一種中心輻射拉網(wǎng)式高空超壓浮力囊體裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種中心輻射拉網(wǎng)式高空超壓浮力囊體裝置。該裝置主要由頂部拉網(wǎng)、承力加強筋、底部掛裝結(jié)構(gòu)、加強筋承力拉袢、定位拉袢、頂部約束環(huán)6部分組成。所述頂部網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)用于承受囊體浮力并將其分散到加強筋，加強筋將浮力沿經(jīng)向向下傳遞至結(jié)構(gòu)分系統(tǒng)，底部掛裝結(jié)構(gòu)用于囊體與結(jié)構(gòu)分系統(tǒng)間力的傳遞。所述囊體與加強筋拉網(wǎng)為相互獨立的部件，通過頂部約束鋼環(huán)、尼龍搭扣約束拉袢以及加強筋承力拉袢裝配定位。本發(fā)明通過采用這種新型的中心輻射式拉網(wǎng)設(shè)計，實現(xiàn)了囊體浮力的均勻分散，有效避免了應(yīng)力集中造成的囊體蒙皮局部損壞，增長了囊體在高空服役條件下的壽命。本發(fā)明的裝置具有高承重力，高環(huán)境耐受力，長壽命等顯著優(yōu)勢。
【專利說明】一種中心輻射拉網(wǎng)式高空超壓浮力囊體裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種浮空器，具體涉及一種中心輻射拉網(wǎng)式高空超壓浮力囊體裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]高空浮空器在民用上可以代替同步衛(wèi)星進行通信、電視轉(zhuǎn)播、監(jiān)視、科學(xué)實驗等，軍用上可以作為具有軍用通信、遠(yuǎn)程偵查、情報、導(dǎo)航、預(yù)警等功能的通用平臺，無論從軍用還是民用上來看，浮空器都擁有極高的經(jīng)濟價值和戰(zhàn)略價值，浮空器的服役壽命也受到了各界的廣泛關(guān)注，而影響浮空器壽命的關(guān)鍵原因除了蒙皮材料本身性能之外還有用于分散浮空器囊體浮力的結(jié)構(gòu)設(shè)計方式。目前分散浮空器囊體浮力的結(jié)構(gòu)設(shè)計方式主要有兩種:一種是在囊體底部進行捆扎然后進行裝備吊裝，底部的蒙皮材料承擔(dān)整個浮力囊體的浮力的集束式方案；還有一種是在囊體中部設(shè)置多點拉袢結(jié)合加強筋承擔(dān)浮力的多點拉袢式方案。采用這兩種設(shè)計方案對囊體自身蒙皮材料的要求會很高，在高空囊體高壓差、囊體反復(fù)沖放氣及長時間高空服役工作后容易導(dǎo)致蒙皮材料承力點處的破壞，這是因為這兩種設(shè)計方案都是直接將分散浮力的受力點加注到囊體蒙皮材料上，使得囊體承力點在承受浮力的同時還要承受進入高空后內(nèi)部氣體膨脹產(chǎn)生的巨大氣壓，易造成囊體蒙皮應(yīng)力集中點的破損，縮短浮空器高空服役壽命。為此有必要研制一種新的能夠避免應(yīng)力集中的的分散浮空器囊體浮力的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種有效避免囊體蒙皮材料應(yīng)力集中的分散浮空器囊體浮力的中心輻射拉網(wǎng)式高空超壓浮力囊體裝置，該裝置采用中心輻射拉網(wǎng)式的結(jié)構(gòu)形式，解決了浮空器囊體蒙皮材料在內(nèi)外高壓差、囊體反復(fù)沖放氣及長時間高空服役工作后在分散浮力時的存在的應(yīng)力集中問題，同時降低了對蒙皮材料的力學(xué)性能要求，節(jié)省了浮空器的制造成本，提聞了其使用壽命。
