CN114275139A - 一种用于系留气球的机械式稳速装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于系留气球的机械式稳速装置，包括卷绕缆绳的绞盘、与绞盘同轴固接的阻尼旋转筒、以及套设于阻尼旋转筒外侧的阻尼器，所述阻尼器与阻尼旋转筒之间具有间隙，所述阻尼旋转筒内设置有能够在受力时沿径向伸出的阻挡杆，所述阻尼器的内侧设置有能够与伸出的阻挡杆接触的阻挡单元，所述阻挡单元能够在阻挡杆作用下避让阻挡杆并能够自动复位。本发明的优点在于：当转速过快时，阻挡杆伸出与阻尼器上面的阻挡单元接触，通过阻挡杆撞击阻挡单元来实现阻尼旋转筒的减速，当速度降低时，阻挡杆回缩到阻尼旋转筒内部，绞盘能够在缆绳牵引下自由转动，由此使缆绳能够在一定的速度范围内快速释放，既能防止缆绳失速，又能提高释放效率。
Description
技术领域
本发明涉及系留气球技术领域，尤其涉及一种用于系留气球的机械式稳速装置。
背景技术
系留气球是通过电机驱动实现放飞与回收的一种载体装备，是一种无动力装备，靠放飞缆绳实现其放飞和回收，例如公开号为CN107685846A的发明专利申请公开的一种种陆基系留气球收放装置，公开了通过牵引机构驱动系留缆绳释放、回收和驻留牵引的方案，并引入了双重制动设计，即牵引减速器和收卷制动器，来保证系留缆绳的快速、安全收放；然而类似的现有技术中均使用电力设备进行缆绳的释放，而在一些复杂环境下，有可能无法提供电力，此时进行系留气球的放飞时由于无法依靠电机减速，有可能出现放飞缆绳失速以及电机损坏的问题，导致目前的系留气球设备非常依赖电力系统才能放飞。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种在系留气球放飞时对释放速度进行限制的纯机械式稳速装置。
本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：一种用于系留气球的机械式稳速装置，包括卷绕缆绳的绞盘、与绞盘同轴固接的阻尼旋转筒、以及套设于阻尼旋转筒外侧的阻尼器，所述阻尼器与阻尼旋转筒之间具有间隙，所述阻尼旋转筒内设置有能够在受力时沿径向伸出的阻挡杆，所述阻尼器的内侧设置有能够与伸出的阻挡杆接触的阻挡单元，所述阻挡单元能够在阻挡杆作用下避让阻挡杆并能够自动复位。
在绞盘释放缆绳时在缆绳牵引下快速转动，跟随绞盘转动的阻尼旋转筒内部的阻挡杆会受到离心力作用，当转速过快时，离心力过大导致阻挡杆伸出与阻尼器上面的阻挡单元接触，通过阻挡杆撞击阻挡单元来实现阻尼旋转筒的减速，当速度降低时，阻挡杆的离心力随之下降，阻挡杆回缩到阻尼旋转筒内部，绞盘能够在缆绳牵引下自由转动，当转速过快时，阻挡杆再次伸出进行减速，由此使缆绳能够在一定的速度范围内快速释放，既能防止缆绳失速，又能提高释放效率。
优选的，所述阻尼旋转筒上沿径向均匀设置有至少两个容纳孔，所述容纳孔内设置有一弹簧，所述弹簧外侧的一端固定连接有所述阻挡杆。
优选的，所述阻尼器上设置有与阻尼旋转筒的表面距离不同的多个阻挡单元，距离远的阻挡单元避让阻挡杆时的阻力更大。
优选的，所述阻挡单元包括设置于所述阻尼器内侧面的两个阻挡块，所述阻挡块与一拉杆固定连接，所述拉杆沿轴向设置，拉杆上设置有将两个阻挡块挤压在一起的拉杆弹簧；两个所述阻挡块沿轴向抵接，两个阻挡块的接触面朝向阻挡杆转动方向的一侧形成渐开口的间隙。
