CN103863546B - 一种大尺寸高空气球释放方式 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大尺寸高空气球释放方式，主要包括如下步骤：高空气球充气，与多根能够释放长度的防风绳索连接，气球的末端分别连接具有水平间隔距离的吊舱和过渡卷扬机的释放绳索，吊舱通过降落伞与气球末端连接，将吊舱的连接绳与多根吊舱释放绳连接；释放防风绳索，至过渡卷扬机释放绳索将要承力时，调整卷扬机使防风绳索处于松弛状态，使气球浮力由防风绳索转移到过渡卷扬机绳索；断开所有防风绳索，释放过渡卷扬机绳索，提升气球，将吊舱提升起来，气球浮力由过渡卷扬机绳索完全转移至吊舱释放绳；切除过渡卷扬机绳索，释放吊舱释放绳，提升吊舱；同步切断吊舱释放绳索，完成整体释放。本发明极大提高了大尺寸高空气球释放的灵活性,安全可靠性，以及吊舱上升的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及一种大尺寸高空气球释放方式，属于航空航天飞艇应用领域。
背景技术
高空气球作为一种价格低廉的高空运载工具，在多学科的空间科学研究中起着非常重要的作用。由于气球体积一般为数万至数十万乃至上百万立方米，飞行高度可达30-50公里，载荷能力为数百公斤至数吨，因此，这种大尺寸的高空气球的释放方式对整个高空气球的飞行试验的成败起着举足轻重的作用。
1783年，世界上第一只热气球在法国升空，从那以后人类便开始了利用高空气球探索空间奥秘的实践活动。经过几十年的发展，各国发展了若干种不同气球的释放方法。国外一些国家，比如法国，曾经使用简易气囊做静态释放，高空气球通过降落伞连接吊舱，剪断防风绳后，高空气球依靠浮力会迅速上升，这种发放虽然简单便捷，但存在一些不足：一旦开始试验防风绳被剪断，气球就不再控制，而且吊舱被气球带起时震动比较大，不利于吊舱内的仪器设备安全。
后来发展的高空气球的释放方法，主要都集中在改进用于控制初始阶段气球释放的固定装置。法国人采用一种软式释放方法：就是通过一滚筒装置控制气球球体，而且降落伞与吊舱之间增加了一个辅助气球，这种释放方法相对于静态释放，虽然对场地要求不高，可同时发放两个以上载荷，但吊舱会经历先随辅助气球上升，与辅助气球脱离后自由下降一小段，再被降落伞带动上升的过程，吊舱内的仪器设备仍受到吊舱不稳定性的影响。
现在经常采用的释放装置除了用滚筒装置控制气球球体，吊舱通过特定装置设置在动态机动车上，这种方法提高了吊舱升空的稳定性，但对气球和吊舱的控制都比较单一，不够灵活，对场地的要求较严。中科院高能物理研究所采用高空气球的释放方法是：通过带卷扬机的机动车来控制初始阶段气球的释放，并在气球上设有释放器，释放器上连接有一小降落伞，释放器通过绳索与卷扬机相连。这种方法最大的优点是提高了吊舱上升过程中的稳定性，所用设备少，且对释放器进行回收，但对气球的控制也比较单一，而且释放器在小降落伞的作用下回收时，有与整个装置干涉的危险。
因此需要一种更能有效的控制气球，以达到更安全可靠的释放，并最大程度保证吊舱稳定性的大尺寸高空气球释放解决方案。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种大尺寸高空气球释放方式。本发明的目的在于提高大尺寸高空气球释放过程中的灵活性以，吊舱在升空过程中的稳定性以及对气球释放初始阶段的可控性。
本发明提供的一种大尺寸高空气球释放方式，主要包括如下步骤：
(1)高空气球充气，与多根能够释放长度的防风绳索连接，高空气球的末端分别连接具有水平间隔距离的吊舱和过渡卷扬机的释放绳索，将吊舱的连接绳与多根吊舱释放绳连接；
(2)释放防风绳索，至过渡卷扬机释放绳索将要承力时，调整卷扬机使防风绳索处于松弛状态，使气球浮力由防风绳索转移到过渡卷扬机绳索；
(3)断开所有防风绳索，释放过渡卷扬机绳索，提升气球，将吊舱提升起来，气球浮力由过渡卷扬机绳索完全转移至吊舱释放绳；
(4)切除过渡卷扬机绳索，释放吊舱释放绳，提升吊舱；
(5)同步切断吊舱释放绳索，完成整体释放。
所述防风绳索优选为四向防风绳索。
所述吊舱释放绳优选为三向释放绳。
最好在吊舱释放绳末端设有带爆炸螺栓的过渡绳。
所述防风绳索和过渡卷扬机都安置在一个可移动的承载装置上为佳。
气球末端的连接绳和吊舱的连接绳之间可以连接有降落伞。
优选地，所述防风绳索为四向防风绳索，所述吊舱释放绳为三向释放绳，气球末端的连接绳和吊舱的连接绳之间连接有降落伞，其中，步骤(3)的具体操作为：切除四向防风绳索，快速释放过渡卷扬机绳索，提升气球和降落伞，当降落伞整体离地后，适当预紧远端释放点绳索，继续释放过渡卷扬机，将降落伞逐渐拉直，将吊舱提升至一定高度，气球浮力由过渡卷扬机绳索完全转移至三向释放绳索。
