CN108263591A - 一种体积可变超压气球 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及超压气球技术领域，尤其涉及一种体积可变超压气球。该体积可变超压气球包括超压气球本体和电动绞盘，所述超压气球本体的上下两端分别对应设有上部安装件和下部安装件，所述电动绞盘设置在所述下部安装件上，所述电动绞盘的绳索自由端与所述上部安装件相连。本发明所述的体积可变超压气球，通过电动绞盘收、放绳索，从而改变上部安装件与下部安装件之间的距离，进而实现对超压气球体积的改变，在超压气球本体内部压力允许范围内，能够主动控制自身体积大小，进而改变总浮力大小，实现超压气球上升和下降控制，具有结构简单、操作方便、可靠性高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及超压气球技术领域，尤其涉及一种体积可变超压气球。
背景技术
高空气球分为零压气球和超压气球。其内部充轻于空气的浮升气体(氢气或氦气)，能够携带载荷升到几万到五十几万米高空，开展各种科学试验。超压气球概念相对于零压气球，其内部能够承受较高超压量。零压气球体积不封闭，当温度升高，内部气球膨胀，浮升气体排出，难以实现长时间飞行。超压气球体积密闭，温度升高，内压增大，浮升气体不排出，可以实现长时间飞行。
超压气球通过增加加强筋，使球膜形成一个个突起，能够承受较大超压量，在温度变化时，内部压力增大，但不排出浮升气体，解决了长时间飞行问题。温度变化时总体积基本不变，即总浮力不变，解决了稳定高度的问题。
目前，现有超压气球的高度控制方式主要有以下两种。第一种方式为携带压舱物，当需要增加高度时，抛掉部分压舱物，使气球上升。但该方式存在明显缺陷：一是压舱物占用载荷重量，二是只能单方向调节。第二种方式是在超压气球内部增加副气囊，副气囊内充空气，当需要高调下降时，用风机向副气囊充空气，内部压力变大，系统总重增大，气球下降。当需要高度上升时，副气囊上排气阀打开，排出部分空气，内部压力变小，系统总重减小，气球上升。但该方式对风机流量和压力要求高，且效率低、耗电量高、调节时间长，目前只被证实在小型超压气球上有效。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种体积可变超压气球，解决采用压舱物进行超压气球高度控制所存在的占用载荷重量、只能单方向调节，以及采用副气囊进行超压气球高度控制所存在的效率低、耗电量高、调节时间长的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种体积可变超压气球，包括超压气球本体以及设置在所述超压气球本体内部的电动绞盘，其中所述超压气球本体的上下两端分别对应设有上部安装件和下部安装件，所述电动绞盘设置在所述下部安装件上，所述电动绞盘的绳索自由端与所述上部安装件相连。
进一步地，所述上部安装件上设有排气阀。
进一步地，所述上部安装件上设有上部压差传感器。
进一步地，所述下部安装件上设有下部压差传感器。
进一步地，所述上部安装件上设有激光距离传感器。
进一步地，所述电动绞盘上设有张力传感器。
具体地，所述超压气球本体包括多个加强筋以及设置在所述加强筋上的柔性球膜。
具体地，所述的上部安装件和下部安装件均为法兰，所述法兰分别与所述的加强筋、柔性球膜相连。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有如下优点：
本发明提供的体积可变超压气球，在超压气球本体的内部设置电动绞盘，通过电动绞盘收、放绳索，从而改变上部安装件与下部安装件之间的距离，进而实现对超压气球体积的改变，在超压气球本体内部压力允许范围内，能够主动控制自身体积大小，从而改变总浮力大小，实现超压气球上升和下降控制。
本发明提供的体积可变超压气球，用于改变超压气球体积的驱动力完全由电动绞盘提供，结构简单，操作方便，可靠性高。
附图说明
图1是本发明实施例体积可变超压气球的结构示意图；
图2是本发明实施例体积可变超压气球的第一变化状态示意图；
图3是本发明实施例体积可变超压气球的第二变化状态示意图。
