一种高空气球的载荷悬挂系统的制作方法

1.本发明涉及浮空器设备技术领域，尤其涉及一种高空气球的载荷悬挂系统。


背景技术：

2.高空气球是用于临近空间进行科学研究或者其他试验的浮空器装置。由于高空气球的特殊性，往往载荷的大小的类型决定了气球的发放方式。目前的高空气球悬挂系统，主要表现为一般承受载荷小，无法实现大载荷的快速释放功能，无法有效调节气球部分和载荷部分发生的相对回转。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种高空气球的载荷悬挂系统，解决上述的问题。
4.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
5.本发明一种高空气球的载荷悬挂系统，包括囊体、安装在所述囊体底部的囊体底部组件、回转组件和火箭及附属组件，所述囊体底部组件通过连接组件与所述回转组件的顶部相连接，所述回转组件的底部连接有底三角板，所述底三角板上安装有监控组件，所述底三角板的下方通过第一绳索连接有吊舱，所述火箭及附属组件置于所述吊舱的下方，且所述火箭及附属组件通过第二绳索连接在所述底三角板上，所述火箭及附属组件上设有用于切割所述第二绳索的火工切割器。
6.进一步的，所述囊体底部组件包括法兰盘和压紧件，通过所述压紧件将所述囊体有序的压紧，依靠摩擦力将底部荷载的重力传递到所述囊体上。
7.进一步的，所述囊体底部组件的底部通过上三角板与所述连接组件相连接的。
8.进一步的，所述连接组件包括两条第三绳索，所述第三绳索的一端连接在所述上三角板上，另一端连接在所述下三角板上，所述下三角板与回转组件的顶部相连接。
9.进一步的，所述第三绳索的顶部通过卸扣与所述上三角板相连接。
10.进一步的，两个所述第三绳索之间设有若干个定型碳管。
11.进一步的，最下端的所述定型碳管的下方设有吊挂板，所述吊挂板的两端分别连接在两个所述第三绳索上。
12.进一步的，所述回转组件包括连接在所述下三角板上的连接件和通过轴承转动连接在所述连接件上的转轴，所述转轴的底部与所述底三角板相连接。
13.进一步的，所述监控组件包括摄像头，所述摄像头固定在安装架上，所述安装架连接在所述底三角板上。
14.进一步的，所述吊舱内设置有控制系统，所述控制系统通过线缆与所述囊体和摄像头相连接，所述线缆缠绕在一个所述第三绳索上。
15.与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
16.本发明新能够合理安装满足不同目的的载荷装置，以实现不同的目的；采用足够长的梯形绳连接组件，满足动态发放的要求的同时，能够向下传递扭矩；采用回转组件消除
囊体和下部载荷之间产生的相对回转；选用可靠的标准件，设计有效的连接方式，以提高气球囊体和悬挂件对大载荷的承载能力；使用火工切割器实现对大载荷的快速释放的控制，使其能够满足高空气球中大任务载荷的悬挂和任务释放，对于以利用高空气球完成大载荷释放为目的的探索有重要意义。
附图说明
17.下面结合附图说明对本发明作进一步说明。
18.图1为本发明高空气球的载荷悬挂系统结构示意图；
19.图2为本发明高空气球的载荷悬挂系统动态发放方式示意图；
20.图3为回转组件和监控组件结构示意图；、
21.图4为火箭及附属组件示意图；
22.附图标记说明：1、囊体；2、囊体底部组件；3、回转组件；301、连接件；302、转轴；4、火箭及附属组件；5、底三角板；6、第一绳索；7、吊舱；8、第二绳索；9、火工切割器；10、上三角板；11、第三绳索；12、下三角板；13、定型碳管；14、吊挂板；15、卸扣；16、摄像头；17、安装架；18、线缆。
具体实施方式
23.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
24.需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
25.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
26.如图1-4所示，一种高空气球的载荷悬挂系统，包括囊体1、安装在所述囊体1底部的囊体底部组件2、回转组件3和火箭及附属组件4。
27.所述囊体底部组件2包括法兰盘和压紧件，通过所述压紧件将所述囊体1有序的压紧，依靠摩擦力将底部荷载的重力传递到所述囊体1上。
28.所述囊体底部组件2通过上三角板10与连接组件和所述回转组件3的顶部相连接，所述连接组件包括两条第三绳索11，所述第三绳索11的一端通过卸扣15连接在所述上三角板10上，另一端连接在所述下三角板12上，所述下三角板12与回转组件3的顶部相连接。
29.两个所述第三绳索11之间设有若干个定型碳管13,最下端的所述定型碳管13的下方设有吊挂板14，所述吊挂板14的两端分别连接在两个所述第三绳索11上。
30.从所述囊体1到火箭及附属组件4的总长度约为36m，第三绳索11的长度约为30m，
主要是为了适配大型高空气球的动态发放方式。
31.所述第三绳索11、定型碳管13和吊挂板14之间形成梯形绳结构，通过这种方法建立起来的绳索系统能够避免单束绳索可能产生的自身扭转，传递扭矩，因而避免由此引发的绳索自身破坏，同时，所述卸扣15和其他结构件的结合使用，使得拆装更为方便快捷。
32.所述吊挂板14在组成梯形绳的同时，在发放阶段，还承担着下部载荷的静态悬挂任务，同时，在动态发放的最后阶段，该部件需要承担气球运动所带来的短暂过载，因此需要注意该部件的额强度特性。
33.所述回转组件3的底部连接有底三角板5，所述回转组件3包括连接在所述下三角板10上的连接件301和通过轴承转动连接在所述连接件301上的转轴302，所述转轴302的底部与所述底三角板5相连接。
34.高空气球在到达任务高度后，执行释放火箭的任务，这就要求火箭的方位角在一定时间内保持相对稳定，再由相应机构驱动火箭到所要求的方位角，回转组件的作用就是消除高空气球上下两部分所产生的相对扭转。
35.所述底三角板5上安装有监控组件，所述监控组件包括摄像头16，所述摄像头16固定在安装架17上，所述安装架17连接在所述底三角板5上。通过摄像头16方位角调整，实现对任务载荷、吊舱、囊体等主要部件的监控。
36.所述底三角板5的下方通过第一绳索6连接有吊舱7，所述火箭及附属组件4置于所述吊舱7的下方，且所述火箭及附属组件4通过第二绳索8连接在所述底三角板5上，所述火箭及附属组件4上设有用于切割所述第二绳索8的火工切割器9。通过火工切割器9的使用，能够使吊舱7控制火箭在特定时间和特定位置的快速、同步、稳定地解锁释放，以完成发射或者其他任务。
37.所述吊舱7内设置有控制系统，所述控制系统通过线缆18与所述囊体1和摄像头16相连接，所述线缆18缠绕在一个所述第三绳索11上。
38.如图2所示所采用的动态发放方式，该发放方式能够有效减小普通发放方式中产生的较大过载，能够减轻结构件和囊体的压力，防止发放过程可控，减少破坏。在发放初始阶段，整个悬挂系统按长度方向沿着起重车吊臂和发放路径张紧摆放，梯形绳索的宽度小于起重车吊臂的宽度，使其能正常摆放。主要载荷的重量由吊挂板14悬挂于吊臂前沿，在气球发放起竖阶段结束后，吊挂板14会受到来自气球浮升力产生的短暂过载，并在此之后释放吊挂版，完全发放气球。
39.以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

