機(jī)動(dòng)式系留氣球升空回收系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種機(jī)動(dòng)式系留氣球升空回收裝置，包括纜繩、氣球、半掛車(chē)、回轉(zhuǎn)平臺(tái)、導(dǎo)纜裝置、系留塔，操縱室和設(shè)備艙，其中所述半掛車(chē)中間通過(guò)設(shè)置的回轉(zhuǎn)支撐與所述回轉(zhuǎn)平臺(tái)相連，所述回轉(zhuǎn)平臺(tái)的一端安置所述導(dǎo)纜裝置，另一端安置所述系留塔，靠近所述系留塔沿所述回轉(zhuǎn)平臺(tái)中軸線(xiàn)向外依次安置設(shè)備艙和操縱室，所述設(shè)備艙內(nèi)設(shè)有驅(qū)動(dòng)絞車(chē)和儲(chǔ)纜絞車(chē)；所述纜繩的一端通過(guò)所述導(dǎo)纜裝置沿所述回轉(zhuǎn)平臺(tái)中軸線(xiàn)處設(shè)置的纜繩通道進(jìn)入所述設(shè)備艙內(nèi)先后與驅(qū)動(dòng)絞車(chē)和儲(chǔ)纜絞車(chē)相接；另一端連接所述氣球。本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊、可靈活轉(zhuǎn)移部署，滿(mǎn)足2000-3500米升空氣球及球載設(shè)備的升空、回收、空中滯留和地面滯留需求，并具有良好的可靠性、安全性和適應(yīng)性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】機(jī)動(dòng)式系留氣球升空回收系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種升空回收系統(tǒng)，尤其是一種基于承重、輸電、通信于一體纜繩的機(jī)動(dòng)式系留氣球升空回收系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]系留氣球是一種用作低空任務(wù)的載體，其區(qū)別與普通熱氣球和氫氣球相比，具有承載能力大，安全性好，升空高度較高，抗風(fēng)能力強(qiáng)及防雷電能力等特點(diǎn)。一般升空高度為2000-3500米，可長(zhǎng)期滯留空中15-30天。氣球需提供足夠大的浮力，根據(jù)搭載設(shè)備的重量、升空高度、抗風(fēng)能力及姿態(tài)穩(wěn)定性要求，所需空中浮力大約在1-10噸的范圍。為保證球上設(shè)備的安全，球體內(nèi)充一定壓力的氦氣，充氣后球體呈飛艇形狀，末端具有尾翼，可在空中保持穩(wěn)定的姿態(tài)，表皮為高強(qiáng)度、高密度輕質(zhì)材料，具有良好的隱形功能，主要可用作通信中繼，地形地貌勘察、高空攝影，邊境偵察等民用和軍事用途。美國(guó)是目前系留氣球應(yīng)用最多的國(guó)家，在美國(guó)與南美國(guó)家邊界部署大量的低空系留氣球用于販毒、走私和偷越邊境的偵查任務(wù)，美國(guó)還曾在伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)中使用小型的機(jī)動(dòng)式系留氣球用于軍事目的。系留氣球的功能相對(duì)衛(wèi)星和預(yù)警飛機(jī)具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，具有定點(diǎn)空中滯留、全天侯、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、成本低等優(yōu)勢(shì)。由于氣球本身和球上搭載設(shè)備的重要性和較高價(jià)值，系留氣球升空回收系統(tǒng)作為整個(gè)系統(tǒng)地面支撐的關(guān)鍵設(shè)備，對(duì)系留氣球工作的安全性、可靠性和有效性具有至關(guān)重要的影響。
[0003]系留氣球分為固定式和機(jī)動(dòng)式，固定式系留氣球的地面設(shè)備與大地固定安裝，結(jié)構(gòu)尺寸可不受空間限制，適用于球體體積較大、承載能力較大及升空高度較高的場(chǎng)合。機(jī)動(dòng)式系留氣球的升空回收設(shè)備為車(chē)載式，將氣球氦氣回收后可靈活轉(zhuǎn)移部署，機(jī)動(dòng)性強(qiáng)。本發(fā)明在多年研制機(jī)動(dòng)式系留氣球升空回收裝置的技術(shù)積累基礎(chǔ)上，提出一種基于特殊纜繩的機(jī)動(dòng)式系留氣球升空回收系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種機(jī)動(dòng)式系留氣球升空回收系統(tǒng)，采用的技術(shù)方案如下:
[0005]一種機(jī)動(dòng)式系留氣球升空回收裝置，包括纜繩1、氣球10、半掛車(chē)20、回轉(zhuǎn)平臺(tái)30、導(dǎo)纜裝置40、系留塔50，操縱室32和設(shè)備艙33，其特征在于:所述半掛車(chē)20中間通過(guò)設(shè)置的回轉(zhuǎn)支撐26與所述回轉(zhuǎn)平臺(tái)30相連，所述回轉(zhuǎn)平臺(tái)30的一端安置所述導(dǎo)纜裝置40，另一端安置所述系留塔50，靠近所述系留塔50沿所述回轉(zhuǎn)平臺(tái)30中軸線(xiàn)向外依次安置設(shè)備艙33和操縱室32，所述設(shè)備艙33內(nèi)設(shè)有驅(qū)動(dòng)絞車(chē)90和儲(chǔ)纜絞車(chē)100 ;所述纜繩I的一端通過(guò)所述導(dǎo)纜裝置40沿所述回轉(zhuǎn)平臺(tái)30中軸線(xiàn)處設(shè)置的纜繩通道進(jìn)入所述設(shè)備艙33內(nèi)經(jīng)驅(qū)動(dòng)絞車(chē)90進(jìn)入儲(chǔ)纜絞車(chē)100儲(chǔ)纜；所述纜繩I另一端連接所述氣球10。
[0006]所述半掛車(chē)20的兩側(cè)還分別設(shè)有至少2個(gè)固定支腿22及至少2個(gè)連接有伸展支腿24的可伸展的回轉(zhuǎn)支架23。
[0007]所述導(dǎo)纜裝置40包括導(dǎo)纜輪41、橫搖偏擺裝置42、護(hù)纜機(jī)構(gòu)和入纜傾角測(cè)量機(jī)構(gòu)；所述導(dǎo)纜裝置40位于回轉(zhuǎn)平臺(tái)30后端中部，導(dǎo)纜輪41通過(guò)導(dǎo)論支架上的橫搖偏擺裝置42與回轉(zhuǎn)平臺(tái)30連接。
[0008]所述驅(qū)動(dòng)絞車(chē)90包括主動(dòng)絞盤(pán)91、從動(dòng)絞盤(pán)92、減速電機(jī)93、安全插銷(xiāo)裝置94、摩擦制動(dòng)裝置95及絞盤(pán)箱體96 ;所述主動(dòng)絞盤(pán)91和從動(dòng)絞盤(pán)92的安裝軸線(xiàn)前高后低平行布置絞盤(pán)箱體96內(nèi)，在主動(dòng)絞盤(pán)91和從動(dòng)絞盤(pán)92之間的絞盤(pán)箱體96空間內(nèi)設(shè)有摩擦制動(dòng)裝置95，可對(duì)從動(dòng)絞盤(pán)實(shí)施制動(dòng)。
[0009]所述系留塔50的塔高為>1/2氣球10高度+設(shè)備艙33高度+2米。
[0010]在所述導(dǎo)纜裝置40和所述操縱室32之間的回轉(zhuǎn)平臺(tái)30的兩側(cè)還對(duì)稱(chēng)設(shè)置帶有支架的氣墊包37，所述氣墊包37的高度大于所述設(shè)備艙33的高度2米以上。
[0011]在所述系留塔50 —端的回轉(zhuǎn)平臺(tái)30上還設(shè)置有前輔助絞車(chē)60;在所述導(dǎo)纜裝置40 一端的回轉(zhuǎn)平臺(tái)30的兩側(cè)平臺(tái)上還設(shè)置有左輔助絞車(chē)70和右輔助絞車(chē)80。三臺(tái)輔助絞車(chē)由纜筒、減速器和驅(qū)動(dòng)電機(jī)組成，電機(jī)功率、減速器規(guī)格及外形結(jié)構(gòu)尺寸相同，驅(qū)動(dòng)電機(jī)為雙速交流異步電機(jī)。
[0012]所述氣球10為飛艇形狀，包括橢圓球形的球體11、三個(gè)尾翼12和一個(gè)位于球體11后部下方的整流罩13 ;所述球體11頭部圓弧形中央設(shè)有頭錐19，在球體11兩側(cè)對(duì)稱(chēng)設(shè)置有多股分叉系留繩，系留繩匯聚到一起后通過(guò)環(huán)扣與下方的張力傳感器17連接，張力傳感器17下方與旋轉(zhuǎn)連接器18連接；所述旋轉(zhuǎn)連接器18上部和下部可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，下方纜繩I經(jīng)旋轉(zhuǎn)連接器18輸出含光纖的電纜Ia至氣球10提供電源及通信；在氣球10頭部頭錐19引出端設(shè)有如系留繩14,后部左右兩側(cè)分別設(shè)有左系留繩15和右系留繩16。
[0013]所述頭錐19為頭部設(shè)有球形的空心直桿，用于地面系留時(shí)與所述系留塔50上設(shè)有的頭錐鎖54鎖定，所述前系留繩14從頭錐19孔中引出。
[0014]所述前系留纜14、左系留纜15和右系留纜16的長(zhǎng)度均大于40米；前系留纜14的長(zhǎng)度大于左系留纜15和右系留纜16，氣球10升空時(shí)，前系留纜14、左系留纜15和右系留纜16的下端均基本處于同一高度。
