本實(shí)用新型涉及浮空器技術(shù)領(lǐng)域，更具體而言，涉及一種浮空器囊體結(jié)構(gòu)及浮空器。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的平流層浮空器蒙皮結(jié)構(gòu)為正球形和南瓜球形式。正球形蒙皮結(jié)構(gòu)的表面積與體積比最小，浮空器的負(fù)載能力最大，采用正球型浮空器結(jié)構(gòu)主要存在以下問題：由于平流層浮空器一般體積較大，正球形結(jié)構(gòu)的曲率半徑較大，導(dǎo)致蒙皮應(yīng)力較大，在內(nèi)外壓差達(dá)到一定時，蒙皮材料會發(fā)生漲破等破壞，導(dǎo)致浮空器失效墜毀。南瓜球形式蒙皮結(jié)構(gòu)通過在氣球蒙皮材料間添加加強(qiáng)筋，能有效減小蒙皮緯向曲率半徑，蒙皮緯向應(yīng)力大幅減小，但經(jīng)向應(yīng)力沒有明顯變化，蒙皮耐壓能力提升較小。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對相關(guān)技術(shù)中存在的問題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種由多邊形裁片拼接形成的蒙皮的浮空器囊體結(jié)構(gòu)及浮空器。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型一方面提供了一種浮空器囊體結(jié)構(gòu)，包括：蒙皮以及用于支撐蒙皮的加強(qiáng)筋，其中，蒙皮為多個多邊形裁片拼接而成的球面多邊形，加強(qiáng)筋設(shè)置在相鄰裁片的拼接處上。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例，多邊形裁片為通過吹塑加工工藝成型的球冠狀部件；或者多邊形裁片為通過裁剪成型的柔性平面狀部件。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例，多邊形裁片為通過吹塑加工工藝成型的球冠狀部件，并且每個球冠狀部件延伸圍成的球體的半徑均相同。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例，所有多邊形裁片構(gòu)造成形狀及尺寸相同的裁片；或者多邊形裁片包括具有第一形狀及尺寸的第一組多邊形裁片、以及具有第二形狀及尺寸的第二組多邊形裁片。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例，所有多邊形裁片為正方形、正五邊形、正六邊形或正八邊形。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例，多邊形裁片包括具有正五邊形形狀的第一組裁片、以及具有正六邊形的第二組裁片。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例，蒙皮的中心點(diǎn)與每個多邊形裁片的中心點(diǎn)之間的距離相等。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例，蒙皮的中心點(diǎn)到任一多邊形裁片表面的中心點(diǎn)的距離，大于蒙皮的中心點(diǎn)到任一多邊形裁片表面的邊緣的距離。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例，浮空器囊體結(jié)構(gòu)構(gòu)造成平流層浮空器、系留飛艇、探空氣球中任一種或幾種的囊體結(jié)構(gòu)。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例，相鄰多邊形裁片之間相互縫制在一起并且在接縫處涂覆有粘合劑層；或者相鄰多邊形裁片之間通過熱合焊接連接在一起。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例，加強(qiáng)筋在蒙皮外部、沿每個多邊形裁片的邊緣設(shè)置。

根據(jù)本實(shí)用新型的另一個方面，還提供一種浮空器，該浮空器的囊體構(gòu)造成上述任一實(shí)施例涉及的浮空器囊體結(jié)構(gòu)。

本實(shí)用新型的有益技術(shù)效果在于：

本實(shí)用新型涉及的浮空器囊體結(jié)構(gòu)的蒙皮由多個多邊形裁片拼接而成，與現(xiàn)有技術(shù)中的浮空器囊體結(jié)構(gòu)相比，在體積和表面積保持基本一致時，蒙皮的經(jīng)向應(yīng)力大幅減小，承壓性能大大提高，并且可以使蒙皮的各部分受力均勻，蒙皮材料不容易發(fā)生漲破等破壞。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型一個實(shí)施例的示意圖。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合附圖，對本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。

如圖1所示，本實(shí)用新型的一個實(shí)施例提供了一種浮空器囊體結(jié)構(gòu)，包括蒙皮以及用于支撐蒙皮的加強(qiáng)筋，其中，蒙皮由多個多邊形裁片10拼接而成，形成一個球面多邊形結(jié)構(gòu)；而加強(qiáng)筋則設(shè)置在相鄰的裁片10的拼接位置處。

在上述實(shí)施例中，由于囊體結(jié)構(gòu)的蒙皮由多個多邊形裁片10拼接而成，與現(xiàn)有技術(shù)中的浮空器囊體結(jié)構(gòu)相比，在體積和表面積保持基本一致時，蒙皮的經(jīng)向應(yīng)力大幅減小，承壓性能大大提高，并且可以使蒙皮的各部分受力均勻，蒙皮材料不容易發(fā)生漲破等破壞。

