本發(fā)明關(guān)于一種探空氣球系留控制裝置，尤其是一種可用以控制探空氣球的系繩收放的探空氣球系留控制裝置。

背景技術(shù)：

近年來因空氣污染問題導(dǎo)致全球氣候變遷、自然災(zāi)害不斷，使得大氣環(huán)境污染探測與自然災(zāi)害監(jiān)控的課題日漸受到重視。

探測大氣環(huán)境最常使用的方式就是使用探空氣球，探空氣球的下方系有一個氣象探空儀，并由一根系繩連接至地面的一個控制裝置，利用該控制裝置控制該系繩的收放，從而控制該探空氣球的升空高度，以于該探空氣球帶著該氣象探空儀升降的過程中，由該氣象探空儀測得大氣的壓力、高度、溫度、濕度等數(shù)據(jù)。此外，還可在該系繩上間隔設(shè)有可定時控制的小馬達和采樣袋，于該探空氣球上升至最終高度后，由系于不同高度上的小馬達同步進行抽氣采樣。因此，取下采樣袋后，即可對采樣地的o3、nox、so2、nmhc、co等污染物進行濃度分析。

然而，由于探空氣球在空中易受到風(fēng)力不定時且不定向地推移，故使用現(xiàn)有的探空氣球系留控制裝置，實難單靠人力操作控制系繩的收放，維持該探空氣球停留在預(yù)定的升空高度。此外，事后更無從精確判斷其采樣時的確切位置，以致分析結(jié)果的準(zhǔn)確性不佳，對相關(guān)研究的幫助相當(dāng)有限。

再者，于卷收系繩的過程中，更因為該探空氣球受到風(fēng)力推移時會直接拉扯系繩，造成系繩無法被平順地卷收，從而在放長系繩時，常發(fā)生系繩卡住的情況，操作便利性不佳。

有鑒于此，現(xiàn)有的探空氣球系留控制裝置確實仍有加以改善之必要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種探空氣球系留控制裝置，可準(zhǔn)確控制探空氣球維持停留在預(yù)定的升空高度。

本發(fā)明提供一種探空氣球系留控制裝置，可提升收放系繩的順暢度。

本發(fā)明的探空氣球系留控制裝置，包括：一個基座；一個卷繞滾筒，該卷繞滾筒可旋轉(zhuǎn)地設(shè)于該基座；一個移繩模塊，該移繩模塊具有一個導(dǎo)引轉(zhuǎn)軸及一個滑座，該導(dǎo)引轉(zhuǎn)軸可旋轉(zhuǎn)地設(shè)于該基座，用以帶動該滑座沿著該導(dǎo)引轉(zhuǎn)軸的軸向往復(fù)位移，該滑座設(shè)有一個穿繩孔；一個驅(qū)動模塊，用以驅(qū)動該卷繞滾筒及該導(dǎo)引轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)；及一個理繩模塊，該理繩模塊具有一個第一延伸件，該第一延伸件由一個樞接部樞接該基座，一個第二延伸件的一端連接該第一延伸件，并與該樞接部相距預(yù)定的水平距離，一個引繩件樞接在該第二延伸件的另一端，多個張力輪設(shè)在該第二延伸件的兩端之間。

因此，本發(fā)明的探空氣球系留控制裝置，可準(zhǔn)確控制探空氣球維持停留在預(yù)定的升空高度，從而能夠明確得知各采樣袋采樣時的確切位置，提高分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。此外，本發(fā)明的探空氣球系留控制裝置還可借助該理繩模塊，維持系繩順暢地向上延伸，即使探空氣球的受風(fēng)方向突然改變，系繩仍不會有被大角度拉扯或大幅自轉(zhuǎn)等情況，可提升收放系繩的順暢度，達到提升操作便利性的目的。