[0015]本發(fā)明的特點(diǎn)和有益效果是:系留氣球升空回收系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)備及裝置為機(jī)動(dòng)式車(chē)載結(jié)構(gòu)，包括纜繩、氣球、半掛車(chē)、回轉(zhuǎn)平臺(tái)、導(dǎo)纜裝置、系留塔、前輔助絞車(chē)、左輔助絞車(chē)、右輔助絞車(chē)、驅(qū)動(dòng)絞車(chē)和儲(chǔ)纜絞車(chē)，氣球的升空回收任務(wù)由驅(qū)動(dòng)絞車(chē)和儲(chǔ)纜絞車(chē)構(gòu)成的主絞車(chē)和三臺(tái)輔助絞車(chē)協(xié)調(diào)完成，長(zhǎng)距離的主升空回收及空中系留任務(wù)由主絞車(chē)承擔(dān)，近地面的輔助收放和地面系留由前輔助絞車(chē)、左輔助絞車(chē)和右輔助絞車(chē)同時(shí)完成。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、可靈活轉(zhuǎn)移部署，滿(mǎn)足2000-3500米升空氣球及球載設(shè)備的升空、回收、空中滯留和地面滯留需求，并具有良好的可靠性、安全性和適應(yīng)性。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]附圖1 ;本系統(tǒng)升空狀態(tài)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；
[0017]附圖2:圖1的俯視圖；
[0018]附圖3:圖1的系留狀態(tài)圖；
[0019]附圖4:圖1設(shè)備艙右后側(cè)軸測(cè)圖；
[0020]附圖5:圖1設(shè)備艙右前側(cè)軸測(cè)圖。
[0021]圖中:1、纜繩，la、電纜，10、氣球，11、球體，12、尾翼，13、整流罩，14、前系留繩，15、左系留繩，16、右系留繩，17、旋轉(zhuǎn)連接器I，18、張力傳感器，19、頭錐，20、半掛車(chē)，21、車(chē)身，22、固定支腿，23、回轉(zhuǎn)支架，24、伸展支腿，25、車(chē)輪，26、回轉(zhuǎn)支撐，30、回轉(zhuǎn)平臺(tái)，31、平臺(tái)體，32、操控室、33、設(shè)備艙，34、平臺(tái)轉(zhuǎn)臂，35、操作懸架，36、旋梯，37、氣墊包，40、導(dǎo)纜裝置，
41、導(dǎo)纜輪，42、橫搖回轉(zhuǎn)裝置，50、系留塔，51、塔座、52、塔架，53、登梯，54、頭錐鎖，55、前導(dǎo)輪，60、前輔助絞車(chē)，70、左輔助絞車(chē)，71、左導(dǎo)輪，80、右輔助絞車(chē)，81、右導(dǎo)輪，90、驅(qū)動(dòng)絞車(chē)，91、主動(dòng)絞盤(pán)，92、從動(dòng)絞盤(pán)，93、減速電機(jī)，94、安全插銷(xiāo)裝置，95、摩擦制動(dòng)裝置，96、絞盤(pán)箱體，100、儲(chǔ)纜絞車(chē)，101、儲(chǔ)纜筒，102、驅(qū)動(dòng)組件，103、導(dǎo)纜機(jī)構(gòu)，104、排纜機(jī)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面通過(guò)基于特殊纜繩的機(jī)動(dòng)式系留氣球升空回收系統(tǒng)的應(yīng)用為實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說(shuō)明。
[0023]圖1是機(jī)動(dòng)式系留氣球升空回收系統(tǒng)升空狀態(tài)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，圖2是圖1隱去氣球后的俯視圖，圖3是氣球10處于地面系留狀態(tài)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，圖4是設(shè)備艙33右后側(cè)軸測(cè)立體圖，主要表示設(shè)備艙33中驅(qū)動(dòng)絞車(chē)90和儲(chǔ)纜絞車(chē)100的安裝位置和空間關(guān)系。圖5是設(shè)備艙33的右前側(cè)軸測(cè)立體圖。本實(shí)施例圖中標(biāo)識(shí)的方位描述基于圖1中氣球10頭錐19指向?yàn)殡尽?br> [0024]系統(tǒng)主要組成包括纜繩1、氣球10、半掛車(chē)20、回轉(zhuǎn)平臺(tái)30、導(dǎo)纜輪40、系留塔50、前輔助絞車(chē)60、左輔助絞車(chē)70、右輔助絞車(chē)80、驅(qū)動(dòng)絞車(chē)90及儲(chǔ)纜絞車(chē)100。
