用於氣象氣球發射器的裝置和用於發射氣象氣球的方法
2023-09-16 09:21:50 2
專利名稱：用於氣象氣球發射器的裝置和用於發射氣象氣球的方法
技術領域：
本發明涉及氣象氣球發射器(meteorological-balloon launcher)。本發明特別地涉及一種氣象氣球發射器，利用該氣象氣球發射器，能夠發射幾種不同類型的氣象氣球。 更加具體地，本發明涉及一種根據權利要求1的前序部分的、用於發射器的裝置。另外，本發明涉及一種用於發射氣象氣球的方法。本發明特別地涉及從單一類型的發射器發射幾種不同類型的氣象氣球。更加具體地，本發明涉及一種用於發射氣象氣球的、根據權利要求6的前序部分的方法。
背景技術：
如已知的那樣，用於測量天氣狀況的氣象氣球和通過繩索而附接到它們的無線電探空儀是使用發射器發射的，發射器已經從人控發射站發展成自動發射器，能夠在自動發射器中裝載幾個氣球和無線電探空儀以進行幾天的無人操作。發射器傳統地包括用於準備氣象氣球和無線電探空儀的服務室、用於存儲它們的存儲器和用於在保護其免受環境中的幹擾因素的同時發射它們的釋放腔。已知這樣的解決方案，其中將要發射的氣象氣球和無線電探空儀裝載到一種可旋轉盤式存儲器中，從該可旋轉盤式存儲器，它們能夠被一次一個地發射。在公報US5850988中公開了能夠獨立操作的、所述種類的發射器。現有技術的缺點
然而，現有技術存在顯著的缺陷。常規的氣球發射器的普遍存在的問題是它們適用於僅僅單一類型的無線電探空儀。由此，例如，在無線電探空儀開發方面的進展已經受到發射器的不良適配性的限制。其正好正在從一種類型的無線電探空儀改變為另一種類型的無線電探空儀，所述另一種類型的無線電探空儀已經要求發射器中的結構改變。特別地，為了新類型的無線電探空儀更改自動發射器和位於遠程位置中的那些發射器已經是困難的和昂貴的。由於同一原因，尚不可能使用單一發射器發射多於一家製造商的無線電探空儀，這已經限制了能夠被發射的無線電探空儀的多樣性，從而使得為了長期的無人操作從每一個製造商的範圍選擇最適當的產品組合是不可能的。本發明的目標
本發明旨在消除現有技術的至少一些缺陷並且創建一種配備有新類型的裝置的發射器，該新類型的裝置能夠容易地適配為適合於不同類型的探空儀(sonde)單元。有利地，利用本發明，一種發射器被創建，利用該發射器，可能發射彼此不同的無線電探空儀，而不用對發射器做出結構改變。本發明的第二意圖是創建一種新類型的方法，該方法用於使用單一類型的發射器來釋放幾種不同類型的無線電探空儀。
發明內容
根據本發明的用於探空儀單元的發射器的裝置包括用於存儲探空儀單元的至少一個探空儀外殼和用於接收探空儀外殼並且通過發射構件釋放探空儀單元的通用 (generic)發射底座。該裝置另外地包括用於在發射器和無線電探空儀之間創建探空儀連接的通用構件。該探空儀外殼具有通用主體，除了探空儀單元之外，屬於該裝置的機械適配器被布置成連接到該通用主體。另外，該機械適配器被布置成將發射底座的通用發射構件轉換成氣象氣球專用(specific)發射構件。該裝置還包括適配器單元，該適配器單元被布置成連接到該機械適配器，並且該適配器單元被布置成將通用探空儀連接轉換成無線電探空儀專用的探空儀連接。更加具體地，根據本發明的裝置由在權利要求1的特徵部分中所述的內容來表徵。在根據本發明的方法中，為了從通用發射底座發射探空儀單元，輸送探空儀單元的探空儀外殼在處理器上被帶到它被連接到的通用發射底座。通過利用對於發射器的控制命令創建探空儀連接，在某個操控階段中準備無線電探空儀以進行發射。在探空儀單元專用適配器單元中將對於通用發射器的控制命令轉換成用於無線電探空儀的適當形式。對於它們來說，利用探空儀外殼的探空儀單元專用機械適配器將通用發射底座的釋放構件轉換成適用於探空儀單元的形式。在發射之前，氣象氣球被填充有填充氣體並且探空儀單元被發射。更加具體地，根據本發明的方法由在權利要求9的特徵部分中所述的內容來表徵。本發明的優點
