CN111776192A - 一种系留气球主节点调姿机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种系留气球主节点调姿机构，包括：至少两个系缆长度调节装置组、与至少两个系缆长度调节装置组对应的至少两个俯仰角度指示装置、集中节点装置和光电滑环连接件，每个系缆长度调节装置组包括至少四个结构相同的系缆长度调节结构，系缆长度调节结构用于对系留气球的两侧4合1的系索的长度进行调节；俯仰角度指示装置用于调节姿态过程中的俯仰角指示；集中节点装置用于将俯仰角度指示装置集中于一点受力，且可实现俯仰角度指示装置的两侧偏摆自由度，可适应驻空时系留气球偏摆。本发明能够实现系索长度的快速准确调节。

Description

一种系留气球主节点调姿机构

技术领域

本发明涉及系留气球技术领域，特别是涉及一种系留气球主节点调姿机构。

背景技术

如今，系留气球作为中低空浮空器平台，以其持久驻空的显著优点，在预警侦察、通信中继、地理测绘、环境监测、气象探测、赈灾救灾等多个领域应用广泛。实际使用过程中，系留气球初始姿态的调节影响系留气球驻空时的稳定性，需要对系索长度进行准确调节，一般而言，主节点上方两侧系索，单侧在4根及以上，因此相对准确的长度调节，方能保证系索受力状态均匀。

但目前系留气球姿态调节采用系索分根单独调节，最后检验受力是否均匀，单次调节完成后，利用球体头部与尾部的高度差，折算俯仰角度，往往调节繁琐，需要反复，消耗较多的人力物力。

因此，亟待需要提供一种能够提高系索长度的调节效率，并且确保调节准确的系索长度调节方案。

发明内容

本发明的实施例提供一种系留气球主节点调姿机构，该调姿机构能够实现系留气球姿态的快速调节，确定各系索的长度，整个过程不需要反复调整系索长度，能够提高系留气球本体参数确定的效率和节省人力物力。

本发明采用的技术方案为：

本发明实施例提供一种系留气球主节点调姿机构，包括：至少两个系缆长度调节装置组、与所述至少两个系缆长度调节装置组对应的至少两个俯仰角度指示装置、集中节点装置和光电滑环连接件，所述系缆长度调节装置组的结构相同，并且每个系缆长度调节装置组包括至少四个结构相同的系缆长度调节结构，每个系缆长度调节装置组的系缆长度调节结构分别与对应的俯仰角度指示装置连接，其中，每个系缆长度调节结构包括U形锁扣、端盖、摆动支座和调节轴，所述端盖包括：端盖基体，所述端盖基体上设置有供系留气球的系索通过的通孔；沿所述端盖基体向上突出形成的凸台；以及沿所述端盖基体向下突出形成并间隔设置的两个竖直端，所述两个竖直端的端部形成有上弧形开口；所述U形锁扣横穿凸台并固定在所述凸台上，用于锁紧所述系索；所述摆动支座设置在所述端盖基体的下端，包括：支座基体；分别沿所述支座基体向上和向下形成的上连接件和下连接件；所述上连接件与所述端盖基体的底部连接，包括沿所述支座基体的左侧和右侧向上间隔形成的第一上连接端和第二上连接端，所述第一上连接端和所述第二上连接端的侧部分别形成有供所述两个竖直端插入的凹孔，所述凹孔的底部形成有与所述上弧形开口相适配的下弧形开口，所述第一上连接端的下弧形开口与对应的上弧形开口配合形成第一圆孔，所述第二上连接端的下弧形开口与对应的上弧形开口配合形成第二圆孔，所述下连接件与对应的俯仰角度指示装置连接；所述调节轴穿过所述第一圆孔和所述第二圆孔并且可转动地支撑在所述第一圆孔和所述第二圆孔中，所述调节轴用于供穿过所述U形锁扣和所述通孔而进入到所述第一上连接端和所述第二上连接端形成的空间中的系索的下方自由端缠绕，并通过转动来调节所述系索的长度；