技术特征：
1.一种高空气球的载荷悬挂系统，其特征在于：包括囊体(1)、安装在所述囊体(1)底部的囊体底部组件(2)、回转组件(3)和火箭及附属组件(4)，所述囊体底部组件(2)通过连接组件与所述回转组件(3)的顶部相连接，所述回转组件(3)的底部连接有底三角板(5)，所述底三角板(5)上安装有监控组件，所述底三角板(5)的下方通过第一绳索(6)连接有吊舱(7)，所述火箭及附属组件(4)置于所述吊舱(7)的下方，且所述火箭及附属组件(4)通过第二绳索(8)连接在所述底三角板(5)上，所述火箭及附属组件(4)上设有用于切割所述第二绳索(8)的火工切割器(9)。2.根据权利要求1所述的高空气球的载荷悬挂系统，其特征在于：所述囊体底部组件(2)包括法兰盘和压紧件，通过所述压紧件将所述囊体(1)有序的压紧，依靠摩擦力将底部荷载的重力传递到所述囊体(1)上。3.根据权利要求2所述的高空气球的载荷悬挂系统，其特征在于：所述囊体底部组件(2)的底部通过上三角板(10)与所述连接组件相连接的。4.根据权利要求3所述的高空气球的载荷悬挂系统，其特征在于：所述连接组件包括两条第三绳索(11)，所述第三绳索(11)的一端连接在所述上三角板(10)上，另一端连接在所述下三角板(12)上，所述下三角板(12)与回转组件(3)的顶部相连接。5.根据权利要求4所述的高空气球的载荷悬挂系统，其特征在于：所述第三绳索(11)的顶部通过卸扣(15)与所述上三角板(10)相连接。6.根据权利要求5所述的高空气球的载荷悬挂系统，其特征在于：两个所述第三绳索(11)之间设有若干个定型碳管(13)。7.根据权利要求6所述的高空气球的载荷悬挂系统，其特征在于：最下端的所述定型碳管(13)的下方设有吊挂板(14)，所述吊挂板(14)的两端分别连接在两个所述第三绳索(11)上。8.根据权利要求7所述的高空气球的载荷悬挂系统，其特征在于：所述回转组件(3)包括连接在所述下三角板(10)上的连接件(301)和通过轴承转动连接在所述连接件(301)上的转轴(302)，所述转轴(302)的底部与所述底三角板(5)相连接。9.根据权利要求8所述的高空气球的载荷悬挂系统，其特征在于：所述监控组件包括摄像头(16)，所述摄像头(16)固定在安装架(17)上，所述安装架(17)连接在所述底三角板(5)上。10.根据权利要求9所述的高空气球的载荷悬挂系统，其特征在于：所述吊舱(7)内设置有控制系统，所述控制系统通过线缆(18)与所述囊体(1)和摄像头(16)相连接，所述线缆(18)缠绕在一个所述第三绳索(11)上。

技术总结
本发明公开了一种高空气球的载荷悬挂系统，包括囊体、安装在囊体底部的囊体底部组件、回转组件和火箭及附属组件，囊体底部组件通过连接组件与回转组件的顶部相连接，回转组件的底部连接有底三角板，底三角板上安装有监控组件，底三角板的下方通过第一绳索连接有吊舱，火箭及附属组件置于吊舱的下方，且火箭及附属组件通过第二绳索连接在底三角板上，火箭及附属组件上设有火工切割器。本发明采用足够长的梯形绳连接组件，满足动态发放的要求的同时，能够向下传递扭矩；采用回转组件消除囊体和下部载荷之间产生的相对回转；使用火工切割器实现对大载荷的快速释放的控制，对于以利用高空气球完成大载荷释放为目的的探索有重要意义。气球完成大载荷释放为目的的探索有重要意义。气球完成大载荷释放为目的的探索有重要意义。


技术研发人员：唐继伟 蒲书敏
受保护的技术使用者：上海交大重庆临近空间创新研发中心
技术研发日：2023.02.23
技术公布日：2023/5/4