李红泉 魏晓恒
摘 要： 系留气球以其显著优势被应用到许多领域。普遍依靠各类传感器采集的信息，得到系留气球在空中的工作状态，众多信息中，缆绳拉力是关系到使用安全性最重要的一项。根据受力分析，介绍了拉力采集的工作原理，设计了拉力监测流程并选取拉力变送器，通过实际应用验证了设计方法的合理性。
关键词： 系留气球； 受力分析； 拉力检测流程； 设计方法验证
中图分类号： TN06?34； V273 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）17?0094?03
Abstract： Tethered balloon is applied to many fields with its remarkable advantages. The working state of the tethered balloon in the air is known usually depends on all kinds of sensors to collect information. As for use security of tethered balloon， the cable tension is most important in lots of information. The principle of the tension collection is introduced according to the force analysis. The tension monitoring process was designed and a tension transducer was selected. The rationality of the design method was verified in practical applications.
Keywords： tethered balloon； force analysis； tension monitoring process； verification of design method
0 引 言
系留气球是一种约束型浮空器，它不需要动力，完全依靠自身浮力升空，浮力来源于内部充装的浮升气体。球体和地面之间用系留缆绳相连，地面缠绕装置拉动系留缆绳使之降落，拉力、风阻力和净浮力共同平衡空中力系，气动外形保持俯仰和滚转稳定，气体张力维持形状不变。依靠各类传感器采集空中信息，包括囊体压力、周围风向风速、温湿度、设备工作状态、缆绳拉力等参数，这些参数通过缆绳或无线设备传送至地面显示，成为技术人员判断的依据。目前，缆绳多为光电复合型，不仅担当承接拉力部件，更是参数传输的光纤通道和球上用电的电力通道，应急情况下，球上UPS也可以维持系统短暂工作。
系留气球具有载重能力强、留空时间长、使用成本低、操作维护简单等优势，广泛应用于民事和军事领域，担负观光、测量、实验和情报搜集、空中预警、信息中继、电子对抗等任务[1]。现在，许多国家在积极开展浮空器的使用研究，其中美国技术最先进，不仅成功将RAID系统用在阿富汗军事行动[2]，还把系留气球的预警纳入今后国防规划中[3]。
我国也于近几年开始发展该领域的技术应用，本文研究的内容就是对海通信系留气球项目的一部分。由于沿海气象环境复杂，条件严酷[4]，特别是海陆交界处的切变气流对使用影响最大，它不仅会造成俯仰和滚转角度剧烈变化，甚至会拉断系留缆绳，使气球在空中逃逸[5]。所以，从安全角度来讲，拉力监测是非常重要的环节，人们不断探索提高拉力测量准确度的研究[6]。
4 结 语
设备或软件的可靠性问题，在拉力测量过程中经常出现误警或虚警，大家采取了一些措施来剔除错误信息，这种措施以复杂软件或硬件实现，某种程度上增加了其他方面工作量。
总结多年的使用经验，重新设计改进了拉力采集显示方法，注重器件的耐用可靠，通过降低采样率的均值输出，减少了软件的复杂度。另外，将拉力等众多参数通过无线网桥传送至地面显示，可实现多点监控，减轻值守人员工作压力。
参考文献
[1] [英]库利 G A，吉勒特J D.飞艇技术[M].王生，译.北京：科学出版社，2007.
[2] 许盛海.浮空器信息化武器装备综述[J].浮空器研究，2007（2）：1?10.
[3] 殷铭燕.2005—2030年美国无人机系统发展路线图[M].北京：海军装备部航空装备科研订货部/海军装备研究院科技信息研究所，2006.
[4] 王继光，赵中军，王玉国，等.海上靶场试验水文气象保障[M].北京：国防工业出版社，2007.
[5] 李红泉.某型系留气球空中逃逸仿真分析[J].航空计算技术，2012（6）：103?106.
[6] 段玲琳，王志红.一种提高系留气球拉力传感器测量准确度的方法[J].浮空器研究，2011（3）：1?3.
[7] 国防科学技术工业委员会.GJB366.2?87大气风场[S].北京：国防科学技术工业委员会，1988.
[8] 袁红艳，刘宗强.系留气球升空/回收仿真训练系统设计[J].现代电子技术，2013，36（20）：41?44.
