CN107010193A - 一种用于浮空器头部系留和防撞的头锥装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于浮空器头部系留和防撞的头锥装置,包括系留机构、伞状骨架和两个以上的拉索机构。所述伞状骨架绑扎在浮空器的头部,当浮空器地面系留时,浮空器受到风力影响时,浮空器7连同伞状骨架2和拉索机构3一起围绕伞状骨架的中心轴旋转,伞状骨架的中心轴还可以围绕系留机构的空芯拉杆的一端翻转。本发明通过对结构总体布局优化,合理选择传力路径,实现了一体化桁架结构形式。其系留机构可以可靠地将浮空器系留在地面,伞状骨架的设计可以有效分散囊体的载荷,防止浮空器地面系留时撞击系留设施,也可以保证浮空器空中飞行时头部不变形,拉索机构可以分担伞状骨架的载荷,其自由调节的特征更适用于软质的浮空器产品。
Description
技术领域
本发明属于系留气球的地面锚泊领域,具体地说,它涉及一种用于浮空器头部系留和防撞的头锥装置。
背景技术
浮空器是利用浮力实现空中浮升,作为各种通讯、监测和雷达等设备的搭载平台,具有非常重要的作用和无可比拟的优势。浮空器的系留主要通过头部系留装置固定在地面系留设施上实现长时间的驻留。
现有200m3~6000m3浮空器产品存在以下几种问题:
(1)浮空器产品地面系留时采用硬连接,忽略其俯仰和旋转所带来的影响;
(2)头部系留装置与浮空器囊体分离,不随浮空器飞行,虽然地面系留时可以防止囊体撞击系留设施,但空中飞行无法阻止高速气动压力对浮空器头部的冲击,浮空器头部会以此产生凹陷,失去原有的气动外形。头部系留装置与浮空器囊体分离带来的另一个问题就是地面系留时载荷集中在一点,无法分散。
(3)为提高载荷分散能力,增大头部系留装置尺寸,使得浮空器重量增加,影响其性能。
发明内容
本发明的主要目的在于针对上述问题,提供了一种用于浮空器头部系留和防撞的头锥装置。
一种用于浮空器头部系留和防撞的头锥装置,包括系留机构1、伞状骨架2和两个以上的拉索机构3。所述伞状骨架2设有绑扎环21、两个以上的斜撑管22、连接盘23、中心轴24和管套25,所述管套25的外圆周边均布连接两个以上的斜撑管22的一端,形成伞状锥形骨架,两个以上的斜撑管22的另一端连接绑扎环21,所述绑扎环21绑扎在浮空器头部;所述中心轴24穿过管套25内孔,并从伞状骨架2伞状锥形骨架顶部伸出,在中心轴24伸出端端部通过轴销活络连接系留机构1的一端,所述系留机构1的另一端连接到地面系留设备上。所述中心轴24与管套25之间实现自由转动。所述伞状锥形骨架的锥顶位置连接连接盘23,所述连接盘23的周边均布连接两个以上的拉索机构3的一端,所述拉索机构3的另一端连接到浮空器头部。
进一步限定的技术方案如下:
所述系留机构1包括空芯拉杆11、系留拉索12、销轴13和圆柱销14。所述空芯拉杆11为管状结构,管状内孔为两级台阶圆孔,大孔端设有槽口111,槽口111的管壁上设有垂直与槽口111的销轴孔112,临近槽口111处的管壁上设有圆柱销孔113,所述圆柱销孔113与销轴孔112相平行;所述销轴13穿过销轴孔112将空芯拉杆11与中心轴24的端部活络连接;所述圆柱销14穿过圆柱销孔113将系留拉索12的一端固定于空芯拉杆11上,所述系留拉索12的另一端从空芯拉杆11的小孔端伸出,并连接到地面系留设施上;所述空芯拉杆11的小孔端的外圆上设有球面114。
所述绑扎环21为圆环形结构,绑扎环21上均布两个以上的三通接头26,通过三通接头26连接斜撑管22的一端。
所述斜撑管22包括主管221、副管222和连接螺栓27,所述副管222的一端倾斜连接于主管221的一端形成人字形结构,主管221和副管222之间Z字形布置四根加强管,所述主管221和副管222的自由端均设有连接孔223,利用连接螺栓27通过主管221的连接孔223,将主管221的自由端与管套25、连接盘23相连接。
所述中心轴24从一端开始依次设有扁势241、第一圆凸台242、第二圆凸台243、第三圆凸台244、外螺纹245;所述扁势241上设有圆孔,通过所述圆孔和系留机构1连接。所述外螺纹245上设有锁紧螺母28和圆压板29,所述圆压板29安装在管套25的端部,安装时,第二圆凸台243和圆压板29构成中心轴24的轴向限位。
