一种重载探空气球野外施放控制装置及其施放方法

技术领域

本发明涉及高空探测技术领域，尤其涉及一种重载探空气球野外施放控制装置及其控制方法。

背景技术

探空气球是高空气象探测最常用的一种运载载体，探空气球主要采用天然胶乳为主体材料制备成球皮，通过充灌比空气密度小的氢气或氦气产生浮空动力，携带探空仪器进行高空气象要素(如温度、湿度、气压、风等)探测，是现有几种高空气象探测手段中最经济便捷、数据获取最安全有效、探测时空分辨率最高、覆盖最广的一种业务化运行手段。

探空气球搭载的载荷主要为进行高空气象探测的探空仪，探空仪的质量一般在100-600克之间，质量较轻，探空气球充灌轻质气体产生向上方向的拉力一般在4kg以内，单人以手通过放球绳控制气球升降难度较小。现在全国气象台站都是采用此种方法。

探空气球作为一种运载载体，可搭载各种载荷进行升空探测任务，随着载荷的变换，质量的加大，所需的探空气球规格加大，充气所需的浮力也随之加大，同时由于气球迎风面积的加大，在地面风拉扯的作用下拉力成倍加大，以往常规的以手通过放球绳控制气球升降的方式已经难以实现。

现有的探空气球施放技术为在无风的充气房进行充气，充气完毕后通过放球绳与探空仪进行连接，移步至室外，通过人手释放放球绳控制气球上升至气球携带探空仪离地后放手完成放飞。当需要气球携带质量较重的载荷进行升空作业时，存在如下几个缺点：

1、拉力大，难以拉拽住，导致用手控制的方式难以实现；

2、载荷质量的加大，所需气球的规格加大，为保障气球升速所需的充气净举力也加大，由此导致在常规充气房充气后，由于门洞小无法出门；

3、现有常规技术充气时是通过加挂标准砝码或重物的方式进行充气拉力计量，操作较为繁琐，结果需要多次计算，显示不直观。

发明内容

本发明目的在于提供一种重载探空气球野外施放控制装置及其施放方法，从而解决上述问题。

为实现上述目的，本发明首先公开了一种重载探空气球野外施放控制装置，包括配重框架、充气计量拉力计、用于缠绕放球绳的手摇绞盘和用于引导放球绳的引导定滑轮，所述配重框架的底部设置有行走轮，所述手摇绞盘和引导定滑轮设置在所述配重框架的上端的两侧，所述手摇绞盘和引导定滑轮对齐设置，所述充气计量拉力计设置在所述引导定滑轮旁。

进一步的，还包括转轴和轴承座，所述转轴枢接在所述轴承座上，该转轴的一端与所述手摇绞盘的绞盘固接，另一端与所述手摇绞盘的摇柄固接。

进一步的，所述配重框架上设置有用于所述手摇绞盘锁止的止位装置。

进一步的，所述止位装置包括止位棘轮、止位顶针和顶针安装座，所述止位棘轮与所述手摇绞盘同轴固接，所述止位顶针枢接在所述顶针安装座上，该止位顶针包括卡爪和可驱动所述卡爪卡紧所述止位棘轮的驱动柄。

进一步的，所述止位顶针上还设置有弹簧片，所述弹簧片设置为使所述卡爪贴合所述止位棘轮。

进一步的，所述配重框架的两侧设置有用于放置配重的配重盘。

进一步的，所述配重盘的一端通过铰链相对所述配重框架折叠式安装。

进一步的，所述配重框架包括顶部的安装板和可拆式安装在所述安装板两侧的支撑板，所述支撑板之间可拆式安装有支撑杆，所述行走轮可拆式安装在所述支撑板上。

然后本发明公开了一种重载探空气球野外施放方法，包括上述方案所述的重载探空气球野外施放控制装置，包括如下步骤：

S1、组装配重框架，安装行走轮、手摇绞盘、止位装置、引导定滑轮、充气计量拉力计和配重盘，在所述配重盘内放入配重；

S2、将放球绳一端连接固定至手摇绞盘，摇动手摇绞盘将放球绳缠绕至手摇绞盘，放球绳末端预留适宜长度通过引导定滑轮后与探空气球球柄相连；

S3、气球球柄连接好充气管后，开启氢气对气球充气，将气球充至脱离地面并升至一定高度后暂停充气，把气球拉下至合适高度后，将充气计量拉力计一端与球柄连接，然后摇动手摇绞盘松绳至使充气计量拉力计保持在受力状态；

S4、继续开启氢气充气，充气过程中留意观察充气计量拉力计读数与受力状态，充气至合适读数后停止充气，摇动手摇绞盘回缩放球绳使充气计量拉力计不受力后取下充气计量拉力计；

S5、放球绳通过提前在需要挂载载荷的地方预留结扣，摇动手摇绞盘升球，当放球绳升至相关载荷结扣处时，挂装相关载荷，所有载荷挂装完毕后，继续升球至最下端载荷离地合适高度后将止位装置的止位顶针下压顶住手摇绞盘停止放球绳上升或下降动作，收到放飞指令后，断开放球绳完成放飞。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明通过装置控制气球放飞前气球上升与下降，代替了传统的以人手拉拽的方式，极大地降低了施放控制难度。

