CN107399420B - 蒙皮、浮空器及蒙皮的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种蒙皮及制作方法。所述蒙皮包括层叠设置的防护层(1)和载荷承受层(3)，以及智能单元(21)，所述智能单元(21)设置于所述防护层(1)和载荷承受层(3)之间，其中，所述智能单元(21)为图像采集单元。本发明实施例提供的蒙皮，由于在蒙皮上设置有智能单元和太阳能电池单元，智能单元的图像采集单元取代了现有技术专门装设的相机，由于设置在蒙皮上，避免了吊舱的遮挡，具有更广泛的拍摄范围，也减少了由于装设相机而需要的人力成本，而且本发明实施例的图像采集单元具有更轻的重量，从而也减小了浮空器的能耗。另外，本发明实施例采用太阳能电池单元，取代了大体积大重量的太阳以电池板，减小能耗，更有利于浮空器的长时间驻空。
Description
技术领域
本发明涉及航天材料技术，更具体地，涉及一种可应用于浮空器的蒙皮、浮空器及蒙皮的制作方法。
背景技术
浮空器是一种轻于空气并依靠大气浮力升空的飞行器，可长时间驻留于对流层或平流层(stratosphere)内。现有的浮空器受控于地面指挥中心，而在工作时，一般通过太阳能电池板为其自身提供续航动力；另外，浮空器会携带有装设于吊舱的用于拍摄的相机。然而，太阳能电池板一般悬挂于吊舱的下方，体积和质量都较大，增加能耗，从而不利于浮空器长时间的驻空；而相机的设置由于吊舱和负载的遮挡，通常需要对装设的位置进行选择，而且相机的装设也花费了大量的人力，拍摄的范围也由于吊舱等的遮挡而受限。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种可以减少能耗并有利于图像拍摄的蒙皮、浮空器及蒙皮的制作方法。
根据本发明的第一方面，提供一种用于浮空器的蒙皮，包括层叠设置的防护层和载荷承受层，以及智能单元，所述智能单元设置于所述防护层和载荷承受层之间，其中，所述智能单元为图像采集单元。
优选地，所述智能单元的数量为多个。
优选地，所述智能单元包括镜头和柔性图像传感器，所述柔性图像传感器设置于所述载荷承受层上，所述防护层上设置有镜头安装孔，所述镜头穿过所述镜头安装孔并安装在所述镜头安装孔里，所述镜头与所述柔性图像传感器对准，使得所述柔性图像传感器能够感应透过所述镜头的光线并成像。
优选地，所述智能单元还包括微处理器，以及与所述微处理器电性连接的存储卡，所述微处理器用于与所述柔性图像传感器电性连接，所述存储卡用来存储图像信息。
优选地，还包括太阳能电池单元，所述太阳能电池单元设置在所述防护层和载荷承受层之间，并与所述智能单元相错开的排布，所述防护层由透明状耐候材料形成。
优选地，所述防护层为乙烯-四氟乙烯共聚膜。
优选地，所述防护层的内表面上设置有第一粘结层，所述智能单元以及太阳能电池单元通过所述第一粘结层粘结在所述防护层上，且所述第一粘结层为透明状，
和/或，在所述载荷承受层的内表面上设置有第二粘结层，所述智能单元以及太阳能电池单元通过所述第二粘结层粘结在所述载荷承受层上。
优选地，所述第一粘结层和第二粘结层分别为乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)。
优选地，所述载荷承受层由芳纶或者聚苯并双恶唑(PBO)形成。
优选地，所述载荷承受层厚度为80um-200um。
根据本发明的第二方面，提供一种所述的蒙皮的制作方法，所述制作方法包括以下步骤：
将智能单元和太阳能电池单元交错排布在所述载荷承受层以及防护层之间，并热压形成所述蒙皮。
优选地，在将智能单元和太阳能电池单元交错排布在所述载荷承受层以及防护层之间的步骤包括：
在所述载荷承受层的内表面上刷涂粘结胶或者放置胶膜，形成第二粘结层；
将所述智能单元和太阳能电池单元交错排布在所述第二粘结层上；
在所述防护层的内表面上刷涂粘结胶或者放置胶膜，形成第一粘结层；
将所述防护层覆盖在所述智能单元和太阳能电池单元上，并将多个智能单元的镜头分别对准并穿过位于所述防护层上的各自的镜头安装孔，所述防护层通过所述第一粘结层粘结在所述智能单元和太阳能电池单元上。
优选地，在所述热压过程中，形成所述蒙皮的热压温度为80℃-180℃，热压压力为0.1Mpa-1Mpa，热压时间为10分钟-180分钟。
优选地，在所述热压过程中，避开所述智能单元的镜头部分进行热压。
根据本发明的第三方面，提供一种浮空器，所述浮空器包括所述的蒙皮制成的囊体。