所述管套25为圆管状结构,一端设有圆凸台法兰251,另一端设有环槽式法兰252,所述圆凸台法兰251和环槽式法兰252上都均布八个的安装孔,所述圆凸台法兰251与主管221的自由端连接,所述环槽式法兰252与副管222的自由端连接。
所述拉索机构3包括固定螺栓31、叉状拉索32、滑轮33、直拉索34、正螺纹杆35、调节螺杆36、反螺纹杆37、第一接头38和第二接头39。滑轮33与直拉索34的一端相连,叉状拉索32绕过滑轮33呈V字状,两端长度可根据受力情况自由调节,所述叉状拉索32的两端均设有抓手6,所述抓手6与浮空器囊体相连;所述直拉索34的另一端依次连接第一接头38、正螺纹杆35、调节螺杆36、反螺纹杆37和第二接头39,通过第二接头39和连接盘23连接。
所述绑扎环21根据浮空器的规格不同设计直径,直径的取值范围是1.5m~2.4m。
所述伞状骨架2为铝合金型材制作,表面导电氧化处理。
本发明的有益技术效果是:
(1)通用性好:本发明适用于200m3~6000m3浮空器。
(2)刚度高:本发明采用伞状锥形骨架结构设计使其具有足够的刚度保证浮空器囊体不易变形,同时可以防止地面系留时飓风将浮空器撞向系留设施时而损伤囊体。
(3)延长系留拉索的寿命,本发明在地面系留时可实现浮空器的俯仰、旋转及滚转,避免了刚性连接而造成的系留拉索的折伤。
(4)本发明可以将浮空器头部较大的集中载荷均匀扩散到囊体上。
(5)本发明重量轻、尺寸小,便于运输和安装。
(6)本发明表面导电氧化处理,能适应各种恶劣气候环境。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的结构地面系留和俯仰功能示意图。
图3为本发明的伞状骨架结构示意图。
图4为本发明的斜撑管结构示意图。
图5为本发明的伞状骨架安装及旋转功能示意图。
图6为本发明的拉索机构安装示意图。
图7为本发明的拉索机构结构示意图。
图8为本发明的空芯拉杆结构示意图。
图9为本发明的中心轴结构示意图。
图10为本发明的套管结构示意图。
图11为本发明的使用状态示意图。
上图中序号:
1-系留机构、2-伞状骨架、3-拉索机构、4-地面系留设施、41-电动卡爪、5-牵引电机、6-抓手、7-浮空器;
11-空芯拉杆、111-槽口、112-销轴孔、113圆柱销孔、114-球面、12-系留拉索、13-销轴、14-圆柱销;
21-绑扎环、22-斜撑管、221-主管、222-副管、223连接孔、23-连接盘、24-中心轴、241-扁势、242-第一圆凸台、243-第二圆凸台、244-第三圆凸台、245-外螺纹、25-套管、251-圆凸台法兰、252-环槽式法兰、26-三通接头、27-连接螺栓、28-锁紧螺母、29-圆压板;
31-固定螺栓、32-叉状拉索、33-滑轮、34-直拉索、35-正螺纹杆、36-调节螺杆、37-反螺纹杆、38-第一接头、39-第二接头。
编号说明:双位数序号是对应的单位数序号的子零件,如22-斜撑管是2-伞状骨架的子零件。
具体实施方式
下面结合附图,通过实施例对本发明作进一步地说明。
实施例一:本实施例适用于3500m3~6000m3浮空器。
参见图1,一种用于浮空器头部系留和防撞的头锥装置,包括系留机构1、伞状骨架2和八个的拉索机构3。
参见图2和图8,所述系留机构1包括空芯拉杆11、系留拉索12、销轴13和圆柱销14。所述空芯拉杆11为管状结构,管状内孔为两级台阶圆孔,大孔端设有槽口111,槽口111的管壁上设有垂直与槽口111的销轴孔112,临近槽口111处的管壁上设有圆柱销孔113,所述圆柱销孔113与销轴孔112相平行;所述销轴13穿过销轴孔112将空芯拉杆11与中心轴24的端部活络连接;所述圆柱销14穿过圆柱销孔113将系留拉索12的一端固定于空芯拉杆11上,所述系留拉索12的另一端从空芯拉杆11的小孔端伸出,并连接到地面系留设施4上;所述空芯拉杆11的小孔端的外圆上设有球面114。
