一种浮空器系留装置及系留方法

技术领域

本发明涉及浮空器技术领域，尤其涉及一种浮空器系留装置及系留方法。

背景技术

浮空器是一种依靠大气浮力升空的飞行器，它在放飞前或系留锚泊时都将停放锁定在地面上使其安全可靠。浮空器头部承受大部分载荷，为了避免浮空器被风吹翻、移动等造成损失，需使用系留装置，因此系留装置必须有足够的强度才能抵抗风载，满足系留要求；系留装置离地高度一般较高，一般系留装置是手动操作，则操作人员须高空作业，造成作业极其危险，人力成本高，系留作业效率低下，同时手动操作结构在带载的情况下卡滞严重，极大影响浮空器产品使用功能，制约该领域的发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种强度大、快速开解锁的浮空器系留装置及系留方法。

本发明的技术方案是：一种浮空器系留装置包括安装座组件、传动与锁紧组件和锁紧座组件，所述锁紧座组件的一端用于与浮空器连接，另一端通过在所述安装座组件上设置的所述传动与锁紧组件锁紧或释放；所述锁紧座组件临近所述传动与锁紧组件的一端设有供牵拉绳穿过的连接接口。

优选的，所述锁紧座组件包括用于与所述浮空器连接的鼻锥连接杆及与所述鼻锥连接杆铰接的锁紧座，所述锁紧座上设有所述连接接口；所述传动与锁紧组件包括能转动的传动盘和与所述传动盘螺纹连接的锁紧销，所述传动盘的转动使所述锁紧销向所述锁紧座方向位移，以实现锁紧座组件的锁紧或释放；所述安装座组件对所述传动盘轴向移动限位，所述安装座组件对所述锁紧销轴向转动限位。

优选的，所述传动与锁紧组件还包括驱动源及与所述驱动源的驱动输出轴连接的小锥齿轮；所述传动盘临近安装座组件的一侧端面与所述小锥齿轮进行锥齿轮传动配合；所述传动盘临近锁紧座的一侧端面与所述锁紧销底部的螺纹进行端面螺纹传动配合。

优选的，所述锁紧座为阶梯状结构，底部设有法兰，所述锁紧座的外表面和锁紧销上设有相互配合的直齿。

优选的，所述锁紧销上设有与所述法兰卡接的限位槽。

优选的，所述锁紧座组件还包括销轴和U型绳扣，牵拉绳的一端通过所述U型绳扣形成扣眼，通过连接扣捆绑后，再将该扣眼通过所述销轴与所述锁紧座连接，所述牵拉绳的另一端自所述传动与锁紧组件延伸至安装座组件的外侧。

优选的，还包括对所述锁紧座组件的回收起导向作用的导向组件，所述导向组件安装在所述安装座组件上。

优选的，所述导向组件包括内导向座、外导向座及井字轮组件，所述内导向座和外导向座之间形成导向腔，所述锁紧座组件设有连接接口的一端与所述导向腔匹配；所述井字轮组件安装在所述内导向座的上端，所述井字轮组件的中部为所述连接接口，所述底部井字轮组件的设有供牵拉绳穿过的通孔，所述连接接口与所述通孔正对设置。

优选的，所述内导向座上端为锥形结构，所述外导向座上端为喇叭口，内侧为V形结构；所述井字轮组件包括井字轮架和辊子，所述辊子在所述井字轮架上呈上下两层安装，且每层设置有两个；上下两层的所述辊子交错设置，所述连接接口位于两层辊子的中间。

本发明还提供一种浮空器系留方法，采用上述的浮空器系留装置进行，包括：浮空器锁紧锚泊：通过牵拉绳将所述锁紧座组件及与所述锁紧座组件连接的浮空器向地面运动，当锁紧座组件位于安装座组件上后，所述传动与锁紧组件动作，将所述锁紧座组件锁紧；

浮空器释放升空：所述传动与锁紧组件动作，将所述锁紧座组件解锁，牵拉绳发放，在浮空器浮力作用下锁紧座组件离开系留装置。

与相关技术相比，本发明的有益效果为：

一、本发明提供了一种全自动、强度大、快速开解锁的系留装置及系留方法，可以满足不同尺寸大小和不同种类的浮空器地面系留锁紧的要求，较传统的手动系留锁方便可靠，解放了人力物力，避免了高空作业危险；

二、本发明创造性地提出传动链包括传动盘、锁紧销、小锥齿轮、电机和减速机等零部件组成，并锁紧销底部设置端面螺纹，并与传动盘上的端面螺纹配合，可保证多个锁紧销同时径向朝内或朝外做直线运动；

