阅读说明：本技术 一种浮标用探空气球自动施放系统 (Automatic sounding balloon releasing system for buoy ) 是由 田茂春 曹明诚 郑轶 胡一帆 刘海林 巩小东 于 2019-09-02 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种浮标用探空气球自动施放系统,包括放球筒,所述放球筒内设置气球存储室、分流舱室、控制舱室和气体存储舱室,所述控制舱室与浮标上的控制系统连接,所述气体存储舱室通过分流舱室与多个气球存储室联通,所述气球存储室内设有探空气球、自动释放装置、退线机和探空仪,所述探空气球通过自动释放装置连接进气管,所述进气管与分流舱室连接,所述探空气球通过退线机连接探空仪,所述气球存储室顶部设置可开启的顶盖,本发明所公开的系统能在无人值守的情况下,每天定时施放探空气球；施放一次消耗能量少,结构简单,能在恶劣的环境下有较强的稳定性。(The invention discloses an automatic emptying balloon releasing system for a buoy, which comprises a balloon releasing barrel, wherein a balloon storage chamber, a shunting cabin, a control cabin and a gas storage cabin are arranged in the balloon releasing barrel, the control cabin is connected with a control system on the buoy, the gas storage cabin is communicated with a plurality of balloon storage chambers through the shunting cabin, an emptying balloon, an automatic releasing device, a line retreating machine and a sonde are arranged in the balloon storage chambers, the emptying balloon is connected with an air inlet pipe through the automatic releasing device, the air inlet pipe is connected with the shunting cabin, the emptying balloon is connected with the sonde through the line retreating machine, and an openable top cover is arranged at the top of each balloon storage chamber; the energy consumption is less when the device is used for releasing, the structure is simple, and the device has stronger stability in severe environment.)

一种浮标用探空气球自动施放系统

技术领域

本发明涉及海上高空气象观测设备领域，特别涉及一种浮标用探空气球自动施放系统。

背景技术

探空气球是人类研究平流层的重要工具，在气象发展和天气预报工作中起到了重要作用。探空气球携带探空仪以自由升空的方式对地球表面到几万米高空的温度、压力、湿度和风等气象要素的探测。目前，高空气象台站施放探空气球采用人工升起气球后在规定时间手工施放，部分高空观测站采用半自动化的自动放球装置，这种装置结构复杂，体积大，重量重，消耗能量大，不适于用在舰船或浮标上对海上高空气象进行探测。

海上高空气象探测需要舰船出海施放探空气球，成本高。海上环境恶劣时，舰船无法出海施放探空气球，这将造成数据的缺失。特别是台风从海上来临时，这时的高空气象要素数据正是气象部门所迫切需要的，对灾害预防具有重要意义。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种浮标用探空气球自动施放系统，能在无人值守的情况下，每天定时施放探空气球；施放一次消耗能量少，结构简单，能在恶劣的环境下有较强的稳定性。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种浮标用探空气球自动施放系统，包括放球筒，所述放球筒内设置气球存储室、分流舱室、控制舱室和气体存储舱室，所述控制舱室与浮标上的控制系统连接，所述气体存储舱室通过分流舱室与多个气球存储室联通，所述气球存储室内设有探空气球、自动释放装置、退线机和探空仪，所述探空气球通过自动释放装置连接进气管，所述进气管与分流舱室连接，所述探空气球通过退线机连接探空仪，所述气球存储室顶部设置可开启的顶盖。

上述方案中，所述自动释放装置包括单截止快速接头和释放气缸，所述单截止快速接头包括与充气嘴连接的公头和与进气管连接的母头，所述公头和母头之间设置锁定球，所述锁定球外设置套圈，所述套圈外一侧设有向外延伸的横杆，所述释放气缸的活塞杆一的顶部与所述横杆连接；所述公头内设置弹簧一和单向阀，所述母头为螺纹短节，所述螺纹短节与公头之间设置弹簧二。

上述方案中，所述顶盖一侧与所述气球存储室铰接，所述顶盖中部与所述气球存储室开口处外沿之间连接两节铰接的连杆，所述气球存储室开口处外沿上安装有顶盖气缸，所述顶盖气缸的活塞杆二连接于上方的连杆中部。

