CN204606193U - 囊体及其临近空间飞行器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种囊体及其临近空间飞行器，该囊体包括：囊体本体，该囊体本体为母线为弧形的轴对称体，填充有气体以提供浮力；及封装于囊体本体外侧表面的薄膜太阳能电池。由于薄膜太阳能电池直接与囊体本体集成，固定更加牢靠，从而简化了临近空间飞行器的制作流程；同时，由于薄膜太阳能电池的重量较小，减小了临近空间飞行器的载重，更有利于其在空中的长时间停留。

Description

囊体及其临近空间飞行器

技术领域

本实用新型涉及航空设备领域，尤其涉及临近空间飞行器的囊体及应用该囊体的临近空间飞行器。

背景技术

由于技术和认识上的原因，临近空间的战略价值直到最近几年才引起世界各国的重视也因其显著特点和潜在的军民两用价值而成为各国研究的热点。很多国家目前正纷纷投入大量的经费，积极开展临近空间飞行器的技术与应用研究。目前的临近空间飞行器主要为临近空间飞艇，临近空间飞艇大多采用软式飞艇，具有滞空时间长、载荷能力大、飞行高度高、生存能力强等特点。

然而，临近空间飞艇的囊体结构复杂，导致其设计及制作成本较高。

因此，本领域亟需一种设计及制作成本较低的临近空间飞行器的囊体及应用该囊体的临近空间飞行器。

实用新型内容

为了克服上述缺陷，本实用新型旨在提供一种成本较低的囊体及应用该囊体的临近空间飞行器。

根据本实用新型的一方面，提供了一种应用于临近空间飞行器的囊体，包括：囊体本体，该囊体本体为母线为弧形的轴对称体，该囊体本体内填充有气体以提供浮力；及封装于囊体本体外侧表面的薄膜太阳能电池。

在一实例中，该囊体包括囊体本体及设置于整体本体上的充气装置及阀门。

在一实例中，该薄膜太阳能电池与该囊体本体集成为一体，且该囊体本体作为该薄膜太阳能电池的基底层。

在一实例中，该囊体本体包括多个依次对接的囊瓣，该依次对接的囊瓣整体构成圆球体形状。

在一实例中，该囊体本体为多层结构，依次包括依次层叠的防老化层、胶层、织物层、基底层、高阻隔层及焊接层。

在一实例中，该囊体本体进一步包括设置于老化层表面或者该多层结构中相邻两层之间的光反射材料层。

在一实例中，该囊体本体进一步包括设置于老化层表面的光反射材料层。在一实例中，该囊瓣的数量范围为60-120个。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种临近空间飞行器，包括：如上所述的囊体；连接于囊体顶端的顶部拉网，该拉网向该囊体的底端延伸；底部挂装结构，连接于拉网的一端；吊舱，连接于该拉网的相对的另一端。

在一实例中，该临近空间飞行器还包括缓冲结构，该缓冲结构连接于该吊舱的远离该囊体的一侧。

在一实例中，该临近空间飞行器进一步包括连接于该囊体与该吊舱之间的桁架以及设置于该桁架两端的驱动结构。

本实用新型临近空间飞行器的囊体为设计为球形，结构简单，设计和制作成本较低，且由于采用了高强层压复合材料，因此可以有更长时间的滞空。另外，由于薄膜太阳能电池直接与囊体本体集成，固定更加牢靠，从而简化了临近空间飞行器的制作流程；同时，由于薄膜太阳能电池的重量较小，减小了临近空间飞行器的载重，更有利于其在空中的长时间停留。

附图说明

在结合以下附图阅读本实用新型公开的实施例的详细描述之后，更能够更好地理解本实用新型的上述特征和优点。

图1是根据本实用新型的一方面的临近空间飞行器的囊体的示意图。

图2是图1中的囊体的俯视图。

图3是图1中的囊体的仰视图。

图4是图1中的囊体的囊体本体的多层结构的剖面示意图。

图5是图1中囊体维护口盖的分解示意图。

图6是示出了根据本实用新型的另一方面的利用图1中的囊体的临近空间飞行器的示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作详细描述。注意，以下结合附图和具体实施例描述的诸方面仅是示例性的，而不应被理解为对本实用新型的保护范围进行任何限制。

如图1至3所示，为本实用新型一方面的囊体100的示意图，该囊体100用作临近空间飞行器的浮力提供结构。该囊体100包括囊体本体10及设置于囊体本体10上的充气装置12、阀门13、维护口盖21及薄膜太阳能电池11。该囊体本体10包括多个依次对接的囊瓣14，图1中所示为囊体本体10内装载气体形成的气囊结构，该依次对接的囊瓣14整体构成圆球体形状。囊体100内所装载的气体为同等气压下密度比小于空气的气体，一般为氦气。该囊体本体10进入临近空间后，其直径范围为10-50米，优选为20-45米。可以理解的是，本实施例的囊体本体10的形状也可以为南瓜形或水滴状等其他母线为弧形的轴对称体，并不以本实施例为限。

