CN115800166A - 一种新型地线除冰装置及其除冰方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型地线除冰装置及其除冰方法，其中新型地线除冰装置包括无人机，无人机下方固定设有收放机构，收放机构下方连接有激震机构，收放机构能够带动激震机构上下移动，激震机构下方设有抓取机构，抓取机构用于对地线进行抓取，且激震机构能够带动抓取机构进行激震，从而引起抓取的地线共振，使地线上的覆冰从档端至档中依次消除，本发明通过收放机构、激震机构以及抓取机构的配合设置，能够地线上的覆冰进行清除，解决了现有除冰装置除冰效果不明显、需要人力物力配合的问题，同时该除冰装置的除冰方法适用于多种线路，且对地线无腐蚀损害。

Description

一种新型地线除冰装置及其除冰方法

技术领域

本发明涉及地线除冰技术领域，特别涉及一种新型地线除冰装置及其除冰方法。

背景技术

在我国冬季，输电线上经常会出现结冰现象，如果不及时清理，极易形成冰层，导致输电线重量增加，压断输电线路，造成电路中断，影响居民的正常生活。

目前的除冰手段大部分分为热力除冰、机械除冰以及防覆冰涂料三类；

中国公开专利CN215817436U《一种输电线路无人机热力除冰装置》采用的为热力除冰方式，采用加热技术，使表面覆冰融化或脱落，其特点是使用外部装置对导线进行加热，而该种方法往往在线路建设时就要配备相应的装置，对于已建成线路的随机性覆冰无法适用；

中国公开专利CN106451294A《一种输电线除冰机》采用的为机械除冰方式，使用机械外力强制使得导线覆冰脱落。而该种方式不具有越障功能，除冰能力一般，因而人工使用滑轮铲刮除冰是现在主流的机械除冰方法，但该种方式需要大量的人力物力，成本较高，效率一般；

而防覆冰涂料除冰方式是在导线上涂憎水性涂料，在导线表面涂上憎水性材料后，可以降低冰与集覆物体表面的附着力，虽不能防止冰的形成，但可以使冻雨或雪等在冻结或粘结到导线之前就在重力、风的作用下滑落，只是目前还没有从根本上阻止冰形成的涂料，同时防覆冰涂料一般会侵蚀导线。

故需要一种能够适用于多种线路，且除冰效果明显不需要大量人力物力并对导线无危害的除冰装置以及基于该除冰装置的除冰方法。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题，提供一种新型地线除冰装置及其除冰方法，能够解决现有除冰装置除冰效果不明显，需要大量人力物力配合的问题，且该除冰装置以及除冰方法适用于多种线路并且对线路不会造成危害。

为达到上述目的所采取的技术方案是：

一种新型地线除冰装置，包括无人机，其特征在于，所述无人机下方固定设有收放机构，所述收放机构下方连接有激震机构，收放机构能够带动激震机构上下移动，所述激震机构下方设有抓取机构，所述抓取机构用于对地线进行抓取，且激震机构能够带动抓取机构进行激震，从而引起抓取的地线共振，使地线上的覆冰从档端至档中依次消除。

进一步的，所述收放机构包括收卷机，所述收卷机内设有电动收卷辊，所述电动收卷辊上设有绝缘绳，所述绝缘绳的下端与激震机构相连。

进一步的，所述激震机构包括安装架，所述安装架内固定设有转动轴，所述转动轴上转动连接有摆动杆，所述摆动杆顶端固定设有激震电机，所述激震电机输出端固定连接有偏心块，所述激震电机和安装架之间设有回弹机构。

进一步的，所述回弹机构共设有两个，且分别位于激震电机的两侧，所述回弹机构包括第一连接座、第二连接座和复位弹簧，所述第一连接座通过复位弹簧与第二连接座相连，所述第一连接座固定设于安装架上，所述第二连接座固定设于激震电机上。

进一步的，所述抓取机构包括抓取爪勾，所述抓取爪勾分为固定环和抓取环，且抓取环的一端转动设于固定环的一端上，所述固定环与抓取环的连接处设有转动电机，所述转动电机的输出端与抓取环上和固定环转动连接的一端固定相连，且转动电机的输出端与固定环之间无接触，所述固定环内开设有安装槽，所述安装槽内设有限位装置，且限位装置与抓取环相配合对抓取环进行限位。

进一步的，所述固定环呈半环状，所述抓取环呈四分之三环状，所述固定环固定设于激震机构的底部且开口朝下。

进一步的，所述限位装置包括限位杆，所述限位杆转动设于安装槽内，所述限位杆与安装槽的连接处内设有扭簧，所述限位杆靠近抓取环的一侧设有第一限位齿，所述抓取环上设有与第一限位齿配合的第二限位齿，所述安装槽内设有电动拨块，所述电动拨块能带动限位杆进行转动。

