CN210149540U - 一种浮空器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种浮空器，包括囊体，所述囊体由多个囊瓣拼接而成，相邻囊瓣的拼接处设有承力带，所述承力带沿囊瓣边缘向囊瓣两端延伸；每一囊瓣内侧面设有由弹性材料制成的约束套，所述约束套的一端固定于该囊瓣边缘，约束套的另一端固定于该囊瓣的另一边缘，所述约束套位于囊体的某一纬线圈所在平面；还包括张拉绳，所述张拉绳依次穿过各个约束套形成一整体环。本实用新型的浮空器具有承载能力强、风阻小、材料利用率高的优点。
Description
技术领域
本实用新型属于航空航天领域，涉及一种浮空器，尤其涉及一种超压浮空器。
背景技术
超压浮空器是一种依靠浮升气体升空的航空飞行器，在临近空间持续驻留，定高抵抗超热超压。其极限承载能力决定了超压浮空器的定高高度、工作寿命以及带载能力，而浮空器承载能力则由材料的利用率决定，同时材料利用率与超压浮空器的几何构型息息相关。
浮空器几何构型是超压浮空器设计的重要部分，目前国内外采用的常规超压浮空器主要为正球形、椭球形、飞碟形、流线艇形等。上述几何构型其材料利用率以正球形最高为20%-30%，严重制约超压浮空器的发展。
同时超压浮空器的几何构型直接影响浮空器的气动性能，在临近空间低阻尼、高风速环境下，浮空器的气动性能直接影响系统的能源平衡配给。以目前常规超压浮空器为例，流线艇形浮空器气动性能最好，球形浮空器最差。
当前，超压浮空器几何构型在高材料利用率和低风阻上不可兼得，不能完全满足超压浮空器工作的要求。
实用新型内容
本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种浮空器，以克服现有浮空器在高材料利用率和低风阻上不可兼得问题。
为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：
一种浮空器，包括囊体，所述囊体由多个囊瓣拼接而成，相邻囊瓣的拼接处设有承力带，所述承力带沿囊瓣边缘向囊瓣两端延伸；每一囊瓣内侧面设有由弹性材料制成的约束套，所述约束套的一端固定于该囊瓣边缘，约束套的另一端固定于该囊瓣的另一边缘，所述约束套位于囊体的某一纬线圈所在平面；还包括张拉绳，所述张拉绳依次穿过各个约束套形成一整体环。
进一步地，所述承力带设置于囊体外侧面上。
进一步地，承力带跨接相邻两囊瓣。
进一步地，所述张拉绳与约束套滑动连接，避免出现应力集中现象。
进一步地，所述约束套设置于囊瓣两端连线的中垂面上。
进一步地，所述囊体的端部设有端部盖片，用于密封及补强。
可选地，所述的端部盖片由浮空器囊体材料制成，如蒙皮，位置在囊瓣汇集的端部，通过热合的方式与其拼接，形成密闭空间，提高浮空器端部承载强度及密封性。
进一步地，所述张拉绳为PE绳索。
进一步地，所述承力带由纤维织物制成。优选地，采用低延展率的高强织带或高强度浮空器囊体材料制作。可选地，根据承载要求选择高强织带或浮空器囊体材料规格种类，通过热合的方式，承力带与囊瓣紧密贴合，承力带在囊瓣拼接时布置在囊瓣与囊瓣之间，承力带的低延展率可使本实用新型的浮空器在充气承压时，成型后的囊瓣曲率半径远远小于承力带形成的曲率半径，进而使承力带承受80%以上的载荷，降低浮空器材料的承载，优化浮空器材料选型，提升浮空器材料利用率。
进一步地，所述囊体为“南瓜球”型。
本实用新型中，张拉绳通过约束套固定，可在囊体内沿约束套自由滑动，可避免应力集中，约束囊瓣与囊瓣之间的距离，防止出现失稳；承力带的设置可有效提升囊体的承压能力。
可选地，囊瓣由柳叶型裁片成型而成，各囊瓣几何形状一致，通过在裁片边缘开设若干缺口，实现成型时囊瓣中心线长度长于囊瓣边缘线长度的目的，进而形成本实用新型的浮空器几何构型，囊瓣三维方程根据受力条件推到其几何构型方程为：
ρ*x=c；
其中：
ρ为母线方程的曲率半径；
x为母线方程横坐标；
c为常量。
本实用新型通过合理设置承力带的布局方式，减小囊瓣的曲率半径，降低其受力程度，将载荷集中至承力带承担，从而提高了囊体材料的材料利用率，提升其承载能力。同时，由于其独特的几何外形，使本实用新型在兼具高承载力的同时，气动性能大大优于正球形。
本实用新型的浮空器具有承载能力强、风阻小、材料利用率高的优点。
附图说明
图1是本实用新型第一种实施方式的浮空器的结构示意图（沿囊体一端看）。
图2是本实用新型第一种实施方式的囊瓣的结构示意图。
图3是本实用第一种实施方式的端部盖片的结构示意图。
具体实施方式
