一种正六棱柱体多模组环形浮空飞行器的制作方法

1.本实用新型涉及浮空器技术领域，具体涉及一种正六棱柱体多模组环形浮空飞行器。

背景技术：

2.浮空飞行器是一种轻于空气的充气型低速飞行器，根据任务需求不同，能载重物垂直起降，安装推进动力装置可远程飞行，也能在不同高空长时间驻留，能搭载特种仪器对地球表面提供长时间预警监测、导航、通信中继等有广泛用途的一种经济稳定的空中运载工具。目前，传统浮空飞行器从外形来看有圆形、飞机型、椭圆形等，从结构来看，一般有硬式、半硬式和软式3大类型。硬式浮空器具有飞机骨架结构，外蒙皮依附于骨架，只用于构成气动外形，升力由内部气囊提供，缺点是外蒙皮密封难度大，一个漏气孔就影响整个浮空器，升限高度和体积上难以突破；半硬式浮空器采用部分硬骨架配合软气囊结构组成，外蒙皮构成气动外形的升力气囊，内气囊体部分为副气囊，部分和硬骨架构成一个完整的承力结构，但大多数从结构上跟硬式浮空器一样，升限高度和体积无法做的足够大，这两种结构的浮空器在升高时控制气囊内压的办法就是释放副气囊空间，但随着高度升高，气囊内压需持续释放，没有足够多的接纳氦气的空间，升力随即受限，影响称重能力，导致最终升高受限。在解决长航时需要安装的太阳能电池板因外形影响，安装面积受限。软式浮空器其结构简单，主要用于中小型浮空器，多为球形，囊体体积，但是高空续航电能不好满足。综上所述的几种主流浮空器在同时满足载重、长航时和升限高度的技术要求上均有缺陷，主要还是受外形和气囊模组结构限制，无法同时解决大体积、大载重和长航时电能的问题，无法满足高空长期驻留且能适用于平流层的浮空器。

