BG112170A - Stratospheric baloon - Google Patents
Stratospheric baloon Download PDFInfo
- Publication number
- BG112170A BG112170A BG112170A BG11217015A BG112170A BG 112170 A BG112170 A BG 112170A BG 112170 A BG112170 A BG 112170A BG 11217015 A BG11217015 A BG 11217015A BG 112170 A BG112170 A BG 112170A
- Authority
- BG
- Bulgaria
- Prior art keywords
- balloon
- shell
- equipment
- gas
- attached
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of Radiation (AREA)
Abstract
Description
(54) СТРАТОСФЕРЕН БАЛОН (57) Стратосферният балон съдържа обвивка със сферична или продълговата форма, запълнена изцяло с газ (4) с относително тегло по- малко от това на въздуха. Към нея е прикачена с корда (2) апаратура (3) дозиметър, GPS, термометър, камера за заснемане в различни спектрални диапазони, трикомпонентен магнитометър, радиопредавателен модул на данните, акумулаторно захранване, соларни клетки и др., всичките разположени в подходящо изолирана капсула. Обвивката (1) е нееластична, размерите й са такива, че при първоначалното запълване на балона (1) с газ (4) подемната сила е по- голяма от общото тегло на прикачената с кордата (2) апаратура (3) и теглото на самата обвивка (1). В долната част на балонната обвивка (1) е монтиран още предпазен вентил (5) като налягането, при което той започва да функционира на земната повърхност е отрегулирано да съвпада с атмосферното налягане.(54) STRATOSPHERIC BALLOON (57) The stratospheric balloon contains a spherical or elongated shell completely filled with gas (4) with a relative weight less than that of air. Attached to it with a cord (2) equipment (3) dosimeter, GPS, thermometer, camera for recording in different spectral ranges, three-component magnetometer, radio data module, battery power supply, solar cells, etc., all located in a suitably insulated capsule . The shell (1) is inelastic, its dimensions are such that during the initial filling of the balloon (1) with gas (4) the lifting force is greater than the total weight of the equipment (3) attached to the cord (2) and the weight of the shell (1). A safety valve (5) is also mounted in the lower part of the balloon shell (1) and the pressure at which it starts to function on the earth's surface is adjusted to coincide with the atmospheric pressure.
претенция. 1 фигура.claim. 1 figure.
Сия Вълчева ЛозановаSiya Valcheva Lozanova
Чавдар Станоев Руменин Август Йорданов ИвановChavdar Stanoev Rumenin August Yordanov Ivanov
СофияSofia
СТРАТОСФЕРЕН БАЛОНSTRATOSPHERIC BALLOON
ОБЛАСТ НА ТЕХНИКАТАFIELD OF THE INVENTION
Изобретението се отнася до стратосферен балон, приложимо в областта на роботизираните безпилоти летателни системи и апарати; регистрацията на замърсявания на въздуха в това число с радиоактивни нуклеиди, патогени и аерозоли включително радиационния фон над АЕЦ; дистанционното изследване и мониторинг на динамиката на негативни процеси и явления като наводнения, пожари, вулканична активност; наблюдение на обекти върху повърхността на земята, във въздушното пространство, в близкия космос и водните басейни; геомагнетизма, метеорологията и хидрологията; военното дело, сигурността и контратероризма, и др.The invention relates to a stratospheric balloon applicable in the field of robotic unmanned aerial systems and apparatus; the registration of air pollution, including with radioactive nucleids, pathogens and aerosols, including the radiation background above the NPP; remote sensing and monitoring of the dynamics of negative processes and phenomena such as floods, fires, volcanic activity; observation of objects on the surface of the earth, in the airspace, in near space and water basins; geomagnetism, meteorology and hydrology; military affairs, security and counter-terrorism, etc.