所述俯仰角度指示装置包括一个第一扇形构件和一个第二扇形构件，其中，所述第一扇形构件上设置有角度刻度线，所述第一扇形构件的上端与对应的下连接件间隙配合连接，下端与所述第二扇形构件间隙配合连接；所述第二扇形构件包括扇形端和沿所述扇形端的底部向下形成的与对应的系缆长度调节结构相对应的至少四个集中节点连接端，所述扇形端上设置有指针并且与所述第一扇形构件间隙配合连接，所述集中节点连接端用于与所述集中节点装置连接，其中，在未调节所述系索的长度的初始状态，所述指针对着所述角度刻度线的中间位置；

所述集中节点装置的上端与第二扇形构件的集中节点连接端连接，下端与光电滑环连接件连接；

所述光电滑环连接件用于与所述系留气球的主系索上的光电滑环连接。

可选地，所述调节轴的两端通过螺母支撑固定在所述圆孔中，其中一个螺母的端面为六边形。

可选地，所述角度刻度线的最左端的刻度线和最右端的刻度线之间的角度为60°；在对所述系索的长度进行调节时，调节角度基于所述指针和所述角度刻度线的中间位置之间的角度差确定。

可选地，所述第一扇形构件上还设置有弧形观测孔，用于观测所述指针与所述角度刻度线之间的角度差。

可选地，所述下连接件包括沿所述支座基体的前侧和后侧向下间隔形成的第一下连接端和第二下连接端，所述第一扇形构件插入所述第一下连接端和所述第二下连接端并通过销钉与所述第一下连接端和所述第二下连接端间隙配合连接。

可选地，所述集中节点装置的上端形成有与所述至少两个俯仰角度指示装置对应的至少两个扇形构件连接端组，每个扇形构件连接端组用于与对应的俯仰角度指示装置的集中节点连接端间隙配合连接。

可选地，每个扇形构件连接端组包括间隔设置的多个连接端，相邻的两个连接端之间形成有插入每个对应的集中节点连接端的插入孔，所述扇形构件连接端组和所述集中节点连接端之间通过销钉实现间隙配合连接。

可选地，所述集中节点装置的下端形成有间隔设置的两个连接板；所述光电滑环连接件的上端插入并固定在所述两个连接板之间，下端形成有与所述光电滑环相适配的连接端口。

本发明实施例提供的系留气球主节点调姿机构，包括：至少两个系缆长度调节装置组、与所述至少两个系缆长度调节装置组对应的至少两个俯仰角度指示装置、集中节点装置和光电滑环连接件，所述系缆长度调节装置组的结构相同，并且每个系缆长度调节装置组包括至少四个结构相同的系缆长度调节结构，每个系缆长度调节装置组的系缆长度调节结构分别与对应的俯仰角度指示装置连接，其中，每个系缆长度调节结构包括U形锁扣、端盖、摆动支座和调节轴，这样，在实际操作中，根据系留气球所需俯仰角度，可通过调节轴调节各系索长度，调节过程中，可通过俯仰角度指示装置动态观察俯仰角度具体数值，按照理论设计计算结果进行调节；调节完成后，将各系索通过U形锁扣锁紧，本发明的调姿机构能够实现系留气球姿态快速调节，确定各系索的长度，整个过程不需要反复调整系索长度，以提高系留气球本体参数确定的效率，节省人力物力。

附图说明

图1为本发明实施例提供的系留气球主节点调姿机构的结构示意图；

图2和图3为本发明实施例提供的系留气球主节点调姿机构的系缆长度调节装置结构示意图；

图4为显示本发明实施例提供的系留气球主节点调姿机构的系缆长度调节装置、第一扇形构件和第二扇形构件之间的连接关系的结构示意图；

图5为从图1侧面观测的结构示意图；

图6为从图1正面观测的结构示意图。

(附图标记说明)