技术实现要素：

3.本实用新型的目的就是针对上述之不足，而提供一种正六棱柱体多模组环形浮空飞行器。
4.本实用新型包括以正六棱柱体充气气囊为模组依次拼装而成的主气囊、以正六棱柱框体为模组依次拼装而成的轻钢骨架以及以弧瓣体充气气囊为模组依次拼装而成的副气囊，
5.主气囊、轻钢骨架和副气囊均为环状体结构，
6.主气囊可拆卸连接在副气囊内，且主气囊和副气囊之间通过管路相通，
7.轻钢骨架安装在主气囊顶部，并位于副气囊上方，轻钢骨架上环形阵列有一组以正六棱柱框体为模组拼装而成的承重骨架，承重骨架贯穿主气囊上下，承重骨架上设有控制主气囊和副气囊管路相通的管道分流系统，
8.承重骨架底部呈对称状设有一对方向控制装置，
9.轻钢骨架顶部设有分别为管道分流系统和方向控制装置提供电能的太阳能电池板。
10.正六棱柱体充气气囊与正六棱柱框体的边长相同，正六棱柱体充气气囊的每个棱边上均设有相互连接的主气囊抗拉加强筋；
11.弧瓣体充气气囊内侧设有与正六棱柱体充气气囊等边的凹凸结构，且在其纵向棱边上均设有与主气囊抗拉加强筋对应的副气囊抗拉加强筋；
12.正六棱柱框体由一对正六边形外框和六根连接柱拼装而成，正六边形外框的外侧边上均设有螺纹连接孔，相邻两个正六棱柱框体之间通过螺杆连接；
13.主气囊抗拉加强筋、副气囊抗拉加强筋以及位于正六边形外框顶部的内外两侧棱边上均设有抗拉绳，
14.相邻两个正六棱柱体充气气囊之间、相邻两个弧瓣体充气气囊之间以及弧瓣体充气气囊与正六棱柱体充气气囊和正六棱柱框体之间的抗拉绳均通过扎带捆绑连接。
15.主气囊抗拉加强筋和副气囊抗拉加强筋均为圆柱形，抗拉绳位于对应主气囊抗拉加强筋、副气囊抗拉加强筋和正六边形外框内部，主气囊抗拉加强筋、正六边形外框顶部的内外两侧棱边上以及副气囊抗拉加强筋上均设有一组露出抗拉绳的捆扎断口。
16.主气囊为至少两个，且呈上下分布，每个主气囊底部均设有以正六边形轻钢框为单元拼装而成的轻钢连接骨架，轻钢连接骨架为与主气囊对应的环状体结构，正六边形轻钢框的外侧边上均设有螺纹连接孔，相邻两个正六边形轻钢框之间以及正六边形轻钢框与正六边形外框之间均通过螺杆连接；正六边形轻钢框的上下两侧棱边上均设有抗拉绳，上下两个主气囊与轻钢连接骨架的抗拉绳之间均通过扎带捆绑连接。
17.正六棱柱框体内设有结构与正六棱柱体充气气囊相同的正六棱柱体充气小气囊。
18.正六棱柱体充气气囊和弧瓣体充气气囊上均设有充放气阀，正六棱柱体充气气囊与弧瓣体充气气囊的充放气阀之间通过管道分流系统相通。
19.方向控制装置包括螺旋桨和驱动电机，轻钢骨架和承重骨架上分别设有固定机架，螺旋桨可转动安装在固定机架上，驱动电机分别安装在对应的轻钢骨架和承重骨架上，并驱动对应的螺旋桨在固定机架上转动。
20.本实用新型优点是：正六棱柱体结构模组具有较好的几何外形和结构力学特性，可无缝拼接成近圆形、长方形、三角形等多种构型，本拼接体内部结构类似蜜蜂的蜂巢整体结构受力均衡；该型单个气囊无需做的很大，气囊体的材料力学要求相对较低，单个气囊漏气，可维修更换，不影响整个浮空器，能降低生产成本；弧瓣体副气囊环绕浮空器主体，用于接受主气囊释放气压排出的氦气，解决浮空器持续升高或到达一定高度时，要想保持载荷重量不变，就要将升力气囊变大的难题；环形体的顶部为平整面，可大面积安装太阳能电池板，解决长期驻空所需的电能；主要载荷和储能电池等控制设备安装在底层的轻钢骨架内，整体结构具有上轻下重的浮空器物理特性；该浮空器的整体拼接构成中间为空的圆环体，圆环外形符合空气动力学，中间空的圆环构型能规避悬停时上升气流对浮空器的干扰。
