CN109625234B - 一种用于大型系留气球的缆绳连接装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于大型系留气球的缆绳连接装置，包括减力辊筒、承力组件、安装组件、缆绳；所述承力组件与所述安装组件固定连接，所述安装组件固定在所述减力辊筒上；所述缆绳连接装置通过所述承力组件与连接系留气球球体的装置固定连接，所述缆绳的一端固定在所述安装组件上，另一端经在所述减力辊筒上缠绕后导出并与地面系留设施连接固定；本发明缆绳端部缠绕在减力辊筒上，其张力通过摩擦力得到逐渐释放，有效的将缆绳端部张力分散释放在缆绳连接装置上，从而减小了缆绳末端的受力。

Description

一种用于大型系留气球的缆绳连接装置
技术领域
本发明涉及系留气球技术领域，具体涉及一种用于大型系留气球的缆绳连接装置。
背景技术
系留气球作为一种载荷平台，它能够长时间停留在高空，可以搭载具有通信中继、防空预警、气象预报等功能的设备进行高空长时作业，能够显著的发挥并扩大设备性能，具备无人机等其他平台不具有的优势，因此在诸多领域具有广阔的应用空间。
大型的系留气球可带载荷达几吨甚至几十吨，而系留气球载荷从球上完全依靠缆绳进行传递。缆绳是柔性结构，通常情况下，其本体具备足够的刚强度以满足系留气球的要求。但是，由于系留气球在空中受风载后，姿态一直在变化，此时缆绳在和系留气球连接的结构件接头处所受载荷为动载荷，接头处受力越大，缆绳与结构件断裂的可能性越大，极大的降低了系留气球系统的可靠性。
鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。
发明内容
为解决上述技术缺陷，本发明采用的技术方案在于，提供一种用于大型系留气球的缆绳连接装置，包括减力辊筒、承力组件、安装组件、缆绳；所述承力组件与所述安装组件固定连接，所述安装组件固定在所述减力辊筒上；所述缆绳连接装置通过所述承力组件与连接系留气球球体的装置固定连接，所述缆绳的一端固定在所述安装组件上，另一端经在所述减力辊筒上缠绕后导出并与地面系留设施连接固定。
较佳的，所述减力辊筒外圆面至少设置有三个完整的螺旋槽，所述螺旋槽旋向为右旋或左旋。
较佳的，所述螺旋槽为圆弧型，且所述螺旋槽半径不小于所述缆绳的许用弯曲半径，所述螺旋槽口尺寸大于所述缆绳的直径尺寸，所述缆绳在所述减力辊筒的所述螺旋槽内紧密缠绕。
较佳的，所述缆绳的一端头设置承力杯，所述承力杯和所述缆绳的端部固定连接，所述承力杯通过螺栓固定在所述安装组件上。
较佳的，所述承力组件包含连接件、螺纹管；所述螺纹管两端均设计有外螺纹；所述连接件和所述螺纹管通过螺纹连接并通过销钉进行周向固定。
较佳的，所述安装组件上用于安装所述承力杯的连接孔中心线和所述减力辊筒上对应螺纹槽的中心线重合。
较佳的，所述安装组件还设置有压片和防磨垫；所述防磨垫通过所述压片固定在所述安装组件侧壁，并加胶粘固定。
较佳的，所述减力辊筒上还设置有若干防脱槽组件，所述防脱槽组件均匀布置在所述减力辊筒上，用于压紧所述缆绳。
较佳的，所述防脱槽组件包括压块、压辊、支架；所述支架设置为固定板，所述支架固定连接在所述减力辊筒的内侧，且所述支架的两端伸出所述减力辊筒的环形端面；所述压辊设置为U型，所述支架对应所述压辊的两端设置有通孔，且所述压辊两端设置有螺纹，通过将所述压辊的两端分别穿过所述通孔并用螺母固定从而实现所述压辊和所述支架的连接；所述压块设置在所述压辊的中段位置，所述缆绳设置在所述压块和所述螺旋槽之间。
较佳的，所述压块对应所述螺旋槽设置弧形槽口。
与现有技术比较本发明的有益效果在于：本发明缆绳端部缠绕在减力辊筒上，其张力通过摩擦力得到逐渐释放，有效的将缆绳端部张力分散释放在缆绳连接装置上，从而减小了缆绳末端的受力，缆绳连接装置通过承力组件和连接系留气球球体的装置连接。