1-系索；2-系缆长度调节结构；3-俯仰角度指示装置；4-集中节点装置；

5-光电滑环连接件；6-光电滑环；7-主系索；

201-U形锁扣；202-端盖；203-摆动支座；204-调节轴；205-端盖基体；

206-通孔；207-凸台；208-安装孔；209-竖直端；210-支座基体；

211-第一上连接端；212-第二上连接端；213-凹孔；214-下连接件；

215-第一下连接端；216-第二下连接端；

301-第一扇形构件；302-第二扇形构件；303-角度刻度线；304-扇形端；

305-集中节点连接端；306-指针；

401-扇形构件连接端组；402-插入孔。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

需要说明的是，在本发明实施例提供的系留气球主节点调姿机构上端连接的系留气球，以及下端连接的光电滑环以及与主系索下端连接的结构均可为本领域公知的现有结构，本发明省略对它们的详细介绍。

如图1至图6所示，本发明实施例提供的系留气球主节点调姿机构，包括：至少两个系缆长度调节装置组、与所述至少两个系缆长度调节装置组对应的至少两个俯仰角度指示装置3、集中节点装置4和光电滑环连接件5，所述系缆长度调节装置组的结构相同，并且每个系缆长度调节装置组包括至少四个结构相同的系缆长度调节结构2，每个系缆长度调节装置组的系缆长度调节结构1分别与对应的俯仰角度指示装置3连接。在本发明实施例中，系留气球主节点调姿机构的系缆长度调节装置组和俯仰角度指示装置的个数可根据实际要调节的系留气球的大小来确定，在本发明给出的示例中，如图2所示，系留气球主节点调姿机构可包括两个系缆长度调节装置组和两个俯仰角度指示装置3，每个系缆长度调节装置组可包括四个系缆长度调节结构2，但并不局限于此，也可设置三个系缆长度调节装置组和两个俯仰角度指示装置等。在本发明实施例中的系缆长度调节结构2用于对系留气球(未图示)的两侧4合1的系索的长度进行调节，以保证各系索受力均匀；俯仰角度指示装置3用于调节姿态过程中的俯仰角指示；集中节点装置4用于将俯仰角度指示装置3集中于一点受力，且可实现俯仰角度指示装置3的两侧偏摆自由度，可适应驻空时系留气球偏摆。

如图2和图3所示，在本发明实施例中，每个系缆长度调节结构2可包括U形锁扣201、端盖202、摆动支座203和调节轴204，所述端盖202包括：端盖基体205，所述端盖基体205的中间位置设置有供系留气球的系索1通过的通孔206，四个侧部设置有安装孔208；沿所述端盖基体205向上突出形成的凸台207，凸台207上形成有两个沿前后方向开设的通孔；以及沿所述端盖基体205向下突出形成并间隔设置的两个竖直端209，所述两个竖直端209的端部形成有上弧形开口。

所述U形锁扣201横穿凸台207并固定在所述凸台207上，用于锁紧所述系索1，在实施过程中，U形锁扣201的开口端穿过凸台207上的通孔而横向插入凸台207中，在插入U形锁扣201的锁合端中的系索1的长度调节至合适长度之后，可通过从开口端插入的螺母来锁紧系索。

所述摆动支座203设置在所述端盖基体205的下端，包括：支座基体210；分别沿所述支座基体210向上和向下形成的上连接件和下连接件214，支座基体210、上连接件和下连接件可一体成型。其中，所述上连接件与所述端盖基体205的底部连接，包括沿所述支座基体210的左侧和右侧向上间隔形成的第一上连接端211和第二上连接端212，所述第一上连接端211和所述第二上连接端212的侧部分别形成有供所述两个竖直端插入的凹孔213，所述凹孔213的底部形成有与所述上弧形开口相适配的下弧形开口，所述第一上连接端211的下弧形开口与对应的上弧形开口配合形成第一圆孔，所述第二上连接端212的下弧形开口与对应的上弧形开口配合形成第二圆孔。此外，所述第一上连接端211和所述第二上连接端212沿长度方向开设有安装孔，在将端盖202向下插入到摆动支座203中后，可通过将固定连接件例如销轴插入到端盖基体205和第一上连接端211和第二上连接端212的安装孔中，而实现摆动支座203和端盖202之间的连接固定。

