本申請是2014年4月10日提交的美國專利申請No.14/249,841的繼續(xù)申請，其公開內(nèi)容通過引用結(jié)合于此。

背景技術(shù)：

計算裝置，例如個人計算機(jī)、膝上計算機(jī)、平板計算機(jī)、蜂窩電話，以及無數(shù)類型的能夠連接互聯(lián)網(wǎng)裝置在現(xiàn)代生活的眾多方面日益普及。因此，通過互聯(lián)網(wǎng)、蜂窩數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)和其它這樣的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)連通性的要求在增長。然而，世界上有很多區(qū)域數(shù)據(jù)連通性仍不可用，或者如果可用，也是不可靠和/或高成本的。因此，另外的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施是期望的。

一些系統(tǒng)可通過運(yùn)行在平流層中的氣球網(wǎng)絡(luò)提供網(wǎng)絡(luò)訪問。由于這些氣球在部署和運(yùn)行期間承受的各種力，需要材料的柔性和穩(wěn)定性之間的平衡。氣球可由球囊材料制造，該球囊材料配置為分區(qū)或瓣，以產(chǎn)生“南瓜”或有瓣的氣球。瓣由多個加強(qiáng)筋支撐。

在氣球能夠被部署之前，其球囊必須用比空氣輕的提升氣體充氣。氦和氫氣體是比空氣輕的提升氣體的兩個可供選擇的方案。氦是惰性氣體，并且因此通常認(rèn)為是安全的。對于氦，填充特征可用O型圈、止回閥或手動設(shè)定的蓋板密封。作為示例，人員可從填充端口去除蓋板，插入填充軟管，拉出填充軟管，且蓋好填充端口。在填充軟管去除時，氣體可能從氣球泄漏。即使是傳統(tǒng)的單向閥也可允許少量的氣體泄漏。關(guān)閉閥門后、但在斷開填充線路前的凈化(Purging)可防止泄漏，但是增加了另外的設(shè)計復(fù)雜性。然而，隨著氦價格的升高和可用度上的下降，氫正在變?yōu)楦咏?jīng)濟(jì)的選擇。然而，由于氫與空氣結(jié)合時是高爆炸性的，其使用可能存在安全的問題，尤其是在充氣期間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本公開的各方面對提供無泄漏填充端口是有利的，它也是簡單的、堅(jiān)固的和經(jīng)濟(jì)的。例如，提供了一種高空氣球，其包括用于填充高空氣球的裝置。該裝置包括管，該管配置為延伸通過氣球的球囊材料。凸緣部分連接到管的第一端。凸緣部分還位于氣球的內(nèi)表面上。配件連接到管的第二端。配件配置為連接到用提升氣體填充氣球的裝置。

在一個示例中，管配置為冷焊接，以密封氣球中的提升氣體。在另一個示例中，凸緣部分包括O型密封圈，其配置為在凸緣部分和球囊材料之間形成密封。在另一個示例中，高真空潤滑脂施加到O型密封圈。在另一個示例中，凸緣部分設(shè)置為具有螺紋的插塞的底座，并且其中裝置還包括具有螺紋的鎖緊螺母，該鎖緊螺母配置為與插塞的螺紋匹配，以便將裝置固定到球囊材料。在該示例中，管的第二端包括第二凸緣部分，第二凸緣部分包括至少一個O型密封圈，該O型密封圈配置為在第二凸緣部分和插塞的內(nèi)部之間形成密封。另外，裝置包括蓋板部分，該蓋板部分配置為將第二凸緣部分固定到插塞。

本公開的其它方面提供制造具有氣球球囊的高空氣球的方法。該方法包括通過開口將管插入未完成的氣球球囊的材料中。管在第一端具有凸緣部分。管固定到未完成的氣球球囊。未完成的氣球球囊然后完成，使凸緣部分和材料的表面位于完成的氣球球囊的腔室內(nèi)，該腔室配置為接收提升氣體。

在一個示例中，該方法還包括將配件連接到管的第二端，配件配置為連接到用于以提升氣體填充完成的氣球球囊的填充裝置。在該示例中，連接配件包括將配件銅焊到管。在另一個示例中，該方法還包括在材料中制作開口。在另一個示例中，將管固定到未完成的氣球球囊還包括采用O型圈以將氣球球囊材料夾到管上。

本公開的進(jìn)一步方面提供用提升氣體填充高空氣球的方法，該方法包括將填充裝置連接到配件。配件連接到管的第一端。管在第二端具有凸緣部分且連接到氣球的球囊。該方法還包括采用填充裝置用提升氣體填充球囊且夾斷管(pinch-off tube)使管與填充裝置分開。

