[發(fā)明專利]一種臨近空間氣球系統(tǒng)安全發(fā)放方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510270041.7
• 申請日: 2015-05-25
• 公開（公告）號: CN104890851B
• 公開（公告）日: 2017-05-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭頎;陽建華
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南航天遠(yuǎn)望科技有限公司
• 主分類號: B64B1/40
• 分類號: B64B1/40
• 代理公司: 長沙正奇專利事務(wù)所有限責(zé)任公司43113
• 代理人: 郭立中,周棟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種臨近空間氣球系統(tǒng)安全發(fā)放方法。

背景技術(shù)

臨近空間氣球系統(tǒng)是一種可長時間工作于臨近空間(距海平面19～100km高的空間區(qū)域)的飛行器，相對于其他飛行器，它具有飛行高度高、成本低、滯空時間長，準(zhǔn)備周期短，易于靈活實(shí)施等獨(dú)特優(yōu)勢，在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中，利用臨近空間氣球系統(tǒng)攜帶相應(yīng)的工作載荷，可完成氣象環(huán)境監(jiān)測、區(qū)域通信、國土普查、城市交通監(jiān)測、地球探測、城市安保及高空探險旅游等工作；在軍用領(lǐng)域內(nèi)，臨近空間氣球系統(tǒng)可以作為區(qū)域?qū)Ш蕉ㄎ黄脚_、連續(xù)高分辨率對地觀測和監(jiān)視平臺、導(dǎo)彈預(yù)警和防御平臺等。因此，近年來，臨近空間氣球系統(tǒng)已成為國內(nèi)外最受關(guān)注的高空飛行器平臺。

但是由于臨近空間氣球系統(tǒng)體積大(一般在一萬立方米以上)，攜帶的吊艙重量從數(shù)百公斤到數(shù)噸，在氣球系統(tǒng)的地面發(fā)放過程中，系統(tǒng)主要面臨著兩個重大風(fēng)險：一是氣球外形體積大，受地面風(fēng)速風(fēng)向影響較大，氣球難以約束、控制，存在氣球受損的風(fēng)險；二是氣球浮力大，吊艙重量大，氣球離地上升瞬間，吊艙和氣球沖擊過載大，吊艙和氣球均存在較大的受損風(fēng)險。因此，氣球系統(tǒng)的安全發(fā)放方法是決定氣球飛行試驗(yàn)任務(wù)成敗的重要關(guān)鍵技術(shù)。

針對大型高空氣球的安全發(fā)放，如專利CN1562702A所述，目前國內(nèi)外主要有靜態(tài)發(fā)放、軟式發(fā)放、動態(tài)發(fā)放及該專利所述的機(jī)動式卷揚(yáng)機(jī)發(fā)放等方法，這些發(fā)放方法在一定程度上能夠滿足高空氣球的發(fā)放，但是也都存在著諸多不足。其中，專利CN1562702A所公開的機(jī)動式轉(zhuǎn)揚(yáng)機(jī)發(fā)放方法一定條件下解決了吊艙與氣球不同步上升所產(chǎn)生的沖擊載荷，避免了氣球和吊艙受損，具有成本低的優(yōu)點(diǎn)。然而，在氣球?qū)嶋H發(fā)放過程中，采用這種發(fā)放方法存在以下不足：

(一)由于該發(fā)放方法中采用一個釋放器及一臺機(jī)動卷揚(yáng)機(jī)以實(shí)現(xiàn)氣球的單點(diǎn)約束，在氣球離地上升過程中，釋放器以下部分的氣球易出現(xiàn)兜風(fēng)現(xiàn)象，導(dǎo)致氣球難以控制，吊艙在球體隨風(fēng)擺動的情況下易發(fā)生傾覆、損毀情況；

(二)采用該發(fā)放方法，氣球離地上升過程中，釋放器與其環(huán)繞的氣球部分之間不可避免存在較大的摩擦和擠壓，容易導(dǎo)致氣球受損，一旦風(fēng)速增大，氣球受損情況將更趨嚴(yán)重；

(三)該發(fā)放方法中，氣球與釋放器的分離是采用在地面拉動繩索的方式控制釋放器的脫開，由于氣球升空前高度較高，在空中處于不穩(wěn)定狀態(tài)，繩索為柔性結(jié)構(gòu)，拉力很難及時、準(zhǔn)確傳遞到釋放器控制機(jī)構(gòu)上，致使釋放器與氣球的分離過程難以做到安全、可靠；

(四)采用該發(fā)放方法，氣球離地升空過程中，需要準(zhǔn)確控制氣球狀態(tài)(上升速度、氣球方向等)，因而要求具備較長時間的平穩(wěn)氣象條件、較寬闊平坦的地面以及數(shù)名熟練操作人員的準(zhǔn)確協(xié)同，才可能避免出現(xiàn)氣球或吊艙受損事故；另外，受到安裝有卷揚(yáng)機(jī)的機(jī)動車質(zhì)量小的因素限制，該方法僅適用于無風(fēng)或微風(fēng)條件下總浮力不超過1噸的氣球系統(tǒng)的發(fā)放。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在根據(jù)臨近空間氣球系統(tǒng)發(fā)放過程中的需求，針對現(xiàn)有氣球系統(tǒng)發(fā)放方法存在的問題，提供一種發(fā)放過程安全可靠、發(fā)放簡便的臨近空間氣球系統(tǒng)發(fā)放方法。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：

所述臨近空間氣球系統(tǒng)安全發(fā)放方法中的氣球系統(tǒng)包括氣球、吊艙以及用于連接氣球與吊艙的繩帶，其中繩帶固定于氣球外表面，吊艙頂部設(shè)置有緩降器；該方法包括如下步驟：

(1)在氣球發(fā)放區(qū)邊緣均勻部署4—6個卷揚(yáng)機(jī)，并將吊艙置于發(fā)放區(qū)中心；

(2)將氣球從包裝箱中取出并展開鋪設(shè)于發(fā)放區(qū)的上風(fēng)向附近，整理設(shè)置于氣球表面的繩帶并將繩帶均勻分成4—6組；

(3)分別將每組繩帶集束處理后的集束端與吊艙頂部的緩降器連接；

(4)將從卷揚(yáng)機(jī)上釋放出的系留索與氣球繩帶集束處連接，連接前在每根系留索上端串裝繩索切割器并將繩索切割器的電纜沿系留索伸展至氣球發(fā)放區(qū)的電源設(shè)置區(qū)；

(5)通過充氣管向氣球內(nèi)充入浮升氣體，充氣過程中操作卷揚(yáng)機(jī)釋放系留索使氣球上升，使得充氣后氣球形狀均勻且避免未充氣部分的氣球兜風(fēng)；

(6)充氣完成后扎緊充氣管，繼續(xù)操作卷揚(yáng)機(jī)釋放系留索，使氣球充氣部分移動至吊艙正上方，并使氣球與吊艙之間的繩帶處于拉直狀態(tài)；

(7)接到放飛指令后，將與繩索切割器相連的電纜并聯(lián)后同時接通電源，繩索切割器瞬間起爆并切斷全部系留索，使氣球在浮力作用下升空。

優(yōu)選地，所述卷揚(yáng)機(jī)固定于地面或車輛平臺上。

優(yōu)選地，所述吊艙頂部設(shè)置有4個緩降器。

優(yōu)選地，所述吊艙頂部設(shè)置有1個緩降器，每組繩帶集束處理后的集束端與緩降器之間設(shè)有降落傘。