一种用于无人机的球形储罐的制作方法

阅读：评论：0

1.本发明涉及无人机技术领域，具体涉及一种用于无人机的球形储罐。

背景技术：

2.氢能与目前现有的化石能源比较，其使用过程中不会对环境造成污染，而且生成的产物为水，将产物水光解后再次产生氢气进行循环利用，氢能是目前最理想的绿能源之一。因此，采用氢燃料发动机作为动力装置的氢能源无人机的潜力巨大。
3.常温常压下液氢的密度为气态氢的845倍，液氢的体积能量密度比气态氢压缩存储高10多倍，因此目前世界上大部分的氢能源无人机都采用液态氢存储的方法。液态氢存储需将氢气冷却到-253摄氏度变为液态，然后将其储存在高真空的保冷容器中供使用。由于存储容器内液氢与环境温度相差很大，为控制存储容器内的液氢蒸发损失和容器的安全(抗冻、承压等)，对液氢存储容器的保冷材料的选择和容器的设计均要求很高。
4.常用的液氢储罐分为内外两层，内层盛装温度为-253摄氏度的液氢，通过由较长的玻璃纤维制成的支撑物置于外层壳体中心，夹层中间填充多层镀铝涤纶薄膜，减少热辐射，各薄膜之间铺上保冷纸，增加热阻，吸附低温下的残余气体，用真空泵抽去夹层内的空气，形成高真空避免气体对流漏热，防止氢气的过早汽化。传统的储氢容器内层一般采用阻氢性能好的金属材料(如不锈钢)，由于保冷设计要求高，存储容器的重量主要消耗在保冷设计上，根据计算表明，保冷设计良好的重200kg的液氢储罐，仅能携带17kg的液氢，这相对于普通的航空汽油或煤油存储并无较大的优势。同时保冷设计良好的液氢储罐对供氢管路的保冷要求也很高，增加了管路的重量，同时需要增加专用的汽化器进行液氢的汽化，增加了设计重量。
5.无人机为实现最大限度地运载有效载荷，就需要自身重量尽量小，这样也就对液氢储罐的重量提出了较高的要求，要求液氢储罐的重量尽量小。
6.有鉴于此，特提出本发明。

技术实现要素：

7.本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的不足，提供用于无人机的球形储罐，通过采用球形结构的罐体，可使得罐体壁厚较薄，降低罐体材料体积，实现控制球形储罐的自重的目的，而且，采用保冷层为球形储罐保冷，也可降低球形储罐的自重，此外，将支座结构设置在保冷层外，可减小漏热，从而减小保冷层的厚度，这更进一步地有利于降低球形储罐的自重。
8.为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：
9.一种用于无人机的球形储罐，包括：
10.球形罐体，所述球形罐体的外壁全覆盖地设置有保冷层；
11.支座结构，所述支座结构包括：
12.托板组件，包括上托板和下托板，所述上托板和所述下托板分别设置于所述保冷
层外壁的上半部分和下半部分；
13.连接杆组件，连接于所述上托板和所述下托板之间，将所述球形罐体夹持在所述上托板和所述下托板之间；
14.多个支腿，分别与所述下托板连接，用于支撑所述球形罐体。
15.根据本发明所述的用于无人机的球形储罐，优选地，所述上托板为环状结构，且沿所述球形罐体的纬度方向上具有第一尺寸，所述上托板沿所述球形罐体的经度方向环抱所述保冷层的外壁；
16.所述下托板为环状结构，且沿所述球形罐体的纬度方向上具有第二尺寸，所述下托板沿所述球形罐体的经度方向环抱所述保冷层的外壁；
17.其中，所述第二尺寸的数值大于所述第一尺寸的数值。
18.根据本发明所述的用于无人机的球形储罐，优选地，所述第一尺寸的范围为(1/4～1/2)s，所述第二尺寸的范围为(1/3～3/4)s；
19.其中，s为所述球形罐体在纬度方向上的尺寸。
