一种具有外置分离式充气结构的系留气球的制作方法
【专利摘要】本发明涉及飞行器技术领域，尤其涉及一种具有外置分离式充气结构的系留气球，包括球体、防风罩、上尾翼、下尾翼和连通管；所述球体内设有第一隔膜，所述第一隔膜将所述球体内部分隔出上部的主气囊和下部的副气囊；所述上尾翼的数量为一个，所述下尾翼的数量为两个，所述上尾翼和所述下尾翼设于所述球体的尾端共同形成倒Y形结构，且所述上尾翼所述主气囊连通；所述防风罩设于所述副气囊的下方与所述球体连接；所述连通管设于所述球体的外部，且两个所述下尾翼均通过所述连通管与所述副气囊连通。连通管与球体之间采用分离式结构，没有与球体焊接在一起，避免了由于二者压力相同而导致连接区域球体产生应力集中，有效降低了球体风险。
【专利说明】
一种具有外置分离式充气结构的系留气球
技术领域
[0001]本发明涉及飞行器技术领域，尤其涉及一种具有外置分离式充气结构的系留气球。
【背景技术】
[0002]系留气球是一种自身不带动力，利用系留缆绳及自身的净浮力升空的浮空飞行器，具有连续滞空时间长、生存能力强、研制与使用成本低、维护方便、适于搭载各种载荷系统等特点，在通讯、遥测、情报、侦察、监视和预警等领域均有着广泛的应用前景。系留气球要实现长时间定点滞空并完成预定的任务，就必须保证其在滞空期间具有足够的自稳定性和良好的对风特性，而尾翼则是保证系留气球自稳定性和对风特性的主要结构。与飞艇不同，系留气球尾翼通常采用软式充气薄膜结构形式，利用膜内外气体的压力差产生的预应力。维持其流线形外形，达到控制系留气球姿态的目的。因此，尾翼的结构形式对系留气球的飞行品质具有直接而重要的影响，合理的尾翼结构设计和充气形式是成功完成系留气球研制任务的前提和保障。
[0003]系留气球的尾翼是维持系留气球纵横向和侧向稳定性的主要部件，通常采用三片尾翼，呈倒“Y”形布局形式，经风洞试验验证，系留气球尾翼的这种气动布局具有较好的纵、横向稳定性，为任务设备提供了良好工作条件。为保证三片尾翼之间的相对位置稳定，三片尾翼之间用若干系绳固定。为了减轻尾翼的结构重量，并参考国外系留气球尾翼结构设计经验，尾翼为不带舵面的软式结构，内有隔层，尾翼内充增压气体以维持尾翼刚度及外形。系留气球上尾翼通常与主气囊相通，内部气体为氦气，为了避免上尾翼的浮力对球体产生过大弯矩，通常两个下尾翼采取充空气的方案。当前系留气球的下尾翼充气方案有多种，这些充气方案具有各自不同的优点，又或多或少存在一定的局限性。针对大型系留气球系统，由于尾翼体积较大，通常采取独立的风机和排气阀对其进行单独压力控制，其优点是充气迅速，但需要布置单独的压控系统，并且尾翼压力必须时刻与主气囊压力保持一致，因此对其布局方案和压控系统设计都提出了挑战。另一种方案则是将主气囊尾端设计膈膜结构，使其与主气囊前端氦气隔离开来，形成一个副气囊，并且与下尾翼连通。副气囊的空气通过焊接在球体最下部膜片上的充气管道进入隔膜后端的空气囊然后进入下尾翼，在此设计方案中，在球体后部焊接球形隔膜，将球体分隔为前后两部分。副气囊中的空气经过空气连通管进入球体后部，然后通过球体后部与下尾翼之间的开口进入下尾翼，以达到给下尾翼充气的目的。由于下尾翼与副气囊相通，因此下尾翼压力始终与副气囊保持一致，避免了额外增加压控执行机构，降低了压控系统设计的难度，同时结构较为简单。但其不足之处是球体隔膜的存在减小了主气囊体积，降低了球体有效浮力，同时空气连通管与球体膜片焊接在一起，在工作过程中二者具有相同的压力，极易导致空气连通管与球体连接边界处产生应力集中，给球体安全带来隐患。同时，内部隔膜的焊接工作也增大了球体加工的强度和难度。当尾翼内部空气需要完全排出时，需要通过挤压尾翼迫使空气经过连通管进入副气囊，然后由副气囊开口排出，延长了工作时间，降低了操作效率。
【发明内容】
[0004](一)要解决的技术问题
[0005]本发明要解决的技术问题是解决现有的系留气球在使用时连通管与球体的连接处容易产生应力集中的问题。
[0006](二)技术方案