在本實(shí)用新型的一個實(shí)施例中，多邊形裁片10可以是通過吹塑加工工藝成型的球冠狀部件；或者多邊形裁片10也可以是通過裁剪成型的柔性平面狀部件。當(dāng)多邊形裁片10構(gòu)造為通過裁剪成型的柔性平面狀部件時，平面狀部件互相連接，并通過加強(qiáng)筋固定和限位，當(dāng)浮空器的囊體結(jié)構(gòu)充氣時，該柔性平面狀部件可以形成中間突出的類似球冠狀的結(jié)構(gòu)。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例，多邊形裁片10為通過吹塑加工工藝成型的球冠狀部件，并且每個球冠狀部件延伸圍成的球體的半徑均相同。需要注意的是，上述球冠狀部件延伸圍成的球體的半徑指的是，將每個球冠狀部件補(bǔ)全成完整的球體后，球體的半徑。也就是說，例如，在如圖1所示的實(shí)施例中，如圖所示的五邊形和六邊形球冠狀部件均可補(bǔ)全為同樣的球體。換言之，在本實(shí)用新型的一些實(shí)施例中，所有球冠狀部件均構(gòu)造為在相同球體的相同或不同部位截取的球冠。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例，所有多邊形裁片10可以構(gòu)造成形狀及尺寸相同的裁片?；蛘?，在本實(shí)用新型的另一個實(shí)施例中，多邊形裁片10包括具有第一形狀及尺寸的第一組多邊形裁片、以及具有第二形狀及尺寸的第二組多邊形裁片。例如，在本實(shí)用新型的一個實(shí)施例中，第一組多邊形裁片構(gòu)造為六邊形裁片，第二組多邊形裁片構(gòu)造為五邊形裁片，上述六邊形裁片和五邊形裁片邊長相等，以一定規(guī)律和方式相互連接形成囊體結(jié)構(gòu)的蒙皮。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例，所有多邊形裁片10具有正方形、正五邊形、正六邊形或者正八邊形形狀。當(dāng)然，根據(jù)具體情況，多邊形裁片10也可以構(gòu)造為可以相互拼接的其他形狀，例如，可以相互拼接成球體的不規(guī)則的多邊形。

如圖1所示，根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例，多邊形裁片10包括具有正五邊形形狀的第一組裁片、以及具有正六邊形的第二組裁片。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例，蒙皮的中心點(diǎn)與每個多邊形裁片10的中心點(diǎn)之間的距離相等。也就是說，在充氣后，整個蒙皮每個多邊形裁片10的中心點(diǎn)均位于同一個球體的球面上。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例，蒙皮的中心點(diǎn)到任一多邊形裁片10表面的中心點(diǎn)的距離，大于蒙皮的中心點(diǎn)到任一多邊形裁片10表面的邊緣的距離。換言之，每個多邊形裁片10構(gòu)造成中間向蒙皮外部的方向突出的結(jié)構(gòu)。也就是說，每個多邊形裁片10的中心點(diǎn)突出于該多邊形裁片10邊緣所形成的平面。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例，浮空器囊體結(jié)構(gòu)構(gòu)造成平流層浮空器、系留飛艇、探空氣球中任一種或幾種的囊體結(jié)構(gòu)。根據(jù)本實(shí)用新型的可選實(shí)施例，上述囊體結(jié)構(gòu)還適用于平面裁片拼接、低模量的PE膜材吹塑等各種形式的膜結(jié)構(gòu)。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例，相鄰多邊形裁片10之間相互縫制在一起并且在接縫處涂覆有粘合劑層；或者相鄰多邊形裁片10之間通過熱合焊接連接在一起。根據(jù)本實(shí)用新型的另一個實(shí)施例，相鄰多邊形裁片10之間也可以通過熱壓的方式連接。當(dāng)然，根據(jù)具體情況，相鄰多邊形裁片10之間也可以采用其他連接方式，這可以根據(jù)具體情況而定，本實(shí)用新型不局限于此。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例，加強(qiáng)筋在蒙皮外部、沿每個多邊形裁片10的邊緣設(shè)置。在上述實(shí)施例中，多邊形裁片10通過加強(qiáng)筋限位和支撐，避免多邊形裁片10產(chǎn)生變形。

在本實(shí)用新型的一個實(shí)施例中，加強(qiáng)筋由高模量材料制成。具體地，在本實(shí)用新型的一個實(shí)施例中，加強(qiáng)筋可以為芳綸纖維編織形成的繩索，或者也可以由超高分子量聚乙烯形成。在另一個實(shí)施例中，加強(qiáng)筋也可以由聚芳酯材料制成。

根據(jù)本實(shí)用新型的另一個方面，還提供一種浮空器，該浮空器的囊體構(gòu)造成上述任一實(shí)施例涉及的浮空器囊體結(jié)構(gòu)。

在上述實(shí)施例中，由于囊體結(jié)構(gòu)的蒙皮由多個多邊形裁片10拼接而成，與現(xiàn)有技術(shù)中的浮空器囊體結(jié)構(gòu)相比，在體積和表面積保持基本一致時，蒙皮的經(jīng)向應(yīng)力大幅減小，承壓性能大大提高，并且可以使蒙皮的各部分受力均勻，蒙皮材料不容易發(fā)生漲破等破壞。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例，蒙皮結(jié)構(gòu)由球面多邊形裁片、加強(qiáng)筋等組成，球面多邊形裁片保證裁片經(jīng)緯向應(yīng)力基本一致，且裁片直徑相同，保證該蒙皮結(jié)構(gòu)各部分應(yīng)力均勻分布；加強(qiáng)筋選用高模量材料，保證球面多邊形成形。該球面多邊形裁片直徑相同，可采用相同直徑的球冠磨具統(tǒng)一吹塑加工而成，也可采用平面裁片近似拼接而成。

例如，根據(jù)本實(shí)用新型的一個可選實(shí)施例，以直徑4m球?yàn)閰⒄?，球面多邊形直徑可以?m或更小，則蒙皮經(jīng)緯向應(yīng)力均降至4m正球的一半甚至更小，應(yīng)力降幅明顯。仿真及試驗(yàn)表明，與直徑4m正球相比，在表面積為4m正球的1.19倍，體積為4m正球的1.2倍時，在10000Pa內(nèi)壓下，蒙皮最大應(yīng)力從71.43MPa降低為約35.7MPa，蒙皮應(yīng)力大大減小，浮空器允許壓差為原來的約2倍。與南瓜球相比，在體積和表面積基本一致時，蒙皮經(jīng)向應(yīng)力從68.7MPa降至35.7MPa，蒙皮經(jīng)向應(yīng)力大幅減小，承壓性能大大提高。

以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。