[發明專利]一種高穩定性氣象氣球及其應用系統和方法

有效

• 申請號: 202110441965.4
• 申請日: 2021-04-23
• 公開（公告）號: CN113086155B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 廖俊;呂騫;李珺;羅世彬;陳錚;陳森林;凌霖雨
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: B64B1/40
• 分類號: B64B1/40;B64B1/60
• 代理公司: 長沙永星專利商標事務所(普通合伙) 43001
• 代理人: 鄧淑紅

本發明公開了一種高穩定性氣象氣球及其應用系統和方法，氣象氣球包括充氣后呈正球形的光面氣球、套置于光面氣球外的棘面氣球，兩者材質均為透明橡膠，兩者的球柄處設置充氣接頭，充氣接頭設置一個中心通道作為光面氣球的充氣通道、兩個關于中心通道對稱的左右通道分別作為棘面氣球的充氣通道和出氣通道；棘面氣球外均布與其內腔連通的充氣囊體；兩氣球充氣后，光面氣球的外壁與棘面氣球的內壁貼合。氣球表面的充氣囊體在上升過程中的流場中，水平振蕩幅度相對于光滑球很小，風阻相對于光滑球更大，能精確反映風的運動速度和方向，有利于測。還能顯著減小載荷艙的振蕩幅度，保護載荷艙的內部結構，提高科學載荷的測量精度。

技術領域

本發明屬于氣象探測及科學探測領域，尤其為一種高穩定性氣象氣球及其應用系統和方法。

背景技術

氣象氣球是探測空中氣象普遍采用的一種工具，常被氣象部門用于檢測當地上空的氣象，或者被用于導彈發射、火箭升空、船舶出海前的目標空域的風場測量。目前，這種氣象氣球最常見結構是在一個直徑為幾米的球形氣球下掛小重量的科學載荷；當用于測量風場的速度和方向時，通過地面雷達實時跟蹤氣球的位置，通過檢測氣球位置變化以此算出氣球速度，并將氣球的運動速度視為風速，因此氣球能否精確反映風的運動就決定了這種方式的測風精度；當用于采集其它氣象信息或研究大氣物理過程時，氣球下掛的科學載荷就是主要工作對象，由于科學載荷的水平振蕩幅度的大小取決于氣球的水平振蕩幅度大小，所以水平方向穩定性高的氣球能提高科學載荷觀測精度，并保護科學載荷的內部結構。

關于氣球的制作及充氣方面，目前已經公開的論文和專利有：

CN111186555 B公開了一種滑索增強結構超壓氣球設計方法，設計的超壓氣球包括：氣球囊體、滑動繩索、囊體褶皺和連接法蘭；滑動繩索兩端與連接法蘭相連并均勻縱向置于氣球囊體上，囊體褶皺設置于氣球囊體上，采用與囊體相對滑動形式的滑動繩索代替加強筋，可通過在囊體端部對繩索施加預緊力的方式控制球形變化，這種超壓氣球在升空后表面呈南瓜形，超壓幾百帕，在上升過程中體積基本不變；另外超壓氣球直徑達幾米甚至十幾米，在上升過程中，垂直方向上外流場雷諾數很大，因此很容易發生水平方向上的振蕩，不利于提高科學載荷觀測精度，也不利于保護科學載荷的內部結構。

CN 2076706443 U公開了一種超壓氣球，超壓氣球主體由多個相互重疊且連接的兩層球瓣及加強筋構成，它在不增加重量的前提下改善了超壓氣球的氣密性和耐受能力，這種超壓氣球含有兩層互相連接的球膜，且形狀均為歐拉型；另外，這種超壓氣球在上升過程中，垂直方向上外流場雷諾數很大，因此也很容易發生水平方向上的振蕩。

CN208180454 U公開了一種聚乙烯薄膜與浮空器，該聚乙烯薄膜包括三個依次疊加設置的聚乙烯層，且三個聚乙烯層的原料相同，這大大提高浮空器的耐壓值，達到長航時、穩定高度的要求，這種聚乙烯薄膜浮空器使用了三層聚乙烯薄膜代替常規浮空器使用的單層薄膜。

CN101526630A公開了一種氣象氣球及其生產方法，就是將模型先浸漬凝固劑，然后浸到上述配合膠乳槽中，浸漬分鐘后，提出，停放膠凝，浸漬到度熱水中分鐘，把膠膜從模型上脫下，膠膜洗滌干凈，涂上隔離劑，充氣到米直徑后定型一小時，放氣后整理硫化，得到包含成品氣象氣球的一批產品，這種氣象氣球僅包含一層乳膠球體，是目前被氣象局普遍使用的一種氣象氣球，將浮升氣體直接充入球囊中；這種氣象氣球升空后膨脹成表面光滑的正球形，這種氣球由于表面光滑，在上升過程中極易產生水平方向的振蕩，不能準確反映風向和風速，另外，水平方向的振蕩載荷艙的結構危害很大。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可大大降低水平振蕩幅度的高穩定性氣象氣球及其應用系統和方法。