CN104670474A - 囊体材料的缝合方法、囊体材料以及浮空器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种囊体材料的缝合方法、囊体材料以及浮空器。该囊体材料的缝合方法包括步骤：在对接的两块囊体基材层的对接缝隙的第一侧覆盖并缝合第一增强承载层；在对接缝隙的与第一侧相对的第二侧覆盖并缝合第二增强承载层；在第一增强承载层和第二增强承载层的远离囊体基材层的表面上分别设置保护层。本发明的方法缝合得到的囊体材料的结构在对接缝隙的第一侧和第二侧的结构相互对称，使用囊体材料的过程中，对接缝隙的第一侧的第一增强承载层和第二侧的第二增强承载层产生的应力集中会相互抵消一部分，整个囊体材料的剥离应力减小，可以有效降低剥离应力带来的影响，提高囊体材料在缝合处的强度。

Description

囊体材料的缝合方法、囊体材料以及浮空器

技术领域

本发明涉及航空技术领域，具体而言，涉及一种囊体材料的缝合方法、囊体材料以及浮空器。

背景技术

浮空器是指比重轻于空气，依靠大气浮力升空的飞行器。随着临近空间浮空器的发展，对浮空器主体材料-囊体材料提出了更高的要求。囊体材料材料一般由囊体基材层、气密层、和保护层组成，囊体材料要求具有高强度、高气密性、低重量等特点。浮空器的气囊一般由囊体囊瓣缝合而成。

囊体材料要满足临近空间环境的飞行要求。临近空间大气稀薄，紫外光照强烈，昼夜温差大，囊体材料的任何一点缺陷和裂缝，对于浮空器长期在高空环境中作业都是致命的。因此，不但是对囊体材料本身，同时对囊体材料之间缝合连接提出了更高的要求。专利CN103434634A公布了一种高空飞艇通用的高强纤维增强密闭对接结构。这种缝合结构采用单面的增强材料缝合。这种单面缝合方式在增强纤维承载层缝纫线脚处会产生应力集中，剥离应力增大，应力过大时缝纫孔处的纤维束容易滑移剪切。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种囊体材料的缝合方法、囊体材料以及浮空器，以解决现有技术的单面缝合囊体材料在增强纤维承载层缝纫线脚处容易产生应力集中的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种囊体材料的缝合方法，包括步骤：在对接的两块囊体基材层的对接缝隙的第一侧覆盖并缝合第一增强承载层；在对接缝隙的与第一侧相对的第二侧覆盖并缝合第二增强承载层；在第一增强承载层和第二增强承载层的远离囊体基材层的表面上分别设置保护层。

进一步地，采用缝纫缝合方式将第一增强承载层缝合在两块囊体基材层上。

进一步地，采用缝纫缝合的方式将第二增强承载层缝合在两块囊体基材层上。

进一步地，采用热熔焊接的方式将对接缝隙第一侧的保护层缝合在两块囊体基材层以及第一增强承载层上，采用热熔焊接的方式将对接缝隙将对接缝隙第二侧的保护层缝合在两块囊体基材层以及第二增强承载层上。

进一步地，囊体基材层从其第一侧到其第二侧依次包括耐候层、阻气层、承重层、焊接层及其相邻层之间的胶层。

进一步地，耐候层由PVDF或PVDC材料制成。

进一步地，阻气层由聚乙烯醇或PET及聚乙烯醇或PET的镀金属薄膜组成。

进一步地，承重层为高强纤维层。

进一步地，高强纤维层为聚乙烯纤维层或芳纶纤维层或PBO纤维层。

进一步地，胶层为聚酯层或聚氨酯薄膜层。

进一步地，第一增强承载层和第二增强承载层均包括高强纤维层和热塑性薄膜层。

根据本发明的另一方面，提供了一种囊体材料，包括多块依次对接的囊体基材层、任意相邻两块囊体基材层之间的对接缝隙、覆盖并缝合在对接缝隙的第一侧的第一增强承载层、覆盖并缝合在对接缝隙的与第一侧相对的第二侧上的第二增强承载层以及设置在第一增强承载层和第二增强承载层的远离囊体基材层的表面上的保护层。

进一步地，第一增强承载层与囊体基材层之间采用缝纫方式缝合，第二增强承载层与囊体基材层之间采用缝纫方式缝合。

进一步地，对接缝隙第一侧的保护层采用热熔焊接的方式缝合在囊体基材层以及第一增强承载层上；对接缝隙第二侧的保护层采用热熔焊接的方式缝合在囊体基材层以及第二增强承载层上。

进一步地，囊体基材层从其第一侧到其第二侧依次包括耐候层、阻气层、承重层、焊接层及其相邻层之间的胶层。

根据本发明的再一方面，提供了一种浮空器，包括气囊，气囊由上述的囊体材料制作而成。

应用本发明的技术方案，本发明的方法缝合得到的囊体材料的结构在对接缝隙的第一侧和第二侧的结构相互对称，使用囊体材料的过程中，对接缝隙的第一侧的第一增强承载层和第二侧的第二增强承载层产生的应力集中会相互抵消一部分，整个囊体材料的剥离应力减小，可以有效降低剥离应力带来的影响，提高囊体材料在缝合处的强度。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示意性示出了本发明的囊体材料的缝合方法的流程图；

