一种用于浮空岛的恒升力材料单元

摘要

一种用于浮空岛的恒升力材料单元，属于浮空技术领域，解决了现有浮空器存在的问题，它包含立方体框架、半弹性蒙皮和气阀，半弹性蒙皮由弹性蒙皮和碳纤维片构成，立方体框架的六个面均以弹性蒙皮密封，弹性蒙皮与立方体框架热合粘接，在立方体框架的每个面内沿四条棱边分别设置有一块等腰三角形的碳纤维片，碳纤维片与弹性蒙皮粘接，立方体框架的每个面内的四块碳纤维片之间设置为四角星型的镂空，镂空内露出弹性蒙皮，形成半弹性蒙皮，既可弹性变形又能提供一定程度的结构刚度；气阀设置在碳纤维片的位置；在以弹性蒙皮密封的空间内仅充入氦气，氦气的充入体积为标准大气压下小于立方体框架内部容积；本发明用于构建浮空岛。

权利要求

1.一种用于浮空岛的恒升力材料单元，其特征在于它包含立方体框架(1)、半弹性蒙皮(2)和气阀(3)，半弹性蒙皮(2)由弹性蒙皮(2-1)和碳纤维片(2-2)构成，立方体框架(1)的六个面均以弹性蒙皮(2-1)密封，弹性蒙皮(2-1)与立方体框架(1)热合粘接，在立方体框架(1)的每个面内沿四条棱边分别设置有一块等腰三角形的碳纤维片(2-2)，碳纤维片(2-2)与弹性蒙皮(2-1)粘接，立方体框架(1)的每个面内的四块碳纤维片(2-2)之间设置为四角星型的镂空，镂空内露出弹性蒙皮(2-1)；气阀(3)设置在碳纤维片(2-2)的位置；在以弹性蒙皮(2-1)密封的空间内仅充入氦气，氦气的充入体积为标准大气压下小于立方体框架(1)内部容积。

2.如权利要求1所述一种用于浮空岛的恒升力材料单元，其特征在于立方体框架(1)采用碳纤维材料，弹性蒙皮(2-1)采用弹性高分子聚合物材料。

3.如权利要求1所述一种用于浮空岛的恒升力材料单元，其特征在于立方体框架(1)的边长为二百二十厘米，其线密度为一百五十克每米，半弹性蒙皮(2)的平均面密度为七十五克每平方米。

4.如权利要求1所述一种用于浮空岛的恒升力材料单元，其特征在于工作高度为三千米，氦气的充入体积为标准大气压下占立方体框架(1)内部容积的百分之六十至七十。

说明书

一种用于浮空岛的恒升力材料单元

技术领域

[0001] 本发明属于浮空技术领域，具体涉及一种用于浮空岛的恒升力材料单元。

背景技术

[0002] 飞艇等浮空器能替代无人机和卫星进行长期定点的驻空作业，在森林巡护，应急通信基站，天气监测等诸多领域具有广泛应用前景，具有高空停留时间长、覆盖范围大、任务成本低、工作寿命长、信息获取与传输能力强等优势；然而现有浮空器采用大容积浮升气体充压维型技术途径，整体为大尺度柔性囊体结构，产品质量控制难度极大，无法工业化、标准化、规模化生产；囊体依靠压力控型，大型囊体压力调节难度大，受环境温度变化影响大，囊体安全性难以保障；并且随着应用要求的提高，具备持久驻空能力和高效率布署的浮空岛成为目前发展需求，现有的浮空器在驻空稳定性及工业化生产方面受到限制，其成本和安全性无法有效控制，为了实现持久稳定驻空和快速的大规模装备更需要进行新产品的研发。

