一種具有外置分離式充氣結構的系留氣球的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及飛行器技術領域，尤其涉及一種具有外置分離式充氣結構的系留氣球，包括球體、防風罩、上尾翼、下尾翼和連通管；所述球體內(nèi)設有第一隔膜，所述第一隔膜將所述球體內(nèi)部分隔出上部的主氣囊和下部的副氣囊；所述上尾翼的數(shù)量為一個，所述下尾翼的數(shù)量為兩個，所述上尾翼和所述下尾翼設于所述球體的尾端共同形成倒Y形結構，且所述上尾翼所述主氣囊連通；所述防風罩設于所述副氣囊的下方與所述球體連接；所述連通管設于所述球體的外部，且兩個所述下尾翼均通過所述連通管與所述副氣囊連通。連通管與球體之間采用分離式結構，沒有與球體焊接在一起，避免了由于二者壓力相同而導致連接區(qū)域球體產(chǎn)生應力集中，有效降低了球體風險。
【專利說明】
一種具有外置分離式充氣結構的系留氣球
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及飛行器技術領域，尤其涉及一種具有外置分離式充氣結構的系留氣球。
【背景技術】
[0002]系留氣球是一種自身不帶動力，利用系留纜繩及自身的凈浮力升空的浮空飛行器，具有連續(xù)滯空時間長、生存能力強、研制與使用成本低、維護方便、適于搭載各種載荷系統(tǒng)等特點，在通訊、遙測、情報、偵察、監(jiān)視和預警等領域均有著廣泛的應用前景。系留氣球要實現(xiàn)長時間定點滯空并完成預定的任務，就必須保證其在滯空期間具有足夠的自穩(wěn)定性和良好的對風特性，而尾翼則是保證系留氣球自穩(wěn)定性和對風特性的主要結構。與飛艇不同，系留氣球尾翼通常采用軟式充氣薄膜結構形式，利用膜內(nèi)外氣體的壓力差產(chǎn)生的預應力。維持其流線形外形，達到控制系留氣球姿態(tài)的目的。因此，尾翼的結構形式對系留氣球的飛行品質(zhì)具有直接而重要的影響，合理的尾翼結構設計和充氣形式是成功完成系留氣球研制任務的前提和保障。
[0003]系留氣球的尾翼是維持系留氣球縱橫向和側(cè)向穩(wěn)定性的主要部件，通常采用三片尾翼，呈倒“Y”形布局形式，經(jīng)風洞試驗驗證，系留氣球尾翼的這種氣動布局具有較好的縱、橫向穩(wěn)定性，為任務設備提供了良好工作條件。為保證三片尾翼之間的相對位置穩(wěn)定，三片尾翼之間用若干系繩固定。為了減輕尾翼的結構重量，并參考國外系留氣球尾翼結構設計經(jīng)驗，尾翼為不帶舵面的軟式結構，內(nèi)有隔層，尾翼內(nèi)充增壓氣體以維持尾翼剛度及外形。系留氣球上尾翼通常與主氣囊相通，內(nèi)部氣體為氦氣，為了避免上尾翼的浮力對球體產(chǎn)生過大彎矩，通常兩個下尾翼采取充空氣的方案。當前系留氣球的下尾翼充氣方案有多種，這些充氣方案具有各自不同的優(yōu)點，又或多或少存在一定的局限性。針對大型系留氣球系統(tǒng)，由于尾翼體積較大，通常采取獨立的風機和排氣閥對其進行單獨壓力控制，其優(yōu)點是充氣迅速，但需要布置單獨的壓控系統(tǒng)，并且尾翼壓力必須時刻與主氣囊壓力保持一致，因此對其布局方案和壓控系統(tǒng)設計都提出了挑戰(zhàn)。另一種方案則是將主氣囊尾端設計膈膜結構，使其與主氣囊前端氦氣隔離開來，形成一個副氣囊，并且與下尾翼連通。副氣囊的空氣通過焊接在球體最下部膜片上的充氣管道進入隔膜后端的空氣囊然后進入下尾翼，在此設計方案中，在球體后部焊接球形隔膜，將球體分隔為前后兩部分。