CN205971784U - 浮空器囊体结构及浮空器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型一方面提供了一种浮空器囊体结构，包括：蒙皮以及用于支撑蒙皮的加强筋，其中，蒙皮由多个多边形裁片拼接而成。本实用新型还提供一种具有上述浮空器囊体结构的浮空器。本实用新型旨在提供一种具有由多边形裁片拼接形成的蒙皮的浮空器囊体结构及浮空器。
Description
技术领域
本实用新型涉及浮空器技术领域，更具体而言，涉及一种浮空器囊体结构及浮空器。
背景技术
传统的平流层浮空器蒙皮结构为正球形和南瓜球形式。正球形蒙皮结构的表面积与体积比最小，浮空器的负载能力最大，采用正球型浮空器结构主要存在以下问题：由于平流层浮空器一般体积较大，正球形结构的曲率半径较大，导致蒙皮应力较大，在内外压差达到一定时，蒙皮材料会发生涨破等破坏，导致浮空器失效坠毁。南瓜球形式蒙皮结构通过在气球蒙皮材料间添加加强筋，能有效减小蒙皮纬向曲率半径，蒙皮纬向应力大幅减小，但经向应力没有明显变化，蒙皮耐压能力提升较小。
实用新型内容
针对相关技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种由多边形裁片拼接形成的蒙皮的浮空器囊体结构及浮空器。
为实现上述目的，本实用新型一方面提供了一种浮空器囊体结构，包括：蒙皮以及用于支撑蒙皮的加强筋，其中，蒙皮为多个多边形裁片拼接而成的球面多边形，加强筋设置在相邻裁片的拼接处上。
根据本实用新型的一个实施例，多边形裁片为通过吹塑加工工艺成型的球冠状部件；或者多边形裁片为通过裁剪成型的柔性平面状部件。
根据本实用新型的一个实施例，多边形裁片为通过吹塑加工工艺成型的球冠状部件，并且每个球冠状部件延伸围成的球体的半径均相同。
根据本实用新型的一个实施例，所有多边形裁片构造成形状及尺寸相同的裁片；或者多边形裁片包括具有第一形状及尺寸的第一组多边形裁片、以及具有第二形状及尺寸的第二组多边形裁片。
根据本实用新型的一个实施例，所有多边形裁片为正方形、正五边形、正六边形或正八边形。
根据本实用新型的一个实施例，多边形裁片包括具有正五边形形状的第一组裁片、以及具有正六边形的第二组裁片。
根据本实用新型的一个实施例，蒙皮的中心点与每个多边形裁片的中心点之间的距离相等。
根据本实用新型的一个实施例，蒙皮的中心点到任一多边形裁片表面的中心点的距离，大于蒙皮的中心点到任一多边形裁片表面的边缘的距离。
根据本实用新型的一个实施例，浮空器囊体结构构造成平流层浮空器、系留飞艇、探空气球中任一种或几种的囊体结构。
根据本实用新型的一个实施例，相邻多边形裁片之间相互缝制在一起并且在接缝处涂覆有粘合剂层；或者相邻多边形裁片之间通过热合焊接连接在一起。
根据本实用新型的一个实施例，加强筋在蒙皮外部、沿每个多边形裁片的边缘设置。
根据本实用新型的另一个方面，还提供一种浮空器，该浮空器的囊体构造成上述任一实施例涉及的浮空器囊体结构。
本实用新型的有益技术效果在于：
本实用新型涉及的浮空器囊体结构的蒙皮由多个多边形裁片拼接而成，与现有技术中的浮空器囊体结构相比，在体积和表面积保持基本一致时，蒙皮的经向应力大幅减小，承压性能大大提高，并且可以使蒙皮的各部分受力均匀，蒙皮材料不容易发生涨破等破坏。
附图说明
图1是本实用新型一个实施例的示意图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本实用新型的实施例进行详细描述。
如图1所示，本实用新型的一个实施例提供了一种浮空器囊体结构，包括蒙皮以及用于支撑蒙皮的加强筋，其中，蒙皮由多个多边形裁片10拼接而成，形成一个球面多边形结构；而加强筋则设置在相邻的裁片10的拼接位置处。
