TW201431745A - 探空氣球的繫留控制系統 - Google Patents

Abstract

一種探空氣球的繫留控制系統，設有一箱體、一捲繞滾筒、一繫繩、一第一繫繩孔眼固定臂、一第二繫繩孔眼移動機構、一馬達及一轉速拉力控制器。其中捲繞滾筒軸接於箱體內利用馬達驅動，用以控制探空氣球的升空與回收。第一繫繩孔眼固定臂固接於箱體，其上端設有第一繫繩孔眼，使繫繩通過系統頂端定點。第二繫繩孔眼移動機構設有第二繫繩孔眼供引導繫繩來回移動，使繫繩得以密實而逐層地捲繞於捲繞滾筒上。轉速拉力控制器與馬達電性連接，依據探空氣球自動傳回的高度控制馬達調整繫繩，使探空氣球維持高度、繼續昇空、降低高度及拉回地面。

Description

探空氣球的繫留控制系統

本發明係有關一種探空氣球的繫留控制系統，尤指可利用探空氣球所在高度與使用者的設定控制探空氣球繫繩之捲繞與放長者。

近年來因為空氣污染問題導致全球氣候變遷，天然災害不斷，凸顯大氣環境污染探測與天然災害監控課題之重要。

繫留氣球下方繫有一氣象探空儀，因此繫留氣球上昇與下降的過程中可測得大氣之壓力、高度、溫度、溼度資料，並於不同纜線高度繫上可定時控制之個人式小馬達和採樣袋，於繫留氣球上昇至最終高度後繫於不同高度上之小馬達同步進行抽氣採樣，當採樣完成後，下降繫留氣球取下採樣袋，並立即於採樣地點以O₃、NOx、SO₂、NMHC、CO等連續監測儀進行各種污染物之濃度分析。

目前探空氣球的繫留控制裝置，在風速改變時，單靠人力的操作技術，無法精確地維持氣球於既定的升空高度，事後更無從精確判斷其採樣的確切位置。

為改良習用探空氣球的繫留控制系統的缺點，本發明提供一種探空氣球的繫留控制系統，其至少設有：一箱體、一捲繞滾筒、一繫繩、一第一繫繩孔眼固定臂、一第二繫繩孔眼移動機構、一馬達及一轉速拉力控制器。

其中捲繞滾筒係軸接於箱體而利用馬達驅動，用以捲繞繫 繩，控制探空氣球的升空高度與回收。

第一繫繩孔眼固定臂固接於箱體一測，其上端設有第一繫繩孔眼，使繫繩的放長與捲回時都必須通過繫留控制系統頂端的定點，以利探空氣球的升空與回收操作，並避免繫繩在風向突然改變時，纏繞箱體本身或掃到其它周遭物件。

第二繫繩孔眼移動機構設有一第二繫繩孔眼供引導繫繩來回移動，使繫繩得以密實而逐層地捲繞於捲繞滾筒上。

轉速拉力控制器係與馬達電性連接，依據探空氣球傳回的高度比對結果控制馬達調整繫繩，使探空氣球維持於一監測所需的高度、繼續昇空、降低高度及拉回地面

1‧‧‧繫留控制系統

11‧‧‧箱體

12‧‧‧捲繞滾筒

13‧‧‧繫繩

14‧‧‧探空氣球

15‧‧‧第一繫繩孔眼固定臂

16‧‧‧第二繫繩孔眼移動機構

17‧‧‧馬達

18‧‧‧轉速拉力控制器

20‧‧‧護蓋

141‧‧‧GPS裝置

142‧‧‧射頻裝置

143‧‧‧電子高度計

151‧‧‧第一繫繩孔眼

161‧‧‧第二繫繩孔眼

162‧‧‧設有雙螺旋引導溝槽的轉軸

163‧‧‧滑座

164‧‧‧傳動機構

201‧‧‧貫穿的長槽

202‧‧‧開口

203‧‧‧透明視窗

第1圖、係繪示一本發明的探空氣球的繫留控制系統實施例，控制一探空氣球之繫繩的應用示意圖。

第2圖、係繪示一本發明之探空氣球的繫留控制系統實施例的立體圖。

第3圖、係繪示一本發明之探空氣球的繫留控制系統，利用滑座上的第二繫繩孔眼引導繫繩移動的立體示意圖。

第4圖、係繪示一本發明之探空氣球的繫留控制系統實施例加上護蓋時的立體示意圖

如第1圖至第3圖所示，係一本發明探空氣球的繫留控制系統1實施例，至少設有：一箱體11、一捲繞滾筒12、一繫繩13、一第一繫繩孔眼固定臂15、一第二繫繩孔眼移動機構16、一馬達17及一轉速拉力控制器18。

