航空技术
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关于气球30000米以上高空摄影问题初步构思
binglayueshe 2014-10-22 22:56:27
酝酿这个想法大约一年多了。目前基本形成了一套初步可行的方案。写出来跟大家探讨。
首先,感谢万能的淘宝,高空气球终于出现了卖家,省去了海淘之苦。其次,国内外众多的实践经验,实际上已经提供了充分的素材,根据个人的期望和预算、技术水平可以做出很实际的取舍方案。
我的想法很简单,先实现飞上去,拍图像,落下来,找得到即可。
1)可靠性:
包括牢固连接,控制重量,包装保温等等,需要准备充足。
800g规格气球,理论高度在负载300g情况下可以达到接近36000米,基本上足够了。气球价格220,降落伞选择藏在球内或者放置在球与负载中段位置均可。伞可选购,90cm的价格90。
保温,似乎泡沫保温箱就已经很胜任了,做好密闭处理,就没有太多好操心的了。不放心可以加热宝数片。
2)负载:
主要就两个部分,拍摄和定位寻回。
拍摄如果讲究,可配6部摄像头,加个单片机中控,不过我没这本事,放弃。可选择的唯有用canon旧相机,修改程序实现定时拍摄。或者直接用gopro完成。
定位土法子也很多,无线定位几乎是最无可行性的选择。除了增加重量看不到任何足以补偿的好处。考虑单购可以连续定位和轨迹模拟的gps器材或者最简单的放个手机,用找回iphone或者陌陌之类的app。当然汽车定位gps或者儿童寻回器足够便宜,但是似乎精准度不足。具体选择还需要具体分析。
3)气球的定高和引爆。其实这个问题似乎也很容易解决。气球最好的升空速度是按照设计速度的上限,这样时间短,地面投影误差尽量小。要求就是净浮力大,即充气略微饱满,负载小。而我认为只要气体充足,达到足够高度,气球在平流层横向移动的可能几乎为零。所要做的就是计算下当时的高空温度和气压。但是这一点计算也有难度,那么姑且简化为尽量充气多些。爆开后,降落伞只要不缠绕,那么基本上落回地面就不会有疑问了吧?
最后,我查了气球管理条例,要求全重4kg的气球需要向气象部门报备,而我这一套简易装置显然不会超过2kg。哪位能帮我核实下需要报备否?谢谢
暂时的考虑就是这些,我没有追求特别高大上的技术,只是想做到这件事而已。总预算可以控制在3000左右。ps,大瓶氦气有6立方,1200块左右,而800g气球充气大约1.5立方而已。
以上
2014-10-22 23:04:38
binglayueshe(作者)
1楼
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充电宝如果仪器简单可以暂不考虑。
气流平稳的话,内陆放飞起落点距离应该不超过20km
2楼
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用氦气是明智的,对这种应用而言,价格也不算特别贵,找大的气体厂,一般一瓶子可以放出7方到8方。

引爆的事情可以帖几个点火头在气球上,程控点火,控制依据可以使GPS,也可以是气压计,但这种低气压计很少。要注意真空中能否点燃,可能需要买点回来实验。

散布范围至少是百公里级的,要做好思想准备。本坛好酷同志很久以前放过一个,实际只飞到10公里高,漂移叁佰多公里。联系方式见这里https://www.kechuang.org/t/64882

地面1.5立方到30000米就是100立方,楼主的气球能撑这么大吗?

审批手续依据《施放气球管理办法》
binglayueshe(作者)
3楼
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引用 虎哥:
用氦气是明智的,对这种应用而言,价格也不算特别贵,找大的气体厂,一般一瓶子可以放出7方到8方。

引爆的事情可以帖几个点火头在气球上,程控点火,控制依据可以使GPS,也可以是气压计,但这种低气压计很少。要注意真空中能否点燃,可能需要买点...
管理办法未提及四公斤以下如何处理,这个问题我也在问清华附中是如何做到在校园放飞的。
漂移确实是个大问题,所以第一个验证球会追求低成本,同时尽量收集气象资料。
充气量是根据一个网站自动计算的,明天把网址发上来,大家看看吧。理论上气球是没问题的
binglayueshe(作者)
4楼
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似乎计量充气体积也是个问题,谁有好的办法来计算吗?
binglayueshe(作者)
5楼
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计算气球充气量的网址:http://randomsolutions.co.uk/Random_Aerospace/Balloons.html
选择800g规格气球,氦气,负载300g,升速4m/s.
预计爆破直径7米,高度34476米。充气量1.534立方米,净浮力774g。
binglayueshe(作者)
6楼
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引用 虎哥:
用氦气是明智的,对这种应用而言,价格也不算特别贵,找大的气体厂,一般一瓶子可以放出7方到8方。