本发明实施例提供的蒙皮，由于在蒙皮上设置有智能单元和太阳能电池单元，智能单元的图像采集单元取代了现有技术专门装设的相机，由于设置在蒙皮上，避免了吊舱的遮挡，具有更广泛的拍摄范围，也减少了由于装设相机而需要的人力成本，而且本发明实施例的图像采集单元具有更轻的重量，从而也减小了浮空器的能耗。另外，本发明实施例采用太阳能电池单元，取代了大体积大重量的太阳以电池板，减小能耗，更有利于浮空器的长时间驻空。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。
图1为根据本发明实施例的蒙皮的结构示意图；
图2为根据本发明实施例的蒙皮的智能单元的结构示意图；
图3为根据本发明实施例的蒙皮的制作方法流程图。
具体实施方式
以下将参照附图更详细地描述本发明的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。
本发明中的蒙皮，可用来制作浮空器的囊体，例如制作平流层浮空器或对流层浮空器的囊体。
图1示出了根据本发明的蒙皮的一种截面结构。如图1所示，所述蒙皮包括层叠设置的防护层1和载荷承受层3，以及设置于防护层1与载荷承受层之间的中间夹层2。所述中间夹层2包括智能单元21及与智能单元21相互错开设置的太阳能电池单元22，其中，所述智能单元21为图像采集单元。
作为一种优选方案，所述蒙皮包括多个所述智能单元21，所述多个智能单元21分布在蒙皮的多个位置上，用于实现多位置、多角度图像采集。所述多个所述智能单元可在所述蒙皮的长度和宽度方向上间隔一定距离的排布，使得在该蒙皮制成囊皮后，能够覆盖较大的图像采集范围。
参考图2，所述智能单元21包括镜头211和柔性图像传感器212，镜头211设置于柔性图像传感器212表面，并与柔性图像传感器212正对。所述柔性图像传感器212设置于防护层1与载荷承受层3之间，所述柔性图像传感器212用于感应所述镜头211透射的预拍摄物体反射的光线，并感光成像。相对应的，在所述防护层1上设置有镜头安装孔(图中未示)，所述镜头211穿过并安装在所述镜头安装孔里，端部连接于柔性图像传感器212上，从而对镜头211进行固定，并使镜头211的入光端露出在所述蒙皮外部，更好的进行采光成像。
进一步的，所述智能单元21还包括微处理器213，以及与所述微处理器213电性连接的存储卡214，所述微处理器213用于与所述柔性图像传感器212电性连接，所述存储卡214用来存储图像信息。
所述太阳能电池单元22设置在所述防护层1和载荷承受层3之间，并与所述智能单元21相错开的排布。所述太阳能电池单元22用于吸收光能，并将光能转化成电能存储。
所述智能单元21的柔性图像传感器212和太阳能电池单元22设置在所述防护层1和载荷承受层3之间且相互错开的排布，以避免所述柔性图像传感器212和太阳能电池单元22之间出现叠置，从而影响各自功能的发挥。
所述载荷承受层3可由强度较高的纤维材料形成，例如芳纶或者聚苯并双恶唑(PBO)，用于承受外部来自外部的应力，是整个蒙皮的支撑结构。所述载荷承受层3厚度优选为80um-200um。
所述防护层1作为蒙皮的外表面层，由耐候性的透明材料形成，例如透明状的乙烯-四氟乙烯共聚膜。所述防护层1可以对蒙皮的内部结构进行防护，避免浮空器运行过程中的阳光辐射、冷热变化等外部因素对蒙皮造成破坏，增加蒙皮的使用寿命。同时，由于所述防护层1为透明状，外部光线可以穿过该防护层1进入所述中间夹层2，不影响太阳能电池单元22对光能的吸收。
在所述防护层1的内表面上设置有第一粘结层10，所述智能单元21以及太阳能电池单元22通过所述第一粘结层10粘结在所述防护层1上，或者同时在所述载荷承受层3的内表面上设置有第二粘结层20，所述太阳能电池单元22通过所述第二粘结层20粘结在所述载荷承受层3上。
所述第一粘结层10为透明状，优选为由乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)形成。所述第二粘结层20可由聚氨酯或者乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)等材料形成。
所述太阳能电池单元22为柔性太阳能电池，用于吸收光能并将所吸收的光能转变为电能，为浮空器提供电力。由于所述太阳能电池单元22和智能单元21柔性图像传感器212呈柔性状态，可随蒙皮的外形变化而折叠弯曲，不影响蒙皮本身的柔性外形。当智能单元21为多个时，所述智能单元21中的镜头211可布置为朝向多个方向，以最大角度的采集各个方向的图像信息。