其中，該導(dǎo)引轉(zhuǎn)軸的軸向平行于該卷繞滾筒的軸向，該導(dǎo)引轉(zhuǎn)軸的外環(huán)周面設(shè)有兩個螺旋導(dǎo)槽，該兩個螺旋導(dǎo)槽的方向相反且頭尾相連；該滑座設(shè)有一個螺孔，該導(dǎo)引轉(zhuǎn)軸貫穿并螺合于該螺孔。通過簡易的結(jié)構(gòu)，達到使該滑座沿著該導(dǎo)引轉(zhuǎn)軸的軸向往復(fù)位移的目的，具有提升制造及組裝便利性等功效。

其中，該滑座設(shè)有一個限位孔，該螺孔位于該穿繩孔與該限位孔之間，一個支桿貫穿該限位孔并固接于該基座。通過該支桿限制該滑座不會翻轉(zhuǎn)，具有提升該滑座的位移順暢度等功效。

其中，該兩個螺旋導(dǎo)槽的節(jié)距與用以連接探空氣球的系繩的徑寬相同，該系繩的一端連接固定于該卷繞滾筒的外環(huán)周面，另一端穿過該滑座的穿繩孔，再貫穿該第一延伸件的樞接部，并通過該多個張力輪張緊而向上延伸，穿出該引繩件后連接至該探空氣球；具有使系繩能連續(xù)密實而逐層地卷繞于卷繞滾筒上等功效。

其中，該穿繩孔位于該導(dǎo)引轉(zhuǎn)軸與該卷繞滾筒之間；具有提升導(dǎo)引系繩順暢卷收或放長等功效。

其中，該驅(qū)動模塊由一個連動組件連動該卷繞滾筒及該導(dǎo)引轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)；具有提升操作便利性等功效。

其中，該連動組件由一個第一齒輪及一個第二齒輪同軸連接該卷繞滾筒，一個第三齒輪同軸連接該導(dǎo)引轉(zhuǎn)軸，一個蝸桿嚙合該第一齒輪，一個鏈條連接該第二齒輪及該第三齒輪；通過簡易的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)連動效果，具有降低制造成本及提升組裝便利性等功效。

其中，該理繩模塊設(shè)有一個墊高件，該墊高件連接該基座并凸出在該基座的頂部，該墊高件設(shè)有一個樞接部，該樞接部供該第一延伸件的樞接部樞接。使系繩較不易磨損，且具有提升卷收或放長系繩時的順暢度等功效。

其中，該穿繩孔、該第一延伸件的樞接部或該墊高件的樞接部為陶瓷或表面鍍有聚四氟乙烯的金屬制品；具有避免磨傷系繩等功效。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明的探空氣球系留控制裝置，可準(zhǔn)確控制探空氣球維持停留在預(yù)定的升空高度，從而能夠明確得知各采樣袋采樣時的確切位置，提高分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。

此外，本發(fā)明的探空氣球系留控制裝置還可通過該理繩模塊，維持系繩順暢地向上延伸，即使探空氣球的受風(fēng)方向突然改變，系繩仍不會有被大角度拉扯或大幅自轉(zhuǎn)等情況，可提升收放系繩的順暢度，達到提升操作便利性的目的。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

圖1：本發(fā)明一實施例的立體分解結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2：本發(fā)明一實施例的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3：本發(fā)明一實施例的側(cè)剖結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4：本發(fā)明一實施例的實施示意圖；

圖5：本發(fā)明一實施例的第一延伸件樞轉(zhuǎn)后的側(cè)剖結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記說明

