CN104459831A - 一种气象观测用探空气球及其充气方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气象观测用探空气球及其充气方法，该探空气球包括气囊、基座、限压机构，限压机构通过基座安装在气囊上；基座包括气囊安装座和排压空腔，气囊固定在气囊安装座的上端；限压机构包括若干相对气囊轴线环形阵列设置的泄压组件，泄压组件包括泄压外壳和泄压活塞，泄压外壳一端开口一端封闭，泄压外壳的封闭端固定在气囊安装座的下端，泄压外壳的封闭端上设置有用于与气囊内部空间连通的通孔A；泄压外壳的开口端上设置有环形凸起，泄压活塞边缘与泄压外壳内壁密闭连接，泄压活塞通过舒张弹簧与环形凸起连接；在泄压外壳轴线方向的中部壁面上设置有若干通孔B，泄压外壳内部通过通孔B与排压空腔连通，在排压空腔上设置有若干排压孔。

Description

一种气象观测用探空气球及其充气方法

技术领域

本发明涉及一种气象观测用探空气球及其充气方法，属于气象设备领域。

背景技术

高空气象探测是通过探空气球携带的探空仪进行高空气象数据采集，探空气球通过采用氢气或者氦气作为填充气体；

中国除香港一个气象台站外（进口芬兰vaisala公司AUTOSONDE系统），所有的高空气象探测侧台站，探空气球的充气，均为手工操作。世界上也只有欧美等少数几个发达国家配备了无人高空气象探测站。到目前为止，能研制出大气探测自动充、放气球装置的国家只有芬兰。要实现无人高空气象探测，首先要解决的不仅是探空气球自动充气，同时还有探空气球的自动恒压排气；

探空气球是人类研究平流层的重要工具，在气象学发展和天气预报工作中起到了重要作用；探空气球一般携带各类无线电探空仪或其他电子设备升空，在做到探空气球自动充气的同时，也要做到探空气球的自动排气限高和限速；

因为在大气环境中，特别是高空，其气压大小和气流是及其不稳定的，探空气球内的气体压力也比较高，加上探空气球本身充气后，气囊壁面会比较薄，如果气球在一直上升过程中，不对气球内气压进行调整的话，很容易因为气压变化过大而发生破裂，导致探空仪等贵重电子设备的损坏，甚至会发生无法回收的情况，同时探空气球在释放到空中后，如果通过调整气压对探空气球的浮力进行调整，会发生探空气球一直上升的情况，如果不加以控制，很难保证气球位于最佳的观测高度，同时如果气球一直上升，最后不仅会导致探空气球的破裂，同时因为高空气流速度较快，也很容易发生探空气球的丢失；

为了防止上述情况的发生，一般会在探空气球内安装一个与电子高度计联动的泄压阀，对气球的压力进行控制；

ZL201220732719.0中提到了一种可回收的探空气球，其回收防止主要是通过细绳控制其活动范围，虽然通过细绳可以良好的限制探空气球的高度，但也极大的限制了探空气球的活动空间，而且细绳本身比较容易发生断裂或者缠绕，很容易发生探空气球以及相关电子设备的丢失；

ZL200920044465.1中提出了一套探空气球自动回收、自动充气、自动放空的装置，虽然其相比于先前专利文献中的探空气球取消了细绳这个部件，放大了探空气球的活动空间，同时通过一些气球的气压和导向驱动设备和传感器的配合提高了对探空气球的控制能力，但是电子设备本身质量比较大，会给探空气球的负载能力带来一定的考验，同时高空的气温比较低，很难保证这些传感器能否正常工作，一旦传感器发生失灵，还是会导致探空气球的失控、丢失或丢失，给观测站带来一定的维护负担。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中缺少结构简单的探空气球气压控制机构的技术问题，提供一种采用简单机械结构控制探空气球气压值的新型探空气球。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种气象观测用探空气球，包括气囊、基座、限压机构，所述限压机构通过基座安装在气囊上；

