CN107389123A - 一种系留气球缆绳导向测力装置 - Google Patents

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王平安
李岩
颜标
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闫修
贺旭东
高山
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Abstract

本发明公开了一种系留气球缆绳导向测力装置，包括滑轮、颊板单元、支撑板单元、缆绳限位单元、底座单元、转轴、侧板单元和配重单元。所述滑轮设有外圈槽轮，所述支撑板单元的上端连接滑轮和颊板单元，所述颊板单元设有惯性传感器。所述支撑板单元的下端连接侧板单元的下端，所述侧板单元的上端的上侧连接缆绳限位单元，所述侧板单元的上端的下侧连接配重单元。所述侧板单元的上端的外侧连接底座单元，所述侧板单元与底座单元通过转轴连接在一起，所述侧板单元可以围绕转轴自由转动。所述支撑板单元与侧板单元的上端之间设有压力传感器。所述压力传感器检测缆绳的拉力，所述惯性传感器用于测量缆绳的倾斜角度。

Description

一种系留气球缆绳导向测力装置
技术领域
本发明属于系留气球地面錨泊设备领域，具体地说，它涉及一种系留气球缆绳导向测装置。
背景技术
系留气球属于浮空器的一种，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，具有至关重要的作用和无可比拟的优势。系留气球主要通过缆绳收放装置和缆绳导向测力装置实现气球的空中驻留和升降功能，为了保证系留气球安全可靠工作，缆绳导向测力装置必须能够可靠地实现缆绳换向及缆绳压力和倾角的测量。
传统阵地式的缆绳导向测力装置在复杂载荷工况下，会受到较大拉力，多次收放之后会导致缆绳磨损和脱槽，从而降低缆绳使用寿命，导致缆绳失效甚至危及整个系统的安全。其次，传统阵地式系留气球用缆绳导向测力装置不含压力传感器，无法实现缆绳拉力测量，严重影响系统可靠性；此外，传统阵地式缆绳导向测力装置重量体积较大，安装架设困难，辅助工具装备较多，而且无法实现机动转移、部署。
发明内容
本发明的目的是提供一种既安全可靠又操作方便的用于系留缆绳导向及缆绳拉力和缆绳倾角测量的装置，适用于大型可移动式系留气球使用，适应的系留气球的规格是10000～15000m3。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种系留气球缆绳导向测装置，包括滑轮1、颊板单元2、支撑板单元3、缆绳限位单元4、底座单元6、转轴7、侧板单元8和配重单元9。
所述滑轮1设有外圈槽轮11，所述支撑板单元3的上端连接滑轮1和颊板单元2，所述颊板单元2设有惯性传感器24。所述支撑板单元3的下端连接侧板单元8的下端，所述侧板单元8的上端的上侧连接缆绳限位单元4，所述侧板单元8的上端的下侧连接配重单元9，所述侧板单元8的上端的外侧连接底座单元6。所述侧板单元8与底座单元6通过转轴7连接在一起，所述侧板单元8可以围绕转轴7自由转动。
所述支撑板单元3与侧板单元8的上端之间设有压力传感器83；
所述装置通过底座单元6安装到系留气球的底面錨泊设备上；
所述系留气球缆绳从缆绳限位单元4中间进入，通过所述外圈槽轮11后，从颊板单元2上端引出，并连接到系留气球上，所述压力传感器83检测缆绳的拉力，所述惯性传感器24用于测量缆绳的倾斜角度。
进一步限定的技术方案如下：
所述滑轮1包括滑轮1由外圈槽轮11、腹板12、筋板13、轴套14和第一芯轴15。所述外圈槽轮11外圆上设有光滑的圆弧状凹槽，凹槽与缆绳外圆配合，所述外圈槽轮11内圆与轴套14之间均匀分布六条筋板13，筋板13之间连接带有减重孔的扇形形状的腹板12。所述轴套14中设有轴承，所述第一芯轴15的中间安装在轴承内孔中，所述第一芯轴15的两端安装在颊板单元2和支撑板单元3交汇处的安装孔内。
所述颊板单元2包括滚轮21、滚轮座22、轴承23、惯性传感器24、连接杆25、右颊板26、左颊板27和配重板28。所述右颊板26、左颊板27的一端连接滚轮座22,所述滚轮座22上安装轴承23,所述滚轮21的两端通过轴承23连接在滚轮座22上,所述两件滚轮21之间形成缆绳的限位通道；所述右颊板26上临近滚轮座22处连接惯性传感器24。所述右颊板26、左颊板27之间由连接杆25垂直连接。所述右颊板26、左颊板27的另一端设有通过第一芯轴15的圆孔，且在右颊板26、左颊板27的外侧分别连接一块配重板28。
