CN105836096A - 基于欧拉体的浮空器平台及其装配方法 - Google Patents

Abstract

一种基于欧拉体的浮空器平台及其装配方法，包括：欧拉体、引导球、索网蒙皮、硬质环状骨架、贯通管、悬挂索、矢量螺旋桨和吊舱，其中：贯通管的一端与欧拉体顶部相连，另一端与引导球相连；索网蒙皮覆盖欧拉体的表面，硬质环状骨架设置于欧拉体的最大直径处的外侧；矢量螺旋桨均匀设置于硬质环状骨架上，吊舱通过悬挂索与欧拉体相连；依次制备安装欧拉体、索网蒙皮、引导球、硬质环状骨架、矢量螺旋桨和吊舱；本发明结构简单，减小尺寸的同时有效提高浮力效率，降低对蒙皮材料的强度要求，实现性能最优。

Description

基于欧拉体的浮空器平台及其装配方法

技术领域

本发明涉及的是一种浮空器领域的技术，具体是一种基于欧拉体的浮空器平台及其装配方法。

背景技术

浮空器一般是指比重轻于空气的、依靠大气浮力升空的飞行器。与飞机相比，浮空器具有使用成本低、定点滞空时间长、载荷能力大、噪声低、能量消耗小、安全性好、效费比高等独特优势。因此，作为一种经济、安全、环保、对航线限制不大的运输工具，浮空器已经在民用的交通运输、环境监测、遥感通信、应急救援、公共安全等领域有着广泛的应用。

目前研制的临近空间浮空平台存在较多问题，如浮重平衡的维持、尺寸巨大、制造结构复杂、需要高强度的蒙皮材料。

经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN105015758A，公布日2015.11.4，公开了一种变囊体气囊及浮空器，包括飞艇和气球的气囊，气囊内设置帘布和吊线，吊线与三角形帘布尖端的滑轮或挂环连接，气囊的上方和下方都设置帘布，吊线分为固定吊线和调整吊线，并设置为连贯的，连贯的吊线依次穿过上帘布和下帘布的滑轮或挂环，最后和张紧动力装置连接，由张紧动力装置调整吊线的松紧度。但该技术通过吊线和帘布的组合调整气囊的形态，结构复杂，用料消耗较大，并且仅在中央设置固定吊线，变形的效果不佳，从而影响整个浮空器的状态。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种基于欧拉体的浮空器平台及其装配方法，通过引导球、硬质环状骨架及欧拉体形成升空、驻空及返回飞行过程中的浮空器形态可控；并且采用欧拉体和索网蒙皮提高浮力效率，减小外形尺寸，硬质环状骨架和矢量螺旋桨实现对浮空器平台的操作和控制，无需大面积舵面。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种基于欧拉体的浮空器平台，包括：引导球、欧拉体、硬质环状骨架、索网蒙皮和矢量螺旋桨，其中：引导球与欧拉体相通，并设置于欧拉体的上方；索网蒙皮覆盖欧拉体的表面，硬质环状骨架设置于欧拉体最大直径处的外侧，矢量螺旋桨均匀设置于硬质环状骨架上。

所述的欧拉体为周向无应力的轴对称自然充气外形，扁平度为0.6。

所述的引导球通过贯通管与欧拉体相通。

所述的索网蒙皮主要为经向索网。

所述的欧拉体下方连接有吊舱，吊舱通过悬挂索与欧拉体相连。

本发明涉及一种基于上述浮空器平台的装配方法，包括以下步骤：

步骤1、裁片焊接成形欧拉体，并在欧拉体囊体外侧索网蒙皮的对应位置焊接固定索网袢和管道。

步骤2、按照设计长度制备索网，并通过袢和管道覆设于欧拉体的外侧。

步骤3、制作贯通管和适配器，裁片焊接成形引导球。

步骤4、通过适配器和贯通管将引导球与欧拉体连接，并将引导球和欧拉体抽真空，在地面铺为圆形。

步骤5、依次安装硬质环状骨架和矢量螺旋桨。

步骤6、向引导球和欧拉体中充入氦气使其离地，通过悬挂索安装吊舱，并通过牵引绳放飞浮空器平台。

技术效果

与现有技术相比，本发明采用的欧拉体外形的囊体和索网蒙皮形成的结构在减小外形尺寸的同时提高浮力效率，提高承压能力并降低对蒙皮的强度和面密度要求，矢量螺旋桨有多种组合布置方式，安装方便，综合性能可最优化。

附图说明

图1为本发明示意图；

图2为本发明上升形态示意图；

图3为本发明下降形态示意图；

图中：1为欧拉体，2为引导球，3为索网蒙皮，4为硬质环状骨架，5为贯通管，6为悬挂索，7为矢量螺旋桨，8为吊舱。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

如图1所示，本实施例包括：欧拉体1、引导球2、索网蒙皮3、硬质环状骨架4、贯通管5、悬挂索6、矢量螺旋桨7和吊舱8，其中：贯通管5的一端与欧拉体1的顶部相连，另一端与引导球2相连；索网蒙皮3覆盖欧拉体1的表面，硬质环状骨架4设置于欧拉体1的最大直径处的外侧；矢量螺旋桨7均匀设置于硬质环状骨架4上，吊舱8通过悬挂索6与欧拉体1相连。

