[发明专利]浮空器展卷变体积装置及浮空器

说明书

本发明公开一种浮空器展卷变体积装置及浮空器，该装置包括：对压筒，用于容纳浮空器的主囊体底部，并限定所述主囊体底部的收缩形状；呈漏斗状，顶部和底部分别具有开口；驱动器，与卷轴传动连接，为所述卷轴的转动提供动力；所述卷轴，位于所述对压筒下方，并靠近所述对压筒底部的开口，与所述主囊体底端连接，并随着自身的转动能将所述主囊体一部分从所述对压筒底部开口卷绕于所述卷轴上或展开释放出来。该方案解决了主囊体局部应力集中的问题，实现了主囊体受力均衡，提高浮空器的安全性。

技术领域

本发明涉及浮空器技术领域，尤其是一种浮空器展卷变体积装置及浮空器。

背景技术

临近空间浮空器是指主要利用浮力在20km高度附近进行持久驻空飞行的轻于空气的飞行器，可为对地观测、预警探测、通信中继、防灾减灾、环境监测和高速通信等应用提供飞行平台。

临近空间浮空器体积庞大，飞行控制所需的动力分系统和能源分系统的设计非常复杂，重量代价高。临近空间底部存在准零风层，在准零风层附近，东风带和西风带之间存在空间范围较大、时间上比较稳定的纬向风转换层。浮空器通过高度调控来利用不同风向的风层，能以较小的能源和动力代价进行对浮空器的一定轨迹控制，实现区域驻留或机动飞行。

浮空器的高度调控技术主要有抛压舱物/放气、副气囊调节、体积调节三种。抛压舱物/放气调节通过抛除压舱物和排放浮升气体来调节浮空器驻空高度，该方法会造成系统运行状态的不可逆，无法实现浮空器的长期运行。副气囊调节通过将环境气体压入或排出副气囊来调节浮空器驻空高度，该方法受制于高空压气机的工作效率和功率需求，其调节高度范围有限。体积调节通过改变浮空器囊体的体积来调整系统所受浮力，无使用次数和调节高度的限制。

目前，浮空器体积调节通常采用可变形的刚性内骨架或外骨架方法。可变形的刚性内骨架在浮空器主囊体内安装，通过对刚性骨架伸缩控制或变形控制，牵引主囊体外形变化，完成浮空器体积调节。可变形的刚性外骨架通常在浮空器主囊体的表面安装一个周长可收缩的装置，通过对该装置的收缩或释放来控制对主囊体体积调节。这两类系统的优点是系统结构简单、成本低。缺点是刚柔结合部位多，容易造成主囊体局部应力集中，影响浮空器结构安全性，且在收缩状态时囊体材料的状态不易控制，影响再次释放的安全性。

发明内容

本发明提供一种浮空器展卷变体积装置及浮空器，用于克服现有技术中主囊体局部应力集中等缺陷，实现主囊体受力的均衡，提高主囊体系统结构的安全性能。

为实现上述目的，本发明提出一种浮空器展卷变体积装置，包括：

对压筒，用于容纳浮空器的主囊体底部，并限定所述主囊体底部的收缩形状；呈漏斗状，顶部和底部分别具有开口；

驱动器，与卷轴传动连接，为所述卷轴的转动提供动力；

所述卷轴，位于所述对压筒下方，并靠近所述对压筒底部的开口，与所述主囊体底端连接，并随着自身的转动能将所述主囊体一部分从所述对压筒底部开口卷绕于所述卷轴上或展开释放出来。

本发明还提供一种浮空器，包括安装架和位于所述安装架上的主囊体以及所述浮空器展卷变体积装置以及用于根据高度调节命令向所述浮空器展卷变体积装置的驱动器发出体积控制指令的控制装置；

所述浮空器展卷变体积装置的驱动器和卷轴均安装在所述安装架上；

所述主囊体的底部位于所述浮空器展卷变体积装置的对压筒内，并且所述主囊体的底端从所述对压筒底部开口伸出后固定于所述卷轴上；

所述驱动器的控制端与所述控制装置电性连接。