优选的，所述阻尼器包括两个同轴的固定环，两个所述固定环轴向相互远离的一端分别向内侧突出形成翻边，所述拉杆穿过所述翻边，套设于拉杆上的拉杆弹簧被限制在阻挡块和翻边之间。
优选的，所述拉杆远离阻挡块的一端设置有能够与翻边抵接的限位帽。
优选的，所述固定环的内表面上沿径向堆叠设置有至少两个所述阻挡块，靠近固定环内表面的阻挡块对应的拉杆弹簧的劲度系数更大。
优选的，两个所述固定环通过螺栓同轴固定连接在一起。
优选的，所述阻挡单元包括一端铰接于阻尼器内侧面上的阻挡板和套设在阻挡板铰接轴上的扭簧，所述铰接轴沿阻尼器的轴向设置，所述阻挡板在扭簧作用下保持在阻尼器的径向。
优选的，所述阻尼器上沿周向循环设置有多组阻挡板，每一组内的阻挡板沿阻挡杆转动方向的顺序高度逐渐增加，高度低的阻挡杆上的扭簧劲度系数更大。
本发明提供的钢用于系留气球的机械式稳速装置的优点在于：在绞盘释放缆绳时在缆绳牵引下快速转动，跟随绞盘转动的阻尼旋转筒内部的阻挡杆会受到离心力作用，当转速过快时，离心力过大导致阻挡杆伸出与阻尼器上面的阻挡单元接触，通过阻挡杆撞击阻挡单元来实现阻尼旋转筒的减速，当速度降低时，阻挡杆的离心力随之下降，阻挡杆回缩到阻尼旋转筒内部，绞盘能够在缆绳牵引下自由转动，当转速过快时，阻挡杆再次伸出进行减速，由此使缆绳能够在一定的速度范围内快速释放，既能防止缆绳失速，又能提高释放效率。通过配置劲度系数不同的拉杆弹簧对转速较高的情况提供更大的阻力效果，提高减速能力，确保绞盘在安全范围内正常工作，有效防止失速。
附图说明
图1为本发明的实施例提供的用于系留气球的机械式稳速装置的示意图；
图2为本发明的实施例1提供的用于系留气球的机械式稳速装置的剖视图；
图3为本发明的实施例1提供的用于系留气球的机械式稳速装置的阻挡杆与阻尼器的配合状态示意图；
图4为本发明的实施例1提供的用于系留气球的机械式稳速装置的阻挡杆与阻挡单元的配合状态示意图；
图5为本发明的实施例2提供的用于系留气球的机械式稳速装置的阻挡杆与阻挡单元的配合状态示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1所示，本实施例提供了一种用于系留气球的机械式稳速装置，包括卷绕缆绳的绞盘1、与绞盘1同轴固接的阻尼旋转筒2、以及套设于阻尼旋转筒2外侧的阻尼器3，所述阻尼器3与阻尼旋转筒2之间具有间隙；参考图2，所述阻尼旋转筒2内设置有能够在受力时沿径向伸出的阻挡杆21，所述阻尼器3的内侧设置有能够与伸出的阻挡杆21接触的阻挡单元31，所述阻挡单元31能够在阻挡杆21的作用下避让阻挡杆21并自动复位。
在工作时，绞盘1释放缆绳时在缆绳牵引下快速转动，跟随绞盘1转动的阻尼旋转筒2内部的阻挡杆21会受到离心力作用，当转速过快时，离心力过大导致阻挡杆21伸出与阻尼器3上面的阻挡单元31接触，通过阻挡杆21撞击阻挡单元31来实现阻尼旋转筒2的减速，当速度降低时，阻挡杆21的离心力随之下降，阻挡杆21回缩到阻尼旋转筒2内部，绞盘1能够在缆绳牵引下自由转动，当转速过快时，阻挡杆21再次伸出进行减速，由此使缆绳能够在一定的速度范围内快速释放，既能防止缆绳失速，又能提高释放效率。
参考图2，所述阻尼旋转筒2上沿径向均匀设置有至少两个容纳孔22，所述容纳孔22内设置有一弹簧23，所述弹簧23外侧的一端固定连接有所述阻挡杆21，所述阻挡杆21受到离心力作用时能够沿径向从容纳孔22内伸出，且转速越大，离心力越大，伸出距离越长；而在离心力变小时，所述阻挡杆21又能够被弹簧23拉回到容纳孔22内，实现阻挡杆21跟随转速自适应的伸出和回缩；结合图3，阻尼旋转筒2上均匀设置有四个所述阻挡杆21。
