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原文传递滑索增强结构超压气球设计实现方法

专利名称：	滑索增强结构超压气球设计实现方法
摘要：	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。
专利类型：	发明专利
申请人：	上海交通大学
发明人：	赵海涛;黄继平;陈吉安;陈政;袁明清
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T02:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T22:00:00+0805
申请号：	CN202010001365.1
公开号：	CN111186555A
代理机构：	上海交达专利事务所
代理人：	王毓理;王锡麟
分类号：	B64B1/40;F16B1/02;B;F;B64;F16;B64B;F16B;B64B1;F16B1;B64B1/40;F16B1/02
申请人地址：	200240 上海市闵行区东川路800号
主权项：	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动连接，固定环通过肋条与螺母相连并与滑动绳索相连。 4.根据权利要求2所述的超压气球，其特征是，所述的气球囊体包括：单幅布条和连接带，其中：单幅布条纵向均匀设置为球体结构，连接带设置于单幅布条连接处，滑动绳索设置于连接带上。 5.根据权利要求4所述的滑索增强结构超压气球，其特征是，所述的连接带上设有用于减少摩擦力的涂层。 6.根据权利要求3所述的滑索增强结构超压气球，其特征是，所述的底盘中间设有凹槽结构。 7.根据权利要求3所述的滑索增强结构超压气球，其特征是，所述的底盘上设有用于与滑动绳索相配合的开孔和滑动凹槽，其中：开孔均匀设置于绕底盘中心的一周，开孔设置于滑动凹槽两侧。 8.根据权利要求2所述的超压气球，其特征是，所述的圆弧形鼓包，以原膜面环向曲率半径为R，对绳索施加预紧力后膜面环向曲线为C，其半径为r圆心角为α，气球囊体的环向曲率半径较小，抗压能力更强；当超压作用后，膜面变形成D形状，能使膜面在二维与三维间自由切换，实现多种气球囊体模型的变形控制，鼓包的尺寸满足：其中：r、α为滑动绳索2收紧后形成的圆弧形鼓包赤道截面曲线半径及圆心角。 9.根据权利要求2所述的超压气球，其特征是，所述的椭圆调整是指：将气球顶部的圆弧形的膜面环向曲线调整为椭圆弧形状。 10.根据权利要求2或9所述的超压气球，其特征是，所述的椭圆调整是指：将气球顶部的膜面环向曲线调整为椭圆弧形状，椭圆弧形状满足：该已知椭圆曲线过A、B、B`三点，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；为控制椭圆长轴在x轴方向，m的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。
所属类别：	发明专利