21.附图说明
22.图1是本实用新型结构示意图。
23.图2是本实用新型内局部连接结构示意图。
24.图3是本实用新型图2局部放大结构示意图。
25.图4是正六棱柱框体结构示意图。
26.图5是正六棱柱体充气气囊结构示意图。
27.图6是主气囊结构示意图。
28.图7是副气囊结构示意图。
29.图8是轻钢骨架结构示意图。
30.图9是轻钢连接骨架结构示意图。
31.图10是正六边形轻钢框结构示意图。
32.图11是管道分流系统连接示意图。
具体实施方式
33.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
34.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
35.在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，本实用新型的描述中若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
36.在本实用新型实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“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实用新型中的具体含义。
37.如附图所示，本实用新型包括以正六棱柱体充气气囊1为模组依次拼装而成的主气囊2、以正六棱柱框体3为模组依次拼装而成的轻钢骨架4以及以弧瓣体充气气囊5为模组依次拼装而成的副气囊6，
38.主气囊2、轻钢骨架4和副气囊6均为环状体结构，
39.主气囊2可拆卸连接在副气囊6内，且主气囊2和副气囊6之间通过管路相通，
40.轻钢骨架4安装在主气囊2顶部，并位于副气囊6上方，轻钢骨架4上环形阵列有一组以正六棱柱框体3为模组拼装而成的承重骨架7，承重骨架7贯穿主气囊2上下，承重骨架7上设有控制主气囊2和副气囊6管路相通的管道分流系统8，
41.承重骨架7底部呈对称状设有一对方向控制装置9，
42.轻钢骨架4顶部设有分别为管道分流系统8和方向控制装置9提供电能的太阳能电
池板11。
43.正六棱柱体充气气囊1与正六棱柱框体3的边长相同，正六棱柱体充气气囊1的每个棱边上均设有相互连接的主气囊抗拉加强筋10；
44.弧瓣体充气气囊5内侧设有与正六棱柱体充气气囊1等边的凹凸结构，且在其纵向棱边上均设有与主气囊抗拉加强筋10对应的副气囊抗拉加强筋12；
45.正六棱柱框体3由一对正六边形外框15和六根连接柱16拼装而成，正六边形外框15的外侧边上均设有螺纹连接孔，相邻两个正六棱柱框体3之间通过螺杆连接；
46.主气囊抗拉加强筋10、副气囊抗拉加强筋12以及位于正六边形外框15顶部的内外两侧棱边上均设有抗拉绳17，
47.相邻两个正六棱柱体充气气囊1之间、相邻两个弧瓣体充气气囊5之间以及弧瓣体充气气囊5与正六棱柱体充气气囊1和正六棱柱框体3之间的抗拉绳17均通过扎带捆绑连接。
48.主气囊抗拉加强筋10和副气囊抗拉加强筋12均为圆柱形，抗拉绳17位于对应主气囊抗拉加强筋10、副气囊抗拉加强筋12和正六边形外框15内部，主气囊抗拉加强筋10、正六边形外框15顶部的内外两侧棱边上以及副气囊抗拉加强筋12上均设有一组露出抗拉绳17的捆扎断口。