[0004]本發(fā)明的一種中心輻射拉網(wǎng)式高空超壓浮力囊體裝置，包括依次連接的頂部拉網(wǎng)結(jié)構(gòu)、承力加強筋和底部掛裝結(jié)構(gòu)，承力加強筋通過定位拉袢以中心輻射拉網(wǎng)式裝配定位在囊體本體的外部，承力加強筋與囊體本體為相互獨立的部件。
[0005]優(yōu)選地，所述定位拉袢包括尼龍搭扣約束拉袢和加強筋承力拉袢，尼龍搭扣約束拉袢和加強筋承力拉袢都連接在囊體本體上并具有用于裝配定位承力加強筋的加強筋通道，尼龍搭扣約束拉袢的加強筋通道為尼龍搭扣結(jié)構(gòu)。
[0006]優(yōu)選地，頂部拉網(wǎng)結(jié)構(gòu)由環(huán)向、縱向和斜向承力帶組成，所述承力帶由阻隔膜包裹的芳綸制成。
[0007]優(yōu)選地，承力加強筋軸對稱分布。
[0008]優(yōu)選地，底部掛裝結(jié)構(gòu)由集中約束繩、捆扎繩以及加強膠帶組成。
[0009]更優(yōu)選地，加強筋承力拉袢通過承力帶連接內(nèi)部設(shè)置有內(nèi)部承力圓環(huán)的囊體本體并通過內(nèi)部密封圓環(huán)和外部密封圓環(huán)密封而成，承力帶和囊體本體間構(gòu)成加強筋通道。[0010]更優(yōu)選地，定位約束拉袢由彈性拉帶、搭扣、內(nèi)部承力圓環(huán)、內(nèi)部密封圓環(huán)、外部密封圓環(huán)組成，彈性拉帶、囊體本體和內(nèi)部承力圓環(huán)縫紉連接，彈性拉帶、搭扣和囊體本體形成加強筋通道。
[0011]更優(yōu)選地，所述裝置還包括加強筋約束環(huán)，用于將加強筋頂端集中后與囊體連接裝配。
[0012]優(yōu)選地，承力加強筋為芳綸帶。
[0013]優(yōu)選地，尼龍搭扣約束拉袢和加強筋承力拉袢都分多圈相間設(shè)置在囊體本體的上半球。
[0014]有益效果如下:
[0015]1.本發(fā)明提供的所述裝置采用了中心輻射拉網(wǎng)式的設(shè)計方案，囊體與加強筋拉網(wǎng)為相互獨立的部件，通過頂部約束鋼環(huán)、尼龍搭扣約束拉袢以及加強筋承力拉袢裝配定位有效地避免了蒙皮材料本身的應(yīng)力集中，采用加強筋來承擔(dān)囊體浮力，囊體材料本身承擔(dān)內(nèi)外壓差，減少了囊體蒙皮材料本身的負(fù)荷。拉網(wǎng)材料為高強度芳綸，并使用鍍鋁薄膜包裹其外表面，提高了高空環(huán)境耐候性，增強了浮空器整體的環(huán)境耐受力，增長了囊體使用壽命O
[0016]2.所述方案將底部掛裝結(jié)構(gòu)用于囊體與結(jié)構(gòu)分系統(tǒng)間力的傳遞，定位拉袢分為加強筋承力拉袢和尼龍搭扣定位拉袢，用于加強筋和囊體本體之間的裝配定位，承力拉袢強度較高，用于承受加強筋施加的側(cè)向力；尼龍搭扣定位拉袢用于加強筋的預(yù)定位，當(dāng)其受側(cè)向力過大時將自動脫開以保護囊體。
[0017]3.所述方案將加強筋在頂端集中采用加強筋約束環(huán)與囊體連接裝配，約束環(huán)承受加強筋傳遞的徑向載荷。約束環(huán)承受的集中力較大，材料選用高強度碳鋼以保證強度滿足需求且約束環(huán)側(cè)邊倒圓角以防止磨損加強筋。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是中心輻射拉網(wǎng)式設(shè)計的主視圖；
