高空气球结缆装置及发放系统的制作方法

专利2022-05-09  5


本发明涉及高空气球技术领域,尤其涉及一种高空气球结缆装置及发放系统。



背景技术:

高空气球是一种无动力浮空飞行器,气球内部充氦气或氢气,依靠浮力升空,在风力作用下能够在平流层高度飞行。高空气球由于具有成本低廉、飞行高度高、载荷量大、稳定性好等优异的性能而受到广大客户的青睐。高空气球上除了携带维持自身平台功能的载荷和设备,还可以搭载电子通信设备、红外相机和预警雷达等不同类型的监视探测设备,以实现通信中继、对地观测和侦察预警等功能。

结缆装置是高空气球发放系统的重要组成部分之一,通过结缆装置可以对高空气球的姿态进行实时有效地控制。现有的结缆装置大多采用木质支架对高空气球的缆绳进行支撑与固定,木质支架需要牺牲较大的重量代价来满足结构整体的刚度性能。同时,由于木质支架通常是通过机械连接接口与缆绳连接,在对高空气球放飞的过程中,缆绳容易与机械连接接口之间易发生摩擦,造成缆绳的摩擦损伤,从而影响到结缆装置整体的结构性能。



技术实现要素:

本发明提供一种高空气球结缆装置及发放系统,用以解决现有的用于高空气球的结缆装置存在重量重、整体的结构性能差的问题。

本发明提供一种高空气球结缆装置,包括缆绳与绳笼支架;所述绳笼支架包括多个支板,所述支板的周边设有多个支护端,所述支护端设有柔性连接件;所述多个支板沿所述缆绳的延伸方向依次间隔排布,每相邻的两个所述支板上的支护端呈一一相对设置;所述缆绳设有多根,分别沿着至少一组呈相对设置的支护端的排布方向设置,所述缆绳与各个所述支护端上的柔性连接件连接。

根据本发明提供的一种高空气球结缆装置,所述支板为碳纤维板。

根据本发明提供的一种高空气球结缆装置,所述支板上的与其厚度垂直的截面形状呈三角形或十字形,所述支板上的对应所述三角形或所述十字形的端部形成为所述支护端;和/或,所述支板的厚度为3-6mm。

根据本发明提供的一种高空气球结缆装置,所述柔性连接件包括绳扣与系绳,所述缆绳穿过所述绳扣的圈定区域,所述系绳的一端与所述绳扣连接,另一端与所述缆绳连接。

根据本发明提供的一种高空气球结缆装置,所述绳扣包括固定板与软连接;所述固定板的一端与所述支护端连接;所述固定板的另一端的中部设有缺口,以使得所述固定板的另一端被构造为第一连接端与第二连接端;所述软连接的一端与所述第一连接端连接,另一端与所述第二连接端连接;所述软连接与所述缺口围成所述圈定区域;所述系绳的一端与所述软连接连接。

根据本发明提供的一种高空气球结缆装置,所述柔性连接件包括固定座、第一转动件及第二转动件;所述固定座设于所述支护端;所述第一转动件与所述第二转动件均转动安装于所述固定座上;所述第一转动件设于所述支板的第一侧面,所述第二转动件设于所述支板的第二侧面;所述多个支板的第一侧面均朝向第一方向;所述缆绳包括第一绳段、第二绳段及第三绳段;位于所述绳笼支架一端的所述支板上的第一转动件与所述第一绳段的一端连接;所述第二绳段为多个,每个所述第二绳段连接于每相邻的两个所述支板上的呈相对布设的所述第一转动件与所述第二转动件之间;位于所述绳笼支架另一端的所述支板上的所述第二转动件与所述第三绳段的一端连接。

根据本发明提供的一种高空气球结缆装置,所述第一转动件为第一尼龙套,所述第二转动件为第二尼龙套;所述固定座上可拆卸地设有第一销轴与第二销轴,所述第一尼龙套可转动地插装于所述第一销轴,所述第二尼龙套可转动地插装于所述第二销轴。

根据本发明提供的一种高空气球结缆装置,所述支护端设有定位结构,所述固定座安装于所述定位结构。

本发明还提供一种高空气球发放系统,包括球体、分离装置、回收伞、吊舱及如上所述的高空气球结缆装置;所述球体与所述回收伞的伞顶之间设置所述分离装置;所述回收伞的伞绳与所述高空气球结缆装置的一端连接,所述高空气球结缆装置的另一端与所述吊舱连接。