所述支撑板单元3包括左支撑板31、右上支撑板32、加强筋33、调整板34、右下支撑板36、前连接板37、压力板38和后连接板39。所述右上支撑板32和右下支撑板36分别通过焊接加强筋33后，中间连接调整板34，用螺栓连接成一个整体板，所述整体板与左支撑板31形状相匹配，所述整体板与左支撑板31的两端均设有圆孔，所述整体板与左支撑板31的中间位置垂直连接前连接板37、压力板38和后连接板39。
所述缆绳限位单元4包括底板41、上板42、立板43、竖直辊44和水平辊45。所述底板41、上板42和两块立板43形成方框结构,所述底板41、上板42之间竖直连接两件竖直辊44,所述两块立板43之间水平连接两件水平辊45,所述两件竖直辊44与两件水平辊45垂直交叉,其交叉中间位置是缆绳的限位通道。
所述底座单元6包括两件平行布置的底座61，所述底座61底板的两侧分别设有两个固定孔612，所述底座61中间设有轴承孔611，所述轴承孔611内设有轴承，通过所述轴承连接安装转轴7。
所述侧板单元8包括吊耳81、传感器安装板82、压力传感器83、轴承座84、两块侧板85、后挡板86、第二芯轴87。所述两块侧板85平行布置，侧板85的一端上侧连接吊耳81，两件吊耳81的下方位置，且在两块侧板85之间垂直安装传感器安装板82和轴承座84，所述传感器安装板82上连接压力传感器83；所述两块侧板85的另一端设有圆孔，且在此端的端部连接后挡板86，所述圆孔上安装第二芯轴87，所述第二芯轴87和支撑板单元3下端连接。
所述配重单元9包括配重块支架91和配重块92，所述重块支架91上端竖直连接在所述轴承座84的下侧，所述重块支架91下端侧面上连接配重块92。
所述惯性传感器24型号为GX-M10B-8g-300D，由三轴MEMS陀螺、三轴MEMS加速度计传感器构成，三轴陀螺用于测量载体三个方向的绝对角速率，三轴加速度计用于测量载体三个方向的加速度，模块内部对相应原始数据做标定处理。
本发明的有效技术效果是：
(1)增加缆绳导向限位装置，有效提高缆绳导向测力装置的安全性和可靠性。本发明的缆绳导向测力装置在缆绳入口和出口处分别增加缆绳限位装置，在复杂载荷工况下，当缆绳受力、多次收放时可确保缆绳不会发生磨损和脱槽，既不影响缆绳使用寿命，同时可提高缆绳导向测力装置的安全性和可靠性。
(2)增加缆绳拉力测量装置。机动式系留气球用缆绳导向测力装置增加压力传感器，可实现缆绳拉力测量，提高系统可靠性；
(3)缆绳导向测力装置轻量化设计。通过对缆绳导向测力装置各结构件减重优化设计，尤其是将安装底座由一体化结构优化为分段式结构布局，同时通过调整配重块安装板高度减轻了配种块重量，使得整件结构重量由原来固定阵地式的1.9t减少到目前机动式使用的1.6t。此外，机动式缆绳导向测力装置重量体积较小，可实现与相连接结构部件整体式运输，并实现机动转移、部署。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
图2是本发明滑轮示意图。
图3是本发明颊板单元示意图。
图4是本发明支撑板单元示意图。
图5是本发明缆绳限位单元示意图。
图6是本发明底座示意图。
图7是本发明侧板单元示意图。
图8是本发明配重单元示意图。
图中序号：
滑轮1、外圈槽轮11、腹板12、筋板13、轴套14、第一芯轴15；
颊板单元2、滚轮21、滚轮座22、轴承23、惯性传感器24、连接杆25、右颊板26、左颊板27、配重板28；
支撑板单元3、左支撑板31、右上支撑板32、加强筋33、调整板34、右下支撑板36、前连接板37、压力板38、后连接板39；
缆绳限位单元4、底板41、上板42、立板43、竖直辊44、水平辊45；
缆绳5；底座单元6、底座61、轴承孔611、固定孔612、转轴7；
侧板单元8、吊耳81、传感器安装板82、压力传感器83、轴承座84、侧板85、后挡板86、第二芯轴87；
配重单元9、配重块支架91、配重块92。
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
参见图1，一种系留气球缆绳导向测装置，包括滑轮1、颊板单元2、支撑板单元3、缆绳限位单元4、底座单元6、转轴7、侧板单元8和配重单元9。
