飛艇展放引導繩在山區線路施工中的應用

摘 要：文章結合湖北省輸變電工程公司探索采用飛艇展放引導繩的施工工藝實例，分析了飛艇展放引導繩在山區線路施工中的應用優勢，遙控飛艇的性能取向及相關施工工藝的具體步驟。

關鍵詞：遙控飛艇；電力建設；山區；引導繩

中圖分類號：TM752 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2012）17-0126-02

近年來，湖北省輸變電工程公司承擔的輸電線路建設工程越來越多的需跨越山區、河流、林區等特殊地域，這些區域地形復雜、環境保護要求高，對施工提出了更高的要求和挑戰。為應對這一挑戰，在施工實踐中逐漸探索使用完善了飛艇展放引導繩施工工藝。

1 遙控飛艇的控制原理

遙控飛艇通過利用氣囊內氣體的浮力和發動力的動力相結合，完成飛艇的升空和飛行。其控制系統一般由遙控信號發射系統、信號接收系統、舵機和隨動裝置四部分構成。地面控制人員操作發射機發出指令，遙控飛艇上接收機接受指令后將通過相應的通道及操作量發送信號至舵機，產生一組動作，相關的隨動裝置即在舵機的帶動下進行運動，完成飛行動作。

為實現調控飛行狀態，地面控制人員通過控制涵道的傾角、發動機轉速、方向、仰俯角度等參數，實現遙控飛艇的垂直起降、空中定點懸停、空中轉向、變速、低速高負載飛行等飛行狀態，進而完成展放引導繩施工。

2 遙控飛艇的應用優勢

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

②能有效減少林木砍伐等對環境的破壞行為。在山區地帶和經濟作物地帶如果使用常規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繩不用砍伐林木，有利于生態環境保護，減少了青苗補償費用，為企業贏得了更好的經濟效益和更好的社會形象。

③能有效解決跨越帶電輸變電設施不停電施工等問題。以往人力展放導引繩跨越其他輸電線路等時必須停電施工，帶來巨大的經濟損失。使用飛艇展放引導繩可實現跨越帶電輸變電設施不停電跨越架線施工中跨越架設置封頂網的技術難題。

3 遙控飛艇的設計、定型流程

遙控飛艇作為飛行器，其在飛行過程中的安全問題至關重要。而科學合理的設計制造是安全保障的基石，也是其在線路施工中發揮作用的基礎。根據筆者所在企業遙控飛艇研制實例，提出遙控飛艇的設計、定型必須經過下列流程，以確保設計成果的科學性：明確飛艇工作任務要求，下達設計任務書；依照設計任務書開展初步設計，提出3～5套初步方案，并組織相關力量借助技術手段進行方案比照選優，確定2套左右的方案開展風洞實驗；根據風洞試驗結果完成方案最終選定優化；就最終方案開展分項設計，配件關系經技術軟件模擬試驗后出圖加工；選定加工方案和工序設計，完成各零部件加工制造；完成整體預組裝，討論制定試飛方案；完成組裝并進行試飛，依照試飛結果進行改良設計；改良設計后重新組織試飛，達到設計任務書相關要求后進行定型飛行；編寫設計圖紙定稿，加工制造定型遙控飛艇。

4 遙控飛艇的性能取向

根據空中放線施工工藝要求，遙控飛艇應符合以下幾個方面的性能取向：

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

②根據施工工藝的客觀要求，在飛艇結構設計、制造材料選用上等方面應進行相關的改良，在遙控飛艇的設計制造上探索全新突破。例如在飛艇自重這一指標優化上，新材料的應用已成為關鍵技術。通過選用輕質新型高強度纖維材料制作氣囊，高強度泡沫板制作機翼，玻璃鋼纖材料制作吊艙等來達到既滿足設計需要又能有效減輕自重的作用。此外，可在傳動操縱系統設置方向鎖定裝置，當外界氣流發生變化時自動調整方向來做到定向飛行，達到減少操控難度提升可靠性的作用。可安裝遠程電量檢測裝置，及時獲知電量信息提升用電可靠性。可通過增大控制舵面的面積，加裝尾槳，改造發動機配置等形式解決控制問題，實現飛艇的可控懸停以便于放線操作。