在一個示例中，夾斷是冷焊接工藝，其減小了提升氣體燃燒的可能性。在另一個示例中，該焊接防止提升氣體在填充后從球囊泄漏。在另一個示例中，提升氣體包括氫。

本公開的另一個方面提供制造具有氣球球囊和填充端口的高空氣球的方法。該方法包括在未完成的氣球球囊的材料中的開口內(nèi)設(shè)置具有凸緣部分和螺紋部分的插塞體，使凸緣部分位于未完成的氣球球囊的第一側(cè)上，并且螺紋部分的至少一些位于未完成的氣球球囊的第二側(cè)上；將鎖緊螺母連接到插塞體以將插塞體固定到未完成的氣球球囊；完成該未完成的氣球球囊，使凸緣部分和材料的表面位于完成的氣球球囊的腔室內(nèi)，該腔室配置為接收提升氣體，并且插塞體和鎖緊螺母設(shè)置為填充端口的部分。

在一個示例中，該方法還包括將O型密封圈連接到插塞體，O型密封圈配置為在凸緣部分和插塞體的內(nèi)部之間形成密封。在另一個示例中，該方法還包括在管的一端將蓋板部分連接到第二凸緣部分，以便將第二凸緣部分固定到插塞體。在該示例中，該方法還包括將配件連接到管的第二端，所述配件配置為連接到用于用提升氣體填充完成的氣球球囊的填充裝置。

附圖說明

圖1是根據(jù)本公開各方面的一個系統(tǒng)的功能圖。

圖2是根據(jù)本公開各方面的氣球的示例。

圖3是根據(jù)本公開各方面的夾斷管的示例。

圖4是根據(jù)本公開各方面的填充裝置的示例。

圖5是根據(jù)本公開各方面的圖4的填充裝置和氣球球囊材料的一部分的示例性示意圖。

圖6是根據(jù)本公開各方面的圖4的填充裝置和氣球球囊材料的一部分的另一個示例性示意圖。

圖7是根據(jù)本公開各方面的完成的氣球球囊、填充裝置和提升氣體填充源的示例性示意圖。

圖8是根據(jù)本公開各方面的切斷的填充裝置、完成的氣球球囊和提升氣體填充源的示例性示意圖。

圖9是根據(jù)本公開各方面的流程圖。

圖10是根據(jù)本公開各方面的另一個流程圖。

圖11是根據(jù)本公開各方面的切斷管組件的示例。

圖12是根據(jù)本公開各方面的連接到氣球蓋板的填充裝置的示例。

圖13是圖12的填充裝置的橫截面圖。

圖14是圖13的填充裝置的橫截面圖的側(cè)視圖。

圖15是圖12的填充裝置和氣球的分解圖。

圖16是圖13的填充裝置的橫截面圖的一部分的近距離觀察圖。

圖17是圖13的填充裝置的橫截面圖的一部分的另一個近距離觀察圖。

圖18是圖13的填充裝置的橫截面圖的一部分的另一個近距離觀察圖。

圖19是圖12的填充裝置密封后的橫截面圖。

圖20是根據(jù)本公開各方面的流程圖。

圖21是根據(jù)本公開各方面的另一個流程圖。

具體實(shí)施方式

本公開通常涉及用氣體填充高空氣球。如上所討論，這樣的氣球可能用比空氣輕的提升氣體填充，例如氦和氫。由于氦隨著可用度變小而變得更加昂貴，氫變?yōu)楦形Φ倪x擇。然而，因?yàn)闅涫强扇嫉模灾匾氖蔷哂袦p小氣體泄漏可能性的填充特征，氣體泄漏可能導(dǎo)致對人的嚴(yán)重?fù)p害或損傷。

在一個方面中，填充裝置可包括在一端具有螺紋體和凸緣部分或板的夾斷管，并且在另一端可利用配件。夾斷管典型地用于真空和低壓應(yīng)用中提供密封和防泄漏。

如果氣球可能用于更長期的飛行，例如幾周或幾個月或更長時間，甚至非常慢的泄漏也可能降低氣球球囊的效力。在這樣的示例中，夾斷管可采用多個密封件連接到蓋子和氣球球囊，以便進(jìn)一步減小甚至這樣小泄漏的可能性。例如，填充裝置可包括一端連接到配件的夾斷管以及塞子、填充端口本體、填充端口本體鎖緊螺母和填充管蓋子。在裝配時，O型密封圈可在填充裝置和氣球球囊之間提供氣密密封。

如上所述，配件可焊接到夾斷管的一端，例如采用銅焊。夾斷管可通過氣球球囊材料中的孔定位。氣球球囊材料可在完成的球囊中密封在一起且準(zhǔn)備填充。在一些示例中，高真空潤滑脂可在氣球密封在一起之前或之后施加到任何的O型密封圈。