藉助於本發明獲得了顯著的優點。通過適配待發射的探空儀單元以適合於通用發射底座並且通過為探空儀外殼使用可轉換的適配器，能夠以低的成本改變所使用的無線電探空儀的類型。這是因為，改變無線電探空儀的類型所要求的更改能夠僅僅對於適配器做出，由此在通用發射器中，或者在探空儀外殼的主體中不需要結構更改。由於新類型的有利適配性，能夠在單一發射器中使用幾種不同類型，或者甚至幾個不同製造商的無線電探空儀，因此實現在多功能性和成本方面的操作優點。根據一個實施例，由於在探空儀外殼的主體和適配器之間的形狀接頭(shape joint)，適配器被容易地並且快速地安裝在通用主體中，這便於改變探空儀單元的類型。根據一個實施例，探空儀外殼適配器包括機械部件和被布置成更改發射設備的探空儀連接以適合於無線電探空儀的特殊適配器單元。這實現了適配器的單獨適配器單元能夠與幾個不同的探空儀外殼一起使用的優點。因此，能夠實現成本節約，因為在探空儀連接中產生變化的適配器單元是比較昂貴的部件。
在下面，參考附圖分析了本發明的實施例。圖1示出用於探空儀單元發射器的、根據本發明的裝置的分解示意圖。圖2示出根據本發明的發射器的總體視圖。圖3示出在形成探空儀連接的階段中根據一個實施例的裝置的詳細示意圖。圖4示出在釋放探空儀單元的階段中根據一個實施例的裝置的詳細示意圖。圖5示出根據一個實施例的裝置的示意圖，其中機械適配器和適配器單元得以集成以形成單一部件。
具體實施例方式如能夠從圖1看到的，根據本發明的裝置包括探空儀外殼20，利用探空儀外殼20， 探空儀單元60被輸送到釋放位置，並且從探空儀外殼20釋放探空儀單元60。探空儀單元 60包括用於測量天氣狀況的無線電探空儀50被通過系線40附接於其的、氣體可填充的氣象氣球30。探空儀外殼20是通用的並且在它的尺度方面被設計成在特定的通用發射器100 中使用。探空儀外殼20的尺度是根據用於要釋放的氣象氣球30、無線電探空儀50和特別地發射器的存儲位置的尺寸限定的。在這方面，術語通用指的是這樣一種設備，當對於將被釋放的探空儀單元的類型做出改變時，不必對該設備做出結構更改。換言之，在特定的氣球發射器中使用相同的探空儀單元外殼20以操控和發射幾種不同類型的探空儀單元60。如能夠從圖2看到的，根據一個實施例，在發射器100中使用根據本發明的裝置， 發射器100包括釋放井(Silo) 70以保護髮射事件免受環境引起的幹擾(例如風)。在釋放井70中，存在用於發射探空儀單元的、將在下文中更加詳細地分析的通用發射底座10。另外，發射器100包括其中存在用於存儲探空儀外殼20以及還有探空儀單元60的幾個存儲位置的存儲器90。連同將被發射的氣球的尺寸和無線電探空儀50的尺寸一起，在存儲器90 中的存儲位置的尺寸恰恰成為確定探空儀外殼20的尺寸的因素之一。另外，發射器100配備有操控設備80，操控設備80被布置成從存儲器90中的特定存儲位置獲取期望的探空儀外殼20並且將其送至釋放井70以進行發射。操控設備80是能夠利用其操控和在短距離上轉移探空儀外殼20的無論哪一種的任何設備。根據一個實施例，操控設備80被布置成在釋放井70和存儲器90之間移動並且因此將探空儀外殼20從存儲器90移動到發射底座 10。