CN107651313B - 一种保持物体水平姿态的运输或存放方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种保持物体水平姿态的运输或存放方法及装置，该方法利用液体的柔性吸能减振缓冲作用和在重力作用下自动保持水平表面的特性，将置物浮台漂浮在液体上；所述的液体包括至少两层互不相溶的、且密度和粘度不同的液体，位于下层的液体相对位于上层的液体密度大且粘度小，所述的置物浮台漂浮在最上层的液体上；所述的液体置容器内。通过本发明运输物体或者存放物品时，来源于外界传导的振动或颠簸能量被各层液体吸收并逐层衰减，各层液面的波动在重力作用下趋于水平流动调整，波动浮动越来越小，并最终实现最上层置物浮台的姿态保持近似水平。

Description

一种保持物体水平姿态的运输或存放方法及装置
技术领域
本发明涉及特殊需求运输领域，更具体地，涉及一种利用液体的柔性吸能减振缓冲作用和在重力作用下自动保持水平表面的特性，实现被运物体在运输过程中一直保持近似水平姿态不晃动的运输方法和装置。本发明可用于海、陆、空等运输方式，也可用于平时物体存放的减振和隔振，使物质保持近水平姿态。
背景技术
物流领域总是存在不少需要保持近似水平姿态不晃动的被运输物质，然而实际运输过程中物流工具难以避免的面临着振动和颠簸，使得此类物质的运输面临着较大的难度和挑战。此外，在一些精密仪器设备的存放期间，有时也需要这些设备保持良好的水平姿态，能够自动减振或隔振。因此，如何实现物质在运输或存放期间一直保持近似水平姿态具有较大的社会价值。
现有做法主要是采用减振、隔振技术来实现物体运输过程中的姿态保持。减振、隔振技术大体可分为两类方案：基于振动能量吸收和基于辅助外力作用。基于振动能量吸收的原理又包括多种技术方案：利用气囊减振，如申请号为CN200710051470.0的“气囊式减振器”、专利号为CN200920087709.4的“轻便式气囊减振器”；利用弹簧减振，如专利号为CN200920087710.7的“支架弹簧可调式减振器”；利用液体油压及阻尼减振，如专利号为CN201110235920.8的“一种液体减振装置”、专利号为CN201120361352.1的“一种油压减振器用的油气分离装置”、文献号CN102066803A及CN102803783A公开的“隔振装置”。基于辅助外力作用的方案如专利号为CN201520276517.3的“双锥角的一阶浮力原理磁性液体减振器”、专利号为CN201510349236.0的“一种用于太空的一阶浮力磁性液体减振器”等。
利用各种减振/隔振技术和器件，可以实现一些特殊物质的运输，并诞生了相应的技术发明，例如申请号为CN201610405552.X的“一种用于车载大型望远镜升降及减振运输一体化的装置”和申请号为CN201610723120.3的“一种电力柜减振运输装置”等。
上述现有技术虽然能够在某种程度上实现减振或隔振，减小物体运输过程中的晃动强度，但是难以保持物质姿态维持水平，而且系统相对复杂，成本较高。对于通过液体减震的装置，无论采用何种液体或者两种不相溶液体达到减震的效果，其液体都是封闭在一个相对密闭的空间内，其目的只是形成一定的阻尼达到减少振动的效果，并不能使物体在运输或者存放过程中维持水平。
实现物体在运输过程中的水平姿态保持，现有常见的做法还有一种利用液体在重力作用下自动保持水平表面的特性来促使漂浮于液面的置物装置趋向于保持水平姿态。例如文献号CN105774866A公开的“一种保持工作平台水平的跨障碍运输车”、文献号CN103527701A公开的“磁流体悬浮移动平台装置”，两者都是将置物平台漂浮在液体上，利用液体的上述特性达到使置物平台上被运输物体保持水平姿态的目的。然而，上述装置对于移动速度较低、波动较小时比较适用，当移动速度较大，液体虽然可以对抗振动，减小振动幅度，但是液面的振动幅度并不能使其上漂浮物体保护近水平姿态，从而并不能适用所有场合。
发明内容
为克服上述不足，本发明所要解决的技术问题在于提供一种利用液体的柔性吸能减振缓冲作用和在重力作用下自动保持水平表面的特性来实现减振运输或存放的方法和装置，确保物体在运输过程或存放时保持近水平姿态不晃动。
为解决上述技术问题，本发明的技术解决方案是：