[0007]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种具有外置分离式充气结构的系留气球，包括球体、防风罩、上尾翼、下尾翼和连通管，所述球体内设有第一隔膜，所述第一隔膜将所述球体分隔出上部的主气囊和下部的副气囊;所述上尾翼的数量为一个，所述下尾翼的数量为两个，所述上尾翼和所述下尾翼设于所述球体的尾端共同形成倒Y形结构，且所述上尾翼所述主气囊连通;所述防风罩设于所述副气囊的下方与所述副气囊处的球体连接；所述连通管设于所述球体的外部，且两个所述下尾翼均通过所述连通管与所述副气囊连通。
[0008]其中，所述连通管为三通管，所述三通管的3个接头分别与所述副气囊及两个所述下尾翼连接。
[0009]其中，所述第一隔膜位于所述球体的下部，且所述第一隔膜通过焊接的方式与所述球体的下部的内壁连接，所述防风罩通过焊接的方式与所述球体的外壁连接。
[0010]其中，所述连通管与所述副气囊连接的接头连接于所述防风罩的后端的焊缝与所述第一隔膜的后端的焊缝之间。
[0011]其中，所述下尾翼内自前至后设有多个第二隔膜，多个所述第二隔膜将所述下尾翼的内部分隔出多个空间，任意两个所述空间连通，所述连通管与所述下尾翼连接的接头连接于所述下尾翼自前至后的第2个第二隔膜和第3个第二隔膜之间。
[0012]其中，所述连通管的各个接头通过法兰与所述副气囊或所述下尾翼连接。
[0013]其中，所述连通管的接头处设有裙边，所述法兰包括设于所述副气囊或所述下尾翼上的外圈、嵌设于所述外圈内的底圈和套设于所述连通管的接头处将所述裙边压紧在所述底圈上且与所述底圈通过紧固件连接的内圈。
[0014]其中，还包括套管，所述套管套设于所述连通管上，且所述套管与所述球体焊接，用于将所述连通管固定在所述球体上。
[0015]其中，所述套管的下部的管壁上述设有通孔。
[0016](三)有益效果
[0017]本发明的上述技术方案具有如下优点:本发明提供的具有外置分离式充气结构的系留气球包括球体、防风罩、上尾翼、下尾翼和连通管，球体内设有第一隔膜，第一隔膜将球体内部分隔出上部的主气囊和下部的副气囊，上尾翼的数量为一个，下尾翼的数量为两个，一个上尾翼和两个下尾翼设于球体的尾端共同形成倒Y形结构，上尾翼与主气囊连通，主气囊和副气囊的外部球体上均设有充气口，防风罩设于副气囊的下方与球体连接，连通管内设于球体的外部，两个下尾翼通过连通管与副气囊连通。在使用时，向主气囊内充入氦气，由于上尾翼与主气囊连通，主气囊内的氦气会进入到上尾翼中，完成上尾翼的充气，向副气囊内充入空气，副气囊内的空气通过连通管进入到两个下尾翼内，完成下尾翼的充气，空气由副气囊经过连通管进入球体的下尾翼，避免了在下尾翼增加额外的风机和阀门机构，同时连通管的存在确保了尾翼与副气囊之间的压力始终保持一致，简化了球体压控系统的设计。且由于连通管与球体之间采用分离式结构，没有与球体焊接在一起，避免了由于二者压力相同而导致连接区域球体产生应力集中，有效降低了球体风险。
[0018]除了上面所描述的本发明解决的技术问题、构成的技术方案的技术特征以及有这些技术方案的技术特征所带来的优点之外，本发明的其他技术特征及这些技术特征带来的优点，将结合附图作出进一步说明。
【附图说明】
[0019]图1是本发明实施例提供的具有外置分离式充气结构的系留气球的结构示意图；
[0020]图2是图1的右视图；
[0021]图3是是图2的仰视图；
[0022]图4是本发明实施例提供的法兰的连接结构示意图；
[0023]图5是本发明实施例提供的连通管与套管的连接关系示意图。
[0024]图中:1:球体;2:防风罩;3:上尾翼;4:下尾翼;5:连通管;6:套管;51:连通管的前端的接头；52:连通管的后端的接头；101:主气囊；102:副气囊；401:第二隔膜;701:外圈；702:底圈；703:内圈。
【具体实施方式】