所述下连接件214与对应的俯仰角度指示装置3连接，可包括沿所述支座基体的前侧和后侧向下间隔形成的第一下连接端215和第二下连接端216。

所述调节轴204穿过所述第一圆孔和所述第二圆孔并且可转动地支撑在所述第一圆孔和所述第二圆孔中，所述调节轴204用于供穿过所述U形锁扣201和所述通孔206而进入到所述第一上连接端211和所述第二上连接端212形成的空间中的系索1的下方自由端缠绕，并通过转动来调节所述系索1的长度。也就是说，系索1从U形锁扣201穿入到第一上连接端211和第二上连接端212形成的空间中后，可将系索1的下方自由端缠绕在调节轴204上，然后通过转动调节轴204带动缠绕其上的系索转动，进行能够调节系索的长度。在本发明实施例中，所述调节轴204的两端可通过螺母支撑固定在所述圆孔中，其中一个螺母的端面为六边形，即加工成六方结构，方便使用扳手进行转动调节。

如图4所示，所述俯仰角度指示装置3可包括一个第一扇形构件301和一个第二扇形构件302，其中，所述第一扇形构件301上设置有角度刻度线303，所述第一扇形构件303的上端与对应的下连接件间隙配合连接，下端与所述第二扇形构件302间隙配合连接。所述第二扇形构件302可包括扇形端304和沿所述扇形端304的底部向下形成的与对应的系缆长度调节结构相对应的至少四个集中节点连接端305，在本发明示例中，集中节点连接端305为四个，分别间隔形成，每个集中节点连接端在下端部形成有连接孔，用于与所述集中节点装置4连接。所述扇形端304上设置有指针306并且与所述第一扇形构件301间隙配合连接，指针304可为在扇形端304上形成的弧形通孔的中间位置向上突出形成的三角体，在未调节所述系索1的长度的初始状态，所述指针306对着所述角度刻度线303的中间位置。

在本发明实施例中，在第一扇形构件301的顶端边缘位置可均匀开设四个通孔，第一扇形构件301可插入所述第一下连接端215和所述第二下连接端216并通过销钉与所述第一下连接端215和所述第二下连接端216间隙配合连接，即每个系缆长度调节结构2通过销钉安装在第一扇形构件301的对应的通孔上，这样，四个系缆长度调节结构2会均布在第一扇形构件301上，装配关系为间隙配合，可自由转动，系缆长度调节结构2和第一扇形构件301相对之间的夹角随着角度的调节以及系索上端与球体之间的拉袢的位置动态变化。在一个示例中，所述角度刻度线303的最左端的刻度线和最右端的刻度线之间的角度为60°，即以角度刻度线303的中间位置为基准，可实现±30°的角度范围，角度刻度线数目可根据实际需要进行设置，本发明不作特别限定。在对所述系索的长度进行调节时，调节角度可基于所述指针306和所述角度刻度线303的中间位置之间的角度差确定，即等于指针306和角度刻度线303的中间位置之间的角度差。此外，第一扇形构件301上还设置有弧形观测孔308，用于观测所述指针306与所述角度刻度线303之间的角度差。此外，第一扇形构件301可设置在第二扇形构件302外侧，即与第二扇形构件302的外侧连接，两者之间可通过销钉间隙配合连接，这样，两者之间可自由转动。

在本发明实施例中，所述集中节点装置4的上端与第二扇形构件302的集中节点连接端305连接，下端与光电滑环连接件5连接。所述光电滑环连接件5用于与所述系留气球的主系索7上的光电滑环6连接。