本发明中的蒙皮，可采用将载荷承受层3、中间夹层2、以及防护层1依次叠置，并热压的方式形成。图3示出了根据本发明的蒙皮的一种制作方法，下面结合几个实施例详细说明所述蒙皮的制作方法。
实施例一：
制作本实施例中的蒙皮包括以下步骤：
S1)、制备柔性的太阳能电池单元22；
S2)、制备柔性的智能单元21；
S3)、将智能单元21和太阳能电池单元22交错排布在所述载荷承受层3以及防护层1之间，
在一个优选的方案中，该步骤又具体包括以下步骤：
在所述载荷承受层3的内表面上刷涂粘结胶或者放置胶膜，形成第二粘结层20，
将所述智能单元21和太阳能电池单元22交错排布在所述第二粘结层20上，
在所述防护层1的内表面上刷涂粘结胶或者放置胶膜，形成第一粘结层10，
将所述防护层1覆盖在所述智能单元21和太阳能电池单元22上，并将多个智能单元21的镜头分别对准并穿过位于所述防护层1上的各自的镜头安装孔，所述防护层1通过所述第一粘结层10粘结在所述智能单元21和太阳能电池单元22上；其中所述智能单元21和太阳能电池单元22要彼此错开排布，可避免在各层结构的叠加方向上重叠；
S4)、将步骤S3)中形成的多层结构在80℃、0.1MPa的压力下进行10分钟的热压，形成蒙皮；在热压的过程中，要避开所述镜头211部分，仅针对镜头以外的区域进行热压，以避免损坏镜头，例如，针对镜头的不同排布方式，做成热压模具，在该热压模具与镜头的排布相匹配，通过热压模具来热压；其中所述载荷承受层3内表面的所述胶膜或者粘结胶形成第二粘结层20，所述防护层1内表面的所述胶膜或者粘结胶形成第一粘结层10。
实施例二：
制作本实施例中的蒙皮包括以下步骤：
S1)、制备柔性的太阳能电池单元22；
S2)、制备柔性的智能单元21；
S3)、将智能单元21和太阳能电池单元22交错排布在所述载荷承受层3以及防护层1之间，
在一个优选的方案中，该步骤又具体包括以下步骤：
在所述载荷承受层3的内表面上刷涂粘结胶或者放置胶膜，形成第二粘结层20，
将所述智能单元21和太阳能电池单元22交错排布在所述第二粘结层20上，
在所述防护层1的内表面上刷涂粘结胶或者放置胶膜，形成第一粘结层10，
将所述防护层1覆盖在所述智能单元21和太阳能电池单元22上，并将多个智能单元21的镜头分别对准并穿过位于所述防护层1上的各自的镜头安装孔，所述防护层1通过所述第一粘结层10粘结在所述智能单元21和太阳能电池单元22上；其中所述智能单元21和太阳能电池单元22要彼此错开排布，可避免在各层结构的叠加方向上重叠；
S4)、将步骤S3)中形成的多层结构在130℃、0.55MPa的压力下进行95分钟的热压，形成蒙皮；在热压的过程中，要避开所述镜头部分，仅针对镜头以外的区域进行热压，以避免损坏镜头，例如，针对镜头的不同排布方式，做成热压模具，在该热压模具与镜头的排布相匹配，通过热压模具来热压；其中所述载荷承受层内表面的所述胶膜或者粘结胶形成第二粘结层20，所述防护层内表面的所述胶膜或者粘结胶形成第一粘结层10。
实施例三：
制作本实施例中的蒙皮包括以下步骤：
S1)、制备柔性的太阳能电池单元22；
S2)、制备柔性的智能单元21；
S3)、将智能单元21和太阳能电池单元22交错排布在所述载荷承受层3以及防护层1之间，
在一个优选的方案中，该步骤又具体包括以下步骤：
在所述载荷承受层3的内表面上刷涂粘结胶或者放置胶膜，形成第二粘结层20，
将所述智能单元21和太阳能电池单元22交错排布在所述第二粘结层20上，
在所述防护层1的内表面上刷涂粘结胶或者放置胶膜，形成第一粘结层10，
将所述防护层1覆盖在所述智能单元21和太阳能电池单元22上，并将多个智能单元21的镜头分别对准并穿过位于所述防护层1上的各自的镜头安装孔，所述防护层1通过所述第一粘结层10粘结在所述智能单元21和太阳能电池单元22上；其中所述智能单元21和太阳能电池单元22要彼此错开排布，可避免在各层结构的叠加方向上重叠；
S4)、将步骤S3)中形成的多层结构在180℃、1MPa的压力下进行180分钟的热压，形成蒙皮；在热压的过程中，要避开所述镜头部分，仅针对镜头以外的区域进行热压，以避免损坏镜头，例如，针对镜头的不同排布方式，做成热压模具，在该热压模具与镜头的排布相匹配，通过热压模具来热压；其中所述载荷承受层内表面的所述胶膜或者粘结胶形成第二粘结层20，所述防护层1内表面的所述胶膜或者粘结胶形成第一粘结层10。
本发明中的蒙皮的制作方法不限于上述三个实施例，只要是能够制作出满足使用要求的蒙皮的实施方式，均属于本发明的构思。
