CN117734926A - 一种适用于起吊立塔的新型折叠柱形系留气球 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于起吊立塔的新型折叠柱形系留气球，系留气球包括碳纤维框架圈、折叠骨架、外部涂层面料、载荷带、边缘封胶、内部气囊、副气囊、气口、中心轴和球体陀螺仪；外部涂层面料包括第一外部涂层面料和第二外部涂层面料；载荷带包括第一载荷带和第二载荷带；碳纤维框架圈连接折叠骨架，碳纤维框架圈的顶面设置第一外部涂层面料，第一外部涂层面料的顶面设置第一载荷带，第一外部涂层面料的外表面用边缘封胶封紧，内部气囊设置于第一外部涂层面料的底部，中心轴、球体陀螺仪和副气囊设置于内部气囊的内部；解决了无法对不同地形和环境条件下的输电铁塔施工需求，尤其是无法使用大型起重设备的山区的问题。

Description

一种适用于起吊立塔的新型折叠柱形系留气球

技术领域

本发明涉及系留气球领域，特别是涉及一种适用于起吊立塔的新型折叠柱形系留气球。

背景技术

系留气球是使用缆绳将其拴在地面绞车上并可控制其在大气中飘浮高度的气球。升空高度2km以下，主要应用于大气边界层探测。系留气球是一种依靠气囊内的浮升气体获得浮力，并用缆索拴系周定的浮空器。借助于系留缆索、气动升力和剩余浮力，可以在空中特定范围内实现定高度、长时间驻留。

为使气球有良好的稳定性，有时做成流线型，横放在空中。球内充氢或氦气。气球可携带自记仪器、无线电遥测仪器；或可通过缆绳传送信息的仪器；也可掉挂仪器在几个预定高度进行梯度观测。用聚酯薄膜制作的大型球，可带几十公斤的仪器。观测项目除温、湿、压、风等气象要素外，还用来观测臭氧以及大气污染监测，能在一段时间(几小时至几十小时)内连续测量它们的变化。但在强风条件下操作困难，也不宜用作长时间的连续观测。

与其他高低空飞行器相比，系留气球具有滞空时间长(连续滞空的时间是几天至一个月)，耐候性强，部署简单灵活，造价和维护费用低廉等特点。

陀螺仪是一种机械装置，其主要部分是一个对旋转轴以极高角速度旋转的转子，转子装在一支架内；在通过转子中心轴上加一内环架，那么陀螺仪就可环绕平面两轴作自由运动；然后，在内环架外加上一外环架；这个陀螺仪有两个平衡环，可以环绕平面三轴作自由运动，就是一个完整的太空陀螺仪。

现有技术一的技术方案

国外多使用直升飞机进行山区立塔起吊，由螺旋载重直升机下方使用高强度缆绳通过固定连接吊点，对立塔进行起吊。

现有技术一的缺点

使用成本很高昂，载重直升机的租金和油耗都很高，平均每基立塔耗费40w以上；每基立塔只能单一使用一台载重直升机进行起吊，且吊点位置不易更改，且争对不同重量的塔形无法做到多样化的起吊方案；山区地形复杂，载重直升机需要一个较大的空旷区域进行起降，在山区砍伐树木满足施工条件，这样也不符合环保施工的先进理念；载重直升机无法保持长时间进行立塔工作，拉低了连续施工的效率。

现有技术二的技术方案

球形系留气球为最常见的系留气球使用外形，同时也能载重一些大型监测设备。

现有技术二的缺点

球形系留气球在气流中携带重物，没有保持很好的稳定性，很容易在起吊过程中收到气流影响从而影响施工；其次，球形系留气球没有水平载荷带，无法通过上升气球获得稳定单方向的升力，不适用于起吊工作；并且球形系留气球在未充气状态依旧占据较大的体积，大型卡车也不方便运输，多个运输也不好搬运。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种适用于起吊立塔的新型折叠柱形系留气球，解决了无法对不同地形和环境条件下的输电铁塔施工需求，尤其是无法使用大型起重设备的山区的问题。

