[发明专利]海洋空间桁架结构及其球形节点和姿态调节方法

权利要求书

1.一种海洋空间桁架结构中的球形浮力节点，其特征在于：设置在多个桁架杆件(20)交汇的力学节点位置，且为相较桁架杆件膨大的薄壁空心球体，用以产生海洋空间桁架结构(1)工作中所需的浮力；

所述球形浮力节点(10)为球形浮力可调节点，通过调节球体内进排气量、进排水量的相互比例的方式，对球形浮力可调节点的浮力进行调节；

通过同步或分步调节海洋空间桁架结构(1)中至少部分球形浮力可调节点的浮力的方式，对海洋空间桁架结构的水中姿态进行调节，包括大致竖直状态、大致水平状态和竖直面内的滚翻状态三者中任意两者之间的切换。

2.如权利要求1所述的海洋空间桁架结构中的球形浮力节点，其特征在于：

所述球形浮力节点(10)包括球壳体(101)，所述球壳体(101)内设有中心气管(102)，所述球壳体(101)与所述中心气管(102)之间设有弹性气囊(103)，所述中心气管(102)上设有进排气口(104)，所述中心气管(102)的至少一端连接气源，所述球壳体(101)上、所述弹性气囊(103)之外设有进排水口(105)，所述进排水口(105)可连通所在的外部水体；

通过调节所述弹性气囊(103)的进排气量来调节气囊膨胀程度，以此调节所述球壳体(101)与所述弹性气囊(103)之间的进排水量，进而调节球形浮力节点的浮力。

3.如权利要求2所述的海洋空间桁架结构中的球形浮力节点，其特征在于：

所述中心气管(102)作为所述球壳体(101)的内部加强支撑结构。

4.如权利要求3所述的海洋空间桁架结构中的球形浮力节点，其特征在于：

所述海洋空间桁架结构(1)中每个所述中心气管(102)均设置在各自的所述球壳体(101)的主受力方向上。

5.如权利要求3所述的海洋空间桁架结构中的球形浮力节点，其特征在于：

所述中心气管(102)与中空的所述桁架杆件(20)相互贯通。

6.如权利要求5所述的海洋空间桁架结构中的球形浮力节点，其特征在于：

气源与所述中心气管(102)之间的供排气管路设置在中空的所述桁架杆件(20)中。

7.一种海洋空间桁架结构中的球形节点，其特征在于：包括球形浮力节点(10)和球形储物节点(10’)；

所述球形浮力节点(10)为权利要求1-6任一项所述的海洋空间桁架结构中的球形浮力节点；

所述球形储物节点(10’)设置在多个桁架杆件(20)交汇的力学节点位置，且为相较桁架杆件膨大的薄壁空心球体，用以存贮海洋空间桁架结构(1)工作中所需的物资，包括气态物资或液态物资或固态物资；

当所述球形储物节点(10’)存贮气态物资时，用于存贮压缩气体，每一个这样的球形储物节点(10’)为周边的一个或多个所述球形浮力节点(10)的浮力调节提供气源；

当所述球形储物节点(10’)存贮液态物资时，用于存贮油料或淡水；

当所述球形储物节点(10’)存贮固态物资时，用于存贮颗粒饲料或功能性设备，所述功能性设备包括电池、电子设备。

8.一种海洋空间桁架结构中的球形节点，其特征在于：包括球形浮力节点(10)和球形增重节点(10”)；

所述球形浮力节点(10)为权利要求1-6任一项所述的海洋空间桁架结构中的球形浮力节点；

所述球形增重节点(10”)设置在多个桁架杆件(20)交汇的力学节点位置，且为相较桁架杆件膨大的薄壁空心球体，内装比重大于水的内容物，以克服浮力增大自重，从而增加整个海洋空间桁架结构的平衡和稳定性。

9.一种海洋空间桁架结构，其特征在于：包括如权利要求1-6任一项所述的海洋空间桁架结构中的球形浮力节点或如权利要求7-8任一项所述的海洋空间桁架结构中的球形节点，以及桁架杆件(20)。

10.一种如权利要求9所述的海洋空间桁架结构的姿态调节方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、确定姿态调节的方向和整个海洋空间桁架结构的重力平衡中纵面；

S2、对处于重力平衡中纵面的姿态调节方向后方的球形浮力节点(10)内进气、排水，对处于重力平衡中纵面的姿态调节方向前方的球形浮力节点(10)内排气、进水；

S3、整个海洋空间桁架结构进行滚翻，并达到中间临时再平衡状态；

S4、重复步骤S1-S3直到达到预定的姿态。