摘 要： 系留气球以其显著优势被应用到许多领域。普遍依靠各类传感器采集的信息，得到系留气球在空中的工作状态，众多信息中，缆绳拉力是关系到使用安全性最重要的一项。根据受力分析，介绍了拉力采集的工作原理，设计了拉力监测流程并选取拉力变送器，通过实际应用验证了设计方法的合理性。
关键词： 系留气球； 受力分析； 拉力检测流程； 设计方法验证
中图分类号： TN06?34； V273 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）17?0094?03
Abstract： Tethered balloon is applied to many fields with its remarkable advantages. The working state of the tethered balloon in the air is known usually depends on all kinds of sensors to collect information. As for use security of tethered balloon， the cable tension is most important in lots of information. The principle of the tension collection is introduced according to the force analysis. The tension monitoring process was designed and a tension transducer was selected. The rationality of the design method was verified in practical applications.
Keywords： tethered balloon； force analysis； tension monitoring process； verification of design method
0 引 言
系留气球是一种约束型浮空器，它不需要动力，完全依靠自身浮力升空，浮力来源于内部充装的浮升气体。球体和地面之间用系留缆绳相连，地面缠绕装置拉动系留缆绳使之降落，拉力、风阻力和净浮力共同平衡空中力系，气动外形保持俯仰和滚转稳定，气体张力维持形状不变。依靠各类传感器采集空中信息，包括囊体压力、周围风向风速、温湿度、设备工作状态、缆绳拉力等参数，这些参数通过缆绳或无线设备传送至地面显示，成为技术人员判断的依据。目前，缆绳多为光电复合型，不仅担当承接拉力部件，更是参数传输的光纤通道和球上用电的电力通道，应急情况下，球上UPS也可以维持系统短暂工作。
系留气球具有载重能力强、留空时间长、使用成本低、操作维护简单等优势，广泛应用于民事和军事领域，担负观光、测量、实验和情报搜集、空中预警、信息中继、电子对抗等任务[1]。现在，许多国家在积极开展浮空器的使用研究，其中美国技术最先进，不仅成功将RAID系统用在阿富汗军事行动[2]，还把系留气球的预警纳入今后国防规划中[3]。
我国也于近几年开始发展该领域的技术应用，本文研究的内容就是对海通信系留气球项目的一部分。由于沿海气象环境复杂，条件严酷[4]，特别是海陆交界处的切变气流对使用影响最大，它不仅会造成俯仰和滚转角度剧烈变化，甚至会拉断系留缆绳，使气球在空中逃逸[5]。所以，从安全角度来讲，拉力监测是非常重要的环节，人们不断探索提高拉力测量准确度的研究[6]。
4 结 语
设备或软件的可靠性问题，在拉力测量过程中经常出现误警或虚警，大家采取了一些措施来剔除错误信息，这种措施以复杂软件或硬件实现，某种程度上增加了其他方面工作量。
总结多年的使用经验，重新设计改进了拉力采集显示方法，注重器件的耐用可靠，通过降低采样率的均值输出，减少了软件的复杂度。另外，将拉力等众多参数通过无线网桥传送至地面显示，可实现多点监控，减轻值守人员工作压力。
参考文献
[1] [英]库利 G A，吉勒特J D.飞艇技术[M].王生，译.北京：科学出版社，2007.
[2] 许盛海.浮空器信息化武器装备综述[J].浮空器研究，2007（2）：1?10.
[3] 殷铭燕.2005—2030年美国无人机系统发展路线图[M].北京：海军装备部航空装备科研订货部/海军装备研究院科技信息研究所，2006.
[4] 王继光，赵中军，王玉国，等.海上靶场试验水文气象保障[M].北京：国防工业出版社，2007.
[5] 李红泉.某型系留气球空中逃逸仿真分析[J].航空计算技术，2012（6）：103?106.
[6] 段玲琳，王志红.一种提高系留气球拉力传感器测量准确度的方法[J].浮空器研究，2011（3）：1?3.
[7] 国防科学技术工业委员会.GJB366.2?87大气风场[S].北京：国防科学技术工业委员会，1988.
[8] 袁红艳，刘宗强.系留气球升空/回收仿真训练系统设计[J].现代电子技术，2013，36（20）：41?44.