1基座11把手

2卷繞滾筒

3移繩模塊31導(dǎo)引轉(zhuǎn)軸

311螺旋導(dǎo)槽32滑座

321穿繩孔322螺孔

323限位孔33支桿

4驅(qū)動模塊41連動組件

411第一齒輪412第二齒輪

413第三齒輪414蝸桿

415鏈條416第四齒輪

42馬達43馬達控制器

5理繩模塊51第一延伸件

511樞接部52第二延伸件

53引繩件54張力輪

55墊高件551樞接部

b探空氣球c系繩

e1控制單元e2高度量測裝置

e3射頻裝置e4接收器

e5信號轉(zhuǎn)換器。

具體實施方式

為使本發(fā)明的上述及其他目的、特征及優(yōu)點能更明顯易懂，下文特根據(jù)本發(fā)明的較佳實施例，并配合所附附圖，作詳細說明如下：

請參照圖1、2，其是本發(fā)明探空氣球系留控制裝置的一個實施例，該探空氣球系留控制裝置大致上包括一個基座1，及設(shè)于該基座1的一個卷繞滾筒2、一個移繩模塊3、一個驅(qū)動模塊4及一個理繩模塊5。

該基座1是用以供各構(gòu)件組裝定位的，該基座1的形態(tài)可視需求而予以調(diào)整，不以本實施例所公開的附圖為限。在本實施例中，該基座1可以是由多個板片組裝而成的一個箱體，以將該卷繞滾筒2、該移繩模塊3及該驅(qū)動模塊4組裝在該基座1中，由該基座1對上述構(gòu)件提供保護功能；該理繩模塊5則可以組裝在該基座1的頂部。另外地，該基座1可具有預(yù)定重量，以對抗探空氣球b（標(biāo)示于圖4中）的牽引力而停留于地面。該基座1的側(cè)面可設(shè)一個把手11以便搬抬，該基座1的底部則可設(shè)有一個輪組（圖未繪示）以利搬動；所述輪組可選用工業(yè)級承重腳輪及含有剎車機構(gòu)的輪組，使操作者能輕易將該基座1搬至操作地點后固定，以迅速完成監(jiān)測站的架設(shè)。

該卷繞滾筒2設(shè)于該基座1內(nèi)，該卷繞滾筒2的外環(huán)周面可供系繩c的一端連接固定，該卷繞滾筒2可受驅(qū)動旋轉(zhuǎn)以卷收或放長該系繩c，進而控制由該系繩c連接的探空氣球b（標(biāo)示于圖4中）的升空高度。

請參照圖2、3，該移繩模塊3具有一個導(dǎo)引轉(zhuǎn)軸31及一個滑座32，該導(dǎo)引轉(zhuǎn)軸31可旋轉(zhuǎn)地設(shè)于該基座1內(nèi)，用以帶動該滑座32沿著該導(dǎo)引轉(zhuǎn)軸31的軸向往復(fù)位移，該滑座32設(shè)有一個穿繩孔321供該系繩c貫穿，以由該滑座32導(dǎo)引該系繩c密實而逐層地卷繞于該卷繞滾筒2上。

更詳言之，該導(dǎo)引轉(zhuǎn)軸31的軸向大致上平行于該卷繞滾筒2的軸向，該導(dǎo)引轉(zhuǎn)軸31的外環(huán)周面上可設(shè)有兩個螺旋導(dǎo)槽311，該兩個螺旋導(dǎo)槽311的方向相反且頭尾相連。該滑座32還設(shè)有一個螺孔322及一個限位孔323，該螺孔322位于該穿繩孔321與該限位孔323之間，該導(dǎo)引轉(zhuǎn)軸31貫穿并螺合于該螺孔322，一個支桿33貫穿該限位孔323并固接于該基座1。

因此，該導(dǎo)引轉(zhuǎn)軸31受驅(qū)動而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)時，該滑座32可受其中一個螺旋導(dǎo)槽311的牽引而產(chǎn)生位移，并通過該支桿33限制該滑座32不會翻轉(zhuǎn)，從而能夠平順地沿著該導(dǎo)引轉(zhuǎn)軸31的軸向位移；且該滑座32位移至該兩個螺旋導(dǎo)槽311的頭端或尾端時，可銜接到另一個螺旋導(dǎo)槽311而繼續(xù)往相反的一端位移，使該滑座32能沿著該導(dǎo)引轉(zhuǎn)軸31的軸向往復(fù)地產(chǎn)生位移。