参考图4，所述阻挡单元31包括设置于阻尼器3内侧面的两个阻挡块32，所述阻挡块32与一拉杆33固定连接，所述拉杆33沿轴向设置，拉杆33上设置有将两个阻挡块32挤压在一起的拉杆弹簧34，两个所述阻挡块32沿轴向抵接，两个阻挡块32的接触面朝向阻挡杆21转动方向的一侧形成渐开口的间隙。在阻挡杆21伸出长度能够与阻挡块32接触时，所述阻挡杆21转动进入到两个阻挡块32之间的间隙内，然后与两个阻挡块32接触将阻挡块32沿轴向分开，在阻挡块32的阻力作用下所述阻挡杆21的转速会降低，然后通过所述阻挡块32之后，阻挡块32会在拉杆弹簧34的作用下重新沿轴向运动抵接在一起，通过多个阻挡杆21和多个阻挡块32的持续撞击减速，实现对绞盘1的减速制动。
所述阻尼器3包括两个同轴的固定环35，两个所述固定环35轴向相互远离的一端分别向内侧突出形成翻边36，所述拉杆33穿过所述翻边36从而实现轴向运动的导向，套设于所述拉杆33上的拉杆弹簧34被限制在阻挡块32和翻边36之间。所述拉杆33远离阻挡块32的一端还设置有能够与翻边36抵接的限位帽37，以限制拉杆33的行程，所述限位帽37通过螺纹固定在拉杆33上，以方便将拉杆33直接穿过翻边36进行拆装，两个所述固定环35通过沿轴向设置的螺栓同轴固定在一起。
所述固定环35的内侧沿径向堆叠设置有至少两个所述阻挡块32，靠近固定环35内表面的阻挡块32对应的拉杆弹簧34的劲度系数更大，即能够为阻挡杆21提供的阻力更大，减速效果更好，由于阻尼旋转筒2的转速越快，阻挡杆21的伸出长度越长，此时阻挡杆21与下层的阻挡块32接触，需要克服多个拉杆弹簧34的弹力，同时由于下层拉杆弹簧34的弹力更大，所以减速效果明显更好，能够快速的使阻尼旋转筒2保持在稳定的速度区间，实现稳速的效果。
本实施中设置有四个阻挡杆21和四个阻挡单元31，阻挡单元31设置于阻尼盘的12点、3点、6点和9点位置，设定缆绳放飞速度为V，缆绳绞盘1半径为R，阻挡杆21的旋转半径为r，阻挡杆21的质量为m，长度为l，弹簧原长度为x，变化长度分别为x上、x下、x左、x右，则阻挡杆21的旋转半径r在四个方向分别为
则阻挡杆在不同位置的受力为，
12点位置为：
9点位置为：
3点位置为：
6点位置为：
受力分为四个阶段，第一个阶段S1为阻尼旋转筒2未达到失速速度，阻尼器3不参与减速，第二阶段S2为速度达到第一减速区间，受到第一级阻挡块32的减速，第三阶段S3为速度达到第二减速区间，受到第二级阻挡块32的减速，第四阶段S4为速度达到第三减速区间，受到第三级阻挡块32的减速，可以根据绞盘1所能承受的最大速度设置弹簧或者阻挡块32的数量。
弹簧23实际拉升长度为x拉，在S1阶段，0<x拉<x1，阻尼旋转筒2受到的阻尼器3减速阻力为0；
在S2阶段，x1<x拉<x2，受到的减速阻力为F1，在S3阶段，x2<x拉<x3，受到的减速阻力为F1+F2，在S4阶段，x3<x拉<x4，受到的减速阻力为F1+F2+F3，以上为一个阻挡杆21的受到阻力情况，四个阻挡杆21受力加起来就是所受到的所有阻力情况，乘以阻尼旋转筒半径Rt就是所受阻挡扭矩M，以此来设计机构的稳速能力。
实施例2
