[发明专利]一种抗风性浮空气球

说明书

一种抗风性浮空气球，包括一个充气气球(1)、五根系留绳(2～6)、五个固定装置；所述充气气球(1)与五根系留绳(2～6)连接；所述五根系留绳(2～6)与五个固定装置一一对应连接；所述五根系留绳(2～6)包括四根侧向系留绳(3～6)和一根中心系留绳(2)；所述四根侧向系留绳(3～6)形成一个矩形包络，中心系留绳(2)位于矩形包络的中心；所述中心系留绳(2)自然状态下处于松弛状态，仅用于收放充气气球(1)；所述四根侧向系留绳(3～6)自然状态下处于拉直状态，用于保持充气气球(1)的稳定性。本发明提出的浮空气球多点系留技术方案可以显著增强浮空气球系统的抗风性能，保证其在一定风速条件下的系统稳定性。

技术领域

本发明涉及一种抗风性浮空气球。

背景技术

浮空气球系统主要由柔性气球、系留装置和充气设备等组成。传统浮空气球采用单点系留方式并悬浮于空中，但是受外界环境的作用会产生随风摆动，严重影响气球的稳定性。为了保持气球能在一定风力的作用下不产生随意摆动，提高其抗风性能，需要对浮空气球系统的系留方案进行改进。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种抗风性浮空气球，给出了一种多点系留方式，以此来增强浮空气球系统的稳定性。同时根据浮空气球系留方案建立力学模型，根据当地不同风速条件提出了适用于浮空气球系统多点系留方案的数值分析方法，该方法通过受力分析将三维空间共点力系转化为二维平面共点力系，采用数学方法求解方程，带入相应的已知条件可以得到最终的浮空气球系统系留点跨度。该发明的提出可以有效解决浮空气球随风摆动的问题，同时为设计人员提供一种快速的系留设计方案，为其提供有理可依的参考依据。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：

一种抗风性浮空气球，包括一个充气气球、五根系留绳、五个固定装置；

所述充气气球与五根系留绳连接；所述五根系留绳与五个固定装置一一对应连接；所述五根系留绳包括四根侧向系留绳和一根中心系留绳；所述四根侧向系留绳形成一个矩形包络，中心系留绳位于矩形包络的中心；所述中心系留绳自然状态下处于松弛状态，仅用于收放充气气球；所述四根侧向系留绳自然状态下处于拉直状态，用于保持充气气球的稳定性。

优选的，所述五个固定装置固定在地面。

优选的，所述五个固定装置选用五个镇铁。

优选的，所述充气气球内充氦气。

优选的，矩形包络的两边长度的确定方法包括如下步骤：

S1、建立浮空气球系统力学建模；

S2、计算充气气球的净浮力F_f；

S3、计算风阻力F_w；

S4、根据浮空气球系统力学模型、净浮力F_f、风阻力F_w；确定矩形包络的两边长度。

优选的，所述净浮力F_f为：

F_f＝m_fg

其中，m_f为浮空气球净质量，g为重力加速度。

优选的，所述风阻力F_w为：

其中，C_D为阻力系数，S为浮空气球的阻力面积，ρ为空气密度；v_w为当地风速。

优选的，矩形包络的两边长度分别为L₁和L₂；