基于歐拉體的浮空器平臺及其裝配方法
【專利摘要】一種基于歐拉體的浮空器平臺及其裝配方法，包括：歐拉體、引導(dǎo)球、索網(wǎng)蒙皮、硬質(zhì)環(huán)狀骨架、貫通管、懸掛索、矢量螺旋槳和吊艙，其中：貫通管的一端與歐拉體頂部相連，另一端與引導(dǎo)球相連；索網(wǎng)蒙皮覆蓋歐拉體的表面，硬質(zhì)環(huán)狀骨架設(shè)置于歐拉體的最大直徑處的外側(cè)；矢量螺旋槳均勻設(shè)置于硬質(zhì)環(huán)狀骨架上，吊艙通過懸掛索與歐拉體相連；依次制備安裝歐拉體、索網(wǎng)蒙皮、引導(dǎo)球、硬質(zhì)環(huán)狀骨架、矢量螺旋槳和吊艙；本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，減小尺寸的同時有效提高浮力效率，降低對蒙皮材料的強度要求，實現(xiàn)性能最優(yōu)。
【專利說明】
基于歐拉體的浮空器平臺及其裝配方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及的是一種浮空器領(lǐng)域的技術(shù)，具體是一種基于歐拉體的浮空器平臺及其裝配方法。
【背景技術(shù)】
[0002]浮空器一般是指比重輕于空氣的、依靠大氣浮力升空的飛行器。與飛機相比，浮空器具有使用成本低、定點滯空時間長、載荷能力大、噪聲低、能量消耗小、安全性好、效費比高等獨特優(yōu)勢。因此，作為一種經(jīng)濟(jì)、安全、環(huán)保、對航線限制不大的運輸工具，浮空器已經(jīng)在民用的交通運輸、環(huán)境監(jiān)測、遙感通信、應(yīng)急救援、公共安全等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。
[0003]目前研制的臨近空間浮空平臺存在較多問題，如浮重平衡的維持、尺寸巨大、制造結(jié)構(gòu)復(fù)雜、需要高強度的蒙皮材料。
[0004]經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利文獻(xiàn)號CN105015758A，公布日2015.11.4，公開了一種變囊體氣囊及浮空器，包括飛艇和氣球的氣囊，氣囊內(nèi)設(shè)置簾布和吊線，吊線與三角形簾布尖端的滑輪或掛環(huán)連接，氣囊的上方和下方都設(shè)置簾布，吊線分為固定吊線和調(diào)整吊線，并設(shè)置為連貫的，連貫的吊線依次穿過上簾布和下簾布的滑輪或掛環(huán)，最后和張緊動力裝置連接，由張緊動力裝置調(diào)整吊線的松緊度。但該技術(shù)通過吊線和簾布的組合調(diào)整氣囊的形態(tài)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，用料消耗較大，并且僅在中央設(shè)置固定吊線，變形的效果不佳，從而影響整個浮空器的狀態(tài)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出一種基于歐拉體的浮空器平臺及其裝配方法，通過引導(dǎo)球、硬質(zhì)環(huán)狀骨架及歐拉體形成升空、駐空及返回飛行過程中的浮空器形態(tài)可控;并且采用歐拉體和索網(wǎng)蒙皮提高浮力效率，減小外形尺寸，硬質(zhì)環(huán)狀骨架和矢量螺旋槳實現(xiàn)對浮空器平臺的操作和控制，無需大面積舵面。
[0006]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0007]本發(fā)明涉及一種基于歐拉體的浮空器平臺，包括:引導(dǎo)球、歐拉體、硬質(zhì)環(huán)狀骨架、索網(wǎng)蒙皮和矢量螺旋槳，其中:引導(dǎo)球與歐拉體相通，并設(shè)置于歐拉體的上方;索網(wǎng)蒙皮覆蓋歐拉體的表面，硬質(zhì)環(huán)狀骨架設(shè)置于歐拉體最大直徑處的外側(cè)，矢量螺旋槳均勻設(shè)置于硬質(zhì)環(huán)狀骨架上。
[0008]所述的歐拉體為周向無應(yīng)力的軸對稱自然充氣外形，扁平度為0.6。
[0009]所述的引導(dǎo)球通過貫通管與歐拉體相通。
[0010]所述的索網(wǎng)蒙皮主要為經(jīng)向索網(wǎng)。
[0011 ]所述的歐拉體下方連接有吊艙，吊艙通過懸掛索與歐拉體相連。
[0012]本發(fā)明涉及一種基于上述浮空器平臺的裝配方法，包括以下步驟:
