[發(fā)明專利]一種用于浮空島的恒升力材料單元

有效

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• 申請日: 2017-04-25
• 公開（公告）號: CN107031809B
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發(fā)明（設計）人: 譚惠豐;連尹;應鵬華
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學
• 主分類號: B64B1/06
• 分類號: B64B1/06
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 高媛

一種用于浮空島的恒升力材料單元，屬于浮空技術領域，解決了現(xiàn)有浮空器存在的問題，它包含立方體框架、半彈性蒙皮和氣閥，半彈性蒙皮由彈性蒙皮和碳纖維片構(gòu)成，立方體框架的六個面均以彈性蒙皮密封，彈性蒙皮與立方體框架熱合粘接，在立方體框架的每個面內(nèi)沿四條棱邊分別設置有一塊等腰三角形的碳纖維片，碳纖維片與彈性蒙皮粘接，立方體框架的每個面內(nèi)的四塊碳纖維片之間設置為四角星型的鏤空，鏤空內(nèi)露出彈性蒙皮，形成半彈性蒙皮，既可彈性變形又能提供一定程度的結(jié)構(gòu)剛度；氣閥設置在碳纖維片的位置；在以彈性蒙皮密封的空間內(nèi)僅充入氦氣，氦氣的充入體積為標準大氣壓下小于立方體框架內(nèi)部容積；本發(fā)明用于構(gòu)建浮空島。

技術領域

本發(fā)明屬于浮空技術領域，具體涉及一種用于浮空島的恒升力材料單元。

背景技術

飛艇等浮空器能替代無人機和衛(wèi)星進行長期定點的駐空作業(yè)，在森林巡護，應急通信基站，天氣監(jiān)測等諸多領域具有廣泛應用前景，具有高空停留時間長、覆蓋范圍大、任務成本低、工作壽命長、信息獲取與傳輸能力強等優(yōu)勢；然而現(xiàn)有浮空器采用大容積浮升氣體充壓維型技術途徑，整體為大尺度柔性囊體結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品質(zhì)量控制難度極大，無法工業(yè)化、標準化、規(guī)模化生產(chǎn)；囊體依靠壓力控型，大型囊體壓力調(diào)節(jié)難度大，受環(huán)境溫度變化影響大，囊體安全性難以保障；并且隨著應用要求的提高，具備持久駐空能力和高效率布署的浮空島成為目前發(fā)展需求，現(xiàn)有的浮空器在駐空穩(wěn)定性及工業(yè)化生產(chǎn)方面受到限制，其成本和安全性無法有效控制，為了實現(xiàn)持久穩(wěn)定駐空和快速的大規(guī)模裝備更需要進行新產(chǎn)品的研發(fā)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有浮空器存在的上述問題，提供了一種用于浮空島的恒升力材料單元，其技術方案如下：

一種用于浮空島的恒升力材料單元，它包含立方體框架、半彈性蒙皮和氣閥，半彈性蒙皮由彈性蒙皮和碳纖維片構(gòu)成，立方體框架的六個面均以彈性蒙皮密封，彈性蒙皮與立方體框架熱合粘接，保證其氣密性，在立方體框架的每個面內(nèi)沿四條棱邊分別設置有一塊等腰三角形的碳纖維片，碳纖維片與彈性蒙皮粘接，立方體框架的每個面內(nèi)的四塊碳纖維片之間設置為四角星型的鏤空，鏤空內(nèi)露出彈性蒙皮，形成半彈性蒙皮，既可彈性變形又能提供一定程度的結(jié)構(gòu)剛度；氣閥設置在碳纖維片的位置；在以彈性蒙皮密封的空間內(nèi)僅充入氦氣，即抽真空再充入氦氣，氦氣的充入體積為標準大氣壓下小于立方體框架內(nèi)部容積，即在地面標準大氣壓下半彈性蒙皮是內(nèi)縮狀態(tài)，并在上升過程中隨氣壓降低而膨脹，上升至工作高度時膨脹為平面，實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)，多個單元連接使用時相互之間不會產(chǎn)生影響。

本發(fā)明的有益效果為：模塊化單元作為浮空島的實現(xiàn)方法可以實現(xiàn)工業(yè)化、標準化、規(guī)模化生產(chǎn)，在產(chǎn)品的質(zhì)量控制和成本控制上具有較大優(yōu)勢；根據(jù)不同的服役實際需求，根據(jù)需求浮空島的工況及尺寸可計算需求的單元數(shù)量，從而對材料單元定制組裝而成，這樣規(guī)模化的生產(chǎn)可以提高布署及應急響應效率；由于恒升力材料單元自身具有剛性結(jié)構(gòu)和自動調(diào)節(jié)特性，所以浮空材料單元的壓差維形難度小，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性優(yōu)于傳統(tǒng)浮空器，受環(huán)境溫度、氣壓等環(huán)境條件變化敏感性很小，大大地提高了浮空島服役時間和服役可靠性；整體成形的浮空島遭遇蒙皮漏氣、承力結(jié)構(gòu)損傷等質(zhì)量問題時需整體檢修更換，而模塊化的浮空島在存在損傷時只需要替換受損模塊，其效率和安全性得到保障；具備持久穩(wěn)定的駐空能力，適合大規(guī)模構(gòu)建形成模塊化浮空島。

附圖說明：

圖1是本發(fā)明在地面狀態(tài)示意圖；

圖2是本發(fā)明在工作高度狀態(tài)示意圖；

圖3是本發(fā)明的分解示意圖。

具體實施方式：