軟式飛艇囊體自成型防損充氣輔助機構及其充氣方法
2023-04-28 12:15:36
軟式飛艇囊體自成型防損充氣輔助機構及其充氣方法
【專利摘要】本發明公開了一種軟式飛艇囊體自成型防損充氣輔助機構及其充氣方法，包括艇體，艇體內設有特徵點，包括在艇體內部最大橫向截面和最大縱向截面交接處設有作動系統，所述作動系統與各特徵點連接，所述作動系統正交中心上設有用於感知到艇內壓強變化的氣壓傳感器，所述作動系統上還設有驅動裝置，驅動裝置與氣壓傳感器相連，驅動裝置用於接受氣壓傳感器發出的氣壓壓強變化並驅動作動系統。本發明提供的軟式飛艇囊體自成型防損充氣輔助機構及其充氣方法，解放了人力資源，使得蒙皮在展開過程中均勻受力，避免充氣過程其因受力分布不均而導致損壞。
【專利說明】軟式飛艇囊體自成型防損充氣輔助機構及其充氣方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於高空飛艇充氣【技術領域】，具體涉及一種軟式飛艇囊體自成型防損充氣輔助機構及其充氣方法。
【背景技術】
[0002]平流層是對海拔20千米到100千米空間範圍的一個通用性稱謂，我國學術界所說的「亞太空」 「超高空」 「高高空」，也是指這一區域。
[0003]平流層和一般的太空、航空空間有不一樣的特點。首先，它的氣象條件更加優秀，沒有雲、雨，也沒有大氣湍流，如雷暴、閃電的天氣也較少，運行環境比較優良。此外，它的高度特殊，衛星無法在這麼低的位置停留，另一方面空氣密度較小，飛機必須以高速飛行才能保持在這個高度，因此平流層飛艇和衛星、飛機相比，具有它獨特優勢。與衛星相比，其成本非常便宜、機動性比較好，它可以實現衛星做不到的變軌、懸停、機動。另外，因為離地面比較近且有效載荷比較大，可承載更先進的設備，其靈敏度和解析度更高。與飛機相比，它的留空時間比較長，可對指定區域細緻掃描，而且不需要強勁推力系統，雷達隱身性能特別好。
[0004]目前，全球很多國家均提出了平流層飛艇項目，以開發平流層資源。這種大型飛艇必須有能力維持在20km以上的高空，用於電訊服務和地球觀測。因為它們的工作高度在平流層，因此對國際航線沒有任何影響，也不會受對流層惡劣氣候的幹擾。此外，飛艇所需能源主要依靠太陽能供給，不會影響地球的環境、產生溫室效應等。
[0005]軟式飛艇在回收儲存時，內部是沒有氣體的，囊體蒙皮處於褶皺狀態。在飛艇起飛前需要充入氣體，使飛艇還原成設計形狀，從而放飛。由於蒙皮是多種材料製成的多功能分層結構，所以在傳統方法中，一般是從艇首或者艇尾充入氣體，充氣的同時需要人力輔助囊體成型，避免囊體在成型過程中因氣體壓力分布不均對囊體蒙皮造成的損壞。但是這樣會造成人力資源的浪費，甚至不能避免蒙皮的損壞。因此，對軟式飛艇囊體自成型防損充氣輔助機構及其充氣方法的改進成為本領域技術人員亟待解決的問題。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在於提供一種軟式飛艇囊體自成型防損充氣輔助機構及其充氣方法，使囊體在充氣過程中減少對人力資源的依賴並且避免因受力分布不均而對囊體蒙皮可能造成的損壞。
[0007]本發明為解決上述技術問題而採用的技術方案是提供一種軟式飛艇囊體自成型防損充氣輔助機構，包括艇體，艇體內設有特徵點，包括在艇體內部最大橫向截面和最大縱向截面交接處設有作動系統，所述作動系統與各特徵點連接，所述作動系統正交中心上設有用於感知到艇內壓強變化的氣壓傳感器，所述作動系統上還設有驅動裝置，驅動裝置與氣壓傳感器相連，驅動裝置用於接受氣壓傳感器發出的氣壓壓強變化並驅動作動系統。
[0008]進一步的，所述的作動系統包括可調節的伸縮杆和包覆在伸縮杆上的作動筒，作動器系統通過伸縮杆與艇體內部的特徵點相連接。
[0009]進一步的，所述的伸縮杆為輕質碳纖維伸縮杆，作動筒為輕質鋁合金作動筒。