进一步地，在本发明实施例中，如图1和图5所示，所述集中节点装置4的上端形成有与所述至少两个俯仰角度指示装置对应的至少两个扇形构件连接端组401(本发明实施例为两个扇形构件连接端组)，每个扇形构件连接端组401用于与对应的俯仰角度指示装置的集中节点连接端305间隙配合连接。每个扇形构件连接端组401包括间隔设置的多个连接端，相邻的两个连接端之间形成有插入每个对应的集中节点连接端的插入孔402，所述扇形构件连接端组401和所述集中节点连接端305之间可通过销钉实现间隙配合连接。在具体实施时，集中节点装置4的上端可包括一底板和沿底板向上形成的两个侧板，两个侧板之间形成有三个间隔设置的立板，这样，立板和侧板以及立板与立板之间会形成有插入孔402，并且侧板和立板上形成有处于同一直线上的通孔，这样，在实际装配时，每个集中节点连接端305可插入到对应的插入孔402中，然后将销钉穿过集中节点连接端305的连接孔和扇形构件连接端组401的通孔，实现扇形构件连接端组401和集中节点连接端305之间的间隙配合连接，如此，可保证系留气球在系留状态下，球体具有侧向摆动自由度。

此外，所述集中节点装置4的下端可形成有间隔设置的两个连接板405；所述光电滑环连接件5的上端插入并固定在所述两个连接板405之间，下端形成有与所述光电滑环6相适配的连接端口。光电滑环连接件5的上端可通过螺栓固定在两个连接板405之间。

在一个示例中，使用的光电滑环6的端部具有螺柱，这样，可在光电滑环连接件5的下端形成有相适配的螺纹孔，用于与光电滑环6上端的螺柱相连，在连接后，在连接处穿入开口销进行约束，谨防在系留状态下脱落，从而保证在系留气球驻空期间可靠性。

本发明实施例提供的系留气球主节点调姿机构，在实施过程中，首先将系索穿过U形锁扣以及端盖上端圆孔，并将系索缠绕调节轴1至2圈，系索下方自由端采用外力拉直，此时，可通过扳手拧动调节轴，向下拉紧系索，在实际调节过程中，可将4根系索中的第一根系索先行拉紧，再调节第四根，在调节过程中，根据设计的角度，通过读取第一扇形构件的角度刻度线与第二扇形构件的指针之间的角度差，确定实时调节的角度。待第一根系索和第四根系索的长度调节使系留气球达到预定角度后，将第一根系索和第四根系索的U形锁扣锁紧，进一步地，调节第二根系索和第三根系索，注意在第二根系索和第三根系索的调节过程中，应使各系索的受力状态均匀，并注意调节过程中，两组(左右两个4合1)系缆长度调节装置应同步进行，避免调节完成后产生球体横滚误差。这样，本发明实施例的调姿机构能够实现主节点8根分系索的受力均匀调节，且可保证调节系留气球在系留状态下的角度在设计范围内，整个过程相较于传统调节方式，调节过程中角度可视，且系索受力均匀。

