CN204606194U - 囊体及其浮空器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种囊体及其浮空器，该囊体包括：球形的囊体本体，填充有气体以提供浮力，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；及充气装置，安装于囊体本体上，用于向囊体本体内充气。

Description

囊体及其浮空器

技术领域

本实用新型涉及航空设备领域，尤其涉及浮空器的囊体及应用该囊体的浮空器。

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，积极开展临近空间浮空器的技术与应用研究。目前的临近空间浮空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浮空器的囊体及应用该囊体的浮空器。

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底的囊体及应用该囊体的浮空器。

根据本实用新型的一方面，提供了一种应用于浮空器的囊体，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，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轴对称体形状；及充气装置，安装于囊体本体上，用于向囊体本体内充气。

在一实例中，该充气装置包括接头环、内夹板、外夹板、多个固定螺栓及充气管，该囊体本体上开设有充气口，该接头环穿过该充气口设置，该内夹板设置于囊体本体内，外夹板设置于囊体本体外，接头环固定于外夹板，多个固定螺栓依次穿过内夹板、囊体本体的蒙皮材料以及外夹板，最后通过螺母进行 固定。

在一实例中，该接头环与该外夹板通过螺纹连接的方式进行固定。

在一实例中，该囊体本体为多层结构，由外至内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焊接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。

在一实例中，该囊体进一步包括用于调节该囊体本体内外压差的阀门。

在一实例中，该囊体进一步包括维护口盖，包括内压板、外压板、固定压板及遮挡部，该内压板和外压板为环形且分别设置于该囊体本体的内侧和外侧，且内压板和外压板相互固定，该内压板和外压板的中心孔相通，且囊体本体对应于该中心孔的位置具有开口，该遮挡部和固定压板依次设置于该外压板上，该固定压板与该外压板相互固定以将遮挡部压紧固定于该固定压板与该外压板之间。

在一实例中，该囊体进一步包括设置于囊体本体表面的爆破口、压差传感器和温度传感器。

在一实例中，该囊体本体的形状为球形、南瓜形或水滴状。

根据本实用新型的一方面，提供了一种浮空器，包括：如上所述的囊体；连接于囊体顶端的拉网，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，连接于该底部挂装结构的下方，及太阳能电池板，连接于该吊舱。

在一实例中，该浮空器还包括缓冲结构，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，该浮空器还包括设置于底部挂装结构与该吊舱之间的桁架。

在一实例中，该浮空器还包括设置于桁架相对两端的螺旋桨。

本实用新型实施例的浮空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。

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是示出了根据本实用新型的一方面的临近空间浮空器的囊体的示意图。

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中囊体的充气装置的剖面示意图。

图6是图1中囊体维护口盖的分解示意图。

图7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浮空器的示意图。

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用作浮空器(如图7所示的浮空器200)的浮力提供结构，优选地，该囊体100应用于临近空间浮空器。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及维护口盖21。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内侧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。

请进一步参阅图5，该充气装置12包括接头环16、内夹板17、外夹板18、多个固定螺栓19及充气管15。囊体本体10上开设有充气口120，该充气口120连接该充气管15，为填充气体的入口。在本实施例中，该充气口120和对应的充气装置12的数量均为一个，当然，充气口120的数量可根据需要适当增加，以增加充气速度。该接头环16呈圆筒状，具有螺旋延伸的外螺纹(图未示)，外夹板18开设有与接头环16的外螺纹相配合的螺纹孔，内夹板17上开设有开孔，且内夹板17和外夹板18均设置有多个供螺栓穿过的通孔(图未示)，内夹板17与外夹板18的通孔一一对应。本实施例中，该内夹板17和外夹板 18均为圆环状，且外径均大于该充气口120的直径。该接头环16穿过该充气口120设置，该内夹板17设置于囊体本体10内，外夹板18设置于囊体本体10外，且接头环16的外螺纹与外夹板18的内螺纹相啮合，且接头环16位于囊体本体10内的部分穿过该内夹板17的开孔，多个螺栓20穿过内夹板17、囊体本体10的蒙皮材料以及外夹板18，最后通过螺母进行固定，从而将接头环16固定于囊体本体10上。该充气管15的一端与该接头环16的一端相固定并密封，并使充气管15与接头环16内部连通，本实施例中，充气管15与接头环16的连接方法为高频焊接。一般地，该充气管15为软管。

当然，该充气管15也可以通过其它方式与囊体本体10相连接，如采用在囊体本体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。

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。

请进一步参阅图6，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7，为本实用新型另一方面的临近空间浮空器200的示意图。该临近空间浮空器200包括实施例一的囊体100、拉网30、底部挂装结构32、吊舱34以及太阳能电池板36。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。该太阳能电池板36连接于该吊舱34，以向临近空间浮空器200提供其正常运行所需能源，本实施例中，该太阳能电池板37吊挂于该吊舱34的下方。

在其它可选的实施方式中，该临近空间浮空器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，用于临近空间浮空器200落地时的缓冲，以防止临近空间浮空器200发生损伤。

本实用新型实施例的临近空间浮空器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。

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 (14)

1.一种应用于浮空器的囊体，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，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轴对称体形状，该囊体还包括充气装置，安装于囊体本体上，用于向囊体本体内充气。

2.如权利要求1所述的囊体，其特征在于，该充气装置包括接头环、内夹板、外夹板、多个固定螺栓及充气管，该囊体本体上开设有充气口，该接头环穿过该充气口设置，该内夹板设置于囊体本体内，外夹板设置于囊体本体外，接头环固定于外夹板，多个固定螺栓依次穿过内夹板、囊体本体的蒙皮材料以及外夹板，最后通过螺母进行固定。

3.如权利要求2所述的囊体，其特征在于，该接头环与该外夹板通过螺纹连接的方式进行固定。

4.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，由外至内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。

5.如权利要求4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焊接层表面的光反射材料层。

6.如权利要求1所述的囊体，其特征在于，该囊瓣的数量范围为60-120个。

7.如权利要求1所述的囊体，其特征在于，该囊体进一步包括用于调节该囊体本体内外压差的阀门。

8.如权利要求1所述的囊体，其特征在于，该囊体进一步包括维护口盖，包括内压板、外压板、固定压板及遮挡部，该内压板和外压板为环形且分别设置于该囊体本体的内侧和外侧，且内压板和外压板相互固定，该内压板和外压板的中心孔相通，且囊体本体对应于该中心孔的位置具有开口，该遮挡部和固定压板依次设置于该外压板上，该固定压板与该外压板相互固定以将遮挡部压紧固定于该固定压板与该外压板之间。

9.如权利要求1所述的囊体，其特征在于，该囊体进一步包括设置于囊体本体表面的爆破口、压差传感器和温度传感器。

10.如权利要求1所述的囊体，其特征在于，该囊体本体的形状为球形或水滴 状。

11.一种浮空器，其特征在于，包括：

如权利要求1至10任一项所述的囊体；

连接于囊体顶端的拉网，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，连接于该底部挂装结构的下方，及

太阳能电池板，连接于该吊舱。

12.如权利要求11所述的浮空器，其特征在于，该浮空器还包括缓冲结构，该缓冲结构连接于该吊舱的远离该囊体的一侧。

13.如权利要求11所述的浮空器，其特征在于，该浮空器还包括设置于底部挂装结构与该吊舱之间的桁架。

14.如权利要求13所述的浮空器，其特征在于，该浮空器还包括设置于桁架相对两端的螺旋桨。