参见图2，所述滑轮1包括滑轮1由外圈槽轮11、腹板12、筋板13、轴套14和第一芯轴15。所述外圈槽轮11外圆上设有光滑的圆弧状凹槽，凹槽与缆绳外圆配合，所述外圈槽轮11内圆与轴套14之间均匀分布六条筋板13，筋板13之间连接带有减重孔的扇形形状的腹板12。所述轴套14中设有轴承，所述第一芯轴15的中间安装在轴承内孔中，所述第一芯轴15的两端安装在颊板单元2和支撑板单元3交汇处的安装孔内。
参见图3，所述颊板单元2包括滚轮21、滚轮座22、轴承23、惯性传感器24、连接杆25、右颊板26、左颊板27和配重板28。所述右颊板26、左颊板27的一端连接滚轮座22,所述滚轮座22上安装轴承23,所述滚轮21的两端通过轴承23连接在滚轮座22上,所述两件滚轮21之间形成缆绳的限位通道；所述右颊板26上临近滚轮座22处连接惯性传感器24。所述右颊板26、左颊板27之间由连接杆25垂直连接。所述右颊板26、左颊板27的另一端设有通过第一芯轴15的圆孔，且在右颊板26、左颊板27的外侧分别连接一块配重板28。
参见图4，所述支撑板单元3包括左支撑板31、右上支撑板32、加强筋33、调整板34、右下支撑板36、前连接板37、压力板38和后连接板39。所述右上支撑板32和右下支撑板36分别通过焊接加强筋33后，中间连接调整板34，用螺栓连接成一个整体板，所述整体板与左支撑板31形状相匹配，所述整体板与左支撑板31的两端均设有圆孔，所述整体板与左支撑板31的中间位置垂直连接前连接板37、压力板38和后连接板39。
参见图5，所述缆绳限位单元4包括底板41、上板42、立板43、竖直辊44和水平辊45。所述底板41、上板42和两块立板43形成方框结构,所述底板41、上板42之间竖直连接两件竖直辊44,所述两块立板43之间水平连接两件水平辊45,所述两件竖直辊44与两件水平辊45垂直交叉,其交叉中间位置是缆绳的限位通道。
参见图1和图6，所述底座单元6包括两件平行布置的底座61，所述底座61底板的两侧分别设有两个固定孔612，所述底座61中间设有轴承孔611，所述轴承孔611内设有轴承，通过所述轴承连接安装转轴7。
参见图7，所述侧板单元8包括吊耳81、传感器安装板82、压力传感器83、轴承座84、两块侧板85、后挡板86、第二芯轴87。所述两块侧板85平行布置，侧板85的一端上侧连接吊耳81，两件吊耳81的下方位置，且在两块侧板85之间垂直安装传感器安装板82和轴承座84，所述传感器安装板82上连接压力传感器83；所述两块侧板85的另一端设有圆孔，且在此端的端部连接后挡板86，所述圆孔上安装第二芯轴87，所述第二芯轴87和支撑板单元3下端连接。
参见图8，所述配重单元9包括配重块支架91和配重块92，所述重块支架91上端竖直连接在所述轴承座84的下侧，所述重块支架91下端侧面上连接配重块92。
使用时，所述系留气球缆绳从缆绳限位单元4中间进入，通过所述外圈槽轮11后，从颊板单元2上端引出，并连接到系留气球上，所述压力传感器83检测缆绳的拉力，所述惯性传感器24用于测量缆绳的倾斜角度。
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)

1.一种系留气球缆绳导向测力装置，其特征在于：所述装置包括滑轮(1)、颊板单元(2)、支撑板单元(3)、缆绳限位单元(4)、底座单元(6)、转轴(7)、侧板单元(8)和配重单元(9)；
所述滑轮(1)设有外圈槽轮(11)，所述支撑板单元(3)的上端连接滑轮(1)和颊板单元(2)，所述颊板单元(2)设有惯性传感器(24)；所述支撑板单元(3)的下端连接侧板单元(8)的下端，所述侧板单元(8)的上端的上侧连接缆绳限位单元(4)，所述侧板单元(8)的上端的下侧连接配重单元(9)，所述侧板单元(8)的上端的外侧连接底座单元(6)；所述侧板单元(8)与底座单元(6)通过转轴(7)连接在一起，所述侧板单元(8)可以围绕转轴(7)自由转动；
所述支撑板单元(3)与侧板单元(8)的上端之间设有压力传感器(83)；
所述装置通过底座单元(6)安装到系留气球的底面錨泊设备上；
所述系留气球缆绳从缆绳限位单元(4)中间进入，通过所述外圈槽轮(11)后，从颊板单元(2)上端引出，并连接到系留气球上，所述压力传感器(83)检测缆绳的拉力，所述惯性传感器(24)用于测量缆绳的倾斜角度。