引爆的事情可以帖几个点火头在气球上,程控点火,控制依据可以使GPS,也可以是气压计,但这种低气压计很少。要注意真空中能否点燃,可能需要买点...
感谢提醒,好酷同志非常热情帮忙很多,可能很快就可以在他的帮助下放飞实验了
7楼
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保温的方法没问题,回收的话,我是用Arduino MEGA做为主控  GPS 铱星通讯模块 Xbee通讯模块 加大功率鸣声器 烟雾弹 作为主回收系统   还有个pro mini 接GPS GPRS通讯模块(也就是发个短信给pro mini他给你返回GPS坐标) 作为备用回收。 铱星通讯模块用的是卫星传输很稳定。Xbee是为了在GPS显示的坐标附近时开启鸣声器和烟雾弹。  想要拍好的视频的话相机需要自稳平台稳定 可以淘宝搜 Gopro3 狗3无刷云台 Gopro两轴无刷云台。 降落伞还是一样直接悬挂着,气球一爆自动打开。不需要任何复杂的机构。气球悬着降落伞降落伞悬着相机 打爆气球的话。。我队友建议用bb枪。
binglayueshe(作者)
8楼
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引用 极度深寒:
保温的方法没问题,回收的话,我是用Arduino MEGA做为主控  GPS 铱星通讯模块 Xbee通讯模块 加大功率鸣声器 烟雾弹 作为主回收系统   还有个pro mini 接GPS GPRS通讯模块(也就是发个短信给pro mini他...
好专业,非常感谢,让我本来对纯技术派无感的心都有点骚动了。
请问几个问题:
1)是否放飞和回收成功?
2)主控编程是否有很大难度?
3)烟雾弹怎么做的?
4)算上云台实测耗电量需要多大的电池?
5)BB枪我觉得不大好。。。
9楼
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引用 binglayueshe:
好专业,非常感谢,让我本来对纯技术派无感的心都有点骚动了。
请问几个问题:
1)是否放飞和回收成功?
2)主控编程是否有很大难度?
3)烟雾弹怎么做的?
4)算上云台实测耗电量需要多大的电池?
5)BB枪我觉得不大好。。。
这个是今年正在进行的计划,所有的都处于设计阶段,因为11月10号要交设计报告所以现在研究的很多。不过那个配置在美国这已经有很多人使用过并且有效了。美国这他们很多人都是买运动用GPS,可以直接上网查坐标。 主控编程难度不会很大,如果是GPS+GPRS组合淘宝有成品,近距离遥控的那个只要是无线串口通讯模块都可以,那个的程序很简单。 铱星通讯模块我没在国内找到而且单个就要240美金。 回收的要领就是放尽可能多的GPS和各种不同通讯方法。 你放的越多回收的概率越大。我兄弟校他们用运动用GPS Spot。
烟雾弹我这直接ebay买成品的,要做的话就是论坛里的KNSU燃料了。 云台那个很难说,你一次放飞至少要3-4小时才能达到最高点,如果一直工作的话耗电量还是蛮大的。(我买了但还没做测试,我们实际上天的是物理陀螺仪(国外叫gyro bowl或者gimbal我不太清楚确切的翻译) 具体原理和 葡萄花鸟纹银香囊 一样,那个就不需要用电完全的机械结构达成的稳定,当然效果没有用电的那么好了。 如果用点火头的话。。我在youtube上用看到因为温度过低点火失败的案例。。你还是考虑下射出一根针之类的类似方法吧,
10楼
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对了。。。你完全可以用 汽车定位gps或者儿童寻回器的(那个和GPS+GPRS原理一样),只要再加上个几百米距离的遥控模块,差不多到那个范围内时让扬声器响,和产生烟雾
11楼
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用电热丝烧个洞行不行
binglayueshe(作者)
12楼
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引用 极度深寒:
对了。。。你完全可以用 汽车定位gps或者儿童寻回器的(那个和GPS+GPRS原理一样),只要再加上个几百米距离的遥控模块,差不多到那个范围内时让扬声器响,和产生烟雾
谢谢,很有借鉴,有问题再请教
binglayueshe(作者)
13楼
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引用 20!不曾存在:
用电热丝烧个洞行不行
低温低压条件下,耗电增加和意外较多,想烧穿或者击穿球体未必能正常工作。概率太低了
14楼
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这个,真的能寻回么,,10,000m的高度就要飘逸300多公里,这个真的能找回来么。。。
binglayueshe(作者)
15楼
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引用 fuwen0202:
这个,真的能寻回么,,10,000m的高度就要飘逸300多公里,这个真的能找回来么。。。
这个数字是过于夸大了。。。
16楼
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引用 binglayueshe:
这个数字是过于夸大了。。。
虎哥说的。。。
17楼
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能不能改变思路,气球,GPS滑翔机,相机自己飞回来?或者气球,降落伞,4轴飞行器,相机?
我曾想过最土的办法是,气球,降落伞,相机,连接到释放出的高强度鱼丝线,收线器。
binglayueshe(作者)
18楼
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引用 fuwen0202:
虎哥说的。。。
啊?这个可能是有例子的吧。这个说实话很难预计,因为气球状态,当地气流环境等等都不同,没法说的准。反正我是准备200km内的范围就好了。据说会落在唐山境内。下个月准备实验一下。
(我看成功的都是落点20公里以内,回收失败的倒是飘得很远。)
binglayueshe(作者)
19楼
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引用 闪电行者:
能不能改变思路,气球,GPS滑翔机,相机自己飞回来?或者气球,降落伞,4轴飞行器,相机?
我曾想过最土的办法是,气球,降落伞,相机,连接到释放出的高强度鱼丝线,收线器。
技术难度大,控制重量难,还有动力不足。系统复杂性增大导致失败概率高。
从实现角度看不如直接载人热气球了。
当然这个想法还是很完美地,将来也许经过多次实验是可以实现的[s::lol]
20楼
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滑翔机加单板机我觉得还是可行的。淘TNND宝,有单板机加GPS加GSM的板才300左右,只是写程序比较麻烦,科创的撸大师们应该没有难度。滑翔机也有现成的了淘TNND宝上也有,全泡沫,很轻。理论上这样收回比较靠谱。
binglayueshe(作者)
21楼
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引用 闪电行者:
滑翔机加单板机我觉得还是可行的。淘TNND宝,有单板机加GPS加GSM的板才300左右,只是写程序比较麻烦,科创的撸大师们应该没有难度。滑翔机也有现成的了淘TNND宝上也有,全泡沫,很轻。理论上这样收回比较靠谱。
先估算下能带动负载的滑翔机要多大,能不能经受可能的高速气流?
有的搞,但是难度确实高。写程序可能得等解决了之后再说。
另外还有个问题。。。法律问题,如果经过敏感区或者落入不该去的地方,这个后果,啧啧。慎重啊
22楼
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都开始制作了???我想挂一个望远镜上去,然后用有翼滑翔器或者翼伞回收,,,,,,给个联系方式呗
23楼
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将来我还有一个高空发射平台构想
binglayueshe(作者)
24楼
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引用 s6加:
都开始制作了???我想挂一个望远镜上去,然后用有翼滑翔器或者翼伞回收,,,,,,给个联系方式呗
一共500g载重,望远镜实在不能负荷了啊。。。
而且我也还没有准备好。。。
2014-11-4 21:11:20
25楼
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看这里 。。。。。。
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binglayueshe(作者)
26楼
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引用 div:
看这里 。。。。。。
这个确实很牛,不过光气动外形就得是专家级的吧?否则可靠性得多低
2014-11-9 07:42:57
27楼
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专家级,,,,砖家级,,,
2014-11-15 23:01:13
28楼
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谁想飞的,随时每天都可以飞。我免费提供200-750-2200克气球和免费的氢气和免费的操作人员,覆盖10000-50000米区间高度。专人放飞,合法的手续,合法的空域,合法的资质,合法的机构。全部免费,但是不管回收。QQ:41440
2014-12-2 01:37:51
29楼
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如果首要目的是实现飞上去,拍图像,落下来,找得到,那么其实就几个系统构成,1是升力,2是摄影,3是降落,4是回收,每个系统其实只需一个设备就可以完成,那些什么烟雾啊保暖啊引爆啊统统可以去掉