49.主气囊2为至少两个，且呈上下分布，每个主气囊2底部均设有以正六边形轻钢框18为单元拼装而成的轻钢连接骨架21，轻钢连接骨架21为与主气囊2对应的环状体结构，正六边形轻钢框18的外侧边上均设有螺纹连接孔，相邻两个正六边形轻钢框18之间以及正六边形轻钢框18与正六边形外框15之间均通过螺杆连接；正六边形轻钢框18的上下两侧棱边上均设有抗拉绳17，上下两个主气囊2与轻钢连接骨架21的抗拉绳17之间均通过扎带捆绑连接。
50.正六棱柱框体3内设有结构与正六棱柱体充气气囊1相同的正六棱柱体充气小气囊22。
51.正六棱柱体充气气囊1和弧瓣体充气气囊5上均设有充放气阀，正六棱柱体充气气囊1与弧瓣体充气气囊5的充放气阀之间通过管道分流系统8相通。
52.方向控制装置9包括螺旋桨26和驱动电机27，轻钢骨架4和承重骨架7上分别设有固定机架28，螺旋桨26可转动安装在固定机架28上，驱动电机27分别安装在对应的轻钢骨架4和承重骨架7上，并驱动对应的螺旋桨26在固定机架28上转动。
53.工作方式及原理：正六棱柱体充气气囊1和正六棱柱框体3均为正六棱柱体结构，具有较好的几何外形和结构力学特性，可无缝拼接成圆形、长方形、三角形等多种构型，本案中主气囊2是将多个正六棱柱体充气气囊1拼装成环状体结构，组成一个环状升力气囊组件，当个别正六棱柱体充气气囊1出现泄漏时，只需要对单个正六棱柱体充气气囊1进行拆卸维修更换。可根据浮空需求上下拼接多层主气囊2的升力气囊组件，增加浮空器的升力。
54.副气囊6是通过多个弧瓣体充气气囊5拼装而成的环状体结构组件，每个弧瓣体充气气囊5对应主气囊2呈垂直分布的多个正六棱柱体充气气囊1。
55.轻钢骨架4是通过多个正六棱柱框体3横向拼装成环状体结构组件，轻钢骨架4位于主气囊2上方，作为浮空器的顶部横梁，安装时，主气囊2和副气囊6均位于轻钢骨架4下方，管道分流系统8用于把主气囊2的气体均分到副气囊6的各个弧瓣体充气气囊5内，方向
控制装置9用于控制浮空器的方向，太阳能电池板11安装在轻钢骨架4顶部，用于对管道分流系统8上各阀门以及方向控制装置9的动力提供电能。
56.轻钢骨架4底部设有六个承重骨架7，与下方的轻钢连接骨架21配合构成整个浮空器的龙骨架。
57.方向控制装置9包括螺旋桨26和驱动电机27，相对的两个承重骨架7上分别设有固定机架28，固定机架28与承重骨架7之间通过螺栓固接。承重骨架7上的方向控制装置9成对安装，通过螺旋桨26来控制飞行器的方向。
58.管道分流系统8包括总分流器30、多层子分流器31以及多个与子分流器31对应的支路分流器组32。
59.总分流器30的一端管路连接多个子分流器31的出气口，总分流器30的另一端管路连接多个弧瓣体充气气囊5，子分流器31的进气口管路连接支路分流器组32的出气口，支路分流器组32的进气口管路连通多个正六棱柱体充气气囊1和正六棱柱体充气小气囊22。所有气囊内的氦气根据压力需求，经支路分流器组32和子分流器31均衡调控后，汇聚到总分流器30内，再根据压力需求，调节控制分流到多个弧瓣体充气气囊5内，实现对整个浮空器在高度变化过程中的气囊内工质气压的调节。
60.正六棱柱体充气气囊1、弧瓣体充气气囊5和正六棱柱体充气小气囊22均为独立充气个体，整个浮空器中当个别气囊出现漏气时，能够进行快速的维修和更换，对整个浮空器持续使用影响不大。
61.升空前主气囊2内充入氦气，副气囊6内为空置状或填充空气，当上升到一定高度后，副气囊6排空空气然后接受主气囊2排出的氦气，使整个浮空器的升力气囊体积变大，有效载重可以保持不变，解决了浮空器升高气压降低所导致的升力难题。该浮空器的整体拼接构成为中间空的圆环体，圆环外形符合空气动力学特性，中间的空结构能规避悬停时上升气流对浮空器的干扰。

