一种高空气球快速发放系统和方法

本发明涉及浮空器，尤其涉及一种高空气球快速发放系统和方法。

背景技术：

1、高空气球是一种无动力飞行器，高空气球内部充氦气或氢气，依靠浮力升空，在风力作用下能够在平流层高度飞行。高空气球具有飞行高度高(能够升至大气平流层顶约50km的高度)、成本低和载重大等特点，已成为一种与火箭、人造卫星等飞行器并驾齐驱的进行各种空间科学和技术研究的运载工具。

2、常规高空气球发放，需要人工将高空气球球体从球箱搬出，并在指定场地进行展开，然后再与发放设备连接，进行充气发放，需要人工操作多、用时长。此外常规高空气球从球体上连接薄膜材料柔性充气管到地面，氦气存储设备内氦气通过地面硬式充气管、柔性充气管向球体内部进行氦气填充，随氦气充入球体球头部分膨胀成气泡，气泡在风载作用下会摇晃和转动，由于气泡是部分充气，风载过大会引起风帆效应增大风阻甚至导致球体损坏，此外充气过程柔性充气管随球体晃动和转动也会扭转变形等，此种情形充气速度无法太快，因为柔性充气管会因扭转而阻塞，充气速度过快有引发充气管破裂风险。

技术实现思路

1、本发明提供一种高空气球快速发放系统和方法，用以解决高空气球前期准备操作多、时间长的问题。

2、本发明提供一种高空气球快速发放系统，包括：

3、充气装置、发放装置、球箱和控制箱；

4、所述球箱中形成有用于安置高空气球的容纳腔，所述容纳腔中设有限位件；

5、所述发放装置可转动地设置在所述球箱的另一侧，用于固定或松开所述高空气球上的缆绳；

6、所述充气装置可转动地设置在所述球箱的一侧，所述充气装置的一端用于外接气源，所述充气装置的另一端可在与所述高空气球的充气口连通的第一状态以及与所述高空气球的充气口分离的第二状态之间切换；

7、所述控制箱与所述充气装置和所述发放装置电连接，所述控制箱用于控制所述发放装置在初始位置和发放位置之间移动，配合所述限位件对所述高空气球进行限位，以调整所述高空气球的位置，并控制所述充气装置转动，以配合所述高空气球进行充气和发放。

8、根据本发明提供的高空气球快速发放系统，所述充气装置包括：充气臂底座、第一充气臂、第二充气臂和充气接口；

9、所述第一充气臂可转动地设置在所述充气臂底座上，所述第二充气臂可转动地设置在所述第一充气臂上，所述充气接口设置在所述第二充气臂上；

10、所述充气臂底座、所述第一充气臂和所述第二充气臂中形成有依次连通的充气通道，所述充气通道的两端分别用于连通气源和所述充气接口。

11、根据本发明提供的高空气球快速发放系统，所述第一充气臂和/或所述第二充气臂沿各自延伸方向可伸缩。

12、根据本发明提供的高空气球快速发放系统，所述充气装置还包括：第一推杆机构和第二推杆机构；

13、所述第一推杆机构和所述第二推杆机构均与所述控制箱电连接；

14、所述第一推杆机构的两端分别与所述充气臂底座和所述第一充气臂连接，用于控制所述第一充气臂旋转；

15、所述第二推杆机构的两端分别与所述第一充气臂和所述第二充气臂连接，用于控制所述第二充气臂旋转。

16、根据本发明提供的高空气球快速发放系统，所述发放装置包括：发放臂底座、发放臂、第三推杆机构和释放件；

17、所述第三推杆机构与所述控制箱电连接；

18、所述发放臂可转动地设置在所述发放臂底座上，所述第三推杆机构的两端分别与所述发放臂底座和所述发放臂连接，所述第三推杆机构用于控制所述发放臂旋转；

19、所述释放件连接在所述发放臂上，以固定或松开与所述高空气球连接的缆绳以及与所述缆绳连接的吊舱。

20、根据本发明提供的高空气球快速发放系统，所述发放臂沿延伸方向可伸缩。

21、根据本发明提供的高空气球快速发放系统，所述高空气球快速发放系统还包括：底座；

22、所述控制箱、充气装置、所述发放装置和所述球箱均设置在所述底座上。

23、根据本发明提供的高空气球快速发放系统，所述高空气球快速发放系统还包括：移动装置；

24、所述底座设置在所述移动装置上。

25、根据本发明提供的高空气球快速发放系统，所述高空气球快速发放系统还包括：氦气存储设备；

26、所述氦气存储设备通过充气管路与所述充气装置连通。

27、本发明还提供一种高空气球快速发放的方法，包括：

28、控制充气装置切换至与高空气球的充气口连通的第一状态，以将充气装置与高空气球连通；

29、控制发放装置由初始位置移动至发放位置，伸长并上仰发放臂，以使吊舱距地面预设距离，限位件将高空气球和缆绳限位，上仰第一充气臂，同时旋转第二充气臂，直至第一充气臂完全竖直，第二充气臂完全水平，高空气球也随之被吊起，伸长第一充气臂以通过缆绳拉扯高空气球和吊舱，直至高空气球被拉直；

