yīng)用，必將促進(jìn)遙控飛艇技術(shù)進(jìn)一步得到重視，拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域。

③受單臺(tái)遙控設(shè)備有效遙控距離一般在1 km內(nèi)，因多數(shù)時(shí)候飛行距離超出1 km，因此飛艇展放引導(dǎo)繩施工一般根據(jù)距離長(zhǎng)短采用多人接力操控的形式完成作業(yè)，這也必將推動(dòng)航模遙控技術(shù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃惠芳.330kV送電線路飛艇展放導(dǎo)引繩施工技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析[J].電力標(biāo)準(zhǔn)化與技術(shù)經(jīng)濟(jì)，2007，(2).