CN111114738B - 系留气球缆绳减阻装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及系留气球系统技术领域，公开了一种系留气球缆绳减阻装置及方法，该系留气球缆绳减阻装置包括：转动安装于缆绳上的至少一个流线型整流罩，在所述缆绳上靠近所述流线型整流罩的上端设置有第一定位环，在所述缆绳上靠近所述流线型整流罩的下端设置有第二定位环。本发明提供的系留气球缆绳减阻装置及方法可以显著降低系留气球缆绳风阻，提高系留气球升空高度。

Description

系留气球缆绳减阻装置及方法
技术领域
本发明涉及系留气球系统技术领域，特别是涉及一种系留气球缆绳减阻装置及方法。
背景技术
系留气球是一种无动力气球飞行器。系留气球用缆绳与地面设施连接，系留气球球体内充氦气，依靠浮力悬停在空中。传统系留气球的缆绳截面形状均为圆形，其风阻系数较大，对于升空高度较高的系留气球系统，尤其对于需要跨越高空大风区的系留气球，缆绳水平方向风阻的不利影响变得严重，在缆绳较大水平作用力下，系留气球水平飘移距离变大，缆绳长度变长，气球较难升得更高或抗风能力变差。
根据现有研究结果表明，如缆绳截面改为流线型，其阻力系数能从1降低到0.09，缆绳水平风阻将显著减小。系留气球的缆绳内部通常包含光纤、导线及承力纤维，成型工艺复杂，流线型截面形状较难制做。即使能够制作流线型截面缆绳，由于垂直剖面风场方向是变化的，如果缆绳流线方向不能沿风场方向，反而会增大缆绳风阻。
发明内容
本发明实施例提供一种系留气球缆绳减阻装置及方法，用以解决或部分解决现有的系留气球的缆绳风阻过大的问题。
第一方面，本发明实施例提供一种系留气球缆绳减阻装置，包括：转动安装于缆绳上的至少一个流线型整流罩，在所述缆绳上靠近所述流线型整流罩的上端设置有第一定位环，在所述缆绳上靠近所述流线型整流罩的下端设置有第二定位环。
在上述方案的基础上，所述流线型整流罩包括多个流线型整流罩单体，多个所述流线型整流罩单体相串联布设。
在上述方案的基础上，所述流线型整流罩单体包括用于储存气体的流线型整流罩本体，所述流线型整流罩本体的一端形成有与所述缆绳相适配的卡口。
在上述方案的基础上，所述流线型整流罩本体由聚乙烯、聚氨脂或尼龙制备。
在上述方案的基础上，所述流线型整流罩本体上设置有充气口，且充气通道上设置单向阀。
在上述方案的基础上，所述流线型整流罩本体上设置有放气口，且放气通道上设置过压放气阀。
第二方面，本发明实施例提供一种系留气球缆绳减阻方法，包括：
在缆绳上转动安装至少一个流线型整流罩，在所述缆绳上靠近所述流线型整流罩的上端设置有第一定位环，在所述缆绳上靠近所述流线型整流罩的下端设置有第二定位环。
在上述方案的基础上，所述流线型整流罩包括多个流线型整流罩单体；
所述在缆绳上转动安装至少一个流线型整流罩具体为：
任一所述流线型整流罩单体均在非充气状态下依次串联安装在所述缆绳上。
本发明实施例提供的一种系留气球缆绳减阻装置及方法，缆绳的长度通过地面绞车进行控制，通过在缆绳上安装流线型整流罩，流线型整流罩可以根据所处位置风向自动旋转到阻力最小角度，可以成量级的减小缆绳的水平风阻系数，减小缆绳水平风阻，提高气球的升空高度；流线型整流罩的内部充入氦气，浮力可以平衡或部分平衡自身重量，不额外增加重量或很少增加重量。本发明实施例提供的系留气球缆绳减阻装置成本低，可以显著降低系留气球缆绳风阻，提高系留气球升空高度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的系留气球缆绳减阻装置的安装示意图；
图2为图1的局部放大图；
图3为本发明实施例的流线型整流罩单体的结构示意图；
图4为本发明实施例的流线型整流罩单体在非充气状态下截面示意图；
图5为本发明实施例的流线型整流罩单体在充气状态下截面示意图。
附图标记说明：
1、气球；2、缆绳；3、流线型整流罩；31、充气口；32、流线型整流罩单体；4、第一定位环；5、第二定位环；6、地面绞车。
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作出创造性劳动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。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
图1为本发明实施例的系留气球缆绳减阻装置的安装示意图，如图1所示，本发明实施例提供的系留气球缆绳减阻装置，包括：转动安装于缆绳2上的至少一个流线型整流罩3，在缆绳2上靠近流线型整流罩3的上端设置有第一定位环4，在缆绳2上靠近流线型整流罩3的下端设置有第二定位环5。
需要说明的是，如图2所示，第一定位环4和第二定位环5均安装在缆绳2上，且第一定位环4和第二定位环5之间的距离须大于流线型整流罩3的长度，即流线型整流罩3可以沿着缆绳2的长度方向在第一定位环4和第二定位环5之间上下运动。
在本发明实施例中，缆绳2的长度通过地面绞车6进行控制，通过在缆绳2上安装流线型整流罩3，流线型整流罩3可以根据所处位置风向自动旋转到阻力最小角度，可以成量级的减小缆绳2的水平风阻系数，减小缆绳2水平风阻，提高气球1的升空高度；流线型整流罩3的内部充入氦气，浮力可以平衡或部分平衡自身重量，不额外增加重量或很少增加重量。本发明实施例提供的系留气球缆绳减阻装置成本低，可以显著降低系留气球缆绳风阻，提高系留气球升空高度。