三、本发明创造性地将锁紧销在与锁紧座接触的部位设计成与锁紧座内啮合小模数直齿，其齿形参数与锁紧座一致，以增大锁紧销与锁紧座之间的锁紧力，防止锁紧座打滑，并增大抗扭转强度；

四、本发明创造性地设计传动盘，在传动链路中承上启下，一面与小锥齿轮进行锥齿轮传动配合，另一面与锁紧销进行端面螺纹传动配合，为保证夹紧力恒定不松动，端纹传动设计摩擦角带有自锁功能。

附图说明

图1为本发明提供的浮空器系留装置的结构示意图；

图2为图1的分解示意图；

图3为图1中的锁紧座组件的剖视图；

图4为图1中的传动与锁紧组件的结构示意图；

图5为图4的俯视图；

图6为图1中的导向组件的剖视图；

图7为图6中的井字轮组件的结构示意图；

图8为图1中的安装座组件的结构示意图；

图9为图8的剖视图；

图10为锁紧座组件回收时的示意图；

图11为锁紧座组件回收到位时的示意图；

图12为锁紧销将锁紧座组件锁紧时的示意图。

附图中：1、锁紧座组件；2、导向组件；3、传动与锁紧组件；4、安装座组件；5、鼻锥连接杆；6、锁紧座；7、销轴；8、钢丝绳；9、U型绳扣；10、电机；11、减速机；12、小锥齿轮；13、传动盘；14、锁紧销；15、内导向座；16、外导向座；17、井字轮组件；18、辊子；19、井字轮架；20、位置传感器；21、安装座；22、定位盖板；23、锁紧销防护罩；24、油杯。

具体实施方式

以下将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。

如图1、2所示，本实施例提供的一种检测浮空器囊体漏点的装置包括锁紧座组件1、导向组件2、传动与锁紧组件3和安装座组件4。

如图2、3所示，所述锁紧座组件1包括鼻锥连接杆5、锁紧座6、销轴7、牵拉绳8和U型绳扣9。

所述鼻锥连接杆5的一端与浮空器连接，另一端与所述锁紧座6通过螺栓铰接。当锁紧座6的下端被锁紧后，鼻锥连接杆5和浮空器可通过所述螺栓向上摆动角度45°，向下摆动角度25°。

所述锁紧座6位阶梯状结构，其底部设有法兰(未标号)。所述锁紧座6的外表面进行小模数滚齿处理。所述锁紧座6内设有一用于安装牵拉绳8的安装腔，该安装腔内设有供牵拉绳8穿过的连接接口。

具体的，牵拉绳8的一端通过所述U型绳扣9形成扣眼，通过连接扣(未标号)捆绑后，再将该扣眼通过所述销轴7与所述锁紧座6连接，所述牵拉绳8的另一端自所述传动与锁紧组件3延伸至安装座组件4的外侧。在本实施例中，所述牵拉绳8为钢丝绳。

如图2、4所示，所述传动与锁紧组件3包括传动盘13、锁紧销14、小锥齿轮12、电机10和减速机11。所述电机10和减速机11为驱动源。

所述锁紧销14的数量可根据抗扭矩大小设置若干个。在本实施例中，所述锁紧销14的数量为沿所述传动盘13的周向均布有四个(如图5所示)。

如图4所示，所述锁紧销14的底部设有端面螺纹，如图5所示，所述传动盘13临近锁紧座6的一侧端面上设有螺旋纹(类似蚊香盘)，该螺旋纹与所述锁紧销14底部的螺纹进行端面螺纹传动配合。当传动盘13旋转时，锁紧销14沿传动盘13径向向内移动，由此，通过锁紧销14与锁紧座6的端面抵接，实现锁紧。当径向向外移动，则释放锁紧销14。当然，锁紧销14的径向移动还需使用安装座组件限制其轴线转动，才能将传动盘13的转动转为直线移动，该具体结构将在下面详细介绍。

为保证所述锁紧销14对锁紧座6的夹紧力恒定松动，端面螺纹传动设计摩擦角带自锁功能。

所述锁紧销14上设有与所述法兰卡接的限位槽，该限位槽位于锁紧销14与锁紧座6抵接部位的下方，底部端面螺纹的上方，呈C形结构。当锁紧销14向锁紧座6方向移动并抵接锁紧座6后，C形的限位槽卡接于锁紧座6的底部法兰上，用以确保锁紧销14脱力后，锁紧座6依然被锁紧销14限位，起二次保护作用。

锁紧销14在与锁紧座6接触的部位设计成与锁紧座6外表面直齿内啮合的小模数直齿，其齿形参数与锁紧座6一致，以增大锁紧销14与锁紧座6之间的锁紧力，防止锁紧座6打滑。