上述方案中，所述气球存储室内位于顶盖下方设置一层防水薄膜。

上述方案中，所述气体存储舱室内设置氢气储罐和压缩空气储罐，所述压缩空气储罐与释放气缸和顶盖气缸相连。

进一步的技术方案中，所述分流舱室内设置氢气输送管路、分流管路和氢气检测装置，所述氢气输送管路的氢气输入口与氢气储罐连接，所述氢气输送管路上设置减压阀和流量计，所述分流管路上设置电磁阀，所述分流管路的氢气输出口与所述进气管连接。

更进一步的技术方案中，所述控制舱室内设置供电装置和控制器，所述控制器与浮标上的数据采集控制装置连接，所述电磁阀、氢气检测装置和流量计的电源端与供电装置相连，所述电磁阀、氢气检测装置和流量计的输出端与控制器相连。

上述方案中，所述放球筒底部开设多个出水口。

上述方案中，所述浮标上最多安装有6套探空气球自动施放系统。

通过上述技术方案，本发明提供的浮标用探空气球自动施放系统的有益效果在于：

(1)探空气球在放球筒内充气，可以明显减小海上风浪对气球充气的影响，保证探空气球能在大风大浪的条件下也能够充气释放。

(2)该系统的自动释放装置采用单截止快速接头固定探空气球，采用气缸作为驱动释放探空气球，没有复杂的机械结构且耗能少，实现探空气球的自动释放。

(3)单截止快速接头内有单向阀可实现单向充气，无需人工捆扎。

(4)分流舱室中的流量计可实现对探空气球定量充气，分流管路上的电磁阀可控制各个管路的打开和闭合，实现单独对每个探空气球充气。

(5)防水薄膜可以有效阻挡暴风雨天气对气球存储室的损害，并且，在探空气球升空时，可以很容易地突破防水薄膜，不影响探空气球上升。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明实施例所公开的一种浮标用探空气球自动施放系统结构示意图；

图2为本发明实施例所公开的浮标用探空气球自动施放系统俯视图；

图3为本发明实施例所公开的气球存储室结构示意图；

图4为本发明实施例所公开的自动释放装置结构示意图；

图5为本发明实施例所公开的分流舱室内部结构示意图；

图6为浮标结构俯视图。

图中，1、放球筒；2、控制舱室；3、分流舱室；4、气体存储舱室；5、气球存储室；6、顶盖；7、连杆；8、顶盖气缸；9、活塞杆二；10、防水薄膜；11、探空气球；12、探空仪；13、退线机；14、自动释放装置；15、放球绳；16、进气管；17、充气嘴；18、公头；19、释放气缸；20、套圈；21、锁定球；22、单向阀；23、螺纹短节；24、活塞杆一；25、氢气检测装置；26、氢气输入口；27、氢气输出口；28、减压阀；29、电磁阀；30、流量计；31、浮标；32、氢气输送管路；33、分流管路；34、氢气储罐；35、压缩空气罐；36、弹簧一；37、弹簧二。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本发明提供了一种浮标用探空气球自动施放系统，如图1所示，该系统能在无人值守的情况下，每天定时施放探空气球；施放一次消耗能量少，结构简单，能在恶劣的环境下有较强的稳定性。

一种浮标用探空气球自动施放系统，包括放球筒1，放球筒1内设置气球存储室5、分流舱室3、控制舱室2和气体存储舱室4，控制舱室2内设有供电装置和控制器，控制器与浮标上的数据采集控制系统连接，由控制器实现对整个系统的自动控制，以及与浮标之间的通信，利用浮标上的通信系统实现远程控制，简化系统结构。

如图1和2所示，在放球筒1内的中心处设有九个气球存储室5。如图3所示，气球存储室5开口处设有可以打开或闭合的顶盖6，顶盖6的驱动装置安装在气球存储室5开口处外沿上，驱动装置包括连杆7和顶盖气缸8，两节连杆7一端固定在顶盖6的边缘上，另一端固定在气球存储室开口处外沿上，顶盖气缸8底座安装在气球存储室开口处外沿上，活塞杆二9顶端安装在上段连杆7的中间位置，通过顶盖气缸8的活塞杆二9带动连杆7将顶盖6打开或关闭。