所述基座包括气囊安装座和设置在气囊下面的排压空腔，所述气囊固定在气囊安装座的上端；

所述限压机构包括若干相对气囊轴线环形阵列设置的泄压组件，所述泄压组件包括泄压外壳和泄压活塞，所述泄压外壳一端开口一端封闭，所述泄压外壳的封闭端固定在气囊安装座的下端，所述泄压外壳的封闭端上设置有用于与气囊内部空间连通的通孔A；

所述泄压外壳的开口端上设置有环形凸起，所述泄压活塞边缘与泄压外壳内壁密闭连接，所述泄压活塞通过舒张弹簧与环形凸起连接；

在所述泄压外壳轴线方向的中部壁面上设置有若干通孔B，所述泄压外壳内部通过通孔B与排压空腔连通，在所述排压空腔上设置有若干排压孔。

作为本发明的进一步创新，所述气囊和排压空腔均为半球形，所述气囊的圆形底面贴合在气囊安装座上，所述泄压外壳的封闭端位于排压空腔的圆形底面上。

作为本发明的进一步创新，所述气囊安装座与排压空腔的顶部壁面为一体结构。

作为本发明的进一步创新，所述排压孔设置在气囊安装座上，所述排压孔的排压方向指向气囊。

作为本发明的进一步创新，在所述排压空腔的底部设置有一个气嘴。

作为本发明的进一步创新，所述泄压活塞背向泄压外壳的封闭端一侧面上垂直设置有拨杆。

一种气象观测用探空气球充气方法，包括以下步骤：

A.     首先通过拉动拨杆，使得泄压活塞朝向泄压外壳的开口端移动直到排压空腔通过泄压外壳的内部空腔与气囊连通；

B.     通过相关夹具将拨杆固定；

C.     将气嘴与充气设备连接，对排压空腔和气囊进行充气；

D.     在气压达到浮空的需求值时，松开拨杆，使得泄压活塞在舒张弹簧的驱动下回位；

E.      将气嘴从充气设备上移除。

本发明的有益效果是：

1、本发明通过一个简易的机械结构实现探空气球的自动排压，有效防止气球内壁气压过大导致气球的破裂。

2、本发明通过探空气球的自动排压来动态的减少探空气球的上升力，提高探空气球和相关外挂电子设备的安全性。

3、本发明的排气方向背向探空气球的上升反向，可以在排气的同时，对探空气球进行减速。

4、本发明的气囊和排压空腔均为半球形，使得整体结构为球形，不仅使得整体更加美观，同时球形体也可以降低风阻，提高稳定性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的剖面示意图。

图中包括：气囊1、排压空腔2、泄压活塞3、拨杆4、环形凸起5、舒张弹簧6、气囊安装座7、通孔A8、通孔B9、排压孔10、气嘴11。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1所示，本发明为一种气象观测用探空气球，包括气囊1、基座、限压机构，所述限压机构通过基座安装在气囊1上；

所述基座包括气囊安装座7和设置在气囊下面的排压空腔2，所述气囊1固定在气囊安装座7的上端；

为了保证系统的重量平衡，所述限压机构包括四个相对气囊1轴线环形阵列设置的泄压组件，所述泄压组件包括泄压外壳和泄压活塞3，所述泄压外壳一端开口一端封闭，所述泄压外壳的封闭端固定在气囊安装座7的下端，所述泄压外壳的封闭端上设置有用于与气囊1内部空间连通的通孔A8；

