一种临近空间大规格探空气球模具及其浸渍方法技术

本发明专利技术公开了一种临近空间大规格探空气球模具，包括木质球柄和杨桃形球身，球柄与球身的中轴为同轴一体结构，球柄的自由端端部设有能移动并罩住球柄对其进行加热的预热套环，球柄的自由端外周沿轴向设有多条用于增加胶膜下滑阻力的防滑凹槽；球柄及中轴的中心挖空并镶嵌一重密度材料的增密镶嵌条，使模具的整体密度接近1g/cm

A large size sounding balloon mold and its impregnation method in the adjacent space

【技术实现步骤摘要】
一种临近空间大规格探空气球模具及其浸渍方法
本专利技术属于高空气象探测领域，具体涉及一种临近空间大规格探空气球模具及其浸渍方法。
技术介绍
探空气球是高空气象探测最常用的一种运载载体，探空气球主要采用天然胶乳为主体材料制备成球皮，通过充灌比空气密度小的氢气或氦气产生浮空动力，携带探空仪器进行高空气象要素(如温度、湿度、气压、风等)探测，是现有几种高空气象探测手段中最经济便捷、数据获取最安全有效、探测时空分辨率最高、覆盖最广的一种业务化运行手段。探空气球升空的飞行动力源自气球内部充灌气体密度小于球外空气密度，使得气球所受浮力大于系统自重，从而提供向上飞行动力。由于大气分布并不均匀，随着高度增加，空气密度急剧减小，需要气球提供足够大膨胀体积以维持足够浮力使气球持续向上飞行。因此，为获得更高升空高度，需要更大规格的探空气球。以气球升空至50km为例，此时高空大气密度仅为地面大气密度的0.08％，气球膨胀体积为地面体积的1100倍，球皮变薄至0.8微米，气球规格大约在7000克以上。探空气球模具一般采用结构呈杨桃形的木质材料制成，材料轻质，易于加工，现有技术制作大规格气球，一般采用等比例放大小规格气球模具制成大规格气球模具，再进行大规格气球制作。该方法存在以下缺点：1、对小规格气球模具进行简单放大后，随着模具体积加大，浸渍气球时产生的浮力成倍加大，由于模具一般为木质，密度小于浸渍配合胶乳，由此，随着模具体积增大，产生的净浮力是增大的。为了保持模具下行浸渍，浸渍机必须额外对模具或模具框施加向下压力。r>2、现有技术对模具或模具框施加压力一般采用加重物方式进行，这一方式有一个缺点在于施加重物处于模具上部，而模具浸渍胶乳中其浮心处于胶乳液面下，由此导致系统重心远高于浮心，随着模具加大，浮力加大，极易导致模具在胶乳中前后左右晃动，产生气泡以及影响胶乳胶凝成膜一致性。3、现有技术一般采用模具垂直浸渍，随着模具加大，胶膜重量加大，在重力作用下极易下滑，球瓣膜之间易产生胶条、粘着等缺陷，导致大规格气球成品合格率很低(不到70％)。4、采用现有技术模具制作气球批次间一致性较差，气球升空高度及有效率不稳定。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种结构简单、模具浸渍净浮力小、浸渍不易晃动、胶膜不易下滑、气球浸渍成型好、合格率高及一致性好的临近空间大规格探空气球模具及其浸渍方法。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：一种临近空间大规格探空气球模具，包括木质圆柱形模具球柄和杨桃形模具球身，所述球柄与球身的中轴为同轴一体结构，所述球柄的自由端端部设有能移动并罩住球柄对其进行加热的预热套环，球柄的自由端外周沿轴向设有多条防滑凹槽；所述球柄及中轴的中心挖空并镶嵌一重密度材料的增密镶嵌条，使模具的整体密度接近1g/cm3。作为上述技术方案的进一步改进：优选的，所述套环为带夹套能通热水的圆形套环，其包括圆形外筒体和套设于外筒体内的圆形内筒体，所述内筒体与外筒体之间的两端封闭成一体结构形成所述夹套，所述外筒体的相对侧两端分别设有与所述夹套的内腔连通的进水口和出水口。优选的，所述球柄的自由端中部还同轴固接一圆柱形套环滑杆，所述套环滑杆远离球柄的一端的相对两侧各设有一用于支撑所述套环的支撑柱；所述套环远离球柄的一端设有带圆形中心通孔的端盖，所述套环通过所述中心通孔滑动穿设于所述套环滑杆上；中心通孔的相对两侧均向径向凹陷形成一能穿过所述支撑柱的旋转下滑口，中心通孔的下方于未设置旋转下滑口的相对两侧分别设有一用于卡住所述支撑柱的套环限位，所述套环限位与套环滑杆的外侧接触使套环的内壁与球柄的外壁之间的距离保持为3-5mm。优选的，所述套环滑杆的自由端还固接一倾斜设置的模具架固定螺杆，所述模具架固定螺杆与水平面之间的夹角为60°-75°。优选的，所述球柄上的防滑凹槽的深度为1-3mm，宽度为1-5mm；防滑凹槽的数量为3-5条，相邻防滑凹槽之间的间隔为5mm-6mm。优选的，所述重密度材料为金属铁、铝或铜。优选的，所述杨桃形球身的球瓣数量为8-11瓣，长圆比为1.45-1.65。本专利技术还提供一种如上述的临近空间大规格探空气球模具的浸渍方法，所述浸渍方法为斜浸，斜浸时所述临近空间大规格探空气球模具与胶乳液面之间的夹角为60°-75°。上述的浸渍方法中，开始浸渍时，将所述模具的球身全部以及球柄的大部分浸入胶乳中，所述套环位于胶乳上方不接触胶乳；浸渍合适时长至球柄合适厚度后，模具上提至球柄全部露出胶乳，停止上提；将套环沿套环滑杆移动罩住球柄，套环的夹套内预先通有循环热水，对球柄处的胶膜进行加热；至球身浸渍至合适厚度后提出模具，完成浸渍。上述的浸渍方法中，所述模具与胶乳液面之间的夹角是通过将所述模具架固定螺杆竖直装设于水平设置的模具架上形成的，所述模具架固定螺杆的顶部穿出模具架上所设的安装通孔并通过固定螺帽紧固于模具架的上方。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：1、本专利技术的模具，将模具的中轴挖空并镶嵌一重密度材料的增密镶嵌条，使其自身增大了自重，从而可有效减小模具浸入胶乳中的净浮力，浸入时不需要额外施加外力，可减小浸渍机负荷；且可使模具的重心与浮心保持接近，避免模具在浸渍过程中产生晃动，可减少气球生产气泡等缺陷；2、本专利技术的模具，通过在球柄上设置防滑凹槽可增大胶膜的下滑阻力；3、本专利技术的模具，通过设置能通热水且能移动的预热套环，可对球柄胶膜进行预热，提高胶膜的强度，减小脱模破损率；4、本专利技术的浸渍方法，通过斜浸方式可进一步减小胶膜的下滑，有效减少气球生产粘着、胶条等缺陷。综上，本专利技术的模具和浸渍方法，在减轻浸渍机设备运行负载的同时，可综合提高气球的生产合格率和产品的质量一致性，可用于制作升空高度为40km、45km、50km的临近空间大规格探空气球。附图说明图1是本专利技术实施例1模具的结构示意图。图2是本专利技术实施例1模具中球身的截面结构放大示意图。图3是本专利技术实施例1模具中预热套环的主剖面结构示意图。图4是本专利技术实施例1模具中套环的俯视结构示意图。图5是本专利技术实施例1模具中套环与套环滑杆连接处的局部结构放大示意图。图6是本专利技术实施例2的模具应用时的安装结构示意图。图例说明：1、球柄；2、球身；3、防滑凹槽；4、套环；5、增密镶嵌条；6、套环滑杆；7、进水口；8、出水口；9、套环限位；10、模具架固定螺杆；11、球瓣；12、模具架；13、固定螺帽；41、外筒体；42、内筒体；43、旋转下滑口。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本专利技术作更全面、细致地描述，但本专利技术的保护范围并不限于以下具体的实施例。实施例1参见图1至图5，一种本专利技术的临近空间大规格探空气球模具实施例，包括木质结构的模具球柄1和模具球身2，其中，球柄1为圆柱本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种临近空间大规格探空气球模具，包括木质圆柱形模具球柄(1)和杨桃形模具球身(2)，所述球柄(1)与球身(2)的中轴为同轴一体结构，其特征在于：所述球柄(1)的自由端端部设有能移动并罩住球柄(1)对其进行加热的预热套环(4)，球柄(1)的自由端外周沿轴向设有多条防滑凹槽(3)；所述球柄(1)及中轴的中心挖空并镶嵌一重密度材料的增密镶嵌条(5)，使模具的整体密度接近1g/cm