根據一個實施例，操控設備80還能夠用作存儲器90，在此情形中，因此不需要在長的距離上移動的少數探空儀外殼20能夠被存儲在操控設備80中。根據第二實施例，操控設備 80是機器人。可替代地，如果發射器100是人工設備，則探空儀外殼20能夠被以人工方式移動。根據一個實施例，在發射器100中存在用於無線電探空儀50的在操控設備80的可達範圍內的準備位置，該準備位置優選地在存儲器90和發射底座10之間的部分中。根據一個實施例，準備位置配備有將更加詳細地在下文中分析的、用於創建探空儀連接的構件和適配器單元23。 在釋放井70中，存在通用發射底座10，操控設備80被布置成將攜帶將被發射的探空儀單元60的探空儀外殼20帶到所述通用發射底座10。發射底座10是在探空儀單元60 的發射中使用的設備，利用發射底座10，氣象氣球30得以發射，並且根據該圖，它能夠被安裝在水平位置中或者某個其它的位置中。發射器100配備有用於在發射器100和探空儀單元60，更加具體地無線電探空儀50之間創建探空儀連接的構件。能夠在無線電探空儀50 和發射器100之間的、開始於存儲器90並且終止於釋放井70的、探空儀外殼20的無論任何操控階段創建探空儀連接。在這方面，術語探空儀連接指的是創建準備無線電探空儀50 以進行探測所要求的連接。用於創建探空儀連接的構件至少包括常規的控制信號傳遞連接器，例如包括它們的連接器的電導體，或者例如無線數據傳輸元件。另外，用於創建探空儀連接的構件能夠包括用於起動無線電探空儀50並且與其通信的操作電壓連接器。在無線電探空儀50和發射器100之間的數據傳輸和利用發射器100的電命令控制無線電探空儀 50是已知的。 如能夠從圖4看到的，探空儀外殼20包括單獨主體21和探空儀單元專用機械適配器22。主體21是通用的，即發射器專用的。在另一方面，適配器22不是通用的，而是改為被布置成接收將被發射的探空儀單元60並且將其連接到通用主體21。機械適配器22的任務是將探空儀單元60以機械方式附接到將更加詳細地在下文中分析的氣球發射器100， 或者適配器單元23。因此，適配器22還將發射底座10以機械方式連接到氣象氣球30。釋放底座10配備有用於氣象氣球30的填充構件，即配備有氣體進給連接17，能夠通過其將氣體例如氫氣或者氦氣引導至被保持在適當位置的氣象氣球30。氣體進給連接17的探空儀外殼20端部優選地配備有標準化連接器，由此將被安裝的探空儀外殼20能夠在發射底座 10上被簡單地按壓到適當位置。適配器22因此被布置成接收由通用發射底座10提供的氣體連接17並且將其適配為適於與氣象氣球30的填充噴嘴一起使用。所述適配還能夠要求改變氣體連接的位置，如在圖4中所示。適配器22的一個機械任務是將發射底座10的其他發射構件適配為適合於氣象氣球30。這些構件是例如保持器31，其任務是在填充期間將氣球30保持在適當位置，從而氣象氣球30將不會利用它的浮力升離氣體連接17。通常，機械適配器22的主要任務是用作探空儀外殼20和氣球發射器100，或者適配器單元23之間的接口，並且將通用氣球發射器100的機械連接-包括氣體連接-適配為適合於探空儀單元60。該機械連接任務還涉及無線電探空儀50。機械適配器22還能夠用作與操控器80 的連接點，在此情形中，它們將抓住(hold onto)被裝配到適配器22的抓持元件(未示出)。根據一個實施例，機械適配器22還配備有致動器M (圖3)，致動器M被布置成按下在無線電探空儀50的側面的起動按鈕。致動器M位於在適配器22的一側上形成的豎直凸起上。