[0019]圖2是加強筋拉網(wǎng)示意圖；
[0020]圖3是頂部拉網(wǎng)示意圖；
[0021]圖4-1和圖4-2分別是底部掛裝結(jié)構(gòu)整體示意圖和局部剖視圖；
[0022]圖5是定位拉袢安裝位置示意圖；
[0023]圖6是加強筋承力拉袢示意圖；
[0024]圖7是搭扣定位拉袢示意圖；
[0025]圖8-1和圖8-2是加強筋約束環(huán)俯視圖和A-A方向剖解后的側(cè)視圖。
[0026]其中，1-頂部拉網(wǎng)、2-承力加強筋、3-底部掛裝結(jié)構(gòu)、4-加強筋承力拉袢、5-搭扣定位拉袢、6-加強筋約束環(huán)；
【具體實施方式】
[0027]本發(fā)明的中心輻射拉網(wǎng)式高空超壓浮力囊體裝置的一種【具體實施方式】主要包括浮力囊體頂部拉網(wǎng)、承力加強筋、底部掛裝結(jié)構(gòu)，加強筋承力拉袢，定位拉袢，加強筋約束環(huán)；[0028]其中，浮力囊體頂部拉網(wǎng)材料采用鍍鋁薄膜包裹的高強度芳綸，由環(huán)向、縱向、斜向承力帶組成，環(huán)向承力帶以囊體頂部中心為圓心，按不同直徑布置三圈，為雙層芳綸帶，且縱向承力帶與環(huán)向承力帶正交均布；縱向承力帶和斜向承力帶均采用寬單層芳綸帶；
[0029]承力加強筋軸對稱分布，設(shè)計囊體超壓后加強筋底部呈一定角度，采用中心輻射式；加強筋材料選用寬單層芳綸帶，加強筋底部末端進行局部雙層加強；在加強筋處設(shè)計安裝長寬單層芳綸帶的約束掛裝帶。
[0030]底部掛裝結(jié)構(gòu)由集中約束繩、捆扎繩以及加強膠帶組成。集中約束繩用于將按序號分組后的加強筋集中約束；捆扎繩用于將集中約束繩索捆扎，集中約束繩端頭套環(huán)作為掛裝環(huán)；加強膠帶用于捆扎繩索的固定和防松。按照部件承力大小，集中約束繩和捆扎繩優(yōu)選高強度PE繩，加強膠帶為透明膠帶。
[0031]定位拉袢分為加強筋承力拉袢和尼龍搭扣定位拉袢，用于加強筋和囊體本體之間的裝配定位。尼龍搭扣定位拉袢位于囊體上半球，按不同間隔布置。加強筋承力拉袢由承力帶、內(nèi)部承力圓環(huán)、內(nèi)部密封圓環(huán)、外部密封圓環(huán)組成。定位拉袢由彈性拉帶、搭扣、內(nèi)部承力圓環(huán)、內(nèi)部密封圓環(huán)、外部密封圓環(huán)組成。
[0032]加強筋約束環(huán)用于將加強筋頂端集中后與囊體連接裝配，約束環(huán)承受加強筋傳遞的徑向載荷，承受的集中力較大，約束環(huán)側(cè)邊倒圓角。
[0033]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的實施例作進一步詳細(xì)說明。
[0034]實施例
[0035]圖1為本發(fā)明所述的中心輻射拉網(wǎng)式高空超壓浮力囊體設(shè)計方案，所述設(shè)計包括頂部拉網(wǎng)1、承力加強筋2、底部掛裝裝置3、加強筋襯里拉袢4、搭扣定位拉袢5、加強筋約束環(huán)6，其中所述加強筋約束環(huán)為標(biāo)準(zhǔn)圓形環(huán)，加強筋約束環(huán)是屬于頂部拉網(wǎng)結(jié)構(gòu)的一部分，內(nèi)部系統(tǒng)還包括浮力囊體和吊裝設(shè)備；
