[發(fā)明專利]基于仿生的半硬式魚骨結(jié)構(gòu)飛艇

有效

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• 申請日: 2020-07-17
• 公開（公告）號: CN111806668B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 龔景海;邱國志
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學
• 主分類號: B64B1/08
• 分類號: B64B1/08;B64B1/22;B64B1/10
• 代理公司: 上海交達專利事務(wù)所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

一種基于仿生的半硬式魚骨結(jié)構(gòu)飛艇，包括：依次水平相連的頭錐、艇體和尾椎以及設(shè)置于艇體外部的蒙皮，艇體的上部結(jié)構(gòu)在弓形肋梁和氣囊浮力支撐下保持穩(wěn)定形態(tài)，艇體的下部結(jié)構(gòu)采用柔性拉索并通過變形消除飛艇在下降過程中產(chǎn)生的負壓，改善飛艇支承結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，保證結(jié)構(gòu)的安全。本發(fā)明采用剛性的弓形肋梁和柔性拉索共同作為飛艇的環(huán)向支撐體系，上部結(jié)構(gòu)在弓形肋梁和氣囊浮力支撐下，保持穩(wěn)定形態(tài)，保證飛艇飛行和回收下降時的受力穩(wěn)定，下半部采用柔性拉索，大幅度減小剛性骨架，降低飛艇結(jié)構(gòu)重量，設(shè)計新穎，安全性高，有效載重量大。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種平流層飛艇領(lǐng)域的技術(shù)，具體是一種基于仿生的半硬式魚骨結(jié)構(gòu)飛艇。

背景技術(shù)

飛艇主要由艇體、動力裝置、尾翼和吊艙組成。飛艇按結(jié)構(gòu)形式一般可分為硬式飛艇(rigid airship)、軟式飛艇(non-rigid airship，或blimp)和半硬式飛艇(semi-rigidairship，或hybrid airship)。硬式飛艇骨架龐大，會增加飛艇結(jié)構(gòu)的重量；軟式飛艇的形狀僅依靠氣囊維持，當飛艇內(nèi)部壓力與外部壓力接近或小于外部壓力時很難維持形狀，導致飛艇失效；半硬式飛艇通過氣囊中的氣體壓力，和剛性骨架共同維持艇體形狀，結(jié)合了以上兩種飛艇的優(yōu)勢，成為當今發(fā)展的主流方向。

現(xiàn)有的半硬式骨架結(jié)構(gòu)采用環(huán)形梁或環(huán)形桁架作為環(huán)向支撐體系，當飛艇在下降過程中，環(huán)形梁上部受到氣囊向外的浮力，下部通常受到氣壓向內(nèi)的負壓作用，環(huán)形梁受力不均勻，截面中彎矩大，極易產(chǎn)生強度破壞。為提高結(jié)構(gòu)安全性，通常需要采用較大截面的環(huán)形梁或環(huán)形桁架，飛艇結(jié)構(gòu)重量也將隨之增加。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出一種基于仿生的半硬式魚骨結(jié)構(gòu)飛艇，采用剛性的弓形肋梁和柔性拉索共同作為飛艇的環(huán)向支撐體系，上部結(jié)構(gòu)在弓形肋梁和氣囊浮力支撐下，保持穩(wěn)定形態(tài)，保證飛艇飛行和回收下降時的受力穩(wěn)定，下半部采用柔性拉索，大幅度減小剛性骨架，降低飛艇結(jié)構(gòu)重量，設(shè)計新穎，安全性高，有效載重量大，經(jīng)濟效益好。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

本發(fā)明涉及一種基于仿生的半硬式魚骨結(jié)構(gòu)飛艇，包括：依次水平相連的頭錐、艇體和尾椎以及設(shè)置于艇體外部的蒙皮，其中：蒙皮覆蓋于艇體上。

所述的半硬式魚骨結(jié)構(gòu)是指：艇體的上部結(jié)構(gòu)在弓形肋梁和氣囊浮力支撐下保持穩(wěn)定形態(tài)，艇體的下部結(jié)構(gòu)采用柔性拉索并通過變形消除飛艇在下降過程中產(chǎn)生的負壓，改善飛艇支承結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，保證結(jié)構(gòu)的安全。

所述的艇體包括：主梁、弓形肋梁、柔性環(huán)索、氣囊和放射索，其中：主梁兩端分別與頭錐和尾椎相連，弓形肋梁均勻平行設(shè)置于主梁上半部，柔性環(huán)索環(huán)繞飛艇一周設(shè)置組成環(huán)形箍，上半部分與弓形肋梁重合，放射索在飛艇長度方向與弓形肋梁位置相同，放射索一端設(shè)置于主梁上并以主梁為中心呈放射狀設(shè)置，放射索的另一端與弓形肋梁或柔性環(huán)索直接或通過蒙皮相連，氣囊設(shè)置于相鄰放射索之間。

所述的蒙皮底部設(shè)有吊艙。

所述的蒙皮靠尾椎一端設(shè)有尾翼。

所述的艇體上部設(shè)有頂縱梁，其中：頂縱梁兩端分別與主梁端部相連，中間與弓形肋梁相連。

技術(shù)效果

本發(fā)明整體解決現(xiàn)有半剛性平流層飛艇回收過程中由于飛艇承受負壓，使飛艇支承結(jié)構(gòu)失去穩(wěn)定，造成飛艇下降過程速度過快且不能控制，導致飛艇回收試驗失敗的問題；本發(fā)明通過仿生魚的結(jié)構(gòu)，將現(xiàn)有半剛性飛艇的剛性環(huán)或剛性桁架改為上部為剛度，下部為柔性，通過下部柔性結(jié)構(gòu)的變形消除飛艇結(jié)構(gòu)下降過程中承受的負壓作用，從而保證飛艇支承結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，保證飛艇回收過程中的安全性。