本发明实施例提供的蒙皮，由于在蒙皮上设置有智能单元和太阳能电池单元，智能单元的图像采集单元取代了现有技术专门装设的相机，由于设置在蒙皮上，避免了吊舱的遮挡，具有更广泛的拍摄范围，也减少了由于装设相机而需要的人力成本，而且本发明实施例的图像采集单元具有更轻的重量，从而也减小了浮空器的能耗。另外，本发明实施例采用太阳能电池单元，取代了大体积大重量的太阳以电池板，减小能耗，更有利于浮空器的长时间驻空。
应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (12)
1.一种用于浮空器的蒙皮，其特征在于，包括层叠设置的防护层(1)和载荷承受层(3)，以及智能单元(21)，所述智能单元(21)设置于所述防护层(1)和载荷承受层(3)之间，其中，所述智能单元(21)为图像采集单元，
所述智能单元(21)包括镜头(211)和柔性图像传感器(212)，所述柔性图像传感器(212)设置于所述载荷承受层(3)上，所述防护层(1)上设置有镜头安装孔，所述镜头(211)穿过所述镜头安装孔并安装在所述镜头安装孔里，所述镜头(211)与所述柔性图像传感器(212)对准，使得所述柔性图像传感器(212)能够感应透过所述镜头(211)的光线并成像，
所述智能单元还包括微处理器(213)，以及与所述微处理器(213)电性连接的存储卡(214)，所述微处理器(213)用于与所述柔性图像传感器(212)电性连接，所述存储卡(214)用来存储图像信息；
所述蒙皮还包括太阳能电池单元(22)，所述太阳能电池单元(22)设置在所述防护层(1)和载荷承受层(3)之间，并与所述智能单元(21)相错开的排布，所述防护层由透明状耐候材料形成。
2.根据权利要求1所述的蒙皮，其特征在于，所述智能单元(21)的数量为多个。
3.根据权利要求1所述的蒙皮，其特征在于，所述防护层(1)为乙烯-四氟乙烯共聚膜。
4.根据权利要求1所述的蒙皮，其特征在于，所述防护层(1)的内表面上设置有第一粘结层(10)，所述智能单元(21)以及太阳能电池单元(22)通过所述第一粘结层(10)粘结在所述防护层(1)上，且所述第一粘结层(10)为透明状，
和/或，在所述载荷承受层(3)的内表面上设置有第二粘结层(20)，所述智能单元(21)以及太阳能电池单元(22)通过所述第二粘结层(20)粘结在所述载荷承受层(3)上。
5.根据权利要求4所述的蒙皮，其特征在于，所述第一粘结层(10)和第二粘结层(20)分别为乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)。
6.根据权利要求1所述的蒙皮，其特征在于，所述载荷承受层(3)由芳纶或者聚苯并双恶唑(PBO)形成。
7.根据权利要求1所述的蒙皮，其特征在于，所述载荷承受层(3)厚度为80um-200um。
8.一种权利要求1-7任一项所述的蒙皮的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括以下步骤：
将智能单元(21)和太阳能电池单元(22)交错排布在所述载荷承受层(3)以及防护层(1)之间，并热压形成所述蒙皮。
9.根据权利要求8所述的蒙皮的制作方法，其特征在于，在将智能单元(21)和太阳能电池单元(22)交错排布在所述载荷承受层(3)以及防护层(1)之间的步骤包括：
在所述载荷承受层(3)的内表面上刷涂粘结胶或者放置胶膜，形成第二粘结层(20)；
将所述智能单元(21)和太阳能电池单元(22)交错排布在所述第二粘结层(20)上；
在所述防护层(1)的内表面上刷涂粘结胶或者放置胶膜，形成第一粘结层(10)；
将所述防护层(1)覆盖在所述智能单元(21)和太阳能电池单元(22)上，并将多个智能单元(21)的镜头分别对准并穿过位于所述防护层(1)上的各自的镜头安装孔，所述防护层(1)通过所述第一粘结层(10)粘结在所述智能单元(21)和太阳能电池单元(22)上。
10.根据权利要求8-9任一项所述的蒙皮的制作方法，其特征在于，在所述热压过程中，形成所述蒙皮的热压温度为80℃-180℃，热压压力为0.1Mpa-1Mpa，热压时间为10分钟-180分钟。
11.根据权利要求10所述的蒙皮的制作方法，其特征在于，在所述热压过程中，避开所述智能单元(21)的镜头部分进行热压。
12.一种浮空器，其特征在于，所述浮空器包括根据权利要求1-7任一项所述的蒙皮制成的囊体。
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