副氣囊中的空氣經(jīng)過空氣連通管進入球體后部，然后通過球體后部與下尾翼之間的開口進入下尾翼，以達到給下尾翼充氣的目的。由于下尾翼與副氣囊相通，因此下尾翼壓力始終與副氣囊保持一致，避免了額外增加壓控執(zhí)行機構，降低了壓控系統(tǒng)設計的難度，同時結構較為簡單。但其不足之處是球體隔膜的存在減小了主氣囊體積，降低了球體有效浮力，同時空氣連通管與球體膜片焊接在一起，在工作過程中二者具有相同的壓力，極易導致空氣連通管與球體連接邊界處產(chǎn)生應力集中，給球體安全帶來隱患。同時，內(nèi)部隔膜的焊接工作也增大了球體加工的強度和難度。當尾翼內(nèi)部空氣需要完全排出時，需要通過擠壓尾翼迫使空氣經(jīng)過連通管進入副氣囊，然后由副氣囊開口排出，延長了工作時間，降低了操作效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004](一)要解決的技術問題
[0005]本發(fā)明要解決的技術問題是解決現(xiàn)有的系留氣球在使用時連通管與球體的連接處容易產(chǎn)生應力集中的問題。
[0006](二)技術方案
[0007]為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種具有外置分離式充氣結構的系留氣球，包括球體、防風罩、上尾翼、下尾翼和連通管，所述球體內(nèi)設有第一隔膜，所述第一隔膜將所述球體分隔出上部的主氣囊和下部的副氣囊;所述上尾翼的數(shù)量為一個，所述下尾翼的數(shù)量為兩個，所述上尾翼和所述下尾翼設于所述球體的尾端共同形成倒Y形結構，且所述上尾翼所述主氣囊連通;所述防風罩設于所述副氣囊的下方與所述副氣囊處的球體連接；所述連通管設于所述球體的外部，且兩個所述下尾翼均通過所述連通管與所述副氣囊連通。
[0008]其中，所述連通管為三通管，所述三通管的3個接頭分別與所述副氣囊及兩個所述下尾翼連接。
[0009]其中，所述第一隔膜位于所述球體的下部，且所述第一隔膜通過焊接的方式與所述球體的下部的內(nèi)壁連接，所述防風罩通過焊接的方式與所述球體的外壁連接。
[0010]其中，所述連通管與所述副氣囊連接的接頭連接于所述防風罩的后端的焊縫與所述第一隔膜的后端的焊縫之間。
[0011]其中，所述下尾翼內(nèi)自前至后設有多個第二隔膜，多個所述第二隔膜將所述下尾翼的內(nèi)部分隔出多個空間，任意兩個所述空間連通，所述連通管與所述下尾翼連接的接頭連接于所述下尾翼自前至后的第2個第二隔膜和第3個第二隔膜之間。
[0012]其中，所述連通管的各個接頭通過法蘭與所述副氣囊或所述下尾翼連接。
[0013]其中，所述連通管的接頭處設有裙邊，所述法蘭包括設于所述副氣囊或所述下尾翼上的外圈、嵌設于所述外圈內(nèi)的底圈和套設于所述連通管的接頭處將所述裙邊壓緊在所述底圈上且與所述底圈通過緊固件連接的內(nèi)圈。
[0014]其中，還包括套管，所述套管套設于所述連通管上，且所述套管與所述球體焊接，用于將所述連通管固定在所述球體上。
[0015]其中，所述套管的下部的管壁上述設有通孔。
[0016](三)有益效果