儘管存在該凸起，適配器22仍然利用標準化形狀接頭連接到主體21。致動器 M能夠是例如電螺線管，或者將電、液壓或者氣動信號轉換成移動的某種其它操作元件。致動器M從適配器單元23接收它的控制信號，適配器單元23將發射器100的發射命令以編程方式轉換成適當的控制信號。因此，機械適配器22的任務還在於對無線電探空儀專用附接做出與發射器100相兼容的變化。適配器22優選地是板狀部件，該板狀部件能夠利用形狀接頭而被附接到探空儀外殼20的主體21中的對應的開口，從而使得安裝是容易的和快速的。這自然地要求接收適配器22的主體21中的開口同樣是通用的並且探空儀單元專用修改僅僅影響適配器22。如所述的那樣，發射器100包括用於創建與無線電探空儀50的探空儀連接的構件。根據一個實施例，這些構件位於操控器80的可達範圍內的、存儲器90和釋放井80之間的部分中。根據第二實施例，所述構件位於發射底座10中。根據又一個實施例，該構件位於存儲器90中。在任何情況下，該構件均能夠被連接到探空儀單元專用適配器單元23， 如在圖3中所示。因此，如在適配器單元23和機械適配器22之間的接口那樣，在適配器單元23和發射器100之間的接口優選地是標準化的。將更加詳細地在下文中分析適配器單元23的操作。如能夠從圖3看到的，發射器100的、用於創建探空儀連接的構件包括通信構件 13，通信構件13例如是總線控制的處理器，存在來自通信構件13的多通道輸出14。可替代地，通信構件13的輸出是無線的並且基於例如無線電頻率，由此無線電探空儀50自然還必須配備有無線通信構件，或者可替代地適配器單元23被布置成將無線通信轉換成無線電探空儀50所要求的有線通信。如果無線電探空儀50具有無線通信構件，則在通信構件13 和無線電探空儀50之間的適配器單元23甚至能夠僅僅是一種能夠實現信號處理方法的設備，例如處理器。發射器100優選地具有用於無線地和利用電連接這兩種方式通信的能力。 根據一個實施例，能夠以光學方式在發射器100和無線電探空儀50之間形成通信連接，在此情形中，發射器100的通信構件13將配備有其中存在光學輸出16的光學通信埠 15。 在它的最簡單的形式中，光學輸出16是被引導至發射器100的外部，即面向探空儀外殼20 的表面的光導。當然，光學輸出16還能夠利用機械適配器22而被引導至探空儀外殼的某個其它表面。另外，在發射器100中能夠存在操作電壓輸入12，操作電壓輸入12能夠是基於電連接的裝置，用於對無線電探空儀50的電池充電，或者用於某種其它需要。電壓輸入 12被連接到發射器100的電壓發生器11，電壓發生器11能夠例如是能夠從其汲取操作電壓的變壓器。電壓發生器11還能夠是向所有的探空儀單元提供足夠高的電壓和電流的某種電壓轉換單元，例如開關式電流供應源。可替代地，在圖3中的適配器單元23中，能夠存在用於向每一個探空儀50提供適當的電壓和電流的電壓轉換器，例如變壓器或者開關式電源。類似於通信設備的電池，操作電壓能夠例如通過電接觸表面被從發射底座傳輸到適配器22。通常，發射器100配備有用於創建探空儀連接的構件，該探空儀連接的創建是已知的，而不存在根據本發明的變型。適配器單元23被布置成將發射器100的通用探空儀連接適配為適合於無線電探空儀50。根據本發明的同一適配器單元23能夠在同一探空儀外殼20中被使用很多次，這導致明顯的成本節約，因為適配器單元23包含比較昂貴的調製技術。在此情形中，實際適配器22用作機械連接器，該機械連接器在一方面將適配器單元23連接到主體21並且在另一方面將發射底座10連接到探空儀單元60。