ПРЕДШЕСТВАЩО СЪСТОЯНИЕ НА ТЕХНИКАТАBACKGROUND OF THE INVENTION
Известен е стратосферен балон (за високата атмосфера) съдържащ еластична обвивка със сферична или продълговата форма, която е напълнена с газ с относително тегло по-малко от това на въздуха. Към балона има прикачена с корда апаратура - дозиметьр, GPS, термометър, камера за заснемане в различни спектрални диапазони, трикомпонентен магнитометър, радиопредавателен модул на данните, акумулаторно захранване, соларни клетки и др., разположени в подходящо изолирана капсула. Първоначалното количество газ, с което се напълва обвивката е такова, че подемната сила на балона при повърхността на земята да е поголяма от общото тегло на прикачената апаратура и теглото на самия балон. Максималната височина на изидигане на балона се определя от технологичните характеристики на еластичния материал на обвивката. След достигане на тази височина, обвивката се разрушава от нарастващото вътрешно налягане спрямо това на силно разредената атмосфера едновременно с увеличения обем (размери) на балона, [1-4].A stratospheric balloon (for the high atmosphere) is known to contain an elastic shell with a spherical or elongated shape that is filled with a gas with a relative weight less than that of air. There is a device attached to the balloon with a cord - dosimeter, GPS, thermometer, camera for recording in different spectral ranges, three-component magnetometer, radio data module, battery power supply, solar cells, etc., located in a suitably insulated capsule. The initial amount of gas with which the casing is filled is such that the lifting force of the balloon at the ground surface is greater than the total weight of the attached equipment and the weight of the balloon itself. The maximum height of the balloon is determined by the technological characteristics of the elastic material of the shell. After reaching this height, the shell is destroyed by the increasing internal pressure relative to that of the highly diluted atmosphere simultaneously with the increased volume (dimensions) of the balloon, [1-4].
Недостатък на този стратосферен балон е ограничената височина на издигане, определена от еластичните свойства на обвивката му като в найдобрия случай тя не надвишава около 30 километра.The disadvantage of this stratospheric balloon is the limited height of elevation, determined by the elastic properties of its shell and in the best case it does not exceed about 30 kilometers.
Недостатък е също честото преждевременно разрушаване на обвивката на балона в резултат на екстремалните условия на функциониране в стратосферата - ниски температури до - 60 °C, ветрове до около 170 km/h, силно разредена атмосфера, мощни турболенции, повишена радиация и др. както и от дефекти в самата еластична обвивка,Another disadvantage is the frequent premature destruction of the balloon shell as a result of extreme operating conditions in the stratosphere - low temperatures up to - 60 ° C, winds up to about 170 km / h, highly dilute atmosphere, powerful turbulence, increased radiation and more. as well as defects in the elastic sheath itself,
ТЕХНИЧЕСКА СЪЩНОСТTECHNICAL ESSENCE
Задача на изобретението е да се създаде стратосферен балон, при който да отпадне ограничението във височината на издигане и да се сведе до минимум честото преждевременно разрушаване на обвивката на балона въпреки екстремалните условия на функциониране във високата атмосфера.It is an object of the invention to provide a stratospheric balloon in which the lift height limitation is removed and the frequent premature failure of the balloon shell despite the extreme operating conditions in the high atmosphere is minimized.
Тази задача се решава със стратосферен балон, съдържащ нееластична обвивка със сферична или продълговата форма като към балона е прикачена с корда апаратура - дозиметьр, GPS, термометър, камера за заснемане в различни спектрални диапазони, трикомпонентен магнитометър, радиопредавателен модул на данните, акумулаторно захранване, соларни клетки и др., всичките разположени в подходящо изолирана капсула. Размерите (обемът) на балонната обвивка са такива, че при първоначалното му запълване изцяло с газ с относително тегло помалко от това на въздуха, подемната сила е по-голяма от общото тегло на прикачената апаратура и теглото на самата обвивка. В долната част на обвивката е монтиран още предпазен вентил като налягането, при което той започва да функционира на земната повърхност е отрегулирано да съвпада с атмосферното налягане.This task is solved with a stratospheric balloon containing an inelastic shell with a spherical or elongated shape and attached to the balloon with a cord equipment - dosimeter, GPS, thermometer, camera for recording in different spectral ranges, three-component magnetometer, radio transmitter, data battery, battery solar cells, etc., all housed in a suitably insulated capsule. The dimensions (volume) of the balloon shell are such that when it is initially filled entirely with gas with a relative weight less than that of air, the buoyancy is greater than the total weight of the attached equipment and the weight of the shell itself. A safety valve is also installed in the lower part of the shell, as the pressure at which it starts to function on the earth's surface is adjusted to coincide with the atmospheric pressure.
Предимство на изобретението е многократно повишената височина на издигане на балона в стратосферата, мезосферата и термосферата/йоносферата, тъй като предпазният вентил винаги поддържа постоянна разлика между налягането вътре в балона и това в околната среда, независимо от височината.An advantage of the invention is the multiplied elevation of the balloon in the stratosphere, mesosphere and thermosphere / ionosphere, since the safety valve always maintains a constant difference between the pressure inside the balloon and that in the environment, regardless of the height.
