系留气球总装调整方法与流程

本发明涉及空间技术领域，更具体地，涉及一种系留气球总装调整方法。

背景技术：

系留气球作为可快速部署、长期定点驻留的浮空器，可作为地面通信覆盖、广域物联网、大范围光学监控等载荷的搭载平台，为智能城市的构建提供服务。通常系留气球包括主囊体结构、整流罩、载荷吊舱结构及系留结构等，其中系留结构为保证球体长期驻空及抗风能力的关键部分，应具备足够的受力承载能力及运动稳定性。故系留结构的总装后实际位置、系留气球的初始攻角、系留气球的重力重心分布等信息为影响球体状态的关键因素。

传统系留气球的设计放飞过程中，通常对上述因素不予测量及调整，完全依赖于设计及加工的能力，对球体的抗风能力难以作准确的事前评估。本发明提出一套系留气球充气组装精测调整方法，对上述系留结构的总装后位置、系留气球初始攻角、系留气球的重力重心分布等进行测量及调整，有助于提高系留气球驻空工作的抗风能力。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种系留气球的总装调整方法，能够提高系留浮空产品的受力承载可靠性及环境适应性。

根据本发明提供一种系留气球总装调整方法，包括如下步骤：

a、测量多组关于球体攻角a、系留缆绳拉力t0、系留点的位置坐标(xc，yc)的数据；

b、将测得的多组数据分别带入公式b-g-t0＝0，以及公式g*(xc*cosa-yc*sina)+t0*(yt*sin(-a)+xt*cosa)＝0，计算得出系留气球球体的重力值及质心位置，其中，b为系留气球所受浮力；

c、对系留气球的系留点进行稳定性分析验算，确定是否符合要求。

优选地，所述步骤a包括如下步骤：

a11、在各级系留拉索上靠近所述系留气球系留点的一端分别安装花篮螺丝，并完成对系留气球的充气组装过程，使系留气球处于锚泊状态；

a12、将所述系留气球从锚泊状态调整至其系留缆绳受力状态；

a13、完成系留点初始位置测量、系留气球球体初始攻角测量，以及系留缆绳初始拉力测量；

a14、观察各级系留拉索的受力情况，当发现未受力的拉索，则拽引粗测该拉索长度调整值，当发现各级拉索均已受力，则测量各级拉索的拉力并记录；

a15、将系留气球调整至锚泊状态，根据拉索受力测量结果调整拉索长度；

a16、再次将系留气球调整至系留缆绳受力状态，测量各级拉索的拉力并记录，稳定后完成系留点位置测量、气球攻角测量，并记录系留缆绳拉力；

a17、重复步骤a11和步骤a12，直至测出多组数据。

优选地，所述步骤a还包括如下步骤：

系留拉索长度调整过程中，球体每上升一次，便进行一次所述系留点的位置坐标测量、球体攻角测量，以及系留缆绳拉力测量，从而得到多组测量数据。

优选地，所述将球体调整至锚泊状态，根据拉索受力测量结果调整拉索长度包括：

当存在未受力拉索且粗测长度调整值大于长度预设值时，则直接更换此拉索；

当拉索不需要更换时，根据理论计算的拉索的受力值，以及测得的拉索的拉力值，调节对应花篮螺丝行程。

优选地，所述长度预设值为花篮螺丝可调节行程的1/3-3/4。

优选地，测量系留点的位置坐标测量、球体攻角测量，以及系留缆绳拉力测量步骤在无风状态或者风力小于风力预设值的状态下进行。

优选地，所述对系留气球的系留点进行稳定性分析验算，确定是否符合要求的步骤包括：

当验算结果满足要求，则球体中心位置不做调整；

当验算结果不满足要求，则重新对球体重心位置进行调整。

优选地，所述当验算结果不满足要求，则重新对球体重心位置进行调整的步骤包括：

计算球体重心位置的调整值，并给出系留气球吊舱的配重重量及配重的安装位置。

优选地，所述步骤b还包括：

计算得出系留气球球体的多组重力值及质心位置数据，并将多组数据中的重力值数据求平均值。

优选地，所述平均值经平方根公式求出。

本发明提供的系留气球的总装调整方法，可实现系留气球重量重心测量调整、系留气球初始攻角测量、系留结构位置测量调整，提高系留浮空产品的受力承载可靠性及环境适应性。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。

图1示出了根据本发明实施例的系留气球的总装调整方法。

图2示出了根据本发明实施例的系留气球的结构示意图。

图3示出了根据本发明实施例的数据测量方法的示意图。

图中：球体1、系留拉索2、系留缆绳3、花篮螺丝4、锚泊设备5、拉力计6、系留点7。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本发明的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。