可替代地，適配器單元23能夠作為機械適配器22的部分而被集成(圖5)，在此情形中，所述集成的適配器執行機械和數據傳輸適配。適配器單元23接收電壓發生器11的操作電壓輸入12的操作電壓並且轉換該操作電壓並且弓I導該操作電壓以適合於無線電探空儀50。同樣地，適配器單元23被布置成接收通信構件 13的5管腳輸出14並且將其轉換成適合於無線電探空儀50的2管腳連接器。另外，適配器單元23對於由輸出14攜帶的控制信號執行轉換，適配器單元23例如將發射底座10給出的通用控制命令轉換成與無線電探空儀50相兼容。因此，根據所述實施例，適配器單元23 配備有與無線電探空儀50相兼容的變壓器、轉換處理器和連接器。例如，如在圖3中所示， 當探空儀外殼20處於中間存儲器中時，根據本發明的適配器單元23創建探空儀連接。所述中間存儲器能夠例如是隊列狀緩衝存儲器，其中探空儀外殼20等待它們的時機以進行發射，這要求等待位置配備有探空儀連接所要求的構件。其中存在連接到其的主體21和機械適配器22的易組裝探空儀外殼20能夠被帶至中間存儲器，將被發射的探空儀單元60被附接到機械適配器22。易組裝探空儀外殼20在適配器單元23的頂部上被按壓到適當的位置，由此優選的是在適配器單元23和機械適配器22之間的接口是標準化的並且從而將通過簡單地將探空儀外殼20按壓到適當位置而成功實現連接，由此能夠例如由機器人80可靠地進行安裝。可替代地，在這方面，探空儀外殼20能夠配備有將被發射的無線電探空儀 50、氣象氣球30，或者這兩者。探空儀外殼的適配器22然後還能夠配備有適配器單元23，在此情形中，探空儀外殼20的一個或者多個部件在發射之前被部分地組裝(sub assemble).根據一個實施例，在探空儀外殼20被緊固到釋放底座10時，適配器單元23在發射器100和無線電探空儀50之間創建探空儀連接。根據第二實施例，當探空儀外殼20處於存儲器90中時，適配器單元23布置探空儀連接，在此情形中，在無線電探空儀50被最好地保護以免受天氣影響時，能夠準備無線電探空儀50以進行探測。適配器單元23的一項重要的任務是將發射器100的控制命令轉換成每一種類型的探空儀50或者對應地不同製造商的不同探空儀50理解的控制語言。這些控制命令通常包括與無線電探空儀50的準備有關的命令，例如在無線電探空儀50和發射器100之間啟動通信、接通無線電探空儀的電源、設置正確的傳輸頻率、讀取信息-例如診斷信息-和例如校準。參考數字列表
權利要求
1.一種用於探空儀單元(60)的發射器(100)的裝置，所述裝置包括 -用於存儲探空儀單元(60)的至少一個探空儀外殼(20)；_用於接收探空儀外殼(20)的通用發射底座(10)，所述發射底座(10)具有用於發射探空儀單元(60)的構件；和-用於在發射器(100)和無線電探空儀(50)之間創建探空儀連接的通用構件， 其特徵在於-探空儀外殼(20)具有通用主體(21);-所述裝置進一步包括機械適配器(22)，所述機械適配器被布置成連接到通用主體(21)和探空儀單元(60)，並且所述機械適配器被布置成將發射底座(10)的通用發射構件轉換成變為氣象氣球和探空儀專用發射構件，並且在於-所述裝置還包括適配器單元(23)，所述適配器單元被布置成連接到機械適配器(22)，並且所述適配器單元被布置成將通用探空儀連接轉換成無線電探空儀專用連接。
2.根據權利要求1的裝置， 其特徵在於機械適配器(22)和適配器單元(23)是被布置成連接到探空儀外殼(20)的主體(21) 的單一集成部件。
