[發(fā)明專利]碳纖維復(fù)合材料重載吊艙框架及連接方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811344929.0
• 申請日: 2018-11-13
• 公開（公告）號: CN109502002B
• 公開（公告）日: 2023-09-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅海波;何小輝;李欣;張?zhí)┤A;何澤青;張冬輝
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院光電研究院
• 主分類號: B64B1/00
• 分類號: B64B1/00;B64B1/40
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩;吳歡燕

本發(fā)明涉及高空氣球吊艙領(lǐng)域，提供了一種碳纖維復(fù)合材料重載吊艙框架，包括：主承力豎桿、主承力斜桿和橫桿，主承力豎桿和主承力斜桿均為中空結(jié)構(gòu)，且內(nèi)部的兩端均預(yù)埋有第一連接接頭，主承力豎桿預(yù)埋接頭內(nèi)部和主承力斜桿預(yù)埋接頭內(nèi)部纏繞有纖維束，其張緊纏繞于第一連接接頭的凹槽，并將主承力豎桿兩端的第一連接接頭和主承力斜桿兩端的第一連接接頭連接起來，主承力豎桿與主承力斜桿通過第一連接接頭連接，并與橫桿連接構(gòu)成吊艙主體框架。本發(fā)明公開本發(fā)明的連接方法，采用第一連接接頭預(yù)埋在主承力豎桿內(nèi)部和主承力斜桿內(nèi)部的設(shè)計(jì)，并利用纖維束將第一連接接頭連接起來，結(jié)構(gòu)簡單輕便，強(qiáng)度高，承載能力好，耐低溫低壓，且便于拆卸。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高空氣球吊艙領(lǐng)域，特別是涉及一種碳纖維復(fù)合材料重載吊艙框架及連接方法。

背景技術(shù)

高空氣球是一種輕于空氣的無動力浮空器，高空氣球分為零壓氣球和超壓氣球兩類，零壓氣球具有體積大、載荷重、升限高等優(yōu)點(diǎn)；而超壓氣球則具有高度穩(wěn)定性好、飛行時(shí)間長等特點(diǎn)。高空氣球系統(tǒng)包括氣球球體、艙外定時(shí)分離裝置、降落傘、艙外敷設(shè)導(dǎo)線、結(jié)纜、吊艙、著陸緩沖器、地面綜合保障設(shè)施等。

零壓氣球當(dāng)其浮力大于飛行系統(tǒng)自身的重量時(shí)，氣球系統(tǒng)上升；反之氣球水平運(yùn)動的方向和速度則完全依賴于其所在高度的風(fēng)向和風(fēng)速，處于穩(wěn)定風(fēng)層中的氣球飛行系統(tǒng)的水平運(yùn)動速度和方向與風(fēng)速和風(fēng)向基本一致。飛行結(jié)束時(shí)由于載荷與球體突然分離，球體失去原有的平衡狀態(tài)，球內(nèi)浮升氣體的重新分布會對球膜產(chǎn)生極大的沖擊從而將氣球破壞，隨后飄落地面。而搭載有效載荷的吊艙等結(jié)構(gòu)會隨著回收傘安全著陸到地面。

零壓氣球除了攜帶維持自身平臺功能的載荷和結(jié)構(gòu)，還可以搭載電子通信設(shè)備、紅外相機(jī)和預(yù)警雷達(dá)等不同類型的監(jiān)視探測設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)通信中繼、對地觀測和偵察預(yù)警等功能。零壓氣球載荷吊艙是提供有效載荷正常工作的平臺，保護(hù)球載設(shè)備和有效載荷免受飛行過程中低溫低壓環(huán)境的影響。由于載荷吊艙是零壓氣球系統(tǒng)必不可少的重要組成部分，實(shí)現(xiàn)吊艙結(jié)構(gòu)輕量化-任務(wù)載荷增加的良性循環(huán)是必然趨勢。

零壓氣球的飛行高度一般在30km左右，飛行環(huán)境溫度在-70℃左右，考慮到零壓氣球的載荷重，實(shí)現(xiàn)碳纖維復(fù)合材料輕量化重載吊艙顯得十分緊迫。但是碳纖維輕量化吊艙遇到了低溫低壓適應(yīng)性問題和連接設(shè)計(jì)問題。主要表現(xiàn)在以下方面：

1)碳纖維輕量化重載吊艙在臨近空間-70℃低溫環(huán)境下的連接強(qiáng)度不可靠；

2)重載吊艙關(guān)鍵部件膠接和預(yù)埋連接具體連接工藝和設(shè)計(jì)方法不滿足重載承載能力要求。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明的目的是提供一種碳纖維復(fù)合材料重載吊艙框架及連接方法，解決現(xiàn)有技術(shù)重載吊艙存在的結(jié)構(gòu)笨重，承載能力差，低溫低壓條件下適應(yīng)性差中至少一個(gè)問題。

(二)技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種碳纖維復(fù)合材料重載吊艙框架，包括：多根主承力豎桿、多根主承力斜桿和多根橫桿，所述主承力豎桿和所述主承力斜桿均為中空結(jié)構(gòu)，且所述主承力豎桿內(nèi)部和所述主承力斜桿內(nèi)部的兩端均預(yù)埋有第一連接接頭，所述第一連接接頭的外表面構(gòu)造有橫向和縱向的凹槽，所述主承力豎桿和所述主承力斜桿由纖維束纏繞，且所述纖維束張緊纏繞于所述主承力斜桿內(nèi)部的所述第一連接接頭的凹槽，并將所述主承力斜桿兩端的所述第一連接接頭連接起來，所述纖維束張緊纏繞于所述主承力豎桿內(nèi)部的所述第一連接接頭的凹槽，并將所述主承力豎桿兩端的所述第一連接接頭連接起來，所述主承力豎桿內(nèi)一端的所述第一連接接頭與所述主承力斜桿內(nèi)一端的所述第一連接接頭鉸接，并與多根所述橫桿連接構(gòu)成吊艙主體框架。

其中，還包括三向接頭，所述三向接頭具有第一向接頭、第二向接頭、以及設(shè)置在同一直線上的第三向第一接頭和第三向第二接頭，所述第三向第一接頭連接于所述主承力豎桿一端的所述第一連接接頭，所述第三向第二接頭鉸接于所述主承力斜桿一端的所述第一連接接頭，所述第一向接頭和所述第二向接頭分別連接于橫向和縱向的布置的所述橫桿。