CN103487847B - 气象气球及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种气象气球，所述气象气球包括探空气球，所述探空气球包括气球基体和涂覆于气球基体表面的水性防水涂层，所述水性防水涂层为高分子聚氨酯涂层。本发明还提供了该气象气球的制备方法。本发明的气象气球能适应恶劣天气的使用需要，其拉断伸长率、拉伸强度和定伸应力都很好，且老化前和老化后的拉断伸长率、拉伸强度区别不大，无溶胀现象，在恶劣气候条件下进行的施放实验，平均升空高度均达到了29000米以上，升空高度达到26000米的有效率均达到为81.8%以上，达到目前对气象气球的要求。
Description
技术领域
本发明属于气象探测领域，尤其涉及气象气球及其制备方法。
背景技术
气象气球是研究大气、发展气象、航空、宇宙飞行技术和进行空间科学研究重要而不可缺少的运载工具。
目前，为了更多了解雨雪、冰冻、大风等恶劣气候下高低层大气相互影响和扰动传输过程，观察太阳紫外辐射在平流层和中层大气中的传输、吸收和光化反应等过程，有利于对大气整体物理过程的研究，并有利于平流层环流的变化，进一步提高探测高度和探测水平，为气象预警预报提供准确及时的服务，提高全社会防御灾害事件的能力和水平，最大程度地保护人民生命财产的安全。需要适应恶劣气候条件下使用的高空气象气球。
而现有技术中的气象气球虽然在一般的天气情况下能够达到30000米左右的高度，但是在雨雪、冰冻、大风等恶劣气候条件下，气球的升空高度大幅降低，且不稳定，例如750克的气球，平均探测高度约为18000米，最低探测高度为12000米左右，即使增加气球的质量，也难以有效解决升空高度问题，与探测规范要求的26000米探测高度差距很大，26000米高度有效率不足50%，造成台站高空数据的缺失，影响天气预报的准确率和气象科学研究。
公开号为CN102508320A的中国专利公开了一种有防水保护层的高空气球，其气球表面涂上一层油性涂料。该气象气球虽然能够解决气球在恶劣天气情况下的升空高度问题，但是其使用过程中存在诸多不便，最大的缺点在于不便存放，在存放过程中，油性涂层会渐渐对橡胶制品溶胀，存放时间久了易导致气球性能下降，还会对施放人员造成额外的困扰，如对场地造成油腻污染等。
发明内容
本发明为解决上述专利存在的技术问题，提供一种能适应恶劣天气且不会产生溶胀现象的气象气球及其制备方法。
本发明提供了一种气象气球，所述气象气球包括探空气球，所述探空气球包括气球基体和涂覆于气球基体表面的水性防水涂层，所述水性防水涂层为高分子聚氨酯涂层。
本发明还提供了该气象气球的制备方法，该方法为在气球基体上涂覆一层高分子聚氨酯乳液，然后晾干即得到具有高分子聚氨酯涂层的探空气球。
本发明选取具有疏水性、能与气球的球皮层牢固结合的高分子聚氨酯制成乳液，涂覆于气球表面，二者紧密结合，涂覆后的球皮表面光滑、均匀，形成一层干爽的防水层，紧密覆盖于球皮表面，有效隔离水对气球施放的影响，起到良好的隔离效果。由于该聚氨酯涂层具有良好的弹性，能随球皮胶膜同步膨胀，使具有聚氨脂防水涂层的气球拉断伸长率、拉伸强度和定伸应力都很好，且老化前和老化后的拉断伸长率、拉伸强度区别不大，未因防水层的设置而影响气球的原有性能，无分层、破皮现象，提高了气球在雨天等恶劣天气下的的施放高度。由于该聚氨脂防水层具有良好的隔离作用，无需再采用隔离粉存放，不会出现球皮与球皮间粘连的情况，本发明的气象气球能像一般气象气球一样存放使用，且不会产生溶胀现象，不会对施放人员造成额外的困扰，如对场地造成油腻污染等。
附图说明
图1是本发明气象气球的结构示意图。