[0025]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0026]在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接;可以是机械连接，也可以是电连接;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0027]此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上，“若干个”、“若干根”、“若干组”的含义是一个或一个以上。
[0028]如图1至图5所示，本发明实施例提供的一种具有外置分离式充气结构的系留气球，包括球体1、防风罩2、上尾翼3、下尾翼4和连通管5，上尾翼3的数量为一个，下尾翼4的数量为两个，一个上尾翼3和两个下尾翼4设于球体I的尾端共同形成倒Y形结构;球体I内设有第一隔膜10，第一隔膜10将球体I分隔出上部的主气囊101和下部的副气囊102，主气101和副气囊102的外部球体I上均设有充气口，上尾翼3与主气囊101连通，防风罩2设于副气囊102的下方与球体I连接，连通管5内设于球I体的外部，两个下尾翼4通过连通管5与副气囊102连通。在使用时，向主气囊101内充入氦气，由于上尾翼3与主气囊101连通，主气囊101内的氦气会进入到上尾翼3中，完成上尾翼3的充气，向副气囊102内充入空气，副气囊102内的空气通过连通管5进入到两个下尾翼4内，完成下尾翼4的充气，空气由副气囊102经过连通管5进入球体下尾翼4，避免了在下尾翼4增加额外的风机和阀门机构，同时连通管5的存在确保了下尾翼4与球体I的副气囊102之间的压力始终保持一致，简化了球体I压控系统的设计。且由于连通管5与球体I之间采用分离式结构，没有与球体I焊接在一起，避免了由于二者压力相同而导致连接区域球体产生应力集中，有效降低了球体风险。
[0029]进一步地，连通管5为三通管，三通管的3个接头分别与副气囊102及两个下尾翼4连接。连通管5的形状可以是T字形也可以是三叉形，在本实施例中，连通管5的形状为T字形，连通管的前端的接头51与副气囊102处的球体I连接，连通管的后端的接头51为两个，两个连通管后端的接头52分别与两个下尾翼4连接。当副气囊102充气时，由于压力作用，副气囊102中的空气经由连通管5进入两个下尾翼4，达到给下尾翼4充气的目的。当下尾翼4充满以后，由于内部压力的作用，连通管5始终为鼓胀状态，因此可以确保下尾翼4和副气囊102之间保持连通，确保在球体I升降过程中二者压力始终保持一致。
[0030]进一步地，第一隔膜10位于球体I的下部，且第一隔膜10通过焊接的方式与球体I的下部的内壁连接，防风罩2通过焊接的方式与副气囊1 2处的球体I的外壁连接。连通管的前端的接头51连接防风罩2的后端的焊缝与第一隔膜10的后端的焊缝之间。可以避免由于防风罩2的存在而导致的防风罩2与副气囊102连接位置周边的高应力区域。
[0031 ]进一步地，下尾翼4内自前至后设有多个第二隔膜401，多个第二隔膜401将下尾翼4的内部分隔出多个空间，任意两个空间连通，连通管的后端的接头52分别连接于下尾翼4自前至后的第2个第二隔膜和第3个第二隔膜之间。第2个第二隔膜和第3个第二隔膜之间的宽度较宽，可以避免开孔对两侧焊缝产生损伤。同时开孔位置在避开下尾翼4底部焊缝的前提下尽可能靠近球体I，以防止两个下尾翼4相对运动时对连通管5产生拉扯。
[0032]进一步地，连通管5的各个接头通过法兰与副气囊102或下尾翼4连接。法兰结构拆装方便，避免了球体I折叠时连通管对球体I造成拉扯，同时在球体I放气时，连通管5拆除后位于下尾翼4上的开口可以迅速排空下尾翼4中的气体，极大缩短了下尾翼4放气的操作时间。
[0033]进一步地，如图4所示，连通管5的接头处设有裙边501，法兰包括设于副气囊或下尾翼上的外圈701、嵌设于外圈701内的底圈702和套设于连通管5的接头处将裙边501压紧在底圈702上且与底圈702通过紧固件连接的内圈703。该结构密封性较好且便于安装和拆卸。
