CN106114810A - 浮空器囊体和浮空器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种浮空器囊体和浮空器，浮空器囊体包括：内囊皮，内囊皮的内部形成主囊腔；外囊皮，设置在内囊皮的外侧，外囊皮与内囊皮之间形成隔热囊腔。浮空器囊体包括主囊腔和隔热囊腔，主囊腔内主要填充用于提供浮力的气体，隔热囊腔设置在主囊腔的外侧，用于在主囊腔和外界环境之间提供隔热，避免外界的热量直接传到到主囊腔内并加热气体，浮空器囊体内的气体升温的速度低于现有的浮空器囊体内的气体升温的速度，即气体膨胀速度也较慢，浮空器囊体内的气压较低，因此浮空器囊体可以再更苛刻的情况下保持不放气，避免浮空器囊体因失气过多而导致浮力不足，使得浮空器囊体的运行更加安全与稳定，并且提高浮空器囊体的运行周期。

Description

浮空器囊体和浮空器

技术领域

本发明涉及飞行机械领域，具体而言，涉及一种浮空器囊体和浮空器。

背景技术

浮空器是一种利用氦气等轻质气体的浮力将不同载荷系统运送到临近空间，实现对地观测、天地通讯、预警预测等功能的设备，其有效的升力全部由特殊材料所制成的浮空器囊体内装载的氦气等轻质气体来提供。

现有技术中的浮空器的浮空器囊体分为零压浮空器囊体和超压浮空器囊体。超压浮空器囊体在升空及驻空时会受到环境热的作用，使得浮空器囊体内部的气压升高，受限于浮空器囊体本身的耐压能力，浮空器囊体通常会将一部分的气体排出囊外。

例如：浮空器在驻空阶段，夜晚时，囊体所处的环境温度大约在零下55℃以下，囊内气体温度较低，囊体处于零压状态；当太阳升起时，囊体受到太阳直射、地球反射、地球红外辐射、环境散射等热环境的影响，热量经由浮空器囊体表面传递给囊内气体，此时浮空器囊体整体受热膨胀，如果浮空器囊体表面材料吸收热量过多将会引起囊内气压过高，为了避免压力超过浮空器囊体的耐受压力，浮空器囊体会打开阀门放气以降低压力，使得压力维持在安全水平。

但是，如浮空器囊体放气过多，浮空器囊体内的气体总量就会减少太多，当囊体处于夜晚时气体的温度会下降，若气体过少则会由于不能提供足够的浮力，导致浮空器囊体下降，甚至坠落。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种浮空器囊体和浮空器，以解决现有技术中浮空器囊体吸收热量过多，导致浮空器囊体内压力过大的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种浮空器囊体，包括：内囊皮，内囊皮的内部形成主囊腔；外囊皮，设置在内囊皮的外侧，外囊皮与内囊皮之间形成隔热囊腔。

进一步地，隔热囊腔为多个，多个隔热囊腔设置在主囊腔的外侧。

进一步地，隔热囊腔为多个，多个隔热囊腔设置在主囊腔的外侧，外囊皮与内囊皮的连接轮廓呈半球型或多边形；其中外囊皮与内囊皮的连接轮廓呈多边形时，多个隔热囊腔包括多个五边形的隔热囊腔和多个六边形的隔热囊腔，每个五边形的隔热囊腔的5 个边分别与5个六边形的隔热囊腔相邻接，每个六边形的隔热囊腔的3个互不相邻的边分别与3个五边形的隔热囊腔相邻接，另3个互不相邻的边分别与3个六边形的隔热囊腔相邻接。

进一步地，隔热囊腔内相互间隔地设置多个支撑囊腔，支撑囊腔通过支撑囊皮与隔热囊腔相互隔离，支撑囊皮的一端与内囊皮连接，支撑囊皮的另一端与外囊皮连接，支撑囊皮围成支撑囊腔。

进一步地，支撑囊皮的朝向外囊皮的外侧的一段的外表面具有用于反射热量的第四镀层。

进一步地，支撑囊皮的朝向外囊皮的外侧的一段的内表面具有用于阻止热发散的第五镀层。

进一步地，浮空器囊体还包括多个设置在外囊皮和内囊皮之间的支撑件，支撑件的一端与外囊皮连接，另一端与内囊皮连接。

进一步地，外囊皮的外表面具有用于反射热量的第一镀层。

进一步地，外囊皮的内表面具有用于阻止热发散的第二镀层。

进一步地，内囊皮的外表面具有用于反射热量的第三镀层。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种浮空器，包括本体和浮空器囊体，浮空器囊体为浮空器提供浮力，浮空器囊体为上述的浮空器囊体。