在上述实施例中，由于囊体结构的蒙皮由多个多边形裁片10拼接而成，与现有技术中的浮空器囊体结构相比，在体积和表面积保持基本一致时，蒙皮的经向应力大幅减小，承压性能大大提高，并且可以使蒙皮的各部分受力均匀，蒙皮材料不容易发生涨破等破坏。
在本实用新型的一个实施例中，多边形裁片10可以是通过吹塑加工工艺成型的球冠状部件；或者多边形裁片10也可以是通过裁剪成型的柔性平面状部件。当多边形裁片10构造为通过裁剪成型的柔性平面状部件时，平面状部件互相连接，并通过加强筋固定和限位，当浮空器的囊体结构充气时，该柔性平面状部件可以形成中间突出的类似球冠状的结构。
根据本实用新型的一个实施例，多边形裁片10为通过吹塑加工工艺成型的球冠状部件，并且每个球冠状部件延伸围成的球体的半径均相同。需要注意的是，上述球冠状部件延伸围成的球体的半径指的是，将每个球冠状部件补全成完整的球体后，球体的半径。也就是说，例如，在如图1所示的实施例中，如图所示的五边形和六边形球冠状部件均可补全为同样的球体。换言之，在本实用新型的一些实施例中，所有球冠状部件均构造为在相同球体的相同或不同部位截取的球冠。
根据本实用新型的一个实施例，所有多边形裁片10可以构造成形状及尺寸相同的裁片。或者，在本实用新型的另一个实施例中，多边形裁片10包括具有第一形状及尺寸的第一组多边形裁片、以及具有第二形状及尺寸的第二组多边形裁片。例如，在本实用新型的一个实施例中，第一组多边形裁片构造为六边形裁片，第二组多边形裁片构造为五边形裁片，上述六边形裁片和五边形裁片边长相等，以一定规律和方式相互连接形成囊体结构的蒙皮。
根据本实用新型的一个实施例，所有多边形裁片10具有正方形、正五边形、正六边形或者正八边形形状。当然，根据具体情况，多边形裁片10也可以构造为可以相互拼接的其他形状，例如，可以相互拼接成球体的不规则的多边形。
如图1所示，根据本实用新型的一个实施例，多边形裁片10包括具有正五边形形状的第一组裁片、以及具有正六边形的第二组裁片。
根据本实用新型的一个实施例，蒙皮的中心点与每个多边形裁片10的中心点之间的距离相等。也就是说，在充气后，整个蒙皮每个多边形裁片10的中心点均位于同一个球体的球面上。
根据本实用新型的一个实施例，蒙皮的中心点到任一多边形裁片10表面的中心点的距离，大于蒙皮的中心点到任一多边形裁片10表面的边缘的距离。换言之，每个多边形裁片10构造成中间向蒙皮外部的方向突出的结构。也就是说，每个多边形裁片10的中心点突出于该多边形裁片10边缘所形成的平面。
根据本实用新型的一个实施例，浮空器囊体结构构造成平流层浮空器、系留飞艇、探空气球中任一种或几种的囊体结构。根据本实用新型的可选实施例，上述囊体结构还适用于平面裁片拼接、低模量的PE膜材吹塑等各种形式的膜结构。
根据本实用新型的一个实施例，相邻多边形裁片10之间相互缝制在一起并且在接缝处涂覆有粘合剂层；或者相邻多边形裁片10之间通过热合焊接连接在一起。根据本实用新型的另一个实施例，相邻多边形裁片10之间也可以通过热压的方式连接。当然，根据具体情况，相邻多边形裁片10之间也可以采用其他连接方式，这可以根据具体情况而定，本实用新型不局限于此。
根据本实用新型的一个实施例，加强筋在蒙皮外部、沿每个多边形裁片10的边缘设置。在上述实施例中，多边形裁片10通过加强筋限位和支撑，避免多边形裁片10产生变形。
在本实用新型的一个实施例中，加强筋由高模量材料制成。具体地，在本实用新型的一个实施例中，加强筋可以为芳纶纤维编织形成的绳索，或者也可以由超高分子量聚乙烯形成。在另一个实施例中，加强筋也可以由聚芳酯材料制成。