Предимство е също сведеното до минимум преждевременното разрушаване на обвивката на балона от екстремалните условия на работа, тъй като обвивката е от подходящо импрегниран високотехнологичен материал и е нееластична, издържайки на критичните условия във високата атмосфера.It is also an advantage to minimize the premature destruction of the balloon shell by extreme operating conditions, as the shell is made of a suitably impregnated high-tech material and is inelastic, withstanding critical conditions in high atmospheres.
Предимство е и равномерното издигане с практически една и съща скорост на балона във височина от постоянното действие на предпазния вентил.An advantage is the uniform rise with practically the same speed of the balloon in height from the constant action of the safety valve.
ОПИСАНИЕ НА ПРИЛОЖЕНИТЕ ФИГУРИDESCRIPTION OF THE ATTACHED FIGURES
По-подробно изобретението се пояснява с приложената Фигура 1.The invention is illustrated in more detail by the attached Figure 1.
ПРИМЕРИ ЗА ИЗПЪЛНЕНИЕEXAMPLES OF IMPLEMENTATION
Стратосферният балон съдържа нееластична обвивка 1 със сферична или продълговата форма като към балона е прикачена с корда 2 апаратура 3 - дозиметър, GPS, термометър, камера за заснемане в различни спектрални диапазони, трикомпонентен магнитометър, радиопредавателен модул на данните, акумулаторно захранване, соларни клетки и др., всичките разположени в подходящо изолирана капсула. Размерите (обемът) на балонната обвивка 1 са такива, че при първоначалното му запълване изцяло с газ 4 с относително тегло по-малко от това на въздуха, подемната сила е по-голяма от общото тегло на прикачената апаратура 3 и теглото на самата обвивка 1. В долната част на балонната обвивка 1 е монтиран още предпазен вентил 5 като налягането, при което той започва да функционира на земната повърхност е отрегулирано да съвпада с атмосферното налягане.The stratospheric balloon contains an inelastic shell 1 with a spherical or elongated shape and to the balloon is attached with a cord 2 equipment 3 - dosimeter, GPS, thermometer, camera for recording in different spectral ranges, three-component magnetometer, radio data module, battery cells etc., all located in a suitably insulated capsule. The dimensions (volume) of the balloon shell 1 are such that when it is completely filled with gas 4 with a relative weight less than that of air, the lifting force is greater than the total weight of the attached equipment 3 and the weight of the shell 1 itself. A safety valve 5 is also mounted in the lower part of the balloon shell 1 and the pressure at which it starts to function on the earth's surface is adjusted to coincide with the atmospheric pressure.
Действието на стратосферния балон, съгласно изобретението, е следното. След като изцяло се напълни нееластичната обвивка на балона с газ 4, чието относително тегло е по-малко от това на, генерираната подемна сила върху този балон 1, съгласно закона на Архимед, започва да действа вертикално нагоре, FA = - pgV, където р е плътността на въздуха, g е земното ускорение и V е обемът на балона 1, запълнен с по-лекия от въздуха газ 4. Когато размерите (обемът) на балона 1 са избрани подходящо, подемната сила FA е по-голяма от сумарното тегло Р на апаратурата 3 и на самата обвивка 1, FA > Р. Процесът на издигане на балона 1 протича така. След като той е запълнен с газ 4 до ниво, че вътрешното налягане да се изравни с външното на въздуха при повърхността на земята, тогава силата FA е в състояние да повдигне сумарен товар с тегло Р. Ролята на предпазния вентил 5 е да поддържа през цялото време на издигане на балона 1 приблизително равенство на вътрешното в балона 1 и външното атмесферно налягане. Това се отнася както за относително малки височини до 5-6 km, така и за височини от порядъка на 60-70 km. Формираната мехатронна система с реализирана обратна връзка чрез вентила 5, обезпечава равномерното издигане на свързаната с кордата 2 към балона 1 апаратура 3 практически до максимално възможни височини. Балонът може да издигне полезния товар - апаратурата до около 80 - 90 km, т.е. до т.н. близък космос. Около тази височина се изстрелват част от микроспътниците със специално предназначение. Сведено е до минимум честото преждевременно разрушаване на обвивката както е в известното решение. Главната причина е нееластичният подходящо импрегниран високотехнологичен материал, който не се разрушава от резките критични условия в горните слоеве на атмосферата. Фиксираният обем, т.