為了填充氣球，配件可連接到用于提供諸如氫或氦的填充氣體的裝置。一旦完成填充，管可通過剪子狀切割機(jī)冷焊接關(guān)閉。這樣，提升氣體沒有機(jī)會泄漏，并且存在由于采用諸如氫的氣體時的很小損傷的可能性。另外，冷焊接不需要由人手動實(shí)現(xiàn)，而是可由另外的裝置自動實(shí)現(xiàn)。夾斷管提供一次使用、簡單和非活動件，在采用易燃填充劑氣體例如氫時可靠、經(jīng)濟(jì)、安全。

圖1示出了示例性系統(tǒng)100，其中可采用如上所述的高空氣球。該示例不應(yīng)看作限制本公開的范圍和這里描述特征的有效性。系統(tǒng)100可看作"氣球網(wǎng)絡(luò)"。在該示例中，氣球網(wǎng)絡(luò)100包括多個裝置，例如高空氣球102A-F以及地面基站106和112。氣球網(wǎng)絡(luò)100還可包括多個額外裝置，例如下面將更加詳細(xì)討論的各種計算裝置(未示出)。

如所示，系統(tǒng)100的裝置配置為彼此通信。作為示例，氣球可包括自由空間光鏈路104和/或射頻(RF)鏈路114，以便促進(jìn)氣球間的通信。這樣，氣球102A-F可共同用作分組數(shù)據(jù)通信的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。此外，氣球102A-B的至少一些可配置為通過相應(yīng)的RF鏈路108與地面基站106和112進(jìn)行RF通信。一些氣球，例如氣球102F，可配置為通過光鏈路110與地面基站112通信。

如上所述，為了傳輸數(shù)據(jù)到另一個氣球，給定的氣球102可構(gòu)造成通過光鏈路104傳輸光信號。另外，給定的氣球102可采用一個或多個高功率發(fā)光二極管(LEDs)以傳輸光信號。作為選擇，氣球的一些或全部可包括激光系統(tǒng)，用于光鏈路104上的自由空間光通信。其它類型的自由空間光通信是可能的。此外，為了通過光鏈路104從另一個氣球接收光信號，給定的氣球可包括一個或多個光接收器。

氣球102A-F可共同用作網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。更具體而言，因?yàn)闅馇?02A-F可采用自由空間光鏈路彼此通信，所以氣球可共同用作自由空間光網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，其中每個氣球可用作網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)。如上所述，氣球網(wǎng)絡(luò)100的氣球可為高空氣球，部署在平流層中。作為示例，氣球可通常配置為在地球表面之上18km和25km之間的高度上運(yùn)行，以便限制氣球暴露到狂風(fēng)以及與商業(yè)航線干擾。氣球的其它方面下面參考圖2更加詳細(xì)地討論。

圖2是示例性高空氣球200，其可代表氣球網(wǎng)絡(luò)100的任何氣球。如所示，氣球200包括球囊210、有效荷載220和連接到球囊210的多個加強(qiáng)筋230–250。

高空氣球球囊210可采取各種形式。在一個例子中，氣球球囊210可由諸如聚乙烯的材料構(gòu)造，在氣球200飛行期間在空氣中漂浮時該聚乙烯沒有太大的載荷。另外或者作為選擇，球囊210的一些或全部可由高柔性乳膠材料或橡膠材料例如氯丁二烯構(gòu)造。其它的材料或其組合也可采用。此外，球囊210的形狀和尺寸可根據(jù)特定的實(shí)施方案而變化。另外，球囊210可為填充有各種氣體或其混合物的腔室，例如氦、氫或比空氣輕的任何其它氣體，下面稱為提升氣體。球囊210因此設(shè)置為在有效荷載220部署期間具有相關(guān)的向上浮力。

氣球200的有效荷載220由諸如電纜的連接件260固定到球囊。有效荷載220可包括計算機(jī)系統(tǒng)(未示出)，其具有一個或多個處理器和板載數(shù)據(jù)存儲器。有效荷載220還可包括各種類型的設(shè)備和系統(tǒng)(未示出)以提供很多不同的功能。例如，有效荷載220可包括光通信系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、定位系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、高度控制系統(tǒng)和給氣球200的各種部件供電的電源。

考慮到使氣球球囊210盡可能體輕的目標(biāo)，其可由多個球囊瓣或窄條(gore)組成，球囊瓣或窄條具有薄膜，例如聚乙烯或聚對苯二甲酸乙二醇酯，其重量輕且具有適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度特定，用作可在平流層中部署的氣球球囊。在該示例中，氣球球囊210由球囊窄條210A–210D組成。

個別的球囊窄條210A–210D可成型為邊緣接縫連接相鄰球囊窄條的長度大于球囊窄條的中心線的長度。因此，球囊窄條210A–210D可成型為更好地優(yōu)化氣球球囊210承受的應(yīng)變率。氣球球囊210內(nèi)的壓縮的提升氣體可引起施加到氣球200的力或載荷。

