CN103600831B - 软式飞艇囊体自成型防损充气方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种软式飞艇囊体自成型防损充气辅助机构及其充气方法，包括艇体，艇体内设有特征点，包括在艇体内部最大横向截面和最大纵向截面交接处设有作动系统，所述作动系统与各特征点连接，所述作动系统正交中心上设有用于感知到艇内压强变化的气压传感器，所述作动系统上还设有驱动装置，驱动装置与气压传感器相连，驱动装置用于接受气压传感器发出的气压压强变化并驱动作动系统。本发明提供的软式飞艇囊体自成型防损充气辅助机构及其充气方法，解放了人力资源，使得蒙皮在展开过程中均匀受力，避免充气过程其因受力分布不均而导致损坏。

Description

软式飞艇囊体自成型防损充气方法

技术领域

本发明属于高空飞艇充气技术领域，具体涉及一种软式飞艇囊体自成型防损充气辅助机构及其充气方法。

背景技术

平流层是对海拔20千米到100千米空间范围的一个通用性称谓，我国学术界所说的“亚太空”“超高空”“高高空”，也是指这一区域。

平流层和一般的太空、航空空间有不一样的特点。首先，它的气象条件更加优秀，没有云、雨，也没有大气湍流，如雷暴、闪电的天气也较少，运行环境比较优良。此外，它的高度特殊，卫星无法在这么低的位置停留，另一方面空气密度较小，飞机必须以高速飞行才能保持在这个高度，因此平流层飞艇和卫星、飞机相比，具有它独特优势。与卫星相比，其成本非常便宜、机动性比较好，它可以实现卫星做不到的变轨、悬停、机动。另外，因为离地面比较近且有效载荷比较大，可承载更先进的设备，其灵敏度和分辨率更高。与飞机相比，它的留空时间比较长，可对指定区域细致扫描，而且不需要强劲推力系统，雷达隐身性能特别好。

目前，全球很多国家均提出了平流层飞艇项目，以开发平流层资源。这种大型飞艇必须有能力维持在20km以上的高空，用于电讯服务和地球观测。因为它们的工作高度在平流层，因此对国际航线没有任何影响，也不会受对流层恶劣气候的干扰。此外，飞艇所需能源主要依靠太阳能供给，不会影响地球的环境、产生温室效应等。

软式飞艇在回收储存时，内部是没有气体的，囊体蒙皮处于褶皱状态。在飞艇起飞前需要充入气体，使飞艇还原成设计形状，从而放飞。由于蒙皮是多种材料制成的多功能分层结构，所以在传统方法中，一般是从艇首或者艇尾充入气体，充气的同时需要人力辅助囊体成型，避免囊体在成型过程中因气体压力分布不均对囊体蒙皮造成的损坏。但是这样会造成人力资源的浪费，甚至不能避免蒙皮的损坏。因此，对软式飞艇囊体自成型防损充气辅助机构及其充气方法的改进成为本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种软式飞艇囊体自成型防损充气辅助机构及其充气方法，使囊体在充气过程中减少对人力资源的依赖并且避免因受力分布不均而对囊体蒙皮可能造成的损坏。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种软式飞艇囊体自成型防损充气辅助机构，包括艇体，艇体内设有特征点，包括在艇体内部最大横向截面和最大纵向截面交接处设有作动系统，所述作动系统与各特征点连接，所述作动系统正交中心上设有用于感知到艇内压强变化的气压传感器，所述作动系统上还设有驱动装置，驱动装置与气压传感器相连，驱动装置用于接受气压传感器发出的气压压强变化并驱动作动系统。

