锥是系留气球球体分系统的一个重要结构部件，其主要作用有两方面：一是在系留气球处于地面锚泊状态时，将其固定约束在系留塔上，二是在气球处于空中停留状态时，减少风速过高对艇首蒙皮的影响具体来说，当气球在空中停留时，鼻锥将艇首所受的气动载荷均匀地传递给主气囊，维持气球头部良好的气动外形，而对于在地面系留时产生的载荷，头锥通过锥体以弯曲、拉压等形式传递给主气囊，锥体在总体上可以起承受弯曲、剪切和拉压的作用，主气囊所受的气动载荷则通过锥体以集中力的形式传递给系留塔，并与系留塔产生的支反力相平衡。
      早期设计的系留气球、飞艇等浮空器的鼻锥结构，通常有以下两种类型：
      1)大型鼻锥：这种结构与艇首蒙皮的连接采用长曲线形、沿艇体方向向后延伸的硬式桁架结构，因此质量较大，而且造价较高，所以一般仅在大型系留气球上采用。
      2)小型鼻锥：这种结构去除了沿艇体方向的硬式桁架，减轻了质量，但强度也有所下降，一般适用于小型系留气球。此不难想象即便没有其它载荷，艇囊也将发生向外的整体膨胀变形。而在这里，作用有压差的同时，还增加了作用在鼻锥顶部的集中力，在这两种载荷的联合作用下，艇囊蒙皮无疑将发生更为复杂的变形，尤其是在艇囊和鼻锥拉索的连接处以及艇首与圆座圈的绑扎处，都将发生局部的变形。这里给出整体变形云图如图所示，连接处的局部变形云图如图所示。最大变形为31.3ｍｍ，发生在艇首前端连接处。
      3)鼻锥的模态与应力分布单独对鼻锥结构进行有限元分析-模态分析可得，其前十阶固有频率如下表所示，从中可以看出，其低阶频率都高于100Ｈｚ，因此不必担心其与系留气球整体发生共振。同时，由于此时鼻锥结构主要承受固定连接时所产生的集中载荷，因此需要注意其受力大小及应力分布情况。从下图中可以看到结构具体的应力分布，其最大应力发生在锥顶，大小为24.7ＭＰａ。
      从艇首蒙皮的变形结果可以看出，其最大变形位置发生在蒙皮与鼻锥的连接处，这与实际情况是相符合的。变形的大小也在合理范围之内，不会对艇囊造成破坏。同样，从鼻锥结构的应力云图中也不难发现，不论是铝合金部分还是涤纶拉索，其最大应力都在许用应力范围内，因此不会对结构造成损坏。

                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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