CN103274043B - 铺装有柔性薄膜太阳能电池的平流层飞艇及其铺装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铺装有柔性薄膜太阳能电池的平流层飞艇以及柔性薄膜太阳能电池在平流层飞艇上的铺装方式。所述铺装有柔性薄膜太阳能电池的平流层飞艇包括：飞艇艇体、艇体上缝制的裙边、边缘缝制了尼龙粘扣的柔性薄膜太阳能电池、在裙边边缘下方缝制的尼龙粘扣和在柔性薄膜太阳能电池边缘上方缝制的尼龙粘扣；其中，所述柔性薄膜太阳能电池置于所述裙边组成的内框中，并通过所述裙边边缘下方缝制的尼龙粘扣和所述柔性薄膜太阳能电池边缘上方缝制的尼龙粘扣固定在所述飞艇艇体上。本发明公开的上述铺装方式操作简便，操作省时，定位可靠。该铺装方式同时可适用于在各种曲面外形上铺装柔性体的应用场合。
Description
技术领域
本发明涉及浮空器应用技术领域、柔性薄膜太阳能电池应用技术领域，尤其涉及一种铺装有柔性薄膜太阳能电池的平流层飞艇及其铺装方法。同时也适用于其它用途的在曲面外形上铺设柔性体的应用场合。
背景技术
图1示出了现有技术中铺装有柔性薄膜太阳能电池的平流层飞艇结构示意图。通常情况下，柔性薄膜太阳能电池铺装于平流层飞艇上方，用以将太阳能转化为电能，是目前长航时平流层飞艇可应用的唯一产能单元。柔性薄膜太阳能电池在平流层飞艇上的可靠铺装是实现其在平流层飞艇上成功应用的关键。
平流层飞艇由地面升空过程中，随着气压变低，内部气体会逐渐膨胀；飞艇在整个飞行过程中会时常遇有大气气流。这些环境因素考验着柔性薄膜太阳能电池在平流层飞艇上的铺装效果。总结起来共有以下三个关键技术需解决。
1)大气气流对电池铺装的影响
若铺装完成后在电池边缘与艇体接合部留有缝隙，则在飞艇遇有气流时容易在电池底部进风，造成电池抖动，引起电池损毁。
2)电池底部气体膨胀对电池铺装的影响
若铺装完成后电池边缘与艇体接合部完全密封，则电池在飞艇遇到气流时不会在其底部进风，但同时引入另一个问题，即随着飞艇飞行海拔高度的升高，电池底部残余的气体会膨胀而不能及时排出。当飞艇上升至18km左右的海拔高度时，气体已膨胀了10倍左右，电池鼓起，引起电池损毁。
3)电池力学拉升性能对电池铺装的影响
若铺装完成后，电池与艇体接合的太紧密，则在艇体膨胀变形时，电池会以相同的变形量产生形变。这引入了另一个问题，因电池封装材料与艇体材料的伸缩变形率不同，持续的形变会造成材料强度相对较低的一方损毁。
现有技术中，使用细绳绑扎的方式固定柔性薄膜太阳能电池。此种方式沿电池边缘相隔一定距离设置绑扎点，用细绳将其固定在艇体上。
图2示出了现有技术中使用细绳绑扎柔性薄膜太阳能电池的平流层飞艇结构示意图。如图2所示，所述飞艇艇体上铺设太阳能电池的目标区域相隔一定区域固定拉袢，在太阳能电池边缘相隔同样的距离配打鸡眼孔。铺装时，使用细绳将电池绑扎固定于艇体上。飞艇充气膨胀时，细绳逐渐被拉紧，将电池成形贴合于艇体上。
该技术方案存在以下缺点：
1)使用此种方式铺装柔性薄膜太阳能电池只能实现电池在艇体上的限位，不能将其与艇体完全贴合，在飞艇飞行过程遇到气流时，电池底部会进风，造成电池抖动，引起电池损坏；
2)此种方式的绑扎固定点较多，若细绳绑扎的太紧，则在飞艇膨胀变形时容易造成电池或艇体损伤；若绑扎长度留有余量，则电池限位不可靠，同样会引起电池损坏。
3)此种铺装方式还存在操作上的缺点，若设置的绑扎点较少则限位不可靠，若设置的较多则绑扎起来费时费力。
