[发明专利]一种高稳定性气象气球及其应用系统和方法

说明书

本发明公开了一种高稳定性气象气球及其应用系统和方法，气象气球包括充气后呈正球形的光面气球、套置于光面气球外的棘面气球，两者材质均为透明橡胶，两者的球柄处设置充气接头，充气接头设置一个中心通道作为光面气球的充气通道、两个关于中心通道对称的左右通道分别作为棘面气球的充气通道和出气通道；棘面气球外均布与其内腔连通的充气囊体；两气球充气后，光面气球的外壁与棘面气球的内壁贴合。气球表面的充气囊体在上升过程中的流场中，水平振荡幅度相对于光滑球很小，风阻相对于光滑球更大，能精确反映风的运动速度和方向，有利于测。还能显著减小载荷舱的振荡幅度，保护载荷舱的内部结构，提高科学载荷的测量精度。

技术领域

本发明属于气象探测及科学探测领域，尤其为一种高稳定性气象气球及其应用系统和方法。

背景技术

气象气球是探测空中气象普遍采用的一种工具，常被气象部门用于检测当地上空的气象，或者被用于导弹发射、火箭升空、船舶出海前的目标空域的风场测量。目前，这种气象气球最常见结构是在一个直径为几米的球形气球下挂小重量的科学载荷；当用于测量风场的速度和方向时，通过地面雷达实时跟踪气球的位置，通过检测气球位置变化以此算出气球速度，并将气球的运动速度视为风速，因此气球能否精确反映风的运动就决定了这种方式的测风精度；当用于采集其它气象信息或研究大气物理过程时，气球下挂的科学载荷就是主要工作对象，由于科学载荷的水平振荡幅度的大小取决于气球的水平振荡幅度大小，所以水平方向稳定性高的气球能提高科学载荷观测精度，并保护科学载荷的内部结构。

关于气球的制作及充气方面，目前已经公开的论文和专利有：

CN111186555 B公开了一种滑索增强结构超压气球设计方法，设计的超压气球包括：气球囊体、滑动绳索、囊体褶皱和连接法兰；滑动绳索两端与连接法兰相连并均匀纵向置于气球囊体上，囊体褶皱设置于气球囊体上，采用与囊体相对滑动形式的滑动绳索代替加强筋，可通过在囊体端部对绳索施加预紧力的方式控制球形变化，这种超压气球在升空后表面呈南瓜形，超压几百帕，在上升过程中体积基本不变；另外超压气球直径达几米甚至十几米，在上升过程中，垂直方向上外流场雷诺数很大，因此很容易发生水平方向上的振荡，不利于提高科学载荷观测精度，也不利于保护科学载荷的内部结构。

CN 2076706443 U公开了一种超压气球，超压气球主体由多个相互重叠且连接的两层球瓣及加强筋构成，它在不增加重量的前提下改善了超压气球的气密性和耐受能力，这种超压气球含有两层互相连接的球膜，且形状均为欧拉型；另外，这种超压气球在上升过程中，垂直方向上外流场雷诺数很大，因此也很容易发生水平方向上的振荡。

CN208180454 U公开了一种聚乙烯薄膜与浮空器，该聚乙烯薄膜包括三个依次叠加设置的聚乙烯层，且三个聚乙烯层的原料相同，这大大提高浮空器的耐压值，达到长航时、稳定高度的要求，这种聚乙烯薄膜浮空器使用了三层聚乙烯薄膜代替常规浮空器使用的单层薄膜。

CN101526630A公开了一种气象气球及其生产方法，就是将模型先浸渍凝固剂，然后浸到上述配合胶乳槽中，浸渍分钟后，提出，停放胶凝，浸渍到度热水中分钟，把胶膜从模型上脱下，胶膜洗涤干净，涂上隔离剂，充气到米直径后定型一小时，放气后整理硫化，得到包含成品气象气球的一批产品，这种气象气球仅包含一层乳胶球体，是目前被气象局普遍使用的一种气象气球，将浮升气体直接充入球囊中；这种气象气球升空后膨胀成表面光滑的正球形，这种气球由于表面光滑，在上升过程中极易产生水平方向的振荡，不能准确反映风向和风速，另外，水平方向的振荡载荷舱的结构危害很大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可大大降低水平振荡幅度的高稳定性气象气球及其应用系统和方法。