CN109649631B - 一种“南瓜球”型浮空器及其制作方法 - Google Patents

一种“南瓜球”型浮空器及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种“南瓜球”型浮空器及其制作方法。通过调整焊接工艺，在裁片边缘设计缺口，在裁片拼接前，首先用补片将裁片开口处焊接，然后将裁片拼接，最后端部密封。该种制作方法，避免了通过高强绳索约束变形，使浮空器在充压下形成“南瓜球”形态成型方法，降低绳索需求量，简化充压状态下，蒙皮受力状态。

Description

一种“南瓜球”型浮空器及其制作方法
技术领域
本发明涉及一种“南瓜球”型浮空器及其制作方法，属于航空领域。
背景技术
浮空器是指比重轻于空气的、依靠大气浮力升空的飞行器。其性能决定了浮空器的定高高度、工作寿命以及带载能力，而浮空器的成型性能由设计方法和成型工艺决定。
“南瓜球”型浮空器是一种采用低成本薄膜材料制备的浮空器，可以大幅度降低对材料强度的要求，降低浮空器研制成本。
目前，国内外采用的浮空器常规成型工艺主要是通过自动裁剪机床将材料裁剪成边缘光滑的柳叶状裁片，然后通过热熔焊接、热风焊接、高频焊接等方式，将平面组合，形成浮空器几何形状。
“南瓜球”型浮空器常规成型方法是通过索网结构，采用常规分瓣裁剪方式，通过高强绳索约束变形，使浮空器在充压下形成“南瓜球”形态，该种方法对绳索强度要求较高，同时绳索需求量较大，导致浮空器系统总重增加，另外由于是约束成型，充压状态下，蒙皮与绳索接触，受力状态复杂。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种“南瓜球”型浮空器及其制作方法，以克服现有“南瓜球”浮空器约束成型产生的增重及复杂接触问题。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种“南瓜球”型浮空器的制作方法，所述浮空器包括囊体，所述囊体由多个“南瓜球”型囊瓣依次对接而成，所述多个依次对接的囊瓣整体构成轴对称体形状，所述囊瓣的两端与囊体的中心轴线重合，囊瓣的两条边界经线的长度为L1，囊瓣的中心经线的长度为L2，其中，中心经线与中心轴线确定的平面正好平分囊瓣；包括如下步骤：
S1、柳叶状裁片的制作：根据囊瓣结构尺寸参数确定裁片的二维形状及尺寸参数，据此裁剪蒙皮，获得裁片；
通过计算机构建囊瓣三维模型，将边界经线等分为N份，在每条边界经线上获得N-1个等分点，依次作过各等分点的N-1条同曲率的纬线，所述N-1条纬线将中心经线分成依次连接的N段子中心经线段，从中心经线的一端到另一端，N段子中心经线段的长度依次记为l 1、l 2、l 3、...、l N-1、l N；
将裁片两端之间的连线从裁片的一端至另一端依次分为长度为l 1、l 2、l 3、... l N-1、l N的N段子连线段；
在裁片上作过相邻两子连线段的交点且与所述连线垂直的直线，将所述直线与裁片的两边界线的交点作为开口位置，在每条边界线上获得N-1个开口位置；
在裁片上各开口位置对应的位置开设三角形缺口，从裁片的一端至裁片的另一端，各缺口的开口宽度依次为l 1-L1/N、l 2-L1/N、l 3-L1/N、...、l N-1-L1/N、l N-L1/N；
其中，N为不小于3的自然数；
S2、用补片将裁片的各缺口补齐，获得呈三维鼓包形态的囊瓣；
S3、将各囊瓣拼接，然后将端部密封，充气，获得“南瓜球”型浮空器。
裁片经过补片修补后，可形成三维“南瓜球”状囊瓣，可简化裁片拼接时的工艺，提高拼接精度，获得目标形状的浮空器。
所述补片为方形。
通过热风焊接法将补片焊接于相应缺口位置。
所述补片设置于囊瓣内侧面上。
可选地，补片不负责焊接强度，主要用于修正尺寸和简化拼接工艺。
可选地，S3中，可采用常规密封方法对端部进行密封。
优选地，缺口深度小于裁片拼接缝宽度，以避免泄露。
一种 “南瓜球”型浮空器，其特征在于，由如上所述的制作方法制作而成。
本发明中，在裁片边缘设计缺口，并在拼接前用补片将缺口补齐，使得裁片呈三维鼓包形态，然后拼接，最后密封，充气。如此，避免了通过高强绳索约束变形，使浮空器在充压下形成“南瓜球”形态成型方法，降低绳索需求量，简化充压状态下，蒙皮受力状态。
本发明的 “南瓜球”型浮空器制作方法具有成型可控、降低系统重量、提升成型精度，简化蒙皮受力状态的优点。
附图说明
图1是本发明第一种实施方式的“南瓜球”型浮空器的结构示意图（从一端看）。
图2是本发明第一种实施方式的囊瓣的结构示意图。
图3是本发明第一种实施方式的裁片的结构示意图。
图4是本发明第一种实施方式的裁片缺口位置的爆炸图。
图5是本发明第一种实施方式的裁片缺口位置示意图。
图中，1-裁片，2-缺口，3-焊接标记，4-补片，5-焊接带。
具体实施方式
以下将结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。
如图1至图2所示，一种“南瓜球”型浮空器的制作方法，所述浮空器包括囊体，所述囊体由多个“南瓜球”型囊瓣依次对接而成，所述多个依次对接的囊瓣整体构成轴对称体形状，所述囊瓣的两端与囊体的中心轴线重合，囊瓣的两条边界经线的长度为L1，囊瓣的中心经线的长度为L2，其中，中心经线与中心轴线确定的平面正好平分囊瓣；包括如下步骤：
S1、柳叶状裁片的制作：根据囊瓣结构尺寸参数确定裁片的二维形状及尺寸参数，据此裁剪蒙皮，获得裁片；
通过计算机构建囊瓣三维模型（参见图2），将边界经线等分为N份，在每条边界经线上获得N-1个等分点，依次作过各等分点的N-1条同曲率纬线，所述N-1条纬线将中心经线分成依次连接的N段子中心经线段，从中心经线的一端到另一端，N段子中心经线段的长度依次记为l 1、l 2、l 3、...、l N-1、l N；
将裁片两端之间的连线从裁片的一端至另一端依次分为长度为l 1、l 2、l 3、... l N-1、l N的N段子连线段；
在裁片上作过相邻两子连线段的交点且与所述连线垂直的直线，将所述直线与裁片的两边界线的交点作为开口位置，在每条边界线上获得N-1个开口位置；
在裁片上各开口位置对应的位置开设三角形缺口，从裁片的一端至裁片的另一端，各缺口的开口宽度依次为l 1-L1/N、l 2-L1/N、l 3-L1/N、...、l N-1-L1/N、l N-L1/N；
可选地，可在缺口位置作出相应的焊接标记；
其中，N为不小于3的自然数；
S2、用补片将裁片的各缺口补齐，获得呈三维鼓包形态的囊瓣；
S3、通过焊接带将各囊瓣拼接，然后将端部密封，充气，获得“南瓜球”型浮空器。
所述补片为方形。
通过热风焊接法将补片焊接于相应缺口位置。
根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述补片设置于囊瓣内侧面上。
上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (4)