如图4所示，该囊体本体10的材料可以采用飞艇的蒙皮材料，本实施方式中，该囊体本体10为多层结构，依次包括防老化层101、胶层102、织物层103、基底层104、高阻隔层105及焊接层106。防老化层101的材料为含耐质量分数为2-4％ZnO和质量分数为3.5-5％的热塑性聚氨酯，厚度为20-30微米；胶层102的材料为热熔的聚氨酯胶黏剂或者涂层的聚氨酯胶黏剂，厚度为20-30微米；织物层103的材料为涤纶纤维、芳纶纤维或者其他高强纤维，厚度为90-140微米；基底层104的材料为热塑性聚氨酯，厚度为20-30微米；高阻隔层105的材料为含有质量分数为1.5-2.5％粒径尺寸为20-50纳米的SiO2纳米颗粒的聚乙烯醇，厚度为1-3微米。焊接层106的材料为热塑性聚氨酯，厚度为20-30微米，各层之间通过涂覆、干式贴合工艺结合成一整体。可以理解的是，可以在囊体本体10的多层结构的最外侧或者该多层结构中任意的相邻的两层之间还可以进一步形成光反射材料层(图未示)，如铝箔层等，可以有效反射太阳光线，减小太阳光照射对蒙皮材料的损伤。

本实施例中，囊瓣14的制作裁剪采用测地线裁剪法，具体为：将预形成的囊体本体10的球体的两极作为囊瓣14的两端，然后利用测地线裁剪法进行 裁剪，且各个囊瓣14的裁剪尺寸相同。囊瓣14的个数可根据其幅宽及球体的直径进行计算。囊瓣14裁切完毕后进行接合，囊瓣14接合采用对接焊接方式，通过多条承力密封分别将相邻的囊瓣14对接，采用对接焊接方式可以得到较高的抗剥离强度及良好的气密性能。当然也可以采用其它结合方式，如热合的方式。

相邻囊瓣14之间形成对接线142，对接线142的两端分别与囊体本体10的两极位置相连。囊瓣14的个数可根据实际情况而定，囊瓣14的数量太少，则形成的囊体本体10球形的规则性较差，数量太多则制作难度和成本较大。本实施例中，囊瓣14的数量优选为60-120，更优选为75-100。

该充气装置12包括充气管15，充气管15与囊体本体10相连接并与囊体本体10的内部相连通，本实施例中，囊体本体10表面形成充气孔，充气管15直接与囊体本体10粘接或热合的方式固定并与充气孔连通。当然，充气管15也可以采用其它的方式与囊体本体10连接，并不以本实施例为限。

本实施例中，阀门13的数量为一个，设置于囊体本体10的顶部，用于调节囊体本体10内外压差，从而控制囊体100的静浮力。本实施例中，该阀门13可以为电控阀门。当然，阀门13的数量也可以为多个，并不以本实施例为限。

该薄膜太阳能电池11设置于囊体本体10的表面，且部分或全部覆盖囊体本体10的表面。本实施例中，囊体本体10同时作为薄膜太阳能电池11的基底材料，优选地，该薄膜太阳能电池11覆盖囊体本体10的以顶端中心为中心的部分球表面，这样可以最大限度地发挥薄膜太阳能电池11的功能，同时也可以保证囊体本体10的正常运行。薄膜太阳能电池11可以采用非晶硅、CuInSe2(CIS)、CuInGaSe2(CIGS)、CdTe等。

请进一步参阅图5，所述维护口盖21设置于囊体本体10的与所述阀门13相对的底部，也就是说，维护口盖21和阀门13分别位于该囊体本体10的两极。所述维护口盖21包括内压板210、外压板211、固定压板212及遮挡部213。该内压板210和外压板211均为环状，本实施例中，该内压板210和外压板211均为圆环状且中心孔同轴设置，内压板210和外压板211分别设置于囊体本体10的内侧和外侧且同心设置，囊体本体10对应于该内压板210和外 压板211中心孔的部分具有与该内压板210和外压板211的中心孔相对应的开口，内压板210和外压板211通过穿过囊体本体10的螺栓进行相互固定。该遮挡部213和固定压板212依次设置于外压板211上。本实施例中该固定压板212也为圆环状，其通过螺钉固定于该外压板211，并将遮挡部213压紧固定于该固定压板212与该外压板211之间，优选地，螺钉同时也穿过了该遮挡部213。本实施例中，该遮挡部213的材料与囊体本体10的材料相同。当需要进入囊体100的内部进行维护时，可以将固定于固定压板212上的螺钉取下，并将固定压板212和遮挡部213取下，维护人员就可以从内压板210和外压板211的中心孔处进入到囊体100内部进行维护。