图1示出了根据本发明实施例的系留气球的总装调整方法。如图1所示，具体步骤可参考步骤s01-s03。

在步骤s01中，测量多组关于球体1攻角a、系留缆绳3拉力t0、系留点的位置坐标(xc，yc)的值。

该步骤s01又包括如下步骤：

s011、在各级系留拉索2上靠近所述系留气球系留点的一端分别安装花篮螺丝4，并完成对系留气球的充气组装过程，使系留气球处于锚泊状态。

图2示出了根据本发明实施例的系留气球的结构示意图。参考图2，系留气球经系留缆绳3锚泊于地面上的锚泊设备5。具体的，将各级系留拉索2分别截成两段，其中第一段的第一端连接于系留气球的球体1上，另一端连接于花篮螺丝4的第一端；第二段的第一端连接于花篮螺丝4的第二端，另一端连接于系留点7上。通过调整花篮螺丝4的长度，可调节各级系留拉索2的总长度。当安装好花篮螺丝4后，对系留气球进行充气组装，并使系留气球处于锚泊状态。在此状态下，系留气球的系留缆绳3处于松弛状态，不受力，仅有系留拉索2受力。并且，系留拉索2汇聚至汇聚处后，装有拉力计6，并与系留缆绳3相连，可测得球体1系留缆绳3的拉力。

s012、将所述系留气球从锚泊状态调整至其系留缆绳3受力状态，使得球体1高度能使系留缆绳3张紧受力即可。

s013、完成系留点7初始位置测量、系留气球球体1初始攻角测量，以及系留缆绳3初始拉力测量。

图3示出了根据本发明实施例的数据测量方法的示意图。参考图3，在该步骤中，将球体1调整为系留缆绳3承力状态后，进行如下操作。

s0131、在球头球尾选定标识点a和b，ab与球体1轴线平行；

s0132、在球旁地面上选取c和d两点，将全站仪固定在c点，即以c点为原点，测量cd距离，并将d点方向设为0度；

s0133、放系留拉索2、系留缆绳3及头锥拉索(图中未示)，直至系留点升空，系留点标识为c点；

s0134、停止系留缆绳3收放，继续释放系留拉索2和头锥拉索直到松弛，再稍稍收紧，以系留拉索2和头锥拉索呈紧绷状态且球体1不被拉动为限；

s0135、利用设置于c点的全站仪多次测量a、b、d点俯仰角和水平角；

s0136、将全站仪移动到d点，即以d点为原点，对准c点方向设为180度；

s0137、多次测量a、b、c点俯仰角和水平角；

s0138、计算a、b、c、d点坐标值，得出系留点初始位置、球体1初始攻角，并通过拉力计6记录系留缆绳3的拉力。

s014、观察各级系留拉索2的受力情况，当发现未受力的系留拉索，则拽引粗测该拉索长度调整值，当发现各级系留拉索2均已受力，则测量各级系留拉索2的拉力并记录。

s015、将系留气球调整至锚泊状态，根据系留拉索2受力测量结果调整系留拉索2长度。

具体的，根据步骤s014中测得的各级系留拉索2的受力情况调整拉索2长度。当存在未受力系留拉索2且粗测长度调整值大于长度预设值时，则直接更换此系留拉索2；当系留拉索2不需要更换时，根据理论计算的系留拉索2的受力值，以及测得的系留拉索2的拉力值，试调节对应花篮螺丝4行程。所述长度预设值为花篮螺丝4可调节行程的1/3-3/4，例如该长度预设值为花篮螺丝4可调节行程的1/2。调整时参考已测得的系留点位置值，尽量使系留点位置靠近理论计算值。

s016、再次将系留气球调整至系留缆绳3受力状态，测量各级拉索2的拉力并记录，稳定后完成系留点7位置测量、系留气球攻角测量，并经拉力计6记录系留缆绳3拉力；

s017、重复步骤s011和步骤s012，直至测出多组数据。

其中，系留拉索2长度调整过程中，球体1每上升一次，便进行一次所述系留点的位置坐标测量、球体1攻角测量，以及系留缆绳3拉力测量，从而得到至少两组测量数据。在该实施例中，以得到两组测量数据来做说明，即得到第一组数据为：球体1攻角a1、系留缆绳3拉力t01、系留点的位置坐标(xc1，yc1)，第二组数据为：球体1攻角a2、系留缆绳3拉力t02、系留点的位置坐标(xc2，yc2)。

系留点的位置坐标测量、球体1攻角测量，以及系留缆绳3拉力测量步骤在无风状态或者风力小于风力预设值的状态下进行，以便保证测量结果的准确性。

在步骤s02中，将测得的上述两组数据分别带入公式b-g-t0＝0，

以及公式

g*(xc*cosa-yc*sina)+to*(yt*sin(-a)+xt*cosa)＝0，计算得出系留气球球体的重力值g及质心位置(xt，yt)。其中，b为系留气球所受浮力值。

作为优选方案，计算得出系留气球球体1的多组重力值及质心位置数据，并将多组数据中的重力值数据求平均值。以便减小重力值及质心位置数据的计算误差，得到比较准确的计算结果。所述平均值可经例如平方根公式求出。在步骤s03中，对系留气球的系留点进行稳定性分析验算，确定是否符合要求。

利用完成系留拉索2长度调整后实测的系留点位置7、球体1重力值、球体1质心位置，进行系留点稳定性分析验算：a)若满足要求，则球体1重心不需作调整；b)若不合要求，则计算球体1重心位置的调整值。更新后的位置应尽量靠近原位置，并给出配重吊舱的重量及位置调整策略，尽量通过调整配重吊舱配重块重量实现。

在本申请中，可实现系留气球重量重心测量调整、系留气球初始攻角测量、系留结构位置测量调整，提高系留浮空产品的受力承载可靠性及环境适应性。

应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。