[0036]其中，頂部拉網(wǎng)由環(huán)向、縱向、斜向承力帶組成，用于承受并分散囊體浮力，見圖3。環(huán)向承力帶即為加強筋約束環(huán)6，以囊體頂部中心為圓心，按不同直徑布置三圈，用于承受環(huán)向張力；縱向承力帶即為承力加強筋2，與環(huán)向承力帶正交均布，用于承受浮力及縱向張力；斜向承力帶101用于節(jié)點之間力的傳遞以改善頂部拉網(wǎng)受力情況，圖中標(biāo)記的斜向承力帶101的位置，兩根斜承力帶互相獨立，無縫紉。加強筋約束環(huán)6在上，承力加強筋2及斜向承力帶101在下，采用縫紉工藝加工。
[0037]承力加強筋軸對稱分布，見圖2。設(shè)計囊體超壓后加強筋底部呈一定角度。加強筋材料選用寬單層芳綸帶，為保證掛裝可靠性，加強筋底部末端進行局部雙層加強，加強長度為2m。為滿足囊體安全性需求，在加強筋16m處設(shè)計安裝約束掛裝帶，用于系統(tǒng)地面集成裝配階段的囊體約束；約束掛裝帶為寬單層芳綸帶。
[0038]底部掛裝結(jié)構(gòu)用于囊體與結(jié)構(gòu)分系統(tǒng)間力的傳遞，結(jié)構(gòu)示意見圖4-1和圖4-2。底部掛裝結(jié)構(gòu)由集中約束繩303、捆扎繩301以及加強膠帶組成。集中約束繩303用于將按序號分組后的加強筋集中約束；捆扎繩301用于將集中約束繩303捆扎，集中約束繩303端頭套環(huán)作為掛裝環(huán)302 ;加強膠帶用于捆扎繩301的固定和放松。按照部件承力大小，集中約束繩選用高強度PE繩，捆扎繩選用高強度PE繩，加強膠帶為5cm寬透明膠帶。
[0039]定位拉瓣分為加強筋承力拉瓣和尼龍搭扣定位拉瓣，用于加強筋和囊體本體之間的裝配定位。承力拉瓣強度較高，用于承受加強筋施加的側(cè)向力；尼龍搭扣定位拉瓣用于加強筋的預(yù)定位，當(dāng)其受側(cè)向力過大時將自動脫開以保護囊體。如圖5所示，定位拉絆和承力拉絆經(jīng)向分布，有3個承力拉絆，O°承力拉絆401、45°承力拉絆402、75°承力拉絆403，分別徑向分布在0°、45°、75。方向，其余9個為定位拉絆5。
[0040]加強筋承力拉瓣由承力帶4001、內(nèi)部承力圓環(huán)4002、內(nèi)部密封圓環(huán)4003、外部承力圓環(huán)4004組成，形成了用于穿過加強筋的加強筋承力通道4005，見圖6。承力帶4001用于定位加強筋并承受側(cè)向載荷；加強筋和囊體7沒有直接接觸，承力帶4001和囊體7通過焊接或縫紉連接；內(nèi)部承力圓環(huán)4002、外部承力圓環(huán)4004用于將承力帶4001與囊體7縫紉接合，同時將加強筋所承受的載荷均勻分散到周圍蒙皮；內(nèi)部密封圓環(huán)4003用于拉瓣安裝完成后的密封，保證整個囊體的氣密性。圖中表示了縫紉和冷粘的部位。
[0041]定位拉瓣由彈性拉帶5001、搭扣5002、內(nèi)部承力圓環(huán)5003、內(nèi)部密封圓環(huán)5004、夕卜部密封圓環(huán)5005組成，見圖7。彈性拉帶5001端頭安裝有搭扣5002，用于定位加強筋；內(nèi)部承力圓環(huán)5003用于將彈力拉帶5001與囊體7通過縫紉接合，同時將彈力拉帶5001所承受的載荷均勻分散到周圍蒙皮；內(nèi)部密封圓環(huán)5004、外部密封圓環(huán)5005用于拉瓣安裝完成后的密封，保證整個囊體的氣密性。圖中表示了縫紉和冷粘的部位。
[0042]加強筋約束環(huán)用于將加強筋頂端集中后與囊體連接裝配，約束環(huán)承受加強筋傳遞的徑向載荷，見圖8-1和圖8-2。其承受的集中力較大，材料選用高強度碳鋼以保證強度滿足需求。約束環(huán)側(cè)邊倒圓角以防止磨損加強筋。
【權(quán)利要求】