20.根据本发明所述的用于无人机的球形储罐，优选地，所述上托板的上边缘所在的平面与所述球形罐体的顶部的距离的范围为(1/3～1/2)r，所述下托板的下边缘所在的平面与所述球形罐体的底部的距离的范围为(1/4～1/3)r；
21.其中，r为所述球形罐体的半径。
22.根据本发明所述的用于无人机的球形储罐，优选地，所述连接杆组件包括：
23.多个上连接杆，沿所述球形罐体的经度方向分散地连接于所述上托板；
24.多个下连接杆，与所述多个上连接杆位置相匹配地连接于所述下托板；
25.多个固定杆，每个所述固定杆的第一端与所述上连接杆连接，每个所述固定杆的第二端与和所述上连接杆相匹配的下连接杆连接。
26.根据本发明所述的用于无人机的球形储罐，优选地，所述固定杆的第一端与所述上连接杆沿靠近/远离所述保冷层的方向转动连接，所述固定杆的第二端与所述下连接杆沿靠近/远离所述保冷层的方向限位连接。
27.根据本发明所述的用于无人机的球形储罐，优选地，所述固定杆的第一端与所述上连接杆通过销轴连接；
28.所述下连接杆设置有沿靠近/远离所述保冷层的方向具有设定长度的通孔，所述固定杆的第二端穿过所述通孔并通过弹性件和固定件与所述下连接杆固定。
29.根据本发明所述的用于无人机的球形储罐，优选地，所述弹性件为碟簧。
30.根据本发明所述的用于无人机的球形储罐，优选地，所述保冷层包括:
31.发泡保冷层，所述发泡保冷层通过低温胶全覆盖地粘接于所述球形罐体的外壁上。
32.根据本发明所述的用于无人机的球形储罐，优选地，所述保冷层还包括:
33.保护层，全覆盖地设置在所述发泡保冷层的外侧；
34.其中，所述保护层沿所述球形罐体的径向方向由内向外包括纤维布层和防潮漆层。
35.采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
36.1、通过采用球形结构的罐体，可使得罐体壁厚较薄，降低罐体材料体积，实现控制
球形储罐的自重的目的，而且，采用发泡保冷层为球形储罐保冷，也可降低球形储罐的自重，此外，将支座结构设置在保冷层外，可减小漏热，从而减小保冷层的厚度，这更进一步地有利于降低球形储罐的自重。
37.2、支座结构中的上下托板能够较好地托住球形罐体，增大上托板、下托板与保冷层之间的接触面积，减少保冷层的局部点处的压强，确保不压坏保冷层，避免产生漏热。
38.3、固定杆的第一端与上连接杆沿靠近/远离所述保冷层的方向转动连接，固定杆的第二端与下连接杆沿靠近/远离所述保冷层的方向限位连接，当球形罐体内盛装液氢从而出现收缩现象时，固定杆两端的转动连接与限位连接相配合可以有效吸收热胀冷缩引起的尺寸变化，避免支座结构由于热胀冷缩发生的形变而破坏保冷层。
39.4、利用低温胶可以粘接两种不同的材料，同时在低温下能保持较好的弹性的特点，可缓冲球形罐体的金属材料和发泡保冷层的非金属材料在低温下的线膨胀率不一致所引起的各自变形，提高发泡保冷层的寿命，避免发生发泡保冷层在自身变形的情况下发生撕裂等现象。这样可以确保发泡保冷层对球形罐体的保冷效果。
40.5、球形罐体上设置有自增压装置，可依据氢能源无人机的不同工况下对燃料的需求调节压力，这样的结构也可以避免外增压带来的体积和重量的增加，进一步降低用于无人机的球形储罐的自重。
41.6、球形结构的球形罐体可有效稳定重心位置，有利于无人机的飞行安全。
42.7、球形罐体内设置防波结构，可以减少球形罐体内部液体的波动和冲击，进一步提高无人机行驶的稳定性。
43.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
附图说明
44.附图作为本发明的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：