摘 要： 系留气球以其显著优势被应用到许多领域。普遍依靠各类传感器采集的信息，得到系留气球在空中的工作状态，众多信息中，缆绳拉力是关系到使用安全性最重要的一项。根据受力分析，介绍了拉力采集的工作原理，设计了拉力监测流程并选取拉力变送器，通过实际应用验证了设计方法的合理性。
关键词： 系留气球； 受力分析； 拉力检测流程； 设计方法验证
中图分类号： TN06?34； V273 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）17?0094?03
Abstract： Tethered balloon is applied to many fields with its remarkable advantages. The working state of the tethered balloon in the air is known usually depends on all kinds of sensors to collect information. As for use security of tethered balloon， the cable tension is most important in lots of information. The principle of the tension collection is introduced according to the force analysis. The tension monitoring process was designed and a tension transducer was selected. The rationality of the design method was verified in practical applications.
Keywords： tethered balloon； force analysis； tension monitoring process； verification of design method
0 引 言
系留气球是一种约束型浮空器，它不需要动力，完全依靠自身浮力升空，浮力来源于内部充装的浮升气体。球体和地面之间用系留缆绳相连，地面缠绕装置拉动系留缆绳使之降落，拉力、风阻力和净浮力共同平衡空中力系，气动外形保持俯仰和滚转稳定，气体张力维持形状不变。依靠各类传感器采集空中信息，包括囊体压力、周围风向风速、温湿度、设备工作状态、缆绳拉力等参数，这些参数通过缆绳或无线设备传送至地面显示，成为技术人员判断的依据。目前，缆绳多为光电复合型，不仅担当承接拉力部件，更是参数传输的光纤通道和球上用电的电力通道，应急情况下，球上UPS也可以维持系统短暂工作。
系留气球具有载重能力强、留空时间长、使用成本低、操作维护简单等优势，广泛应用于民事和军事领域，担负观光、测量、实验和情报搜集、空中预警、信息中继、电子对抗等任务[1]。现在，许多国家在积极开展浮空器的使用研究，其中美国技术最先进，不仅成功将RAID系统用在阿富汗军事行动[2]，还把系留气球的预警纳入今后国防规划中[3]。
我国也于近几年开始发展该领域的技术应用，本文研究的内容就是对海通信系留气球项目的一部分。由于沿海气象环境复杂，条件严酷[4]，特别是海陆交界处的切变气流对使用影响最大，它不仅会造成俯仰和滚转角度剧烈变化，甚至会拉断系留缆绳，使气球在空中逃逸[5]。所以，从安全角度来讲，拉力监测是非常重要的环节，人们不断探索提高拉力测量准确度的研究[6]。
4 结 语
设备或软件的可靠性问题，在拉力测量过程中经常出现误警或虚警，大家采取了一些措施来剔除错误信息，这种措施以复杂软件或硬件实现，某种程度上增加了其他方面工作量。
总结多年的使用经验，重新设计改进了拉力采集显示方法，注重器件的耐用可靠，通过降低采样率的均值输出，减少了软件的复杂度。另外，将拉力等众多参数通过无线网桥传送至地面显示，可实现多点监控，减轻值守人员工作压力。
参考文献
[1] [英]库利 G A，吉勒特J D.飞艇技术[M].王生，译.北京：科学出版社，2007.
[2] 许盛海.浮空器信息化武器装备综述[J].浮空器研究，2007（2）：1?10.
[3] 殷铭燕.2005—2030年美国无人机系统发展路线图[M].北京：海军装备部航空装备科研订货部/海军装备研究院科技信息研究所，2006.
[4] 王继光，赵中军，王玉国，等.海上靶场试验水文气象保障[M].北京：国防工业出版社，2007.
[5] 李红泉.某型系留气球空中逃逸仿真分析[J].航空计算技术，2012（6）：103?106.
[6] 段玲琳，王志红.一种提高系留气球拉力传感器测量准确度的方法[J].浮空器研究，2011（3）：1?3.
[7] 国防科学技术工业委员会.GJB366.2?87大气风场[S].北京：国防科学技术工业委员会，1988.
[8] 袁红艳，刘宗强.系留气球升空/回收仿真训练系统设计[J].现代电子技术，2013，36（20）：41?44.