附图说明
图1为本发明所述用于大型系留气球的缆绳连接装置的结构示意图；
图2为所述减力辊筒的结构俯视图；
图3为所述承力组件的结构视图；
图4为所述安装组件的结构视图；
图5为所述缆绳在所述减力辊筒1缠绕的受力原理图。
图中数字表示：
1-减力辊筒；2-承力组件；3-安装组件；4-承力杯；5-压片；6-防磨片；7-缆绳；8-压块；9-压辊；10-支架；21-连接件；22-螺纹管。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
实施例一
如图1所示，图1为本发明所述用于大型系留气球的缆绳连接装置的结构示意图；本发明所述用于大型系留气球的缆绳连接装置包括减力辊筒1、承力组件2、安装组件3、缆绳7；所述缆绳连接装置通过所述承力组件2与连接系留气球球体的装置固定连接，所述缆绳7的一端固定在所述安装组件3上，另一端经在所述减力辊筒1上缠绕后导出并与地面系留设施连接固定。
如图2所示，图2为所述减力辊筒的结构俯视图；所述减力辊筒1外圆面至少设置有三个完整的螺旋槽，所述螺旋槽旋向不限于右旋，所述螺旋槽为圆弧型，且所述螺旋槽半径不小于所述缆绳7的许用弯曲半径，所述螺旋槽口尺寸略大于所述缆绳7的直径尺寸，所述缆绳7在所述减力辊筒1的所述螺旋槽内紧密缠绕；所述螺旋槽底部可设置为圆弧型、三角型等合理形状，较佳的，所述螺旋槽底部可设置为圆弧型，便于所述缆绳7与所述螺旋槽底部贴合，从而的对所述缆绳7位置固定。
所述缆绳7的一端头设置承力杯4，所述承力杯4和所述缆绳7的端部固定连接后形成一个整体，所述承力杯4通过螺栓固定在所述安装组件3上从而实现所述缆绳7端部的固定。
所述承力组件2与所述安装组件3螺纹连接后，焊接固定为一整体；所述安装组件3通过长螺栓固定在所述减力辊筒1上。
如图3所示，图3为所述承力组件的结构视图；所述承力组件2包含连接件21、螺纹管22；所述螺纹管22两端均设计有外螺纹；所述连接件21和所述螺纹管22通过螺纹连接并通过销钉进行周向固定。
如图4所示，图4为所述安装组件的结构视图；所述安装组件3为焊接件，所述安装组件3用于保证安装所述承力杯4的连接孔中心线和所述减力辊筒1上对应螺纹槽的中心线重合，从而实现所述缆绳7与所述螺纹槽的稳定缠绕。
所述安装组件3还设置有压片5和防磨垫6；所述防磨垫6通过所述压片5固定在所述安装组件3侧壁，并加胶粘固定，用于避免所述缆绳7与其结构件的直接接触，减少磨损。
如图5所示，所述缆绳7在所述减力辊筒1上缠绕的受力原理具体为：所述缆绳7与所述减力辊筒1的柱面沿着一条圆弧AB接触，中心角为θ。设在所述缆绳7一端受力为T1，另一端受力为T2，所述缆绳7与所述减力辊筒1之间有摩擦，摩擦系数为μ，T2大于T1，力平衡状态下，T2、T1之间存在关系：T2/T1＝eμθ。所以所述减力辊筒1上所述缆绳7的末端受力T随缠绕圈数和初始拉力T0的变化为T＝T0/eμθ。假设初始载荷为75kN，摩擦系数分别取0.1、0.2、0.3，所述缆绳7在所述减力辊筒1上缠绕三圈之后的载荷则分别衰减为11.4kN、1.7kN、0.3kN。
本发明的缆绳连接装置，有效地将系留气球的缆绳张力分散释放，使得缆绳末端和结构件连接处的张力减小至较小的水平。缆绳连接装置整体和连接系留气球球体的装置连接，避免了缆绳末端应力过大。本发明极大的提高了整个系留气球系统的安全性、可靠性，且结构紧凑，满足缆绳许用弯曲半径的前提下可运输性能佳，可广泛应用于各种规格的系留气球。
实施例二
所述减力辊筒1上还设置有若干防脱槽组件，所述防脱槽组件包括压块8、压辊9、支架10；所述防脱槽组件均匀布置在所述减力辊筒1上，用于压紧所述缆绳7，保证所述缆绳7和所述螺旋槽内壁紧贴，防止所述缆绳7从所述螺旋槽内脱出；当所述缆绳7和所述螺旋槽内壁紧贴时，所述缆绳7和所述螺旋槽之间才可具有较大的相对摩擦力，从而保证所述缆绳端部张力的分散释放。