[0025]本實(shí)施例氣球10為氦氣球，球體11和整流罩13中載有包括多套計(jì)算機(jī)、GPS、風(fēng)速測(cè)量?jī)x等在內(nèi)的許多特殊設(shè)備，所載設(shè)備非常重要且價(jià)值昂貴，因此本升空回收系統(tǒng)除滿(mǎn)足氣球10的收放和地面系留功能外需特別注重升空回收和空中滯留過(guò)程中的安全性，保障氣球和承載設(shè)備的絕對(duì)安全。纜繩I是一種集承重、輸電、通信于一體的特殊電纜，是氣球10升空回收過(guò)程中的主承重纜，纜繩I由外而內(nèi)分別為外層、屏蔽網(wǎng)、承重層、四根電源導(dǎo)線(xiàn)和三根光纖構(gòu)成，外表皮為以聚乙烯材料為基底加導(dǎo)電金屬粉末的半導(dǎo)體材料。氣球在升空時(shí)，球上設(shè)備所需電源由纜繩I中的電源線(xiàn)提供，球上還備有蓄電池作為應(yīng)急電源，球上計(jì)算機(jī)與地面的數(shù)據(jù)通信通過(guò)纜繩I內(nèi)的光纖傳輸。
[0026]氣球10內(nèi)含有眾多儀器設(shè)備，是一個(gè)復(fù)雜的任務(wù)系統(tǒng)，本實(shí)施例僅給出氣球10與升空回收和地面系留相關(guān)的結(jié)構(gòu)組成要素，包括纜繩1、球體11、尾翼12、整流罩13、前系留繩14、左系留繩15、右系留繩16，、張力傳感器17、旋轉(zhuǎn)連接器18及頭錐19。氣球10的外形類(lèi)似飛艇，三個(gè)尾翼12有助于空中保持姿態(tài)的穩(wěn)定，整流罩13內(nèi)裝有執(zhí)行空中任務(wù)的主要設(shè)備，數(shù)十米長(zhǎng)的前系留繩14、左系留繩15和右系留繩16分別與回轉(zhuǎn)平臺(tái)30上設(shè)置的前輔助絞車(chē)60、左輔助絞車(chē)70和右輔助絞車(chē)80對(duì)應(yīng)，承擔(dān)氣球10近地時(shí)的輔助收放及地面系留。在球體11兩側(cè)，對(duì)稱(chēng)設(shè)置了多股分叉的系留繩，系留繩匯聚到一起后通過(guò)環(huán)扣與下方的張力傳感器17連接，張力傳感器17下方與旋轉(zhuǎn)連接器18連接，旋轉(zhuǎn)連接器18上部和下部可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，下方纜繩I經(jīng)旋轉(zhuǎn)連接器18輸出含光纖的電纜Ia至氣球10提供電源及通信，此時(shí)的電纜Ia不再具有承重能力。張力傳感器17測(cè)量纜繩I的上端張力，通過(guò)張力的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)變化反映氣球10所受浮力及風(fēng)力變化的情況，旋轉(zhuǎn)連接器18保證氣球隨風(fēng)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)纜繩I內(nèi)的電源線(xiàn)和光纖與球上設(shè)備的可靠連接，頭錐19為頭部設(shè)有球形的空心直桿，用于地面系留時(shí)與系留塔30上的頭錐鎖54鎖定，前系留繩14從頭錐19孔中引出。[0027]本系留氣球升空回收系統(tǒng)為機(jī)動(dòng)式，升空回收設(shè)備和相關(guān)輔助裝置均承載于半掛車(chē)20的回轉(zhuǎn)平臺(tái)30上，回轉(zhuǎn)平臺(tái)30通過(guò)回轉(zhuǎn)支撐26與半掛車(chē)20連接，回轉(zhuǎn)平臺(tái)30可繞與半掛車(chē)20之間的回轉(zhuǎn)支撐26旋轉(zhuǎn)，當(dāng)氣球10在空中受風(fēng)力影響而改變方位時(shí)，回轉(zhuǎn)平臺(tái)跟隨自由轉(zhuǎn)動(dòng)。半掛車(chē)20經(jīng)專(zhuān)門(mén)改裝，除了車(chē)身21和車(chē)輪25外，還設(shè)有若干固定支腿22、回轉(zhuǎn)支架23、伸展支腿24，實(shí)施升空任務(wù)之前，通過(guò)將前后設(shè)置的若干固定支腿22支撐地面懸起車(chē)輪25，并通過(guò)展開(kāi)旋轉(zhuǎn)支架23端部的伸展支腿24在半掛車(chē)20左右拓展距離實(shí)施輔助支撐地面，保持半掛車(chē)20的抓地穩(wěn)定性。