一种保持物体水平姿态的运输或存放方法，利用液体的柔性吸能减振缓冲作用和在重力作用下自动保持水平表面的特性，将置物浮台漂浮在液体上；所述的液体包括至少两层互不相溶的、且密度和粘度不同的液体，位于下层的液体相对位于上层的液体密度大且粘度小，所述的置物浮台漂浮在最上层的液体上；所述的液体置容器内。
一种保持物体水平姿态的运输或存放方法，利用液体的柔性吸能减振缓冲作用和在重力作用下自动保持水平表面的特性，所述的液体置于容器内，所述的容器至少包含两级，上层容器漂浮于下层容器的液体内，将一置物浮台漂浮于最上层容器的液体上；至少最下层容器的液体包括至少两层互不相溶的、且密度和粘度不同的液体，位于下层的液体相对位于上层的液体密度大且粘度小；位于上层的容器或者置物浮台漂浮在相应下层容器的最上层液体上。
优选地，对于两级或者多级容器结构，除最下层以外的其他容器，其内液体仅为一层液体。
一种保持物体水平姿态的运输或存放装置，包括至少一级容器，每级容器内均填充有液体，上层容器漂浮于下层容器的液体上，最上层容器的液体上漂浮有一置物浮台；所述各级容器中，至少于最下一层容器内填充有至少两层液体，各层液体互不相溶的、且密度和粘度不同，位于下层的液体相对位于上层的液体密度大且粘度小。
优选地，对于两级或者多级容器结构，除最下层以外的其他容器，其内液体仅为一层液体。
优选地，所述容器包括外容器及内容器；该外容器内部填充有位于下层的第一液体和位于上层的第二液体，两液体互不相溶，且第一液体的密度大于第二液体的密度，但第一液体的粘度小于第二液体的粘度；该内容器浮动于所述第二液体表面，其内填充有第三液体；所述置物浮台浮动于该第三液体上。
优选地，所述的第一液体为水，所述第二液体为密度小于水且不溶于水的植物油，所述第三液体为水。
优选地，所述最下层容器为圆形截面；对于两级或多级容器结构，除最下层容器以外的其他容器为倒圆锥形。
优选地，所述置物浮台通过第二定位锚浮动于相应液体内；对于两级或多级容器结构，位于上层的容器通过第一定位锚漂浮于下层容器的液体内。
优选地，对于两级或多级容器结构，相邻两级容器的上缘安装有一圈弹性橡胶薄膜片，该弹性橡胶薄膜片使得两相邻容器之间形成柔性自由连接。
采用上述方案后，由于本发明设置了至少两级液体，且至少有两级液体设置于同一容器中，该设置于同一容器的各级液体分层设置，各级液体互不相溶的、且密度和粘度不同的液体，位于下层的液体相对位于上层的液体密度大且粘度小；由于位于下层的液体密度相对其上层的液体密度大，密度大的液体下沉，密度小的液体上浮，从而可以使各层液体保持相对稳定的分层状态；而由于位于下层的液体粘度小于其上层液体的粘度，因此下层液体的流动性较好，在外力作用下其波动更大，所以外界传导来的振动能量主要被下层液体吸收；上层液体的粘度较大，在外力作用下振幅较小，从而使液面更趋于水平姿态；这样在多级液体的逐级减振效果下，可以使最上层液体的液面趋于水平，而且保持置物浮台趋于水平姿态。
总之，通过本发明所述方法及装置运输物体或者存放物品时，来源于外界传导的振动或颠簸能量被各层液体吸收并逐层衰减，各层液面的波动在重力作用下趋于水平流动调整，波动浮动越来越小，并最终实现最上层置物浮台的姿态保持近似水平。本发明能够实现物质运输或者存放过程中减振、隔振并且保持姿态水平的作用，结构简单，安装使用方便，成本较低。
附图说明
图1是本发明所述装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详述。
本发明所揭示的是一种保持物体水平姿态的运输或存放方法，该方法利用液体的柔性吸能减振缓冲作用和在重力作用下自动保持水平表面的特性，将置物浮台漂浮在液体上；所述的液体包括至少两层互不相溶的、且密度和粘度不同的液体，位于下层的液体相对位于上层的液体密度大且粘度小，所述的置物浮台漂浮在最上层的液体上；所述的液体置容器内。
