本發(fā)明涉及一種氣象偵測系統(tǒng)，特別涉及一種用于高海拔的空中氣象偵測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

高空氣象探測是邊界層大氣研究的重要手段，其主要是通過探空氣球攜帶的探空儀器進(jìn)行高空氣象要素的測量和數(shù)據(jù)采集。探空氣球用于攜帶各類無線電探空儀器或其他電子設(shè)備升空進(jìn)行溫度、大氣壓力、濕度、風(fēng)速風(fēng)向等氣象要素測量的氣球，在氣象學(xué)發(fā)展和天氣預(yù)報(bào)工作中起到了重要作用。在使用探空氣球探測高空大氣的過程中，通常需要實(shí)時(shí)調(diào)整探空氣球所處的高度，以便攜帶的探空儀器或電子設(shè)備能夠采集不同高度下的大氣數(shù)據(jù)。但目前高空氣象探測領(lǐng)域普遍使用的一次性的探空氣球不能滿足實(shí)時(shí)調(diào)整探空氣球高度的要求，且功能單一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

【1】要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單緊湊、能根據(jù)需求調(diào)整高度、且具有自發(fā)電功能的用于高海拔的空中氣象偵測系統(tǒng)。

【2】解決問題的技術(shù)方案

本發(fā)明提供一種用于高海拔的空中氣象偵測系統(tǒng)，其包括：

由柔性材料制成的氣球本體1，在所述氣球本體內(nèi)部充有密度小于空氣的氣體，用于浮于空中；

設(shè)備室2，安裝在所述氣球本體的下端，作為用于安裝其他部件的載體；所述設(shè)備室為圓柱形，所述設(shè)備室內(nèi)設(shè)有水平隔板，所述水平隔板將所述設(shè)備室隔成上腔和下腔22，所述上腔的側(cè)壁周向均布有偶數(shù)個(gè)風(fēng)口21，所述風(fēng)口通過風(fēng)道與位于所述上腔中心的腔室連通，所述腔室內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝有葉輪24，所述葉輪的轉(zhuǎn)軸向下延伸至所述下腔內(nèi)；所述下腔內(nèi)設(shè)有發(fā)電機(jī)26和卷筒25，所述卷筒和所述葉輪的轉(zhuǎn)軸分別通過單向驅(qū)動(dòng)組件與所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸連接，所述發(fā)電機(jī)與一電池組27連接；所述卷筒的轉(zhuǎn)軸上設(shè)有扭簧，所述卷筒上纏繞有用于連接底面的纜繩3；所述設(shè)備室內(nèi)安裝有與所述電池組連接且用于定位或天氣監(jiān)測的電器組件；

所述設(shè)備室的重心位于所述葉輪的軸線與所述葉輪的下端面所在平面的交點(diǎn)上。

進(jìn)一步的，所述上腔的頂部傾斜開設(shè)有兩連通所述氣球內(nèi)腔和所述風(fēng)口的閥孔，其中一所述閥孔內(nèi)設(shè)有泄壓閥，另一所述閥孔內(nèi)設(shè)有與位于所述下腔內(nèi)的充氣泵連接的充氣閥。

進(jìn)一步的，所述充氣閥與所述充氣泵通過金屬管連接，所述金屬管外纏繞有與電熱絲。

進(jìn)一步的，所述風(fēng)口的入口端面積大于風(fēng)口的出口端面積。

進(jìn)一步的，所述腔室的高度與所述風(fēng)口入口端的高度相同。

進(jìn)一步的，所述腔室的橫截面為圓形、且所述腔室的橫截面積等于所述風(fēng)口的入口端的面積之和。

進(jìn)一步的，所述單向驅(qū)動(dòng)組件包括外套筒31及同軸設(shè)置在所述外套筒內(nèi)的內(nèi)套筒32，所述外套筒的側(cè)壁周向均布有斜齒321，所述外套筒的內(nèi)壁周向均布有至少兩個(gè)彈性壓舌311，所述彈性壓舌通過扭簧安裝在所述外套筒內(nèi)壁，所述外套筒向所述斜齒的長邊方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，所述斜齒長邊擠壓所述彈性壓舌長邊并使所述外套筒與所述內(nèi)套筒之間形成轉(zhuǎn)動(dòng)相位差；所述外套筒背向所述斜齒的長邊方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，所述斜齒短邊與所述彈性壓舌短邊接觸并使所述外套筒帶動(dòng)所述內(nèi)套筒轉(zhuǎn)動(dòng)。

