КОНСТРУКЦИЯ АЭРОЛОГИЧЕСКОГО РАДИОЗОНДА

Полезная модель относится к радиотехнике и может быть использована в конструировании и производстве аэрологических радиозондов (АРЗ).
Известна конструкция АРЗ, см. А.А.Ефимов «Принцип работы аэрологического НВК АВК-1», М, Гидрометеоиздат, 1989 г., стр.92-94, выполненная из радиопрозрачного материала, например, пенопласта, и имеющая форму объемного прямоугольника с фалом для крепления к шару-пилоту, внутри конструкции расположены электрорадиоэлементы АРЗ и батарея, а датчики влажности и температуры вынесены наружу. Фото указанного конструктива прилагается. Недостатком данного АРЗ является плохая ветроустойчивость, т.е. АРЗ подвержен сильной «болтанке», что влечет механические нагрузки на конструкцию и фал крепления, также изменяет пространственное положение, в следствие чего может меняться вектор поляризации антенны относительно поляризации антенны метео-РЛС, что может привести и приводит к временной потери сопровождения.
Известен АРЗ, см. патент ГДР №228912А1, конструктив которого выполнен в форме шара, датчики влажности и температуры вынесены наружу, электрорадиоэлементы и батарея помещены внутри. Недостатки:
- форма шара как известно из математики, по сравнению с кубической или прямоугольной, имеет меньший коэффициент использования объема, что влечет увеличение габаритов;
- также затруднена сборка, регулировка, т.е. техническое обслуживание, что сразу же сказывается на себестоимости АРЗ.
Известны конструкции АРЗ фирмы VAISALA, которые представляют собой конструктив прямоугольной формы габаритами (200×150×100) мм, причем большой размер является высотой и в рабочем положении (полете) расположен вертикально. Датчики расположены в верхней части конструктива, батарейный
отсек - в средней, а в нижней части антенный отсек. Доступ к указанным частям производится через съемную боковую панель. Сам корпус изготавливается из полистирола, см. ж. VAISALA News, №136, 1995, стр.9-12, Хельсинки, Финляндия - ПРОТОТИП. Его недостатками являются:
- неудачный выбор формы корпуса, который при сильных порывах ветра заставляет АРЗ на некоторое время «ложится» на бок, что приводит к изменению положения антенны, в плоскости поляризации, в результате метео-РЛС слежения теряет цель, а с ней и нужную метеоинформацию;
- наличие съемной панели усложняет конструкцию и не обеспечивает удобный допуск ко всем частям АРЗ.
Вообще можно заметить, что выбор конструктива (внешней формы, а следовательно и внутренней конструкции) не такая простая задача, т.к. конструктив должен удовлетворять следующим условиям:
- удобство при сборке;
- удобство при настройке и поиске неисправностей;
- удобство при эксплуатации.
Технический задачей полезной модели является повышение эксплуатационных качеств за счет:
- оптимального выбора формы корпуса;
- удобного доступа ко всем внутренним частям АРЗ для обеспечения настройки и поиска неисправностей;
- минимального габарита и веса;
- максимальной устойчивости к ветровым порывам;
- минимальной стоимости, т.к. количество АРЗ, запускаемых в атмосферу, приближается во всем мире к миллиону - поэтому между фирмами изготовителями АРЗ идет жесточайшая конкуренция, так Финляндия настойчиво пробивается на рынок России, снижая цену на свои АРЗ, проводя по существу
демпинговую политику. Поэтому актуальной задачей является также и патентная защита АРЗ, хотя бы в нашей стране.
Общемировая средняя цена одного АРЗ (без шара пилота) лежит в пределах 40-50 $ долларов США. Снижение цены, хотя бы на один доллар, умноженное на 100000 АРЗ, производимых в России, дает ощутимую выгоду.
Указанная цель достигается тем, что предлагается конструкция корпуса малогабаритного аэрологического радиозонда, выполненная в форме цилиндра с переменной конусностью по всей длине. Верхней конусностью является датчик влажности, закрепленный на крышке радиозонда по оси симметрии с защитной крышкой над ним в виде опрокинутого блюдца. Датчик влажности смонтирован на кронштейне датчиков представляющем собою выносную стрелу с закрепленным на ней датчиком температуры. В крышку радиозонда вмонтирована батарея питания радиозонда с элементами, обеспечивающими необходимую температуру для работы батареи. Радиопрозрачный корпус радиозонда вмещает в себя радиоблок и антенную систему. Электрические соединения между датчиками, батареей питания, радиоблоком радиозонда выполнены проводами через разъемы. Габариты корпуса выбираются минимальными и определяются габаритами электрорадиоэлементов, батареи питания, элементов антенной системы.
На фиг. показана конструкция радиозонда, на которой изображено: 1 - корпус, 2 - блок телеметрии, 3 - крышка, 4 - выносная стрела с датчиком температуры на самом конце, 5 - шнур, 6 - пустота, 7 - батарея питания, 8 - датчик влажности, 9 - провода от датчиков температуры и влажности, 10 - крышка датчика влажности.
Корпус - 1, радиозонда имеет круговую форму в плане, скошенную в верхней части к верху, а в нижней части - к низу, дно и верхняя крышка плоские. Диаметр АРЗ в максимальной части лежит в пределах 150±10 мм, высота в пределах 160-190 мм. По боковой поверхности АРЗ крепится шнур
(фал) для крепления его к шару пилоту. К верхней части крышки АРЗ фалом крепится выносная стрела - 4, с датчиком температуры на самом конце и датчик влажности - 8, с защитной крышкой над ним в виде перевернутого блюдца, в крышку - 3 вмонтирована батарея питания радиозонда - 7. Внутри АРЗ находятся блок телеметрии - 2, с приемопередатчиком (ПНР) и антенной системой. Антенна представляет собой регулируемый несимметричный λ/4 вибратор (на фигуре антенна и ППР не показаны). Электрические соединения между датчиками, батареей питания и радиоблоком выполнены проводами - 9, в виде витых пар, через разъемы. Корпус и крышка АРЗ выполнены из радиопрозрачного материала, например из вспенивающегося полистирола (на фигуре показаны штриховкой).
Выбранная форма корпуса радиозонда наименее подвержена влиянию ветра, т.к. АРЗ в предложенном виде просто вращается (поворачивается вокруг своей вертикальной оси в ту или иную сторону и не ложится на бок, в крайнем случае лишь немного отклоняется от вертикали, чем обеспечивается устойчивое сопровождение радиозонда метео-РЛС.