上述方面采用一级容器，本发明还可以采用两级或者多级容器。即本发明还揭示了一种保持物体水平姿态的运输或存放方法，该方法同样利用液体的柔性吸能减振缓冲作用和在重力作用下自动保持水平表面的特性，所述的液体置于容器内，所述的容器至少包含两级，上层容器漂浮于下层容器的液体内，将置物浮台漂浮于最上层容器的液体上；至少最下层容器的液体包括至少两层互不相溶的、且密度和粘度不同的液体，位于下层的液体相对位于上层的液体密度大且粘度小，位于上层的容器或者置物浮台漂浮在相应下层容器的最上层液体上。对于除最下层以外的其他容器，其内液体可以仅为一层液体，也可以为两层或者多层液体，且各层液体互不相溶、密度和粘度也不同，而位于下层的液体相对位于上层的液体密度大且粘度小。
本发明的工作原理为：由于位于下层的液体密度相对其上层的液体密度大，密度大的液体下沉，密度小的液体上浮，从而可以使各层液体保持相对稳定的分层状态；而由于位于下层的液体粘度小于其上层液体的粘度，因此下层液体的流动性较好，在外力作用下其波动更大，所以外界传导来的振动能量主要被下层液体吸收；上层液体的粘度较大，在外力作用下振幅较小，从而使液面更趋于水平姿态；这样在多级液体的逐级减振效果下，可以使最上层液体的液面趋于水平，而且保持置物浮台趋于水平姿态。对于具有两级或者多级容器的方式，还可以通过上级容器内的液体达到进一步吸能及减少振动幅度的目的，使最上层的置物浮台能够保持近水平姿态。上级容器或者置物浮台仅漂浮于下级容器的最上层液体的原因在于可以减小下层液体波动的影响。
通过上述方法运输物体或者存放物品时，来源于运输工具或者地面等外界传导的振动或颠簸能量被各层液体吸收并逐层衰减，各层液面的波动在重力作用下趋于水平流动调整，波动浮动越来越小，并最终实现最上层置物浮台的姿态保持近似水平。
本发明还揭示了一种保持物体水平姿态的运输或存放装置，如图1所示，为本发明的较佳实施例。所述的装置包括至少一级容器（本实施例包括外容器1及内容器6），每级容器内均填充有液体，上层容器漂浮于下层容器的液体上，最上层容器的液体上漂浮有一置物浮台7。所述各级容器中，至少于最下一层容器（本实施例是外容器1）内填充有至少两层液体，各层液体互不相溶的、且密度和粘度不同，位于下层的液体相对位于上层的液体密度大且粘度小。对于除最下层以外的其他容器，其内液体可以仅为一种液体；也可以为两层或者多层液体，且各层液体互不相溶、密度和粘度也不同，而位于下层的液体相对位于上层的液体密度大且粘度小。
本实施例中，所述外容器1内部填充着第一液体2和第二液体3，第一液体2和第二液体3互不相溶，第一液体2的密度大于第二液体3的密度，但第一液体2的粘度小于第二液体3的粘度。具体而言，所述的第一液体2可以为水，第二液体3可以为密度小于水且不溶于水的植物油。在重力作用下，第一液体2和第二液体3形成自然分层，且第二液体3位于第一液体2的上层。进一步的，该外容器1的上部可以设置加液口10，下部可以设置放液口12，并在外容器1的侧壁上开设透明观察窗11用于观察添加液体的高度。此外，所述的外容器1可以为圆形截面，以减小对其内液体的振动能量传导，并减小制造成本。
所述的内容器6浮动于第二液体3表面。第二液体3应有足够的深度，使得即使在负载的情况下内容器6也不会下沉至第一液体2所在层。该内容器6的下方可以安装一第一定位锚4，该第一定位锚4的深度达到第一液体2所在层，以使内容器6更稳定。该内容器6内部填充着相对第二液体3的粘度低的第三液体9，该第三液体9可以为水。此外，所述的内容器6可以为倒圆锥体，以保持较好的垂直稳定性。
所述的置物浮台7可以通过第二定位锚8浮动于第三液体9上。所述第一定位锚4和第二定位锚8可以为正圆锥体，并可以采用如铸铁或铅之类的大密度材料制作。
进一步的，所述外容器1和内容器6的上缘可以安装着一圈弹性橡胶薄膜片5。该弹性橡胶薄膜片5可以使得外容器1和内容器6之间形成柔性自由连接，不会使两者形成刚性连接，同时又可避免液体波动时溢出外容器1或者流入内容器6。对于多级容器的结构，相邻两级容器之间均可以设置此弹性橡胶薄膜片结构。
使用本发明所述装置进行物体运输或者存放物体时，运输工具由于自身动力源工作或者路途颠簸或外界波动将产生振动，导致外容器1发生振动，外容器1将其吸收的振动能量部分传导到第一液体2和第二液体3，使得第一液体2和第二液体3整体发生波动。由于第一液体2的粘度小于第二液体3，第一液体2流动性较好，此时外界传导来的振动能量主要由第一液体2吸收。因为第一液体2和第二液体3的表面层的面积相同，所以第一液体2的运动趋势将大于第二液体3，并在第一液体2的上表面层产生波动变形，但该波动幅度小于外容器1的振动幅度。此为一级减振。
