[发明专利]一种膨胀型平漂探空气球的施放方法

说明书

本发明提供一种膨胀型平漂探空气球的施放方法，该方法通过查询预设平漂高度大气气压、温度、密度等参数，辅以球皮压差、温度辐射修正，并计算膨胀型气球施放时的地面净举力，当气球达到所述特定的地面净举力时进行施放，可以实现采用膨胀型气球定高平漂的功能。本发明针对制作技术难度小、性价比高且施放十分便捷的膨胀型气球，提供了一种通过确认施放地面净举力进行施放的方法，可以避免球内球外压力差导致的气球球皮发生向外伸张膨胀，从而实现膨胀型平漂探空气球在一定高度下长时间的平漂。

技术领域

本发明涉及高空气象探测领域，具体涉及一种膨胀型平漂探空气球的施放方法。

背景技术

探空气球采用橡胶或聚脂薄膜材料制成球皮，充以比空气密度小的氢气或氦气，携带探空仪器升空，在上升过程中对大气环境要素和空间环境要素(如：大气密度、风向、风速、温度、湿度、电场强度、电子密度、离子密度等)进行原位探测。根据气球球皮材质的不同，主要分为膨胀型和非膨胀型两大类。膨胀型主要指采用天然胶乳为主体材料制成球皮，利用内灌密度小于空气的气体所产生的浮力为升空动力，在上升过程中，随着大气密度减小，气球自身由于其良好的伸张性能可持续膨胀提供越来越大的体积以保持向上飞行浮力，整个飞行过程中，升空浮力基本维持不变，直至气球直径达到极限炸裂。非膨胀型气球升空原理则不同，它根据设定飞行高度下大气密度及气球自重和负载重量预先地面设计好气球所需体积，飞行过程中，浮力是一个不断减小的过程。

传统的平漂气球主要采用非膨胀型类气球，根据所需平漂工作高度及负载重量等参数进行设计。

假设平漂高度设定为25km，某非膨胀型气球自重为0.78kg，负载重量为0.65kg。查询25km高度大气密度大致为0.0421kg/m³，该气球所需设计体积设为V，充灌氢气质量忽略不计，则有以下关系式：

F_浮＝ρ_25kmgV＝G_球重+G_负载重

V＝(G_球重+G_负载重)/(ρ_25kmg)＝33.97m³

即将该非膨胀型气球设计成展开体积为33.97立方米的球体，即可满足飞行高度为25km时，气球上下合力为零，实现平漂。

然而，该类型气球实现平漂存在的缺陷主要有以下几点：1)材质设计技术难度大，目前非膨胀型气球主要采用聚乙烯薄膜多层复合制成，材料基本采用进口，复合技术国内多处于研发阶段，技术不成熟，此外，该类气球主要采用热熔拼接，接缝处极易漏气，成型难度大；2)造价高，由于主要材料受限进口，加之成型技术难度大，气球制作成本高居不下，多用于科研实验，难以业务化运行使用；3)施放操作不便，由于气球体积庞大，一般的小型充气房难以容纳，室外充气要求无风情况下才可顺当操作，加之气球体积达，风阻也大，升空速度较慢。

而目前国内外，采用膨胀型气球即天然胶乳或氯丁胶乳气球作为平漂气球的功能尚未见报道。膨胀型气球制作技术难度相对较小，性价比极高，且施放十分便捷，易于实现组网业务运行，在实际应用时，通常都是地面充灌一定量的氢气或氦气，使气球具备合适的向上净举力实现向上飞行直至气球炸裂结束工作使命。但由于该类气球本身具有良好的伸张性能，对于球内球外气压稍微产生压力差即可使气球球皮发生向外伸张(即膨胀)，因而较难实现一定高度下的平漂。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种膨胀型平漂探空气球的施放方法，本发明通过计算膨胀型气球的充气量(实际操作时换算成施放时的地面净举力)，当气球达到所述特定的地面净举力时进行施放，可以实现采用膨胀型气球定高平漂的功能。

本发明所述膨胀型平漂探空气球优选采用天然胶乳或氯丁胶乳材质的球皮制备而成。