專利名稱：大氣探測大風(fēng)放氣球系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高空氣象探測自動(dòng)觀測系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其是可廣泛應(yīng)用于高空氣象探 測。尤其涉及自動(dòng)的大氣探測大風(fēng)放氣球系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
高空氣象探測是通過探空氣球攜帶的探空儀進(jìn)行高空氣象數(shù)據(jù)采集。探空氣球的 施放是必須完成的工作。在大風(fēng)天氣條件下也能正常放球并進(jìn)行大氣探測一直是氣象部門的愿景，為此研 制大風(fēng)天氣條件下能夠正常放球并智能化的自動(dòng)充氣、自動(dòng)控制充氣量及攜帶探空儀自動(dòng) 施放探空氣球，已成為氣象部門非常迫切需要解決的難題。目前大氣探測大風(fēng)放氣球系統(tǒng)在國際上已有相關(guān)研究，但還沒有相關(guān)產(chǎn)品報(bào)道。 申請人:的CN200920044465. 1探空氣球自動(dòng)充氣球裝置和CN200920044466. 6探空氣球自動(dòng) 釋放機(jī)構(gòu)是一種釋放機(jī)構(gòu)，但還不能直接用于大風(fēng)施放氣球。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是，提出一種大氣探測大風(fēng)放氣球系統(tǒng)，尤其是一種自動(dòng)的大氣探測 大風(fēng)放氣球系統(tǒng)。大氣探測大風(fēng)放氣球系統(tǒng)，由放球筒、容器頂蓋、頂蓋隨動(dòng)系統(tǒng)、頂蓋開啟系統(tǒng)、自 動(dòng)充氣球系統(tǒng)、探空儀放線器及地面氣象儀等組成，另配有控制系統(tǒng)及空壓機(jī)等。放球筒為圓柱形，放球筒頂部設(shè)有容器頂蓋，由蓋子、及安裝在圓柱形筒口的回轉(zhuǎn) 支承組成，蓋子裝在繞放球筒旋轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)支承上部。蓋子的截面成雙曲線，風(fēng)對(duì)球從放球筒 內(nèi)飛出瞬間將影響最小(見圖2)?；剞D(zhuǎn)支承由靜軌道與旋轉(zhuǎn)支承構(gòu)成，頂蓋隨動(dòng)系統(tǒng)，是 頂蓋迎著風(fēng)向旋轉(zhuǎn)的裝置，容器頂蓋安裝在回轉(zhuǎn)支承上，回轉(zhuǎn)支承的驅(qū)動(dòng)裝置是安裝的伺 服電機(jī)，由伺服電機(jī)根據(jù)地面氣象儀測出的風(fēng)向或根據(jù)風(fēng)壓傳感器測量風(fēng)向，獲得風(fēng)向信 息后，由微處理器根據(jù)設(shè)定的程序驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)支承旋轉(zhuǎn)，使容器頂蓋打開方向?qū)χL(fēng)方向 (見圖3)。頂蓋開啟系統(tǒng)由液壓缸和液壓桿、連桿等組成。另設(shè)有液壓泵站、及傳感器。大風(fēng)放氣球系統(tǒng)(見圖1)是將探空氣球充氣放在放球筒內(nèi)進(jìn)行，充氣時(shí)不受外界 干擾，探空氣球施放前，地面氣象儀測出風(fēng)速風(fēng)向(大于風(fēng)速20m/s時(shí)系統(tǒng)保護(hù))，放球筒 上的容器頂蓋(擋風(fēng)屏)旋轉(zhuǎn)到迎風(fēng)面打開，使探空氣球飛出放球筒瞬間受大風(fēng)干擾減到 最小，并運(yùn)用自動(dòng)控制技術(shù)打開容器頂蓋(擋風(fēng)屏)、利用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)對(duì)充氣至釋放氣 球進(jìn)行全程控制，而且是控制一套機(jī)械裝置(自動(dòng)充氣和調(diào)整到合適的開蓋角度進(jìn)行開蓋 釋放氣球)代替人工進(jìn)行探空氣球自動(dòng)充氣及釋放的操作，實(shí)現(xiàn)8級(jí)風(fēng)以下的高空氣象探 測。