加強(qiáng)筋230-250給氣球200提供強(qiáng)度以承載由氣球球囊210內(nèi)的壓縮氣體產(chǎn)生的載荷。在一些示例中，加強(qiáng)筋的框架(未示出)可采用垂直和水平連接的多個加強(qiáng)筋產(chǎn)生。每個加強(qiáng)筋可形成為纖維負(fù)荷帶，該纖維負(fù)荷帶粘合到各球囊窄條。作為選擇，管狀套筒可粘合到相應(yīng)的球囊，且加強(qiáng)筋設(shè)置在管狀套筒內(nèi)。

加強(qiáng)筋230、240和250的頂端可采用一種裝置連接在一起，例如設(shè)置在氣球球囊210的頂端的頂蓋201。加強(qiáng)筋230、240和250的底端也可彼此連接。例如，對應(yīng)的裝置，例如底蓋202，設(shè)置在氣球球囊210的底座或底部。頂端的頂蓋201可為與底部的底蓋202相同的尺寸和形狀。兩個蓋子包括用于連接加強(qiáng)筋230、240和250的對應(yīng)的部件，并且可由不銹鋼或鋁形成。

圖3是夾斷管300的示例，夾斷管300可用作高空氣球的填充端口，高空氣球例如為氣球200。在該示例中，夾斷管300包括管狀部分302，其具有第一開口端304和相對的第二開口端306。第二開口端306以虛線示出以表示它具有螺紋體312。螺紋體312的直徑大于管狀部分的第一開口端304的直徑。這樣，夾斷管300包括通道，使得空氣或其它氣體可大體沿著箭頭308的通道從第一開口端304流動到相對的第二開口端306以及從第二開口端306流動到第一開口端304。以虛線示出的箭頭308表示它們在管狀部分302內(nèi)。螺紋體312連接到扁平盤或凸緣部分310。夾斷管300、螺紋體312和凸緣部分可由各種金屬制造，例如包括銅。

圖4是填充裝置400的示例，填充裝置400包括配件402，配件402連接到夾斷管300的第一開口端304。這樣，配件402可在填充裝置400連接到如下描述的氣球球囊之前或之后通過銅焊或其它連接技術(shù)固定到管狀部分302的第一開口端304。配件可配置為連接填充裝置400與提升氣體填充源，以便用提升氣體填充諸如氣球200的高空氣球。

填充裝置可在氣球的制造期間連接到氣球球囊。例如，在完成氣球球囊前，可在氣球球囊材料的一部分中切孔。填充裝置可從將變?yōu)闅馇蚯蚰业膬?nèi)部的地方通過孔放置。這樣，填充裝置具有配件的第二端可通過孔以及夾斷管的管狀部分。一旦夾斷管的凸緣設(shè)置在孔之下，可使用螺母或其它固定裝置進(jìn)一步固定氣球球囊材料到填充裝置，且特別是固定到夾斷管的螺紋體。

圖5是填充裝置400的示例500，填充裝置400相對于氣球球囊材料502的一部分定位。在該示例中，第二開口端306、凸緣310、管狀部分302和配件402的一部分以虛線示出，因?yàn)檫@些特征位于球囊材料502的該部分之下或者將變?yōu)闅馇蚯蚰业膬?nèi)部。如上所述，在填充裝置固定到氣球球囊材料502的該部分后，氣球球囊材料的該部分可為球囊窄條210A–210D之一，其連接到其它這樣的球囊窄條，以便形成諸如氣球球囊210的完成的氣球球囊。

孔504可采用任何傳統(tǒng)的切割技術(shù)切入氣球球囊材料502的該部分中?？?04的大小可為使配件402和管狀部分302可通過孔?？?04可小于凸緣310的面積以使凸緣不能通過孔504，盡管也可采用更大的孔。

在一些示例中，在將填充裝置400插入孔504中之前或者在完成氣球球囊之后，高真空潤滑脂可施加到填充裝置的全部或一部分。配件402于是從氣球球囊材料502的在完成球囊時將變?yōu)闅馇蚯蚰?10的內(nèi)部的一部分的一側(cè)通過孔。因此，在圖500的示例中，配件402在箭頭506的方向上通過孔504。

圖6是填充裝置400的示例600，填充裝置400固定到氣球球囊材料502的一部分。一旦配件402通過孔504(如圖5所示)，管狀部分302也通過孔直至螺紋體312的至少一部分通過孔且凸緣310與氣球球囊材料502的該部分相遇，如圖6所示。因此，在該示例中，第二開口端306和凸緣310以虛線示出，因?yàn)檫@些特征位于球囊材料502的部分之下或者將變?yōu)闅馇蚯蚰业膬?nèi)部。