进一步的，所述的作动系统包括可调节的伸缩杆和包覆在伸缩杆上的作动筒，作动器系统通过伸缩杆与艇体内部的特征点相连接。

进一步的，所述的伸缩杆为轻质碳纤维伸缩杆，作动筒为轻质铝合金作动筒。

进一步的，所述的驱动装置包括微型电机、电池、微型控制器；微型电机用于驱动伸缩杆运动，电池用于提供能源，微型控制器用于控制伸缩杆的伸缩速度以及长度。

进一步的，所述的电池为锂电池。

进一步的，所述特征点为艇首顶点、艇尾顶点、最大横向截面处的两个端点和最大纵向截面两个端点。

一种软式飞艇囊体自成型防损充气方法，包括以下步骤：

步骤一、开启作动系统，从艇首或艇尾开始充入气体；

步骤二、在气体充入艇体的过程中，作动系统正交中心上的气压传感器感知艇体内的压强变化，发出信号给驱动装置，驱动装置根据艇体内压强变化驱动作动系统以合适的速度伸出，艇体在三维空间内均匀展开；

步骤三、充气完成后，作动系统到达适合的长度并固定，辅助飞艇保持外形。

进一步的，步骤三中充气完成后，飞行过程中，作动系统可根据压强的变化，自动调节伸缩长度，辅助飞艇保持外形。

本发明提供的软式飞艇囊体自成型防损充气辅助机构及其充气方法，解放了人力资源，使得蒙皮在展开过程中均匀受力，避免充气过程因受力分布不均而使蒙皮的损坏。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是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他的附图。

图1为本发明飞艇充气过程中结构示意图；

图2是本发明飞艇充气完成后结构示意图；

图3是本发明飞艇作动系统结构示意图。

其中：1、艇体，2、作动筒，3、伸缩杆，4、气压传感器，5、微型电机，6、电池，7、微型控制器。

具体实施方式

本发明提供了一种软式飞艇囊体自成型防损充气辅助机构及其充气方法，为了使本发明的目的、技术方案以及优点更清楚、明确，以下将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

如图1至图3所示的软式飞艇囊体自成型防损充气辅助机构,包括艇体1，艇体1内设有特征点，包括在艇体1内部最大横向截面和最大纵向截面交接处设有作动系统，所述作动系统与各特征点连接，所述作动系统正交中心上设有用于感知到艇内压强变化的气压传感器4，所述作动系统上还设有驱动装置，驱动装置与气压传感器4相连，驱动装置用于接受气压传感器发出的气压压强变化并驱动作动系统。

本发明提供的软式飞艇囊体自成型防损充气辅助机构及，解放了人力资源，使得蒙皮在展开过程中均匀受力，避免充气过程因受力分布不均而使蒙皮的损坏。

其中，所述的作动系统包括可调节的伸缩杆3和包覆在伸缩杆3上的作动筒2，作动器系统通过伸缩杆3与艇体1内部的特征点相连接。进一步的，所述的伸缩杆3为轻质碳纤维伸缩杆，作动筒3为轻质铝合金作动筒。所述特征点优选为艇首顶点、艇尾顶点、最大横向截面处的两个端点和最大纵向截面两个端点。

如图3所示，所述的驱动装置包括微型电机5、电池6、微型控制器7；微型电机5用于驱动伸缩杆3运动，电池6用于提供能源，微型控制器7用于控制伸缩杆3的伸缩速度和长度。进一步的，所述的电池6为锂电池。

一种软式飞艇囊体自成型防损充气方法，包括以下步骤：

步骤一、开启作动系统，从艇首或艇尾开始充入气体；

步骤二、在气体充入艇体的过程中，作动系统正交中心上的气压传感器感知艇体内的压强变化，发出信号给驱动装置，驱动装置根据艇体内压强变化驱动作动系统以合适的速度伸出，艇体在三维空间内均匀展开；

步骤三、充气完成后，作动系统到达适合的长度并固定，辅助飞艇保持外形。

优选的，步骤三中充气完成后，飞行过程中，作动系统可根据压强的变化，自动调节伸缩长度，辅助飞艇保持外形。

在充气过程中，首先是气压传感器4对艇内压强变化的感知，然后微型控制器7接受到气压传感器4发送过来的压强变化信号，向微型电机5输出工作指令，微型电机5根据转动，进而驱使伸缩杆3沿特征点方向伸出，在展开的过程中，囊体按照预定形状进行展开，而且在展开的过程中，褶皱部分是均匀缓慢地展开的，并不存在褶皱的各个部分所受力分布不均匀的情况。

