平飘球的高度调节装置及具有其的探空气球的制作方法

本实用新型涉及气象参数探测技术领域，具体涉及一种平飘球的高度调节装置及具有其的探空气球。

背景技术：

探空气球主要用于把无线电探空仪携带到高空，以便进行温度、压力、湿度和风等气象要素的探测。是人类研究平流层的重要工具，在气象学发展和天气预报工作中起到了重要作用。

探空气球施放后逐渐上升至高空，当达到预定高度后切割分离器将动力球和平飘球之间的连接绳切断，动力球继续上升直至爆破，平飘球在平流层设定高度内平飘，对气象要素进行探测。平飘球在平流层中的驻留时间越长，就可以探测到越多的气象要素。

然而，在平飘过程中平飘球中的氢气或氦气可能会发生缓慢泄漏，造成平飘球的净举力为负，使平飘球逐渐下降，平飘球在平流层中的驻留时间不够长。要想使平飘球继续保持平飘，以延长平飘球在平流层中的驻留时间，就需要对探空气球补充氢气或氦气，或减少整个系统的重量。但是，在高空中对平飘球补充氢气或氦气比较麻烦，也比较难于实现。因此，有必要开发一种能够简单、方便地调节平飘球的净举力，延长平飘球在平流层的驻留时间的装置。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于提供一种平飘球的高度调节装置及具有其的探空气球，以解决现有技术的探空气球中平飘球高度调节不便、平飘球在平流层中的驻留时间不够长的问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种平飘球的高度调节装置，该高度调节装置安装在平飘球上，包括：定位模块、熔断电路、控制电路、连接绳、载荷和供电装置；定位模块用于对探空气球进行定位；熔断电路与连接绳连接，连接绳的另一端与载荷连接；控制电路与定位模块和熔断电路连接，主要用于在平飘球下降超过预定高度时控制熔断电路切断连接绳，以释放载荷；供电装置用于为高度调节装置中的各耗电元件供电。

进一步地，载荷的数量为多个，每个载荷均通过一根连接绳与熔断电路连接，熔断电路用于独立切断单根或多根连接绳。

进一步地，多个载荷按重量不同分为轻载荷和重载荷。

进一步地，高度调节装置还包括：泡沫保温盒，泡沫保温盒安装在平飘球上，定位模块、熔断电路、控制电路以及供电装置均安装在泡沫保温盒内，连接绳从泡沫保温盒内伸出与载荷连接。

进一步地，定位模块为GPS定位模块或北斗定位模块；控制电路主要包括单片机；供电装置为内置锂电池组；连接绳为热熔断尼龙绳。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种探空气球，包括平飘球，平飘球上安装有高度调节装置，高度调节装置包括：定位模块、熔断电路、控制电路、连接绳、载荷和供电装置；定位模块用于对探空气球进行定位；熔断电路与连接绳连接，连接绳的另一端与载荷连接；控制电路与定位模块和熔断电路连接，主要用于在平飘球下降超过预定高度时控制熔断电路切断连接绳，以释放载荷；供电装置用于为高度调节装置中的各耗电元件供电。

进一步地，载荷的数量为多个，每个载荷均通过一根连接绳与熔断电路连接，熔断电路用于独立切断单根或多根连接绳。

进一步地，多个载荷按重量不同分为轻载荷和重载荷。

进一步地，高度调节装置还包括：泡沫保温盒，泡沫保温盒安装在平飘球上，定位模块、熔断电路、控制电路以及供电装置均安装在泡沫保温盒内，连接绳从泡沫保温盒内伸出与载荷连接。

进一步地，定位模块为GPS定位模块或北斗定位模块；控制电路主要包括单片机；供电装置为内置锂电池组；连接绳为热熔断尼龙绳。

应用本实用新型技术方案的高度调节装置及探空气球，通过定位模块获取探空气球的位置信息，当平飘球发生漏气导致平飘球的高度低于预定高度时，由控制电路控制熔断电路切断连接绳，释放载荷，对平飘球的净举力进行调节，使平飘球维持在预定的高度范围内，延长平飘球在平流层的驻留时间，进而探测到更多的气象要素。相比于向平飘球中补充氢气或氦气的方式，本实用新型的高度调节装置结构简单、操作方便、易于实现。解决了现有的探空气球中平飘球高度调节不便、平飘球在平流层中的驻留时间不够长的问题。

附图说明

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

图1为本实用新型实施例的高度调节装置的结构示意简图。

图2为本实用新型实施例的探空气球的结构示意简图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、定位模块；20、熔断电路；30、控制电路；40、连接绳；50、载荷；60、供电装置；70、泡沫保温盒；51、轻载荷；52、重载荷；100、动力球；200、平飘球；300、气象探空仪；400、切割分离器。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本实用新型作更全面、细致地描述，但本实用新型的保护范围并不限于以下具体的实施例。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本实用新型专利申请说明书以及权利要求书中使用的“一个”或者“一”等类似词语不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。