发明内容

[0003] 本发明的目的是为了解决现有浮空器存在的上述问题，提供了一种用于浮空岛的恒升力材料单元，其技术方案如下：

[0004] 一种用于浮空岛的恒升力材料单元，它包含立方体框架、半弹性蒙皮和气阀，半弹性蒙皮由弹性蒙皮和碳纤维片构成，立方体框架的六个面均以弹性蒙皮密封，弹性蒙皮与立方体框架热合粘接，保证其气密性，在立方体框架的每个面内沿四条棱边分别设置有一块等腰三角形的碳纤维片，碳纤维片与弹性蒙皮粘接，立方体框架的每个面内的四块碳纤维片之间设置为四角星型的镂空，镂空内露出弹性蒙皮，形成半弹性蒙皮，既可弹性变形又能提供一定程度的结构刚度；气阀设置在碳纤维片的位置；在以弹性蒙皮密封的空间内仅充入氦气，即抽真空再充入氦气，氦气的充入体积为标准大气压下小于立方体框架内部容积，即在地面标准大气压下半弹性蒙皮是内缩状态，并在上升过程中随气压降低而膨胀，上升至工作高度时膨胀为平面，实现自动调节，多个单元连接使用时相互之间不会产生影响。

[0005] 本发明的有益效果为：模块化单元作为浮空岛的实现方法可以实现工业化、标准化、规模化生产，在产品的质量控制和成本控制上具有较大优势；根据不同的服役实际需求，根据需求浮空岛的工况及尺寸可计算需求的单元数量，从而对材料单元定制组装而成，这样规模化的生产可以提高布署及应急响应效率；由于恒升力材料单元自身具有刚性结构和自动调节特性，所以浮空材料单元的压差维形难度小，结构稳定性优于传统浮空器，受环境温度、气压等环境条件变化敏感性很小，大大地提高了浮空岛服役时间和服役可靠性；整体成形的浮空岛遭遇蒙皮漏气、承力结构损伤等质量问题时需整体检修更换，而模块化的浮空岛在存在损伤时只需要替换受损模块，其效率和安全性得到保障；具备持久稳定的驻空能力，适合大规模构建形成模块化浮空岛。

[0006] 附图说明：

[0007] 图1是本发明在地面状态示意图；

[0008] 图2是本发明在工作高度状态示意图；

[0009] 图3是本发明的分解示意图。

[0010] 具体实施方式：

[0011] 参照图1至图3，一种用于浮空岛的恒升力材料单元，它包含立方体框架1、半弹性蒙皮2和气阀3，半弹性蒙皮2由弹性蒙皮2-1和碳纤维片2-2构成，立方体框架1的六个面均以弹性蒙皮2-1密封，弹性蒙皮2-1与立方体框架1热合粘接，保证其气密性，在立方体框架1的每个面内沿四条棱边分别设置有一块等腰三角形的碳纤维片2-2，碳纤维片2-2与弹性蒙皮2-1粘接，立方体框架1的每个面内的四块碳纤维片2-2之间设置为四角星型的镂空，镂空内露出弹性蒙皮2-1，形成半弹性蒙皮2，既可弹性变形又能提供一定程度的结构刚度；气阀3设置在碳纤维片2-2的位置；在以弹性蒙皮2-1密封的空间内仅充入氦气，即抽真空再充入氦气，氦气的充入体积为标准大气压下小于立方体框架1内部容积，即在地面标准大气压下半弹性蒙皮2是内缩状态，并在上升过程中随气压降低而膨胀，上升至工作高度时膨胀为平面，实现自动调节，多个单元连接使用时相互之间不会产生影响。

[0012] 具体实施方式一，立方体框架1采用碳纤维材料，弹性蒙皮2-1采用线性低密度聚乙烯等弹性高分子聚合物材料。

[0013] 具体实施方式二，立方体框架1的边长为二百二十厘米时，其线密度为一百五十克每米左右，半弹性蒙皮2的平均面密度为七十五克每平方米左右。

[0014] 具体实施方式三，工作高度为三千米时，氦气的充入体积为标准大气压下占立方体框架1内部容积的百分之六十至七十。