[发明专利]铺装有柔性薄膜太阳能电池的平流层飞艇及其铺装方法

说明书

技术领域

本发明涉及浮空器应用技术领域、柔性薄膜太阳能电池应用技术领域，尤其涉及一种铺装有柔性薄膜太阳能电池的平流层飞艇及其铺装方法。同时也适用于其它用途的在曲面外形上铺设柔性体的应用场合。

背景技术

图1示出了现有技术中铺装有柔性薄膜太阳能电池的平流层飞艇结构示意图。通常情况下，柔性薄膜太阳能电池铺装于平流层飞艇上方，用以将太阳能转化为电能，是目前长航时平流层飞艇可应用的唯一产能单元。柔性薄膜太阳能电池在平流层飞艇上的可靠铺装是实现其在平流层飞艇上成功应用的关键。

平流层飞艇由地面升空过程中，随着气压变低，内部气体会逐渐膨胀；飞艇在整个飞行过程中会时常遇有大气气流。这些环境因素考验着柔性薄膜太阳能电池在平流层飞艇上的铺装效果。总结起来共有以下三个关键技术需解决。

1)大气气流对电池铺装的影响

若铺装完成后在电池边缘与艇体接合部留有缝隙，则在飞艇遇有气流时容易在电池底部进风，造成电池抖动，引起电池损毁。

2)电池底部气体膨胀对电池铺装的影响

若铺装完成后电池边缘与艇体接合部完全密封，则电池在飞艇遇到气流时不会在其底部进风，但同时引入另一个问题，即随着飞艇飞行海拔高度的升高，电池底部残余的气体会膨胀而不能及时排出。当飞艇上升至18km左右的海拔高度时，气体已膨胀了10倍左右，电池鼓起，引起电池损毁。

3)电池力学拉升性能对电池铺装的影响

若铺装完成后，电池与艇体接合的太紧密，则在艇体膨胀变形时，电池会以相同的变形量产生形变。这引入了另一个问题，因电池封装材料与艇体材料的伸缩变形率不同，持续的形变会造成材料强度相对较低的一方损毁。

现有技术中，使用细绳绑扎的方式固定柔性薄膜太阳能电池。此种方式沿电池边缘相隔一定距离设置绑扎点，用细绳将其固定在艇体上。

图2示出了现有技术中使用细绳绑扎柔性薄膜太阳能电池的平流层飞艇结构示意图。如图2所示，所述飞艇艇体上铺设太阳能电池的目标区域相隔一定区域固定拉袢，在太阳能电池边缘相隔同样的距离配打鸡眼孔。铺装时，使用细绳将电池绑扎固定于艇体上。飞艇充气膨胀时，细绳逐渐被拉紧，将电池成形贴合于艇体上。

该技术方案存在以下缺点：

1)使用此种方式铺装柔性薄膜太阳能电池只能实现电池在艇体上的限位，不能将其与艇体完全贴合，在飞艇飞行过程遇到气流时，电池底部会进风，造成电池抖动，引起电池损坏；

2)此种方式的绑扎固定点较多，若细绳绑扎的太紧，则在飞艇膨胀变形时容易造成电池或艇体损伤；若绑扎长度留有余量，则电池限位不可靠，同样会引起电池损坏。

3)此种铺装方式还存在操作上的缺点，若设置的绑扎点较少则限位不可靠，若设置的较多则绑扎起来费时费力。

现有技术的另一方案中，使用胶粘的方式固定柔性薄膜太阳能电池。此种方式沿电池边缘涂抹固定胶，将电池粘装于艇体上。

图3示出了现有技术中使用胶粘有柔性薄膜太阳能电池的平流层飞艇。如图3所示，所述柔性薄膜太阳能电池底部边缘涂抹粘装胶，通过粘装胶将其粘装在飞艇艇体目标区域上。

该技术方案存在以下缺点：

1)粘装胶在平流层强烈的紫外光照射下很容易老化，致使粘装不可靠。

2)若粘装胶将电池底部密封粘装在艇体上，则此密闭空间内的气体在飞艇升空过程中膨胀而不能排出，当飞艇上升至18km左右的海拔高度时，气体已膨胀了10倍左右，电池底部鼓起，引起电池损毁；若粘不密封粘装，则会在飞艇遇到气流时电池底部进气，引起电池抖动，造成电池损毁。

发明内容

有鉴于此，本发明公开了一种使用尼龙粘扣铺装柔性薄膜太阳能电池的平流层飞艇及其铺装方法。

本发明公开了一种铺装有柔性薄膜太阳能电池的平流层飞艇，其包括：飞艇艇体(1)、艇体上缝制的裙边(2)、边缘缝制了尼龙粘扣的柔性薄膜太阳能电池(3)、在裙边(2)边缘下方缝制的尼龙粘扣(4)和在柔性薄膜太阳能电池(3)边缘上方缝制的尼龙粘扣；

其中，所述柔性薄膜太阳能电池置于所述裙边组成的内框中，并通过所述裙边边缘下方缝制的尼龙粘扣和所述柔性薄膜太阳能电池边缘上方缝制的尼龙粘扣固定在所述飞艇艇体上。

本发明公开了一种柔性薄膜太阳能电池在平流层飞艇上的铺装方法，其包括：

步骤1、在柔性薄膜太阳能电池(3)的边缘上方缝制尼龙粘扣(5)；

步骤2、在飞艇艇体(1)上的设定位置处缝制裙边(2)，在裙边(2)的下方缝制尼龙粘扣(4)；