該系統(tǒng)裝備中國氣象局124個(gè)固定氣象臺(tái)站，可解決長期以來困擾氣象部門大風(fēng)天氣 不能高空氣象探測的難題，實(shí)現(xiàn)在無人干預(yù)的情況下，從氣球充氣到氣球施放全過程的自 動(dòng)化。只需點(diǎn)動(dòng)一次鼠標(biāo)，即可實(shí)現(xiàn)探空氣球的充氣及施放工作，并在探空氣球離開地面瞬 間，即開蓋釋放氣球，其攜帶的探空儀開努工作，雷達(dá)自動(dòng)開始計(jì)時(shí)工作接收有關(guān)數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的有益效果是大氣探測大風(fēng)放氣球系統(tǒng)是一套智能化的自動(dòng)控制充氣釋 放探空氣球系統(tǒng)，可在無人值守大風(fēng)條件下實(shí)現(xiàn)智能化自動(dòng)施放探空氣球。常規(guī)高空氣象 站探空氣球施放需要2-3人協(xié)同工作才能完成一次探測任務(wù)，所需人力成本很高，在大風(fēng) 天氣條件下放球成功率低，通常當(dāng)?shù)孛骘L(fēng)速超過7m/s時(shí)，就無法釋放探空氣球。采用大風(fēng) 放氣球系統(tǒng)后，可實(shí)現(xiàn)地面風(fēng)速在20m/s范圍內(nèi)自動(dòng)充氣放球，因此，探空自動(dòng)放球系統(tǒng)的 建設(shè)尤為重要和必要，不僅能降低運(yùn)行成本，提高放球成功率，也使高空氣象探測準(zhǔn)備工作 變得十分簡單。在大風(fēng)天氣條件下能夠正常放球是氣象部門非常迫切需要解決的難題。為 此研制大風(fēng)天氣條件下能夠正常放球并智能化的自動(dòng)充氣、自動(dòng)控制充氣量及攜帶探空儀 自動(dòng)施放探空氣球，變得十分必要。該系統(tǒng)的研制將為高空氣象探測實(shí)現(xiàn)智能化操作邁出 重要一步。系統(tǒng)不僅可應(yīng)用于全自動(dòng)高空氣象觀測系統(tǒng)，也可應(yīng)用于全國各氣象臺(tái)站。本發(fā)明系統(tǒng)還有益效果是自動(dòng)化程度高；安全性好；簡化操作；減去放球人員；
實(shí)現(xiàn)大風(fēng)天氣條件下能夠正常放球，提高放球成功率。具有擋風(fēng)屏形狀及頂蓋風(fēng) 向隨動(dòng)系統(tǒng)；且隨動(dòng)系統(tǒng)上電纜盤自動(dòng)繞線系統(tǒng)；本發(fā)明不僅可裝備固定氣象臺(tái)站，還可 裝備在艦船上，將產(chǎn)生良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
四

圖1是本發(fā)明放球系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2是本發(fā)明放球筒結(jié)構(gòu)3是本發(fā)明放球筒頂蓋結(jié)構(gòu)4是本發(fā)明頂蓋隨動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)圖
五具體實(shí)施例方式1、組成大風(fēng)施放探空氣球系統(tǒng)由放球筒1、容器頂蓋2、頂蓋隨動(dòng)系統(tǒng)3、頂蓋開 啟系統(tǒng)4、自動(dòng)充氣球系統(tǒng)、電纜盤自動(dòng)繞線系統(tǒng)、地面氣象儀、探空儀放線器、自動(dòng)控制系 統(tǒng)及空壓機(jī)等組成。2、放球筒放球筒設(shè)計(jì)成圓柱形，尺寸為Φ2200Χ3428，為了便于運(yùn)輸將放球筒 設(shè)計(jì)成兩節(jié)(見圖2)。放球筒采用玻璃鋼材料，玻璃鋼比重小，耐腐蝕性好，通過磨具成型 可生成各種復(fù)雜的形狀。3、容器頂蓋，容器頂蓋安裝在放球筒頂部，由容器頂蓋2、液壓系統(tǒng)及頂蓋隨動(dòng)的 回轉(zhuǎn)支承組成。