本发明还公开了一种新型地线除冰装置的除冰方法，包括以下步骤：

步骤A，控制无人机飞至距离档端10-20米地线正上方，控制收放机构下放，使得抓取机构下移，进而使得抓取机构碰触地线，并抓取锁死地线；

步骤B，继续控制下放，使得激震机构围绕着地线旋转到地线下方；

步骤C，控制激震机构采用地线的高阶自振频率进行激震，激震机构附近的地线优先吸收能量，从而引起档端附近的地线共振，进而将档端附近的覆冰进行消除，随后振动能量随地线传递至档中部位，使得档端至档中覆冰依次进行消除，完成除冰；

步骤D，控制收放机构回收，带动激震机构绕着地线旋转到地线上方，松开抓取机构，并继续控制收放机构进行回收，直到激震机构回到除冰前的初始位置。

本发明所具有的有益效果为：

1.本发明装置通过收放机构、激震机构以及抓取机构的配合设置，控制无人机带动整体装置飞至地线上方，通过抓取机构对地线抓取，激震机构采用地线的高阶自振频率进行激震，激震机构附近的地线优先吸收能量，从而引起档端附近的地线产生共振，进而将档端附近的覆冰进行消除，随后激震机构产生的振动能量随着地线传递至档中部位，使档端至档中覆冰依次消除，使得整体装置在对地线除冰过程中，适用于多种已建成线路的随机性覆冰，同时该装置在使用的过程中需要消耗的人力物力较少，成本较低，效率较高，并且不会腐蚀导线。

2.本发明装置中抓取机构内设有限位装置，限位装置能够对抓取爪勾进行限位，使得在抓取爪勾抓取完地线后进行二次锁紧，使得在进行除冰的过程中，抓取机构不会从底线上脱落，增强装置除冰过程中的稳定性。

3.本发明装置采用从档端至档中的除冰方法，该方法可以大大减少对地线张力的影响，从而大大减小覆冰对地线的干扰，避免产生脱冰跳跃，防止对地线造成损伤和引起脱冰闪络，增强了除冰过程中对地线的保护。

4.本发明装置中激震机构通过采用地线的高阶自振频率进行激震，从而引起地线的共振，来实现对冰层的脱落，该种方法能够使得档内地线弯曲半径减小，使得冰层受到的弯曲应力变大，有利于冰层的脱落。

附图说明

图1为本发明装置结构示意图；

图2为图1中结构A处的放大示意图；

图3为图1中结构B处的放大示意图；

图4为地线振阶对档内地线弯曲半径影响示意图；

图5为除冰方式对档内地线张力影响示意图。

其中，1-无人机，101-激震机构，102-抓取爪勾，2-收卷机，3-绝缘绳，4-安装架，5-转动轴，6-摆动杆，7-激震电机，8-偏心块，9-第一连接座，10-第二连接座，11-复位弹簧，12-固定环，13-抓取环，14-安装槽，15-限位杆，16-第一限位齿，17-第二限位齿，18-电动拨块。

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1-3所示，本实施例公开了一种新型地线除冰装置，包括无人机1，无人机1底部固定连接有收卷机2，收卷机2内部设有电动收卷辊，且电动收卷辊上固定连接有绝缘绳3，绝缘绳3的底端固定连接有激震机构101，激震机构101下方设有抓取爪勾102，通过控制无人机1带动整体装置移动至地线档端正上方，控制电动收卷辊进行转动，从而对绝缘绳3进行收放，使得位于绝缘绳3另一端激震机构101带着抓取爪勾102向下移动，当抓取爪勾102接触到地线时，控制抓取爪勾102对地线进行抓取锁紧，同时控制激震机构101采用地线的高阶自振频率进行激震，激震机构101附近的地线优先吸收能量，引起档端附近的地线共振，进而对档端附近的覆冰进行消除，随后振动能量随地线依次传递至档中位置，对档端至档中处的覆冰依次消除，完成除冰。

如图1-3所示，激震机构包括安装架4，安装架4内固定设有转动轴5，转动轴5上转动连接有摆动杆6，摆动杆6的另一端固定设有激震电机7，本申请中激震电机7为双输出轴电机，激震电机7的输出轴上固定连接有偏心块8，同时激震电机7的两端与安装架4之间设有回弹机构，通过激震电机7带动偏心块8进行转动，在偏心块8转动过程中产生的偏心力的作用下激震电机7带动摆动杆6绕着转动轴5进行摆动，同时回弹机构对激震电机 7进行复位回弹，在激震电机7摆动的过程中，带动安装架4整体进行上下振动。