[0010]進一步的，所述的驅動裝置包括微型電機、電池、微型控制器；微型電機用於驅動伸縮杆運動，電池用於提供能源，微型控制器用於控制伸縮杆的伸縮速度以及長度。
[0011]進一步的，所述的電池為鋰電池。
[0012]進一步的，所述特徵點為艇首頂點、艇尾頂點、最大橫向截面處的兩個端點和最大縱向截面兩個端點。
[0013]一種軟式飛艇囊體自成型防損充氣方法，包括以下步驟:
步驟一、開啟作動系統，從艇首或艇尾開始充入氣體；
步驟二、在氣體充入艇體的過程中，作動系統正交中心上的氣壓傳感器感知艇體內的壓強變化，發出信號給驅動裝置，驅動裝置根據艇體內壓強變化驅動作動系統以合適的速度伸出，艇體在三維空間內均勻展開；
步驟三、充氣完成後，作動系統到達適合的長度並固定，輔助飛艇保持外形。
[0014]進一步的，步驟三中充氣完成後，飛行過程中，作動系統可根據壓強的變化，自動調節伸縮長度，輔助飛艇保持外形。
[0015]本發明提供的軟式飛艇囊體自成型防損充氣輔助機構及其充氣方法，解放了人力資源，使得蒙皮在展開過程中均勻受力，避免充氣過程因受力分布不均而使蒙皮的損壞。
[0016]
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0018]圖1為本發明飛艇充氣過程中結構示意圖；
圖2是本發明飛艇充氣完成後結構示意圖；
圖3是本發明飛艇作動系統結構示意圖。
[0019]其中:1、艇體,2、作動筒,3、伸縮杆,4、氣壓傳感器,5、微型電機,6、電池,7、微型控制器。
[0020]
【具體實施方式】
[0021]本發明提供了一種軟式飛艇囊體自成型防損充氣輔助機構及其充氣方法，為了使本發明的目的、技術方案以及優點更清楚、明確，以下將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明。
[0022]如圖1至圖3所示的軟式飛艇囊體自成型防損充氣輔助機構，包括艇體1，艇體I內設有特徵點，包括在艇體I內部最大橫向截面和最大縱向截面交接處設有作動系統，所述作動系統與各特徵點連接，所述作動系統正交中心上設有用於感知到艇內壓強變化的氣壓傳感器4，所述作動系統上還設有驅動裝置，驅動裝置與氣壓傳感器4相連，驅動裝置用於接受氣壓傳感器發出的氣壓壓強變化並驅動作動系統。
[0023]本發明提供的軟式飛艇囊體自成型防損充氣輔助機構及，解放了人力資源，使得蒙皮在展開過程中均勻受力，避免充氣過程因受力分布不均而使蒙皮的損壞。
[0024]其中，所述的作動系統包括可調節的伸縮杆3和包覆在伸縮杆3上的作動筒2，作動器系統通過伸縮杆3與艇體I內部的特徵點相連接。進一步的，所述的伸縮杆3為輕質碳纖維伸縮杆，作動筒3為輕質鋁合金作動筒。所述特徵點優選為艇首頂點、艇尾頂點、最大橫向截面處的兩個端點和最大縱向截面兩個端點。
[0025]如圖3所示，所述的驅動裝置包括微型電機5、電池6、微型控制器7 ;微型電機5用於驅動伸縮杆3運動，電池6用於提供能源，微型控制器7用於控制伸縮杆3的伸縮速度和長度。進一步的，所述的電池6為鋰電池。
[0026]一種軟式飛艇囊體自成型防損充氣方法，包括以下步驟:
步驟一、開啟作動系統，從艇首或艇尾開始充入氣體；
步驟二、在氣體充入艇體的過程中，作動系統正交中心上的氣壓傳感器感知艇體內的壓強變化，發出信號給驅動裝置，驅動裝置根據艇體內壓強變化驅動作動系統以合適的速度伸出，艇體在三維空間內均勻展開；
步驟三、充氣完成後，作動系統到達適合的長度並固定，輔助飛艇保持外形。
[0027]優選的，步驟三中充氣完成後，飛行過程中，作動系統可根據壓強的變化，自動調節伸縮長度，輔助飛艇保持外形。
[0028]在充氣過程中，首先是氣壓傳感器4對艇內壓強變化的感知，然後微型控制器7接受到氣壓傳感器4發送過來的壓強變化信號，向微型電機5輸出工作指令，微型電機5根據轉動，進而驅使伸縮杆3沿特徵點方向伸出，在展開的過程中，囊體按照預定形狀進行展開，而且在展開的過程中，褶皺部分是均勻緩慢地展開的，並不存在褶皺的各個部分所受力分布不均勻的情況。