[0028]回轉(zhuǎn)平臺(tái)30上的主要結(jié)構(gòu)組成由圖1自左向右包括導(dǎo)纜裝置40，左輔助絞車(chē)70、右輔助絞車(chē)80、左右設(shè)置的兩個(gè)氣墊包37、操控室32、設(shè)備艙33、系留塔50和前輔助絞車(chē)60，導(dǎo)纜裝置40由導(dǎo)纜輪41、橫搖回轉(zhuǎn)裝置42、護(hù)纜機(jī)構(gòu)和如纜傾角測(cè)量機(jī)構(gòu)等組成，導(dǎo)纜輪41的作用是將與氣球10連接纜繩轉(zhuǎn)為水平方向?qū)氲皆O(shè)備艙33內(nèi)，橫搖回轉(zhuǎn)裝置42可根據(jù)空中纜繩I的偏斜自動(dòng)調(diào)整導(dǎo)纜輪41擺角，防止纜繩與導(dǎo)纜輪41上圓弧繩槽側(cè)邊摩擦，護(hù)纜機(jī)構(gòu)通過(guò)可轉(zhuǎn)動(dòng)的尼龍?zhí)追庾±|繩I在導(dǎo)纜輪41上的圓弧繩槽出口，防止纜繩滑出導(dǎo)纜輪41的繩槽。前輔助絞車(chē)60設(shè)于系留塔50的塔座51上，左輔助絞車(chē)70和右輔助分設(shè)于導(dǎo)纜裝置40的左右，當(dāng)氣球10自系留狀態(tài)釋放及接近地面時(shí)的輔助收纜時(shí)，通過(guò)在系留塔50頂部設(shè)置的前導(dǎo)輪55將前系留繩14收至前輔助絞車(chē)60，通過(guò)回轉(zhuǎn)平臺(tái)30平臺(tái)體31后端左右兩側(cè)的平臺(tái)轉(zhuǎn)臂34端部的左導(dǎo)輪71和右導(dǎo)輪81分別將左系留繩15和右系留纜16收入左輔助絞車(chē)70和右輔助絞車(chē)80。左右輔助絞車(chē)工作時(shí)，兩名操作人員分別位于左右輔助絞車(chē)一側(cè)的操作懸架35內(nèi)進(jìn)行操作和監(jiān)控。回轉(zhuǎn)平臺(tái)30后部?jī)蓚?cè)高架的兩個(gè)氣墊包37的作用是當(dāng)氣球10地面系留時(shí)，隔離球體11與回轉(zhuǎn)平臺(tái)30上的硬件結(jié)構(gòu)碰擦，起隔離緩沖保護(hù)作用。操作人員通過(guò)尾部設(shè)置的旋梯36上下回轉(zhuǎn)平臺(tái)30。
[0029]系留塔50設(shè)于回轉(zhuǎn)平臺(tái)30的前端中央，包括塔座51、塔架52、登梯53及塔座51上安裝的前輔助絞車(chē)60、塔頂上設(shè)置的頭錐鎖54、前導(dǎo)輪55和塔頂一側(cè)的操作懸架35，氣球10升空前和回收接近地面時(shí)，操作人員由登梯53爬至塔頂處的操作懸架35內(nèi)，負(fù)責(zé)對(duì)氣球10頭錐19和頭錐鎖54之間的出鎖和入鎖進(jìn)行操作。塔架52與塔座51采用可分拆式結(jié)構(gòu)，便于轉(zhuǎn)場(chǎng)運(yùn)輸時(shí)拆除塔架52及以上設(shè)備。
[0030]氣球10升空及空中滯留期間，纜繩I經(jīng)導(dǎo)纜輪41導(dǎo)向以水平方向進(jìn)入回轉(zhuǎn)平臺(tái)30中軸線(xiàn)內(nèi)部設(shè)置的纜繩通道進(jìn)入設(shè)備艙33，為防止纜繩在纜繩通道內(nèi)與附近鋼結(jié)構(gòu)碰擦，在纜繩通道中設(shè)置了若干水平和豎直導(dǎo)輥限制纜繩I在松弛狀態(tài)時(shí)的下沉和偏斜。
[0031]當(dāng)氣球10處于地面系留狀態(tài)時(shí)，氣球10頭部的頭錐19插入系留塔50頂部的頭錐鎖19內(nèi)，并由頭錐鎖19內(nèi)的電磁鎖鎖住頭錐19出口。氣球10的地面系留除了通過(guò)三臺(tái)輔助絞車(chē)分別拉住前、左、右系留繩外，氣球10的球體11上還設(shè)有若干輔助系留繩(附圖中未表示)，與回轉(zhuǎn)平臺(tái)30的平臺(tái)體31和半掛車(chē)20的車(chē)身21系留固定，以保證氣球10的地面系留安全。
[0032]氣球10升空前，先解開(kāi)所有輔助系留繩，先通電釋放系留塔50頂部的頭錐鎖54，然后將前輔助絞車(chē)60的前系留繩14略微放松，這時(shí)通過(guò)頭錐鎖19內(nèi)的彈簧將氣球10的頭錐19頂出，然后同時(shí)啟動(dòng)三臺(tái)輔助絞車(chē)，緩慢釋放氣球10，在三臺(tái)輔助絞車(chē)近地釋放氣球10時(shí)，纜繩I為松弛狀態(tài)，直到纜繩I完全受力后，繼續(xù)釋放三臺(tái)輔助絞車(chē)的系留纜直至前系留繩14、左系留繩15和右系留繩16被完全放出。當(dāng)三臺(tái)輔助絞車(chē)將三根輔助系留纜完全釋放后，氣球10就進(jìn)入驅(qū)動(dòng)絞車(chē)90的工作狀態(tài)，這時(shí)可啟動(dòng)減速電機(jī)93實(shí)施放纜，放纜時(shí)，由操控室32的操作人員通過(guò)控制操作手柄先低速放纜，并逐漸增速到正常放纜速度。驅(qū)動(dòng)絞車(chē)90的減速電機(jī)93采用變頻調(diào)速的速度控制模式工作，儲(chǔ)纜絞車(chē)100的驅(qū)動(dòng)電機(jī)為恒扭矩控制模式工作，保持驅(qū)動(dòng)絞車(chē)90和儲(chǔ)纜絞車(chē)100之間的纜繩I的張力基本恒定。放纜時(shí)，由于氣球10浮力的作用，減速電機(jī)93工作為發(fā)電狀態(tài)，通過(guò)在電路中設(shè)置放電電阻來(lái)消耗發(fā)電能量。
