一种南瓜型超压气球的折叠、充气、释放装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种南瓜型超压气球的折叠、充气、释放装置及方法，属于火星探测飞行器技术领域，具体包括充气气囊内置导气管和多个充气腔，导气管与多个充气腔相连通，且每个充气腔内的导气管上均安装有充气控制阀，用于向充气腔内充气，充气气囊的初始状态为压缩气囊，且该压缩气囊折叠成“回”字型结构，牵引装置与充气气囊相连接，充气装置与导气管相连接，牵引装置、充气装置、充气控制阀分别与控制系统相连接，用于控制充气气囊进行分层充气，直至充气气囊充满释放，本发明专利技术能够准确高效地实现大尺寸南瓜型超压气球的收纳、运输、充气和释放等过程。等过程。

【技术实现步骤摘要】
一种南瓜型超压气球的折叠、充气、释放装置及方法


[0001]本专利技术涉及一种南瓜型超压气球的折叠、充气、释放装置及方法，属于火星探测飞行器


技术介绍

[0002]由于火星上空存在着稀薄的大气，使得设计类似地球航空器的火星低空飞行器成为了可能。人类目前唯一成功的深空浮空器超压气球具有结构简单、可以实现长时间的飞行、并能维持相对稳定的高度等优点；而南瓜型超压气球与近似球型的超压气球等相比大大减小了球膜应力，可以用于大型气球设计。而有关超压气球充气、释放等过程的研究成果表明，气球在升空过程中其内部氦气体积会膨胀，囊体在浮力作用下会被拉成上下细条状，不仅在地面需要很大的约束力进行固定，而且容易发生侧倒等风险很高的情况。同时现有的气囊折叠方案虽然可以实现对柔性气囊的收纳运输，但不能很好地解决大尺寸气囊的折叠收纳问题。因此采用传统充气方法无法准确有效的完成南瓜型超压气球的充气释放过程。