進(jìn)一步的，所述彈性壓舌的長邊與所述斜齒的長邊均為弧形面，且所述彈性壓舌的弧形面半徑為所述斜齒的弧形面半徑的兩倍。

進(jìn)一步的，所述外套筒的軸線位于所述彈性壓舌的短邊與所述斜齒的端邊的接觸面所構(gòu)成的平面內(nèi)。

進(jìn)一步的，所述氣球本體所產(chǎn)生的浮力與所述設(shè)備室的質(zhì)量比大于等于3/2且小于等于3/1。

【3】有益效果

本發(fā)明用于高海拔的空中氣象偵測系統(tǒng)，配設(shè)泄壓閥和充氣閥，能根據(jù)需求調(diào)整氣球高度；配設(shè)葉輪，能實(shí)現(xiàn)自助發(fā)電并對(duì)內(nèi)部電器進(jìn)行供電，對(duì)底面依賴性小，可靠性高；配設(shè)與發(fā)動(dòng)機(jī)連接的卷筒，能充分利用氣球的高度差或受風(fēng)擺動(dòng)的動(dòng)能并將其轉(zhuǎn)化為電能；且對(duì)整體進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，可靠性高，穩(wěn)定性好，使用壽命長。

附圖說明

圖1為本發(fā)明用于高海拔的空中氣象偵測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明用于高海拔的空中氣象偵測系統(tǒng)的剖視圖；

圖3為本發(fā)明用于高海拔的空中氣象偵測系統(tǒng)的單向驅(qū)動(dòng)組件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為圖3中a部放大圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，詳細(xì)介紹本發(fā)明實(shí)施例。

參閱圖1至圖4，本發(fā)明提供一種用于高海拔的空中氣象偵測系統(tǒng)，其包括氣球本體和設(shè)備室；且氣球本體所產(chǎn)生的浮力與所述設(shè)備室的質(zhì)量比大于等于3/2且小于等于3/1。