以下将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型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3所示，一种浮空器，包括囊体，所述囊体由多个囊瓣2拼接而成，相邻囊瓣的拼接处设有承力带3，所述承力带沿囊瓣边缘向囊瓣两端延伸；每一囊瓣内侧面设有由弹性材料制成的约束套5，所述约束套的一端固定于该囊瓣边缘，约束套的另一端固定于该囊瓣的另一边缘，所述约束套位于囊体的某一纬线圈所在平面；还包括张拉绳1，所述张拉绳依次穿过各个约束套形成一整体环。所述囊体呈南瓜球状，单个囊瓣呈三维鼓起形态。
所述张拉绳与约束套滑动连接。所述约束套设置于囊瓣两端连线的中垂面上。
所述囊体的端部设有端部盖片4。
所述张拉绳为PE绳索。所述承力带由纤维织物制成。
本实用新型的高材料利用率、低风阻的超压浮空器，主要由张拉绳、囊瓣、承力带、端部盖片组成，各囊瓣几何形状一致，在拼接时可通过申请人自己研发的工艺达到囊瓣中心线长度长于囊瓣边缘线长度的目的，进而形成本实用新型的超压浮空器，内部通过张拉绳约束位移，具备一定延展性能，与囊瓣上布置的接口连接，可在构型内部自由滑动，在充气承压时约束囊瓣与囊瓣之间的距离，防止出现失稳；承力带在囊瓣拼接时布置在囊瓣与囊瓣之间，通过热合方式连接，承力带的低延展率使本几何构型充气承压时，成型后的囊瓣曲率半径远远小于承力带形成的曲率半径，进而使承力带承受80%以上的载荷，降低浮空器材料的承载，优化浮空器材料选型，提升浮空器材料利用率。具有承载能力强、风阻小的优点。
申请人开展了该几何构型的浮空器的制备及试验工作，试验结果显示，采用常规球型构型方法，囊体材料利用率可达到35%-40%左右，而采用本实用新型的几何构型，囊体材料利用率可达到70%-75%左右，提升近一倍；另一方面，申请人仿真研究发现，在气动性能方面，本实用新型构型较常规球型方法具备更优的气动性能。
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实用新型，而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型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 (8)
1.一种浮空器，包括囊体，所述囊体由多个囊瓣（2）拼接而成，其特征在于，相邻囊瓣的拼接处设有承力带（3），所述承力带沿囊瓣边缘向囊瓣两端延伸；每一囊瓣内侧面设有由弹性材料制成的约束套（5），所述约束套的一端固定于该囊瓣边缘，约束套的另一端固定于该囊瓣的另一边缘，所述约束套位于囊体的某一纬线圈所在平面；还包括张拉绳（1），所述张拉绳依次穿过各个约束套形成一整体环。
2.根据权利要求1所述的浮空器，其特征在于，所述承力带设置于囊体外侧面上。
3.根据权利要求1所述的浮空器，其特征在于，所述张拉绳与约束套滑动连接。
4.根据权利要求1所述的浮空器，其特征在于，所述约束套设置于囊瓣两端连线的中垂面上。
5.根据权利要求1所述的浮空器，其特征在于，所述囊体的端部设有端部盖片（4）。
6.根据权利要求1-5任一项所述的浮空器，其特征在于，所述张拉绳为PE绳索。
7.根据权利要求1-5任一项所述的浮空器，其特征在于，所述承力带由纤维织物制成。
8.根据权利要求1-5任一项所述的浮空器，其特征在于，所述囊体为“南瓜球”型。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201920081986.8U CN210149540U (zh) | 2019-01-18 | 2019-01-18 | 一种浮空器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN210149540U true CN210149540U (zh) | 2020-03-17 |
Family
ID=69754484
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201920081986.8U Active CN210149540U (zh) | 2019-01-18 | 2019-01-18 | 一种浮空器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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2019
- 2019-01-18 CN CN201920081986.8U patent/CN210149540U/zh active Active
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