為了將夾斷管固定到氣球球囊的該部分，可采用諸如螺母的固定裝置。螺母606可設(shè)置在配件402之上，且在箭頭608的方向上向下移動直至夾具位于聚集材料周圍。螺母606包括開口610，其足夠?qū)捯蕴捉优浼?02。開口還包括螺紋612，其配置為與螺紋體312的螺紋匹配。螺母606于是緊固在螺紋體312周圍，以便將氣球球囊材料固定到填充裝置，例如，通過夾緊力，如圖7的示例700所示。

一旦填充裝置固定到氣球球囊材料，可完成氣球球囊和氣球。例如，如上所述，氣球球囊材料502的該部分可采用脈沖密封工藝或其它工藝固定到其它這樣的部分(盡管沒有填充裝置)，以便產(chǎn)生如圖2所示的完成的氣球球囊。完成的氣球球囊因此包括用于接收提升氣體的腔室。氣球球囊于是可配置為具有上面討論的各種其它特征，以便生產(chǎn)完成的氣球。

完成的氣球于是可采用填充裝置膨脹。例如，完成的氣球球囊然后可通過配件連接到提升氣體填充源以便用提升氣體填充球囊。因此，提升氣體可從提升氣體填充源通過管狀部分且進(jìn)入氣球球囊以便膨脹氣球球囊的腔室。一旦已經(jīng)達(dá)到了所希望的膨脹水平，例如，可采用冷焊工藝夾斷填充裝置。例如，在填充裝置仍連接到提升氣體填充源的同時，填充裝置的管狀部分可由剪刀狀工具壓潰，剪刀狀工具例如為夾斷工具，直至管狀部分切斷成兩個部分。具有配件的部分因此可仍連接到提升氣體填充源。該部分可被丟棄。連接到氣球球囊材料的另一部分可形成氣密腔。

圖7是完成的氣球球囊702的示例700，氣球球囊702包括氣球球囊材料502具有填充裝置400的部分。再者，第二開口端306和凸緣310以虛線示出，因?yàn)檫@些特征位于氣球球囊材料502的該部分之下且在完成的氣球球囊702的內(nèi)部上。

在該示例中，配件402連接到提升氣體填充源704。提升氣體填充源704可包括軟管或其它裝置，其提供諸如氫或氦的提升氣體以填充完成的氣球球囊502。軟管可配置為可拆卸地與配件403匹配，例如，通過互補(bǔ)螺紋。這樣，管狀部分302將完成的氣球球囊702的內(nèi)部或腔室與提升氣體填充源704連接。管狀部分302延伸通過在球囊材料402的該部分中的孔406。螺母606再一次將填充裝置固定到氣球球囊502的該部分且在腔室膨脹時提供氣密密封。

為了填充氣球球囊，提升氣體填充源704可連接到填充裝置400的配件410，如圖7所示。提升氣體填充源704于是可用于提供提升氣體以膨脹完成的氣球球囊702。提升氣體可沿著箭頭706從提升氣體填充源704通過配件410、管狀部分302流入完成的氣球球囊702的腔室中。

一旦達(dá)到完成的氣球球囊702的所希望的膨脹，管狀部分302可被夾斷。例如，諸如夾斷工具的剪刀狀工具可通過將管狀部分302壓潰成兩部分且在兩部分的每一個上形成密封而用于冷焊接管狀部分302。圖8的示例800示出了已經(jīng)采用夾斷工具在線708處彼此切斷的管狀部分的兩個部分302A和302B(如圖7所示)。在該示例中，管狀部分已經(jīng)被壓潰，從而每個部分302A和302B分別具有氣密密封802A和802B。仍通過配件410連接到提升氣體填充源704的部分302A可從提升氣體填充源去除且廢棄。氣密密封802A可防止提升氣體在氣球使用期間從完成的氣球球囊702泄漏，即使在如上所述的高空環(huán)境中。

圖9的流程圖900是上面描述的各方面的示例性流程圖，可用于制造具有氣球球囊的高空氣球。在該示例中，在方塊902，管通過未完成的氣球球囊的材料中的開口插入。管在第一端具有凸緣。開口可通過采用具有鋒刃的工具或沖壓工具切割材料而制作在材料中。如上所述，配件還可通過銅焊連接到管的第二端。該配件可配置為連接用于用提升氣體填充完成的氣球球囊的填充裝置。在方塊904，管固定到未完成的氣球球囊。作為示例，O型圈夾具可用于將氣球球囊材料夾緊到管。在方塊906，未完成的氣球球囊于是被完成，使凸緣和材料的表面位于完成的氣球球囊的腔室內(nèi)，該腔室配置為接收提升氣體。