参见图3~图5,伞状骨架2包括绑扎环21、斜撑管22、连接盘23、中心轴24、套管25、三通接头26、连接螺栓27、锁紧螺母28和圆压板29。八个的斜撑管22均匀分布在套管25的周边,所述斜撑管22包括主管221、副管222和连接螺栓27,所述副管222的一端倾斜连接于主管221的一端形成人字形结构,主管221和副管222之间Z字形布置四根加强管,所述主管221和副管222的自由端均设有连接孔223,利用连接螺栓27通过主管221的连接孔223,将主管221的自由端与管套25、连接盘23相连接。所述斜撑管22的另一端通过三通接头26与绑扎环21焊接在一起,形成一个整体伞状锥形骨架结构,使头锥具有足够的刚度抵御浮空器头部的载荷,保证浮空器囊体不变形。绑扎环21通过绳索与浮空器囊体连接,可以将空芯拉杆11上的集中载荷有效的分散到囊体上。所述绑扎环21的直径为2.4m。
参见图6、图7,所述拉索机构3包括固定螺栓31、叉状拉索32、滑轮33、直拉索34、正螺纹杆35、调节螺杆36、反螺纹杆37、第一接头38和第二接头39。滑轮33与直拉索34的一端相连,叉状拉索32绕过滑轮33呈V字状,两端长度可根据受力情况自由调节,所述叉状拉索32的两端均设有抓手6,所述抓手6与浮空器囊体相连。所述直拉索34的另一端依次连接第一接头38、正螺纹杆35、调节螺杆36、反螺纹杆37和第二接头39,通过第二接头39和连接盘23连接。拉索机构3可以分担伞状骨架2上的载荷。
参见图9,所述中心轴24从一端开始依次设有扁势241、第一圆凸台242、第二圆凸台243、第三圆凸台244、外螺纹245;所述扁势241上设有圆孔,通过所述圆孔和系留机构1连接。所述外螺纹245上设有锁紧螺母28和圆压板29,所述圆压板29安装在管套25的端部,安装时,第二圆凸台243和圆压板29构成中心轴24的轴向限位。所述圆压板29周边设有均布的八个圆孔,中间设有中心孔,所述中心孔与中心轴24的对应轴颈为间隙配合。
参见图10,所述管套25为圆管状结构,一端设有圆凸台法兰251,另一端设有环槽式法兰252,所述圆凸台法兰251和环槽式法兰252上都均布八个的安装孔,所述圆凸台法兰251与主管221的自由端连接,所述环槽式法兰252与副管222的自由端连接。
参见图11,使用时,系留拉索12穿过地面系留设施4后与牵引电机5连接,牵引电机5带动空芯拉杆11插入地面系留设施4内,空芯拉杆11到达指定位置后,地面系留设施4内的电动爪卡41卡紧空芯拉杆11下部球面114,所述球面114可以保证整个浮空器7在风的作用下绕电动爪卡41旋转时不挣脱出来。中心轴24和空芯拉杆11通过销轴13形成旋转副,浮空器受到风力影响时可绕销轴13翻转;浮空器7连同伞状骨架2和八个拉索机构3一起围绕中心轴24旋转。
实施例二:本实施例适用于1000m3~3400m3浮空器。
一种用于浮空器头部系留和防撞的头锥装置,包括系留机构1、伞状骨架2和六个的拉索机构3。所述伞状骨架2包括六个斜撑管22和绑扎环21;所述绑扎环21的直径为1.8m。其余结构参见实施例一。
实施例三:本实施例适用于200m3~900m3浮空器。
一种用于浮空器头部系留和防撞的头锥装置,包括系留机构1、伞状骨架2和三个的拉索机构3。所述伞状骨架2包括三个斜撑管22和绑扎环21;所述绑扎环21的直径为1.5m。其余结构参见实施例一。
以上内容并非对本发明的结构、形状作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (9)
1.一种用于浮空器头部系留和防撞的头锥装置,其特征在于:所述头锥装置包括系留机构(1)、伞状骨架(2)和两个以上的拉索机构(3);所述伞状骨架(2)设有绑扎环(21)、两个以上的斜撑管(22)、连接盘(23)、中心轴(24)和管套(25),所述管套(25)的外圆周边均布连接两个以上的斜撑管(22)的一端,形成伞状锥形骨架,两个以上的斜撑管(22)的另一端连接绑扎环(21),所述绑扎环(21)绑扎在浮空器头部;所述中心轴(24)穿过管套(25)内孔,并从伞状骨架(2)伞状锥形骨架顶部伸出,在中心轴(24)伸出端端部通过轴销活络连接系留机构(1)的一端,所述系留机构(1)的另一端连接到地面系留设备上;所述中心轴(24)与管套(25)之间实现自由转动;所述伞状锥形骨架的锥顶位置连接连接盘(23),所述连接盘(23)的周边均布连接两个以上的拉索机构(3)的一端,所述拉索机构(3)的另一端连接到浮空器头部。