顶盖6下面设有一层防水薄膜10，可以阻挡外界的风雨侵袭。每个气球存储室5内存放一套探空气球11、探空仪12、退线机13和自动释放装置14；放球绳15缠绕在退线机13上，退线机13一端连接在充气嘴17上，另一端通过放球绳15拴在探空仪12上；顶盖气缸8上端活塞杆二9伸缩时，连杆7随着顶盖气缸8移动，从而带动顶盖6打开或闭合；顶盖6打开后，探空气球11充气，随着探空气球11体积的增大，会顶破防水薄膜10；探空气球11升空后，退线机13和探空仪12也随之升空，顶盖6闭合，在探空仪12重力的作用下，退线机13上的放球绳15会缓慢的释放下来，将探空气球11到探空仪12的距离分离至30米。探空仪12对高空的温度、压力、湿度和风等气象要素进行探测。

如图4所示，自动释放装置14包括单截止快速接头和释放气缸19；探空气球11的球柄扎牢在充气嘴17上，充气嘴17与单截止快速接头连接；单截止快速接头包括公头和母头两部分，公头18套于母头内，且公头18和母头之间设置锁定球21，锁定球21外设置套圈20，公头内设置弹簧一36和单向阀22，通过弹簧一36可以将单向阀22自动推出，起到密封作用。母头为螺纹短节23，与进气管16相连，螺纹短节23与公头18之间设置弹簧二37，可以在气球释放的瞬间提供一定的推力。释放气缸19的活塞杆一24顶端顶在套圈20外侧延伸出的横杆下面。充气过程中，锁定球21会锁住以确保公头和母头连接；探空气球11充气完成后，释放气缸19通入压缩空气，活塞杆一24向上伸长，带动套圈20向上移动，锁定球21自动向外滚动，母头被弹簧二37的反作用力弹开，公头与母头断开连接，单向阀22在弹簧一36的作用下自动关闭以阻断气体流动；探空气球11携带着充气嘴17和公头18升空。

如图5所示，分流舱室3内设置氢气输送管路32、分流管路33和氢气检测装置25，氢气输送管路32的氢气输入口26与氢气储罐34连接，氢气输送管路32上设置减压阀28和流量计30，分流管路33上设置电磁阀，分流管路的氢气输出口27与进气管16连接。

电磁阀29、氢气检测装置25和流量计30的电源端与供电装置相连，电磁阀29、氢气检测装置25和流量计30的输出端与控制器相连；氢气检测装置25用于检测分流舱室3中氢气的浓度，如果发现氢气泄漏，则关闭系统内的所有阀门，并通过浮标31上的通信系统将信号传回岸上；减压阀28用于减小气体管道中的压力；探空气球11对充入氢气量有严格的要求，流量计30实时监测充入探空气球11中的氢气量，将氢气量发送到控制器中，当达到设定值，控制器控制电磁阀29来控制管路的通断；分流管路33包括九条，每条管路装有一个电磁阀29来控制管路的通断，每条管路的氢气输出口27对应放球筒1中气球存储室5下面的进气管16，实现一次补充多次施放。

气体存储舱室4内设有两个气罐，用于存储氢气和压缩空气；氢气储罐34用于给探空气球充气，压缩空气罐35用于给气缸提供压缩空气。

如图6所示，浮标用探空气球自动施放系统安装在各个浮力舱的甲板上，一个浮标上最多可安装六套系统；岸上发出放球信号，通过浮标31上通信系统传递到控制器，顶盖气缸8通入压缩空气，带动连杆7打开顶盖6，然后打开将要施放管路的电磁阀29，探空气球11开始充气，当流量计30返回的值达到设定值时，关闭电磁阀29且释放气缸19通入压缩空气，活塞杆一24带动套圈20向上移动，单截止快速接头的公头与母头分离，探空气球11携带退线机13和探空仪12升空，最后关闭顶盖6。

本实施例中，放球筒底部开设多个出水口，防止内部积水。

本实施例的放球筒的直径为1.2米，高度为1.5米；存储室长为20厘米，宽为20厘米，高为25厘米。

放球筒1***包裹一层橡胶，并做防腐蚀处理，以适应海水的恶劣环境。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。