应用本发明的技术方案，浮空器囊体包括主囊腔和隔热囊腔，主囊腔内主要填充用于提供浮力的气体，隔热囊腔设置在主囊腔的外侧，用于在主囊腔和外界环境之间提供隔热，避免外界的热量直接传到到主囊腔内并加热气体，浮空器囊体内的气体升温的速度低于现有的浮空器囊体内的气体升温的速度，即气体膨胀速度也较慢，浮空器囊体内的气压较低，因此浮空器囊体可以再更苛刻的情况下保持不放气，避免浮空器囊体因失气过多而导致浮力不足，使得浮空器囊体的运行更加安全与稳定，并且提高浮空器囊体的运行周期。

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示出了根据本发明的浮空器囊体的第一种实施例的结构示意图；

图2示出了根据本发明的浮空器囊体的第一种实施例的热量传递示意图；以及

图3示出了根据本发明的浮空器囊体的第二种实施例的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、内囊皮；20、外囊皮；30、支撑囊皮；100、主囊腔；200、隔热囊腔；300、支撑囊腔；301、第四镀层；302、第五镀层。

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。

根据本发明的一个方面，提供了一种浮空器囊体，如图1至3所示，该浮空器囊体包括：内囊皮10，内囊皮10的内部形成主囊腔100；外囊皮20，设置在内囊皮10的外侧，外囊皮20与内囊皮10之间形成隔热囊腔200。

本发明的浮空器囊体包括主囊腔100和隔热囊腔200，主囊腔100内主要填充用于提供浮力的气体，隔热囊腔200设置在主囊腔100的外侧，用于在主囊腔100和外界环境之间提供隔热，避免外界的热量直接传到到主囊腔100内并加热气体，因此在相同环境下，本发明的浮空器囊体内的气体升温的速度低于现有的浮空器囊体内的气体升温的速度，即气体膨胀速度也较慢，浮空器囊体内的气压较低，因此浮空器囊体可以在更苛刻的情况下保持不放气，避免浮空器囊体因失气过多而导致浮力不足，使得浮空器囊体的运行更加安全与稳定，并且提高浮空器囊体的运行周期。

优选地，外囊皮20的外表面具有用于反射热量的第一镀层。更优选地，外囊皮20的外表面具有第一金属镀层。例如铝镀层、铜镀层、铬镀层或银镀层。

第一镀层用于反射外界传递到外囊皮20的外表面的热量，例如阳光照射、热辐射、地面反射的热量以及大气的热量。

优选地，外囊皮20的内表面具有用于阻止热发散的第二镀层。更优选地，外囊皮20的内表面具有第二金属镀层。例如铝镀层、铜镀层、铬镀层或银镀层。

第二镀层主要用于降低从外囊皮20朝向隔热囊腔200发散的热量，主要形式为表面升温以及热辐射。

优选地，内囊皮10的外表面具有用于反射热量的第三镀层。更优选地，内囊皮10的外表面具有第三金属镀层。例如铝镀层、铜镀层、铬镀层或银镀层。

第三镀层主要用于反射传递到内囊皮10的外表面的热量，若该部分内囊皮10未被隔热囊腔200覆盖，则热量主要来源于外界环境，例如阳光照射、热辐射、地面反射的热量以及大气的热量；若该部分内囊皮10被隔热囊腔200覆盖，则热量主要来源于隔热囊腔200内，例如外囊皮20的热辐射以及隔热囊腔200内的对流热。

需要指出的是，上述镀层均不限于金属镀层，可以起到相同效果的其他材料均可以作为镀层的材料，例如泡沫材料、塑料材料、碳材料或陶瓷等。

优选地，隔热囊腔200为多个，多个隔热囊腔200设置在主囊腔100的外侧。

为了达到更好的隔热效果，隔热囊腔200应当覆盖尽量多的主囊腔100的外表面，因此作为本发明的一种实施例，设置多个隔热囊腔200可以更完整的覆盖主囊腔100的外表面，起到更好的隔热效果。