此外，該導(dǎo)引轉(zhuǎn)軸31的兩個螺旋導(dǎo)槽311的節(jié)距（pitch）可設(shè)成約與該系繩c的徑寬相同，且該穿繩孔321位于該導(dǎo)引轉(zhuǎn)軸31與該卷繞滾筒2之間。因此，該導(dǎo)引轉(zhuǎn)軸31每轉(zhuǎn)動一圈，該滑座32即可位移一個系繩c的徑寬，使該系繩c得以連續(xù)密實而逐層地卷繞于該卷繞滾筒2上。

請參照圖1、2，該驅(qū)動模塊4可分別驅(qū)動該卷繞滾筒2及該導(dǎo)引轉(zhuǎn)軸31旋轉(zhuǎn)，或是由一個連動組件41連動該卷繞滾筒2及該導(dǎo)引轉(zhuǎn)軸31旋轉(zhuǎn)，使該卷繞滾筒2每轉(zhuǎn)一圈，該導(dǎo)引轉(zhuǎn)軸31也大概旋轉(zhuǎn)一圈，以順暢卷收或放長該系繩c。

詳言之，在設(shè)有該連動組件41的實施例中，可由一個第一齒輪411及一個第二齒輪412同軸連接該卷繞滾筒2，一個第三齒輪413同軸連接該導(dǎo)引轉(zhuǎn)軸31，一個蝸桿414嚙合該第一齒輪411，一個鏈條415由內(nèi)圈連接該第二齒輪412及該第三齒輪413；較佳于該第二齒輪412與該第三齒輪413之間另外設(shè)一個第四齒輪416嚙合在該鏈條415的外圈，使該鏈條415維持張緊狀態(tài)。

因此，當(dāng)該蝸桿414被驅(qū)動旋轉(zhuǎn)時，該蝸桿414可帶動該第一齒輪411旋轉(zhuǎn)，從而連動該第二齒輪412，及通過該鏈條415連動該第三齒輪413，達到連動該導(dǎo)引轉(zhuǎn)軸31的目的。換言之，該蝸桿414可通過多個齒輪改變傳動方向，及由齒輪設(shè)計達到適當(dāng)?shù)淖兯傩Ч谴藶楸绢I(lǐng)域技術(shù)人員能夠根據(jù)使用需求而予以變更及調(diào)整的，于此便不加以詳述。

另外地，該連動組件41的蝸桿414可以由手動驅(qū)動或是由一個馬達42直接或間接驅(qū)動。在由馬達42驅(qū)動的實施例中，可利用一個馬達控制器43與該馬達42電性連接，以便依據(jù)使用需求調(diào)控卷收或放長該系繩c（容后詳述）。

請參照圖1、3，該理繩模塊5包括一個第一延伸件51、一個第二延伸件52、一個引繩件53及多個張力輪54。該第一延伸件51設(shè)有一個樞接部511以樞設(shè)在該基座1的頂部，該第二延伸件52的一端連接該第一延伸件51，并與該樞接部511相距預(yù)定的水平距離；該引繩件53樞接在該第二延伸件52的另一端，該多個張力輪54設(shè)在該第二延伸件52的兩端之間。

因此，該系繩c穿過該滑座32的穿繩孔321后，可再貫穿該第一延伸件51的樞接部511，并通過該多個張力輪54張緊而向上延伸，最后由該引繩件53穿出并連接至探空氣球b（標(biāo)示于圖4中），從而在該探空氣球b飄動產(chǎn)生造成該系繩c轉(zhuǎn)動的情況時，由該第一延伸件51相對于該基座1樞轉(zhuǎn)，以減緩該系繩c的轉(zhuǎn)動情況。

