[发明专利]一种平漂气象气球及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种平漂气象气球，制备所述平漂气象气球的原料中含有浓缩天然胶乳和机械油，还含有占原料总质量0.5～3％的有机纳米纤维。本发明提供的平漂气象气球在膨胀到一定体积后停止膨胀，维持在该体积上，根据浮力公式，随着空气密度的减小，它所受浮力也不断减小，最终与负载平衡，实现在高空的平漂状态。本发明提供的平漂气象气球施放简单，气密性好，平漂高度高，能在25km高度上平漂3小时以上。

技术领域

本发明涉及高空气象探测领域，具体涉及一种平漂气象气球及其制备方法。

背景技术

高空气象探测是气象综合探测的重要组成部分，对人类的生存和发展以及航空、航天、军事等应用密切相关。气象气球携带探空仪器进行空中气象要素(温度、湿度、风向、风力、气压等)探测是高空气象探测最便捷、经济的一种方式。我国现有探空业务系统在空间布局(东密西疏)、自动化程度、时间观测分辨率以及业务运行维持技术水平方面与国外先进国家存在差距，想通过提升放球站点和加密观测的方式提升高空气象观测水平在经费负担上难以承受。

选取2015年全国120个探空站08、20时观测为样本，以10hPa(25km)为漂移起始点，以该层瞬间风为漂移风，估计夏季、冬季漂移特征。整体来看，探空气球漂移覆盖范围广，行轨迹随高度和季节划分具有显著的规律性，3小时以上即可覆盖边境。如果气球能在25km空中漂移3小时以上，能够实现对于特定时间和区域的加密观测能力。扩展到全国120个探空站每天早晚2次例行高空探测，可获得全国大部分地区的平流层连续观测资料，大大提升我国高空气象探测水平。

然而，现有探空气球采用单程升空方式。例如：中国专利文献CN101526630A公开了一种气象气球及其生产方法，该专利文献提供的气象气球施放后，在上升过程中均匀膨胀，至30km左右高度爆炸，探空截止，无法实现平漂过程。现有的定高气球多采用塑料薄膜制作，定高高度在5000米以下，在高度上无法满足台站测量高空气象要素的使用要求。

发明内容

本发明为了克服现有技术存在的缺陷，提供了一种平漂气象气球及其制作方法。本发明提供的平漂气象气球施放简单，气密性好，平漂高度高，能在25km高度上平漂3小时以上。

具体而言，本发明提供了一种平漂气象气球，制备所述平漂气象气球的原料中含有浓缩天然胶乳和机械油，还含有占原料总质量0.5～3％的有机纳米纤维。

优选地，制备所述平漂气象气球的原料中，浓缩天然胶乳、机械油以及有机纳米纤维的质量比为100：3～5：1～3。

本发明在包括浓缩天然胶乳和机械油的气球生产原料中加入适量的有机纳米纤维，使其均匀分布于球皮胶膜中；这些纳米纤维具有非常大的长度-直径比率,具有超高的强度和极强的韧性，能极大的增强气球的定伸强度。气球在上升过程中，由于空气密度的减小，球内气压和球外气压的压差逐渐增大，使气球趋于膨胀；同时球皮的回弹性使气球趋于保持原有形状。当气球达到某一定伸强度的所需的力大于球内外压差施加的力时，气球就会停止膨胀。本发明所述有机纳米纤维为多壁碳纳米管。

为了提高所述平漂气相气球的综合性能，本发明制备所述平漂气象气球的原料中还进一步含有表面活性剂、防老剂、促进剂、无机碱、硫磺、酪素以及氧化锌。

作为本发明的一种具体方案，以重量份计，所述平漂气象气球由包括如下组分的原料制备而成：浓缩天然胶乳100份，氢氧化钾0.1～0.3份，酪素0.1～0.2份，平平加O 0.05～0.15份，硫磺1～2份，防老剂D(N-苯基-2-萘胺)1～2份，防老剂4010NA(N-苯基-N’-异丙基-对苯二胺)1～2份，促进剂PX(乙基-苯基-二硫代氨基甲酸锌)1～2份，氧化锌0.5～3份，机械油3～5份，有机纳米纤维1～3份。