一种系留气球锚泊设施主缆导向装置及系留气球的制作方法

本发明涉及飞行器设备领域，尤其涉及一种系留气球锚泊设施主缆导向装置及系留气球。

背景技术：

系留气球是一种轻于空气的无动力浮空器，具有一个充满轻于空气气体的气囊，并因此而产生向上的浮力。系留气球系统包括系留气球球体、系留缆绳组件、锚泊设施和地面综合保障设施等。系留气球依靠浮力悬浮在空中，球体通过系缆与地面锚泊设施连接，通过调整系索的长度来调整球体的高度，从而为其他设备提供一个准静态的空中平台。典型的系留气球升空平台以系留气球为核心，包含球体、锚泊设施、系留系缆、有效载荷、地面控制系统等。其中系缆分为主缆、鼻系索和侧系索等。当系留气球在地面锚泊时，通过鼻系索和侧系索将系留气球固定在锚泊设施上；当系留气球处于空中时，依靠调节主缆长度调节系留气球的驻空高度，并且通过主缆为系留气球球载设备供电或传递信号。因此系留气球主缆对整个系留气球系统来说相当重要，不仅起到承力作用，还起到传输电力和信号的作用。

系留气球驻空时会四处摆动，对应的主缆也会与地面呈各种角度，而主缆收放装置又需要主缆以稳定的角度进行收放，因此需要主缆导向装置兼容两方面的需求，即主缆导向装置需要解决以下难题：1)使主缆能够以稳定的角度导入主缆收放装置；2)使主缆连接系留气球端可以全角度摆动；3)主缆导向装置对主缆不能有任何伤害；4)主缆导向装置具备足够的强度。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种系留气球锚泊设施主缆导向装置及系留气球，用以解决现有的主缆导向装置存在主缆收卷装置端稳定性差，主缆导向装置无法适应系留气球的摆动以及主缆导向装置会对主缆造成损坏的问题。

本发明实施例提供一种系留气球锚泊设施主缆导向装置，所述主缆导向装置包括：

支座；

主缆导向机构，所述主缆导向机构包括：支架、主缆压紧装置和主导向轮，所述支架与所述支座转动连接，所述主导向轮通过第一转轴与所述支架转动连接，所述主缆绕于所述主导向轮的导向槽内，所述主缆压紧装置沿所述主导向轮的径向向内方向对所述主缆施加压力，以使所述主缆与所述主导向轮贴合。

根据本发明一个实施例的系留气球锚泊设施主缆导向装置，所述支架通过转盘轴承与所述支座转动连接，所述支架与所述转盘轴承的动盘连接，所述支座与所述转盘轴承的定盘连接。

根据本发明一个实施例的系留气球锚泊设施主缆导向装置，所述主缆压紧装置包括：上导向轮、连杆和复位机构，所述连杆的中部与所述第一转轴的一端转动连接，所述上导向轮与所述连杆的一端转动连接，所述上导向轮用于从上方对所述主缆施加压力，以使所述主缆与所述主导向轮贴合，所述复位机构与所述连杆的另一端连接。

根据本发明一个实施例的系留气球锚泊设施主缆导向装置，所述复位机构为第一配重块或弹簧。

根据本发明一个实施例的系留气球锚泊设施主缆导向装置，所述主缆压紧装置还包括：下导向轮，所述下导向轮通过第二转轴与所述支架转动连接，所述下导向轮位于所述主导向轮的下方，所述下导向轮用于从下方对所述主缆施加压力，以使所述主缆与所述主导向轮贴合。

根据本发明一个实施例的系留气球锚泊设施主缆导向装置，所述支座与所述支架的材质均为不锈钢；所述支架包括两个平行且间隔设置的支撑板，两个所述支撑板的相互背离的一侧设置有加强筋。

根据本发明一个实施例的系留气球锚泊设施主缆导向装置，所述主缆导向装置还包括：第二配重块，所述第二配重块设置于两个所述支撑板之间，且位于所述主导向轮的下方。

根据本发明一个实施例的系留气球锚泊设施主缆导向装置，两个所述支撑板上分别设置有一个条形孔，所述第二转轴的两端一一对应地安装于两个所述条形孔内。

根据本发明一个实施例的系留气球锚泊设施主缆导向装置，所述主导向轮的导向槽内设置有柔性涂层。

本发明实施例还提供一种系留气球，所述系留气球包括如上所述的系留气球锚泊设施主缆导向装置。

本发明实施例提供的系留气球锚泊设施主缆导向装置通过支架与支座转动连接，可使支架随同主缆连接系留气球端进行全角度摆动，而支座与主缆连接主缆收放装置端角度不变；在主缆运动过程中主导向轮随同转动，不会与主缆产生相对滑动，避免对主缆造成损害。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例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是本发明实施例提供的一种系留气球锚泊设施主缆导向装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种系留气球锚泊设施主缆导向装置的剖面结构示意图。

附图标记：

1、主缆；2、支座；3、转盘轴承；4、支撑板；5、第二配重块；6、下导向轮；7、主导向轮；8、第一配重块；9、连杆；10、上导向轮。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，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2描述本发明实施例的系留气球锚泊设施主缆导向装置及系留气球。

图1示例了一种系留气球锚泊设施主缆导向装置的结构示意图，如图1所示，系留气球锚泊设施主缆导向装置包括：支座2和主缆导向机构，支座2固定在锚泊设施上，用于为整体主缆导向装置提供支撑作用和安装基础。为了方便安装，支座2上设置有螺栓孔，安装时使用螺栓将支座2固定在锚泊设施上。