[0013]步驟1、裁片焊接成形歐拉體，并在歐拉體囊體外側(cè)索網(wǎng)蒙皮的對應(yīng)位置焊接固定索網(wǎng)袢和管道。
[0014]步驟2、按照設(shè)計長度制備索網(wǎng)，并通過袢和管道覆設(shè)于歐拉體的外側(cè)。
[0015]步驟3、制作貫通管和適配器，裁片焊接成形引導(dǎo)球。
[0016]步驟4、通過適配器和貫通管將引導(dǎo)球與歐拉體連接，并將引導(dǎo)球和歐拉體抽真空，在地面鋪為圓形。
[0017]步驟5、依次安裝硬質(zhì)環(huán)狀骨架和矢量螺旋槳。
[0018]步驟6、向引導(dǎo)球和歐拉體中充入氦氣使其離地，通過懸掛索安裝吊艙，并通過牽引繩放飛浮空器平臺。
技術(shù)效果
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用的歐拉體外形的囊體和索網(wǎng)蒙皮形成的結(jié)構(gòu)在減小外形尺寸的同時提高浮力效率，提高承壓能力并降低對蒙皮的強度和面密度要求，矢量螺旋槳有多種組合布置方式，安裝方便，綜合性能可最優(yōu)化。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明不意圖；
[0021 ]圖2為本發(fā)明上升形態(tài)示意圖；
[0022]圖3為本發(fā)明下降形態(tài)示意圖；
[0023]圖中:I為歐拉體，2為引導(dǎo)球，3為索網(wǎng)蒙皮，4為硬質(zhì)環(huán)狀骨架，5為貫通管，6為懸掛索，7為矢量螺旋槳，8為吊艙。
【具體實施方式】
[0024]下面對本發(fā)明的實施例作詳細(xì)說明，本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實施，給出了詳細(xì)的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實施例。
實施例1
[0025]如圖1所示，本實施例包括:歐拉體1、引導(dǎo)球2、索網(wǎng)蒙皮3、硬質(zhì)環(huán)狀骨架4、貫通管
5、懸掛索6、矢量螺旋槳7和吊艙8，其中:貫通管5的一端與歐拉體I的頂部相連，另一端與引導(dǎo)球2相連;索網(wǎng)蒙皮3覆蓋歐拉體I的表面，硬質(zhì)環(huán)狀骨架4設(shè)置于歐拉體I的最大直徑處的外側(cè);矢量螺旋槳7均勻設(shè)置于硬質(zhì)環(huán)狀骨架4上，吊艙8通過懸掛索6與歐拉體I相連。
[0026]所述的歐拉體I為周向無應(yīng)力的軸對稱自然充氣外形，扁平度為0.6。
[0027]所述的歐拉體I的自然充氣外形減少周向應(yīng)力，降低周向蒙皮的強度要求，并且與索網(wǎng)結(jié)構(gòu)綜合實現(xiàn)蒙皮面密度的輕量化，提高浮力效率；同時，球類外形相比于常規(guī)流線型，在相同體積下幾何尺寸和表面積顯著減少，可進(jìn)一步提高單位體積浮力效率。
[0028]所述的引導(dǎo)球2通過貫通管5與歐拉體I相通，實現(xiàn)兩個囊體內(nèi)部的浮升氣體(如氦氣)的膨脹和收縮。
[0029]所述的歐拉體I為裁片焊接成形。
[0030]所述的引導(dǎo)球2為正球形，實現(xiàn)地面操作和升空返回整個浮空器平臺的穩(wěn)定。
[0031 ]所述的索網(wǎng)蒙皮3主要為經(jīng)向索網(wǎng)。
[0032]所述的硬質(zhì)環(huán)狀骨架4可限制浮空器平臺的形態(tài)變化，使其在上升過程中為羽毛球形，下降過程中為傘形，從而降低著陸速度，保護(hù)浮空器平臺及其設(shè)備。
[0033]所述的矢量螺旋槳7可采用多種組合方式布置，能夠有效操控浮空器平臺的姿態(tài)和位置。
[0034]本實施例涉及上述浮空器平臺的裝配方法，剛?cè)岵考为毤庸ぶ圃斐尚?，實現(xiàn)現(xiàn)場快速裝配發(fā)放，具體包括以下步驟:
[0035]步驟1、裁片焊接成形歐拉體I，并在歐拉體I囊體外側(cè)索網(wǎng)蒙皮3的對應(yīng)位置焊接固定索網(wǎng)袢和管道。
[0036]步驟2、按照設(shè)計長度制備索網(wǎng)蒙皮3，并通過袢和管道覆設(shè)于歐拉體I的外側(cè)。
[0037]步驟3、制作貫通管5和適配器，裁片焊接成形引導(dǎo)球2。
[0038]步驟4、通過適配器和貫通管5將引導(dǎo)球2與歐拉體I連接，并將引導(dǎo)球2和歐拉體I抽真空，在地面鋪為圓形。
[0039]步驟5、依次安裝硬質(zhì)環(huán)狀骨架4和矢量螺旋槳7。