[0033]對(duì)空中氣球10進(jìn)行收纜時(shí)，由減速電機(jī)93驅(qū)動(dòng)主動(dòng)絞盤(pán)91旋轉(zhuǎn)，纜繩I進(jìn)入設(shè)備艙后，從驅(qū)動(dòng)絞車(chē)90的絞盤(pán)箱體96的入纜口進(jìn)入驅(qū)動(dòng)絞車(chē)90的從動(dòng)絞盤(pán)92，經(jīng)從動(dòng)絞盤(pán)92靠近減速電機(jī)93的第一道繩槽從上方進(jìn)入主動(dòng)絞盤(pán)91的第一道繩槽，依次在主動(dòng)絞盤(pán)91和從動(dòng)絞盤(pán)92纏繞至主動(dòng)絞盤(pán)靠右的最后一道繩槽后，經(jīng)從動(dòng)絞盤(pán)92的最右繩槽下部從絞盤(pán)箱體96的出纜口導(dǎo)出進(jìn)入儲(chǔ)纜絞車(chē)100的導(dǎo)纜機(jī)構(gòu)103至儲(chǔ)纜筒101進(jìn)行排纜。
[0034]驅(qū)動(dòng)絞車(chē)90和儲(chǔ)纜絞車(chē)100是氣球10收放的主要設(shè)備(參見(jiàn)圖4和圖5)，在驅(qū)動(dòng)絞車(chē)90的主動(dòng)絞盤(pán)91外圓設(shè)置了 8個(gè)等間距同直徑圓弧繩槽，在從動(dòng)絞盤(pán)92外圓設(shè)置了 9個(gè)等間距同直徑圓弧繩槽，驅(qū)動(dòng)絞車(chē)90通過(guò)主動(dòng)絞盤(pán)91和從動(dòng)絞盤(pán)92上的圓弧繩槽與纜繩I之間摩擦力提供纜繩I的收放驅(qū)動(dòng)，在絞盤(pán)箱體96上平面主動(dòng)絞盤(pán)91的兩側(cè)分別設(shè)置了安全插銷(xiāo)裝置94，每套安全插銷(xiāo)裝置94內(nèi)設(shè)有獨(dú)立的兩組插銷(xiāo)，可保證主動(dòng)絞盤(pán)91停在任意位置時(shí)兩套安全插銷(xiāo)裝置94中各自至少由一組插銷(xiāo)可插入主動(dòng)絞盤(pán)91端面的圓弧槽孔中。在驅(qū)動(dòng)絞車(chē)90絞盤(pán)箱體96中部還設(shè)置了摩擦制動(dòng)裝置95，通過(guò)對(duì)從動(dòng)絞盤(pán)92的制動(dòng)，增加纜繩I與絞盤(pán)之間的摩擦包角，使原來(lái)僅依靠主動(dòng)絞盤(pán)91與纜繩I形成的8 包角增至16 Ji，成倍增大氣球10在空中滯留時(shí)絞盤(pán)對(duì)纜繩I的摩擦力，確保氣球10滯留空期間出現(xiàn)極端惡劣大風(fēng)天氣時(shí)，纜繩I與兩絞盤(pán)之間不出現(xiàn)滑移。
[0035]由于氣球10的升空高度達(dá)2500米以上，儲(chǔ)纜絞車(chē)100主要負(fù)責(zé)儲(chǔ)纜和整齊排纜任務(wù)，并設(shè)置了儲(chǔ)纜端纜繩張力測(cè)量、纜長(zhǎng)測(cè)量及其它有關(guān)運(yùn)行穩(wěn)定和安全的輔助功能。原先較早研制的系統(tǒng)將纜長(zhǎng)測(cè)量裝置設(shè)于驅(qū)動(dòng)絞車(chē)90內(nèi)，但由于驅(qū)動(dòng)絞車(chē)90內(nèi)的主動(dòng)絞盤(pán)91和從動(dòng)絞盤(pán)92之間的纜繩I張力較大，纜繩具有一定的延伸率，造成一個(gè)收放來(lái)回纜長(zhǎng)的測(cè)量誤差達(dá)10-20m，現(xiàn)將纜長(zhǎng)測(cè)量裝置設(shè)于儲(chǔ)纜絞車(chē)100的導(dǎo)纜機(jī)構(gòu)內(nèi)，由于儲(chǔ)纜端的纜繩張力只有50-100kg，這樣的益處是避免了纜繩受力延伸帶來(lái)的測(cè)量誤差。