请参阅图1，该囊体100进一步包括设置于整体本体10表面的爆破口22、压差传感器23及温度传感器24。该爆破口22用于在紧急状态下将囊体本体10内的气体快速放出，本实施例中的图1仅绘出一个，实际应用时当然可以为多个。该压差传感器23用于感测囊体100内外的气压差，该温度传感器24于用于感测囊体100的温度。

请参阅图6，为本实用新型另一方面的临近空间飞行器200的示意图。该临近空间飞行器200包括实施例一的囊体100、拉网30、底部挂装结构32及吊舱34。拉网30的材料可以采用镀铝薄膜包裹的高强度芳纶，拉网30包括多条纵向加强筋301，自囊体本体10的顶部即两极的其中之一沿测地线向囊体本体10的底部即两极中另外一个方向延伸，且该多条纵向加强筋301以该囊体本体10的顶端中心对称。该底部挂装结构32与该囊体本体10的底部相邻且连接于该多条纵向加强筋301的一端。该吊舱34通过多条连接索绳37连接于该底部挂装结构32。该吊舱34用于装载航电设备、飞行控制装置、通信装置等。该囊体100的薄膜太阳能电池11用于向临近空间飞行器200提供其正常运行所需能源。

在其它可选的实施方式中，该临近空间飞行器200还可以包括桁架结构和缓冲结构，桁架结构连接于囊体100与吊舱34之间，该桁架结构的相对两端分别还可以分别连接驱动结构(图未示)如螺旋桨；缓冲结构设置于吊舱的下方，用于临近空间飞行器200落地时的缓冲，以防止临近空间飞行器200发生损伤。

本实用新型实施例的临近空间飞行器200的囊体100为设计为球形，结构简单，设计和制作成本较低，且由于采用了高强层压复合材料，因此可以有更长时间的滞空。另外，由于薄膜太阳能电池11直接贴附于囊体本体10的表面，固定更加牢靠，从而简化了临近空间飞行器200的制作流程；同时，由于薄膜太阳能电池11的重量较小，减小了临近空间飞行器200的载重，更有利于其在空中的长时间停留。

提供之前的描述是为了使本领域中的任何技术人员均能够实践本文中所描述的各种方面。但是应该理解，本实用新型的保护范围应当以所附权利要求为准，而不应被限定于以上所解说实施例的具体结构和组件。本领域技术人员在本实用新型的精神和范围内，可以对各实施例进行各种变动和修改，这些变动和修改也落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种应用于临近空间飞行器的囊体，其特征是，包括：

囊体本体，该囊体本体为母线为弧形的轴对称体，该囊体本体内填充有气体以提供浮力；及

封装于囊体本体外侧表面的薄膜太阳能电池。

2.如权利要求1所述的囊体，其特征在于，该囊体包括囊体本体及设置于整体本体上的充气装置及阀门。

3.如权利要求2所述的囊体，其特征在于，该薄膜太阳能电池与该囊体本体集成为一体，且该囊体本体作为该薄膜太阳能电池的基底层。

4.如权利要求2所述的囊体，其特征在于，该囊体本体包括多个依次对接的囊瓣，该依次对接的囊瓣整体构成圆球体形状。

5.如权利要求1所述的囊体，其特征在于，该囊体本体为多层结构，依次包括依次层叠的防老化层、胶层、织物层、基底层、高阻隔层及焊接层。

6.如权利要求5所述的囊体，其特征在于，该囊体本体进一步包括设置于老化层表面或者该多层结构中任意相邻的两层之间的光反射材料层。

7.如权利要求4所述的囊体，其特征在于，该囊瓣的数量范围为60-120个。

8.一种临近空间飞行器，其特征是，包括：

如权利要求1至7任一项所述的囊体；

连接于囊体顶端的顶部拉网，该拉网向该囊体的底端延伸；

底部挂装结构，连接于拉网的一端；

吊舱，连接于该拉网的相对的另一端。

9.如权利要求8所述的临近空间飞行器，其特征在于，该临近空间飞行器还包括缓冲结构，该缓冲结构连接于该吊舱的远离该囊体的一侧。

10.如权利要求8所述的临近空间飞行器，其特征在于，该临近空间飞行器进一步包括连接于该囊体与该吊舱之间的桁架以及设置于该桁架两端的驱动结构。