本發(fā)明涉及空間技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種系留氣球總裝調(diào)整方法。

背景技術(shù)：

系留氣球作為可快速部署、長期定點駐留的浮空器，可作為地面通信覆蓋、廣域物聯(lián)網(wǎng)、大范圍光學(xué)監(jiān)控等載荷的搭載平臺，為智能城市的構(gòu)建提供服務(wù)。通常系留氣球包括主囊體結(jié)構(gòu)、整流罩、載荷吊艙結(jié)構(gòu)及系留結(jié)構(gòu)等，其中系留結(jié)構(gòu)為保證球體長期駐空及抗風(fēng)能力的關(guān)鍵部分，應(yīng)具備足夠的受力承載能力及運動穩(wěn)定性。故系留結(jié)構(gòu)的總裝后實際位置、系留氣球的初始攻角、系留氣球的重力重心分布等信息為影響球體狀態(tài)的關(guān)鍵因素。

傳統(tǒng)系留氣球的設(shè)計放飛過程中，通常對上述因素不予測量及調(diào)整，完全依賴于設(shè)計及加工的能力，對球體的抗風(fēng)能力難以作準(zhǔn)確的事前評估。本發(fā)明提出一套系留氣球充氣組裝精測調(diào)整方法，對上述系留結(jié)構(gòu)的總裝后位置、系留氣球初始攻角、系留氣球的重力重心分布等進(jìn)行測量及調(diào)整，有助于提高系留氣球駐空工作的抗風(fēng)能力。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種系留氣球的總裝調(diào)整方法，能夠提高系留浮空產(chǎn)品的受力承載可靠性及環(huán)境適應(yīng)性。

根據(jù)本發(fā)明提供一種系留氣球總裝調(diào)整方法，包括如下步驟：

a、測量多組關(guān)于球體攻角a、系留纜繩拉力t0、系留點的位置坐標(biāo)(xc，yc)的數(shù)據(jù)；

b、將測得的多組數(shù)據(jù)分別帶入公式b-g-t0＝0，以及公式g*(xc*cosa-yc*sina)+t0*(yt*sin(-a)+xt*cosa)＝0，計算得出系留氣球球體的重力值及質(zhì)心位置，其中，b為系留氣球所受浮力；

c、對系留氣球的系留點進(jìn)行穩(wěn)定性分析驗算，確定是否符合要求。

優(yōu)選地，所述步驟a包括如下步驟：

a11、在各級系留拉索上靠近所述系留氣球系留點的一端分別安裝花籃螺絲，并完成對系留氣球的充氣組裝過程，使系留氣球處于錨泊狀態(tài)；

a12、將所述系留氣球從錨泊狀態(tài)調(diào)整至其系留纜繩受力狀態(tài)；

a13、完成系留點初始位置測量、系留氣球球體初始攻角測量，以及系留纜繩初始拉力測量；

a14、觀察各級系留拉索的受力情況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)未受力的拉索，則拽引粗測該拉索長度調(diào)整值，當(dāng)發(fā)現(xiàn)各級拉索均已受力，則測量各級拉索的拉力并記錄；

a15、將系留氣球調(diào)整至錨泊狀態(tài)，根據(jù)拉索受力測量結(jié)果調(diào)整拉索長度；

a16、再次將系留氣球調(diào)整至系留纜繩受力狀態(tài)，測量各級拉索的拉力并記錄，穩(wěn)定后完成系留點位置測量、氣球攻角測量，并記錄系留纜繩拉力；

a17、重復(fù)步驟a11和步驟a12，直至測出多組數(shù)據(jù)。

優(yōu)選地，所述步驟a還包括如下步驟：

系留拉索長度調(diào)整過程中，球體每上升一次，便進(jìn)行一次所述系留點的位置坐標(biāo)測量、球體攻角測量，以及系留纜繩拉力測量，從而得到多組測量數(shù)據(jù)。

優(yōu)選地，所述將球體調(diào)整至錨泊狀態(tài)，根據(jù)拉索受力測量結(jié)果調(diào)整拉索長度包括：

當(dāng)存在未受力拉索且粗測長度調(diào)整值大于長度預(yù)設(shè)值時，則直接更換此拉索；

當(dāng)拉索不需要更換時，根據(jù)理論計算的拉索的受力值，以及測得的拉索的拉力值，調(diào)節(jié)對應(yīng)花籃螺絲行程。

優(yōu)選地，所述長度預(yù)設(shè)值為花籃螺絲可調(diào)節(jié)行程的1/3-3/4。

優(yōu)選地，測量系留點的位置坐標(biāo)測量、球體攻角測量，以及系留纜繩拉力測量步驟在無風(fēng)狀態(tài)或者風(fēng)力小于風(fēng)力預(yù)設(shè)值的狀態(tài)下進(jìn)行。

