一种囊体结构、浮空器及其工作方法与流程

本发明涉及浮空器技术领域，尤其涉及一种囊体结构、浮空器及其工作方法。

背景技术：

浮空器是一种利用氦气等轻于空气的气体的浮力实现升空和飞行(驻留)的飞行器，其大部分的升力全部由复合材料制成的囊体内充装的轻于空气的气体提供。

由于气体体积随高度变化，为确保囊体的安全，须通过充放空气的方式调节囊体的压力，因此，浮空器囊体一般分为主气囊和副气囊，主气囊用于充装浮升气体，副气囊充空气。现有技术中的副气囊在主气囊内部，与主气囊相交，副气囊的一部分与主气囊的一部分共用，如专利公告号cn110466729a公示的一种软式平流层飞艇的浮力压力质心一体化调节系统；专利公告号cn111232179a公示的长航时可再入返回的临近空间浮空器。

现有的浮空器主、副气囊结构存在以下缺点：

1)囊体的气密性较差，泄露来自于气体从材料缺陷处的泄露和气体从材料高压一侧向低压一侧的渗漏。由于囊体充装氦气，氦气与外界大气仅由囊体材料分割。实际使用时，囊体存在频繁的拉扯、折叠，工作环境中有砂砾，均容易造成囊体产生不易发现的破损，导致气体泄漏；同时，由于囊体材料内外两侧存在较大压差，气体也会从材料表面渗漏，导致浮生气体从囊体表面泄漏出去，囊体的气密性较差；

2)充气及收气的使用安全性差：传统浮空器囊体充、收气一般在野外进行。由于氦气充气及收气速度较慢，在此期间，囊体不饱满，容易受风场影响导致囊体损坏，使用安全性差；当浮空器飞行过程中囊体出现破损或泄漏时，将导致浮空器落地甚至坠毁；

3)维护成本高：由于主气囊容易出现破损，需要经常检漏、修补，花费较高成本；当囊体使用一段年限后，出现气密性下降或承力性能下降的问题，需要更换囊体，费用非常高。

由于传统囊体结构的以上缺点，限制了浮空器囊体推广应用。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种囊体结构、浮空器及其工作方法，提高气密性，使用安全。

本发明的技术方案是：一种囊体结构包括用于充氦气的内囊和用于充空气的外囊，所述内囊和外囊为分体式结构，所述内囊通过在外囊上开设的工艺孔套装于所述外囊内。

上述方案中，采用分体式的内、外囊结构，且将内囊通过工艺孔安装在外囊中，是内囊具有洁净的环境，避免损伤及提高气密性。

优选的，所述外囊包括用于承受囊体充气后张力的织物层和用于防止外囊材料老化的耐候层，所述耐候层位于织物层的外侧。通过外囊材料的改进，提高其使用性能，减少破损的几率，提高使用安全性。

优选的，所述内囊包括用于防止氦气泄露的气密层和用于防止所述气密层撕裂或剥离的织物层，所述织物层位于气密层的外侧。通过内囊材料的改进，提高其气密性和使用性能。

优选的，所述内囊的尺寸大于外囊的尺寸。

内囊设计比外囊大，充满气体后，内囊的内外两侧不会有压差，因此不会出现由压差造成的气体渗漏。

优选的，所述工艺孔的大小与内囊折叠后的尺寸匹配。

本发明还提供一种浮空器，包括上述的囊体结构，所述外囊的内部及内囊的外部设有相互连接的固定结构，所述外囊上设有用于给外囊充空气或收空气的充/收空气设备；所述内囊上设有氦气接口，通过一用于给内囊充氦气或收氦气的充/收氦气设备与所述氦气接口相连。

优选的，所述充/收空气设备包括设备本体、第一气管和气阀，所述第一气管连通于所述外囊和设备本体之间，所述气阀设于所述第一气管上。

优选的，所述充/收氦气设备包括气罐、第二气管和充气筒，所述充气筒设于所述氦气接口内，且所述充气筒的一端固定于内囊上，另一端穿过外囊，所述第二气管连接于所述充气筒和气罐之间。

优选的，所述内囊和外囊上设有贯通的用于释放氦气的放气阀，所述放气阀临近所述固定结构设置，且所述放气阀将内囊和外囊叠合并夹紧。

本发明还提供一种浮空器的工作方法，采用上述的浮空器进行，包括：

1)浮空器首次装配时，先将折叠好的内囊装入外囊内展开，然后找到对应的内囊与外囊的固定结构，将内、外囊连接起来；

2)先对外囊充空气，使外囊成型；再自内囊的氦气接口处向内囊充氦气，充氦气的同时将外囊中的空气排出，维持外囊压差；

3)当内囊充入设定氦气量后，将氦气接口封堵；

4)浮空器升空、飞行或下降时，需向外囊内充入或放出空气，维持外囊压差；

5)浮空器撤收时，回收内囊中的氦气，并向外囊充入空气，当内囊中的氦气回收完后，再将外囊中的空气排出；

6)折叠浮空器，留存备用；

浮空器非首次装配时，则直接从步骤2)开始。

与相关技术相比，本发明的有益效果为：

一、气密性高：一方面，由于内囊是在外囊内使用，具有比较洁净的环境，没有砂尘破坏，一般不会出现损伤，从而避免气体从损伤处的泄漏；另一方面，内囊设计得比外囊大，充满气体时，内囊两侧一般不会有压差，因此不会出现由压差造成的气体渗漏；本发明的气密性远高于传统浮空器囊体结构的气密性；