3.根據權利要求1或者2的裝置， 其特徵在於通用主體(21)被布置成利用形狀接頭連接到適配器(22 )。
4.根據權利要求1、2或者3的裝置， 其特徵在於發射器(100)配備有用於創建遠程連接的網絡通信構件，由此新的軟體能夠被下載到所述探空儀連接創建構件。
5.根據權利要求1-4中任何一項的裝置， 其特徵在於用於創建探空儀連接的構件包括用於創建到無線電探空儀(50)的無線通信連接的構件。
6.根據以上權利要求中任何一項的裝置， 其特徵在於用於創建探空儀連接的構件包括用於創建到無線電探空儀(50)的光學通信連接的構件(15，16)。
7.根據以上權利要求中任何一項的裝置， 其特徵在於發射器(100)的準備位置包括用於創建探空儀連接的構件。
8.根據以上權利要求中任何一項的裝置， 其特徵在於發射底座(10)包括用於創建探空儀連接的構件。
9.用於從通用發射器(100)發射探空儀單元(60)的方法，在所述方法中-輸送探空儀單元(60 )的探空儀外殼(20 )被操控器(80 )帶至所述通用發射底座(10 )；-探空儀外殼(20)被連接到所述發射底座(10)；-藉由通過發射器(100)的控制命令創建探空儀連接，準備無線電探空儀(50)以進行發射；-利用填充氣體填充氣象氣球(30)；和 -發射探空儀單元(60)， 其特徵在於-在探空儀單元專用適配器單元(23)中將通用發射器(100)的控制命令轉換成適合於無線電探空儀(50)的形式，並且在於-利用探空儀外殼(20)的探空儀單元專用機械適配器(22)，將通用發射底座(10)的發射構件轉換成適合於探空儀單元(60)的形式。
10.根據權利要求9的方法， 其特徵在於在將探空儀外殼(20)連接到發射底座(10)之前，在探空儀單元專用適配器單元(23) 中將通用發射器(100)的控制命令轉換成適合於無線電探空儀(50)的形式。
11.根據權利要求9的方法， 其特徵在於當探空儀外殼(20)被連接到發射底座(10)時，在探空儀單元專用適配器單元(23)中將通用發射器(100)的控制命令轉換成適合於無線電探空儀(50)的形式。
12.根據權利要求9-11中任何一項的方法， 其特徵在於在探空儀外殼(20)的探空儀單元專用適配器(22)中將通用發射器(100)的操作電壓輸出(12)的電壓轉換成無線電探空儀(50)的操作電壓的幅度。
13.根據權利要求9-12中任何一項的方法， 其特徵在於利用適配器(22)的致動器(24)操作無線電探空儀(50)的電流或者其它開關。
全文摘要
本發明涉及一種用於探空儀單元(60)的發射器(100)的裝置和一種用於從通用發射器(100)發射探空儀單元(60)的方法。根據本發明的裝置包括具有用於存儲探空儀單元(60)的通用主體(21)的至少一個探空儀外殼(20)；用於接收探空儀外殼(20)的通用發射底座(10)，該發射底座(10)具有用於發射探空儀單元(60)的構件；用於在發射器(100)和無線電探空儀(50)之間創建探空儀連接的通用構件；被布置成連接到通用主體(21)和探空儀單元(60)並且被布置成將發射底座(10)的通用發射構件轉換成變為氣象氣球和探空儀專用發射構件的機械適配器(22)；以及被布置成連接到機械適配器(22)並且被布置成將通用探空儀連接轉換成無線電探空儀專用連接的適配器單元(23)。
文檔編號G01W1/08GK102227652SQ200880132129
公開日2011年10月26日 申請日期2008年11月27日 優先權日2008年11月27日
發明者H·耀希艾南 申請人:威易拉有限公司