優(yōu)選地，所述對系留氣球的系留點進(jìn)行穩(wěn)定性分析驗算，確定是否符合要求的步驟包括：

當(dāng)驗算結(jié)果滿足要求，則球體中心位置不做調(diào)整；

當(dāng)驗算結(jié)果不滿足要求，則重新對球體重心位置進(jìn)行調(diào)整。

優(yōu)選地，所述當(dāng)驗算結(jié)果不滿足要求，則重新對球體重心位置進(jìn)行調(diào)整的步驟包括：

計算球體重心位置的調(diào)整值，并給出系留氣球吊艙的配重重量及配重的安裝位置。

優(yōu)選地，所述步驟b還包括：

計算得出系留氣球球體的多組重力值及質(zhì)心位置數(shù)據(jù)，并將多組數(shù)據(jù)中的重力值數(shù)據(jù)求平均值。

優(yōu)選地，所述平均值經(jīng)平方根公式求出。

本發(fā)明提供的系留氣球的總裝調(diào)整方法，可實現(xiàn)系留氣球重量重心測量調(diào)整、系留氣球初始攻角測量、系留結(jié)構(gòu)位置測量調(diào)整，提高系留浮空產(chǎn)品的受力承載可靠性及環(huán)境適應(yīng)性。

附圖說明

通過以下參照附圖對本發(fā)明實施例的描述，本發(fā)明的上述以及其他目的、特征和優(yōu)點將更為清楚。

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的系留氣球的總裝調(diào)整方法。

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的系留氣球的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的數(shù)據(jù)測量方法的示意圖。

圖中：球體1、系留拉索2、系留纜繩3、花籃螺絲4、錨泊設(shè)備5、拉力計6、系留點7。

具體實施方式

以下將參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的各種實施例。在各個附圖中，相同的元件采用相同或類似的附圖標(biāo)記來表示。為了清楚起見，附圖中的各個部分沒有按比例繪制。

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的系留氣球的總裝調(diào)整方法。如圖1所示，具體步驟可參考步驟s01-s03。

在步驟s01中，測量多組關(guān)于球體1攻角a、系留纜繩3拉力t0、系留點的位置坐標(biāo)(xc，yc)的值。

該步驟s01又包括如下步驟：

s011、在各級系留拉索2上靠近所述系留氣球系留點的一端分別安裝花籃螺絲4，并完成對系留氣球的充氣組裝過程，使系留氣球處于錨泊狀態(tài)。

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的系留氣球的結(jié)構(gòu)示意圖。參考圖2，系留氣球經(jīng)系留纜繩3錨泊于地面上的錨泊設(shè)備5。具體的，將各級系留拉索2分別截成兩段，其中第一段的第一端連接于系留氣球的球體1上，另一端連接于花籃螺絲4的第一端；第二段的第一端連接于花籃螺絲4的第二端，另一端連接于系留點7上。通過調(diào)整花籃螺絲4的長度，可調(diào)節(jié)各級系留拉索2的總長度。當(dāng)安裝好花籃螺絲4后，對系留氣球進(jìn)行充氣組裝，并使系留氣球處于錨泊狀態(tài)。在此狀態(tài)下，系留氣球的系留纜繩3處于松弛狀態(tài)，不受力，僅有系留拉索2受力。并且，系留拉索2匯聚至匯聚處后，裝有拉力計6，并與系留纜繩3相連，可測得球體1系留纜繩3的拉力。

s012、將所述系留氣球從錨泊狀態(tài)調(diào)整至其系留纜繩3受力狀態(tài)，使得球體1高度能使系留纜繩3張緊受力即可。

s013、完成系留點7初始位置測量、系留氣球球體1初始攻角測量，以及系留纜繩3初始拉力測量。

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的數(shù)據(jù)測量方法的示意圖。參考圖3，在該步驟中，將球體1調(diào)整為系留纜繩3承力狀態(tài)后，進(jìn)行如下操作。

s0131、在球頭球尾選定標(biāo)識點a和b，ab與球體1軸線平行；

s0132、在球旁地面上選取c和d兩點，將全站儀固定在c點，即以c點為原點，測量cd距離，并將d點方向設(shè)為0度；

s0133、放系留拉索2、系留纜繩3及頭錐拉索(圖中未示)，直至系留點升空，系留點標(biāo)識為c點；

s0134、停止系留纜繩3收放，繼續(xù)釋放系留拉索2和頭錐拉索直到松弛，再稍稍收緊，以系留拉索2和頭錐拉索呈緊繃狀態(tài)且球體1不被拉動為限；

s0135、利用設(shè)置于c點的全站儀多次測量a、b、d點俯仰角和水平角；

s0136、將全站儀移動到d點，即以d點為原點，對準(zhǔn)c點方向設(shè)為180度；

s0137、多次測量a、b、c點俯仰角和水平角；

s0138、計算a、b、c、d點坐標(biāo)值，得出系留點初始位置、球體1初始攻角，并通過拉力計6記錄系留纜繩3的拉力。

s014、觀察各級系留拉索2的受力情況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)未受力的系留拉索，則拽引粗測該拉索長度調(diào)整值，當(dāng)發(fā)現(xiàn)各級系留拉索2均已受力，則測量各級系留拉索2的拉力并記錄。