③結合野外施工的相關要求，飛艇設計還應盡量達到以下幾個方面的要求：其一，飛艇體積不宜過大。用于山區線路施工就必須考慮到山區地帶很少有適宜的大塊空曠平地用于飛艇和相關物資的存放、運輸，而控制飛艇體積可使所需氣體數量和配套設備數量顯著減少，便于相關物資的及時運輸供應。其二，飛艇日常維護應盡量簡便。在山區地帶，技術人員不足、維護器具不足等問題尤為突出，應簡化飛艇日常維護程序，通過技術、結構改進提高維護效率。其三，提升飛艇防水防潮防凍能力。山區氣溫較低，雨水冰凍氣候頻發，應通過氣囊材料革新、選用防水遙控設備等措施，減少雨水、露水、冰凍等對飛艇正常工作和停放的影響，延長飛艇使用壽命，提升飛艇惡劣氣候下使用能力和野外露天存放能力。其中，設計出較為便捷的實現遙控脫繩的放線裝置。做到當飛艇在空飛行時由地面控制人員遙控快速準確展放引導繩，提高操作靈敏度及準確度。其五，做好相關配套工作。如遙控操作人員技能培訓、飛艇飛行手冊編制、安全施工知識培訓、飛艇維護保養工作等，為飛艇展放引導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

在飛艇展放引導繩施工過程中，由飛艇空中展放的引導繩為一級引繩，其后續牽引的引繩為二、三級引繩等，引繩的破斷力隨級別升高而不斷增大，直到可以牽引導引繩。當一級引繩展放完畢升空后，二級及其以后的引繩牽引與常規牽引繩展放施工大致相同，可利用機動絞磨和專用牽張設備進行牽放。本工序的關鍵控制點是利用飛艇做好一級引繩的牽放工作。

5.1 一級引繩牽放

假定某區段需由飛艇展放引繩線路由A塔到B 塔，如下圖1所示。將一級引繩全部置于A點地面線盤上，并將線盤上的繩頭帶上塔頂，當遙控飛艇在塔頂上方懸停時，塔上人員將艇上遙控脫繩器上的繩頭和從地面帶上塔頂的繩頭連接，飛艇便可牽引引繩向B點飛行。飛行過程中，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行控制，引繩則始終處于騰空狀態，飛艇飛到 C 塔上空時應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，飛艇繼續正常巡航飛行，飛艇到達B點后帶引繩下降，當 B 點塔頂或地面人員抓住引繩后，遙控人員將遙控脫繩器打開，將飛艇上的繩頭拋下，完成A塔至B 塔的一級引繩展放，飛艇返航降落。這一過程參見圖1。

5.2 后續引繩展放

當一級引繩放通升空后，可利用小型高速牽張設備按順序牽引二、三級引繩，后續引繩牽引可采用一牽二、一牽三等方式，基本與常規張力架線方式類似。

5.3 復雜氣象條件下的飛行作業

如果出現大風、降雨等惡劣氣候條件，可加裝電子增穩裝置，合理控制飛艇飛行速度同時增加地面控制人員密度，以提升在雨、霧、霜、風環境下作業能力。在氣候條件特別惡劣的情況下，應停止作業。

6 工程應用特點

綜合歸納湖北省輸變電工程公司對該工藝的實踐情況，該工藝在工程應用中具有如下鮮明特點：

①該工藝具有顯著的經濟和社會效益。這一施工方法是對原航模技術的深化拓展，通過將高科技技術成果應用于線路施工，可以更好地保護生態環境減少對環境破壞，更好地保障施工安全減少人工危險作業情況，更好地提升施工效率降低施工成本。根據統計對比，采用飛艇展放引導繩平均比常規方式節省工程費用29%。

②該工藝將引發線路設計思路、遙控飛艇應用等產生相應變革。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，為線路施工設計提供了新的思路和途徑，實現了線路設計思路的根本變革。同時，遙控飛艇在山區線路施工中的成功應用，必將促進遙控飛艇技術進一步得到重視，拓寬其應用領域。

③受單臺遙控設備有效遙控距離一般在1 km內，因多數時候飛行距離超出1 km，因此飛艇展放引導繩施工一般根據距離長短采用多人接力操控的形式完成作業，這也必將推動航模遙控技術發展。

參考文獻：

[1]黃惠芳.330kV送電線路飛艇展放導引繩施工技術經濟分析[J].電力標準化與技術經濟，2007，(2).