圖10的流程圖1000是上述一些方面的示例性流程圖，其可用于用提升氣體填充高空氣球。在該示例中，在方塊1002，填充裝置連接到配件。配件連接到管的第一端。管在第二端具有凸緣且連接到氣球的球囊。在方塊1004，球囊采用填充裝置填充有提升氣體。如上所述，在一些示例中，提升氣體可包括氫。在方塊1006，管被夾斷，使管與填充裝置分開。夾斷可包括冷焊接工藝，以減小提升氣體燃燒的可能性。夾斷也可防止提升氣體在填充后從球囊泄漏。

因此，上面描述的特征允許提升氣體在膨脹后但在完成的氣球球囊的腔室密封前沒有機(jī)會泄漏。這也減小了由于在采用諸如氫的氣體時引起傷害的可能性。另外，冷焊接不需要人采用夾斷工具手動實(shí)現(xiàn)，而是可由另外的裝置自動進(jìn)行。填充裝置的管提供一次性使用、簡單和非移動的部件，其在采用諸如氫的易燃填充劑氣體時是可靠、經(jīng)濟(jì)、安全的。

圖11是夾斷管組件1100的示例，其可用作諸如氣球200的高空氣球的填充端口。在該示例中，夾斷管組件1100包括管狀部分1102，具有第一開口端1104和相對的第二開口端1106。夾斷管組件1100包括通道，使空氣或提升氣體可大體上沿著箭頭1108的路徑從第一開口端304流到相對的第二開口端1106(圖13中更清楚示出)以及從第二開口端306流到第一開口端。第二端1106連接到插塞1112的盤或凸緣部分1110。凸緣部分1100包括從凸緣部分向外延伸的唇部1114。

管狀部分1102可包括各種金屬，例如包括銅。管狀部分1102例如可通過銅焊連接到凸緣部分1110。插塞1112(和凸緣部分1110)可由與管狀部分1102不同的材料制造，例如不銹鋼或鋁。

插塞1112還可包括一個或多個凹槽(圖13中示出為凹槽1116和1118)。密封裝置，例如O型圈1126和1128可設(shè)置在這樣的凹槽中。O型圈1126和1128可由氟硅氧烷或其它柔性材料形成，其更好地適應(yīng)低溫環(huán)境，如下面更加詳細(xì)的描述。

圖12-14是用于用提升氣體填充氣球的氣球球囊的填充裝置1200的示例，該氣球例如為氣球200。圖13是圖12的橫截面圖，并且圖14是圖12的橫截面圖的側(cè)視圖。圖15是填充裝置1200的部件的分解圖。

參見圖12和15，除了夾斷管組件1100外，填充裝置包括填充端口本體1202、填充端口本體鎖緊螺母1204和填充管蓋1206。填充端口本體1202、填充端口本體鎖緊螺母1204和填充管蓋1206的每一個可由結(jié)晶塑料或高性能乙縮醛樹脂(例如市場上可買到的產(chǎn)品)制造。

填充端口本體1202包括下凸緣部分1222和具有螺紋的螺紋體部分1224。下凸緣部分具有由薄彎曲部分1230分開的凹槽1226和1228。諸如球囊O型密封圈1232的密封裝置位于凹槽1226中。球囊O型密封圈也可由氟硅氧烷或很好適應(yīng)低溫環(huán)境的其它材料制造。然而，如下面更加詳細(xì)的描述，球囊O型密封圈1232也可由沒有這樣特性的其它材料制造。填充端口本體1202也可包括通道1228，該通道1228通過螺紋體部分1224和下凸緣部分1222，以便提升氣體從通道的一端通過到另一端。

填充端口本體鎖緊螺母1204包括內(nèi)螺紋1240。內(nèi)螺紋1240與填充端口本體1202的螺紋體部分1224的螺紋互補(bǔ)。這樣，填充端口本體1202可通過填充端口鎖緊螺母1204和球囊O型密封圈1232固定到氣球200的頂蓋201的一部分和球囊210的一部分(圖15中更加清楚地示出)。

填充管蓋1206包括內(nèi)螺紋1260，其與螺紋體部分1224的螺紋互補(bǔ)。填充管蓋還包括接觸表面1262，其配置為接觸凸緣部分1110的唇部1114。

填充裝置1200還可包括連接到夾斷管組件1100的第一開口端1104的配件(未示出)。該配件可配置為類似于圖4的配件402。這樣，配件可通過銅焊或其它連接技術(shù)固定到管狀部分1102的第一開口端1104。配件可配置為將填充裝置1200與提升氣體填充源連接，以便用提升氣體填充諸如氣球200的高空氣球。