[0017]本發(fā)明的上述技術方案具有如下優(yōu)點:本發(fā)明提供的具有外置分離式充氣結構的系留氣球包括球體、防風罩、上尾翼、下尾翼和連通管，球體內(nèi)設有第一隔膜，第一隔膜將球體內(nèi)部分隔出上部的主氣囊和下部的副氣囊，上尾翼的數(shù)量為一個，下尾翼的數(shù)量為兩個，一個上尾翼和兩個下尾翼設于球體的尾端共同形成倒Y形結構，上尾翼與主氣囊連通，主氣囊和副氣囊的外部球體上均設有充氣口，防風罩設于副氣囊的下方與球體連接，連通管內(nèi)設于球體的外部，兩個下尾翼通過連通管與副氣囊連通。在使用時，向主氣囊內(nèi)充入氦氣，由于上尾翼與主氣囊連通，主氣囊內(nèi)的氦氣會進入到上尾翼中，完成上尾翼的充氣，向副氣囊內(nèi)充入空氣，副氣囊內(nèi)的空氣通過連通管進入到兩個下尾翼內(nèi)，完成下尾翼的充氣，空氣由副氣囊經(jīng)過連通管進入球體的下尾翼，避免了在下尾翼增加額外的風機和閥門機構，同時連通管的存在確保了尾翼與副氣囊之間的壓力始終保持一致，簡化了球體壓控系統(tǒng)的設計。且由于連通管與球體之間采用分離式結構，沒有與球體焊接在一起，避免了由于二者壓力相同而導致連接區(qū)域球體產(chǎn)生應力集中，有效降低了球體風險。
[0018]除了上面所描述的本發(fā)明解決的技術問題、構成的技術方案的技術特征以及有這些技術方案的技術特征所帶來的優(yōu)點之外，本發(fā)明的其他技術特征及這些技術特征帶來的優(yōu)點，將結合附圖作出進一步說明。
【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明實施例提供的具有外置分離式充氣結構的系留氣球的結構示意圖；
[0020]圖2是圖1的右視圖；
[0021]圖3是是圖2的仰視圖；
[0022]圖4是本發(fā)明實施例提供的法蘭的連接結構示意圖；
[0023]圖5是本發(fā)明實施例提供的連通管與套管的連接關系示意圖。
[0024]圖中:1:球體;2:防風罩;3:上尾翼;4:下尾翼;5:連通管;6:套管;51:連通管的前端的接頭；52:連通管的后端的接頭；101:主氣囊；102:副氣囊；401:第二隔膜;701:外圈；702:底圈；703:內(nèi)圈。
【具體實施方式】
[0025]為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0026]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接;可以是機械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發(fā)明中的具體含義。
[0027]此外，在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，“多個”、“多根”、“多組”的含義是兩個或兩個以上，“若干個”、“若干根”、“若干組”的含義是一個或一個以上。
[0028]如圖1至圖5所示，本發(fā)明實施例提供的一種具有外置分離式充氣結構的系留氣球，包括球體1、防風罩2、上尾翼3、下尾翼4和連通管5，上尾翼3的數(shù)量為一個，下尾翼4的數(shù)量為兩個，一個上尾翼3和兩個下尾翼4設于球體I的尾端共同形成倒Y形結構;球體I內(nèi)設有第一隔膜10，第一隔膜10將球體I分隔出上部的主氣囊101和下部的副氣囊102，主氣101和副氣囊102的外部球體I上均設有充氣口，上尾翼3與主氣囊101連通，防風罩2設于副氣囊102的下方與球體I連接，連通管5內(nèi)設于球I體的外部，兩個下尾翼4通過連通管5與副氣囊102連通。在使用時，向主氣囊101內(nèi)充入氦氣，由于上尾翼3與主氣囊101連通，主氣囊101內(nèi)的氦氣會進入到上尾翼3中，完成上尾翼3的充氣，向副氣囊102內(nèi)充入空氣，副氣囊102內(nèi)的空氣通過連通管5進入到兩個下尾翼4內(nèi)，完成下尾翼4的充氣，空氣由副氣囊102經(jīng)過連通管5進入球體下尾翼4，避免了在下尾翼4增加額外的風機和閥門機構，同時連通管5的存在確保了下尾翼4與球體I的副氣囊102之間的壓力始終保持一致，簡化了球體I壓控系統(tǒng)的設計。且由于連通管5與球體I之間采用分離式結構，沒有與球體I焊接在一起，避免了由于二者壓力相同而導致連接區(qū)域球體產(chǎn)生應力集中，有效降低了球體風險。