2.根据权利要求1所述的一种用于浮空器头部系留和防撞的头锥装置,其特征在于:所述系留机构(1)包括空芯拉杆(11)、系留拉索(12)、销轴(13)和圆柱销(14);所述空芯拉杆(11)为管状结构,管状内孔为两级台阶圆孔,大孔端设有槽口(111),槽口(111)的管壁上设有垂直与槽口(111)的销轴孔(112),临近槽口(111)处的管壁上设有圆柱销孔(113),所述圆柱销孔(113)与销轴孔(112)相平行;所述销轴(13)穿过销轴孔(112)将空芯拉杆(11)与中心轴(24)的端部活络连接;所述圆柱销(14)穿过圆柱销孔(113)将系留拉索(12)的一端固定于空芯拉杆(11)上,所述系留拉索(12)的另一端从空芯拉杆(11)的小孔端伸出,并连接到地面系留设施上;所述空芯拉杆(11)的小孔端的外圆上设有球面(114)。
3.根据权利要求1所述的一种用于浮空器头部系留和防撞的头锥装置,其特征在于:所述绑扎环(21)为圆环形结构,绑扎环(21)上均布两个以上的三通接头(26),通过三通接头(26)连接斜撑管(22)的一端。
4.根据权利要求1所述的一种用于浮空器头部系留和防撞的头锥装置,其特征在于:所述斜撑管(22)包括主管(221)、副管(222)和连接螺栓(27),所述副管(222)的一端倾斜连接于主管(221)的一端形成人字形结构,主管(221)和副管(222)之间Z字形布置四根加强管,所述主管(221)和副管(222)的自由端均设有连接孔(223),利用连接螺栓(27)通过主管(221)的连接孔(223),将主管(221)的自由端与管套(25)、连接盘(23)相连接。
5.根据权利要求1所述的一种用于浮空器头部系留和防撞的头锥装置,其特征在于:所述中心轴(24)从一端开始依次设有扁势(241)、第一圆凸台(242)、第二圆凸台(243)、第三圆凸台(244)、外螺纹(245);所述扁势(241)上设有圆孔,通过所述圆孔和系留机构(1)连接;所述外螺纹(245)上设有锁紧螺母(28)和圆压板(29),所述圆压板(29)安装在管套(25)的端部,安装时,第二圆凸台(243)和圆压板(29)构成中心轴(24)的轴向限位。
6.根据权利要求1或4所述的一种用于浮空器头部系留和防撞的头锥装置,其特征在于:所述管套(25)为圆管状结构,一端设有圆凸台法兰(251),另一端设有环槽式法兰(252),所述圆凸台法兰(251)和环槽式法兰(252)上都均布两个以上的安装孔,所述圆凸台法兰(251)与主管(221)的自由端连接,所述环槽式法兰(252)与副管(222)的自由端连接。
7.根据权利要求1所述的一种用于浮空器头部系留和防撞的头锥装置,其特征在于:所述拉索机构(3)包括固定螺栓(31)、叉状拉索(32)、滑轮(33)、直拉索(34)、正螺纹杆(35)、调节螺杆(36)、反螺纹杆(37)、第一接头(38)和第二接头(39);滑轮(33)与直拉索(34)的一端相连,叉状拉索(32)绕过滑轮(33)呈V字状,两端长度可根据受力情况自由调节,所述叉状拉索(32)的两端均设有抓手(6),所述抓手(6)与浮空器囊体相连;所述直拉索(34)的另一端依次连接第一接头(38)、正螺纹杆(35)、调节螺杆(36)、反螺纹杆(37)和第二接头(39),通过第二接头(39)和连接盘(23)连接。
8.根据权利要求1所述的一种用于浮空器头部系留和防撞的头锥装置,其特征在于:所述绑扎环(21)根据浮空器的规格不同设计直径,直径的取值范围是1.5m~2.4m。
9.根据权利要求1所述的一种用于浮空器头部系留和防撞的头锥装置,其特征在于:所述伞状骨架(2)为铝合金型材制作,表面导电氧化处理。
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