45.图1是本发明的示例性实施方式中液氢球形储罐的结构示意图；
46.图2是图1中的i处局部放大图；
47.图3是本发明的另一示例性实施方式中液氢球形储罐的结构示意图；
48.图4是保冷层的结构示意图；
49.图5是本发明的又一示例性实施方式中液氢球形储罐的内部结构示意图；
50.图6是图5中的a-a向剖视图；
51.图7是图5中的b-b向剖视图中局部示意图；
52.图8是图5中的c-c向剖视图中局部示意图；
53.图9是图5中的d-d向剖视图中局部示意图。
54.图中：
55.1、球形罐体；11、液态氢加注管路；12、液态氢排出管路；13、气态氢排出管路；14、液态氢主管；15、氢管路爆破片；16、氢管路安全阀；17、汽化器；18、液相阀；19、进气管；
56.2、发泡保冷层；
57.3、低温胶；
58.4、保护层；41、纤维布层；42、防潮漆层；
59.5、防波结构；51、中心管；511、通液孔；512、通气孔；52、防波板；521、通孔；
60.6、支座结构；61、托板组件；611、上托板；612、下托板；62、连接杆组件；621、上连接杆；622、下连接杆；623、固定杆；624、销轴；625、通孔；626、弹性件；627、固定件；63、支腿；631、腹板；632、筋板；633、底板，634、固定连接孔。
61.需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。
具体实施方式
62.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
63.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
64.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
65.如图1至图9所示，本发明示例性实施方式提供一种用于无人机的球形储罐。作为示例，无人机采用氢能源，基于此，球形储罐为液氢球形储罐。液氢球形储罐安装在氢能源无人机的机身位置。氢能源无人机飞的行高度一般在20000m左右，环境温度大致为-56℃，环境压力大致为5500kpa。
66.如图3和图4所示，球形储罐包括具有用于容纳液氢的容纳腔室的球形罐体1和全覆盖地设置在球形罐体1外部的保冷层。
67.具体而言，保冷层包括通过低温胶3全覆盖地粘接于所述球形罐体1的外壁上的发泡保冷层2。
68.球形罐体1采用球形结构，受力均匀，在相同直径和相同压力情况下，球形罐体1的罐壁内应力最小，壁厚最小，约为圆筒形罐体的一半，能够有效降低球形储罐的自身重量。作为示例，球形罐体1可以采用高强度铝材制作，进一步使得球形罐体1的强度高，壁厚薄，材料密度小，重量轻。
69.在一些实施方式中，在设计球形罐体1时，可按照氢球形储罐的工作压力大致为0.6mpa，铝材低温下抗拉强度达600mpa以上的要求进行。例如球形罐体1的壁厚约为4～5mm，球形罐体1的容积大致为30m3。
70.此外，在相同容积和相同压力下，球形罐体1的表面积最小，传热面积小，可有效降低与环境的传热，对蒸发率控制有益。
71.而且，在球形罐体1的外壁上通过低温胶3粘接有发泡保冷层2，可进一步降低球形
罐体1与环境的传热。发泡保冷层2采用堆积保冷，保冷材料密度小，有效降低整个球形储罐重量，提高球形储罐的储重比。作为示例性，发泡保冷层2为聚氨酯发泡层。其具有保冷性能高、易获得的有益效果。
