滑索增强结构超压气球设计实现方法技术

一种滑索增强结构超压气球设计实现方法，该超压气球包括：气球囊体、滑动绳索、囊体褶皱和连接法兰，其中：连接法兰设置于气球囊体上下端部，滑动绳索两端与连接法兰相连并均匀纵向设置于气球囊体上，囊体褶皱设置于气球囊体上。本发明专利技术采用与囊体相对滑动形式的滑动绳索代替现有技术中的加强筋，可通过在囊体端部对绳索施加预紧力的方式控制球形变化，能更方便地找到对应最佳设计球形；通过赤道截面处绳索径向收紧量为设计变量，使调整后的超压气球拥有理想的抗压能力以及囊体上应力分布更均匀。

Design and implementation method of super pressure balloon with cable reinforced structure

【技术实现步骤摘要】
滑索增强结构超压气球设计实现方法
本专利技术涉及的是一种高空探测领域的技术，具体是一种滑索增强结构超压气球设计实现方法。
技术介绍
超压气球作为一种高空科学气球，其密闭结构的承压能力直接影响着超压气球抵抗外界环境变化的能力，提高超压气球抗压能力的两种方式分别为：1、通过工艺形成南瓜形囊体；2、在囊体表面布设加强筋，其中第二种方式可在第一种结构中应用。加强筋与膜面的应变差值随高度位置的变化而明显变化，传统的筋、膜固连方式不利于筋膜间的载荷均匀化传递。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的上述不足，提出一种滑索增强结构超压气球设计实现方法，采用与气球囊体相对滑动的绳索代替加强筋，通过气球囊体端部的法兰盘上螺母与空心丝杠结构控制滑动绳索的收缩量，在囊体表面形成对应程度的鼓包，通过法兰盘调节绳索长度并控制鼓包外形调整超压气球，使调整后的超压气球拥有理想的抗压能力以及囊体上应力分布更均匀。本专利技术是通过以下技术方案实现的：本专利技术涉及一种具有滑索增强结构的超压气球，包括：气球囊体、滑动绳索、囊体褶皱和连接法兰本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种滑索增强结构超压气球设计实现方法，其特征在于，包括：/n步骤一：以滑动绳索在赤道面上的径向缩短量dl为设计参数，形成N个圆弧形鼓包，具体为：原膜面环向曲率半径为R，滑动绳索收紧后形成的圆弧形鼓包赤道截面曲线半径为r圆心角为α，设计鼓包的尺寸参数满足：

【技术特征摘要】
1.一种滑索增强结构超压气球设计实现方法，其特征在于，包括：
步骤一：以滑动绳索在赤道面上的径向缩短量dl为设计参数，形成N个圆弧形鼓包，具体为：原膜面环向曲率半径为R，滑动绳索收紧后形成的圆弧形鼓包赤道截面曲线半径为r圆心角为α，设计鼓包的尺寸参数满足：其中：r、α为滑动绳索收紧后形成的圆弧形鼓包赤道截面曲线半径及圆心角；
步骤二：通过连接法兰调整滑动绳索长度进行椭圆调整，得到N个椭圆形鼓包得到调整后的超压气球，具体为：将滑动绳索收紧后形成的圆弧形鼓包赤道截面曲线调整为椭圆曲线，通过降低靠近滑动绳索附近的气球囊体环向曲率半径的方法降低该点处的应力水平，能在得到最佳设计dl值后的囊体膜面上应力分布更均匀，即已知椭圆曲线过单幅囊体最低点，即绳索所在位置A、B和单幅囊体最高点，即圆弧曲线与y轴交点B`即可控制椭圆基本外形，将B、B`点处的法线夹角设为2α，充气超压变形后的截面曲线在B`点处的切线与OB的夹角记为δ，m的大小控制曲线形状且其范围为基于局部坐标系x’O’y下椭圆方程为：曲线经过A、B两点，因此椭圆方程参数为：其中：m的值由A、B两点处的调整曲率半径解得。


2.一种基于权利要求1所述方法得到的具有滑索增强结构和优化抗压性能的超压气球，其特征在于，包括：气球囊体、滑动绳索、囊体褶皱和连接法兰，其中：连接法兰设置于气球囊体上下端部，滑动绳索两端与连接法兰相连并均匀纵向设置于气球囊体上，囊体褶皱设置于气球囊体上；
所述的超压气球，以滑动绳索在赤道面上的径向缩短量为设计参数，形成若干圆弧形鼓包；通过连接法兰调整滑动绳索长度进行椭圆调整，得到若干椭圆形鼓包得到调整后的超压气球，调整后的气球囊体受力沿环向分布更均匀，气球抗压能力更高。


3.根据权利要求2所述的超压气球，其特征是，所述的连接法兰包括：空心丝杆、螺母、肋条、固定环和底盘，其中：空心丝杆设置于底盘中心，螺母设置于空心丝杆上并与其活...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵海涛，黄继平，陈吉安，陈政，袁明清，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31