[發(fā)明專利]一種高空氣球撕裂系統(tǒng)及其撕裂高空氣球的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711112200.6
• 申請(qǐng)日: 2017-11-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107902068A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊希祥;張家實(shí);鄧小龍;麻震宇;侯中喜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍國(guó)防科技大學(xué)
• 主分類號(hào): B64B1/40
• 分類號(hào): B64B1/40
• 代理公司: 北京中濟(jì)緯天專利代理有限公司11429
• 代理人: 陸薇薇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于臨近空間技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種高空氣球定高撕裂的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

臨近空間是跨接航空與航天的新興戰(zhàn)略空間，發(fā)展臨近空間飛行器，進(jìn)入臨近空間，利用臨近空間，對(duì)于我國(guó)建設(shè)全方位、立體化的安全體系意義重大。

高空氣球主要用于將探空儀器攜帶到高空，以便進(jìn)行溫度、壓力、濕度和風(fēng)等氣象要素的探測(cè)，也可以攜帶設(shè)備完成信號(hào)中繼、科學(xué)實(shí)驗(yàn)、軍情監(jiān)測(cè)等任務(wù)。高空氣球是研究平流層的重要工具，特別是對(duì)氣象學(xué)發(fā)展和高空飛行器的設(shè)計(jì)起到了重要作用。

目前，現(xiàn)有的高空氣球在球傘分離后，高空氣球均是自然爆破(繼續(xù)上升至一定高度，超壓爆破)，還未見(jiàn)有應(yīng)用力學(xué)方法對(duì)高空氣球進(jìn)行定高撕裂爆破的報(bào)道與文獻(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

因此，希望提供一種系統(tǒng)構(gòu)造簡(jiǎn)單、可靠性高的高空氣球撕裂系統(tǒng)和其撕裂高空氣球的方法，實(shí)現(xiàn)在預(yù)定高度解鎖釋放載荷吊艙的同時(shí)撕裂和破壞氣球。

根據(jù)發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種高空氣球撕裂系統(tǒng)，它包括高空氣球本體、小孔、撕裂幅、撕裂繩、主承力繩、載荷吊艙、解鎖裝置；

所述小孔設(shè)置在高空氣球本體表面上，用于預(yù)埋撕裂繩，小孔的直徑應(yīng)略大于撕裂繩的直徑；

所述撕裂幅為貼合在高空氣球本體外表面小孔位置的材料片，用于固定撕裂繩和密封小孔；撕裂幅通過(guò)熱合或粘合劑粘合的方式固定在高空氣球本體外表面，一方面固定撕裂繩，另一方面用于密封高空氣球本體表面預(yù)制的小孔以防浮升氣體泄漏；撕裂幅可采用高空氣球本體材料或指定的焊接帶材料；

所述載荷吊艙用于裝載高空任務(wù)設(shè)備；

所述主承力繩用于連接所述高空氣球本體和載荷吊艙；

所述解鎖裝置設(shè)置在所述高空氣球本體與載荷吊艙之間的主承力繩上，用于使主承力繩斷裂并分離高空氣球本體和載荷吊艙；

所述小孔和撕裂幅在高空氣球本體外表面分別設(shè)置兩個(gè)；

所述撕裂繩的一端從一個(gè)小孔穿入高空氣球本體并固定在所述小孔內(nèi)或固定在撕裂幅與高空氣球本體的結(jié)合處；另一端從另一個(gè)小孔穿出，沿撕裂幅與高空氣球本體結(jié)合處的上端引出、最后固定在載荷吊艙上；撕裂繩采用柔性結(jié)實(shí)的繩索，可依據(jù)高空氣球囊體材料性能的不同采用不同材質(zhì)的撕裂繩；本發(fā)明實(shí)施方案中的撕裂繩采用尼龍繩，強(qiáng)度遠(yuǎn)大于高空氣球囊體表面的小分子量塑料材料。

所述撕裂幅與高空氣球本體表面的結(jié)合力小于高空氣球本體與載荷吊艙分離時(shí)撕裂繩所受的拉力。

進(jìn)一步的，上述兩個(gè)小孔沿高空氣球本體經(jīng)向布置，撕裂繩從高空氣球本體內(nèi)部引出的孔為位于高空氣球本體經(jīng)向上部位置的小孔；所述兩塊撕裂幅在高空氣球本體表面不重合。本領(lǐng)域技術(shù)人員可知，這種設(shè)置可以大大減少載荷吊艙分離后下降過(guò)程中，撕裂繩撕開(kāi)撕裂幅與高空氣球本體表面結(jié)合處所需要的力，甚至防止作用力在高空氣球本體表面發(fā)生分解，導(dǎo)致撕不開(kāi)撕裂幅與高空氣球本體表面結(jié)合處。

更進(jìn)一步的，上述撕裂幅在高空氣球本體經(jīng)向的貼合長(zhǎng)度大于其在高空氣球本體緯向的貼合長(zhǎng)度，以使撕裂幅在沿撕裂繩拉力方向較容易被撕開(kāi)。

還進(jìn)一步的，本發(fā)明的撕裂系統(tǒng)還包括設(shè)置于主承力繩上的繞繩器，以在系統(tǒng)浮升過(guò)程中收納多余的撕裂繩，避免上升過(guò)程中撕裂繩與主承力繩相互纏繞。高空氣球與載荷吊艙分離后，繞繩繞繩器能迅速釋放撕裂繩。

還進(jìn)一步的，上述解鎖裝置為選自舵機(jī)解鎖裝置、爆破解鎖裝置和機(jī)械解鎖裝置中的一種；解鎖裝置具備接收解鎖信號(hào)功能，根據(jù)接收到的解鎖信號(hào)后啟動(dòng)解鎖。

還進(jìn)一步的，本發(fā)明的撕裂系統(tǒng)還包括定時(shí)器，定時(shí)器設(shè)置在所述高空氣球本體與載荷吊艙之間的主承力繩上，所述定時(shí)器用于在設(shè)定時(shí)間自動(dòng)發(fā)出解鎖指令給所述解鎖裝置。

還進(jìn)一步的，本發(fā)明的撕裂系統(tǒng)還包括地面站和設(shè)置于載荷吊艙中的高度傳感器和衛(wèi)星信號(hào)模塊；所述地面站實(shí)時(shí)與衛(wèi)星信號(hào)模塊通信，衛(wèi)星信號(hào)模塊根據(jù)高度傳感器傳輸?shù)母叨刃畔⑴袛嘞到y(tǒng)是否達(dá)到預(yù)定高度并將高度信息傳輸給地面站，地面站在預(yù)定解鎖高度發(fā)送解鎖指令給解鎖裝置，實(shí)現(xiàn)在指定高度解鎖。

還進(jìn)一步的，上述撕裂幅與高空氣球本體表面的貼合方式為粘合劑粘合或熱壓合。