72.低温胶3可以粘接两不同的材料，同时在低温下能保持较好的弹性，可缓冲球形罐体1的金属材料和发泡保冷层2的非金属材料在低温下的线膨胀率不一致所引起的各自变形，提高发泡保冷层2的寿命，避免发生发泡保冷层2在自身变形的情况下发生撕裂等现象。这样可以确保发泡保冷层2对球形罐体1的保冷效果。
73.作为示例，低温胶3的厚度大致为3～10mm，发泡保冷层2的厚度大致为150mm～180mm。
74.在一些实施方式中，所述发泡保冷层2沿所述球形罐体1的径向方向由内向外包括多个子发泡保冷层，所述多个子发泡保冷层之间通过低温胶粘接。
75.具体而言，发泡保冷层2可以分多次喷涂形成多个子发泡保冷层，每一子发泡保冷层的厚度可以控制在大致30～40mm，层与层之间通过低温胶粘接。
76.在一些实施方式中，如图4所示，保冷层还包括保护层4，保护层4全覆盖地设置在所述发泡保冷层2的外侧。其中，所述保护层4沿所述球形罐体1的径向方向由内向外包括纤维布层41和防潮漆层42。
77.具体而言，纤维布层41能够有效增加发泡保冷层2的强度，防止外界硬物的磕碰对发泡保冷层2的破坏。防潮漆层42防止环境中水蒸气结露，水汽进入发泡保冷层2引起保冷性能的下降，和引起球形储罐自身重量的增加。
78.作为示例，纤维布层41的厚度大致为3mm，防潮漆层42的厚度大致为1～2mm。
79.需要说明的是，纤维布层41以及防潮漆层42的材质为本领域所熟知的那些即可，本发明对此不做限制。
80.如图1所示，球形储罐还包括用于支撑球形罐体1的支座结构6。支座结构6包括托板组件61、连接杆组件62和多个支腿63。
81.具体而言，托板组件61包括上托板611和下托板612，所述上托板611和所述下托板612分别设置于所述保冷层外壁的上半部分和下半部分。连接杆组件62连接于所述上托板611和所述下托板612之间，将所述球形罐体1夹持在所述上托板611和所述下托板612之间。多个支腿63分别与所述下托板612连接，用于支撑所述球形罐体1。
82.需要说明的是，支座结构6设置在保冷层的最外侧，例如防潮漆层42的外部。
83.上述方案中，将支座结构6设置在保冷层外，避免将支腿63直接连接在球形罐体1上引起的漏热，可以有效降低蒸发率。因此，在蒸发率要求一定的情况下，减少漏热意味着可降低对保冷层的保冷要求，由此可减小保冷层的厚度，从而减小球形储罐整体设备的重量，而且也可以提高球形储罐的储氢比。而且，将支座结构6设置在保冷层外，在对支座结构6进行维修更换时不需要破坏保冷层和球形罐体1，更加便利，而且也可以降低球形储罐的整体设备的成本。此外，支座结构6中的上托板611和下托板612能够较好地托住球形罐体1，增大上托板611、下托板612与保冷层之间的接触面积，减少保冷层的局部点处的压强，确保不会压坏保冷层，进一步避免产生漏热。
84.在一些实施方式中，所述上托板611为环状结构，且沿所述球形罐体1的纬度方向上具有第一尺寸，所述上托板611沿所述球形罐体1的经度方向环抱所述保冷层的外壁。所
述下托板612为环状结构，且沿所述球形罐体1的纬度方向上具有第二尺寸，所述下托板612沿所述球形罐体1的经度方向环抱所述保冷层的外壁。其中，所述第二尺寸的数值大于所述第一尺寸的数值。
85.上述方案中，将上托板611和下托板612设置为环形结构，且在沿所述球形罐体1的经度方向环抱所述保冷层的外壁，可提高对球形罐体1的支撑作用，有效稳定球形储罐的重心位置，有利于提高无人机的飞行安全。而且，在沿所述球形罐体1的纬度方向上，下托板612的尺寸大于上托板611的尺寸可进一步提高对球形罐体1的支撑作用。
86.可选地，上托板611在沿所述球形罐体1的纬度方向上的第一尺寸的范围为(1/4～1/2)s，下托板612在沿所述球形罐体1的纬度方向上的第二尺寸的范围为(1/3～3/4)s，其中，如图1所示，s为所述球形罐体1在纬度方向上的尺寸。