根据本实用新型的另一个方面，还提供一种浮空器，该浮空器的囊体构造成上述任一实施例涉及的浮空器囊体结构。
在上述实施例中，由于囊体结构的蒙皮由多个多边形裁片10拼接而成，与现有技术中的浮空器囊体结构相比，在体积和表面积保持基本一致时，蒙皮的经向应力大幅减小，承压性能大大提高，并且可以使蒙皮的各部分受力均匀，蒙皮材料不容易发生涨破等破坏。
根据本实用新型的一个实施例，蒙皮结构由球面多边形裁片、加强筋等组成，球面多边形裁片保证裁片经纬向应力基本一致，且裁片直径相同，保证该蒙皮结构各部分应力均匀分布；加强筋选用高模量材料，保证球面多边形成形。该球面多边形裁片直径相同，可采用相同直径的球冠磨具统一吹塑加工而成，也可采用平面裁片近似拼接而成。
例如，根据本实用新型的一个可选实施例，以直径4m球为参照，球面多边形直径可以取2m或更小，则蒙皮经纬向应力均降至4m正球的一半甚至更小，应力降幅明显。仿真及试验表明，与直径4m正球相比，在表面积为4m正球的1.19倍，体积为4m正球的1.2倍时，在10000Pa内压下，蒙皮最大应力从71.43MPa降低为约35.7MPa，蒙皮应力大大减小，浮空器允许压差为原来的约2倍。与南瓜球相比，在体积和表面积基本一致时，蒙皮经向应力从68.7MPa降至35.7MPa，蒙皮经向应力大幅减小，承压性能大大提高。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (12)
1.一种浮空器囊体结构，其特征在于，包括：蒙皮以及用于支撑所述蒙皮的加强筋，
其中，所述蒙皮为多个多边形裁片(10)拼接而成的球面多边形，所述加强筋设置在相邻裁片(10)的拼接处上。
2.根据权利要求1所述的浮空器囊体结构，其特征在于，所述多边形裁片(10)为通过吹塑加工工艺成型的球冠状部件；或者所述多边形裁片(10)为通过裁剪成型的柔性平面状部件。
3.根据权利要求1所述的浮空器囊体结构，其特征在于，所述多边形裁片(10)为通过吹塑加工工艺成型的球冠状部件，并且每个所述球冠状部件延伸围成的球体的半径均相同。
4.根据权利要求1所述的浮空器囊体结构，其特征在于，所有所述多边形裁片(10)构造成形状及尺寸相同的裁片；或者
所述多边形裁片(10)包括具有第一形状及尺寸的第一组多边形裁片、以及具有第二形状及尺寸的第二组多边形裁片。
5.根据权利要求1所述的浮空器囊体结构，其特征在于，所有所述多边形裁片(10)为正方形、正五边形、正六边形或正八边形。
6.根据权利要求1所述的浮空器囊体结构，其特征在于，所述多边形裁片(10)包括具有正五边形形状的第一组裁片、以及具有正六边形的第二组裁片。
7.根据权利要求1所述的浮空器囊体结构，其特征在于，所述蒙皮的中心点与每个所述多边形裁片(10)的中心点之间的距离相等。
8.根据权利要求1所述的浮空器囊体结构，其特征在于，所述蒙皮的中心点到任一多边形裁片(10)表面的中心点的距离，大于所述蒙皮的中心点到所述任一多边形裁片(10)表面的边缘的距离。
9.根据权利要求1所述的浮空器囊体结构，其特征在于，所述浮空器囊体结构构造成平流层浮空器、系留飞艇、探空气球中任一种或几种的囊体结构。
10.根据权利要求1所述的浮空器囊体结构，其特征在于，相邻所述多边形裁片(10)之间相互缝制在一起并且在接缝处涂覆有粘合剂层；或者相邻所述多边形裁片(10)之间通过热合焊接连接在一起。
11.根据权利要求1所述的浮空器囊体结构，其特征在于，所述加强筋在所述蒙皮外部、沿每个多边形裁片(10)的边缘设置。
12.一种浮空器，其特征在于，所述浮空器的囊体构造成权利要求1-11中任一项所述的浮空器囊体结构。
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