經(jīng)風(fēng)洞試驗(yàn)，頂蓋設(shè)計(jì)成雙曲面，風(fēng)對(duì)球從放球筒內(nèi)飛出瞬間將影響最小 (見圖3)。上3a是截面圖，下3b中是蓋子俯視圖。蓋子的截面是垂直于旋轉(zhuǎn)軸 的截面線成雙曲線，總體上是雙曲面。4、頂蓋隨動(dòng)系統(tǒng)為了使風(fēng)對(duì)從放球筒內(nèi)飛出瞬間的球影響減到最小，必須研制 一套迎著風(fēng)向旋轉(zhuǎn)的頂蓋隨動(dòng)系統(tǒng)，這樣才能使容器頂蓋打開方向?qū)χL(fēng)方向，為此將 容器頂蓋設(shè)計(jì)安裝在回轉(zhuǎn)支承上，伺服電機(jī)根據(jù)地面氣象儀測出的方位角，設(shè)有微處理器 控制伺服電機(jī)，根據(jù)風(fēng)向方位，使伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)支承，使容器頂蓋打開方向?qū)χL(fēng)方 向(見圖3)。尤其是通過帶齒輪的回轉(zhuǎn)支承使頂蓋旋轉(zhuǎn)，頂蓋架在回轉(zhuǎn)支承上，回轉(zhuǎn)支承旋 轉(zhuǎn)由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
5、頂蓋開啟系統(tǒng)頂蓋開啟系統(tǒng)由液壓缸和液壓桿4-2、液壓泵站、連桿4-1等組 成，可包括傳感器。主要承擔(dān)容器頂蓋的打開和閉合。容器頂蓋打開時(shí)應(yīng)能承受8級(jí)風(fēng)力 (見圖4)。所述連桿結(jié)構(gòu)是，設(shè)有一對(duì)二支連桿分別連接在蓋板打開的二側(cè)(可以保證抗 風(fēng)能力)，二支連桿的其中一端分別連接頂蓋板與蓋板下部的容器邊，或直接在回轉(zhuǎn)支承 上，二支連桿的另一端是相連接的關(guān)節(jié)，且由液壓桿連接，液壓桿伸長使二支連桿伸向直線 方向使頂蓋板打開，液壓桿縮短使二支連桿彎曲，頂蓋板閉合。6、自動(dòng)繞線系統(tǒng)容器頂蓋的開啟和閉合是由動(dòng)力線和信號(hào)線控制的。容器頂蓋 旋轉(zhuǎn)時(shí)其上的電纜線要跟隨其自由伸長和縮短，否則會(huì)因電纜的下垂而扯斷，為此我們專 門設(shè)計(jì)了具有自動(dòng)收放電纜能力的自動(dòng)繞線系統(tǒng)，當(dāng)容器頂蓋旋轉(zhuǎn)時(shí)，就不會(huì)引起電纜的 下垂。7、自動(dòng)充氣球系統(tǒng)、自動(dòng)放氣球系統(tǒng)自動(dòng)充氣球系統(tǒng)、自動(dòng)放氣球系統(tǒng)是 采用本申請人的專利技術(shù)，自動(dòng)充氣球系統(tǒng)、自動(dòng)放氣球系統(tǒng)是采用參考本申請人的 CN200920044465. 1探空氣球自動(dòng)充氣球裝置和CN200920044466. 6探空氣球自動(dòng)釋放機(jī) 構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)探空氣球充氣、捆扎及釋放全過程的自動(dòng)化。總之，本發(fā)明大風(fēng)放球系統(tǒng)如果控制容器頂蓋只在360度之內(nèi)尋找方向，則動(dòng)力 線和信號(hào)線的布置無須多加考慮，如果容器頂蓋在360度之外尋找方向則需要加自動(dòng)繞線 系統(tǒng)，容器頂蓋的開啟和閉合是由動(dòng)力線和信號(hào)線控制的。容器頂蓋旋轉(zhuǎn)時(shí)其上的電纜線 要跟隨其自動(dòng)伸長和縮短，否則會(huì)因電纜的下垂而扯斷，簡單的結(jié)構(gòu)是電纜線自動(dòng)伸長和 縮短采用一個(gè)繞線軸，繞線轉(zhuǎn)軸是一個(gè)卷簧式彈性的轉(zhuǎn)軸。
權(quán)利要求