根据本发明提供的一种高空气球发放系统,还包括:着陆缓冲器;所述着陆缓冲器设于所述吊舱上,所述着陆缓冲器位于所述吊舱远离所述高空气球结缆装置的一端。

本发明提供的一种高空气球结缆装置及发放系统,通过绳笼支架为多根缆绳同时提供支护和柔性约束,绳笼支架整体的机械强度大、重量轻,在确保多根缆绳有序地排布的同时,还可防止对缆绳造成摩擦损伤,从而确保了结缆装置整体的结构性能,可实现对高空气球的姿态进行实时有效地控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的一种高空气球结缆装置的结构示意图之一;

图2是本发明提供的图1中的多根缆绳与支板上的多个支护端对应连接的结构示意图;

图3是本发明提供的图1中固定板的结构示意图;

图4是本发明提供的一种高空气球结缆装置的结构示意图之二;

图5是本发明提供的图4中的多根缆绳与支板上的多个支护端对应连接的结构示意图;

图6是本发明提供的图4中的支板的结构示意图;

图7是本发明提供的高空气球发放系统的结构示意图;

附图标记:

1:结缆装置;2:吊舱;3:回收伞;

4:分离装置;5:球体;6:着陆缓冲器;

11:绳笼支架;12:缆绳;13:柔性连接件;

110:支板;120:第一绳段;121:第二绳段;

122:第三绳段;130:固定板;131:软连接;

132:系绳;1301:缺口;1302:第一连接端;

1303:第二连接端;133:固定座;134:第一尼龙套;

135:第一销轴;136:第二尼龙套;137:第二销轴;

1101:定位结构。

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,下面将结合本发明中的附图,对本发明中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。

下面结合图1-图7描述本发明的一种高空气球结缆装置及发放系统。

如图1与图4所示,本实施例提供一种高空气球结缆装置(简称结缆装置),所述结缆装置1包括缆绳12与绳笼支架11;绳笼支架11包括多个支板110,支板110的周边设有多个支护端,支护端设有柔性连接件13;多个支板110沿缆绳12的延伸方向依次间隔排布,每相邻的两个支板110上的支护端呈一一相对设置;缆绳12设有多根,分别沿着至少一组呈相对设置的支护端的排布方向设置,缆绳12与各个支护端上的柔性连接件13连接。

具体地,本实施例通过绳笼支架11为多根缆绳12同时提供支护和柔性约束,绳笼支架11整体的机械强度大、重量轻,在确保多根缆绳12有序地排布的同时,还可防止对缆绳12造成摩擦损伤,从而确保了结缆装置1整体的结构性能,可实现对高空气球的姿态进行实时有效地控制。

在此应指出的是,本实施例所设置的缆绳12可具体与支板110上的支护端的数量相同,且可设置多个支护端在支板110上呈圆周排布。

其中,为了尽可能地实现绳笼支架11结构的轻量化,并满足高空载荷对绳笼支架11的刚度性能与强度性能的要求,本实施例所示的支板110优选为碳纤维板。

在此,绳笼支架11对碳纤维板的选用,既克服了现有的木质支架结构设计笨重,刚度较弱的缺点,又克服了木质支架在未经防腐处理的情况下易在湿热盐雾条件下发生损伤的致命弱点,从而在提高绳笼支架11使用寿命的同时,还可实现其整体结构在最大程度的精简化。

进一步地,本实施例所示的支板110上的与其厚度垂直的截面形状包括三角形或十字形,支板110上的对应三角形或十字形的端部形成为支护端。

如图2与图5所示,本实施例具体示意了支板110上的与其厚度垂直的截面形状呈十字形,从而本实施例具体设置有四根缆绳12。其中,支板110的厚度为3-6mm。支板110上的处于相对侧的两个支护端的长度为500-560mm。如此,可确保绳笼支架11上的各个缆绳12之间不会发生相互干扰。

如图1至图2所示,在一个具体实施例中,柔性连接件13包括绳扣与系绳132;绳扣安装于支板110的支护端,缆绳12穿过绳扣的圈定区域,由绳扣来约束缆绳12在穿过圈定区域所在平面内的自由度。与此同时,本实施例所示的系绳132的一端与绳扣连接,另一端与缆绳12连接,以此实现缆绳12与支板110之间的柔性连接。

具体地,本实施例所示的绳扣包括固定板130与软连接131。如图3所示,固定板130的一端可通过螺栓与支护端连接;固定板130的另一端的中部形成有缺口1301,以使得缺口1301的两侧边分别形成为第一连接端1302与第二连接端1303;软连接131的一端与第一连接端1302连接,另一端与第二连接端1303连接;软连接131与缺口1301围成上述实施例所示的圈定区域;系绳132的一端与软连接131连接。

在此应指出的是,在缆绳12与支板110通过如图1至图2所示的柔性连接件13实现柔性连接的情况下,各个缆绳12均为连续的缆绳,且每个缆绳12均从绳笼支架11的一端延伸至另一端。