如图1-3所示，回弹机构共设有两个，并分别设于激震电机7的两侧，并与安装架4相连，回弹机构包括第一连接座9、第二连接座10以及复位弹簧11，第一连接座9通过复位弹簧11与第二连接座10相连，第一连接座9固定设于安装架4上，第二连接座10固定设于激震电机7上。

如图1-3所示，抓取爪勾102包括固定环12和抓取环13，固定环12固定设于安装架4底端，且为半环状开口朝下，抓取环13为四分之三环状，且一端与固定环12的一端转动相连，另一端可插入固定环12内，固定环12上位于与抓取环13的连接处设有转动电机，且转动电机的输出端与位于抓取环13上和固定环12转动连接的一端固定相连，并且转动电机的输出端与固定环之间无接触，固定环12内开设有安装槽14，安装槽14内转动设有限位杆15，限位杆15上靠近抓取环13的一侧设有第一限位齿16，且抓取环13外侧设有与第一限位齿16配合的第二限位齿17，限位杆15与安装槽14的连接处设有扭簧，安装槽14内还设有电动拨块18，电动拨块18的转动能够带动限位杆15进行转动，在初始状态时，抓取环13和固定环12之间处于类似于“m”的形状，通过调节无人机1将地线置于固定环12内，控制转动电机带动抓取环13进行转动，直至抓取环13对地线下半部分进行包围，并且抓取环13的一端插入到固定环12内，此时第一限位齿16和第二限位齿17开始接触，在限位杆15内扭簧以及齿形状的作用下，在不主动调节限位杆15的前提下，抓取环13只能持续的插入到固定环12内，直到对整个地线进行全包围固定抓取，进而停止转动电机工作，开始进行后续除冰操作，待除冰完成后，通过控制电动拨块18顺时针转动，进而带动限位杆15转动，从而使得第一限位齿16离开第二限位齿17，从而解除对抓取环13的限位，此时便可通过控制转动电机，带动抓取环13从地线下部移开，方便后续工作的继续进行。

如图4所示，当在覆冰地线上施加某一简谐荷载

时，其中，A为激振力的幅值，ω为覆冰输电线路的固有频率，在持续的简谐荷载作用下，覆冰输电线将产生同频率额稳态响应，在振动过程中，档内两波节点的地线由于振动弯曲成弧形，必然产生动弯应变和应力，在覆冰地线弯曲时，覆冰和地线组合结构横截面一半主要受拉，一半主要受压，受拉部分和受压部分随着振动的过程不断变换，并且冰层是脆性材料，且在最外层，弯曲应力最大，受到交变应力的作用，在经历一定次数的循环后，就会因为弯曲和疲劳而脱落，同时地线的抗拉强度和抗疲劳能力相对较强，在高频低幅振动下，短时间内不会发生疲劳破坏，图中分别列举了地线1阶频率的振型至地线高阶频率的振型，可以看出随着振阶的不断提高，档内地线弯曲半径会越来越小，同时位于地层上的覆冰受到的弯曲应力则会越来越大，更加有利于对地线上覆冰的脱落，针对不同电压等级、不同档距以及不同材料的地线选用激震频率的公式为：

；

；

式中，

-导线的固有振动频率；

-波长；

-档内导线的长度；

-高阶频率的阶数；

-导线的张力；

-重力系数；

-导线的单位长度质量。

不同的除冰方法对地线张力的影响如图5所示，方式（1）为同时对覆冰的地线档内各个部位进行除冰，方式（2）为从档中开始除冰并向两侧档端依次除冰，方式（3）为两侧档端开始除冰并同时向档中除冰，方式（4）为从一侧档端开始除冰并向档中依次除冰，可以看出随着时间的推移从一侧档端向档中进行除冰的方式，可以大大减少对地线张力的影响，从而大大减少覆冰对地线的干扰，避免产生脱冰跳跃的现象，防止了对地线造成损伤以及引起脱冰闪络的问题。

本发明在使用时：

控制无人机1飞至距离地线档端10-20m的正上方，控制电动收卷辊对绝缘绳3进行放线，使得绝缘绳3连接的激震机构以及抓取机构向下移动，直到抓取机构中的抓取环13接触到地线，此时抓取环13和固定环12之间处于类似于“m”的初始状态，通过调节无人机1将地线置于固定环12内，进而控制转动电机带动抓取环13进行转动，直至抓取环13对地线下半部分进行包围，此时地线已经完全进入到抓取爪勾102内部，持续控制转动电机进行工作，此时第一限位齿16和第二限位齿17开始接触，在限位杆15内扭簧以及齿形状的作用下，在不主动调节限位杆15的前提下，抓取环13只能持续的插入到固定环12内，使得抓取环13的一端进一步的插入到固定环12内，直到完全对地线包裹住并无法移动后，进而停止转动电机工作，开始除冰工作；