圖16是圖13的方框1300的近距離觀察圖。盡管沒有這樣示出，但是球囊O型密封圈1232由頂蓋201上的填充端口本體鎖緊螺母1204和氣球球囊210的力壓縮。球囊O型密封圈1232上的這個壓縮力在氣球球囊210和填充端口本體1202之間產(chǎn)生密封。另外，該力也可壓縮薄彎曲部分1230。在一些示例中，該薄彎曲部分1230可以被頂蓋201上的填充端口本體鎖緊螺母1204的力壓縮與O型圈一樣大。例如，薄彎曲部分1230的橫截面可為約0.125英寸，并且壓縮距離可為0.015英寸的量級或者更大或更小。薄彎曲部分1230可以在溫度遠(yuǎn)低于O型圈的彈性溫度(例如，在-50攝氏度，在該溫度下，O型圈失去其彈性特性而變?yōu)閯傂?之下保持O型圈就位，使得密封得以保持。因此，球囊O型密封圈1232可由氟硅氧烷(flouroscilicone)之外的材料或者很好適合于低溫環(huán)境的其它材料制造。

圖17是圖13的方框1310的近距離觀察圖。盡管沒有這樣示出，但是O型圈1126和1128分別壓縮在凹槽1116和1118內(nèi)在插塞1112和填充端口本體1202的內(nèi)表面之間。最小和最大壓縮值可分別為圈的橫截面寬度的大約百分之15和19(通過圖18的線1802測量)。壓縮的O型圈的每一個在填充裝置1100的插塞1112和填充端口本體鎖緊螺母1204之間形成密封。這樣，可能僅需要一個O型圈以提供充分的密封，然而，假如第一O型圈失效，第二O型圈可提供進(jìn)一步保護(hù)而不泄漏。

如上所述，平流層中的低溫可引起填充裝置1200的各種部件變形。例如，O型圈在-80攝氏度可失去其形狀，在凹槽內(nèi)收縮距離在0.001英寸的量級。類似地，填充裝置1200的其它部件也可能收縮。這樣的收縮可引起氣球球囊210中非常小的泄漏，這可能使提升氣體泄漏。如上所述，這可能對在平流層中長期(例如，幾周或幾個月或更多)飛行是個問題。對于填充裝置中所用材料的每一個，收縮量可采用熱膨脹系數(shù)決定。

然而，填充裝置1100和填充端口本體鎖緊螺母1204之間的密封可以遠(yuǎn)在O型圈的彈性溫度之下實(shí)現(xiàn)很好地連續(xù)密封接觸。例如，為O型圈、填充端口本體和插塞選擇的材料和尺寸可選擇為使凹槽的截面面積上的變化等于凹槽的截面面積上的變化。下面的表1提供了示例性尺寸、材料和這樣材料的熱膨脹系數(shù)(CTE)。假設(shè)O型圈材料在-20攝氏度下為零彈性，任何運(yùn)動可能是由于在該溫度上或之下的熱膨脹系數(shù)導(dǎo)致。表1中部件的組合提供這些部件在-20攝氏度(預(yù)期在平流層中的條件)下形狀上的互補(bǔ)。換言之，凹槽和填充端口本體之間距離上的變化大致等于O型圈直徑上的變化，因此減小了在平流層中飛行期間甚至在這些O型圈周圍很小泄漏的可能性。

表1：示例性尺寸、材料和CTE

與填充裝置300一樣，填充裝置1200可在制造氣球期間連接到氣球球囊。例如，在完成氣球球囊前，可采用任何傳統(tǒng)的切割技術(shù)在氣球球囊材料的部分中切孔。另外，孔可制作在蓋子中，例如，在蓋子的材料形成期間或之后。這些孔可彼此對齊，并且填充裝置1200的各種部件可彼此連接(如圖13和14所示)。

參見圖15，氣球球囊210包括孔1502，并且蓋子201包括孔1504，該孔1504可如上面所討論的切割或形成。這些孔的尺寸和形狀通常對應(yīng)于填充端口本體1202的螺紋體部分1224的寬度，但是不大于O型密封圈1232和下凸緣部分1222的直徑。

為了將填充裝置1200連接到氣球球囊和蓋子，氣球球囊210中的孔1502可與蓋子201中的孔1504對齊，如圖15所示。填充端口本體1202的螺紋體部分1224通過孔1502和1504從將變?yōu)闅馇蚯蚰?10的內(nèi)部的地方放置。下凸緣部分1222不通過孔1502和1504，而是與將變?yōu)闅馇蚯蚰?10的內(nèi)表面的部位接觸。

夾斷管組件1100于是可設(shè)置在填充端口本體1202的通道1228內(nèi)，直至唇部1114接觸螺紋體部分1224的頂部。O型圈1126和1128壓縮在凹槽1116和1118內(nèi)且抵靠螺紋體部分1224的內(nèi)表面，如圖13和14所示。這樣，如上所述，O型圈1126和1128的每一個可與螺紋體部分1224形成氣密密封。