图2示例了一种系留气球锚泊设施主缆导向装置的剖面结构示意图，如图2所示，主缆1导向机构包括：支架、主缆压紧装置和主导向轮7，支座2与支架均采用不锈钢板焊接而成，从而提高主缆导向装置的结构强度。支架包括两个平行且间隔设置的支撑板4，两个支撑板4的相互背离的一侧设置有加强筋。支架通过转盘轴承3与支座2转动连接，安装时将两个支撑板4与转盘轴承3的动盘连接，支座2与转盘轴承3的定盘连接，具体连接方式优选螺栓连接，以方便安装和拆卸。通过转盘轴承3将支架与支座2进行转动连接，可使支架以x轴为轴线发生轴向转动，而支座2则与主缆1相对静止。主导向轮7通过第一转轴与支架转动连接，主导向轮7安装于两个支撑板4的上部。由于主导向轮7的外径较大，因此主缆1的转弯半径较大，可使主缆1自由收放，不会因为主缆1转弯半径过小造成主缆1损伤。主缆1绕于主导向轮7的导向槽内，主缆1的一端(即图1中的a端)连接系留气球球体，另一端(即图1中的b端)连接主缆收放装置。通过支架与支座2转动连接，可使支架随同主缆1连接系留气球端进行全角度摆动，而支座2与主缆1连接主缆收放装置端角度不变。在主缆1运动过程中主导向轮7随同转动，不会与主缆1产生相对滑动，避免对主缆1造成损害。

需要说明是，支架与支座2转动连接方式并不限定于通过转盘轴承3连接，还可在支座2上设置通孔，并在通孔内设置与支架连接的转轴，通过通孔与转轴转动配合来实现支架与支座2的转动连接。

主缆压紧装置沿主导向轮7的径向向内方向对主缆1施加压力，以使主缆1与主导向轮7贴合。主缆压紧装置包括：上导向轮10、连杆9和复位机构，连杆9的中部与第一转轴的一端转动连接，连杆9与主导向轮7同轴但不同步转动。上导向轮10与连杆9的一端转动连接，复位机构与连杆9的另一端连接。上导向轮10用于从上方对主缆1施加沿主导向轮7的径向向内方向的压力，以使主缆1与主导向轮7贴合，防止主缆1从主导向轮7的导向槽中脱出，从而对主缆1起到保护和导向作用。

复位机构用于给连杆9的另一端产生扭矩，以使上导向轮10与主缆1实时贴合。本实施例中复位机构为第一配重块8，第一配重块8通过螺钉与连杆9的另一端连接。第一配重块8在重力的作用下使上导向轮10与主缆1实时贴合。当然复位机构也可以为弹簧，弹簧的一端与连杆9的另一端连接，弹簧的另一端与其中一个支撑板4连接，通过弹簧的弹力作用使得上导向轮10与主缆1实时贴合。

当系留气球球体在z轴方向摆动时，主缆1带动支架围绕x轴进行轴向转动，由于支架通过转盘轴承3与支座2转动连接，即使支架以x轴为轴线发生轴向转动，而支座2依然与主缆1相对静止，使系留气球球体具有更好的灵活性。当系留气球球体在x轴的轴向摆动时，主导向轮7绕围绕z轴转动，支座2同样固定不动，使主缆1与主导向轮7相对静止，不会对主缆1造成损害。

根据本发明的实施例，本实施例中主缆压紧装置还包括：下导向轮6，下导向轮6通过第二转轴与两个支撑板4转动连接，下导向轮6位于主导向轮7的下方，下导向轮6用于从下方对主缆1施加压力，以使主缆1与主导向轮7贴合。通过下导向轮6与上导向轮10配合，可使主缆1处于主导向轮7的导向槽内，防止主缆1从主导向轮7的导向槽内脱出，从而对主缆1起到保护和导向作用。

进一步地，两个支撑板4上分别设置有一个条形孔，第二转轴的两端一一对应地安装于两个条形孔内，第二转轴的两端通过螺帽进行紧固。设置条形孔可使下导向轮6的位置可进行调节，改变下导向轮6与主导向轮7之间的间隙，从而保证主缆1的位置。本实施例中主缆导向装置还包括：第二配重块5，第二配重块5设置于两个支撑板4之间，且位于主导向轮7的下方。无论主缆1处于张紧或者松弛状态，第二配重块5的配重作用均可使主导向轮7永远处于第二配重块5的上方，以保证主缆1系留气球端始终指向上端，防止主缆1从主导向轮7的导向槽内脱出。

根据本发明的实施例，本实施例中主导向轮7的导向槽内设置有柔性涂层，柔性涂层的材质为橡胶或硅胶，柔性涂层可进一步减小主导向轮7对主缆1的磨损，延长主缆1的使用寿命。

进一步地，为了提高系留气球球体的稳定性，可在转盘轴承3的动盘与转盘轴承3的定盘之间设置阻尼片。当系留气球球体发生摆动时，转盘轴承3的动盘发生转动，在转盘轴承3的动盘转动过程中，阻尼片可在动盘转动过程中逐渐消耗系留气球球体的能量，使得系留气球球体尽快达到稳定状态。

本发明还提供一种系留气球，系留气球包括上述实施例所述的系留气球锚泊设施主缆导向装置。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

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。