本发明采用的技术方案是：

一种适用于起吊立塔的新型折叠柱形系留气球，系留气球包括碳纤维框架圈、折叠骨架、外部涂层面料、载荷带、边缘封胶、内部气囊、副气囊、气口、中心轴和球体陀螺仪；

外部涂层面料包括第一外部涂层面料和第二外部涂层面料；

载荷带包括第一载荷带和第二载荷带；

碳纤维框架圈连接折叠骨架，碳纤维框架圈的顶面设置第一外部涂层面料，第一外部涂层面料的顶面设置第一载荷带，第一外部涂层面料的外侧表面用边缘封胶封紧用于连接所述内部气囊，内部气囊设置于第一外部涂层面料的底部，中心轴、球体陀螺仪和副气囊设置于内部气囊的内部，中心轴内部设置传感器，球体陀螺仪连接中心轴内部的传感器，内部气囊的底部设置第二外部涂层面料，第二外部涂层面料底部设置载荷带，第二外部涂层面料的底面设置气口。

优选地，气口用于独立充填和释放氢气或氦气。

优选地，球体陀螺仪包括外轴与壳体连接处、外轴、内外轴连接处、壳体和内轴；壳体、内轴、外轴通过连接内外轴连接处连接，外轴与内外轴连接处通过外轴与壳体连接处连接，壳体与外轴通过外轴与壳体连接处连接，内轴与外轴通过内外轴连接处连接。

优选地，中心轴连接整体，中心轴厚壁中空，内部安置传感器。

优选地，副气囊用于在系留气球整体充气后，施工使用过程中，通过副气囊保障气球的稳定性。

优选地，球体陀螺仪用于在起吊过程中，监测系留气球受力平衡性，通过传感器控制卷扬机系统保持系留气球稳定发力方向，实施平稳起吊。

本发明适用于起吊立塔的新型折叠柱形系留气球的有益效果如下：

1..本发明与其他高低空飞行器相比，系留气球具有滞空时间长，连续滞空的时间是几天至一个月，耐候性强，部署简单灵活，造价和维护费用低廉等特点。

2.本发明长时间的滞空首先具有很高的经济性，每一次充气完成后就可以至少连续工作数天，降低了平均每天每基的成本；而且保障了连续性作业，使得立塔工程效率得到显著提升。

3.本发明耐候性强，系留气球在较为恶劣的天气下也能进行施工，这样能够在提高安全性的同时，保障工程进度。

4.本发明部署简单灵活，可折叠形态压缩体积，在单次运输中可以运载更多系留气球。

5.单个小型系留气球更容易实现批量化生产，且使用成本更低，单次充放气时间更短，同样更加便于运输。

6.系留气球方便运输。可折叠圆柱形系留气球运输起来更方便；

7.本发明自适应性强。适用于不同地形和环境条件下的输电铁塔施工，具有很强的适应性和灵活性，在山区施工，风速较大的情况，新型折叠系留气球可以通过内嵌陀螺仪保持升力方向一致，保障施工。

8.本发明经济性高，造价和维护费用低廉，可重复使用。

9.本发明施工效率高，滞空时间长能够长时间作业。

10.本发明安全性高，耐候性强，系留气球在较为恶劣的天气下也能进行施工，这样能够在提高安全性的同时，保障工程进度。

11.本发明环保，保留升力不变即原有体积不变的情况下，减少横向宽度，加长纵向高度，不需要砍伐过多树木来创造较大的施工区域。

附图说明

图1为本发明的整体结构图。

图2为本发明的折叠前系留气球图。

图3为本发明的球体陀螺仪结构图。

附图标记：1-碳纤维框架圈、2-折叠骨架、3-外部涂层面料、4-载荷带、5-边缘封胶、6-内部气囊、7-副气囊、8-气口、9-中心轴、10-球体陀螺仪、3-1-第一外部涂层面料、3-2-第二外部涂层面料、4-1-第一载荷带、4-2-第二载荷带、11-外轴与壳体连接处、12-外轴、13-内外轴连接处、14-壳体、15-内轴。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

如图1和图2所示，一种适用于起吊立塔的新型折叠柱形系留气球，系留气球包括碳纤维框架圈1、折叠骨架2、外部涂层面料3、载荷带4、边缘封胶5、内部气囊6、副气囊7、气口8、中心轴9和球体陀螺仪10；