图中：1：加强筋；2：柔性球膜；3：上部安装件；4：下部安装件；5：电动绞盘；6：绳索；7：上部压差传感器；8：下部压差传感器；9：排气阀。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-3所示，本发明实施例提供一种体积可变超压气球，包括超压气球本体以及设置在所述超压气球本体内部的电动绞盘5，其中所述超压气球本体的上下两端分别对应设有上部安装件3和下部安装件4，所述电动绞盘5安装在所述下部安装件4上，所述电动绞盘5上绳索6的自由端与所述上部安装件3相连。
使用时，通过控制所述电动绞盘5收、放所述绳索6，所述绳索6拉动所述上部安装件3靠近或远离所述下部安装件4，从而改变所述上部安装件3与所述下部安装件4之间的距离，实现对超压气球体积的改变，从而增大或减小超压气球内部压差。在所述超压气球本体内部压力允许的范围内，能够主动控制其自身体积大小，从而改变超压气球的总浮力大小，实现超压气球的上升和下降控制。
进一步来说，所述上部安装件3上设有上部压差传感器7，所述下部安装件4上设有下部压差传感器8，用于实时监测超压气球压差。
进一步来说，所述上部安装件3上设有激光距离传感器(图中未示)，用于测量所述上部安装件3与所述下部安装件4之间的距离。
进一步来说，所述电动绞盘5上设有张力传感器(图中未示)，用于实时监测所述绳索6上的张力，当张力小于设定值时，不允许释放所述绳索6。当张力大于设定值时，不允许收紧所述绳索6，同时考虑是否需要释放所述绳索6。
进一步来说，所述上部安装件3上设有排气阀9，当检测到超压气球的压差大于安全值时，所述排气阀9打开，排出超压气球内部气体，减小内部压差，从而确保超压气球的工作安全。
具体来说，所述超压气球本体包括多个加强筋1以及设置在所述加强筋1上的柔性球膜2。
更具体地来说，所述的上部安装件3和下部安装件4均为法兰，所述法兰分别与所述的加强筋1和柔性球膜2相连。
本发明实施例所述的体积可变超压气球的工作原理如下：
当需要控制超压气球下降时，控制所述电动绞盘5收紧所述绳索6，所述绳索6拉动所述上部安装件3靠近所述下部安装件4，超压气球内部压差增大，超压气球体积减小，总浮力减小，超压气球在重力作用下下降，随着超压气球的下降，环境大气密度逐渐增大，超压气球的总浮力增大，当总浮力与重力平衡时，超压气球稳定在这一高度。
反之，当需要控制超压气球上升时，控制所述电动绞盘5释放所述绳索6，所述绳索6在超压气球的内压作用下被拉出，使得所述上部安装件3远离所述下部安装件4，超压气球内部压差减小，超压气球体积增大，总浮力增大，则超压气球上升，当上升到总浮力与重力平衡时，超压气球稳定在这一高度。
在此过程中，通过所述张力传感器实时监测所述绳索6上的张力，通过所述上部压差传感器7和所述下部压差传感器8实时监测超压气球压差，通过所述排气阀9来进行超压气球内部气体的排放控制，从而确保超压气球的工作安全。
综上所述，本发明实施例所述的体积可变超压气球，通过电动绞盘收、放绳索，从而改变上部安装件与下部安装件之间的距离，进而实现对超压气球体积的改变，在超压气球本体内部压力允许范围内，能够主动控制自身体积大小，进而改变总浮力大小，实现超压气球上升和下降控制，具有结构简单、操作方便、可靠性高的优点。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种体积可变超压气球，其特征在于：包括超压气球本体以及设置在所述超压气球本体内部的电动绞盘，其中所述超压气球本体的上下两端分别对应设有上部安装件和下部安装件，所述电动绞盘设置在所述下部安装件上，所述电动绞盘的绳索自由端与所述上部安装件相连。
2.根据权利要求1所述的体积可变超压气球，其特征在于：所述上部安装件上设有排气阀。
3.根据权利要求1所述的体积可变超压气球，其特征在于：所述上部安装件上设有上部压差传感器。
4.根据权利要求1所述的体积可变超压气球，其特征在于：所述下部安装件上设有下部压差传感器。
5.根据权利要求1所述的体积可变超压气球，其特征在于：所述上部安装件上设有激光距离传感器。
6.根据权利要求1所述的体积可变超压气球，其特征在于：所述电动绞盘上设有张力传感器。
7.根据权利要求1所述的体积可变超压气球，其特征在于：所述超压气球本体包括多个加强筋以及设置在所述加强筋上的柔性球膜。
8.根据权利要求7所述的体积可变超压气球，其特征在于：所述的上部安装件和下部安装件均为法兰，所述法兰分别与所述的加强筋、柔性球膜相连。
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