(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211017496.4 (22)申请日 2022.08.23 (71)申请人 中国科学院空天信息创新研究院 地址 100094 北京市海淀区邓庄南路9号 申请人 齐鲁空天信息 研究院 (72)发明人 骞航　张泰华　张冬辉　王梓皓　 黄涛　吕静　 (74)专利代理 机构 北京路浩知识产权代理有限 公司 11002 专利代理师 耿琦 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 超压气球的数值求解方法、 装置、 设备及存 储介质 (57)摘要 本发明涉及浮空器技术领域， 提供一种超压 气球的数值求解方法、 装置、 设备及存储介质。 该 方法包括： 获取待求解的超压气球的目标体积、 超压量、 球膜面密度和载重量等常量参数； 根据 常量参数构建正球形的母线 ‑应力方程组； 获取 母线‑应力方程组的初始值和预设的终止条件， 基于初始值和终止条件， 对母线 ‑应力方程组进 行迭代求解， 得到超压气球的目标参数。 本发明 提供的超压气球的数值求解方法， 基于正球形的 母线‑应力方程组， 将对超压气球的形状参数转 化为边值问题的数值解； 根据求解得到的目标参 数设计超压气球的形状时； 考虑了超压气球在双 向受拉条件 下的载荷对应力分布的影 响， 使得超 压气球相比于正球形的应力分布更加合理。 权利要求书2页 说明书9页 附图3页 CN 115470620 A 2022.12.13 CN 115470620 A 1.一种超压气球的数值 求解方法， 其特 征在于， 包括： 获取待求解的超压气球的常量参数； 所述常量参数包括所述超压气球的目标体积、 超 压量、 球膜面密度和载重量； 根据所述常量 参数构建所述超压气球对应的正球形的母线 ‑应力方程组； 获取所述母线 ‑应力方程组的初始值和预设的终止条件， 基于所述初始值和所述终止 条件， 对所述母线 ‑应力方程组进行迭代求 解， 得到所述超压气球的目标参数。 2.根据权利要求1所述的超压气球的数值求解方法， 其特征在于， 所述终止条件包括体 积差阈值， 所述初始值包括所述超压气球的母线弧长； 所述基于所述初始值和所述终止条 件， 对所述母线 ‑应力方程组进行迭代求 解， 得到所述超压气球的目标参数的步骤， 包括： 基于所述初始值对所述母线 ‑应力方程组进行求 解， 得到所述超压气球的第一终值； 确定所述第一终值对应的所述超压气球的预估体积与所述目标体积的体积差值； 判断所述体积差值是否大于所述终止条件中的体积差阈值； 若所述体积差值大于所述终止条件中的体积差 阈值， 则将所述初始值中的母线弧长减 去预设弧长值， 返回并执行所述基于所述初始值对所述母线应力方程组进行求解， 得到所 述超压气球的第一终值的步骤； 直到所述体积差值小于等于所述 终止条件中的体积差阈值 时， 根据所述第一终值得到所述超压气球的目标参数。 3.根据权利要求2所述的超压气球的数值求解方法， 其特征在于， 所述母线 ‑应力方程 组中包括第一截面圆的半径； 所述第一截面圆为沿所述正球形母线上任一点且垂直于所述 正球形的回转轴的任一截面圆； 所述初始值还包括所述超压气球的球底角度， 所述终止条 件还包括半径差阈值。 4.根据权利要求3所述的超压气球的数值求解方法， 其特征在于， 所述基于所述初始值 对所述母线 ‑应力方程组进行求 解， 得到所述超压气球的第一终值之后， 还 包括： 根据所述第 一终值确定所述超压气球的第 二截面圆的半径， 并计算所述第 二截面圆的 半径与所述第一截面圆的半径的半径差值； 所述第二截面圆在所述超压气球中的高度， 与 所述第一截面圆在所述正球形中的高度相同； 所述第二截面圆为沿所述超压气 球的母线 上 任一点且垂直于所述超压气球的回转轴的截面圆； 若所述半径差值大于所述终止条件中的半径差阈值， 或者， 所述第二截面圆的最小半 径小于0， 则将所述初始值中的球底角度减去预设角度值， 返回并执行所述基于所述初始 值 对所述母线 ‑应力方程组进行求解， 得到所述超压气 球的第一终值的步骤； 直到所述半径差 值小于等于所述 终止条件中的半径差阈值， 且所述第二截面圆的最小半径大于等于0时， 执 行所述判断所述体积差值是否大于所述终止条件中的体积差阈值的步骤。 5.根据权利要求4所述的超压气球的数值求解方法， 其特征在于， 所述母线 ‑应力方程 组为：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115470620 A 2其中， σm为所述超压气球的子午向应力、 σc为所述超压气球的周向应力、 r为沿所述正球 形母线上任一点， 且垂 直于所述正球形回转轴的截面圆的半径； w＝ρ g， ρ 为所述超压气球的 球膜面密度， g为重力加速度； p为所述超压气球的超压量、 s为所述超压气球的母线弧长、 z 为所述正球形的高度、 A为所述 正球形的表面积、 V为所述超压气球的目标体积。 6.根据权利要求5所述的超压气球的数值求解方法， 其特征在于， 所述超压气球的周向 应力满足： n为大于1的正整数， θ0为所述超压气球的球底角度、 pmax表示所述超压气球的最大超压 量。 7.根据权利要求1所述的超压气球的数值求解方法， 其特征在于， 所述目标参数包括所 述超压气球的母线形状。 8.一种超压气球的数值 求解装置， 其特 征在于， 包括： 参数采集模块， 用于获取待求解的超压气球的常量参数； 所述常量参数包括所述超压 气球的目标体积、 超压量和球膜面密度； 方程构建模块， 用于根据所述常量参数构建所述超压气球对应的正球形的母线 ‑应力 方程组； 数值求解模块， 用于获取所述母线 ‑应力方程组的初始值和预设的终止条件， 基于所述 初始值和所述 终止条件， 对所述母线 ‑应力方程组进 行迭代求解， 得到所述超压气 球的目标 参数。 9.一种电子设备， 包括存储器、 处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运 行的计算机程序， 其特征在于， 所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至7任一项所 述超压气球的数值 求解方法。 10.一种非暂态计算机可读存储介质， 其上存储有计算机程序， 其特征在于， 所述计算 机程序被处 理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述超压气球的数值 求解方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115470620 A 3