技术特征：

1.一种正六棱柱体多模组环形浮空飞行器，其特征在于它包括以正六棱柱体充气气囊（1）为模组依次拼装而成的主气囊（2）、以正六棱柱框体（3）为模组依次拼装而成的轻钢骨架（4）以及以弧瓣体充气气囊（5）为模组依次拼装而成的副气囊（6），主气囊（2）、轻钢骨架（4）和副气囊（6）均为环状体结构，主气囊（2）可拆卸连接在副气囊（6）内，且主气囊（2）和副气囊（6）之间通过管路相通，轻钢骨架（4）安装在主气囊（2）顶部，并位于副气囊（6）上方，轻钢骨架（4）上环形阵列有一组以正六棱柱框体（3）为模组拼装而成的承重骨架（7），承重骨架（7）贯穿主气囊（2）上下，承重骨架（7）上设有控制主气囊（2）和副气囊（6）管路相通的管道分流系统（8），承重骨架（7）底部呈对称状设有一对方向控制装置（9），轻钢骨架（4）顶部设有分别为管道分流系统（8）和方向控制装置（9）提供电能的太阳能电池板（11）。2.根据权利要求1所述的一种正六棱柱体多模组环形浮空飞行器，其特征在于正六棱柱体充气气囊（1）与正六棱柱框体（3）的边长相同，正六棱柱体充气气囊（1）的每个棱边上均设有相互连接的主气囊抗拉加强筋（10）；弧瓣体充气气囊（5）内侧设有与正六棱柱体充气气囊（1）等边的凹凸结构，且在其纵向棱边上均设有与主气囊抗拉加强筋（10）对应的副气囊抗拉加强筋（12）；正六棱柱框体（3）由一对正六边形外框（15）和六根连接柱（16）拼装而成，正六边形外框（15）的外侧边上均设有螺纹连接孔，相邻两个正六棱柱框体（3）之间通过螺杆连接；主气囊抗拉加强筋（10）、副气囊抗拉加强筋（12）以及位于正六边形外框（15）顶部的内外两侧棱边上均设有抗拉绳（17），相邻两个正六棱柱体充气气囊（1）之间、相邻两个弧瓣体充气气囊（5）之间以及弧瓣体充气气囊（5）与正六棱柱体充气气囊（1）和正六棱柱框体（3）之间的抗拉绳（17）均通过扎带捆绑连接。3.根据权利要求2所述的一种正六棱柱体多模组环形浮空飞行器，其特征在于主气囊抗拉加强筋（10）和副气囊抗拉加强筋（12）均为圆柱形，抗拉绳（17）位于对应主气囊抗拉加强筋（10）、副气囊抗拉加强筋（12）和正六边形外框（15）内部，主气囊抗拉加强筋（10）、正六边形外框（15）顶部的内外两侧棱边上以及副气囊抗拉加强筋（12）上均设有一组露出抗拉绳（17）的捆扎断口。4.根据权利要求2所述的一种正六棱柱体多模组环形浮空飞行器，其特征在于主气囊（2）为至少两个，且呈上下分布，每个主气囊（2）底部均设有以正六边形轻钢框（18）为单元拼装而成的轻钢连接骨架（21），轻钢连接骨架（21）为与主气囊（2）对应的环状体结构，正六边形轻钢框（18）的外侧边上均设有螺纹连接孔，相邻两个正六边形轻钢框（18）之间以及正六边形轻钢框（18）与正六边形外框（15）之间均通过螺杆连接；正六边形轻钢框（18）的上下两侧棱边上均设有抗拉绳（17），上下两个主气囊（2）与轻钢连接骨架（21）的抗拉绳（17）之间均通过扎带捆绑连接。5.根据权利要求2所述的一种正六棱柱体多模组环形浮空飞行器，其特征在于正六棱柱框体（3）内设有结构与正六棱柱体充气气囊（1）相同的正六棱柱体充气小气囊（22）。6.根据权利要求1所述的一种正六棱柱体多模组环形浮空飞行器，其特征在于正六棱柱体充气气囊（1）和弧瓣体充气气囊（5）上均设有充放气阀，正六棱柱体充气气囊（1）与弧
瓣体充气气囊（5）的充放气阀之间通过管道分流系统（8）相通。7.根据权利要求1所述的一种正六棱柱体多模组环形浮空飞行器，其特征在于方向控制装置（9）包括螺旋桨（26）和驱动电机（27），轻钢骨架（4）和承重骨架（7）上分别设有固定机架（28），螺旋桨（26）可转动安装在固定机架（28）上，驱动电机（27）分别安装在对应的轻钢骨架（4）和承重骨架（7）上，并驱动对应的螺旋桨（26）在固定机架（28）上转动。

技术总结

一种正六棱柱体多模组环形浮空飞行器,包括以正六棱柱体充气气囊（1）为模组依次拼装而成的主气囊（2）、以正六棱柱框体（3）为模组依次拼装而成的轻钢骨架（4）以及以弧瓣体充气气囊（5）为模组依次拼装而成的副气囊（6），主气囊（2）、轻钢骨架（4）和副气囊（6）均为环状体结构，本实用新型优点是：正六棱柱体结构模组具有较好的几何外形和结构力学特性，可无缝拼接成近圆形、长方形、三角形等多种构型，本拼接体内部结构类似蜜蜂的蜂巢整体结构受力均衡；该浮空器的整体拼接构成中间为空的圆环体，圆环外形符合空气动力学，中间空的圆环构型能规避悬停时上升气流对浮空器的干扰。时上升气流对浮空器的干扰。时上升气流对浮空器的干扰。