CN107719624B - 一种平流层浮空器的地面状态防垂及充气恢复方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于浮空器技术领域，涉及一种平流层浮空器的地面状态防垂及充气恢复方法，其主要步骤包括：(1)根据平流层浮空器充入氦气的体积尺寸及多余部分尺寸计算出基准点和连接点的位置；(2)根据相应的断裂力值制作防垂绳；(3)使用防垂绳对接连接点，以使未充入氦气的多余部分挂于充氦气部分。本发明能使平流层浮空器在地面状态下，吊起未充气部分囊体，防止与地面接触破损，减小浮空器地面状态尺寸，便于附件安装及浮空器浮力转移，降低释放库的体积需求，并且能在充气过程中自动释放，恢复膨胀状态。

Description

一种平流层浮空器的地面状态防垂及充气恢复方法

技术领域

本发明涉及浮空器技术领域，尤其是一种平流层浮空器的地面状态防垂及充气恢复方法。

背景技术

平流层浮空器是利用比重轻于空气的气体，凭借大气浮力升空的飞行器。平流层浮空器一般在海拔20km以上高度执行任务，因其驻空时间长，使用成本低廉，覆盖区域广等优点被广泛应用于交通、运输、娱乐、赈灾、影视拍摄、科学实验，军事任务等等。

平流层浮空器一般采用氦气作为升空气体，正常情况下其部署过程分为准备、展开、充气、释放、爬升和调整等阶段。其中，准备、展开、充气阶段都在地面进行。平流层浮空器回到地面时需要排放掉一定量的内部氦气，但是出于氦气使用成本的考虑，一般不会全部排空。这使得平流层浮空器在地面呈现一个半充气状态，此时囊体只有一部分充有氦气，由于浮力作用主要聚集于囊体上方并撑起一部分囊体，导致地面状态下平流层浮空器的高度尺寸很大，这使得对地面保障设备的要求提高，如释放库等需要较大尺寸。并且，地面状态下未充气部分的囊体垂于地面，会增加囊体破损的可能性。在需要长途运输平流层浮空器的情况下就需要完全放空氦气，并折叠囊体蒙皮，巨大的囊体蒙皮折叠困难，需要巨大的工作量。

中国专利号为CN201610422587.4的专利公开了一种大面积飞艇蒙皮的折叠展开方法及使用的滚轴行走平台，其技术方案为利用滚轴行走平台和人工配合进行，滚轴行走平台至少包含卷轴、行走机构和电机，行走机构设置在卷轴的两端，卷轴与行走机构沿卷轴的周向转动连接，行走机构的行走方向与卷轴垂直，卷轴的一端还与电机连接，卷轴以可拆卸的方式与行走机构及电机连接；人工将经过第一步折叠的蒙皮的一端固定到卷轴上，另一端利用沙袋等重物压住以后启动电机，电机驱动卷轴旋转，将蒙皮缠绕到卷轴上，缠绕过程中人工校准滚轴行走平台沿蒙皮行走，保证缠绕整齐。这种方法能有效对地面状态排气后的平流层浮空器囊体蒙皮进行折叠，但是其结构较为复杂，制造安装运转成本高，并且无法对不完全排气的囊体蒙皮进行高效折叠。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种平流层浮空器的地面状态防垂及充气恢复方法，能够使平流层浮空器在地面状态部分充气时的囊体蒙皮有效折叠，减少基础保障设备投入并降低破损几率。

本发明所述平流层浮空器的地面状态防垂及充气恢复方法，包括如下步骤：

(1)根据平流层浮空器充入氦气的体积尺寸及多余部分尺寸计算出基准点和连接点的位置；

(2)根据相应的断裂力值制作防垂绳；

(3)使用防垂绳对接连接点，以使未充入氦气的多余部分挂于充氦气部分。

进一步地，所述步骤(1)中，当平流层浮空器充入浮空所需体积的氦气后，确定充入氦气部分的尺寸，从囊体蒙皮顶部中轴线位置沿囊体右左两侧向下，充入氦气部分周长1/2处位置作为基准点，基准点向上长度为地面状态未充入氦气部分囊体周长1/4处作为上连接点确定位置，基准点向下长度为地面状态未充入氦气部分囊体周长1/4处作为下连接点确定位置。

进一步地，所述步骤(1)中，基准点上连接点，下连接点在平流层浮空器的囊体横轴上设置多个，位置与纵向加强筋一致。

进一步地，所述步骤(2)中，当平流层浮空器充入浮空所需体积的氦气后，基准点位置确定，基准点以下部分为未充入氦气部分的囊体呈地面下垂状态，重量G＝充气部分囊体周长L×囊体纵向长度D×材料克重ρ；防垂绳预设的断裂力值为T，设置防垂绳数量n＝囊体纵向加强筋数量，则预设T<防垂绳断裂力值>≥G(未充入氦气部分囊体重量)/(n+1)，同时T-G/(n+1)≤10N，防垂绳由芳纶线绳索构成，根据预设的断裂力值T对所需长度对绳索进行裁剪、画线、编号，匝成相应股数。

进一步地，所述步骤(3)中，对地面状态下未充入氦气部分囊体，将上连接点与下连接点间部分，以基准点为中点折叠，将下连接点翻折向上与上连接点连接，将防垂绳安装于对应的位置与囊体加强筋进行缝纫。

