[发明专利]浮空器充气测量装置、充气系统及充气方法

说明书

本发明涉及一种浮空器充气测量装置、充气系统及充气方法，浮空器充气测量装置，包括气体流通主体和温度测量模块，气体流通主体为中空管状结构，在气体流通主体口部，设置两片蜂窝过滤网，一方面避免由于气体流速过快对囊体造成的损伤，另一方面，网状通气孔可以有效降低流速，侧壁上设置有贯通安装孔并位于网状结构之间，温度测量模块安装于贯通安装孔，测温更加准确。在浮空器充气时，通过测温模块可以直接测量浮升气体传输过程中的温度，并结合气体状态方程准确计算浮空器的浮升气体质量与当前环境下的净浮力值，用以解决现有技术中浮空器发放之前的充气过程中存在的测量计算不准确的问题，实现浮空器净浮力值的准确计算。

技术领域

本发明涉及浮空器充气与充气量计算技术领域，尤其涉及一种浮空器充气测量装置、充气系统及充气方法。

背景技术

浮空器一般是指内部充入比重轻于空气的浮升气体、依靠浮力升空的飞行器。传统的浮空器可以分为飞艇、高空气球、系留气球这三大类；浮升气体一般较常使用氢气和氦气，但是由于氢气易燃易爆，具有一定的危险性，所以现在的浮空器多使用氦气作为浮升气体。

浮空器发放时，如何准确计算浮空器内部充入的充气量十分重要，直接影响浮空器能否顺利升空，进而决定浮空器的上升速度和驻空高度。如果充气量不足，则会导致浮空器的上升速度过慢甚至不能达到预期高度。反之，如果充气量过多，会导致浮空器的上升速度过快甚至因来不及排气，其压力就快速上升，浮空器内外压差将超过浮空器蒙皮材料的安全承压范围，进而损坏浮空器。充气量一般是指浮升气体的质量，它并不完全等同于净浮力值。净浮力是指浮升气体排开空气的体积产生的浮力减去浮升气体的重力；当浮升气体与大气温度一致时，其产生的净浮力值与浮升气体的质量成一个固定的比例系数，但是当浮升气体与大气温度不一致时，净浮力值的计算就不能简单地乘以这个比例系数，而应该通过气体状态方程和阿基米德原理联合求解。浮升气体质量决定了浮空器的平衡状态，而净浮力值决定了浮空器的初始升速。因此，在计算浮空器的充气量时，需要同时计算浮升气体的质量和净浮力值。

而在现有技术中，浮空器充气一般是通过高压气瓶、充气管和充气狼牙棒来实现。浮空器的充气量计算一般有三种方法：1)对于小型浮空器可以采用拉力计直接称量的方法，该方法对小型浮空器充气量计算较为准确且方便，但是对大型浮空器或者野外充气有地面风影响时就无法准确测量，并且通过直接称量法得到的其实是在当前环境下的净浮力值，而不是浮升气体的质量。2)一般的浮空器都可以采用电子流量计来测量流体的流速和流量。充气时，将流量计的一端与高压气瓶连接，另一端与充气管连接，流量计上即可显示流速和流量，继而得到浮升气体总质量。其优点是操作简单，使用方便，可即时读数，缺点是测量结果有一定的误差性，主要存在零点漂移问题，而且外界振动和干扰、流体温度和密度、流体流速等都对测量结果有影响，特别当流速较低时测量误差就会很大。而且，通过流量计测量计算直接得到的是浮升气体的质量，不能准确计算当前环境条件下的净浮力值。3)利用高压气瓶内气体在不同压力和温度下的密度插值关系进行充气量计算。现有方法是通过测量高压气瓶出口压力和高压气瓶的表面温度，利用气体在不同压力和温度下的密度插值关系来计算充气量，但是这种计算方法的误差来源于高压气瓶的表面温度并不是真实的输出的气体温度。根据经验，气体绝热膨胀会快速降温，因此输出的气体温度会低于气瓶温度。

基于上述现有技术中存在的浮空器的充气过程中存在的问题，亟需一种更为准确的充气装置和方法去优化浮空器的充气计量过程。

发明内容

本发明提供一种浮空器充气测量装置、充气系统及充气方法，用以解决现有技术中浮空器发放之前的充气过程中存在的测量计算不准确的问题，实现浮空器净浮力值的准确计算。

本发明提供一种浮空器充气测量装置，包括气体流通主体和温度测量模块，所述气体流通主体为中空的可以使气体通过的管状结构，所述气体流通主体侧壁上设置有贯通安装孔；所述温度测量模块安装于所述贯通安装孔，用于对通过所述气体流通主体的气体进行测温。