87.上述方案中，将上托板611和下托板612在沿所述球形罐体1的纬度方向上的尺寸限定在合理范围内，一方面可以避免尺寸过大而增加球形储罐的自重，另一方面也可以避免尺寸过小而不能对球形罐体1起到足够的支撑作用。
88.在一些实施方式中，所述上托板611的上边缘所在的平面与所述球形罐体1的顶部的距离的范围为(1/3～1/2)r，所述下托板612的下边缘所在的平面与所述球形罐体1的底部的距离的范围为(1/4～1/3)r；其中，如图1所示，r为所述球形罐体11的半径。
89.上述方案中，通过限定上托板611的上边缘所在的平面与所述球形罐体1的顶部的距离以及下托板612的下边缘所在的平面与所述球形罐体1的底部的距离，从而限定上托板611和下托板612的设置位置。本发明将上托板611和下托板612设置在合理的位置，可以避免上托板611和下托板612两者过近或者过远从而导致不能很好地支撑球形罐体1。
90.在一些实施方式中，上托板611和下托板612采用密度小、强度高的非金属材料如碳纤维材料进行制作，进一步减小球形储罐的自重。
91.在一些实施方式中，连接杆组件62包括：
92.多个上连接杆621，沿所述球形罐体1的经度方向分散地连接于所述上托板611；
93.多个下连接杆622，与所述多个上连接杆621位置相匹配地连接于所述下托板612；
94.多个固定杆623，每个所述固定杆623的第一端与所述上连接杆621连接，每个所述固定杆623的第二端与和所述上连接杆621相匹配的下连接杆622连接。
95.如图1所示，上连接杆621和下连接杆622可以大致地沿水平方向延伸，固定杆623可以大致地沿竖直方向延伸。
96.可选地，在上托板611上沿所述球形罐体1的经度方向大致均匀地连接有四个上连接杆621。与此相对应地，在下托板612上沿所述球形罐体1的经度方向大致均匀地连接有四个下连接杆622。每个上连接杆621和下连接杆622之间通过固定杆623连接。
97.在一些实施方式中，所述固定杆623的第一端与所述上连接杆621沿靠近/远离所述保冷层的方向转动连接，所述固定杆623的第二端与所述下连接杆622沿靠近/远离所述保冷层的方向限位连接。
98.上述方案中，固定杆623的第一端与上连接杆621沿靠近/远离所述保冷层的方向转动连接，固定杆623的第二端与下连接杆622沿靠近/远离所述保冷层的方向限位连接，当球形罐体1内盛装液氢从而出现收缩现象时，固定杆623两端的转动连接与限位连接相配合可以有效吸收热胀冷缩引起的尺寸变化，避免支座结构6由于热胀冷缩发生的形变而破坏
保冷层，保证球形储罐整体的牢固性。
99.作为示例，所述固定杆623的第一端与所述上连接杆621通过销轴624连接；所述下连接杆622设置有沿靠近/远离所述保冷层的方向具有设定长度的通孔，所述固定杆623的第二端穿过所述通孔并通过弹性件626和固定件627与所述下连接杆622固定。可选地，所述弹性件626为碟簧，固定件627为螺母。
100.上述方案中，由于液氢介质的冷缩效应，当球形罐体1在盛装液氢时会出现收缩现象，在固定杆623的第二端使用碟簧这样的弹性元件，可以有效吸收热胀冷缩引起的尺寸变化，避免支座结构6由于热胀冷缩发生的形变而破坏保冷层，保证球形储罐整体的牢固性。