在夾斷管組件1100的插塞1112設(shè)置在通道1228內(nèi)之前或之后，填充端口本體鎖緊螺母1204于是設(shè)置在螺紋體部分1224之上。例如，填充端口本體鎖緊螺母1204可通過內(nèi)螺紋1240的互補(bǔ)螺紋擰緊到螺紋體部分上。由于填充端口本體鎖緊螺母1204相對蓋子201擰緊，O型密封圈1232抵靠將變?yōu)闅馇蚯蚰?10內(nèi)表面的部位而產(chǎn)生氣密密封。

為了進(jìn)一步將夾斷管組件1100固定到填充端口本體1202，填充管蓋1206設(shè)置在管狀部分1102之上且到填充端口本體1202的螺紋體部分1224上。填充管蓋1206可通過內(nèi)螺紋1260和螺紋體部分的螺紋固定到螺紋體部分1224。填充管蓋1206也可通過在表面1262和凸緣部分1110的唇部1114之間的接觸而將夾斷管組件1100固定到位。

一旦填充端口本體固定到氣球球囊材料，氣球球囊和氣球可如上所述被完成，以便生產(chǎn)完成的氣球。這樣，夾斷管組件1100可在完成氣球球囊和氣球之前或之后固定到填充端口本體。另外，在一些示例中，在填充裝置組裝到氣球球囊和蓋子之前、期間和之后，高真空潤滑脂可施加到填充裝置1200的部件的全部或部分。

一旦填充裝置和完成的氣球被裝配，完成的氣球于是可采用填充裝置1200膨脹。與填充裝置400和圖8的示例一樣，完成的氣球球囊和填充裝置1200然后可通過配件(未示出)連接到提升氣體填充源，以便用提升氣體填充球囊。因此，提升氣體可從提升氣體填充源前進(jìn)，通過管狀部分的通道和填充端口本體進(jìn)入氣球球囊，以便膨脹氣球球囊的腔室。再者，O型圈提供氣密密封以便在膨脹期間防止氣體泄漏。

一旦已經(jīng)達(dá)到所希望的膨脹水平，填充裝置1200例如可采用冷焊接工藝夾斷，如上所述。圖19是填充裝置1200在其已經(jīng)焊接關(guān)閉后的示例1900。在該示例中，開口端1104(未示出)已經(jīng)從填充裝置1200去除，并且形成了氣密密封1902。與填充裝置400的示例一樣，管狀部分1102與開口端1104相關(guān)的部分仍通過配件連接到提升氣體填充源。該部分可從提升氣體填充源去除且廢棄。氣密密封1902以及O型圈1126、1128和1226的每一個的密封可在氣球的使用期間防止提升氣體從完成的氣球球囊泄漏，甚至如上所述在高空環(huán)境中。

圖20的流程圖2000是上述一些方面的示例性流程圖，其可用于采用諸如填充裝置1200的填充裝置制造具有氣球球囊的高空氣球。在該示例中，在方塊2002，填充端口本體通過未完成的氣球球囊的材料中的開口和蓋子插入。填充端口本體具有凸緣。在方塊2004，填充端口本體固定到未完成的氣球球囊和蓋子。在方塊2006，未完成的氣球球囊然后被完成，使凸緣和材料的表面設(shè)置在完成的氣球球囊的腔室內(nèi)，該腔室配置為接收提升氣體。在方塊2008，夾斷管組件連接到填充端口本體。再者，如上所述，夾斷管組件可在完成未完成的氣球球囊之前或之后連接。

圖21的流程圖2100是上述一些方面的示例性流程圖，其可用于用提升氣體填充高空氣球。在該示例中，在方塊2102，填充裝置連接到配件。配件連接到管的第一端。填充裝置連接到氣球的氣球球囊和蓋子部分。在方塊2104，球囊采用填充裝置填充有提升氣體。如上所述，在一些示例中，提升氣體可包括氫。在方塊2106，管被夾斷，使管與填充裝置分開。夾斷可包括冷焊接工藝，以減小提升氣體燃燒的可能性。焊接也可在填充后防止提升氣體從球囊泄漏。

除非另有表述，前述的選擇性示例不是相互排斥的，而是可以實(shí)施為各種組合而實(shí)現(xiàn)獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。由于在不脫離由權(quán)利要求限定的主題事項(xiàng)的情況下可利用上面討論特征的這些和其它變化和組合，前述的實(shí)施例的描述應(yīng)該以對由權(quán)利要求限定的主題事項(xiàng)進(jìn)行說明的方式而不是對其限制的方式看待。另外，這里描述的示例以及短語“例如”、“包括”等的提供不應(yīng)解釋為將權(quán)利要求的主題事項(xiàng)限制到具體的示例；而是，示例僅旨在說明很多可能實(shí)施例之一。此外，不同附圖中的相同附圖標(biāo)記可表示相同或類似的元件。