以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种系留气球主节点调姿机构，其特征在于，包括：至少两个系缆长度调节装置组、与所述至少两个系缆长度调节装置组对应的至少两个俯仰角度指示装置、集中节点装置和光电滑环连接件，所述系缆长度调节装置组的结构相同，并且每个系缆长度调节装置组包括至少四个结构相同的系缆长度调节结构，每个系缆长度调节装置组的系缆长度调节结构分别与对应的俯仰角度指示装置连接，其中，每个系缆长度调节结构包括U形锁扣、端盖、摆动支座和调节轴，所述端盖包括：端盖基体，所述端盖基体上设置有供系留气球的系索通过的通孔；沿所述端盖基体向上突出形成的凸台；以及沿所述端盖基体向下突出形成并间隔设置的两个竖直端，所述两个竖直端的端部形成有上弧形开口；所述U形锁扣横穿凸台并固定在所述凸台上，用于锁紧所述系索；所述摆动支座设置在所述端盖基体的下端，包括：支座基体；分别沿所述支座基体向上和向下形成的上连接件和下连接件；所述上连接件与所述端盖基体的底部连接，包括沿所述支座基体的左侧和右侧向上间隔形成的第一上连接端和第二上连接端，所述第一上连接端和所述第二上连接端的侧部分别形成有供所述两个竖直端插入的凹孔，所述凹孔的底部形成有与所述上弧形开口相适配的下弧形开口，所述第一上连接端的下弧形开口与对应的上弧形开口配合形成第一圆孔，所述第二上连接端的下弧形开口与对应的上弧形开口配合形成第二圆孔，所述下连接件与对应的俯仰角度指示装置连接；所述调节轴穿过所述第一圆孔和所述第二圆孔并且可转动地支撑在所述第一圆孔和所述第二圆孔中，所述调节轴用于供穿过所述U形锁扣和所述通孔而进入到所述第一上连接端和所述第二上连接端形成的空间中的系索的下方自由端缠绕，并通过转动来调节所述系索的长度；

所述俯仰角度指示装置包括一个第一扇形构件和一个第二扇形构件，其中，所述第一扇形构件上设置有角度刻度线，所述第一扇形构件的上端与对应的下连接件间隙配合连接，下端与所述第二扇形构件间隙配合连接；所述第二扇形构件包括扇形端和沿所述扇形端的底部向下形成的与对应的系缆长度调节结构相对应的至少四个集中节点连接端，所述扇形端上设置有指针并且与所述第一扇形构件间隙配合连接，所述集中节点连接端用于与所述集中节点装置连接，其中，在未调节所述系索的长度的初始状态，所述指针对着所述角度刻度线的中间位置；

所述集中节点装置的上端与第二扇形构件的集中节点连接端连接，下端与光电滑环连接件连接；

所述光电滑环连接件用于与所述系留气球的主系索上的光电滑环连接。

2.根据权利要求1所述的系留气球主节点调姿机构，其特征在于，所述调节轴的两端通过螺母支撑固定在所述圆孔中，其中一个螺母的端面为六边形。

3.根据权利要求1所述的系留气球主节点调姿机构，其特征在于，所述角度刻度线的最左端的刻度线和最右端的刻度线之间的角度为60°；在对所述系索的长度进行调节时，调节角度基于所述指针和所述角度刻度线的中间位置之间的角度差确定。

4.根据权利要求1所述的系留气球主节点调姿机构，其特征在于，所述第一扇形构件上还设置有弧形观测孔，用于观测所述指针与所述角度刻度线之间的角度差。

5.根据权利要求1所述的系留气球主节点调姿机构，其特征在于，所述下连接件包括沿所述支座基体的前侧和后侧向下间隔形成的第一下连接端和第二下连接端，所述第一扇形构件插入所述第一下连接端和所述第二下连接端并通过销钉与所述第一下连接端和所述第二下连接端间隙配合连接。

6.根据权利要求1所述的系留气球主节点调姿机构，其特征在于，所述集中节点装置的上端形成有与所述至少两个俯仰角度指示装置对应的至少两个扇形构件连接端组，每个扇形构件连接端组用于与对应的俯仰角度指示装置的集中节点连接端间隙配合连接。

7.根据权利要求6所述的系留气球主节点调姿机构，其特征在于，每个扇形构件连接端组包括间隔设置的多个连接端，相邻的两个连接端之间形成有插入每个对应的集中节点连接端的插入孔，所述扇形构件连接端组和所述集中节点连接端之间通过销钉实现间隙配合连接。

8.根据权利要求1所述的系留气球主节点调姿机构，其特征在于，所述集中节点装置的下端形成有间隔设置的两个连接板；所述光电滑环连接件的上端插入并固定在所述两个连接板之间，下端形成有与所述光电滑环相适配的连接端口。

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