其中，該第一延伸件51與該第二延伸件52可以是相互組裝的構(gòu)件，或是一體相連，本發(fā)明并不加以限制。此外，本實施例的理繩模塊5還可更進一步地設(shè)有一個墊高件55，該墊高件55連接該基座1并凸出在該基座1的頂部，該墊高件55設(shè)有一個樞接部551（例如一個軸承）,該樞接部551供該第一延伸件51的樞接部511樞接，以此再提高該第一延伸件51及其以上多個構(gòu)件相對于該卷繞滾筒2的位置，使該系繩c卷繞在該卷繞滾筒2上的部位，與該系繩c穿出該第一延伸件51的樞接部511的部位之間，不至于被大幅地斜向拉引，從而較不易磨損該系繩c，且可提升卷收或放長該系繩c的順暢度。另外地，供系繩c通過的穿繩孔321及樞接部551、511等處，都可選用陶瓷或表面鍍有聚四氟乙烯的金屬制品，以提供耐磨和滑順的特性，避免磨傷系繩c。

請參照圖4，本發(fā)明的探空氣球系留控制裝置使用時，一端連接固定在卷繞滾筒2的系繩c，其另一端可連接至一個探空氣球b；驅(qū)動模塊4的馬達控制器43則電連接一個控制單元e1（例如一臺筆記本電腦），以便下達控制該馬達控制器43運作情況的指令。其中，為能偵測該探空氣球b所在的高度，該探空氣球b可攜帶一個高度量測裝置e2（例如：gps裝置或電子高度計）及一個射頻裝置e3，該射頻裝置e3耦接設(shè)于地面的一個接收器e4，利用該射頻裝置e3將該高度量測裝置e2測得的高度值傳回該接收器e4，該接收器e4電連接一個信號轉(zhuǎn)換器e5，該信號轉(zhuǎn)換器e5再電連接該控制單元e1。另外，該馬達控制器43可內(nèi)含一個比例-積分-微分控制器（pid）。

因此，操作者能依據(jù)該射頻裝置e3實時回傳的高度值準(zhǔn)確地控制該馬達控制器43，從而控制該馬達42的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、加速、減速或調(diào)控該馬達42的扭力輸出，以放長或卷收該系繩c，使該探空氣球b能維持停留在監(jiān)測所需的高度、繼續(xù)升空、降低高度或拉回地面；或是從該控制單元e1輸入監(jiān)測所需的升空高度，并由該馬達控制器43動態(tài)地比對該射頻裝置e3所傳回的實時高度值，以對該馬達42輸出脈寬調(diào)變電壓，控制該卷繞滾筒2放長、固定或卷收該系繩c。

請參照圖3、5，根據(jù)前述結(jié)構(gòu)，當(dāng)該探空氣球b的受風(fēng)方向突然改變時，該系繩c會受到拉動及產(chǎn)生轉(zhuǎn)動；此時，該系繩c可連動該理繩模塊5的第二延伸件52以該第一延伸件51的樞接部511為軸心樞轉(zhuǎn)，使該系繩c在較鄰近該卷繞滾筒2的部位能始終維持順暢向上延伸的狀態(tài)，而不會有被大角度拉扯的情況，且該系繩c也不易發(fā)生自轉(zhuǎn)的情況。如此一來，無論是要卷收或是要放長該系繩c，都能維持順暢操作。

綜上所述，本發(fā)明的探空氣球系留控制裝置，可準(zhǔn)確控制探空氣球維持停留在預(yù)定的升空高度，從而能夠明確得知各采樣袋采樣時的確切位置，提高分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。

此外，本發(fā)明的探空氣球系留控制裝置還可通過該理繩模塊，維持系繩順暢地向上延伸，即使探空氣球的受風(fēng)方向突然改變，系繩仍不會有被大角度拉扯或大幅自轉(zhuǎn)等情況，可提升收放系繩的順暢度，達到提升操作便利性的目的。