[0036]當(dāng)本系統(tǒng)需要轉(zhuǎn)移陣地或運(yùn)輸時(shí)，首先拆除球上的設(shè)備裝到配套的專(zhuān)用運(yùn)輸車(chē)，用與系統(tǒng)配套的氦氣保障車(chē)將氣球10內(nèi)的氦氣回收并提純儲(chǔ)存，分離纜繩I與氣球的連接，將氣球10折疊包裹裝車(chē)，拆除系留塔50的塔架52。將拖車(chē)頭與半掛車(chē)20掛接后，收起半掛車(chē)20與地面的固定支腿22、回轉(zhuǎn)支架23和伸展支腿24，并將回轉(zhuǎn)平臺(tái)30左右輔助絞車(chē)兩側(cè)的平臺(tái)轉(zhuǎn)臂34折回平臺(tái)兩側(cè)固定，鎖定回轉(zhuǎn)平臺(tái)30和半掛車(chē)20之間的回轉(zhuǎn)支撐26后即可進(jìn)行轉(zhuǎn)場(chǎng)運(yùn)輸。轉(zhuǎn)場(chǎng)啟用前按以上相反順序進(jìn)行操作，并經(jīng)全面檢查無(wú)誤后使氣球10恢復(fù)升空狀態(tài)。
[0037]本實(shí)施例就一種基于特殊纜繩的機(jī)動(dòng)式系留氣球升空回收系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和主要功能進(jìn)行了說(shuō)明，由于本系統(tǒng)功能復(fù)雜，結(jié)構(gòu)繁多，本發(fā)明的重點(diǎn)是升空回收系統(tǒng)，附圖中簡(jiǎn)化了一些與升空回收設(shè)備非直接相關(guān)裝置及局部結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，并且有關(guān)驅(qū)動(dòng)絞車(chē)90和儲(chǔ)纜絞車(chē)100的具體組成結(jié)構(gòu)和功能特點(diǎn)已在其它相關(guān)申請(qǐng)專(zhuān)利中詳細(xì)描述，如摩擦驅(qū)動(dòng)絞車(chē)、儲(chǔ)纜絞車(chē)以及內(nèi)部設(shè)置摩擦制動(dòng)裝置、安全插銷(xiāo)裝置、張力測(cè)量裝置、儲(chǔ)纜絞車(chē)端張力測(cè)量裝置、收放纜長(zhǎng)測(cè)量裝置等，如果必要，可參考與本發(fā)明相關(guān)的其它專(zhuān)利申請(qǐng)文件。
【權(quán)利要求】
1.一種機(jī)動(dòng)式系留氣球升空回收裝置，包括纜繩(I)、氣球(10)、半掛車(chē)(20)、回轉(zhuǎn)平臺(tái)(30)、導(dǎo)纜裝置(40)、系留塔(50)，操縱室(32)和設(shè)備艙(33)，其特征在于:所述半掛車(chē)(20)中間通過(guò)設(shè)置的回轉(zhuǎn)支撐(26)與所述回轉(zhuǎn)平臺(tái)(30)相連，所述回轉(zhuǎn)平臺(tái)(30)的一端安置所述導(dǎo)纜裝置(40)，另一端安置所述系留塔(50)，靠近所述系留塔(50)沿所述回轉(zhuǎn)平臺(tái)(30 )中軸線(xiàn)向外依次安置設(shè)備艙(33 )和操縱室(32 )，所述設(shè)備艙(33 )內(nèi)設(shè)有驅(qū)動(dòng)絞車(chē)(90)和儲(chǔ)纜絞車(chē)(100);所述纜繩(I)的一端通過(guò)所述導(dǎo)纜裝置(40)沿所述回轉(zhuǎn)平臺(tái)(30)中軸線(xiàn)處設(shè)置的纜繩通道進(jìn)入所述設(shè)備艙(33)內(nèi)經(jīng)驅(qū)動(dòng)絞車(chē)(90)進(jìn)入儲(chǔ)纜絞車(chē)(100)儲(chǔ)纜；所述纜繩(I)另一端連接所述氣球(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)動(dòng)式系留氣球升空回收裝置，其特征在于:所述半掛車(chē)(20)的兩側(cè)還分別設(shè)有至少2個(gè)固定支腿(22)及至少2個(gè)連接有伸展支腿(24)的可伸展的回轉(zhuǎn)支架(23)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)動(dòng)式系留氣球升空回收裝置，其特征在于:所述導(dǎo)纜裝置(40)包括導(dǎo)纜輪(41)、橫搖偏擺裝置(42)、護(hù)纜機(jī)構(gòu)和入纜傾角測(cè)量機(jī)構(gòu)；所述導(dǎo)纜裝置(40)位于回轉(zhuǎn)平臺(tái)(30)后端中部，導(dǎo)纜輪(41)通過(guò)導(dǎo)論支架上的橫搖偏擺裝置(42)與回轉(zhuǎn)平臺(tái)(30)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)動(dòng)式系留氣球升空回收裝置，其特征在于:所述驅(qū)動(dòng)絞車(chē)(90)包括主動(dòng)絞盤(pán)(91)、從動(dòng)絞盤(pán)(92)、減速電機(jī)(93)、安全插銷(xiāo)裝置(94)、摩擦制動(dòng)裝置(95)及絞盤(pán)箱體(96);所述主動(dòng)絞盤(pán)(91)和從動(dòng)絞盤(pán)(92)的安裝軸線(xiàn)前高后低平行布置絞盤(pán)箱體(96 )內(nèi)，在主動(dòng)絞盤(pán)(91)和從動(dòng)絞盤(pán)(92 )之間的的絞盤(pán)箱體(96 )空間內(nèi)設(shè)有摩擦制動(dòng)裝置(95 )，可對(duì)從動(dòng)絞盤(pán)實(shí)施制動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所 述的一種機(jī)動(dòng)式系留氣球升空回收裝置，其特征在于:所述系留塔(50)的塔高為>1/2氣球(10)高度+設(shè)備艙(33)高度+2米。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)動(dòng)式系留氣球升空回收裝置，其特征在于:在所述導(dǎo)纜裝置(40)和所述操縱室(32)之間的回轉(zhuǎn)平臺(tái)(30)的兩側(cè)還對(duì)稱(chēng)設(shè)置帶有支架的氣墊包(37)，所述氣墊包(37)的高度大于所述設(shè)備艙(33)的高度2米以上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)動(dòng)式系留氣球升空回收裝置，其特征在于:在所述系留塔(50) —端的回轉(zhuǎn)平臺(tái)(30)上還設(shè)置有前輔助絞車(chē)(60);在所述導(dǎo)纜裝置(40)—端的回轉(zhuǎn)平臺(tái)(30)的兩側(cè)平臺(tái)上還設(shè)置有左輔助絞車(chē)(70)和右輔助絞車(chē)(80)，三臺(tái)輔助絞車(chē)由纜筒、減速器和驅(qū)動(dòng)電機(jī)組成，電機(jī)功率、減速器規(guī)格及外形結(jié)構(gòu)尺寸相同，驅(qū)動(dòng)電機(jī)為雙速交流異步電機(jī)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)動(dòng)式系留氣球升空回收裝置，其特征在于:所述氣球(10)為飛艇形狀，包括橢圓球形的球體(11 )、三個(gè)尾翼(12)和一個(gè)位于球體(11)后部下方的整流罩(13);所述球體(11)頭部圓弧形中央設(shè)有頭錐(19)，在球體(11)兩側(cè)對(duì)稱(chēng)設(shè)置有多股分叉系留繩，系留繩匯聚到一起后通過(guò)環(huán)扣與下方的張力傳感器(17)連接，張力傳感器(17)下方與旋轉(zhuǎn)連接器(18)連接；所述旋轉(zhuǎn)連接器(18)上部和下部可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，下方纜繩(I)經(jīng)旋轉(zhuǎn)連接器(18)輸出含光纖的電纜(Ia)至氣球(10)提供電源及通信；在氣球(10)頭部頭錐(19)引出端設(shè)有前系留繩(14)，后部左右兩側(cè)分別設(shè)有左系留繩(15)和右系留繩(16)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種機(jī)動(dòng)式系留氣球升空回收裝置，其特征在于:所述頭錐(19)為頭部設(shè)有球形的空心直桿，用于地面系留時(shí)與所述系留塔(50)上設(shè)有的頭錐鎖(54)鎖定，所述前系留繩(14)從頭錐(19)孔中引出。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種機(jī)動(dòng)式系留氣球升空回收裝置，其特征在于:所述前系留纜(14)、左系留纜(15)和右系留纜(16)的長(zhǎng)度均大于40米；前系留纜(14)的長(zhǎng)度大于左系留纜(15)和右系留纜(16)，氣球(10)升空時(shí)，如系留纜(14)、左系留纜(15)和右系留纜(16)的下端均基本處 于同一高度。
【文檔編號(hào)】B64B1/66GK103612741SQ201310690943
【公開(kāi)日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年12月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月16日
【發(fā)明者】張冰蔚, 鄢華林, 張紅衛(wèi), 朱鵬程, 黃啟艷, 楊林初, 耿德華, 張成明, 賴(lài)貞華 申請(qǐng)人:江蘇科技大學(xué)