如图1所示，一种本实用新型实施例的平飘球的高度调节装置，该高度调节装置安装在平飘球200上，包括：定位模块10、熔断电路20、控制电路30、连接绳40、载荷50和供电装置60。其中，定位模块10用于对探空气球进行定位；熔断电路20与连接绳40连接，连接绳40的另一端与载荷50连接；控制电路30与定位模块10和熔断电路20连接，主要用于在平飘球200下降超过预定高度时控制熔断电路20切断连接绳40，以释放载荷50；供电装置60用于为高度调节装置中的各耗电元件供电。

应用上述技术方案的高度调节装置，通过定位模块10获取探空气球的位置信息，当平飘球200发生漏气导致平飘球200的高度低于预定高度时，由控制电路30控制熔断电路20切断连接绳40，释放载荷50，对平飘球200的净举力进行调节，使平飘球200维持在预定的高度范围内，延长平飘球200在平流层的驻留时间，进而探测到更多的气象要素。相比于向平飘球200中补充氢气或氦气的方式，本实用新型的高度调节装置结构简单、操作方便、易于实现。解决了现有的探空气球中平飘球200高度调节不便、平飘球200在平流层中的驻留时间不够长的问题。

在平飘球200平飘过程中，有可能出现多次平飘球下降到预定高度以下的情况，为了方便对平飘球200的高度进行多次调节，以进一步延长平飘球在平流层的驻留时间，在本实施例中，载荷50的数量为多个，每个载荷50均通过一根连接绳40与熔断电路20连接，熔断电路20用于独立切断多根连接绳40。这样，可随着平飘球200内的氢气或氦气的泄漏，多次启动熔断电路20，切断不同的连接绳40，依次释放多个载荷50，实现对平飘球200高度的多次调节。

为了能够根据平飘球200的下降幅度来减轻平飘球200的重量，从而使得对平飘球200的净举力的调整更加准确，在本实施例中，多个载荷50按照重量的不同分为轻载荷51和重载荷52。如此设置，当平飘球200超出预定高度的幅度较小时，可释放轻载荷51调整净举力；当平飘球200超出预定高度的幅度较大时，可释放重载荷52以调整净举力。从而使得对平平飘球200高度的调整更加科学、准确。轻载荷51和重载荷52的数量可根据具体情况进行设置，根据以往经验，设置六个轻载荷51和两个重载荷52即可满足多数情况的探测需要。

为了保证高度调节装置中的所有电路在高空环境下能够正常工作，在本实施例中，高度调节装置还包括泡沫保温盒70。该泡沫保温盒70安装在平飘球200上，定位模块10、熔断电路20、控制电路30以及供电装置60均安装在泡沫保温盒70内。连接绳40从泡沫保温盒70内伸出与载荷50连接。平飘球200在高空中的环境温度变化较大，若不采取保温措施，在高空环境下高度调节装置中的电路可能无法正常工作。通过设置泡沫保温盒70，并将高度调节装置中的电路置于该泡沫保温盒70内，有效确保了高度调节装置在高空环境下的正常工作。

在本实施例中，定位模块10优选采用GPS定位模块或北斗定位模块，通过该定位模块10可实时地获取平飘球200的位置信息，尤其是高度信息。控制电路30的核心部件为单片机。供电装置60优选内置锂电池组。连接绳40优选采用热熔断尼龙绳。

如图2所示，一种本实用新型实施例的探空气球，包括动力球100和平飘球200，动力球100和平飘球200之间通过尼龙绳连接，动力球100和平飘球200之间连接的尼龙绳上安装一个切割分离器400，平飘球200的下方连接有气象探空仪300。在平飘球200上安装有上述的高度调节装置。该高度调节装置用于在平飘球200中的氢气或氦气泄漏导致平飘球200的高度降低超出预定高度时，切断连接绳40，释放载荷50，以调节平飘球200的净举力，调节平飘球200的高度，延长平飘球200在平流层内的驻留时间。

该高度调节装置及探空气球的工作原理及使用方法如下：

在使用前，预先根据计算数据对系统进行高度和所需控制平飘的空域在电脑上对高度和高度区间值进行设定，一旦设定，这个参数就会存储在单片机内存中，即使断开电源，此参数也不会改变，除非重新设定新的参数。在平飘时，定位模块10已经能够稳定接收所在空域的卫星信号，即完成定位功能，定位模块10以一定的频率向控制电路30的单片机发送实时高度数据。平飘时间长后，平飘球200因球皮渗露等原因使净举力减少而呈下降状态，当平飘球下降超出预先设定的高度区间值时，由控制电路30控制熔断电路20将连接绳40熔断，释放载荷50，调节平飘球的重量，使得平飘球逐渐趋于平衡，最终达到平飘飞行。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。