本发明的有益效果为：

1、通过折叠结构的平流层浮空器的防垂，减小浮空器地面状态尺寸，便于附件安装及浮空器浮力转移。

2、折叠状态下，平流层浮空器整体体积减小，高度降低，减少释放库材料及制作成本。

3、折叠防垂结构，能够有效防止未充气的多余部分与地面接触，防止破损。

4、连接结构简单，安装迅速。

5、防垂结构及绳索整体重量轻，不影响平流层浮空器的升空。

附图说明

图1为平流层浮空器地面状态下防垂绳未连接状态截面示意图；

图2为平流层浮空器地面状态下防垂绳连接状态截面示意图；

图3为图2右侧视图。

图中所示：1-左上连接点；2-右上连接点；3-左下连接点；4-右下连接点；5-左基准点；6-右基准点；7-充入氦气部分囊体；8-未充入氦气部分囊体；9-防垂绳，10-平流层浮空器囊体，11-折叠部分囊体。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。

本发明中所述“连接”是通过防垂绳媒介连接。不是单指某一种特定的媒介连接结构，应当做广义解释。

本发明所述平流层浮空器的地面状态防垂及充气恢复方法包括如下步骤：

(1)确定基准点和连接点的位置，当所述平流层浮空器充入浮空所需体积的氦气后，如图1-2所示，确定充入氦气部分囊体7的尺寸，从囊体蒙皮顶部中轴线位置沿囊体左右两侧向下，充入氦气部分囊体7周长1/2处位置作为基准点，分别为左基准点5、右基准点6。从左基准点5、右基准点6点向上，长度为地面状态未充入氦气部分囊体8的周长1/4处作为左上连接点1、右上连接点2的位置；从左基准点5、右基准点6向下，长度为地面状态未充入氦气部分囊体8的周长1/4处作为左下连接点3、右下连接点4的位置，左基准点5、右基准点6与左下连接点3、右下连接点4在平流层浮空器囊体横轴上设置多个，位置与纵向加强筋(图中未示)一致。

(2)当浮空器充入浮空所需体积的氦气后，各基准点位置确定，基准点以下的部分为未充入氦气部分囊体8的地面状态时呈下垂形态，其重量G＝为充气部分囊体长度L×囊体长度D×材料克重ρ。所述防垂绳9预设断裂力值为T，设置防垂绳数量n＝囊体纵向加强筋数量，则预设T<防垂绳断裂力值>≥G(未充入氦气部分囊体重量)/(n+1)，同时T-G/(n+1)≤10N，防垂绳9由芳纶线绳索构成，根据预设的断裂力值T对所需长度对绳索进行裁剪、画线、编号，匝成相应股数。

(3)在地面状态时，平流层浮空器囊体10为部分充气状态，整个囊体分为充入氦气部分囊体7与未充入氦气部分囊体8。将未充入氦气部分囊体8，从左下连接点3与从右下连接点4处向两侧拉，并沿左基准点5、右基准点6向上折叠，与左上连接点1、右上连接点2重合，通过防垂绳9将对应的上下连接点媒介连接。此时折叠部分囊体11呈多层状态被固定在平流层浮空器囊体10的两侧。

(4)所述平流层浮空器囊体10在充气过程中，囊体压力逐渐升高，当达到防垂绳9断裂力值T限定的阈值时，防垂绳9断裂，平流层浮空器囊体10能够有效恢复为正常膨胀状态。

本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的范围。

Claims (3)

1.一种平流层浮空器地面状态防垂及充气恢复方法，所述方法包括如下步骤：

步骤一，将平流层浮空器充入浮空所需体积的氦气后，确定充入氦气部分的尺寸，从囊体蒙皮顶部中轴线位置沿囊体左右两侧向下，充入氦气部分周长1/2处位置作为基准点，基准点向上长度为地面状态未充入氦气部分囊体周长1/4处作为上连接点确定位置，基准点向下长度为地面状态未充入氦气部分囊体周长1/4处作为下连接点确定位置；

在步骤二，当浮空器充入浮空所需体积的氦气后，基准点位置确定，基准点以下的部分为未充气部分囊体，地面状态时呈下垂形态，其重量G＝未充气部分囊体周长L×囊体纵向长度D×材料克重ρ；所述防垂绳预设其断裂力值为T，设置防垂绳数量n＝囊体纵向加强筋数量，则预设T<防垂绳断裂力值>≥G(未充气部分囊体重量)/(n+1)，同时T-G/(n+1)≤10N，防垂绳由芳纶线绳索构成，根据预设的断裂力值T确定绳索的长度，然后进行裁剪、画线、编号，匝成相应股数；

步骤三，对地面状态下未充入氦气部分囊体，将上连接点与下连接点间部分，以基准点为中点折叠，将下连接点翻折向上与上连接点连接，将防垂绳安装于对应的位置与囊体加强筋进行手工缝纫。

2.根据权利要求1所述的平流层浮空器地面状态防垂及充气恢复方法，其特征在于：在所述步骤一中，所述基准点与连接点在平流层浮空器囊体横轴上设置多个，位置与纵向加强筋一致。

3.根据权利要求1所述的平流层浮空器地面状态防垂及充气恢复方法，其特征在于：在所述步骤二中，上下连接点之间的连接方式是通过防垂绳媒介连接。

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