在本实施例中，所述防脱槽组件设置为3个。所述压块8和所述压辊9可沿所述减力辊筒1的轴向方向移动调节，从而实现所述防脱槽组件对所述缆绳7固定状态的松紧调节。
具体的，所述支架10设置为固定板，所述支架10固定连接在所述减力辊筒1的内侧，且所述支架10的两端伸出所述减力辊筒1的环形端面，从而便于所述压辊9与所述支架10的连接，所述压辊9设置为U型，所述支架10对应所述压辊9两端设置有通孔，且所述压辊9两端设置有螺纹，通过将所述压辊9的两端分别穿过所述通孔并用螺母固定从而实现所述压辊9和所述支架10的连接。
所述压块8设置在所述压辊9的中段位置，所述缆绳7设置在所述压块8和所述螺旋槽之间；通过调节所述螺母在所述压辊9端头的位置，从而调节所述压块8和所述螺旋槽之间的距离尺寸，实现所述防脱槽组件对所述缆绳7固定状态的松紧调节。
较佳的，所述压块8对应所述螺旋槽设置弧形槽口，通过所述弧形槽口和所述螺旋槽的配合设置使所述缆线7位于所述弧形槽口和所述螺旋槽内，从而实现对所述缆线7位置的精准固定。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种用于大型系留气球的缆绳连接装置，其特征在于，包括减力辊筒、承力组件、安装组件、缆绳；所述承力组件与所述安装组件固定连接，所述安装组件固定在所述减力辊筒上；所述缆绳连接装置通过所述承力组件与连接系留气球球体的装置固定连接，所述缆绳的一端固定在所述安装组件上，另一端经在所述减力辊筒上缠绕后导出并与地面系留设施连接固定；
所述减力辊筒外圆面至少设置有三个完整的螺旋槽，所述螺旋槽旋向为右旋或左旋；
所述螺旋槽为圆弧型，且所述螺旋槽半径不小于所述缆绳的许用弯曲半径，所述螺旋槽的槽口尺寸大于所述缆绳的直径尺寸，所述缆绳在所述减力辊筒的所述螺旋槽内紧密缠绕；
所述减力辊筒上还设置有若干防脱槽组件，所述防脱槽组件均匀布置在所述减力辊筒上，用于压紧所述缆绳；
所述防脱槽组件包括压块、压辊、支架；所述支架设置为固定板，所述支架固定连接在所述减力辊筒的内侧，且所述支架的两端伸出所述减力辊筒的环形端面；所述压辊设置为U型，所述支架对应所述压辊的两端设置有通孔，且所述压辊两端设置有螺纹，通过将所述压辊的两端分别穿过所述通孔并用螺母固定从而实现所述压辊和所述支架的连接；所述压块设置在所述压辊的中段位置，所述缆绳设置在所述压块和所述螺旋槽之间；
所述压块对应所述螺旋槽设置弧形槽口；
所述减力辊筒上所述缆绳的末端受力T随缠绕圈数和初始拉力T0的变化为：
，
其中，所述缆绳与所述减力辊筒之间的摩擦系数为μ，所述缆绳与所述减力辊筒的柱面沿着一条圆弧接触，中心角为θ。
2.如权利要求1所述的用于大型系留气球的缆绳连接装置，其特征在于，所述缆绳的一端头设置承力杯，所述承力杯和所述缆绳的端部固定连接，所述承力杯通过螺栓固定在所述安装组件上。
3.如权利要求1所述的用于大型系留气球的缆绳连接装置，其特征在于，所述承力组件包含连接件、螺纹管；所述螺纹管两端均设计有外螺纹；所述连接件和所述螺纹管通过螺纹连接并通过销钉进行周向固定。
4.如权利要求2所述的用于大型系留气球的缆绳连接装置，其特征在于，所述安装组件上用于安装所述承力杯的连接孔中心线和所述减力辊筒上对应螺纹槽的中心线重合。
5.如权利要求1所述的用于大型系留气球的缆绳连接装置，其特征在于，所述安装组件还设置有压片和防磨垫；所述防磨垫通过所述压片固定在所述安装组件侧壁，并加胶粘固定。
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