图2示意性示出了本发明的囊体的主视图；以及

图3示意性示出了本发明的囊体材料的剖视图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

100、囊体；14、囊瓣；142、对接线；10、囊体基材层；20、第一增强承载层；30、第二增强承载层；40、保护层；50、对接缝隙。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参见图1至3所示，根据本发明的实施例，提供了一种囊体材料的缝合方法，本实施例的囊体100为应用于临近空间浮空器的提供浮力的囊体，包括多个依次对接的囊瓣14，该依次对接的囊瓣14整体构成圆球体形状，相邻囊瓣14之间形成对接线142。该囊体100进入临近空间后，其直径范围为10-50米，优选为20-45米。可以理解的是，本实施例的囊体100的形状也可以为南瓜形或水滴状等其他母线为弧形的轴对称体，并不以本实施例为限。本实施例中囊体材料的缝合方法是指相邻囊瓣14的缝合方法，该囊体材料的缝合方法包括如下步骤：在相对接的两块囊体基材层10的对接缝隙50的第一侧覆盖并缝合上第一增强承载层20，该囊体基材层即图2中的囊瓣14；然后再在对接缝隙50的与第一侧相对的第二侧覆盖并缝合第二增强承载层30；最后再在第一增强承载层20和第二增强承载层30的远离囊体基材层10的表面上分别设置保护层40，保护层40作为防护内层材料暴露在高空环境中，主要起到抗紫外和防止气体泄露的作用，便于提高本实施例囊体材料的使用寿命。

根据本实施例缝合得到的囊体材料的结构在对接缝隙50的第一侧和第二侧的结构相互对称，使用囊体材料的过程中，对接缝隙50的第一侧的第一增强承载层20和第二侧的第二增强承载层30产生的应力集中会相互抵消一部分，整个囊体材料的剥离应力减小，可以有效降低剥离应力带来的影响，提高囊体材料在缝合处的强度。

优选地，采用缝纫缝合方式将第一增强承载层20缝合在两块对接的囊体基材层10上，简单快捷，且强度高。

同样地，采用缝纫缝合的方式将第二增强承载层30缝合在两块对接的囊体基材层10上。

优选地，采用热熔焊接的方式将第一侧的保护层40缝合在两块囊体基材层10以及第一增强承载层20上，以及将第二侧的保护层40缝合在两块囊体基材层10以及第二增强承载层30上。

优选地，本实施例中的囊体基材层10从其第一侧到其第二侧依次包括耐候层、阻气层、承重层、焊接层及各相邻层之间的胶层。

优选地，本实施例中的耐候层由PVDF或PVDC材料制成，且耐候层暴露在高空环境中，主要起到抗紫外、保护内层材料以及防止气体泄露的作用。本实施例中的阻气层由聚乙烯醇或PET及聚乙烯醇或PET的镀金属薄膜组成。本实施例中的承重层为高强纤维层。本实施例中的高强纤维层为聚乙烯纤维层或芳纶纤维层或PBO纤维层。本实施例中的胶层可以是聚酯层或聚氨酯薄膜层。

上述囊体材料中的各层之间通过胶层连接，即耐候层、阻气层、承重层和焊接层中相邻各层之间通过胶层连接。胶层的材料可以为聚酯或聚氨酯等。在制作囊体材料的过程中，耐候层、阻气层、承重层和焊接层中相邻各层之间通过热熔的方式压合而成。另外，上述囊体材料复合层中的耐候层、阻气层、承重层和焊接层的厚度也可以根据实际工艺需求设定。

优选地，第一增强承载层20和第二增强承载层30均包括高强纤维层和热塑性薄膜层。薄膜层可以在预热熔缝合起粘结作用，并且可以密闭缝纫时产生的针孔，起到阻气的作用。

参见图3所示，根据本发明的另一方面，提供了一种囊体材料，即图2中囊体100的材料。该囊体材料包括多块依次对接的囊体基材层10、任意相邻两块囊体基材层10之间的对接缝隙50、覆盖并缝合在对接缝隙50的第一侧的第一增强承载层20、覆盖并缝合在对接缝隙50的与第一侧相对的第二侧上的第二增强承载层30以及设置在第一增强承载层20和第二增强承载层30的远离囊体基材层10的表面上的保护层40。

优选地，第一增强承载层20与囊体基材层10之间采用缝纫方式缝合，第二增强承载层30与囊体基材层10之间采用缝纫方式缝合；对接缝隙50第一侧的保护层40采用热熔焊接的方式缝合在两块囊体基材层10以及第一增强承载层20上；对接缝隙50第二侧的保护层40采用热熔焊接的方式缝合在两块囊体基材层10以及第二增强承载层30上，简单快捷，缝合强度高。