其中箱體11可為任何金屬製品，利用箱體的重力對抗探空氣球的牽引力而停留於地面。在其底部可設以輪組以利搬動，在其側面可設把手以方便搬抬。所述的輪組，可選用工業級承重腳輪及含有煞車機構的輪組，使操作者能輕易將之搬至操作地點後固定，以迅速完成監測站的架設。

捲繞滾筒12可軸接於箱體11內部或外側，利用馬達17直接驅動，或透過減速齒輪組間接驅動，以捲繞繫繩13，控制探空氣球14的升空高度與捲繞回收。

第一繫繩孔眼固定臂15固接於箱體11一測，上端設有第一繫繩孔眼151，使繫繩13的放長與捲回時都必須通過繫留控制系統1頂端的定點，以利觀察，並避免繫繩13在風向突然改變時，纏繞箱體11本身或掃到其它周遭物件。

第二繫繩孔眼移動機構16設有第二繫繩孔眼161，藉以引導繫繩13來回移動，使繫繩13得以密實而逐層地捲繞於捲繞滾筒12上。第一繫繩孔眼151與第二繫繩孔眼161都可選用陶磁或表面鍍有鐵氟龍的金屬製品，以提供耐磨和滑順的特性，避免磨傷繫繩13。

本實施例的第二繫繩孔眼移動機構16，包括一設有雙螺旋引導溝槽的轉軸162，於捲繞滾筒12轉動一圈時正好引導第二繫繩孔眼161移動一繫繩13的寬度。此外第二繫繩孔眼移動機構16也包括一滑座163，使與所述設有雙螺旋引導溝槽的轉軸162組合而受其導引。本實施例的第二繫繩孔眼161係固定於滑座163上，而於第二繫繩孔眼161走到行程端點時可自動逆向再繼續移動。

設有雙螺旋引導溝槽的轉軸162可透過一傳動機構164與捲繞滾筒12連動，亦可透過一傳動機構164受馬達17驅動；每當設有雙螺旋引導溝槽的轉軸162轉動一圈時，滑座163剛好引導第二繫繩孔眼161移動一繫繩13的寬度，藉此使繫繩13得以密實而逐層地捲繞於捲繞滾筒12上。

轉速拉力控制器18與馬達17電性連接，依據探空氣球14傳回的高度比對結果控制馬達17調整繫繩13，使探空氣球14維持於一監測所需的高度、繼續昇空、降低高度及拉回地面。轉速拉力控制器18可內含一比例-積分-微分控制器(PID)，從電腦或附設的輸入裝置輸入升空高度，動態地比對探空氣球14的高度，據以對馬達17輸出脈寬調變電壓，控制馬達17的正轉、反轉、加速、減速及調控馬達17的扭力輸出。

為偵測探空氣球14所在的高度，如第1圖所示，探空氣球14係攜帶一GPS裝置141或一電子高度計143及一射頻裝置142，利用射頻裝置142將GPS裝置141或電子高度計143測得的高度值傳回地面，使轉速拉力控制器18得以比對高度值及操作者的指令驅動馬達17，使捲繞滾筒12得以放長、固定或回捲繫繩13。

較佳者，如第4圖所示，為保護操作者，避免其衣物或異物掉落被意外捲入箱體11，或箱體11內的異物隨捲揚中的捲繞滾筒12飛出，可於箱體11的頂部增設一護蓋20。較佳者，可令護蓋20上大致對應於第二繫繩孔眼161的移動範圍設置一道貫穿的長槽201供繫繩13從中通過。貫穿的長槽201可為封閉狀，或一直延伸至護蓋20的側邊形成一開口202，讓操作者可沿長槽201的長度方向蓋上或移除護蓋20，而完全不被繫繩13所阻擋。