现有技术的另一方案中，使用胶粘的方式固定柔性薄膜太阳能电池。此种方式沿电池边缘涂抹固定胶，将电池粘装于艇体上。
图3示出了现有技术中使用胶粘有柔性薄膜太阳能电池的平流层飞艇。如图3所示，所述柔性薄膜太阳能电池底部边缘涂抹粘装胶，通过粘装胶将其粘装在飞艇艇体目标区域上。
该技术方案存在以下缺点：
1)粘装胶在平流层强烈的紫外光照射下很容易老化，致使粘装不可靠。
2)若粘装胶将电池底部密封粘装在艇体上，则此密闭空间内的气体在飞艇升空过程中膨胀而不能排出，当飞艇上升至18km左右的海拔高度时，气体已膨胀了10倍左右，电池底部鼓起，引起电池损毁；若粘不密封粘装，则会在飞艇遇到气流时电池底部进气，引起电池抖动，造成电池损毁。
发明内容
有鉴于此，本发明公开了一种使用尼龙粘扣铺装柔性薄膜太阳能电池的平流层飞艇及其铺装方法。
本发明公开了一种铺装有柔性薄膜太阳能电池的平流层飞艇，其包括：飞艇艇体(1)、艇体上缝制的裙边(2)、边缘缝制了尼龙粘扣的柔性薄膜太阳能电池(3)、在裙边(2)边缘下方缝制的尼龙粘扣(4)和在柔性薄膜太阳能电池(3)边缘上方缝制的尼龙粘扣；
其中，所述柔性薄膜太阳能电池置于所述裙边组成的内框中，并通过所述裙边边缘下方缝制的尼龙粘扣和所述柔性薄膜太阳能电池边缘上方缝制的尼龙粘扣固定在所述飞艇艇体上。
本发明公开了一种柔性薄膜太阳能电池在平流层飞艇上的铺装方法，其包括：
步骤1、在柔性薄膜太阳能电池(3)的边缘上方缝制尼龙粘扣(5)；
步骤2、在飞艇艇体(1)上的设定位置处缝制裙边(2)，在裙边(2)的下方缝制尼龙粘扣(4)；
步骤3、将柔性薄膜太阳能电池(3)置于所述裙边(2)组成的内框中，并通过所述裙边(2)边缘下方缝制的尼龙粘扣(4)和所述柔性薄膜太阳能电池(3)边缘上方缝制的尼龙粘扣(5)压装固定在所述飞艇艇体(1)上。
该铺装方式通过上下衔接的尼龙粘扣将柔性薄膜太阳能电池边缘压装于艇体上，解决了以下几个关键技术。
1、阻止气流进入电池底部引起电池抖动；
2、随飞艇升空电池底部膨胀气体及时排出；
3、对艇体膨胀变形的适应性。
附图说明
图1为现有技术中铺装有柔性薄膜太阳能电池的平流层飞艇结构示意图；
图2为现有技术中细绳绑扎有柔性薄膜太阳能电池的平流层飞艇结构示意图；
图3为现有技术中粘胶柔性薄膜太阳能电池的平流层飞艇结构示意图；
图4为本发明中铺装有柔性薄膜太阳能电池的平流层飞艇结构示意图；
图5为本发明中阻止气流进入柔性薄膜太阳能电池底部的原理示意图；
图6为本发明中排出柔性薄膜太阳能电池底部膨胀气体的原理示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
图3示出了本发明中铺装有柔性薄膜太阳能电池的平流层飞艇。如图3所示，该平流层飞艇包括：飞艇艇体1，在艇体上缝制的裙边2，边缘缝制了尼龙粘扣的柔性薄膜太阳能电池3，在裙边边缘下方缝制的尼龙粘扣4，在柔性薄膜太阳能电池3边缘上方缝制的尼龙粘扣5，圆圈内为放大的剖视图；其中，所述柔性薄膜太阳能电池置于所述裙边组成的内框中，并通过所述裙边边缘下方缝制的尼龙粘扣和所述柔性薄膜太阳能电池边缘上方缝制的尼龙粘扣固定在所述飞艇艇体上；其中，艇体组成材料为阻氦聚氯乙烯织物，所述裙边组成材料与艇体组成材料相同。
本发明还公开了一种柔性薄膜太阳能电池在平流层飞艇上的铺装方法。该铺装方法包括：
步骤1、在柔性薄膜太阳能电池3的边缘缝制尼龙粘扣5；
步骤2、在飞艇艇体1上的设定位置处缝制裙边2，在裙边2的边缘下方缝制尼龙粘扣4；