大氣探測大風(fēng)放氣球系統(tǒng)，其特征是由放球筒、容器頂蓋、頂蓋隨動(dòng)系統(tǒng)、頂蓋開啟系統(tǒng)、自動(dòng)充氣球系統(tǒng)、探空儀放線器及地面氣象儀組成，放球筒為圓柱形，放球筒頂部設(shè)有容器頂蓋，由蓋子、及安裝在圓柱形筒口的回轉(zhuǎn)支承組成，蓋子裝在繞放球筒旋轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)支承上部；蓋子的截面成雙曲線；回轉(zhuǎn)支承由靜軌道與旋轉(zhuǎn)支承構(gòu)成，頂蓋隨動(dòng)系統(tǒng)中，容器頂蓋安裝在回轉(zhuǎn)支承上，回轉(zhuǎn)支承的驅(qū)動(dòng)裝置是安裝的伺服電機(jī)，由伺服電機(jī)根據(jù)地面氣象儀測出的風(fēng)向或根據(jù)風(fēng)壓傳感器測量風(fēng)向，獲得風(fēng)向信息后，由微處理器根據(jù)設(shè)定的程序驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)支承旋轉(zhuǎn)，使容器頂蓋打開方向?qū)χL(fēng)方向；頂蓋開啟系統(tǒng)由液壓泵站、液壓缸和連桿組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大氣探測大風(fēng)放氣球系統(tǒng)，其特征是放球筒放球筒設(shè)計(jì)成 圓柱形，尺寸為Φ 2200 X 3428，且放球筒為兩節(jié)的結(jié)構(gòu)，放球筒采用玻璃鋼材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大氣探測大風(fēng)放氣球系統(tǒng)，其特征是蓋子的截面是垂直于旋 轉(zhuǎn)軸的截面線成雙曲線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大氣探測大風(fēng)放氣球系統(tǒng)，其特征是通過帶齒輪的回轉(zhuǎn)支承 使頂蓋旋轉(zhuǎn)，頂蓋架在回轉(zhuǎn)支承上，回轉(zhuǎn)支承旋轉(zhuǎn)由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大氣探測大風(fēng)放氣球系統(tǒng)，其特征是頂蓋開啟系統(tǒng)中連桿結(jié) 構(gòu)是，設(shè)有一對(duì)二支連桿分別連接在蓋板打開的二側(cè)，二支連桿的其中一端分別連接頂蓋 板與蓋板下部的回轉(zhuǎn)支承上，二支連桿的另一端是相連接的關(guān)節(jié)，且由液壓桿連接，液壓桿 伸長使二支連桿伸向直線方向使頂蓋板打開，液壓桿縮短使二支連桿彎曲，頂蓋板閉合。
全文摘要
大氣探測大風(fēng)放氣球系統(tǒng)，由放球筒、容器頂蓋、頂蓋隨動(dòng)系統(tǒng)、頂蓋開啟系統(tǒng)、自動(dòng)充氣球系統(tǒng)、探空儀放線器及地面氣象儀組成，放球筒為圓柱形，放球筒頂部設(shè)有容器頂蓋，由蓋子、及安裝在圓柱形筒口的回轉(zhuǎn)支承組成，蓋子裝在繞放球筒旋轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)支承上部；蓋子的截面成雙曲線；回轉(zhuǎn)支承由靜軌道與旋轉(zhuǎn)支承構(gòu)成，頂蓋隨動(dòng)系統(tǒng)中，容器頂蓋安裝在回轉(zhuǎn)支承上，回轉(zhuǎn)支承的驅(qū)動(dòng)裝置是安裝的伺服電機(jī)，由伺服電機(jī)根據(jù)地面氣象儀測出的風(fēng)向或根據(jù)風(fēng)壓傳感器測量風(fēng)向，獲得風(fēng)向信息后，由微處理器根據(jù)設(shè)定的程序驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)支承旋轉(zhuǎn)，使容器頂蓋打開方向?qū)χL(fēng)方向；頂蓋開啟系統(tǒng)由液壓泵站、液壓缸和連桿組成。
文檔編號(hào)G01W1/08GK101963677SQ20101026542
公開日2011年2月2日 申請日期2010年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月27日
發(fā)明者任振華, 候維佳, 張國舫, 張?jiān)? 王玉, 田國昌, 范中健, 褚啟和, 許沛, 陳偉, 陳興華, 黃江平 申請人:南京大橋機(jī)器有限公司