更优选地，步骤(4)的具体操作为：调整三向释放绳，将降落伞挂点调整到吊舱正上方，切除过渡卷扬机绳索，调整三向释放绳长并同步缓慢释放，提升吊舱。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)气球有计划性的完成了两次浮力转移，且两次浮力转移时都处于可控可逆状态，在遇到突变的天气状况时可及时拉回，有效地提高了释放过程的安全性和可靠性；
(2)吊舱先通过过渡卷扬机绳索拉直降落伞而上升一定高度，之后再通过三向释放绳索上升一定高度，最后在随着整个实验的开始而升空。多阶段的绳索缓慢释放极大地提高了吊舱在升空时的稳定性；
(3)浮力转移过程中需不断调整三向释放绳位置，所以在三向释放绳索与降落伞连接处，设计了一段带有爆炸螺栓的过渡绳，三向释放绳索末端设有弹簧，爆炸螺栓切断后，三向释放绳索会快速收回，这样就避免绳索与吊舱的干涉，保证了吊舱的安全。
附图说明
图1为本发明一种大尺寸高空气球释放方式的大尺寸高空气球释放前的整体状态；
图2为本发明一种大尺寸高空气球释放方式的第一次浮力转移示意图；
图3为本发明一种大尺寸高空气球释放方式的第二次浮力转移示意图；
图4为本发明一种大尺寸高空气球释放方式的第二次浮力转移后示意图；
图5为本发明一种大尺寸高空气球释放方式的吊舱都二次上升示意图；
图6为本发明一种大尺寸高空气球释放方式的整体释放示意图；
图7为本发明一种大尺寸高空气球释放方式的降落伞末端与释放绳的连接方式示意图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。先按照图1的示例，完成高空气球1的充气检查，与四向防风绳索2(4根，以下同)连接，同时进行吊舱7与三向释放绳9(3根，以下同)，降落伞6的连接，气球1末端的绳索4与降落伞6连接有过渡卷扬机5上的释放绳索8。过渡卷扬机5安置在机动车3上。
如图2所示，释放四向防风绳索4，至过渡卷扬机释放绳索8将要承力时，慢速调整卷扬机5确认四根防风绳索4处于松弛状态，适当调整过渡卷扬机5，将高空气球1固定在合适高度，气球浮力由四向防风绳索2转移到过渡卷扬机绳索8。
如图3和4所示，切除四向防风绳索2，快速释放过渡卷扬机绳索8，提升气球1和降落伞6，当降落伞整体离地后，适当预紧远端释放点绳索，继续释放过渡卷扬机5，将降落伞6逐渐拉直，将吊舱7提升至一定高度，气球浮力由过渡卷扬机绳索8完全转移至三向释放绳索9。
如图5所示，调整三向释放卷扬机10，将降落伞6挂点调整到吊舱7正上方，切除过渡卷扬机绳索8，调整三向释放卷扬机绳长9并同步缓慢释放，提升吊舱7到设计高度。
如图6所示，确认航电信号正常，同步切断三向释放绳索9，完成整体释放。
浮力转移过程中需不断调整三向释放绳位置，所以在三向释放绳索与降落伞连接处，设计了一段带有爆炸螺栓的过渡绳，三向释放绳索末端设有弹簧。图7标示了降落伞a、爆炸螺栓b和末端带弹簧的三向释放绳索c的连接关系。爆炸螺栓切断后，三向释放绳索会快速收回，这样就避免绳索与吊舱的干涉，保证了吊舱的安全。
Claims (7)
1.一种大尺寸高空气球释放方式，其特征在于：主要包括如下步骤：
(1)高空气球充气，与多根能够释放长度的防风绳索连接，高空气球的末端分别连接具有水平间隔距离的吊舱和过渡卷扬机的释放绳索，将吊舱的连接绳与多根吊舱释放绳连接；
(2)释放防风绳索，至过渡卷扬机释放绳索将要承力时，调整卷扬机使防风绳索处于松弛状态，使气球浮力由防风绳索转移到过渡卷扬机绳索；
(3)断开所有防风绳索，释放过渡卷扬机绳索，提升气球，将吊舱提升起来，气球浮力由过渡卷扬机绳索完全转移至吊舱释放绳；
(4)切除过渡卷扬机绳索，释放吊舱释放绳，提升吊舱；
(5)同步切断吊舱释放绳索，完成整体释放；
其中，所述防风绳索和过渡卷扬机都安置在一个可移动的承载装置上。
2.根据权利要求1所述的大尺寸高空气球释放方式，其特征在于：所述防风绳索为四向防风绳索。
3.根据权利要求1所述的大尺寸高空气球释放方式，其特征在于：所述吊舱释放绳为三向释放绳。
4.根据权利要求1所述的大尺寸高空气球释放方式，其特征在于：在吊舱释放绳末端设有带爆炸螺栓的过渡绳。
5.根据权利要求1所述的大尺寸高空气球释放方式，其特征在于：气球末端的连接绳和吊舱的连接绳之间连接有降落伞。
6.根据权利要求1所述的大尺寸高空气球释放方式，其特征在于：所述防风绳索为四向防风绳索，所述吊舱释放绳为三向释放绳，气球末端的连接绳和吊舱的连接绳之间连接有降落伞，其中，步骤(3)的具体操作为：切除四向防风绳索，快速释放过渡卷扬机绳索，提升气球和降落伞，当降落伞整体离地后，适当预紧远端释放点绳索，继续释放过渡卷扬机，将降落伞逐渐拉直，将吊舱提升至一定高度，气球浮力由过渡卷扬机绳索完全转移至三向释放绳索。
7.根据权利要求6所述的大尺寸高空气球释放方式，其特征在于：步骤(4)的具体操作为：调整三向释放绳，将降落伞挂点调整到吊舱正上方，切除过渡卷扬机绳索，调整三向释放绳长并同步缓慢释放，提升吊舱。
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