所述泄压外壳的开口端上设置有环形凸起5，所述泄压活塞3边缘与泄压外壳内壁密闭连接，所述泄压活塞3通过舒张弹簧6与环形凸起5连接；

在所述泄压外壳轴线方向的中部壁面上设置有若干通孔B9，所述泄压外壳内部通过通孔B9与排压空腔2连通，在所述排压空腔2上设置有若干排压孔10；

所述气囊1和排压空腔2均为半球形，所述气囊1的圆形底面贴合在气囊安装座7上，所述泄压外壳的封闭端位于排压空腔2的圆形底面上；

所述气囊安装座7与排压空腔2的顶部壁面为一体结构；

所述排压孔10设置在气囊安装座7上，所述排压孔10的排压方向指向气囊1；

在所述排压空腔2的底部设置有一个气嘴11；

所述泄压活塞3背向泄压外壳的封闭端一侧面上垂直设置有拨杆4；

（一）本产品的充气方法：

a)       首先通过拉动拨杆4，使得泄压活塞3朝向泄压外壳的开口端移动直到排压空腔2通过泄压外壳的内部空腔与气囊1连通；

b)      通过相关夹具将拨杆4固定；

c)       将气嘴11与充气设备连接，对排压空腔2和气囊1进行充气；

d)      在气压达到浮空的需求值时，松开拨杆4，使得泄压活塞3在舒张弹簧6的驱动下回位；

e)       将气嘴11从充气设备上移除。

（二）本产品的工作原理：

当探空气球一直上升时，因为高空空气比较稀薄，气囊1外部的气压会远小于气囊1内部的气压，气囊1内的气体会发生膨胀，并且产生朝向气囊1外部排气的趋势；

此时气囊1内膨胀的气体会驱动泄压活塞3克服膨胀弹簧的弹性，朝向泄压外壳的开口端发生移动一直到活塞移动到通孔B9的位置，此时通过通孔B9，气囊1与排压空腔2的气体路径被连通，气囊1内的高压气体经过排压空腔2缓慢的朝向外界空间进行释放，直到气囊1内的压力达到正常值，此时弹簧力大于气囊1内气体的膨胀力，泄压活塞3回位，封闭气囊1与排压空腔2的气体路径。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (7)

1.一种气象观测用探空气球，其特征是：包括气囊、基座、限压机构，所述限压机构通过基座安装在气囊上；

所述基座包括气囊安装座和设置在气囊下面的排压空腔，所述气囊固定在气囊安装座的上端；

所述限压机构包括若干相对气囊轴线环形阵列设置的泄压组件，所述泄压组件包括泄压外壳和泄压活塞，所述泄压外壳一端开口一端封闭，所述泄压外壳的封闭端固定在气囊安装座的下端，所述泄压外壳的封闭端上设置有用于与气囊内部空间连通的通孔A；

所述泄压外壳的开口端上设置有环形凸起，所述泄压活塞边缘与泄压外壳内壁密闭连接，所述泄压活塞通过舒张弹簧与环形凸起连接；

在所述泄压外壳轴线方向的中部壁面上设置有若干通孔B，所述泄压外壳内部通过通孔B与排压空腔连通，在所述排压空腔上设置有若干排压孔。

2.如权利要求1所述的一种气象观测用探空气球，其特征是：所述气囊和排压空腔均为半球形，所述气囊的圆形底面贴合在气囊安装座上，所述泄压外壳的封闭端位于排压空腔的圆形底面上。

3.如权利要求2所述的一种气象观测用探空气球，其特征是：所述气囊安装座与排压空腔的顶部壁面为一体结构。

4.如权利要求3所述的一种气象观测用探空气球，其特征是：所述排压孔设置在气囊安装座上，所述排压孔的排压方向指向气囊。

5.如权利要求4所述的一种气象观测用探空气球，其特征是：在所述排压空腔的底部设置有一个气嘴。

6.如权利要求5所述的一种气象观测用探空气球，其特征是：所述泄压活塞背向泄压外壳的封闭端一侧面上垂直设置有拨杆。

7.一种如权利要求6所述的气象观测用探空气球充气方法，其特征是：

首先通过拉动拨杆，使得泄压活塞朝向泄压外壳的开口端移动直到排压空腔通过泄压外壳的内部空腔与气囊连通；

通过相关夹具将拨杆固定；

将气嘴与充气设备连接，对排压空腔和气囊进行充气；

在气压达到浮空的需求值时，松开拨杆，使得泄压活塞在舒张弹簧的驱动下回位；

将气嘴从充气设备上移除。