第二液体3的粘度相比第一液体2较大，此时与第一液体2上表面层相接触的第二液体3下表面层将被挤压变形吸收部分振动能量，这些能量传导向第二液体3上表面层时被第二液体3大量吸收摊分，传导到达第二液体3上表面层时被大幅衰减。这使得第二液体3上表面的波动幅度相比于外容器1的振动幅度已大大缩小。此为二级减振。经过二级减振后，第二液体3上表面层在表面张力和重力共同作用下产生快速流动调整，液面能够保持一定的水平。
第二液体3上表面层的小幅波动能量进一步部分传导给内容器6，使内容器6产生更小幅度的摆动，并将摆动能量再次部分传导到第三液体9。此时，第三液体9吸收的摆动能量已经很少，经过第三液体9全体摊分后，第三液体9上表面层产生的液面波动也很小。此为实现三级减振。经过三级减振后，第三液体9上表面层在液体张力和重力共同作用下产生急速流动调整，液面能够保持较好的水平。
通过以上三级能量衰减，置物浮台7从第三液体9上表面所吸收的波动能量已经非常微小。尽管运输工具和外容器1可能存在着较大的振动或颠簸，但置物浮台7基本不发生摆动，能够保持近似水平。此时，放置于浮台7上面的被运输物质将保持水平姿态，相对水平面几乎不振动或摆动。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故但凡依本发明的权利要求和说明书所做的变化或修饰，皆应属于本发明专利涵盖的范围之内。

Claims (9)

1.一种保持物体水平姿态的运输或存放方法，其特征在于：利用液体的柔性吸能减振缓冲作用和在重力作用下自动保持水平表面的特性，所述的液体置于容器内，所述的容器至少包含两级，上层容器漂浮于下层容器的液体内，将一置物浮台漂浮于最上层容器的液体上；至少最下层容器的液体包括至少两层互不相溶的、且密度和粘度不同的液体，位于下层的液体相对位于上层的液体密度大且粘度小；位于上层的容器或者置物浮台漂浮在相应下层容器的最上层液体上。
2.根据权利要求1所述的一种保持物体水平姿态的运输或存放方法，其特征在于：除最下层以外的其他容器，其内液体仅为一层液体。
3.一种保持物体水平姿态的运输或存放装置，其特征在于：包括至少一级容器，每级容器内均填充有液体，上层容器漂浮于下层容器的最上层液体上，最上层容器的液体上漂浮有一置物浮台（7）；各级容器中，至少于最下一层容器内填充有至少两层液体，各层液体互不相溶、且密度和粘度不同，位于下层的液体相对位于上层的液体密度大且粘度小。
4.根据权利要求3所述的一种保持物体水平姿态的运输或存放装置，其特征在于：对于两级或者超过两级的容器结构，除最下层以外的其他容器，其内液体仅为一层液体。
5.根据权利要求3所述的一种保持物体水平姿态的运输或存放装置，其特征在于：所述容器包括外容器（1）及内容器（6）；该外容器内部填充有位于下层的第一液体（2）和位于上层的第二液体（3），两液体互不相溶，且第一液体的密度大于第二液体的密度，但第一液体的粘度小于第二液体的粘度；该内容器（6）浮动于所述第二液体（3）表面，其内填充有第三液体（9）；所述置物浮台（7）浮动于该第三液体（9）上。
6.根据权利要求5所述的一种保持物体水平姿态的运输或存放装置，其特征在于：所述的第一液体（2）为水，所述第二液体（3）为密度小于水且不溶于水的植物油，所述第三液体为水。
7.根据权利要求3-6之一所述的一种保持物体水平姿态的运输或存放装置，其特征在于：所述最下一层容器为圆形截面；对于两级或超过两级的容器结构，除最下一层容器以外的其他容器为倒圆锥形。
8.根据权利要求3-6之一所述的一种保持物体水平姿态的运输或存放装置，其特征在于：所述置物浮台（7）通过第二定位锚（8）浮动于相应液体内；对于两级或超过两级的容器结构，位于上层的容器通过第一定位锚（4）漂浮于下层容器的液体内。
9.根据权利要求3-6之一所述的一种保持物体水平姿态的运输或存放装置，其特征在于：对于两级或超过两级的容器结构，相邻两级容器的上缘安装有一圈弹性橡胶薄膜片（5），该弹性橡胶薄膜片（5）使得两相邻容器之间形成柔性自由连接。
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