如图4至图5所示,在另一个具体实施例中,柔性连接件13包括固定座133、第一转动件及第二转动件;固定座133设于支护端;第一转动件与第二转动件均转动安装于固定座133上;第一转动件设于支板110的第一侧面,第二转动件设于支板110的第二侧面;多个支板110的第一侧面均朝向第一方向。

与此同时,本实施例所示的缆绳12包括第一绳段120、第二绳段121及第三绳段122;位于绳笼支架11一端的支板110上的第一转动件与第一绳段120的一端连接。第二绳段121为多个,每个第二绳段121连接于每相邻的两个支板110上的呈相对布设的第一转动件与第二转动件之间,即第二绳段121的一端与图4中位于上侧的支板110上的第二转动件连接,第二绳段121的另一端与图4中位于相邻的下侧的支板110上的第一转动件连接。并且,位于绳笼支架11另一端的支板110上的第二转动件与第三绳段122的一端连接。其中,第一转动件与第二转动件当中的至少一者可以为本领域所公知的转轮、转轴、转动套等,在此不做具体限定。

具体地,本实施例所示的固定座133具体可以为金属固定座。本实施例可根据高空气球的载荷的大小,对固定座133的结构尺寸进行适应性调整,应确保固定座133的强度安全系数不小于2。考虑到支板110的厚度因素,固定座133在支板110的第一侧面与第二侧面可设置为非对称的结构形式。金属结构的固定座133与支板110连接形成整体,可有效提高绳笼支架11整体的机械强度,以为缆绳12的连接提供更好的受力工况。

进一步地,本实施例可具体设置第一转动件为第一尼龙套134,第二转动件为第二尼龙套136;固定座133上可拆卸地设有第一销轴135与第二销轴137,第一尼龙套134可转动地插装于第一销轴135上,第二尼龙套136可转动地插装于第二销轴137上。

其中,本实施例可具体设置第一尼龙套134与第二尼龙套136沿着相同的轴向排布。同时,第一尼龙套134与第二尼龙套136的结构相同,在此,本实施例具体设置,从第一尼龙套134或第二尼龙套136的中部至两端的直径逐渐增大,以便于将缆绳12绑扎于第一尼龙套134与第二尼龙套136上。

由于第一尼龙套134可环绕着第一销轴135以任意角度转动,第二尼龙套136可环绕着第二销轴137以任意角度转动,在将缆绳12绑扎于第一尼龙套134与第二尼龙套136上时,可确保缆绳12与支板110之间具有充足的活动裕量,并防止缆绳12发生摩擦损伤。

如图6所示,为了确保固定座133在支板110上实现可靠地安装,本实施例所示的支护端设有定位结构1101,固定座133安装于定位结构1101上。其中,本实施例所示的定位结构1101优选为构造于支板110上的定位孔,固定座133卡接于定位孔中。当然,定位结构1101也可以本领域所公知的定位槽、定位凸起等,在此不做具体限定,只要便于实现对固定座133可靠地定位即可。

如图7所示,本实施例还提供一种高空气球发放系统,包括球体5、分离装置4、回收伞3、吊舱2及如上所述的高空气球结缆装置1;球体5与回收伞3的伞顶之间设置分离装置4;回收伞3的伞绳与高空气球结缆装置1的一端连接,高空气球结缆装置1的另一端与吊舱2连接。

其中,本实施例所示的球体5上设有排气管及加强带,球体5上的加强带通过分离装置4与回收伞3的伞顶连接,分离装置4可以为本领域所公知的火工品切割器。

与此同时,本实施例所示的回收伞3的伞绳与上述实施例所示的多根缆绳12的一端连接,多个缆绳12的另一端与吊舱2连接。

进一步地,本实施例所示的高空气球发放系统还设置有着陆缓冲器6;着陆缓冲器6设于吊舱2上,着陆缓冲器6位于吊舱2上的远离高空气球的结缆装置1的一端。着陆缓冲器6可确保吊舱2与地面软着陆,防止吊舱2在着陆时发生损坏。

综上所示,本实施例所示的方案克服了现有的木质支架在恶劣条件下易损伤的致命弱点,同时克服了现有的木质支架上的机械接口对缆绳易产生摩擦损伤的缺点,大大提高了高空气球的结缆装置的整体性能,可以有效的改善高空气球的姿控精度。

在此,通过试验验证可知,本实施例所示的绳笼支架,相比于传统的木质支架的设计方案,其结构减重35%以上,并且强度和刚度均比传统设计得到加强,整个绳笼支架的结构具有良好的抗弯性能。在实际应用中,根据高空气球不同的载荷工况,可以对绳笼支架上碳纤维板的厚度与抗弯性能及金属件的结构尺寸和强度性能进行优化设计。

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;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。

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