在上述实施例的基础上，如图3所示，流线型整流罩3包括多个流线型整流罩单体32，多个流线型整流罩单体32相串联布设。
在本发明实施例中，每一个流线型整流罩单体32均沿着缆绳2的长度方向转动安装在缆绳2上。其中，每一个流线型整流罩单体32均会根据所处位置风向自动旋转到阻力最小角度。
可以理解的是，流线型整流罩3由多个相同的流线型整流罩单体32串联组成，并且流线型整流罩单体32可以批量制作，成本低。
在上述实施例的基础上，流线型整流罩单体32包括用于储存气体的流线型整流罩本体，流线型整流罩本体的一端形成有与缆绳2相适配的卡口。
在本发明实施例中，流线型整流罩本体的左侧设置有圆形卡口，以方便流线型整流罩单体32不需要借助辅助设备即可转动安装在缆绳2上，结构简单，使用方便。
需要说明的是，流线型整流罩本体可以由聚乙烯、聚氨脂或尼龙制备。
在上述实施例的基础上，如图4和图5所示，流线型整流罩本体上设置有充气口31，且充气通道上设置单向阀。
在本发明实施例中，流线型整流罩本体的右侧设置有充气口31，通过该充气口31向流线型整流罩本体的内部充入氦气，并且为了防止氦气从充气口31逸出，在充气口31与流线型整流罩本体的内部之间的充气通道上设置单向阀。
在上述实施例的基础上，流线型整流罩本体上设置有放气口，且放气通道上设置过压放气阀。
在本发明实施例中，流线型整流罩本体的右侧设置有放气口，在放气口与流线型整流罩本体的内部之间的放气通道上设置过压放气阀，当内部压力超过流线型整流罩本体允许压力时自动放气。其中，可以预先设置过压放气阀的压力阈值范围。
在上述实施例的基础上，本发明实施例还提供一种系留气球缆绳减阻方法，包括：
在缆绳上转动安装至少一个流线型整流罩，在缆绳上靠近流线型整流罩的上端设置有第一定位环，在缆绳上靠近流线型整流罩的下端设置有第二定位环。
需要说明的是，第一定位环4和第二定位环5均安装在缆绳2上，且第一定位环4和第二定位环5之间的距离须大于流线型整流罩3的长度，即流线型整流罩3可以沿着缆绳2的长度方向在第一定位环4和第二定位环5之间上下运动。
在本发明实施例中，缆绳2的长度通过地面绞车6进行控制，通过在缆绳2上安装流线型整流罩3，流线型整流罩3可以根据所处位置风向自动旋转到阻力最小角度，可以成量级的减小缆绳2的水平风阻系数，减小缆绳2水平风阻，提高气球1的升空高度；流线型整流罩3的内部充入氦气，浮力可以平衡或部分平衡自身重量，不额外增加重量或很少增加重量。本发明实施例提供的系留气球缆绳减阻方法可以显著降低系留气球缆绳风阻，提高系留气球升空高度。
在上述实施例的基础上，流线型整流罩包括多个流线型整流罩单体；在缆绳上转动安装至少一个流线型整流罩具体为：
任一流线型整流罩单体均在非充气状态下依次串联安装在缆绳上。
在本发明实施例中，任一流线型整流罩单体32的左侧均形成有圆形卡口，以方便流线型整流罩单体32不需要借助辅助设备即可转动安装在缆绳2上；任一流线型整流罩单体32均在非充气状态下依次串联安装在缆绳上，即沿着缆绳2的长度方向，先把第一个非充气状态下的流线型整流罩单体32通过圆形卡口安装在缆绳上，再把第二个非充气状态下的流线型整流罩单体32通过圆形卡口安装在缆绳上，直到最后一个非充气状态下的流线型整流罩单体32通过圆形卡口安装在缆绳上；多个流线型整流罩单体32均安装完成后再充气，充气成型后的流线型整流罩单体32通过圆形卡口包裹在缆绳2上。
需要说明的是，每一个流线型整流罩单体32均沿着缆绳2的长度方向转动安装在缆绳2上。其中，每一个流线型整流罩单体32均会根据所处位置风向自动旋转到阻力最小角度。
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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种系留气球缆绳减阻装置，其特征在于，包括：转动安装于缆绳上的至少一个流线型整流罩，在所述缆绳上靠近所述流线型整流罩的上端设置有第一定位环，在所述缆绳上靠近所述流线型整流罩的下端设置有第二定位环；
所述流线型整流罩包括多个流线型整流罩单体，多个所述流线型整流罩单体相串联布设；
所述流线型整流罩单体包括用于储存气体的流线型整流罩本体，所述流线型整流罩本体的内部充入氦气，所述流线型整流罩本体的一端形成有与所述缆绳相适配的卡口。
2.根据权利要求1所述的系留气球缆绳减阻装置，其特征在于，所述流线型整流罩本体由聚乙烯、聚氨脂或尼龙制备。
3.根据权利要求1所述的系留气球缆绳减阻装置，其特征在于，所述流线型整流罩本体上设置有充气口，且充气通道上设置单向阀。
4.根据权利要求1所述的系留气球缆绳减阻装置，其特征在于，所述流线型整流罩本体上设置有放气口，且放气通道上设置过压放气阀。
5.一种系留气球缆绳减阻方法，其特征在于，包括：
在缆绳上转动安装至少一个流线型整流罩，在所述缆绳上靠近所述流线型整流罩的上端设置有第一定位环，在所述缆绳上靠近所述流线型整流罩的下端设置有第二定位环；
所述流线型整流罩包括多个流线型整流罩单体；
所述在缆绳上转动安装至少一个流线型整流罩具体为：
任一所述流线型整流罩单体均在非充气状态下依次串联安装在所述缆绳上，任一所述流线型整流罩单体均在安装完成后充入氦气。
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