е. фиксираните размери на балонната обвивка 1 при постоянно действие на предпазния вентил 5 осигуряват повишената многократно височина на издигане.The operation of the stratospheric balloon according to the invention is as follows. Once the inelastic shell of the gas balloon 4, whose relative weight is less than that of, is completely filled, the lift generated on this balloon 1, according to Archimedes' law, begins to act vertically upwards, F A = - pgV, where p is the density of the air, g is the ground acceleration and V is the volume of the balloon 1 filled with the lighter gas 4. When the dimensions (volume) of the balloon 1 are chosen appropriately, the lifting force F A is greater than the total weight P of the apparatus 3 and of the shell 1 itself, F A > P. The process of lifting the balloon 1 proceeds as follows. Once it is filled with gas 4 to a level that the internal pressure equalizes with the external air at the ground surface, then the force F A is able to lift a total load of weight P. The role of the safety valve 5 is to maintain through the entire rise time of the balloon 1 is approximately equal to the internal in the balloon 1 and the external atmospheric pressure. This applies both to relatively small altitudes up to 5-6 km and to altitudes in the range of 60-70 km. The formed mechatronic system with realized feedback through the valve 5 ensures the uniform raising of the apparatus 3 connected to the cord 2 to the balloon 1 practically to the maximum possible heights. The balloon can lift the payload - the equipment to about 80 - 90 km, ie. to the so-called near space. Some of the special-purpose microsatellites are launched around this altitude. The frequent premature destruction of the shell as in the known solution is minimized. The main reason is the inelastic suitably impregnated high-tech material, which is not destroyed by the harsh critical conditions in the upper atmosphere. The fixed volume, i.e. the fixed dimensions of the balloon shell 1 with constant operation of the safety valve 5 provide the increased lift height many times over.
Неочакваният положителен ефект на новото техническо решение се заключава в предложената за първи път мехатронна конфигурация: балон 1 - предпазен вентил 5 - обратна връзка за управление изравняването на наляганията. Именно тази система позволява достигане на близкия космос. Фактически чрез предпазния вентил 5 във всеки момент се изравнява вътрешното и външното налягане, обезпечавайки подемната Архимедова сила Fa от по-лекия газ 4 спрямо въздуха, а също и равномерното издигане с постоянна скорост на балона 1.The unexpected positive effect of the new technical solution lies in the first proposed mechatronic configuration: balloon 1 - safety valve 5 - feedback for pressure equalization control. It is this system that allows reaching near space. In fact, the safety valve 5 equalizes the internal and external pressure at all times, providing the lifting Archimedean force F a from the lighter gas 4 relative to the air, as well as the uniform rise at a constant speed of the balloon 1.
Като газ 4 с относително тегло по-малко от това на въздуха е найудачен газообразният хелий Не3, който не е взривоопасен, в отличие от газообразния водород Н2. Компромисно решение е запълването на балона 1 със смес от хелий Не3 и водород Н2. При необходимост съществува възможността на дадена височина в стратосферата, например 60 - 70 km, да се установи за продължително време наблюдателна станция чрез стратосферния балон. Това става с периодично автоматично затваряне и отваряне на вентила 5. За целта допълнителният газ 4 може да се обезпечи от бутилка със сгъстен хелий 4, разположена вътре в балона 1. За да бъде олекотена, тя се изработва от подходяща пластмаса. Управлението на нейния вентил става по команда от земята или с предварително въведена програма в процесор. За целта данните за налягането се получават от съответни сензори. По този начин необходимата височина се поддържа от постоянно изравнямваната подемна сила FA е общото тегло Р на товара в системата, Е\ Р. В това безразлично равновесие балонът 1 с апаратурата 5 в капсулата могат да пребивават за дълъг период в стратосферата.As gas 4 with a relative weight less than that of air, gaseous helium He 3 is the most suitable, which is not explosive, in contrast to gaseous hydrogen H 2 . A compromise solution is to fill the balloon 1 with a mixture of helium He 3 and hydrogen H 2 . If necessary, it is possible at a given height in the stratosphere, for example 60 - 70 km, to establish a long-term observation station through the stratospheric balloon. This is done by periodically automatically closing and opening the valve 5. For this purpose, the additional gas 4 can be provided by a bottle of compressed helium 4 located inside the balloon 1. To be light, it is made of suitable plastic. Its valve is controlled by a command from the ground or with a pre-entered program in the processor. For this purpose, the pressure data are obtained from appropriate sensors. In this way the required height is maintained by the constantly equalized lifting force F A is the total weight P of the load in the system, E \ P. In this indifferent equilibrium, the balloon 1 with the apparatus 5 in the capsule can reside for a long time in the stratosphere.