2.根据权利要求1所述的一种系留气球缆绳导向测力装置，其特征在于：所述滑轮(1)包括滑轮(1)由外圈槽轮(11)、腹板(12)、筋板(13)、轴套(14)和第一芯轴(15)；所述外圈槽轮(11)外圆上设有光滑的圆弧状凹槽，凹槽与缆绳外圆配合，所述外圈槽轮(11)内圆与轴套(14)之间均匀分布六条筋板(13)，筋板(13)之间连接带有减重孔的扇形形状的腹板(12)；所述轴套(14)中设有轴承，所述第一芯轴(15)的中间安装在轴承内孔中，所述第一芯轴(15)的两端安装在颊板单元(2)和支撑板单元(3)交汇处的安装孔内。
3.根据权利要求1或2所述的一种系留气球缆绳导向测力装置，其特征在于：所述颊板单元(2)包括滚轮(21)、滚轮座(22)、轴承(23)、惯性传感器(24)、连接杆(25)、右颊板(26)、左颊板(27)和配重板(28)；所述右颊板(26)、左颊板(27)的一端连接滚轮座(22),所述滚轮座(22)上安装轴承(23),所述滚轮(21)的两端通过轴承(23)连接在滚轮座(22)上,所述两件滚轮(21)之间形成缆绳的限位通道；所述右颊板(26)上临近滚轮座(22)处连接惯性传感器(24)；所述右颊板(26)、左颊板(27)之间由连接杆(25)垂直连接；所述右颊板(26)、左颊板(27)的另一端设有通过第一芯轴(15)的圆孔，且在右颊板(26)、左颊板(27)的外侧分别连接一块配重板(28)。
4.根据权利要求1所述的一种系留气球缆绳导向测力装置，其特征在于：所述支撑板单元(3)包括左支撑板(31)、右上支撑板(32)、加强筋(33)、调整板(34)、右下支撑板(36)、前连接板(37)、压力板(38)和后连接板(39)；所述右上支撑板(32)和右下支撑板(36)分别通过焊接加强筋(33)后，中间连接调整板(34)，用螺栓连接成一个整体板，所述整体板与左支撑板(31)形状相匹配，所述整体板与左支撑板(31)的两端均设有圆孔，所述整体板与左支撑板(31)的中间位置垂直连接前连接板(37)、压力板(38)和后连接板(39)。
5.根据权利要求1所述的一种系留气球缆绳导向测力装置，其特征在于：所述缆绳限位单元(4)包括底板(41)、上板(42)、立板(43)、竖直辊(44)和水平辊(45)；所述底板(41)、上板(42)和两块立板(43)形成方框结构,所述底板(41)、上板(42)之间竖直连接两件竖直辊(44),所述两块立板(43)之间水平连接两件水平辊(45),所述两件竖直辊(44)与两件水平辊(45)垂直交叉,其交叉中间位置是缆绳的限位通道。
6.根据权利要求1所述的一种系留气球缆绳导向测力装置，其特征在于：所述底座单元(6)包括两件平行布置的底座(61)，所述底座(61)底板的两侧分别设有两个固定孔(612)，所述底座(61)中间设有轴承孔(611)，所述轴承孔(611)内设有轴承，通过所述轴承连接安装转轴(7)。
7.根据权利要求1所述的一种系留气球缆绳导向测力装置，其特征在于：所述侧板单元(8)包括吊耳(81)、传感器安装板(82)、压力传感器(83)、轴承座(84)、两块侧板(85)、后挡板(86)、第二芯轴(87)；所述两块侧板(85)平行布置，侧板(85)的一端上侧连接吊耳(81)，两件吊耳(81)的下方位置，且在两块侧板(85)之间垂直安装传感器安装板(82)和轴承座(84)，所述传感器安装板(82)上连接压力传感器(83)；所述两块侧板(85)的另一端设有圆孔，且在此端的端部连接后挡板(86)，所述圆孔上安装第二芯轴(87)，所述第二芯轴(87)和支撑板单元(3)下端连接。
8.根据权利要求1或7所述的一种系留气球缆绳导向测力装置，其特征在于：所述配重单元(9)包括配重块支架(91)和配重块(92)，所述重块支架(91)上端竖直连接在所述轴承座(84)的下侧，所述重块支架(91)下端侧面上连接配重块(92)。
9.根据权利要求1所述的一种系留气球缆绳导向测力装置，其特征在于：所述惯性传感器(24)型号为GX-M10B-8g-300D，由三轴MEMS陀螺、三轴MEMS加速度计传感器构成，三轴陀螺用于测量载体三个方向的绝对角速率，三轴加速度计用于测量载体三个方向的加速度，模块内部对相应原始数据做标定处理。
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