[0040]步驟6、向引導(dǎo)球2和歐拉體I中充入氦氣使其離地，通過懸掛索6安裝吊艙8，并通過牽引繩放飛浮空器平臺。
[0041]如圖2所示，所述的浮空器平臺上升時，氣流自上而下流過浮空器平臺，在歐拉體I表面產(chǎn)生壓力，在上部的引導(dǎo)球2浮力和下部的吊艙8的重量的共同作用下，使浮空器平臺以類似于羽毛形態(tài)上升。
[0042]如圖3所示，所述的浮空器平臺下降時，氣流進(jìn)入歐拉體I底部，產(chǎn)生較大的壓力，將整個歐拉體I的囊體撐開，形成降落傘外形，從而產(chǎn)生較大的阻力，實現(xiàn)浮空器平臺的減速緩慢下降。
[0043]所述的索網(wǎng)蒙皮3在一定的承壓下，能夠減小蒙皮的曲率半徑，從而降低蒙皮上的應(yīng)力；采用低強度的蒙皮材料，有效降低蒙皮的面密度，進(jìn)一步減輕結(jié)構(gòu)重量，提高浮力效率，解決浮空器超熱引起的囊體超壓問題，有效提高整個浮空器平臺的承壓能力。
[0044]所述的硬質(zhì)環(huán)狀骨架4設(shè)置于歐拉體I的最大直徑處，實現(xiàn)升駐返全過程的形態(tài)可控。
[0045]所述的矢量螺旋槳7可實現(xiàn)±180°的矢量偏轉(zhuǎn)，對平臺進(jìn)行操作和控制時無需大面積的舵面。
[0046]所述的歐拉體1、硬質(zhì)環(huán)狀骨架4和吊艙8單獨加工，外置的硬質(zhì)環(huán)狀骨架4與吊艙8分別與歐拉體I相連，有效降低裝配復(fù)雜度。
[0047]本實施例通過引導(dǎo)球2、歐拉體I和硬質(zhì)環(huán)裝骨架4實現(xiàn)浮空器平臺的形態(tài)可控及可靠發(fā)放;索網(wǎng)蒙皮3減小蒙皮曲率半徑，在同樣的壓差下能夠有效的降低對蒙皮強度的要求，減輕蒙皮重量；剛?cè)峤Y(jié)構(gòu)獨立加工制造，最后組裝實現(xiàn)方便可靠性高；多矢量螺旋槳組合操控實現(xiàn)浮空器平臺的機動及定點駐空;歐拉體I上部平攤便于鋪設(shè)硬質(zhì)高效率的太陽能電池。
【主權(quán)項】
1.一種基于歐拉體的浮空器平臺，其特征在于，包括:引導(dǎo)球、歐拉體、硬質(zhì)環(huán)狀骨架、索網(wǎng)蒙皮和矢量螺旋槳，其中:引導(dǎo)球與歐拉體相通，并設(shè)置于歐拉體的上方;索網(wǎng)蒙皮覆蓋歐拉體的表面，硬質(zhì)環(huán)狀骨架設(shè)置于歐拉體最大直徑處的外側(cè)，矢量螺旋槳均勻設(shè)置于硬質(zhì)環(huán)狀骨架上； 所述的歐拉體為周向無應(yīng)力的軸對稱自然充氣外形，扁平度為0.6。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浮空器平臺，其特征是，所述的索網(wǎng)蒙皮主要為經(jīng)向索網(wǎng)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浮空器平臺，其特征是，所述的引導(dǎo)球通過貫通管與所述的歐拉體相通。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的浮空器平臺，其特征是，所述的歐拉體下方連接有吊艙，吊艙通過懸掛索與歐拉體相連。5.一種裝配上述任一權(quán)利要求所述浮空器平臺的方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1、裁片焊接成形歐拉體，并在歐拉體囊體外側(cè)索網(wǎng)蒙皮的對應(yīng)位置焊接固定索網(wǎng)袢和管道； 步驟2、按照設(shè)計長度制備索網(wǎng)蒙皮，并通過袢和管道覆設(shè)于歐拉體的外側(cè)； 步驟3、制作貫通管和適配器，裁片焊接成形引導(dǎo)球； 步驟4、通過適配器和貫通管將引導(dǎo)球與歐拉體連接，并將引導(dǎo)球和歐拉體抽真空，在地面鋪為圓形； 步驟5、依次安裝硬質(zhì)環(huán)狀骨架和矢量螺旋槳； 步驟6、向引導(dǎo)球和歐拉體中充入氦氣使其離地，通過懸掛索安裝吊艙，并通過牽引繩放飛浮空器平臺。
【文檔編號】B64B1/58GK105836096SQ201610163685
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月22日
【發(fā)明人】段登平, 周平方, 王曉亮, 趙海濤, 陳吉安, 王曰英, 周狄, 王全保, 陳麗, 龔德仁
【申請人】上海交通大學(xué)