图中：1-保护球、2-探空气球。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供了一种气象气球，所述气象气球包括探空气球，所述探空气球包括气球基体和涂覆于气球基体表面的水性防水涂层，所述水性防水涂层为高分子聚氨酯涂层。
为了能制成较好的高分子聚氨酯乳液，优选地，所述高分子聚氨酯的重均分子量为3000~10000。
为了更好的保护气球基体，优选地，所述高分子聚氨酯涂层的厚度为0.001~0.003mm。
本发明中，所述气象气球可以仅为涂覆了高分子聚氨酯涂层的探空气球，为了使气球的升空高度达到26000米以上或更高，优选地，所述探空气球的质量为700~800克，长度为2100~2500毫米，球柄宽度为8~10厘米，球柄长度为13~16厘米。
优选的，所述探空气球的质量为1550~1650克，长度为2900~3400毫米，球柄宽度为9~13厘米，球柄长度为12~16厘米。
本发明中，所述的气球基体没有特别的限制，可以为本领域常用的气象气球。如中国化工株洲橡胶研究设计院生产的气象气球。
本发明中，如图1所示，为了进一步阻隔雨水，优选地，所述气象气球还可以包括位于所述探空气球2外部的保护球1。本发明对保护球1没有特别的限制，可以为普通的气象气球，也可以是具有某些特殊性能的气象气球。
施放过程中，这种组合模式是利用类似火箭多级升空的原理进行施放。即在充气的探空气球外面套一个保护球，即上述的气象气球，让外球先接触雨水层，当组合球通过了一定高度的恶劣气象要素层后，外球炸掉脱离，内球继续升空，继续携带仪器升空到所需高度，探测高空气象要素。
当探空球的质量为700~800克时，优选地，所述保护球的质量85~115克，长度为570~690毫米，球柄宽度8~10厘米，球柄长度为8~11厘米。
当探空球的质量为1550~1650克时，优选地，所述保护球的质量270~330克，长度为1300~1500毫米，球柄宽度9~11厘米，球柄长度为8~11厘米。
本发明还提供了该气象气球的制备方法，该方法为在气球基体上涂覆一层高分子聚氨酯乳液，然后晾干即得到具有高分子聚氨酯涂层的探空气球。
为了使涂覆的效果更好，优选地，所述高分子聚氨酯乳液的温度为35-40℃。
优选地，所述高分子聚氨酯的重均分子量为3000~10000。
优选地，所述高分子聚氨酯涂层的厚度为0.001~0.003mm。
下面通过具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
在气球基体上涂覆一层高分子聚氨酯乳液，然后晾干即得到具有高分子聚氨酯涂层的探空气球A1。高分子聚氨酯乳液的重均分子量为3000，涂覆厚度为0.001mm，高分子聚氨酯乳液的温度为40℃。探空气球的质量750克，长度为2100毫米，球柄宽度8厘米，球柄长度为13厘米。
实施例2
在气球基体上涂覆一层高分子聚氨酯乳液，然后晾干即得到具有高分子聚氨酯涂层的探空气球A2。在A2外面套一个保护球形成气象气球S2。高分子聚氨酯乳液的重均分子量为6000，涂覆厚度为0.003mm，高分子聚氨酯乳液的温度为35℃。探空气球的质量700克，长度2300毫米，球柄宽度9厘米，球柄长度15厘米。保护球的质量为85克，长度为570毫米，球柄宽度为8厘米，球柄长度为8厘米。
实施例3
在气球基体上涂覆一层高分子聚氨酯乳液，然后晾干即得到具有高分子聚氨酯涂层的探空气球A3。。高分子聚氨酯乳液的重均分子量为10000，涂覆厚度为0.002mm，高分子聚氨酯乳液的温度为38℃。探空气球的质量1650克，长度3200毫米，球柄宽度11厘米，球柄长度16厘米。
实施例4
在气球基体上涂覆一层高分子聚氨酯乳液，然后晾干即得到具有高分子聚氨酯涂层的探空气球A4。在A4外面套一个保护球形成气象气球S4。高分子聚氨酯乳液的重均分子量为10000，涂覆厚度为0.002mm，高分子聚氨酯乳液的温度为38℃。探空气球的质量1600克，长度3050毫米，球柄宽度13厘米，球柄长度12厘米。保护球的质量300克，长度为1500毫米，球柄宽度11厘米，球柄长度为10厘米。