[0034]进一步地，如图5所示，还包括套管6，套管6套设于连通管5上，且套管6与球体I焊接，用于将连通管6固定在球体I上。本实施例中的套管6共三段，三段套管6分别套设于连通管5的三个分支上，通过套管6将连通管5固定，避免了连通管5直接焊接在球体I上时，连通管5在风载作用下相对于球体I运动产生相互摩擦，对球体I造成磨损。延长了系留气球的使用寿命。
[0035]进一步地，套管6的下部的管壁上述设有通孔。一方面便于连通管5穿过时进行辅助操作，另一方面可以防止雨水淤积。
[0036]使用时，连通管5首先穿过固定在球体上的套管6，然后将连通管的前端的接头51通过法兰与副气囊105处的球体I连接，将连通管的后端的接头52通过法兰与下尾翼4连接，通过向主气囊101充入氦气和向副气囊102充入空气的方式，实现上尾翼3和下尾翼4的充
Ho
[0037]综上所述，本发明实施例提供的具有外置分级充气结构的系留气球，通过设于球体外部的连通管将副气囊与下尾翼连接，实现下尾翼的充气，连通管与球体采用分体式结构避免了由于二者压力相同而导致连接区域球体产生应力集中，有效降低了球体风险;连通管通过套管固定在球体上，避免了连通管与球体的摩擦对球体造成的磨损，且连通管的接头采用发刊与球体或下尾翼连接，便于安装和拆卸，避免了球体折叠时连通管对球体造成拉扯，同时在球体放气时，连通管拆除后位于下尾翼上的开口可以迅速排空下尾翼中的气体，极大缩短了尾翼放气的操作时间。
[0038]最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
【主权项】
1.一种具有外置分离式充气结构的系留气球，其特征在于:包括球体、防风罩、上尾翼、下尾翼和连通管，所述球体内设有第一隔膜，所述第一隔膜将所述球体分隔出上部的主气囊和下部的副气囊;所述上尾翼的数量为一个，所述下尾翼的数量为两个，所述上尾翼和所述下尾翼设于所述球体的尾端共同形成倒Y形结构，且所述上尾翼所述主气囊连通;所述防风罩设于所述副气囊的下方与所述副气囊处的球体连接;所述连通管设于所述球体的外部，且两个所述下尾翼均通过所述连通管与所述副气囊连通。2.根据权利要求1所述的具有外置分离式充气结构的系留气球，其特征在于:所述连通管为三通管，所述三通管的3个接头分别与所述副气囊及两个所述下尾翼连接。3.根据权利要求2所述的具有外置分离式充气结构的系留气球，其特征在于:所述第一隔膜位于所述球体的下部，且所述第一隔膜通过焊接的方式与所述球体的下部的内壁连接，所述防风罩通过焊接的方式与所述球体的外壁连接。4.根据权利要求3所述的具有外置分离式充气结构的系留气球，其特征在于:所述连通管与所述副气囊连接的接头连接于所述防风罩的后端的焊缝与所述第一隔膜的后端的焊缝之间。5.根据权利要求1-4任一项所述的具有外置分离式充气结构的系留气球，其特征在于:所述下尾翼内自前至后设有多个第二隔膜，多个所述第二隔膜将所述下尾翼的内部分隔出多个空间，任意两个所述空间连通，所述连通管与所述下尾翼连接的接头连接于所述下尾翼自前至后的第2个第二隔膜和第3个第二隔膜之间。6.根据权利要求1-4任一项所述的具有外置分离式充气结构的系留气球，其特征在于:所述连通管的各个接头通过法兰与所述副气囊或所述下尾翼连接。7.根据权利要求6所述的具有外置分离式充气结构的系留气球，其特征在于:所述连通管的接头处设有裙边，所述法兰包括设于所述副气囊或所述下尾翼上的外圈、嵌设于所述外圈内的底圈和套设于所述连通管的接头处将所述裙边压紧在所述底圈上且与所述底圈通过紧固件连接的内圈。8.根据权利要求1-4任一项所述的具有外置分离式充气结构的系留气球，其特征在于:还包括套管，所述套管套设于所述连通管上，且所述套管与所述球体焊接，用于将所述连通管固定在所述球体上。9.根据权利要求8所述的具有外置分离式充气结构的系留气球，其特征在于:所述套管的下部的管壁上述设有通孔。
【文档编号】B64B1/60GK105923140SQ201610500780
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年6月29日
【发明人】何泽青, 高衡, 吕静, 张远平, 栗颖思
【申请人】中国科学院光电研究院