技术实现思路

[0003]为解决现有技术存在的技术问题，本专利技术提供了一种南瓜型超压气球的折叠、充气、释放装置及方法，其能够准确高效地实现大尺寸南瓜型超压气球的收纳、运输、充气和释放等过程。
[0004]为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案为一种南瓜型超压气球的折叠、充气、释放装置，包括牵引装置、充气装置、控制系统及充气气囊，所述充气气囊内置导气管和多个充气腔，所述导气管与多个所述充气腔相连通，且每个充气腔内的导气管上均安装有充气控制阀，用于向所述充气腔内充气，所述充气气囊的初始状态为压缩气囊，且该压缩气囊折叠成“回”字型结构，所述牵引装置与充气气囊相连接，所述充气装置与导气管相连接，所述牵引装置、充气装置、充气控制阀分别与控制系统相连接，用于控制所述充气气囊进行分层充气，直至充气气囊充满释放。
[0005]优选的，所述充气气囊包括气囊蒙皮及设置在气囊蒙皮内的气囊隔膜，所述气囊隔膜将气囊蒙皮内的空间分隔成多个充气腔，所述充气腔沿充气气囊的轴线方向上下均匀布置，所述导气管与充气气囊的轴线重合，所述导气管的底部延伸至充气气囊外部，并与充气装置相连接，所述气囊隔膜上安装有气压控制阀，所述气压控制阀与控制系统相连接。
[0006]优选的，所述气囊蒙皮的外部还安装有定位绳索和多个定形绳索，所述定形绳索的顶部连接在充气气囊的轴线顶部，所述述定形绳索的底部连接在充气气囊的轴线底部，所述定位绳索设置在与充气气囊的轴线垂直的平面的轮廓线上，且所述定位绳索与定形绳索连接固定。
[0007]优选的，所述牵引装置通过系绳连接在压缩气囊上，且系绳连接在压缩气囊的对角位置。
[0008]一种南瓜型超压气球的折叠、充气、释放方法，该方法在火星表面操作，并按照以下步骤进行，a、气囊的折叠通过导气管对充气气囊进行抽真空，使充气气囊沿导气管所在的平面进行压缩，直至形成压缩气囊，将压缩气囊的周边进行折叠，直至折叠成“回”字型结构；b、分层充气将折叠后的压缩气囊放置在置物台上，初始状态，牵引装置未升空，牵引装置的系绳出松弛状态，充气气囊内的气压控制阀处于关闭状态；在进行充气时，控制装置控制牵引装置先升空，直至系绳张紧，同时控制装置控制充气装置和充气控制阀对充气气囊中部的充气腔进进行充气，充气气囊慢慢展开；待牵引装置持续上升，带动充气气囊离开地面时，充气气囊中部的充气腔完全充满，然后再对中部充气腔下部的充气腔进行充气，使充气气囊的下半球完全充满；完成下半球的充气后，再对中部充气腔上部的充气腔进行充气，使充气气囊的上半球完全充满；c、释放待充气气囊完全充满后，牵引装置、充气装置和充气气囊完全分离，充气气囊在释放后不断上升，在内外压差作用下由初始的圆球型压成椭球形，此时若干条定位绳索在定形绳索的引导下将气囊体勒成南瓜型，并达到指定高度执行探测任务，释放完成。
[0009]与现有技术相比，本专利技术具有以下技术效果：本专利技术不仅能有效解决大型超压气球气囊体的收纳运输工作，还能通过分层设计降低气囊体充气初期的失稳、兜风等不良影响，同时保障了整个充气释放过程的平稳准确进行，具有易加工、易运输、易装卸和高效快捷等优点。
附图说明
[0010]图1为本专利技术的结构示意图。
[0011]图2为本专利技术中充气腔的结构示意图。
[0012]图3为本专利技术中充气气囊的折叠过程示意图。
[0013]图4为本专利技术中控制原理示意图。
[0014]图5为本专利技术中充气的过程示意图。
具体实施方式
[0015]为了使本专利技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0016]如图1至图4所示，一种南瓜型超压气球的折叠、充气、释放装置，包括牵引装置1、充气装置2、控制系统3及充气气囊4，充气气囊4内置导气管5和多个充气腔6，导气管采用软管，导气管5与多个所述充气腔6相连通，且每个充气腔6内的导气管上均安装有充气控制阀，用于向充气腔内充气，充气气囊4的初始状态为压缩气囊，且该压缩气囊折叠成“回”字型结构，牵引装置1与充气气囊4相连接，充气装置2与导气管5相连接，牵引装置1、充气装置2、充气控制阀分别与控制系统3相连接，用于控制充气气囊进行分层充气，直至充气气囊充
满释放。
[0017]本专利技术中采用南瓜型超压气球，其主要用于火星表面的探测任务。为了保证能够便于运输和充气，南瓜型超压气球需要先进行折叠，再需要充气时，在进行充气、释放等操作。折叠时，充气气囊先抽真空，然后再折叠，使充气气囊形成“回”字型结构。充气气囊内部采用分层设计，形成多个充气腔，通过充气控制阀能够分别控制对各个充气腔进行充气，进而实现充气气囊的充气过程。牵引装置1、充气装置2、充气控制阀分别与控制系统3相连接进行控制，仅控制牵引装置、充气装置、充气控制阀共同作用而展开并分层充气，按照中间层、下半球、上半球的顺序完成充气过程。此后牵引系统与充气气囊分离，完成释放过程。牵引装置为能够放飞的气球。充气气囊的折叠方案为螺旋折叠方案，在压缩气囊的中间预留出一块矩形区域不参与折叠，用于保护导气管，其余区域通过反复折叠收纳形成四条细长边，细长边再分别环绕所述矩形区域进行旋转收纳，最终得到“回”字型结构的折叠体。
[0018]其中，充气气囊4包括气囊蒙皮7及设置在气囊蒙皮内的气囊隔膜8，气囊隔膜8将气囊蒙皮7内的空间分隔成多个充气腔6，充气腔6沿充气气囊的轴线方向上下均匀布置，导气管5与充气气囊的轴线重合，导气管5的底部延伸至充气气囊4外部，并与充气装置相连接，气囊隔膜8上安装有气压控制阀9，气压控制阀9与控制系统3相连接。通过气囊隔膜将充气气囊体分为若干层，形成多个充气腔，每个充气腔内设置一个气压控制阀，通过气压控制阀能够控制每个充气腔的充气压力，保证充气腔的气压达到设定值。气囊蒙皮7的外部还安装有定位绳索10和多个定形绳索11，定形绳索11的顶部连接在充气气囊4的轴线顶部，定形绳索10的底部连接在充气气囊的轴线底部，定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种南瓜型超压气球的折叠、充气、释放装置，包括牵引装置、充气装置、控制系统及充气气囊，其特征在于：所述充气气囊内置导气管和多个充气腔，所述导气管与多个所述充气腔相连通，且每个充气腔内的导气管上均安装有充气控制阀，用于向所述充气腔内充气，所述充气气囊的初始状态为压缩气囊，且该压缩气囊折叠成“回”字型结构，所述牵引装置与充气气囊相连接，所述充气装置与导气管相连接，所述牵引装置、充气装置、充气控制阀分别与控制系统相连接，用于控制所述充气气囊进行分层充气，直至充气气囊充满释放。2.根据权利要求1所述的一种南瓜型超压气球的折叠、充气、释放装置，其特征在于：所述充气气囊包括气囊蒙皮及设置在气囊蒙皮内的气囊隔膜，所述气囊隔膜将气囊蒙皮内的空间分隔成多个充气腔，所述充气腔沿充气气囊的轴线方向上下均匀布置，所述导气管与充气气囊的轴线重合，所述导气管的底部延伸至充气气囊外部，并与充气装置相连接，所述气囊隔膜上安装有气压控制阀，所述气压控制阀与控制系统相连接。3.根据权利要求2所述的一种南瓜型超压气球的折叠、充气、释放装置，其特征在于：所述气囊蒙皮的外部还安装有定位绳索和多个定形绳索，所述定形绳索的顶部连接在充气气囊的轴线顶部，所述述定形绳索的底部连接在充气气囊的轴线底部，所述定位绳索设置在与充气气囊的轴线垂直的平面的轮廓线上，且所述定位绳索与定形绳索连接固定。4.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文虎，王讯，张孟轲，赵荣珍，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：