氣球本體1由柔性材料制成，在該氣球本體內(nèi)部充有密度小于空氣的氣體，用于浮于空中；

設(shè)備室2安裝在所述氣球本體的下端，作為用于安裝其他部件的載體；設(shè)備室為圓柱形，氣球本體安裝在該設(shè)備室的頂面，在設(shè)備室內(nèi)設(shè)有水平隔板，該水平隔板將設(shè)備室隔成上腔和下腔22，在上腔的側(cè)壁周向均布有偶數(shù)個(gè)風(fēng)口21，本實(shí)施例中，該風(fēng)口數(shù)量為六個(gè)，風(fēng)口通過風(fēng)道與位于上腔中心的腔室連通，在該腔室內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝有葉輪24，葉輪的轉(zhuǎn)軸向下延伸至下腔內(nèi)；且在葉輪轉(zhuǎn)軸與水平隔板之間設(shè)有機(jī)械密封，防止雜質(zhì)或水進(jìn)入下腔，在下腔內(nèi)設(shè)有發(fā)電機(jī)26和卷筒25，在下腔的內(nèi)壁設(shè)有由保溫材料制成的保溫層，卷筒和葉輪的轉(zhuǎn)軸分別通過單向驅(qū)動(dòng)組件與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸連接，發(fā)電機(jī)與一電池組27連接；在卷筒的轉(zhuǎn)軸上設(shè)有扭簧，同時(shí)在卷筒上纏繞有用于連接地面的纜繩3，該纜繩主要起固定作用，避免其飄走；在設(shè)備室內(nèi)安裝有與電池組連接且用于定位或天氣監(jiān)測的電器組件；本實(shí)施例中的設(shè)備室的重心位于葉輪的軸線與葉輪的下端面所在平面的交點(diǎn)上；為了進(jìn)一步智能化，實(shí)現(xiàn)高度的自動(dòng)調(diào)節(jié)，在上腔的頂部傾斜開設(shè)有兩連通氣球內(nèi)腔和風(fēng)口的閥孔，其傾斜角度與水平面之間的夾角大于等于45度且小于等于60度，其中一閥孔內(nèi)設(shè)有泄壓閥，另一閥孔內(nèi)設(shè)有與位于下腔內(nèi)的充氣泵連接的充氣閥；充氣閥與充氣泵通過金屬管連接，在該金屬管外纏繞有與電熱絲，用于對(duì)內(nèi)部氣體進(jìn)行加熱，泄壓閥用于排氣，需降低高度時(shí)開啟；本實(shí)施例中，風(fēng)口的入口端面積大于風(fēng)口的出口端面積，其橫截面為圓形，即整體為喇叭形，且腔室的高度與風(fēng)口入口端的高度(直徑)相同；本實(shí)施例中，腔室的橫截面為圓形、且腔室的橫截面積等于所有風(fēng)口的入口端的面積之和。

以下對(duì)單向驅(qū)動(dòng)組件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明，

單向驅(qū)動(dòng)組件包括外套筒31及同軸設(shè)置在外套筒內(nèi)的內(nèi)套筒32，在外套筒的側(cè)壁周向均布有斜齒321，該斜齒具有一個(gè)長邊和一個(gè)短邊，同時(shí)在外套筒的內(nèi)壁周向均布有至少兩個(gè)彈性壓舌311，該彈性壓舌也具有一個(gè)長邊和一個(gè)端面，且彈性壓舌的長邊大于斜齒的長邊，彈性壓舌通過扭簧安裝在外套筒內(nèi)壁，該扭簧使彈性壓舌的長邊有靠近斜齒的運(yùn)動(dòng)趨勢，外套筒向斜齒的長邊方向運(yùn)動(dòng)(轉(zhuǎn)動(dòng))時(shí)，即圖3中的外套管順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，斜齒長邊擠壓彈性壓舌長邊并使彈性壓舌轉(zhuǎn)動(dòng)從而使外套筒與內(nèi)套筒之間形成轉(zhuǎn)動(dòng)相位差；外套筒背向斜齒的長邊方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，即圖3中的外套管逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，斜齒短邊與彈性壓舌短邊接觸并使兩者實(shí)現(xiàn)剛性接觸，從而使外套筒帶動(dòng)內(nèi)套筒轉(zhuǎn)動(dòng)；為了提高驅(qū)動(dòng)效果，本實(shí)施例中，彈性壓舌的長邊與斜齒的長邊均為弧形面，且彈性壓舌的弧形面半徑為斜齒的弧形面半徑的兩倍，同時(shí)，外套筒的軸線位于彈性壓舌的短邊與斜齒的短邊的接觸面所構(gòu)成的平面內(nèi)。

本發(fā)明用于高海拔的空中氣象偵測系統(tǒng)，配設(shè)泄壓閥和充氣閥，能根據(jù)需求調(diào)整氣球高度；配設(shè)葉輪，能實(shí)現(xiàn)自助發(fā)電并對(duì)內(nèi)部電器進(jìn)行供電，對(duì)底面依賴性小，可靠性高；配設(shè)與發(fā)動(dòng)機(jī)連接的卷筒，能充分利用氣球的高度差或受風(fēng)擺動(dòng)的動(dòng)能并將其轉(zhuǎn)化為電能；且對(duì)整體進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，可靠性高，穩(wěn)定性好，使用壽命長。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。