2、本发明通过引入了充气计量拉力计，直观显示实时充气拉力，不需计算。替代了传统的以加挂砝码或重物的方式计算充气拉力的方式，省去了计算，降低了人为误差。

3、本发明设置有止位顶针，可用于气球升降过程中及时止位控制，避免了传统方式以手拉拽控制时不受控状态下极易伤手和发生人身伤害的情况发生。

4、本发明可直接用于室外操作，也可用于室内操作，设置有移动滑轮，可根据施放工况环境要求轻松实现防飞点移动。

下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明优选实施例公开的重载探空气球野外施放控制装置的轴测示意图；

图2为本发明优选实施例公开的止位装置安装的主视示意图；

图3为本发明优选实施例公开的止位装置安装的侧视示意图。

图例说明：

1、配重框架；2、充气计量拉力计；3、手摇绞盘；4、引导定滑轮；5、行走轮；6、配重盘；7、铰链；8、支撑板；9、支撑杆；10、止位顶针；11、安装板；12、绞盘；13、摇柄；14、止位棘轮；15、顶针安装座；16、驱动柄；17、弹簧片；18、转轴；19、轴承座；20、卡爪。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图1-3所示，本发明实施例首先公开了一种重载探空气球野外施放控制装置，包括配重框架1、充气计量拉力计2、用于缠绕放球绳的手摇绞盘3和用于引导放球绳的引导定滑轮4，具体的，为了实现手摇绞盘3的工作，还包括转轴18和轴承座19，转轴18枢接在轴承座19上，该转轴18的一端与手摇绞盘3的绞盘12固接，另一端与手摇绞盘3的摇柄13固接，即手摇绞盘3和摇柄13悬臂安装在轴承座19的两端，配重框架1的底部设置有行走轮5，手摇绞盘3和引导定滑轮4设置在配重框架1的上端的两侧，手摇绞盘3和引导定滑轮4对齐设置，从而实现施放站位与气球位置隔离，便于观察和控制，充气计量拉力计2设置在引导定滑轮4旁，引入了充气计量拉力计2，直观显示实时充气拉力，不需计算。替代了传统的以加挂砝码或重物的方式计算充气拉力的方式，省去了计算，降低了人为误差。

在本实施例中，手摇绞盘3的一侧设置有用于手摇绞盘3锁止的止位装置，止位装置包括止位棘轮14、止位顶针10和顶针安装座15，止位棘轮14与手摇绞盘3同轴固接在转轴18上，止位顶针10枢接在顶针安装座15上，该止位顶针10包括卡爪20和可驱动卡爪20卡紧止位棘轮14的驱动柄16，使用时，只需要驱动驱动柄16即可带动卡爪20卡入止位棘轮14的棘轮齿内进行反向锁止。从而可以实现气球升降过程中及时止位控制，避免了传统方式以手拉拽控制时不受控状态下极易伤手和发生人身伤害的情况发生进一步，止位顶针10上还设置有弹簧片17，弹簧片17的自由端抵靠在轴承座19上，从而通过弹簧片17驱动使卡爪20贴合止位棘轮14上，从而可以使卡爪20自动卡入止位棘轮14的棘轮齿内，进一步提高反向锁止的速度。

在本实施例中，配重框架1的两侧设置有用于放置配重的配重盘6，配重盘6通过铰链7相对配重框架1折叠式安装，便于配重盘6折叠收纳，减少空间的占用。

在本实施例中，配重框架1包括顶部的安装板11和通过螺栓可拆式安装在安装板11两侧的支撑板8，支撑板8之间可拆式安装有支撑杆9，行走轮5可拆式安装在支撑板8上，从而，通过可拆式连接，化整为零，便于运输和携带。

然后本发明公开了一种重载探空气球野外施放方法，包括上述方案的重载探空气球野外施放控制装置，包括如下步骤：

S1、采用螺栓组装配重框架1，采用螺栓安装引导移动滑轮、手摇绞盘3、止位顶针10、引导定滑轮4、充气计量拉力计2和配重盘6，在配重盘6内放入配重；

S2、将放球绳一端连接固定至手摇绞盘3，摇动手摇绞盘3将放球绳缠绕至手摇绞盘3，绳子末端预留适宜长度通过引导定滑轮4后与探空气球球柄相连；

S3、气球球柄连接好充气管后，开启氢气对气球充气，将气球充至脱离地面并升至一定高度后暂停充气，把气球拉下至合适高度后，将充气计量拉力计2一端与球柄连接，然后摇动手摇绞盘3松绳至使充气计量拉力计2保持在受力状态；

S4、继续开启氢气充气，充气过程中留意观察充气计量拉力计2读数与受力状态，充气至合适读数后停止充气，摇动手摇绞盘3回缩放球绳使充气计量拉力计2不受力后取下充气计量拉力计2；

S5、放球绳可通过提前在需要挂载载荷的地方预留结扣，摇动手摇绞盘3的摇柄13升球，当放球绳升至相关载荷结扣处时，挂装相关载荷，所有载荷挂装完毕后，继续升球至最下端载荷离地合适高度后将止位顶针10下压顶住手摇绞盘3，停止绞盘12中放球绳上升或下降动作，等待气球放飞指令，收到放飞指令后，用剪刀将载荷下端放球绳在合适位置剪断即完成放飞。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。