优选地，隔热囊腔200为多个，多个隔热囊腔200设置在主囊腔100的外侧，外囊皮20与内囊皮10的连接轮廓呈半球型或多边形；其中外囊皮20与内囊皮10的连接轮廓呈多边形时，多个隔热囊腔200包括多个五边形的隔热囊腔和多个六边形的隔热囊腔，每个五边形的隔热囊腔的5个边分别与5个六边形的隔热囊腔相邻接，每个六边形的隔热囊腔的3个互不相邻的边分别与3个五边形的隔热囊腔相邻接，另3个互不相邻的边分别与3个六边形的隔热囊腔相邻接。

如图1示出的本发明的浮空器囊体的第一种实施例，在该实施例中，多个呈半球型的隔热囊腔200设置在主囊腔100的外表面上，围成半球型的隔热囊腔200的外囊皮20与内囊皮10的连接轮廓呈圆形，这种半球型的隔热囊腔200在起到隔热效果的同时，制造也较便捷，浮空器囊体的成本较低，具有更好的经济型。

图2示出了上述实施例的热传递效果图，需要指出的是，该实施例的浮空器囊体具有第一镀层、第二镀层和第三镀层。如图2所示，外界的热量A传递到隔热囊腔200的外表面，第一镀层的反射率能够达到90％，因此大部分热量被第一镀层反射，即图中显示的热量B，一小部分热量穿过第一镀层和外囊皮20，到达第二镀层，第二镀层的红外发射率小于15％，因此热量C缓慢的传递到隔热囊腔200内，这部分热量到达内囊皮10表面的第三镀层，第三镀层与第一镀层相似，也能反射大部分的热量，即图中显示的热量D，因此最后进入主囊腔100并使气体升温的热量E仅是开始的热量A的1％以下。

可见，本发明的浮空器囊体的隔热效果好于现有的单镀层结构的浮空器囊体。

作为图1中实施例的一个变形，为了更多的覆盖主囊腔100的外表面，因此多个隔热囊腔200包括多个五边形的隔热囊腔和多个六边形的隔热囊腔，其中每个五边形的隔热囊腔的五个边分别与五个六边形的隔热囊腔相邻接，而每个六边形的隔热囊腔的三个不相邻的边分别与三个五边形的隔热囊腔相邻接，另三个不相邻的边分别与三个六边形的隔热囊腔相邻接。这种结构的外囊皮20围成的形状更接近球形，因此能够与球形的主囊腔100更好的配合。

其中五边形的隔热囊腔的朝向外界的表面的形状为五边形，而六边形的隔热囊腔的朝向外界的表面的形状为六边形，即浮空器囊体的外表面为由多个五边形和多个六边形构成的球面。

在一种优选实施例中，多个隔热囊腔200包括12个五边形的隔热囊腔和20个六边形的隔热囊腔。该实施例的多个隔热囊腔200围成的形状可以参考足球的形状。

如图3所示的优选实施例，隔热囊腔200内相互间隔地设置多个支撑囊腔300，支撑囊腔300通过支撑囊皮30与隔热囊腔200相互隔离，支撑囊皮30的一端与内囊皮10连接，支撑囊皮30的另一端与外囊皮20连接，支撑囊皮30围成支撑囊腔300。

图3为上述实施例的浮空器囊体的中剖图，如图所示，隔热囊腔200为一整体的腔体，支撑囊腔300用于维持隔热囊腔200的形状，这种结构相比第一种实施例的造价更高，但隔热效果更好，并且在内囊皮10上进行的连接更少，即缝合或粘接外囊皮20的面积更小。

在一些更优选实施例中，支撑囊皮30的朝向外囊皮20的外侧的一段的外表面具有用于反射热量的第四镀层301。第四镀层301的作用相当于外囊皮20外表面的第一镀层。第四镀层301为第四金属镀层，例如铝镀层、铜镀层、铬镀层或银镀层。

支撑囊皮30的朝向外囊皮20的外侧的一段的内表面具有用于阻止热发散的第五镀层302。第五镀层302的作用相当于外囊皮20内表面的第二镀层。第五镀层302为第五金属镀层。例如铝镀层、铜镀层、铬镀层或银镀层。