[0029]本發明的軟式飛艇充氣輔助機構在實際使用中有以下優點:
(I)充氣過程中完全不用人工幹預，作動系統自動工作輔助飛艇完成充氣過程，達到預想的外形效果。在充氣完成後，還可輔助囊體進行外形保持，以獲得良好的氣動性能。
[0030](2)充氣過程中，在作動系統的輔助之下，飛艇囊體蒙皮完全是均勻地向三維空間展開，蒙皮各處受力均勻，展開過程和緩，不存在劇烈的變化，可以有效地避免蒙皮在展開的過程中對組成蒙皮的各個功能層可能帶來的損傷甚至是完全破壞。
[0031](3)整個作動系統，完全由質量輕，剛度強度高的材料製成，不會給整個飛艇帶來過大的增重，相反，可能因為系統的加入而省去某些原本必須的部件，不但重量沒有增加反而有所減重。
[0032](4)作動系統由微型電機驅動，可調性強於傳統的液壓系統，體積也遠小於液壓系統，由於只是輔助作用，也不會存在力量不足的缺陷。
[0033](5)作動系統的能源來自於鋰電池，電能可以通過太陽能電池充入，來源方便，無任何的汙染。
[0034](6)伸縮杆的伸出速度和長度完全由微型控制器進行控制，控制器的決策控制輸出指令由氣壓傳感器的壓強變化感知輸入決定，控制自主並精確。
[0035]雖然本發明已以較佳實施例揭示如上，然其並非用以限定本發明，任何本領域技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的修改和完善，因此本發明的保護範圍當以權利要求書所界定的為準。
【權利要求】
1.一種軟式飛艇囊體自成型防損充氣輔助機構，包括艇體，艇體內設有特徵點，其特徵在於:包括在艇體內部最大橫向截面和最大縱向截面交接處設有作動系統，所述作動系統與各特徵點連接，所述作動系統正交中心上設有用於感知到艇內壓強變化的氣壓傳感器，所述作動系統上還設有驅動裝置，驅動裝置與氣壓傳感器相連，驅動裝置用於接受氣壓傳感器發出的氣壓壓強變化並驅動作動系統。
2.根據權利要求1所述的飛艇囊體自成型防損充氣輔助結構，其特徵在於:所述的作動系統包括可調節的伸縮杆和包覆在伸縮杆上的作動筒，作動器系統通過伸縮杆與艇體內部的特徵點相連接。
3.根據權利要求2所述的飛艇囊體自成型防損充氣輔助機構，其特徵在於:所述的伸縮杆為輕質碳纖維伸縮杆，作動筒為輕質鋁合金作動筒。
4.根據權利要求2所述的飛艇囊體自成型防損充氣輔助機構，其特徵在於: 所述的驅動裝置包括微型電機、電池、微型控制器；微型電機用於驅動伸縮杆運動，電池用於提供能源，微型控制器用於控制伸縮杆的伸縮速度以及長度。
5.根據權利要求4所述的飛艇囊體自成型防損充氣輔助機構，其特徵在於: 所述的電池為鋰電池。
6.根據權利要求1所述的飛艇囊體自成型防損充氣輔助結構，其特徵在於: 所述特徵點為艇首頂點、艇尾 頂點、最大橫向截面處的兩個端點和最大縱向截面兩個端點。
7.一種根據權利要求1至6中任一所述的軟式飛艇囊體自成型防損充氣方法，其特徵在於，包括以下步驟: 步驟一、開啟作動系統，從艇首或艇尾開始充入氣體； 步驟二、在氣體充入艇體的過程中，作動系統正交中心上的氣壓傳感器感知艇體內的壓強變化，發出信號給驅動裝置，驅動裝置根據艇體內壓強變化驅動作動系統以合適的速度伸出，艇體在三維空間內均勻展開； 步驟三、充氣完成後，作動系統到達適合的長度並固定，輔助飛艇保持外形。
8.根據權利要求7所示的軟式飛艇囊體自成型防損充氣方法，其特徵在於:步驟三中充氣完成後，飛行過程中，作動系統可根據壓強的變化，自動調節伸縮杆長度，輔助飛艇保持外形。
【文檔編號】B64B1/58GK103600831SQ201310648694
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年12月4日 優先權日:2013年12月4日
【發明者】謝勇, 祝明, 劉龍斌, 李磊雲 申請人:新譽集團有限公司