[0029]進一步地，連通管5為三通管，三通管的3個接頭分別與副氣囊102及兩個下尾翼4連接。連通管5的形狀可以是T字形也可以是三叉形，在本實施例中，連通管5的形狀為T字形，連通管的前端的接頭51與副氣囊102處的球體I連接，連通管的后端的接頭51為兩個，兩個連通管后端的接頭52分別與兩個下尾翼4連接。當副氣囊102充氣時，由于壓力作用，副氣囊102中的空氣經(jīng)由連通管5進入兩個下尾翼4，達到給下尾翼4充氣的目的。當下尾翼4充滿以后，由于內(nèi)部壓力的作用，連通管5始終為鼓脹狀態(tài)，因此可以確保下尾翼4和副氣囊102之間保持連通，確保在球體I升降過程中二者壓力始終保持一致。
[0030]進一步地，第一隔膜10位于球體I的下部，且第一隔膜10通過焊接的方式與球體I的下部的內(nèi)壁連接，防風罩2通過焊接的方式與副氣囊1 2處的球體I的外壁連接。連通管的前端的接頭51連接防風罩2的后端的焊縫與第一隔膜10的后端的焊縫之間。可以避免由于防風罩2的存在而導致的防風罩2與副氣囊102連接位置周邊的高應力區(qū)域。
[0031 ]進一步地，下尾翼4內(nèi)自前至后設有多個第二隔膜401，多個第二隔膜401將下尾翼4的內(nèi)部分隔出多個空間，任意兩個空間連通，連通管的后端的接頭52分別連接于下尾翼4自前至后的第2個第二隔膜和第3個第二隔膜之間。第2個第二隔膜和第3個第二隔膜之間的寬度較寬，可以避免開孔對兩側(cè)焊縫產(chǎn)生損傷。同時開孔位置在避開下尾翼4底部焊縫的前提下盡可能靠近球體I，以防止兩個下尾翼4相對運動時對連通管5產(chǎn)生拉扯。
[0032]進一步地，連通管5的各個接頭通過法蘭與副氣囊102或下尾翼4連接。法蘭結構拆裝方便，避免了球體I折疊時連通管對球體I造成拉扯，同時在球體I放氣時，連通管5拆除后位于下尾翼4上的開口可以迅速排空下尾翼4中的氣體，極大縮短了下尾翼4放氣的操作時間。
[0033]進一步地，如圖4所示，連通管5的接頭處設有裙邊501，法蘭包括設于副氣囊或下尾翼上的外圈701、嵌設于外圈701內(nèi)的底圈702和套設于連通管5的接頭處將裙邊501壓緊在底圈702上且與底圈702通過緊固件連接的內(nèi)圈703。該結構密封性較好且便于安裝和拆卸。
[0034]進一步地，如圖5所示，還包括套管6，套管6套設于連通管5上，且套管6與球體I焊接，用于將連通管6固定在球體I上。本實施例中的套管6共三段，三段套管6分別套設于連通管5的三個分支上，通過套管6將連通管5固定，避免了連通管5直接焊接在球體I上時，連通管5在風載作用下相對于球體I運動產(chǎn)生相互摩擦，對球體I造成磨損。延長了系留氣球的使用壽命。
[0035]進一步地，套管6的下部的管壁上述設有通孔。一方面便于連通管5穿過時進行輔助操作，另一方面可以防止雨水淤積。
[0036]使用時，連通管5首先穿過固定在球體上的套管6，然后將連通管的前端的接頭51通過法蘭與副氣囊105處的球體I連接，將連通管的后端的接頭52通過法蘭與下尾翼4連接，通過向主氣囊101充入氦氣和向副氣囊102充入空氣的方式，實現(xiàn)上尾翼3和下尾翼4的充
Ho