步骤3、将柔性薄膜太阳能电池3置于所述裙边2组成的内框中，并通过所述裙边2边缘下方缝制的尼龙粘扣4和所述柔性薄膜太阳能电池3边缘上方缝制的尼龙粘扣5固定在所述飞艇艇体1上。
图4示出了本发明中在平流层飞艇上铺装柔性薄膜太阳能电池的操作示意图。如图4所示，在铺装所述柔性薄膜太阳能电池3时，将电池置于由在艇体1上的裙边2组成的内框中，微调位置后，将裙边边缘下方的尼龙粘扣4与电池边缘上方的尼龙粘扣5压装，如此便实现了柔性薄膜太阳能电池在艇体上的铺装。
本发明公开的上述铺装方式通过上下衔接的尼龙粘扣将柔性薄膜太阳能电池边缘压装于艇体上，解决了以下几个关键技术。
1、阻止气流进入电池底部引起电池抖动
尼龙粘扣在电池上方的边缘紧密粘合，将电池铺装于艇体上。大气来流在粘扣接合部遇阻分散，气流不能进入电池底部造成电池抖动。
图5示出了本发明中铺装有柔性薄膜太阳能电池的平流层飞艇阻止气流进入柔性薄膜太阳能电池底部的原理示意图。如图5所示，在遇到来流后，气流在尼龙粘扣4和5的衔接处遇阻，气流分散，图5中虚线部分表示来流分散的情况。
2、随飞艇升空电池底部膨胀气体及时排出
尼龙粘扣的接合面为绒面接触，具备一定的透气性。随飞艇升空海拔高度的增加，电池底部气体膨胀，气压升高，这与外界大气形成气压差。在此气压差作用下，通过尼龙粘扣的接触面将膨胀的气体排出，保持电池底部气压与外界气压的平衡。
图6示出了本发明中铺装有柔性薄膜太阳能电池的平流层飞艇排出柔性薄膜太阳能电池底部膨胀气体的原理示意图。如图6所示，随飞艇升空海拔高度的增加，电池底部气体膨胀，此部分气体气压升高，此时电池底部气体的气压高于大气气压，造成内外气体存在气压差，此气压差将电池底部的气体通过尼龙粘扣4和5之间的缝隙排出至大气中。
3、对艇体膨胀变形的适应性
尼龙粘扣的接合面为绒面接触，当艇体发生膨胀伸缩变形时，绒面接触面首先受力变形，起到缓冲作用，能始终保持电池本体不变形。良好地适应了艇体膨胀变形。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种铺装有柔性薄膜太阳能电池的平流层飞艇，其包括：飞艇艇体(1)、艇体上缝制的裙边(2)、边缘缝制了尼龙粘扣的柔性薄膜太阳能电池(3)、在裙边(2)边缘下方缝制的尼龙粘扣(4)和在柔性薄膜太阳能电池(3)边缘上方缝制的尼龙粘扣；
其中，所述柔性薄膜太阳能电池置于所述裙边组成的内框中，并通过所述裙边边缘下方缝制的尼龙粘扣和所述柔性薄膜太阳能电池边缘上方缝制的尼龙粘扣固定在所述飞艇艇体上。
2.如权利要求1所述的平流层飞艇，其特征在于，所述飞艇艇体组成材料为阻氦聚氯乙烯织物。
3.如权利要求1所述的平流层飞艇，其特征在于，所述裙边组成材料与飞艇艇体组成材料相同。
4.一种如权利要求1-3任一项所述飞艇上柔性薄膜太阳能电池的铺装方法，其包括：
步骤1、在柔性薄膜太阳能电池(3)的边缘上方缝制尼龙粘扣(5)；
步骤2、在飞艇艇体(1)上的设定位置处缝制裙边(2)，在裙边(2)的下方缝制尼龙粘扣(4)；
步骤3、将柔性薄膜太阳能电池(3)置于所述裙边(2)组成的内框中，并通过所述裙边(2)边缘下方缝制的尼龙粘扣(4)和所述柔性薄膜太阳能电池(3)边缘上方缝制的尼龙粘扣(5)压装固定在所述飞艇艇体(1)上。
5.如权利要求4所述的铺装方法，其特征在于，所述飞艇艇体组成材料为阻氦聚氯乙烯织物。
6.如权利要求4所述的铺装方法，其特征在于，所述裙边组成材料与飞艇艇体组成材料相同。
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