二、使用安全性好：a.内囊充氦气前，可以先用大流量风机(充/收空气设备)将外囊充满，使囊体迅速成型并可靠固定，然后再向氦气囊内充氦气，同时通过压力控制系统将空气排出，保持囊体压力。由于囊体充气成型的时间短，受天气的影响小。b.回收氦气时，也可通过向空气囊充空气，将氦气排出，过程中同样保持囊体外形和压力，天气的影响小。c.浮空器飞行时，若外囊出现破损，内囊仍不会泄漏，且具有一定强度，可维持囊体不破裂，继续使用。因此，本发明在使用过程中具有较高的安全性；

三、维护成本低：内囊不容易损伤，一般不需要花费较高的检漏和修补的代价；同时，内囊相比外囊制作成本极低，可单独更换内囊。本发明相比传统结构的囊体在维护成本方面具有较大优势；

四、本发明所述的囊体结构在重量方面与传统结构的囊体相近，不会因重量原因影响本发明在浮空器上的应用。

附图说明

图1为本发明提供的囊体结构及使用示意图；

图2为图1中氦气接口和充气筒的安装结构示意图；

图3为图1中的放气阀的安装结构示意图。

附图中，100-浮空器、1-内囊、10-氦气、11-氦气接口、2-外囊、20-空气、3-充气筒、4-放气阀、5-气罐、6-第二气管、7-气阀、8-设备本体、9-第一气管。

具体实施方式

以下将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。

如图1所示，本实施例提供的一种囊体结构包括用于充氦气的内囊1和用于充空气的外囊2，所述内囊1和外囊2为分体式结构，所述内囊1通过在外囊2上开设的工艺孔(未图示)套装于所述外囊2内。

所述外囊2包括用于承受囊体充气后张力的织物层和用于防止外囊材料老化的耐候层，所述耐候层位于织物层的外侧。

所述内囊1包括用于防止氦气泄露的气密层和用于防止所述气密层撕裂或剥离的织物层，所述织物层位于气密层的外侧。

所述内囊1的尺寸大于外囊2的尺寸，需综合考虑重量及变形因素，设计为：内囊1的尺寸比外囊2的尺寸大1.03-1.05倍。当内囊1在外囊2内部充满气体时，内囊1表面未充分伸展，应用褶皱。所述工艺孔的大小与内囊1折叠后的尺寸匹配。工艺孔采用本领域公知的结构。

如图1所示，本实施例还提供一种浮空器100，其包括上述的囊体结构，所述外囊2的内部及内囊1的外部设有相互连接的固定结构(未图示)，所述固定结构用于将内囊1固定在外囊2内。如果是需要放置浮空器飞行时气体流动，可将所述固定结构设置在内、外囊的底部，采用的固定结构如绳扣或拉袢。

所述外囊2上设有用于给外囊2充空气或收空气的充/收空气设备。所述充/收空气设备包括设备本体8、第一气管9和气阀7，所述第一气管9连通于所述外囊2和设备本体8之间，所述气阀7设于所述第一气管9上。

如图1、2所示，所述内囊1上设有氦气接口11，通过一用于给内囊充氦气或收氦气的充/收氦气设备与所述氦气接口11相连。

所述充/收空气设备、氦气接口和充/收氦气设备均设置在浮空器的底部。

所述充/收氦气设备包括气罐5、第二气管6和充气筒3。所述充气筒3为长气筒，其设于所述氦气接口11内，且所述充气筒3的一端固定于(热合在)内囊上，另一端穿过外囊2上的开口并伸出。所述第二气管6连接于所述充气筒3和气罐5之间。

如图3所示，所述内囊1和外囊2上设有贯通的用于释放氦气的放气阀4。所述放气阀4临近所述固定结构设置，可防止放气阀4的安装部位单独受力而损坏内囊。所述放气阀4将内囊和外囊叠合并夹紧。

另外，浮空器100的外囊2还设置有拉袢、帘布等附件结构，用于安装浮空器上的设备。

本发明还提供一种浮空器的工作方法，采用上述的浮空器进行，包括：

1)浮空器100首次装配时，先将折叠好的内囊1自工艺孔装入外囊2内展开，然后找到对应的内囊1与外囊2的固定结构，找到充气筒3和放气阀4接口，将内囊1、外囊2连接起来，将内囊1的充气筒3以及放气阀4与外囊2上对应的开口连接；

2)通过设备本体8向外囊充入空气20，使外囊成型，并连接外囊2上所需的各类设备；

3)再启用充/收氦气设备，依次通过气罐5、第二气管6和充气筒3向内囊1充氦气10；充氦气的同时，启动外囊2上的气阀7，将外囊2内的空气20排出。

维持外囊2的压差；

4)当内囊1充入设定氦气量后，将氦气接口11封堵；

5)所述浮空器100升空、飞行或下降期间，通过外囊2上的气阀7自动充、放气，维持外囊2压力；需要释放氦气10时，打开放气阀4；

6)所述浮空器100撤收及回收氦气10时，将内囊1的氦气接口11上的充气筒3套接充/收氦气设备中的第二气管6，然后通过设备本体8向外囊2内充空气20，维持回收氦气10期间外囊2的压差和外形，辅助外囊2排出氦气10，以确保囊体安全；

7)折叠浮空器100，留存备用。所述浮空器100折叠时，不需要将内囊1拆卸；当内囊1老化或破损时，可将内囊1拆卸并更换为新的内囊1。

浮空器非首次装配时，则直接从步骤2)开始。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

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