101.在一些实施方式中，如图2所示，上连接杆621和下连接杆622例如为悬臂的姿态。上连接杆621的自由端为u形开口端，u形开口端的两侧壁上设置有轴孔，固定杆623的第一端同样设置有轴孔。在安装固定杆623的第一端时，将固定杆623的第一端伸入u形开口端，再将销轴624插入u形开口端以及固定杆623的轴孔中，使得所述固定杆623的第一端可以沿靠近/远离所述保冷层的方向转动。下连接杆622的自由端也可以为u形开口端，u形开口端的两侧壁上也可设置有轴孔，固定销穿过u形开口端的两侧壁上的轴孔，与u形开口端共同围设形成可供固定杆623的第二端穿过的通孔625。可选地，固定杆623的第二端开设有螺纹，在安装固定杆623的第二端时，将固定杆623的第二端穿过通孔625，再采用碟簧和螺母将固定杆623的第二端在固定杆623的轴向方向上锁紧，使得固定杆623的第二端可以沿靠近/远离所述保冷层的方向限位活动。
102.可选地，下连接杆622的u形开口端与固定销形成的通孔625在沿靠近/远离所述保冷层的方向的长度大致为固定杆623直径的两倍。
103.在一些实施方式中，如图1所示，支腿63包括腹板631、筋板632和底板633。具体而言，在下托板612外表面伸出由腹板631、筋板632和底板633组成的4个支腿63，通过底板633上的固定连接孔634固定在无人机机舱内。可选地，支腿63也可以采用密度小、强度高的非金属材料如碳纤维材料进行制作。
104.在一些实施方式中，球形罐体1上还设置由压力变送器和液位变送器，可监测球形罐体1内的压力和液位变化情况，有利于确保球形储罐的安全。
105.球形罐体1上还设置有液路口和气路口。可实现液路和气路的两种燃料供应方式，满足氢能源无人机不同工况下对燃料的需求。
106.具体而言，球形罐体1的底部连接有液态氢加注管路11和液态氢排出管路12，球形罐体1的顶部连接有气态氢排出管路13。可选地，液态氢加注管路11、以及气态氢排出管路13上分别设置有液氢加注阀、液氢排出阀以及气氢排出阀。
107.作为示例，球形罐体1的底部连接有液态氢主管14，液态氢加注管路11和液态氢排出管路12通过三通阀连接至液态氢主管14。
108.此外，气态氢排出管路13上还连接有氢管路爆破片15和氢管路安全阀16，以提高球形储罐的安全性能。
109.在一些实施方式中，球形罐体1上还设置有自增压装置，可依据氢能源无人机的不同工况下对燃料的需求调节压力。同时，这样的结构也可以避免外增压带来的体积和重量的增加。
110.具体而言，如图3所示，球形罐体1上连接有汽化器17，汽化器17的一端通过液相阀
18与球形罐体1的容纳腔室中的液态空间连通，汽化器17的另一端与球形罐体1的容纳腔室中的气态空间连通。在使用时，汽化器17和液相阀18均设为开启状态，液态氢进入汽化器17，在汽化器17中利用大气环境作为热源，与空气换热转变为气态氢，气态氢通过进气管19进入容纳腔室的上部气态空间，使气态空间压力变大，从而将球形罐体1内的压力升高。随着液态氢的不断流出，球形罐体1内的液位不断下降，气态空间不断变大，这样，通过汽化器17不断增大球形罐体1内的压力，使球形罐体1内的压力持续升高，以达到所需的压力。
111.当需要气态氢作为燃料且消耗不大时，球形罐体1内的液态氢还可以通过与外部环境与液态氢介质之间的温度差自然蒸发，以形成一定量的气态氢并通过气态氢排出管路13排出。当需要气态氢作为燃料且消耗较大时，还可以借助上述的汽化器17，进一步利用大气环境的热量实现液态氢的蒸发来提供气态燃料介质，使球形储罐在储存和使用两种工作状态中更贴合氢能源无人机的实际使用情况，更加合理有效使用燃料。
112.另外，球形结构的球形罐体1可有效稳定重心位置，有利于氢能源无人机的飞行安全。
113.在一些实施方式中，如图5和图6所示，所述球形储罐还包括防波结构5。所述防波结构5包括中心管51和多个防波板52。所述中心管51的两端分别与所述球形罐体1的顶部和底部连接；所述多个防波板52沿所述中心管51的周向方向间隔设置，每个所述防波板52上设置有多个通孔521。