对比例1
未涂覆聚氨酯涂层的气象气球CS1。
测试方法及数据
1、拉断伸长率、拉伸强度、定伸应力
按照GB/T 528-2009的方法测试探空气球A1-A4及CS1的拉断伸长率、拉伸强度、定伸应力，结果见表１。
2、气象气球长度
分别测试气球基体及气象气球的长度，结果见表2。
3、升空高度
气象气球：实施例1-4得到的气象气球A1-A4；
时间：2013.4-2013.6；
地点：长沙；
具体施放数据见表3。
表1
表2
表3
从表1中可以看出，涂覆有涂层的本发明的气象气球的拉断伸长率、拉伸强度和定伸应力都很好，且老化前和老化后的拉断伸长率、拉伸强度区别不大，涂覆聚氨酯涂层不会影响气球基体本身的性能。
从表2中可以看出，本发明的气象气球由于涂覆时乳液温度稍高，气球有些收缩，无溶胀现象。
从表3中可以看出，A1在长沙地区恶劣气候条件下进行的施放实验，平均升空高度达到了28632米，升空高度达到26000米的有效率为81.8%；A2平均升空高度达到了29501米，升空高度达到26000米的有效率为81.8 %；A3平均升空高度达到了31638米，升空高度达到26000米的有效率为81.8 %；A4平均升空高度达到了32350米，升空高度达到26000米的有效率为90.9%。均达到目前对气象气球的要求即有效率80%以上。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种气象气球，其特征在于，所述气象气球包括探空气球，所述探空气球包括气球基体和涂覆于气球基体表面的水性防水涂层，所述水性防水涂层为高分子聚氨酯涂层;所述高分子聚氨酯的重均分子量为3000~10000;所述高分子聚氨酯涂层的厚度为0.001~0.003mm。
2.如权利要求1所述的气象气球，其特征在于，所述探空气球的质量为700~800克，长度为2100~2500毫米，球柄宽度为8~10厘米，球柄长度为13~16厘米。
3.如权利要求1所述的气象气球，其特征在于，所述探空气球的质量为1550~1650克，长度为2900~3400毫米，球柄宽度为9~13厘米，球柄长度为12~16厘米。
4.如权利要求1或2所述的气象气球，其特征在于，所述气象气球还包括位于所述探空气球外部的保护球。
5.如权利要求4所述的气象气球，其特征在于，所述保护球的质量为85~115克，长度为570~690毫米，球柄宽度为8~10厘米，球柄长度为8~11厘米。
6.如权利要求1或3所述的气象气球，其特征在于，所述气象气球还包括位于所述探空气球外部的保护球。
7.如权利要求 6所述的气象气球，其特征在于，所述保护球的质量270~330克，长度为1300~1500毫米，球柄宽度9~11厘米，球柄长度为8~11厘米。
8.权利要求1-3任意一项所述的气象气球的制备方法，其特征在于，该方法为在气球基体上涂覆一层高分子聚氨酯乳液，然后晾干即得到具有高分子聚氨酯涂层的探空气球。
9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述高分子聚氨酯乳液的温度为35-40℃。
10.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述高分子聚氨酯的重均分子量为3000~10000。
11.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述高分子聚氨酯涂层的厚度为0.001~0.003mm。
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