此外，为了支撑隔热囊腔200，支撑囊腔300内的其他压力大于隔热囊腔200，因此支撑囊皮30拥有更好的承压能力。

优选地，在一个未在附图中示出的第四实施例中，浮空器囊体还包括多个设置在外囊皮20和内囊皮10之间的支撑件，支撑件的一端与外囊皮20连接，另一端与内囊皮10连接。其中优选地，隔热囊腔200为一整体。

支撑件可以为吊绳，即采用类似自行车车轮中车条支撑轮毂的结构来维持隔热囊腔200的形状；支撑件还可以为支架，支架的结构更稳定，但重量更重。

需要指出的是，隔热囊腔200内可以填充与主囊腔100内一样的轻质气体，或者也可以填充空气、氮气等更便宜的气体。优选地，相比主囊腔100内的气体，隔热囊腔200内的气体为具有较低的热膨胀率的气体。

本发明还提供了一种浮空器，包括本体和浮空器囊体，浮空器囊体为浮空器提供浮力，浮空器囊体为上述的浮空器囊体。

由于采用了本发明的浮空器囊体，该浮空器囊体在相同温度下膨胀率更小，因此浮空器囊体可以不放气或少放气，维持浮空器囊体内气体的总量，这样不仅能够提高浮空器囊体的稳定性与安全性，还可以提高浮空器囊体的有效工作时间，即提高浮空器的有效滞空时间。

由于上述浮空器具有长滞空时间和高稳定性等特点，适合作为临近空间飞行器。

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 (11)

1.一种浮空器囊体，其特征在于，包括：

内囊皮(10)，所述内囊皮(10)的内部形成主囊腔(100)；

外囊皮(20)，设置在所述内囊皮(10)的外侧，所述外囊皮(20)与所述内囊皮(10)之间形成隔热囊腔(200)。

2.根据权利要求1所述的浮空器囊体，其特征在于，所述隔热囊腔(200)为多个，多个所述隔热囊腔(200)设置在所述主囊腔(100)的外侧。

3.根据权利要求1所述的浮空器囊体，其特征在于，所述隔热囊腔(200)为多个，多个所述隔热囊腔(200)设置在所述主囊腔(100)的外侧，所述外囊皮(20)与所述内囊皮(10)的连接轮廓呈半球型或多边形；其中所述外囊皮(20)与所述内囊皮(10)的连接轮廓呈多边形时，多个所述隔热囊腔(200)包括多个五边形的隔热囊腔和多个六边形的隔热囊腔，每个五边形的隔热囊腔的5个边分别与5个六边形的隔热囊腔相邻接，每个六边形的隔热囊腔的3个互不相邻的边分别与3个五边形的隔热囊腔相邻接，另3个互不相邻的边分别与3个六边形的隔热囊腔相邻接。

4.根据权利要求1所述的浮空器囊体，其特征在于，所述隔热囊腔(200)内相互间隔地设置多个支撑囊腔(300)，所述支撑囊腔(300)通过支撑囊皮(30)与所述隔热囊腔(200)相互隔离，所述支撑囊皮(30)的一端与所述内囊皮(10)连接，所述支撑囊皮(30)的另一端与所述外囊皮(20)连接，所述支撑囊皮(30)围成所述支撑囊腔(300)。

5.根据权利要求4所述的浮空器囊体，其特征在于，所述支撑囊皮(30)的朝向所述外囊皮(20)的外侧的一段的外表面具有用于反射热量的第四镀层(301)。

6.根据权利要求4所述的浮空器囊体，其特征在于，所述支撑囊皮(30)的朝向所述外囊皮(20)的外侧的一段的内表面具有用于阻止热发散的第五镀层(302)。

7.根据权利要求1所述的浮空器囊体，其特征在于，所述浮空器囊体还包括多个设置在所述外囊皮(20)和所述内囊皮(10)之间的支撑件，所述支撑件的一端与所述外囊皮(20)连接，另一端与所述内囊皮(10)连接。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的浮空器囊体，其特征在于，所述外囊皮(20)的外表面具有用于反射热量的第一镀层。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的浮空器囊体，其特征在于，所述外囊皮(20)的内表面具有用于阻止热发散的第二镀层。

10.根据权利要求1至7中任一项所述的浮空器囊体，其特征在于，所述内囊皮(10)的外表面具有用于反射热量的第三镀层。

11.一种浮空器，包括本体和浮空器囊体，所述浮空器囊体为所述浮空器提供浮力，其特征在于，所述浮空器囊体为权利要求1至10中任一项所述的浮空器囊体。