114.上述方案中，通过在球形罐体1内设置防波结构5，可以减少球形罐体1内部液氢的波动和冲击，提高氢能源无人机行驶的稳定性。
115.作为示例，多个防波板52可以为矩形结构，沿周向方向均匀地焊接在中心管51外壁处。防波板52例如设置四块，参照图6所示，每块防波板52开有若干通孔521，有利于保持容纳腔室的各区域液态氢的温度和压力平衡。
116.上述方案中，中心管51可实现防波板52的固定和支持作用，均匀设置四块防波板52可有效减轻由于防波板52的重力作用对中心管51的弯矩影响。
117.在一些实施方式中，气态氢排出管路13从所述球形罐体1的顶部伸入所述容纳腔室内，液态氢主管14从所述球形罐体1的底部伸入所述容纳腔室内。所述中心管51与所述气态氢排出管路13和所述液态氢主管14同轴设置。
118.上述方案中，中心管51贯穿球形罐体1的底部到顶部，有助于降低球形储罐内部出现温度分层的概率。
119.在一些实施方式中，所述中心管51靠近所述液态氢主管14的一端的管壁上设置有多个通液孔511，以连通所述液态氢主管14与所述容纳腔室；所述中心管51靠近所述气态氢排出管路13的一端的管壁上设置有多个通气孔512，以连通所述气态氢排出管路13与所述容纳腔室。
120.具体而言，如图5所示，在向球形罐体1内加注液氢时，通液孔511可使液态氢顺利进入容纳腔室。当使用自增压功能向外部排出液态氢或者根据需要向外部排出液态氢燃料时，通液孔511可使液态氢顺利从容纳腔室排出。当向外部排出气态氢时，通气孔512可使气态氢顺利从容纳腔室排出，保持气态空间的畅通，整体上保证了中心管51内和球形罐体1内压力、液位的平衡。
121.作为示例，如图7和图8所示，在中心管51底部管壁两个横截面上开通液孔511，同
一截面上开四个通液孔511，这八个通液孔511面积和大于液态氢主管14的横截面的面积，保证液态氢在中心管51和球形罐体1的容纳腔室之间顺畅流通。可选地，八个通液孔511位于不同的径向方向上。如图9所示，在中心管51顶部管壁的横截面上开孔，同一截面上开四个通气孔512，保证气态氢在中心管51和球形罐体1的容纳腔室之间顺畅流通。
122.在一些实施方式中，如图5所示，所述中心管51与所述球形罐体1的壳体固定连接，所述中心管51与所述气态氢排出管路13在所述中心管51的轴向方向上组成轴孔配合或者孔轴配合的滑动副。
123.作为示例，中心管51底部焊接在球形罐体1的底部壳体上，上端可在气态氢排出管路13端滑动，预留冷缩量，减少由于温度梯度引起的内应力，提高球形储罐整体结构的安全性。
124.本发明提供的球形储罐具有以下有益效果：
125.1.球形储罐的球形罐体1采用球形结构，结构简单，受力状态好，壁薄。
126.2.球形结构的罐体中心位置稳定，能很好适用于氢能源无人机的姿势变换状态。
127.3.球形罐体1采用高强度铝材制作，强度高，重量轻。
128.4.球形罐体1的外部采用堆积保冷，保冷材料轻，有效降低整个设备重量，提高储氢比。
129.5.支座结构独立，不与球形罐体发生焊接等不可拆除的连接方式，拆卸方便，不破坏罐体结构。
130.6.支座结构不与存储液氢的球形罐体有直接连接关系，可有效降低导热，降低蒸发率。
131.7.支座结构采用密度小、强度高的非金属材料如碳纤维材料进行制作，重量可控。
132.8.可利用液氢自然蒸发的气态氢来提供燃料，能量使用效率高。
133.9.球形罐体1内设置防波结构5，可以减少球形罐体1内部液氢的波动和冲击，提高氢能源无人机行驶的稳定性。