上升系统需要考虑的是气球有多大,充气后能提供的最大净举力是多少,这是有数据依据的,有了这些,就可以考虑设备重量,不超过气球净举力即可达到效果

实际还要考虑到充的气体纯不纯,不纯的话同样大小的球体升力有限,而且氢气跟氦气升力差蛮多,要是拿氢气的数据用在氦气上,最后可能是飞不起来

降落伞选择挂在下面加个自动脱钩装置,简单可靠的结构是成功的基础

降落伞中部要开口放气,不然即使你垂直上升,降落的时候也给你飘几十公里远,所以降落伞大小以及开口大小还得测算和试验过

保温靠泡沫即可,缝隙要密封

佳能旧相机是个不错的选择,便宜,找不到也不心疼,gopro的广角和自动拍摄也很给力,但是你舍得么

定位的话,某宝卖的汽车gps很强大,技术成熟,不需要过多研究,省时间,又比手机便宜。有现成的东西为何不用。需要注意的是有些gps机搜不到gsm信号就自动休眠,千万不要找那样的,不然亏大了。小孩用的定位是基站定位,农村地区误差可达几百米,找死人。一定要分清基站定位和GPS定位的区别啊。电源可用3片锂聚合物串联,电压上12V即可,这个电源还可以与搜寻用的遥控报警发声器一同用

定高和引爆我建议放弃,气球自然会爆的,加一套东西不一定可靠,还增加重量,如果是为了减少漂移距离,那么只要放飞那天风力不大,200KM内还是胜算很高的

遥控报警发声器随便上淘宝买一套12V电压的,搜寻的时候大为有用,因为GPS精度10米,你能到坐标那里,离设备已经不远了,烟雾弹就用不上了,而且那玩意还重


反正我感觉这玩意各个系统是相辅相成的,设计的时候要总体考虑,轻和可靠是首要,轻就可以飞快飞高,落的就不远,回收就不累,飞高就可以拍到好多美美图

至于总重4KG以下免责的条款,我建议还是不要去惹,我们这儿的规矩是,只要你威胁到他,管你有没有什么依据,一样开火。


另外谢谢楼上好酷当年送的气球,不知道还记不记得我

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