1.一種中心輻射拉網(wǎng)式高空超壓浮力囊體裝置，其特征在于:包括依次連接的頂部拉網(wǎng)結(jié)構(gòu)(I)、承力加強筋(2)和底部掛裝結(jié)構(gòu)(3)，承力加強筋(2)通過定位拉袢以中心輻射拉網(wǎng)式裝配定位在囊體本體的外部，承力加強筋(2)與囊體本體為相互獨立的部件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中心輻射拉網(wǎng)式高空超壓浮力囊體裝置，其特征在于:所述定位拉袢包括尼龍搭扣約束拉袢(5)和加強筋承力拉袢(4)，尼龍搭扣約束拉袢(5)和加強筋承力拉袢(4)都連接在囊體本體上并具有用于裝配定位承力加強筋(2)的加強筋通道，尼龍搭扣約束拉袢(5)的加強筋通道為尼龍搭扣結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中心輻射拉網(wǎng)式高空超壓浮力囊體裝置，其特征在于:頂部拉網(wǎng)結(jié)構(gòu)(I)由環(huán)向、縱向和斜向承力帶組成，所述承力帶由阻隔膜包裹的芳綸制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中心輻射拉網(wǎng)式高空超壓浮力囊體裝置，其特征在于承力加強筋(2 )軸對稱分布。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中心輻射拉網(wǎng)式高空超壓浮力囊體裝置，其特征在于底部掛裝結(jié)構(gòu)(3)由集中約束繩、捆扎繩以及加強膠帶組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種新型的分散浮空器囊體浮力的設(shè)計方案，加強筋承力拉袢(4 )通過承力帶連接內(nèi)部設(shè)置有內(nèi)部承力圓環(huán)的囊體本體并通過內(nèi)部密封圓環(huán)和外部密封圓環(huán)密封而成，承力帶和囊體本體間構(gòu)成加強筋通道。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種中心輻射拉網(wǎng)式高空超壓浮力囊體裝置，定位約束拉袢(5)由彈性拉帶、搭扣、內(nèi)部承力圓環(huán)、內(nèi)部密封圓環(huán)、外部密封圓環(huán)組成，彈性拉帶、囊體本體和內(nèi)部承力圓環(huán)縫紉連接，彈性拉帶、搭扣和囊體本體形成加強筋通道。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中心輻射拉網(wǎng)式高空超壓浮力囊體裝置，其特征在于還包括加強筋約束環(huán)(6)，用于將加強筋頂端集中后與囊體連接裝配。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中心輻射拉網(wǎng)式高空超壓浮力囊體裝置，其特征在于承力加強筋為芳綸帶。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中心輻射拉網(wǎng)式高空超壓浮力囊體裝置，其特征在于尼龍搭扣約束拉袢(5)和加強筋承力拉袢(4)都分多圈相間設(shè)置在囊體本體的上半球。
【文檔編號】B64B1/58GK103879540SQ201410080874
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月6日
【發(fā)明者】馬云鵬, 林康, 張麗嬌, 楊永強, 王麗莎 申請人:馬云鵬