优选地，囊体基材层10从其第一侧到其第二侧依次包括耐候层、阻气层、承重层、焊接层及其相邻层之间的胶层。

优选地，本实施例中的耐候层由PVDF或PVDC材料制成，且耐候层暴露在高空环境中，主要起到抗紫外、保护内层材料以及防止气体泄露的作用。本实施例中的阻气层由聚乙烯醇和\或PET及聚乙烯醇和\或PET的镀金属薄膜组成。本实施例中的承重层为高强纤维层。本实施例中的高强纤维层为聚乙烯纤维层和\或芳纶纤维层和\或PBO纤维层。本实施例中的胶层可以是聚酯层和\或聚氨酯薄膜层。

上述囊体材料中的各层之间通过胶层连接，即耐候层、阻气层、承重层和焊接层中相邻各层之间通过胶层连接。胶层的材料可以为聚酯或聚氨酯等。在制作囊体材料的过程中，耐候层、阻气层、承重层和焊接层中相邻各层之间通过热熔的方式压合而成。另外，上述囊体材料复合层中的耐候层、阻气层、承重层和焊接层的厚度也可以根据实际工艺需求设定。

根据本发明的再一方面，提供了一种浮空器。该浮空器包括气囊，该气囊由上述实施例中的囊体材料制作而成。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

本发明采用对称的双面缝合结构，可以有效降低剥离应力带来的影响，提高缝合强度和气囊的可靠性。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种囊体材料的缝合方法，其特征在于，包括步骤：

在对接的两块囊体基材层(10)的对接缝隙(50)的第一侧覆盖并缝合第一增强承载层(20)；

在所述对接缝隙(50)的与第一侧相对的第二侧覆盖并缝合第二增强承载层(30)；

在所述第一增强承载层(20)和所述第二增强承载层(30)的远离所述囊体基材层(10)的表面上分别设置保护层(40)。

2.根据权利要求1所述的囊体材料的缝合方法，其特征在于，采用缝纫缝合方式将所述第一增强承载层(20)缝合在所述两块囊体基材层(10)上。

3.根据权利要求1所述的囊体材料的缝合方法，其特征在于，采用缝纫缝合的方式将所述第二增强承载层(30)缝合在所述两块囊体基材层(10)上。

4.根据权利要求1所述的囊体材料的缝合方法，其特征在于，采用热熔焊接的方式将所述对接缝隙(50)第一侧的所述保护层(40)缝合在所述两块囊体基材层(10)以及所述第一增强承载层(20)上，采用热熔焊接的方式将所述对接缝隙(50)将所述对接缝隙(50)第二侧的所述保护层(40)缝合在所述两块囊体基材层(10)以及所述第二增强承载层(30)上。

5.根据权利要求1所述的囊体材料的缝合方法，其特征在于，所述囊体基材层(10)从其第一侧到其第二侧依次包括耐候层、阻气层、承重层、焊接层及其相邻层之间的胶层。

6.根据权利要求5所述的囊体材料的缝合方法，其特征在于，所述耐候层由PVDF或PVDC材料制成。

7.根据权利要求5所述的囊体材料的缝合方法，其特征在于，所述阻气层由聚乙烯醇或PET及所述聚乙烯醇或PET的镀金属薄膜组成。

8.根据权利要求5所述的囊体材料的缝合方法，其特征在于，所述承重层为高强纤维层。

9.根据权利要求8所述的囊体材料的缝合方法，其特征在于，所述高强纤维层为聚乙烯纤维层或芳纶纤维层或PBO纤维层。

10.根据权利要求5所述的囊体材料的缝合方法，其特征在于，所述胶层为聚酯层或聚氨酯薄膜层。

11.根据权利要求1所述的囊体材料的缝合方法，其特征在于，所述第一增强承载层(20)和所述第二增强承载层(30)均包括高强纤维层和热塑性薄膜层。

12.一种囊体材料，其特征在于，包括多块依次对接的囊体基材层(10)、任意相邻两块所述囊体基材层(10)之间的对接缝隙(50)、覆盖并缝合在所述对接缝隙(50)的第一侧的第一增强承载层(20)、覆盖并缝合在所述对接缝隙(50)的与第一侧相对的第二侧上的第二增强承载层(30)以及设置在所述第一增强承载层(20)和所述第二增强承载层(30)的远离所述囊体基材层(10)的表面上的保护层(40)。

13.根据权利要求12所述的囊体材料，其特征在于，所述第一增强承载层(20)与所述囊体基材层(10)之间采用缝纫方式缝合，所述第二增强承载层(30)与所述囊体基材层(10)之间采用缝纫方式缝合。

14.根据权利要求12所述的囊体材料，其特征在于，所述对接缝隙(50)第一侧的所述保护层(40)采用热熔焊接的方式缝合在所述囊体基材层(10)以及所述第一增强承载层(20)上；

所述对接缝隙(50)第二侧的所述保护层(40)采用热熔焊接的方式缝合在所述囊体基材层(10)以及所述第二增强承载层(30)上。

15.根据权利要求12所述的囊体材料，其特征在于，所述囊体基材层(10)从其第一侧到其第二侧依次包括耐候层、阻气层、承重层、焊接层及其相邻层之间的胶层。

16.一种浮空器，包括气囊，其特征在于，所述气囊由权利要求12至15中任一项所述的囊体材料制作而成。