所述的欧拉体1为周向无应力的轴对称自然充气外形，扁平度为0.6。

所述的欧拉体1的自然充气外形减少周向应力，降低周向蒙皮的强度要求，并且与索网结构综合实现蒙皮面密度的轻量化，提高浮力效率；同时，球类外形相比于常规流线型，在相同体积下几何尺寸和表面积显著减少，可进一步提高单位体积浮力效率。

所述的引导球2通过贯通管5与欧拉体1相通，实现两个囊体内部的浮升气体(如氦气)的膨胀和收缩。

所述的欧拉体1为裁片焊接成形。

所述的引导球2为正球形，实现地面操作和升空返回整个浮空器平台的稳定。

所述的索网蒙皮3主要为经向索网。

所述的硬质环状骨架4可限制浮空器平台的形态变化，使其在上升过程中为羽毛球形，下降过程中为伞形，从而降低着陆速度，保护浮空器平台及其设备。

所述的矢量螺旋桨7可采用多种组合方式布置，能够有效操控浮空器平台的姿态和位置。

本实施例涉及上述浮空器平台的装配方法，刚柔部件单独加工制造成形，实现现场快速装配发放，具体包括以下步骤：

步骤1、裁片焊接成形欧拉体1，并在欧拉体1囊体外侧索网蒙皮3的对应位置焊接固定索网袢和管道。

步骤2、按照设计长度制备索网蒙皮3，并通过袢和管道覆设于欧拉体1的外侧。

步骤3、制作贯通管5和适配器，裁片焊接成形引导球2。

步骤4、通过适配器和贯通管5将引导球2与欧拉体1连接，并将引导球2和欧拉体1抽真空，在地面铺为圆形。

步骤5、依次安装硬质环状骨架4和矢量螺旋桨7。

步骤6、向引导球2和欧拉体1中充入氦气使其离地，通过悬挂索6安装吊舱8，并通过牵引绳放飞浮空器平台。

如图2所示，所述的浮空器平台上升时，气流自上而下流过浮空器平台，在欧拉体1表面产生压力，在上部的引导球2浮力和下部的吊舱8的重量的共同作用下，使浮空器平台以类似于羽毛形态上升。

如图3所示，所述的浮空器平台下降时，气流进入欧拉体1底部，产生较大的压力，将整个欧拉体1的囊体撑开，形成降落伞外形，从而产生较大的阻力，实现浮空器平台的减速缓慢下降。

所述的索网蒙皮3在一定的承压下，能够减小蒙皮的曲率半径，从而降低蒙皮上的应力；采用低强度的蒙皮材料，有效降低蒙皮的面密度，进一步减轻结构重量，提高浮力效率，解决浮空器超热引起的囊体超压问题，有效提高整个浮空器平台的承压能力。

所述的硬质环状骨架4设置于欧拉体1的最大直径处，实现升驻返全过程的形态可控。

所述的矢量螺旋桨7可实现±180°的矢量偏转，对平台进行操作和控制时无需大面积的舵面。

所述的欧拉体1、硬质环状骨架4和吊舱8单独加工，外置的硬质环状骨架4与吊舱8分别与欧拉体1相连，有效降低装配复杂度。

本实施例通过引导球2、欧拉体1和硬质环装骨架4实现浮空器平台的形态可控及可靠发放；索网蒙皮3减小蒙皮曲率半径，在同样的压差下能够有效的降低对蒙皮强度的要求，减轻蒙皮重量；刚柔结构独立加工制造，最后组装实现方便可靠性高；多矢量螺旋桨组合操控实现浮空器平台的机动及定点驻空；欧拉体1上部平摊便于铺设硬质高效率的太阳能电池。

Claims (5)

1.一种基于欧拉体的浮空器平台，其特征在于，包括：引导球、欧拉体、硬质环状骨架、索网蒙皮和矢量螺旋桨，其中：引导球与欧拉体相通，并设置于欧拉体的上方；索网蒙皮覆盖欧拉体的表面，硬质环状骨架设置于欧拉体最大直径处的外侧，矢量螺旋桨均匀设置于硬质环状骨架上；

所述的欧拉体为周向无应力的轴对称自然充气外形，扁平度为0.6。

2.根据权利要求1所述的浮空器平台，其特征是，所述的索网蒙皮主要为经向索网。

3.根据权利要求1所述的浮空器平台，其特征是，所述的引导球通过贯通管与所述的欧拉体相通。

4.根据权利要求3所述的浮空器平台，其特征是，所述的欧拉体下方连接有吊舱，吊舱通过悬挂索与欧拉体相连。

5.一种装配上述任一权利要求所述浮空器平台的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、裁片焊接成形欧拉体，并在欧拉体囊体外侧索网蒙皮的对应位置焊接固定索网袢和管道；

步骤2、按照设计长度制备索网蒙皮，并通过袢和管道覆设于欧拉体的外侧；

步骤3、制作贯通管和适配器，裁片焊接成形引导球；

步骤4、通过适配器和贯通管将引导球与欧拉体连接，并将引导球和欧拉体抽真空，在地面铺为圆形；

步骤5、依次安装硬质环状骨架和矢量螺旋桨；

步骤6、向引导球和欧拉体中充入氦气使其离地，通过悬挂索安装吊舱，并通过牵引绳放飞浮空器平台。