此外，本實施例的護蓋20亦可增設有一透明視窗203，以便在捲揚過程中隨時觀測箱體11內捲繞滾筒12的工作情形。

綜上所述，本發明之探空氣球的繫留控制系統，可透過GPS裝置141或電子高度計143及射頻裝置142傳回的探空氣球14的高度值控制繫繩13的放長與回捲，使自動維持升空高度，並且在蓋上護蓋20之後可隔著透明窗觀測捲繞滾筒12的捲揚情形，或移除護蓋20時不會被繫繩卡住，應已符合實用性、新穎性及進步性等專利要件。

1‧‧‧繫留控制系統

11‧‧‧箱體

13‧‧‧繫繩

15‧‧‧第一繫繩孔眼固定臂

17‧‧‧馬達

18‧‧‧轉速拉力控制器

20‧‧‧護蓋

151‧‧‧第一繫繩孔眼

164‧‧‧傳動機構

201‧‧‧貫穿的長槽

202‧‧‧開口

203‧‧‧透明視窗

Claims (10)

1. 一種探空氣球的繫留控制系統，至少設有：一箱體，利用重力停留於地面；一捲繞滾筒，軸接於該箱體；一繫繩，一端連接一探空氣球，另一端連接於該捲繞滾筒；一第一繫繩孔眼固定臂，一端與該箱體固接，另一端設有一第一繫繩孔眼，用以引導該繫繩通過其放長與捲回時，必須經過該探空氣球的繫留控制系統的頂端；一第二繫繩孔眼移動機構，設有一第二繫繩孔眼供引導該繫繩相對於該捲繞滾筒作一線性移動，使該繫繩得以密實而逐層的形態捲繞於該捲繞滾筒上；一馬達，固定於該箱體供驅動該捲繞滾筒；及一轉速拉力控制器，依照該探空氣球傳回的高度數據驅動該馬達，控制該馬達的正轉及逆轉及煞停以調整該繫繩的放長與捲收，使該探空氣球得以根據操作者的指令，維持於一監測所需的高度、繼續昇空、降低高度及拉回地面等操作。
2. 如申請專利範圍第1項所述的探空氣球的繫留控制系統，尚包括一護蓋，其特徵在於：該護蓋係在大致對應於該第二繫繩孔眼的移動範圍，設有一貫穿的長槽供該繫繩從中通過。
3. 如申請專利範圍第2項所述的探空氣球的繫留控制系統，其中該貫穿的長槽開口係設在該護蓋的一側，使操作者可以沿該長槽的長度方向移除該護蓋而完全不被該繫繩所阻擋。
4. 如申請專利範圍第2項所述的探空氣球的繫留控制系統，其中該護蓋係設有一透明視窗可供觀測該捲繞滾筒的捲繞情形。
5. 如申請專利範圍第1項所述的探空氣球的繫留控制系統，其中該探空氣 球係攜有一GPS裝置及一射頻裝置，利用該射頻裝置將該GPS裝置測得的高度值傳回地面，使該轉速拉力控制器得以比對該GPS裝置測得的高度值及操作者的指令，從而驅動該馬達，使該捲繞滾筒得以放長、固定或回捲該繫繩。
6. 如申請專利範圍第1項所述的探空氣球14的繫留控制系統1，其中該探空氣球係攜有一電子高度計及一射頻裝置，利用該射頻裝置將該電子高度計所測得的高度值傳回地面，使該轉速拉力控制器得以比對該電子高度計所測得的高度值及操作者的指令，從而驅動該馬達，使該捲繞滾筒得以放長、固定或回捲該繫繩。
7. 如申請專利範圍第1項所述的探空氣球的繫留控制系統，其中該第二繫繩孔眼移動機構包括一設有雙螺旋引導溝槽的轉軸，於該捲繞滾筒轉動一圈時正好引導該第二繫繩孔眼移動一繫繩的寬度。
8. 如申請專利範圍第7項所述的探空氣球的繫留控制系統，其中該第二繫繩孔眼移動機構包括一滑座與該設有雙螺旋引導溝槽的轉軸組合，而於該滑座上設置該第二繫繩孔眼，每當該設有雙螺旋引導溝槽的轉軸轉動一圈時，該滑座引導該第二繫繩孔眼移動一繫繩的寬度。
9. 如申請專利範圍第7項所述的探空氣球的繫留控制系統，其中該設有雙螺旋引導溝槽的轉軸係透過一傳動機構與該捲繞滾筒連動者。
10. 如申請專利範圍第7項所述的探空氣球的繫留控制系統，其中該設有雙螺旋引導溝槽的轉軸係透過一傳動機構受該馬達驅動者。