1.一种“南瓜球”型浮空器的制作方法，所述浮空器包括囊体，所述囊体由多个“南瓜球”型囊瓣依次对接而成，所述多个依次对接的囊瓣整体构成轴对称体形状，所述囊瓣的两端与囊体的中心轴线重合，囊瓣的两条边界经线的长度为L1，囊瓣的中心经线的长度为L2，其中，中心经线与中心轴线确定的平面正好平分囊瓣；其特征在于，包括如下步骤：
S1、柳叶状裁片的制作：根据囊瓣结构尺寸参数确定裁片的二维形状及尺寸参数，据此裁剪蒙皮，获得裁片；
通过计算机构建囊瓣三维模型，将边界经线等分为N份，在每条边界经线上获得N-1个等分点，依次作过各等分点的N-1条同曲率的纬线，所述N-1条纬线将中心经线分成依次连接的N段子中心经线段，从中心经线的一端到另一端，N段子中心经线段的长度依次记为l 1、l 2、l 3、...、l N-1、l N；
将裁片两端之间的连线从裁片的一端至另一端依次分为长度为l 1、l 2、l 3、... l N-1、l N的N段子连线段；
在裁片上作过相邻两子连线段的交点且与所述连线垂直的直线，将所述直线与裁片的两边界线的交点作为开口位置，在每条边界线上获得N-1个开口位置；
在裁片上各开口位置对应的位置开设三角形缺口，从裁片的一端至裁片的另一端，各缺口的开口宽度依次为l 1-L1/N、l 2-L1/N、l 3-L1/N、...、l N-1-L1/N、l N-L1/N；
其中，N为不小于3的自然数；
S2、用补片将裁片的各缺口补齐，获得呈三维鼓包形态的囊瓣；
其中，所述补片设置于囊瓣内侧面上；
S3、将各囊瓣拼接，然后将端部密封，充气，获得“南瓜球”型浮空器。
2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述补片为方形。
3.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，通过热风焊接法将补片焊接于相应缺口位置。
4.一种 “南瓜球”型浮空器，其特征在于，由权利要求1-3任一项所述的制作方法制作而成。
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