所述传动盘13为传动系统中的关键件，在传动链路中承上启下。所述传动盘13临近安装座组件4的一侧端面与所述小锥齿轮12进行锥齿轮传动配合。所述小锥齿轮12采用较大模数、小齿数结构形式，两端销轴定位，大端销轴开设方形传动孔与减速机11的输出轴配合连接。通过电机10驱动所述减速机11、小锥齿轮12转动，由此带动传动盘13转动。

如图2、6所示，所述导向组件2包括内导向座15、外导向座16和井字轮组件17。所述内导向座15和外导向座16之间形成导向腔，所述锁紧座组件1设有连接接口的一端(锁紧座6)与所述导向腔匹配。具体的：

所述内导向座15的上端为锥形结构，边角进行圆滑设计，以便于回收锁紧座6时对锁紧座6内表面进行限位。所述内导向座15上下端面都设置安装孔，上端面上的安装孔用于连接井字轮组件17，下端面的安装孔与安装座组件的端盖固定，安装孔均采用螺栓连接，维修拆卸方便。

所述外导向座16上端为喇叭口结构，内侧采用V形自定心结构，边角采用圆滑设计，以便于回收锁紧座6时快速滑入外导向座16内并精准定位。

如图6所示，所述外导向座16周向均布3个位置传感器20，用于锁紧座6就位后的信号获取。所述位置传感器20与锁紧座6的法兰位置对应，因此，该法兰的外端面为回收到位信号面。

如图6、7所示，所述井字轮组件17包括井字轮架19和辊子18，所述辊子18在所述井字轮架19上呈上下两层安装，且每层并排设置有两个。上下两层的所述辊子18交错设置，所述连接接口位于两层辊子18的中间，即四个辊子18交错的中心。所述井字轮组件17的底部设有供牵拉绳8穿过的通孔，所述通孔与所述连接接口正对设置。牵拉绳8从所述连接接口与所述通孔穿过，可在交叠的辊子18之间实现360°保护，辊子18用于牵拉绳8的限位，防止其颤动。

如图2、8、9所示，所述安装座组件4包括安装座21、定位盖板22和锁紧销防护罩23。

所述安装座21为一端敞开的筒状结构，其远离开口的一侧为端盖，所述内导向座15和外导向座16均安装在该端盖上。所述端盖的中心设有开孔，用于牵拉绳8穿过。所述安装座21临近端盖侧周向布设与锁紧销14位置一定的所述锁紧销防护罩23。所述端盖在锁紧销防护罩23的位置处设有开口，便于锁紧销14穿过。该开口用于限制锁紧销14随传动盘13的一通轴向转动，使其将轴向转动转为径向移动。

安装时，将传动盘13自安装座21的敞开处装入，并让锁紧销14穿过端盖上的开口，位于锁紧销防护罩23中，再自安装座21的敞开处装入所述定位盖板22，通过定位盖板22将传动盘13固定于安装座21中。同时，为了使锁紧销14径向位移不受干涉，端盖上设有大于径向位移行程的槽孔，该槽孔由安装座21的边沿向中心延伸。

所述减速机11的输出轴自安装座21的侧面伸入，再与位于安装座21中的传动盘13啮合。

所述安装座21不仅是系留装置各零部件安装连接枢纽，同时还是系留装置传动系统密封润滑的关键部件。所述安装座21的端盖上设置有多个油杯24，主要用于平时使用前的注油润滑。

所述定位盖板22不仅用于传动盘13的轴向定位，同时起周向设置有排水孔，保证水流及时排出，内腔不形成积水。

所述锁紧销防护罩23在安装座21上周向均布，用于锁紧销14传动过程中的防护。

所述浮空器系留装置是浮空器升空、回收和锚泊过程的主要功能件，主要功能是根据指令要求将浮空器锁紧锚泊或释放升空。

因此，本发明还提供一种浮空器系留方法，采用上述的浮空器系留装置进行，包括以下步骤：

(1)浮空器锁紧锚泊：

通过牵拉绳8将所述锁紧座组件1及与所述锁紧座组件1连接的浮空器向地面运动(如图10所示)，锁紧座6到位后触发位置传感器20，并由系留装置控制器发送信号到回收卷扬机，使其停止工作(如图11所示)。电机10工作，通过锁紧销14将锁紧座6锁紧(如图12所示)，通过检测电机10力矩来判断锁紧销是否锁紧，锁紧到位后，电机10停止工作，最终状态如图1所示。

(2)所述浮空器释放升空：

其过程为浮空器锁紧锚泊的逆过程。首先需确认卷扬机钢丝绳处于绷紧状态，发送解锁指令，系留装置控制器接收解锁指令，电机10反转解锁，锁紧销14释放到位后，电机10停止工作，发出指示信号，卷扬机发放钢丝绳8，在浮空器浮力作用下锁紧座6离开系留装置。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。