[0037]綜上所述，本發(fā)明實施例提供的具有外置分級充氣結構的系留氣球，通過設于球體外部的連通管將副氣囊與下尾翼連接，實現(xiàn)下尾翼的充氣，連通管與球體采用分體式結構避免了由于二者壓力相同而導致連接區(qū)域球體產(chǎn)生應力集中，有效降低了球體風險;連通管通過套管固定在球體上，避免了連通管與球體的摩擦對球體造成的磨損，且連通管的接頭采用發(fā)刊與球體或下尾翼連接，便于安裝和拆卸，避免了球體折疊時連通管對球體造成拉扯，同時在球體放氣時，連通管拆除后位于下尾翼上的開口可以迅速排空下尾翼中的氣體，極大縮短了尾翼放氣的操作時間。
[0038]最后應說明的是:以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制;盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術方案的精神和范圍。
【主權項】
1.一種具有外置分離式充氣結構的系留氣球，其特征在于:包括球體、防風罩、上尾翼、下尾翼和連通管，所述球體內(nèi)設有第一隔膜，所述第一隔膜將所述球體分隔出上部的主氣囊和下部的副氣囊;所述上尾翼的數(shù)量為一個，所述下尾翼的數(shù)量為兩個，所述上尾翼和所述下尾翼設于所述球體的尾端共同形成倒Y形結構，且所述上尾翼所述主氣囊連通;所述防風罩設于所述副氣囊的下方與所述副氣囊處的球體連接;所述連通管設于所述球體的外部，且兩個所述下尾翼均通過所述連通管與所述副氣囊連通。2.根據(jù)權利要求1所述的具有外置分離式充氣結構的系留氣球，其特征在于:所述連通管為三通管，所述三通管的3個接頭分別與所述副氣囊及兩個所述下尾翼連接。3.根據(jù)權利要求2所述的具有外置分離式充氣結構的系留氣球，其特征在于:所述第一隔膜位于所述球體的下部，且所述第一隔膜通過焊接的方式與所述球體的下部的內(nèi)壁連接，所述防風罩通過焊接的方式與所述球體的外壁連接。4.根據(jù)權利要求3所述的具有外置分離式充氣結構的系留氣球，其特征在于:所述連通管與所述副氣囊連接的接頭連接于所述防風罩的后端的焊縫與所述第一隔膜的后端的焊縫之間。5.根據(jù)權利要求1-4任一項所述的具有外置分離式充氣結構的系留氣球，其特征在于:所述下尾翼內(nèi)自前至后設有多個第二隔膜，多個所述第二隔膜將所述下尾翼的內(nèi)部分隔出多個空間，任意兩個所述空間連通，所述連通管與所述下尾翼連接的接頭連接于所述下尾翼自前至后的第2個第二隔膜和第3個第二隔膜之間。6.根據(jù)權利要求1-4任一項所述的具有外置分離式充氣結構的系留氣球，其特征在于:所述連通管的各個接頭通過法蘭與所述副氣囊或所述下尾翼連接。7.根據(jù)權利要求6所述的具有外置分離式充氣結構的系留氣球，其特征在于:所述連通管的接頭處設有裙邊，所述法蘭包括設于所述副氣囊或所述下尾翼上的外圈、嵌設于所述外圈內(nèi)的底圈和套設于所述連通管的接頭處將所述裙邊壓緊在所述底圈上且與所述底圈通過緊固件連接的內(nèi)圈。8.根據(jù)權利要求1-4任一項所述的具有外置分離式充氣結構的系留氣球，其特征在于:還包括套管，所述套管套設于所述連通管上，且所述套管與所述球體焊接，用于將所述連通管固定在所述球體上。9.根據(jù)權利要求8所述的具有外置分離式充氣結構的系留氣球，其特征在于:所述套管的下部的管壁上述設有通孔。
【文檔編號】B64B1/60GK105923140SQ201610500780
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年6月29日
【發(fā)明人】何澤青, 高衡, 呂靜, 張遠平, 栗穎思
【申請人】中國科學院光電研究院