134.以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。

技术特征：

1.一种用于无人机的球形储罐，其特征在于，包括：球形罐体，所述球形罐体的外壁全覆盖地设置有保冷层；支座结构，所述支座结构包括：托板组件，包括上托板和下托板，所述上托板和所述下托板分别设置于所述保冷层外壁的上半部分和下半部分；连接杆组件，连接于所述上托板和所述下托板之间，将所述球形罐体夹持在所述上托板和所述下托板之间；多个支腿，分别与所述下托板连接，用于支撑所述球形罐体。2.根据权利要求1所述的用于无人机的球形储罐，其特征在于，所述上托板为环状结构，且沿所述球形罐体的纬度方向上具有第一尺寸，所述上托板沿所述球形罐体的经度方向环抱所述保冷层的外壁；所述下托板为环状结构，且沿所述球形罐体的纬度方向上具有第二尺寸，所述下托板沿所述球形罐体的经度方向环抱所述保冷层的外壁；其中，所述第二尺寸的数值大于所述第一尺寸的数值。3.根据权利要求2所述的用于无人机的球形储罐，其特征在于，所述第一尺寸的范围为(1/4～1/2)s，所述第二尺寸的范围为(1/3～3/4)s；其中，s为所述球形罐体在纬度方向上的尺寸。4.根据权利要求3所述的用于无人机的球形储罐，其特征在于，所述上托板的上边缘所在的平面与所述球形罐体的顶部的距离的范围为(1/3～1/2)r，所述下托板的下边缘所在的平面与所述球形罐体的底部的距离的范围为(1/4～1/3)r；其中，r为所述球形罐体的半径。5.根据权利要求1至4中任一项所述的用于无人机的球形储罐，其特征在于，所述连接杆组件包括：多个上连接杆，沿所述球形罐体的经度方向分散地连接于所述上托板；多个下连接杆，与所述多个上连接杆位置相匹配地连接于所述下托板；多个固定杆，每个所述固定杆的第一端与所述上连接杆连接，每个所述固定杆的第二端与和所述上连接杆相匹配的下连接杆连接。6.根据权利要求5所述的用于无人机的球形储罐，其特征在于，所述固定杆的第一端与所述上连接杆沿靠近/远离所述保冷层的方向转动连接，所述固定杆的第二端与所述下连接杆沿靠近/远离所述保冷层的方向限位连接。7.根据权利要求6所述的用于无人机的球形储罐，其特征在于，所述固定杆的第一端与所述上连接杆通过销轴连接；所述下连接杆设置有沿靠近/远离所述保冷层的方向具有设定长度的通孔，所述固定杆的第二端穿过所述通孔并通过弹性件和固定件与所述下连接杆固定。8.根据权利要求7所述的用于无人机的球形储罐，其特征在于，所述弹性件为碟簧。9.根据权利要求1至4中任一项所述的用于无人机的球形储罐，其特征在于，所述保冷层包括:发泡保冷层，所述发泡保冷层通过低温胶全覆盖地粘接于所述球形罐体的外壁上。
10.根据权利要求9所述的用于无人机的球形储罐，其特征在于，所述保冷层还包括:保护层，全覆盖地设置在所述发泡保冷层的外侧；其中，所述保护层沿所述球形罐体的径向方向由内向外包括纤维布层和防潮漆层。

技术总结

本发明提供一种用于无人机的球形储罐，包括：球形罐体，所述球形罐体的外壁全覆盖地设置有保冷层；支座结构，所述支座结构包括：托板组件，包括上托板和下托板，所述上托板和所述下托板分别设置于所述保冷层外壁的上半部分和下半部分；连接杆组件，连接于所述上托板和所述下托板之间，将所述球形罐体夹持在所述上托板和所述下托板之间；多个支腿，分别与所述下托板连接，用于支撑所述球形罐体。本发明将支座结构设置在保冷层外，避免将支腿直接连接在球形罐体上引起的漏热，可以有效降低蒸发率，因此，在蒸发率要求一定的情况下，减少漏热意味着对保冷层保冷要求的降低，由此可减小保冷层的厚度，从而减小球形储罐整体设备的重量。量。量。