ПРИЛОЖЕНИЕ: една фигураAPPENDIX: one figure
ЛИТЕРАТУРАLITERATURE
[1] S. Tilly, Т. Baillon, “Enveloppe exteme pour ballon, et ballon reconvert d’une telle envelope“, World Patent № WO 2013004968 Al/10.01.2013.[1] S. Tilly, T. Baillon, “Envelope exteme pour ballon, et ballon reconvert d’une telle envelope”, World Patent № WO 2013004968 Al / 10.01.2013.
[2] J.-F. Geneste “Stratospheric baloon having improved compressive strength“, France Patent № AB64B158FI/06.04.2015.[2] J.-F. Geneste “Stratospheric baloon having improved compressive strength”, France Patent № AB64B158FI / 06.04.2015.
[3] C. Tockert, “Stratospheric balloon with flight duration“, US Patent № 5992795A/30.11.1999.[3] C. Tockert, “Stratospheric balloon with flight duration”, U.S. Patent № 5992795A / 30.11.1999.
[4] C. Tockert, “Altitude stratospheric balloon stabilizing procedure and balloon designed accordingly“, Canada Patent № 2003849 Al/31.05.1990.[4] C. Tockert, “Altitude stratospheric balloon stabilizing procedure and balloon designed accordingly”, Canada Patent № 2003849 Al / 31.05.1990.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BG112170A BG112170A (en) | 2015-12-09 | 2015-12-09 | Stratospheric baloon |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BG112170A BG112170A (en) | 2015-12-09 | 2015-12-09 | Stratospheric baloon |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BG112170A true BG112170A (en) | 2017-06-30 |
Family
ID=61226249
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BG112170A BG112170A (en) | 2015-12-09 | 2015-12-09 | Stratospheric baloon |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| BG (1) | BG112170A (en) |
-
2015
- 2015-12-09 BG BG112170A patent/BG112170A/en unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105416557B (en) | A kind of high altitude balloon carrying and the system and method for letting Helios fly away | |
| KR100473833B1 (en) | Method and system for setting hull parameter of airship and method of adjusting ascension rate of the same | |
| US9090323B1 (en) | Controlling descent of a zero pressure balloon | |
| RU2231474C2 (en) | Starting high-altitude airship | |
| BR112017013836B1 (en) | Detachment of a platform by pending collision | |
| US20120069464A1 (en) | Light shielding device and light shielding method | |
| KR101392302B1 (en) | Flighter for Air Spraying of Bone Meal | |
| CN107544532B (en) | Long-range high-altitude flight mission planning method for low-altitude airship | |
| Kalnajs et al. | A Reel-Down Instrument System for Profile Measurements of Water Vapor, Temperature, Clouds and Aerosol Beneath Constant Altitude Scientific Balloons | |
| CN108408018B (en) | Aerostat suitable for near space and regulation and control method thereof | |
| BG112170A (en) | Stratospheric baloon | |
| Korolkov et al. | Autonomous weather stations for unmanned aerial vehicles. Preliminary results of measurements of meteorological profiles | |
| BG113088A (en) | High altitude balloon | |
| Safonova et al. | Measurements of gondola motion on a stratospheric balloon flight | |
| Izraelevitz et al. | Subscale prototype and hangar test flight of a Venus variable-altitude aerobot | |
| CN109001844A (en) | A kind of reciprocation type meteorological sounding balloon | |
| Alam et al. | Design and Implementation of an embedded system to observe the atmospheric condition using a helium balloon | |
| CN207809782U (en) | A kind of unmanned aerial vehicle ejecting formula protection of instrumentation device | |
| BG66926B1 (en) | A high altitude balloon system | |
| CN106291760B (en) | A kind of Balloon Observation device | |
| Siepierski et al. | Autonomous Altitude Control Device for Latex HAB | |
| Pankine et al. | Stratospheric satellites for earth observations | |
| CN204368405U (en) | A kind of emergency balloon alarming device | |
| RU141704U1 (en) | AEROSTAT MULTI-SHELLED | |
| US20240217642A1 (en) | Apparatus, Method And System For Balloon Altitude Control By In-Situ Characterization And Active Energy Management |