控制激震电机7采用地线的高阶自振频率带动偏心块8进行转动，偏心块8的转动产生偏心力带动摆动杆6绕着转动轴5进行摆动进行激震，使得附近的地线优先吸收能量，引起档端附近的地线共振，进而对档端附近的覆冰进行消除，随后振动能量沿着地线依次传递至档中部位，使得档端至档中的覆冰依次消除；

在除冰操作完成后，控制电动拨块18顺时针转动，进而带动限位杆15转动，从而使得第一限位齿16离开第二限位齿17，从而解除对抓取环13的限位，控制转动电机带动抓取环13进行转动进而松开地线，并控制电动收卷辊收回绝缘绳3，带动抓取机构以及激震机构复位完成除冰工作。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。

如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，如没有另外声明，上述词语并没有特殊的含义。

最后应说明的是：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，但这些修改或者替换，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 (8)

1.一种新型地线除冰装置，包括无人机，其特征在于，所述无人机下方固定设有收放机构，所述收放机构下方连接有激震机构，收放机构能够带动激震机构上下移动，所述激震机构下方设有抓取机构，所述抓取机构用于对地线进行抓取，且激震机构能够带动抓取机构进行激震，从而引起抓取的地线共振，使地线上的覆冰从档端至档中依次消除。

2.根据权利要求1所述的一种新型地线除冰装置，其特征在于，所述收放机构包括收卷机，所述收卷机内设有电动收卷辊，所述电动收卷辊上设有绝缘绳，所述绝缘绳的下端与激震机构相连。

3.根据权利要求1所述的一种新型地线除冰装置，其特征在于，所述激震机构包括安装架，所述安装架内固定设有转动轴，所述转动轴上转动连接有摆动杆，所述摆动杆顶端固定设有激震电机，所述激震电机输出端固定连接有偏心块，所述激震电机和安装架之间设有回弹机构。

4.根据权利要求3所述的一种新型地线除冰装置，其特征在于，所述回弹机构共设有两个，且分别位于激震电机的两侧，所述回弹机构包括第一连接座、第二连接座和复位弹簧，所述第一连接座通过复位弹簧与第二连接座相连，所述第一连接座固定设于安装架上，所述第二连接座固定设于激震电机上。

5.根据权利要求1所述的一种新型地线除冰装置，其特征在于，所述抓取机构包括抓取爪勾，所述抓取爪勾分为固定环和抓取环，且抓取环的一端转动设于固定环的一端上，所述固定环与抓取环的连接处设有转动电机，所述转动电机的输出端与抓取环上和固定环转动连接的一端固定相连，且转动电机的输出端与固定环之间无接触，所述固定环内开设有安装槽，所述安装槽内设有限位装置，且限位装置与抓取环相配合对抓取环进行限位。

6.根据权利要求5所述的一种新型地线除冰装置，其特征在于，所述固定环呈半环状，所述抓取环呈四分之三环状，所述固定环固定设于激震机构的底部且开口朝下。

7.根据权利要求5所述的一种新型地线除冰装置，其特征在于，所述限位装置包括限位杆，所述限位杆转动设于安装槽内，所述限位杆与安装槽的连接处内设有扭簧，所述限位杆靠近抓取环的一侧设有第一限位齿，所述抓取环上设有与第一限位齿配合的第二限位齿，所述安装槽内设有电动拨块，所述电动拨块能带动限位杆进行转动。

8.基于权利要求1-7任一项所述的一种新型地线除冰装置的除冰方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A，控制无人机飞至距离档端10-20米地线正上方，控制收放机构下放，使得抓取机构下移，进而使得抓取机构碰触地线，并抓取锁死地线；

步骤B，继续控制下放，使得激震机构围绕着地线旋转到地线下方；

步骤C，控制激震机构采用地线的高阶自振频率进行激震，激震机构附近的地线优先吸收能量，从而引起档端附近的地线共振，进而将档端附近的覆冰进行消除，随后振动能量随地线传递至档中部位，使得档端至档中覆冰依次进行消除，完成除冰；

步骤D，控制收放机构回收，带动激震机构绕着地线旋转到地线上方，松开抓取机构，并继续控制收放机构进行回收，直到激震机构回到除冰前的初始位置。

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