本发明的软式飞艇充气辅助机构在实际使用中有以下优点：

（1）充气过程中完全不用人工干预，作动系统自动工作辅助飞艇完成充气过程，达到预想的外形效果。在充气完成后，还可辅助囊体进行外形保持，以获得良好的气动性能。

（2）充气过程中，在作动系统的辅助之下，飞艇囊体蒙皮完全是均匀地向三维空间展开，蒙皮各处受力均匀，展开过程和缓，不存在剧烈的变化，可以有效地避免蒙皮在展开的过程中对组成蒙皮的各个功能层可能带来的损伤甚至是完全破坏。

（3）整个作动系统，完全由质量轻，刚度强度高的材料制成，不会给整个飞艇带来过大的增重，相反，可能因为系统的加入而省去某些原本必须的部件，不但重量没有增加反而有所减重。

（4）作动系统由微型电机驱动，可调性强于传统的液压系统，体积也远小于液压系统，由于只是辅助作用，也不会存在力量不足的缺陷。

（5）作动系统的能源来自于锂电池，电能可以通过太阳能电池充入，来源方便，无任何的污染。

（6）伸缩杆的伸出速度和长度完全由微型控制器进行控制，控制器的决策控制输出指令由气压传感器的压强变化感知输入决定，控制自主并精确。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (7)

1.一种软式飞艇囊体自成型防损充气方法，所述的软式飞艇囊体自成型防损充气辅助机构，包括艇体，艇体内设有特征点，包括在艇体内部最大横向截面和最大纵向截面交接处设有作动系统，所述作动系统与各特征点连接，所述作动系统正交中心上设有用于感知到艇内压强变化的气压传感器，所述作动系统上还设有驱动装置，驱动装置与气压传感器相连，驱动装置用于接受气压传感器发出的气压压强变化并驱动作动系统；其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、开启作动系统，从艇首或艇尾开始充入气体；

步骤二、在气体充入艇体的过程中，作动系统正交中心上的气压传感器感知艇体内的压强变化，发出信号给驱动装置，驱动装置根据艇体内压强变化驱动作动系统以合适的速度伸出，艇体在三维空间内均匀展开；

步骤三、充气完成后，作动系统到达适合的长度并固定，辅助飞艇保持外形。

2.根据权利要求1 所示的软式飞艇囊体自成型防损充气方法，其特征在于：步骤三中充气完成后，飞行过程中，作动系统可根据压强的变化，自动调节伸缩杆长度，辅助飞艇保持外形。

3.根据权利要求1 所示的软式飞艇囊体自成型防损充气方法，其特征在于：所述的作动系统包括可调节的伸缩杆和包覆在伸缩杆上的作动筒，作动器系统通过伸缩杆与艇体内部的特征点相连接。

4.根据权利要求3 所示的软式飞艇囊体自成型防损充气方法，其特征在于：所述的伸缩杆为轻质碳纤维伸缩杆，作动筒为轻质铝合金作动筒。

5.根据权利要求3 所述的软式飞艇囊体自成型防损充气方法，其特征在于：所述的驱动装置包括微型电机、电池、微型控制器；微型电机用于驱动伸缩杆运动，电池用于提供能源，微型控制器用于控制伸缩杆的伸缩速度以及长度。

6.根据权利要求5 所述的软式飞艇囊体自成型防损充气方法，其特征在于：所述的电池为锂电池。

7.根据权利要求1 所述的软式飞艇囊体自成型防损充气方法，其特征在于：所述特征点为艇首顶点、艇尾顶点、最大横向截面处的两个端点和最大纵向截面两个端点。