外部涂层面料3包括第一外部涂层面料3-1和第二外部涂层面料3-2；

载荷带4包括第一载荷带4-1和第二载荷带4-2；

碳纤维框架圈1连接折叠骨架2，碳纤维框架圈1的顶面设置第一外部涂层面料3-1，第一外部涂层面料3-1的顶面设置第一载荷带4-1，第一外部涂层面料3-1的外侧表面用边缘封胶5封紧用于连接内部气囊6，内部气囊6设置于第一外部涂层面料3-1的底部，中心轴9、球体陀螺仪10和副气囊7设置于内部气囊6的内部，中心轴9内部设置传感器，球体陀螺仪10连接中心轴9内部的传感器，内部气囊6的底部设置第二外部涂层面料3-2，第二外部涂层面料3-2底部设置第二载荷带4-2，第二外部涂层面料3-2的底面设置气口8。

本实施方案的气口8用于独立充填和释放氢气或氦气。

如图3所示，本实施方案的球体陀螺仪10包括外轴与壳体连接处11、外轴12、内外轴连接处13、壳体14和内轴15；壳体14、内轴15、外轴12通过连接内外轴连接处13连接，外轴12与内外轴连接处13通过外轴与壳体连接处11连接，壳体14与外轴12通过外轴与壳体连接处11连接，内轴15与外轴12通过内外轴连接处13连接。

本实施方案的中心轴9连接整体，中心轴厚壁中空，内部安置传感器。

本实施方案的副气囊7用于在系留气球整体充气后，施工使用过程中，通过副气囊保障气球的稳定性。

本实施方案的球体陀螺仪10用于在起吊过程中，监测系留气球受力平衡性，通过传感器控制卷扬机系统保持系留气球稳定发力方向，实施平稳起吊。

本实施方案在实施时，本发明涉及一种适用于起吊立塔的新型折叠圆柱形系留气球，以提供一种高效、安全、重量轻、结构简单、可重复使用的起吊输电铁塔的新型系留气球，以应对不同地形和环境条件下的输电铁塔施工需求，尤其是无法使用大型起重设备的山区。

针对山区地形的输电铁搭施工，由于交通不便，大重型起吊装备难以到达施工现场，使得利用大重型起吊装备的整体立塔方案难以在山区地形推广；国外就山区立塔多用直升机进行施工，但单次立塔成本非常高。所以急需一种经济高效的新型立塔装置。

可折叠柱形系留气球作为一个全新的系留气球模型，在山区地形上拥有很大的优势，在不充气状态下，可折叠存放，方便山区施工搬运，在充气保留原有体积不变的情况下，减少横向宽度，加长纵向高度，能够更好的适应于山区地形里的施工，不需要占用太多的空间就可以进行施工；且在设计时，在柱形系留气球下方平面预制水平载荷带，载荷带上加入配重，保障其起吊过程中，始终保持垂直于地面运动。

系留气球的直径为D、高度为H，圆柱形系留气球底端衔接固定直径大于D、下表面设有载荷带，所述圆柱形系留气球由骨架和囊体蒙皮构成，所述骨架包括若干径向可折叠骨架和边檐环状骨架，囊体蒙皮分为内表面和外表面，内表面为经涂层处理的薄膜材料高强TPU，外表面为高强涤纶；可折叠圆柱形气球下设制进气口独立充填氢气或氦气。

整体装置未充气是开始成压缩状态，所有骨架和中心轴折叠压缩，当8气口开始充入气体，装置整体体积开始增加，操作人员可以通过远程操控可伸缩中心轴带动骨架进行伸展，加快进气速率，减小进气阻尼；充气完成后，通过载荷带连接卷扬机等收放装置，调整改变柱形气球升力方向进行辅助立塔的起吊；中心球体陀螺仪10监测柱形系留气球升力方向是否存在偏移，若发生偏移释放电信号，可以让操作人员进行卷扬机的操控，使得起吊方向统一，增强整体起吊的安全性。

本发明的1为碳纤维框架圈，用于稳固整体圆柱形貌；2为折叠骨架，碳纤维材质，保障高性能强度的同时，减轻重量；3为外部涂层面料，材质高强涤纶，能够承受巨大的压强，保障整体的结构稳定；4为载荷带，分布在上下平面，主要起连接作用，承载力在中央，棱格缝线和高密度复合材料构成，能够承载很大重量；5为边缘封胶，保障气球整体的气密性，在骨架与蒙皮接触最大面积处应力集中，使用封胶热塑，保障气密性的同时也增加强度；6为内部气囊，材质高强TPU；7为副气囊，在柱形系留气球整体充气后，施工使用过程中，通过副气囊保障气球的稳定性；8为气口，充放气；9为中心轴，连接整体，中心轴厚壁中空，可以安置监测传感设备；10为球体陀螺仪，11为内部结构由外轴与壳体连接处，传感器结点，12为外轴，13为内外轴连接，多部分组成；球体陀螺仪10连接传感器，在起吊过程中，监测柱形系留气球受力平衡性，通过传感控制卷扬机系统保持留气球稳定发力方向，实施平稳起吊。