参考图5，本实施例与实施例1的区别在于所述阻挡单元31包括一端铰接于阻尼器3内侧面上的阻挡板311和套设在阻挡板311的铰接轴312上的扭簧(图未示)，所述铰接轴312沿阻尼器3的轴向设置，所述阻挡板311在扭簧作用下保持在阻尼器3的径向，当所述阻挡杆21沿径向伸出时，与所述阻挡板311接触使其转动避让阻挡杆21，阻挡杆21经过阻挡板311后在扭簧的作用下所述阻挡板311复位，从而实现对阻挡杆21的减速。
进一步的，所述阻尼器3上沿周向循环设置有多组阻挡板311，每一组内的阻挡板311沿阻挡杆21转动方向的顺序高度逐渐增加，高度低的阻挡板311对应的扭簧劲度系数更大，从而能够在转速过快，阻挡杆21伸出距离较长的情况下，使用阻力更大的阻挡板311进行阻挡减速。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；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：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种用于系留气球的机械式稳速装置，其特征在于：包括卷绕缆绳的绞盘、与绞盘同轴固接的阻尼旋转筒、以及套设于阻尼旋转筒外侧的阻尼器，所述阻尼器与阻尼旋转筒之间具有间隙，所述阻尼旋转筒内设置有能够在受力时沿径向伸出的阻挡杆，所述阻尼器的内侧设置有能够与伸出的阻挡杆接触的阻挡单元，所述阻挡单元能够在阻挡杆作用下避让阻挡杆并能够自动复位。
2.根据权利要求1所述的一种用于系留气球的机械式稳速装置，其特征在于：所述阻尼旋转筒上沿径向均匀设置有至少两个容纳孔，所述容纳孔内设置有一弹簧，所述弹簧外侧的一端固定连接有所述阻挡杆。
3.根据权利要求1所述的一种用于系留气球的机械式稳速装置，其特征在于：所述阻尼器上设置有与阻尼旋转筒的表面距离不同的多个阻挡单元，距离远的阻挡单元避让阻挡杆时的阻力更大。
4.根据权利要求1所述的一种用于系留气球的机械式稳速装置，其特征在于：所述阻挡单元包括设置于所述阻尼器内侧面的两个阻挡块，所述阻挡块与一拉杆固定连接，所述拉杆沿轴向设置，拉杆上设置有将两个阻挡块挤压在一起的拉杆弹簧；两个所述阻挡块沿轴向抵接，两个阻挡块的接触面朝向阻挡杆转动方向的一侧形成渐开口的间隙。
5.根据权利要求4所述的一种用于系留气球的机械式稳速装置，其特征在于：所述阻尼器包括两个同轴的固定环，两个所述固定环轴向相互远离的一端分别向内侧突出形成翻边，所述拉杆穿过所述翻边，套设于拉杆上的拉杆弹簧被限制在阻挡块和翻边之间。
6.根据权利要求5所述的一种用于系留气球的机械式稳速装置，其特征在于：所述拉杆远离阻挡块的一端设置有能够与翻边抵接的限位帽。
7.根据权利要求5所述的一种用于系留气球的机械式稳速装置，其特征在于：所述固定环的内表面上沿径向堆叠设置有至少两个所述阻挡块，靠近固定环内表面的阻挡块对应的拉杆弹簧的劲度系数更大。
8.根据权利要求5所述的一种用于系留气球的机械式稳速装置，其特征在于：两个所述固定环通过螺栓同轴固定连接在一起。
9.根据权利要求1所述的一种用于系留气球的机械式稳速装置，其特征在于：所述阻挡单元包括一端铰接于阻尼器内侧面上的阻挡板和套设在阻挡板铰接轴上的扭簧，所述铰接轴沿阻尼器的轴向设置，所述阻挡板在扭簧作用下保持在阻尼器的径向。
10.根据权利要求9所述的一种用于系留气球的机械式稳速装置，其特征在于：所述阻尼器上沿周向循环设置有多组阻挡板，每一组内的阻挡板沿阻挡杆转动方向的顺序高度逐渐增加，高度低的阻挡杆上的扭簧劲度系数更大。
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