[發(fā)明專利]大體型飛艇的剛性結(jié)構(gòu)體系

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510974232.1
• 申請日: 2015-12-22
• 公開（公告）號: CN105644761A
• 公開（公告）日: 2016-06-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 付功義;王彥廣;李炎;陳務(wù)軍
• 申請（專利權(quán)）人: 付功義;王彥廣;李炎;陳務(wù)軍
• 主分類號: B64B1/08
• 分類號: B64B1/08;B64B1/14
• 代理公司: 上海京滬專利代理事務(wù)所(普通合伙) 31235
• 代理人: 周曉玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種適合于低空載重飛艇、中空飛艇以及平流層等大體型飛艇的剛性 結(jié)構(gòu)體系，屬于飛艇的結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

球類的浮空平臺，由于其氣動外形特征導(dǎo)致大阻力效應(yīng)，無法依靠推進系統(tǒng)進行 主動的水平位置調(diào)整，屬于漂浮類平臺；流線外形的飛艇類具有較好的氣動效應(yīng)，屬于飛行 類平臺。

柔性結(jié)構(gòu)適合于低空輕載的小體型飛艇；對于低空載人或者重載飛艇，剛性結(jié)構(gòu) 骨架可以有效地分布搭載荷載，避免產(chǎn)生對囊體結(jié)構(gòu)的應(yīng)力集中。同時，在囊體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)破 損的情況下，可以保持既有的外形而保持繼續(xù)飛行的能力，具有更好的飛行安全性。現(xiàn)代德 國的低空載人齊柏林飛艇即采用了三角桁架形式的剛性結(jié)構(gòu)。

中高空飛艇包含平流層飛艇和運行高度為4-8km的對流層飛艇，其體量大，采用柔 性結(jié)構(gòu)方式則導(dǎo)致飛艇整體結(jié)構(gòu)的剛度小，外氣囊的應(yīng)力水平高；柔性結(jié)構(gòu)方式還導(dǎo)致艇 上吊艙以及推進裝置等附屬設(shè)備安裝困難，外氣囊的應(yīng)力集中現(xiàn)象突出，飛行執(zhí)行機構(gòu)的 效率低下。采用剛性結(jié)構(gòu)體系則可以有效地緩解柔性結(jié)構(gòu)方式不足，降低對囊體材料的力 學(xué)性能要求，并使飛艇在飛行的全過程中有效地保持飛艇的外形，提高飛行的安全性。對于 平流層飛艇而言，采用剛性結(jié)構(gòu)形式可以解決飛艇在上升或下降過程中進行巨量的氣體調(diào) 整的要求，實現(xiàn)保形上升或下降，從而具備飛行返航功能；

浮重平衡條件是剛性結(jié)構(gòu)的飛艇的重要制約因素。為了對剛性結(jié)構(gòu)的重量組成進行控 制，本發(fā)明提出了由拉桿與管件構(gòu)成的預(yù)應(yīng)力剛性結(jié)構(gòu)體系的技術(shù)方案與實施方法。根據(jù) 飛艇的工作及環(huán)境產(chǎn)生的力學(xué)荷載特征，提出了雙重預(yù)應(yīng)力剛性體系，即：輪轂狀的預(yù)應(yīng)力 加勁環(huán)，通過施加預(yù)應(yīng)力的縱向連接桿系連接中芯軸與預(yù)應(yīng)力加勁環(huán)而構(gòu)成的整體剛性結(jié) 構(gòu)體系。雙重預(yù)應(yīng)力剛性結(jié)構(gòu)體系充分發(fā)揮了結(jié)構(gòu)桿件的力學(xué)性能，最大限度地降低了剛 性結(jié)構(gòu)的自重。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決現(xiàn)有問題，旨在提供一種大體型飛艇的剛性結(jié)構(gòu)體系。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)體系和柔性外囊體結(jié)構(gòu)，其中預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu) 體系由中芯軸、預(yù)應(yīng)力加勁環(huán)、縱向連接桿組成，中芯軸位于飛艇囊體縱向中心并貫穿飛艇 囊體的首尾，所述中芯軸上設(shè)有若干同心的預(yù)應(yīng)力加勁環(huán)，在所述若干預(yù)應(yīng)力加勁環(huán)的外 端環(huán)體之間通過縱向連接桿連接，并形成封閉的結(jié)構(gòu)體系；柔性外囊體結(jié)構(gòu)采用薄膜材料 包裹在上述結(jié)構(gòu)外部。

其中，所述預(yù)應(yīng)力加勁環(huán)呈輪轂狀，包括環(huán)管、中心管和若干預(yù)應(yīng)力拉桿，其中，所 述中心管套在中芯軸上，若干預(yù)應(yīng)力拉桿沿環(huán)管均勻分布，其一端連接在中心管上的張力 固定盤，其另一端與圓弧狀的環(huán)管連接并構(gòu)成輪轂狀結(jié)構(gòu)。

其中，所述沿環(huán)周分布的縱向連接桿分別連接相鄰預(yù)應(yīng)力加勁環(huán)的環(huán)管。

其中，所述張力固定盤固定于中心管上且定位于環(huán)管垂直位置的兩側(cè)。

其中，在中芯軸的兩端分別設(shè)有頭錐盤和尾錐盤。其中在艇體首部或者尾部位置， 縱向連接桿的一端分別連接第一個或者最后一個預(yù)應(yīng)力加勁環(huán)的環(huán)管，縱向連接桿的另一 端連接頭錐盤或者尾錐盤。

其中，外囊體結(jié)構(gòu)由囊體上預(yù)置的連接袢與環(huán)管進行綁扎連接。

其中，所述中芯軸由中空碳纖維直管構(gòu)成。

和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)體系清晰、各組成部分的力學(xué)作用明確、傳力途徑 簡潔，整體結(jié)構(gòu)體系具有良好的力學(xué)穩(wěn)定性；在外囊體承受負壓差或者外囊體局部破損情 況下，飛艇艇身保持基本外形；在飛艇上升及下降過程中，飛艇艇身能保持基本外形；本發(fā) 明提高了大體型飛艇的整艇力學(xué)性能與飛行能力，并具備保形上升/下降，使飛艇在規(guī)定的 大氣環(huán)境下具備良好的飛行能力與應(yīng)急狀態(tài)下的返場能力。

附圖說明

圖1為發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為預(yù)應(yīng)力加勁環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為預(yù)應(yīng)力加勁環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖；

參見附圖，1—中芯軸；2—預(yù)應(yīng)力加勁環(huán)；3—縱向連接桿；4—預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)；5—柔性外 囊體結(jié)構(gòu)；6—環(huán)管；7—預(yù)應(yīng)力拉桿；8—中心管；9—張力固定盤；10—頭錐盤；11—尾錐盤。

具體實施方式

現(xiàn)結(jié)合附圖對發(fā)明作進一步地說明。