30、利用充气装置对高空气球进行充气，同时依据充气量控制缩短第一充气臂长度；

31、充气完成后，控制充气装置切换至与高空气球的充气口分离的第二状态，打开限位件，以使高空气球在自由浮力作用下移动至吊舱上方；

32、发放装置松开高空气球上的缆绳，以完成高空气球的发放。

33、本发明提供的一种高空气球快速发放系统，设有充气装置、发放装置、球箱和控制箱，将球箱中形成有用于安置高空气球的容纳腔，容纳腔中设有限位件，发放装置可转动地设置在球箱的另一侧，用于固定或松开高空气球上的缆绳；充气装置可转动地设置在球箱的一侧，充气装置的一端用于外接气源，充气装置的另一端可在与高空气球的充气口连通的第一状态以及与高空气球的充气口分离的第二状态之间切换；控制箱与充气装置和发放装置电连接，控制箱用于控制发放装置在初始位置和发放位置之间移动，配合限位件对高空气球进行限位，以调整高空气球的位置，并控制充气装置转动，以配合高空气球进行充气和发放。通过充气装置、发放装置协调控制，调整高空气球充气部分球膜长度，能有效提高充气过程抗风能力，减少充气操作人员，提高充气速度。

34、本发明提供的高空气球快速发放的方法，高空气球、吊舱可提前连接好，高空气球快速发放系统到达地点后能够快速展开，进行充气与发放；充气过程通过充气装置、发放装置调节控制充气部分球膜长度，减小高空气球风阻；充气装置对球顶进行了约束，减小了充气过程晃动，避免充气管扭转，提高充气速率；吊舱释放后，发放臂同时缩短和上仰，避免上升的吊舱与发放装置干涉。通过上述有益设置，可以实现高空气球快速、安全发放。

技术特征：

1.一种高空气球快速发放系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的高空气球快速发放系统，其特征在于，所述充气装置包括：充气臂底座、第一充气臂、第二充气臂和充气接口；

3.根据权利要求2所述的高空气球快速发放系统，其特征在于，所述第一充气臂和/或所述第二充气臂沿各自延伸方向可伸缩。

4.根据权利要求2所述的高空气球快速发放系统，其特征在于，所述充气装置还包括：第一推杆机构和第二推杆机构；

5.根据权利要求1所述的高空气球快速发放系统，其特征在于，所述发放装置包括：发放臂底座、发放臂、第三推杆机构和释放件；

6.根据权利要求5所述的高空气球快速发放系统，其特征在于，所述发放臂沿延伸方向可伸缩。

7.根据权利要求1所述的高空气球快速发放系统，其特征在于，所述高空气球快速发放系统还包括：底座；

8.根据权利要求7所述的高空气球快速发放系统，其特征在于，所述高空气球快速发放系统还包括：移动装置；

9.根据权利要求1-8中任一项所述的高空气球快速发放系统，其特征在于，所述高空气球快速发放系统还包括：氦气存储设备；

10.一种高空气球快速发放的方法，其特征在于，包括：

技术总结
本发明涉及浮空器技术领域，提供一种高空气球快速发放系统和方法，该系统包括：充气装置、发放装置、球箱和控制箱；球箱中形成有用于安置高空气球的容纳腔；发放装置用于固定或松开高空气球上的缆绳；充气装置的一端用于外接气源，充气装置的另一端可在与高空气球的充气口连通或分离；控制箱与充气装置和发放装置电连接，用于控制发放装置在初始位置和发放位置之间移动，配合限位件对高空气球进行限位，以调整高空气球的位置，并控制充气装置转动，以配合高空气球进行充气和发放。本发明提供的高空气球快速发放系统，通过充气装置、发放装置协调控制，调整高空气球充气部分球膜长度，能有效提高充气过程抗风能力，减少充气操作人员，提高充气速度。

技术研发人员：张冬辉,陈臣,张泰华,王梓皓,付强
受保护的技术使用者：中国科学院空天信息创新研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27