s015、將系留氣球調(diào)整至錨泊狀態(tài)，根據(jù)系留拉索2受力測量結(jié)果調(diào)整系留拉索2長度。

具體的，根據(jù)步驟s014中測得的各級系留拉索2的受力情況調(diào)整拉索2長度。當(dāng)存在未受力系留拉索2且粗測長度調(diào)整值大于長度預(yù)設(shè)值時，則直接更換此系留拉索2；當(dāng)系留拉索2不需要更換時，根據(jù)理論計算的系留拉索2的受力值，以及測得的系留拉索2的拉力值，試調(diào)節(jié)對應(yīng)花籃螺絲4行程。所述長度預(yù)設(shè)值為花籃螺絲4可調(diào)節(jié)行程的1/3-3/4，例如該長度預(yù)設(shè)值為花籃螺絲4可調(diào)節(jié)行程的1/2。調(diào)整時參考已測得的系留點位置值，盡量使系留點位置靠近理論計算值。

s016、再次將系留氣球調(diào)整至系留纜繩3受力狀態(tài)，測量各級拉索2的拉力并記錄，穩(wěn)定后完成系留點7位置測量、系留氣球攻角測量，并經(jīng)拉力計6記錄系留纜繩3拉力；

s017、重復(fù)步驟s011和步驟s012，直至測出多組數(shù)據(jù)。

其中，系留拉索2長度調(diào)整過程中，球體1每上升一次，便進(jìn)行一次所述系留點的位置坐標(biāo)測量、球體1攻角測量，以及系留纜繩3拉力測量，從而得到至少兩組測量數(shù)據(jù)。在該實施例中，以得到兩組測量數(shù)據(jù)來做說明，即得到第一組數(shù)據(jù)為：球體1攻角a1、系留纜繩3拉力t01、系留點的位置坐標(biāo)(xc1，yc1)，第二組數(shù)據(jù)為：球體1攻角a2、系留纜繩3拉力t02、系留點的位置坐標(biāo)(xc2，yc2)。

系留點的位置坐標(biāo)測量、球體1攻角測量，以及系留纜繩3拉力測量步驟在無風(fēng)狀態(tài)或者風(fēng)力小于風(fēng)力預(yù)設(shè)值的狀態(tài)下進(jìn)行，以便保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

在步驟s02中，將測得的上述兩組數(shù)據(jù)分別帶入公式b-g-t0＝0，

以及公式

g*(xc*cosa-yc*sina)+to*(yt*sin(-a)+xt*cosa)＝0，計算得出系留氣球球體的重力值g及質(zhì)心位置(xt，yt)。其中，b為系留氣球所受浮力值。

作為優(yōu)選方案，計算得出系留氣球球體1的多組重力值及質(zhì)心位置數(shù)據(jù)，并將多組數(shù)據(jù)中的重力值數(shù)據(jù)求平均值。以便減小重力值及質(zhì)心位置數(shù)據(jù)的計算誤差，得到比較準(zhǔn)確的計算結(jié)果。所述平均值可經(jīng)例如平方根公式求出。在步驟s03中，對系留氣球的系留點進(jìn)行穩(wěn)定性分析驗算，確定是否符合要求。

利用完成系留拉索2長度調(diào)整后實測的系留點位置7、球體1重力值、球體1質(zhì)心位置，進(jìn)行系留點穩(wěn)定性分析驗算：a)若滿足要求，則球體1重心不需作調(diào)整；b)若不合要求，則計算球體1重心位置的調(diào)整值。更新后的位置應(yīng)盡量靠近原位置，并給出配重吊艙的重量及位置調(diào)整策略，盡量通過調(diào)整配重吊艙配重塊重量實現(xiàn)。

在本申請中，可實現(xiàn)系留氣球重量重心測量調(diào)整、系留氣球初始攻角測量、系留結(jié)構(gòu)位置測量調(diào)整，提高系留浮空產(chǎn)品的受力承載可靠性及環(huán)境適應(yīng)性。

應(yīng)當(dāng)說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

最后應(yīng)說明的是：顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。