碳纤维框架圈1，折叠骨架2通过螺母组合连接关节；外部涂层面料3，载荷带4，副气囊7，气口8通过高强缝合线(高强涤纶)缝合而成；边缘封胶5，内部气囊6表面通过热合连接；可伸缩中心轴9，球体陀螺仪10通过焊接半圆卡套进行连接。

本发明用于起吊输电铁塔具有多项优点。首先，折叠柱形系留气球具有强度高、重量轻的特点，能够承载输电铁塔的重量，并在施工过程中提供稳定的升力，从而实现高效起吊；此外，可折叠性能使得系留气球在未充气状态下能够非常便利的存放和运输，不会占据很大的空间；同时本发明适用于不同地形和环境条件下的输电铁塔施工，具有很强的适应性和灵活性；最后，整体立塔过程受力也可以通过中心轴9内置传感器监测，再通过球形陀螺仪10自适应调节，保障立塔起吊施工的稳定性和安全性。

Claims (6)

1.一种适用于起吊立塔的新型折叠柱形系留气球，其特征在于，所述系留气球包括碳纤维框架圈(1)、折叠骨架(2)、外部涂层面料(3)、载荷带(4)、边缘封胶(5)、内部气囊(6)、副气囊(7)、气口(8)、中心轴(9)和球体陀螺仪(10)；

所述外部涂层面料(3)包括第一外部涂层面料(3-1)和第二外部涂层面料(3-2)；

所述载荷带(4)包括第一载荷带(4-1)和第二载荷带(4-2)；

所述碳纤维框架圈(1)连接折叠骨架(2)，所述碳纤维框架圈(1)的顶面设置所述第一外部涂层面料(3-1)，所述第一外部涂层面料(3-1)的顶面设置第一载荷带(4-1)，所述第一外部涂层面料(3-1)的外侧表面用边缘封胶(5)封紧用于连接所述内部气囊(6)，所述内部气囊(6)设置于第一外部涂层面料(3-1)的底部，所述中心轴(9)、球体陀螺仪(10)和副气囊(7)设置于内部气囊(6)的内部，所述中心轴(9)内部设置传感器，所述球体陀螺仪(10)连接中心轴(9)内部的传感器，所述内部气囊(6)的底部设置第二外部涂层面料(3-2)，所述第二外部涂层面料(3-2)底部设置第二载荷带(4-2)，所述第二外部涂层面料(3-2)的底面设置气口(8)。

2.根据权利要求1所述的适用于起吊立塔的新型折叠柱形系留气球，其特征在于，所述气口(8)用于独立充填和释放氢气或氦气。

3.根据权利要求1所述的适用于起吊立塔的新型折叠柱形系留气球，其特征在于，所述球体陀螺仪(10)包括外轴与壳体连接处(11)、外轴(12)、内外轴连接处(13)、壳体(14)和内轴(15)；所述壳体(14)、内轴(15)、外轴(12)通过连接内外轴连接处(13)连接，所述外轴(12)与内外轴连接处(13)通过外轴与壳体连接处(11)连接，所述壳体(14)与外轴(12)通过外轴与壳体连接处(11)连接，所述内轴(15)与外轴(12)通过内外轴连接处(13)连接。

4.根据权利要求1所述的适用于起吊立塔的新型折叠柱形系留气球，其特征在于，所述中心轴(9)连接整体，中心轴厚壁中空，内部安置传感器。

5.根据权利要求1所述的适用于起吊立塔的新型折叠柱形系留气球，其特征在于，所述副气囊(7)用于在系留气球整体充气后，施工使用过程中，通过副气囊保障气球的稳定性。

6.根据权利要求1所述的适用于起吊立塔的新型折叠柱形系留气球，其特征在于，所述球体陀螺仪(10)用于在起吊过程中，监测系留气球受力平衡性，通过传感器控制卷扬机系统保持系留气球稳定发力方向，实施平稳起吊。