【技术特征摘要】
1.一种临近空间大规格探空气球模具，包括木质圆柱形模具球柄(1)和杨桃形模具球身(2)，所述球柄(1)与球身(2)的中轴为同轴一体结构，其特征在于：所述球柄(1)的自由端端部设有能移动并罩住球柄(1)对其进行加热的预热套环(4)，球柄(1)的自由端外周沿轴向设有多条防滑凹槽(3)；所述球柄(1)及中轴的中心挖空并镶嵌一重密度材料的增密镶嵌条(5)，使模具的整体密度接近1g/cm3。


2.根据权利要求1所述的临近空间大规格探空气球模具，其特征在于：所述套环(4)为带夹套能通热水的圆形套环(4)，其包括圆形外筒体(41)和套设于外筒体(41)内的圆形内筒体(42)，所述内筒体(42)与外筒体(41)之间的两端封闭成一体结构形成所述夹套，所述外筒体(41)的相对侧两端分别设有与所述夹套的内腔连通的进水口(7)和出水口(8)。


3.根据权利要求2所述的临近空间大规格探空气球模具，其特征在于：所述球柄(1)的自由端中部还同轴固接一圆柱形套环滑杆(6)，所述套环滑杆(6)远离球柄(1)的一端的相对两侧各设有一用于支撑所述套环(4)的支撑柱；所述套环(4)远离球柄(1)的一端设有带圆形中心通孔的端盖，所述套环(4)通过所述中心通孔滑动穿设于所述套环滑杆(6)上；中心通孔的相对两侧均向径向凹陷形成一能穿过所述支撑柱的旋转下滑口(43)，中心通孔的下方于未设置旋转下滑口(43)的相对两侧分别设有一用于卡住所述支撑柱的套环限位(9)，所述套环限位(9)与套环滑杆(6)的外侧接触使套环(4)的内壁与球柄(1)的外壁之间的距离保持为3-5mm。


4.根据权利要求3所述的临近空间大规格探空气球模具，其特征在于：所述套环滑杆(6)的自由端还固接一倾斜设置的模具架固定螺杆(10)，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：谌志鹏，肖迪娥，潘显智，张雅妮，
申请(专利权)人：中国化工株洲橡胶研究设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43