一种高适海性船载系留气球系统的制作方法

1.本发明属于系留气球系统设计技术领域，尤其涉及一种高适海性船载系留气球系统。

背景技术：

2.目前我国海上通信、搜索救援、海上监测都是依靠船载式或机载式通讯系统及卫星辅助通讯、无人机等方式来进行，受地球曲率影响，这些通信、监测手段有效作用距离非常有限，同时卫星受气候环境等因素影响较大，无法进行实时、连续不间断的监测。无人机载重小且续航时间短，无法满足远距离不间断工作的需求，同时其费用高昂。而船载系留气球系统相对于岸基固定通信平台、船载或机载通信探测等方式具有留空时间长、探测范围广、搭载能力强、低空探测精度高、使用效费比高等一系列优点，是一种经济、高效、方便、可靠的通信监测平台。船载系留气球相比车载系留气球而言，主要区别在于工作环境、安装载体发生了改变，高辐射、高盐雾、波浪等海洋环境因素对船载设备有较大影响，特别是船体摇晃对球体、系留缆绳以及锚泊平台的影响。

技术实现要素：

3.发明目的
4.针对以上问题，本发明提出了一种高适海性船载系留气球系统，其具有高适海性、留空时间长、快速机动部署等特点，可解决现有海上通信、监测续航时间短、费用高昂的问题，满足海上通信、搜索救援、海上监测的等功能需要。
5.发明技术解决方案
6.一种高适海性船载系留气球系统，包括船舶平台，船舶平台上安装有氦气保障设备、稳定平台，氦气保障设备能够为球体充气，锚泊平台与稳定平台通过回转支承连接，锚泊平台上装有缆绳收放装置以及导向装置，稳定平台用于保证船舶平台受波浪影响摇晃时锚泊平台能够正常的回转，缆绳收放装置能够收放系留缆绳以补偿船舶平台的升沉位移；导向装置能够实现系留缆绳的导向。
7.优选的，还包括用于采集船舶横摇、纵摇和升沉的姿态数据的姿态传感器，稳定平台的控制系统根据姿态传感器采集数据进行计算并控制稳定平台上对应的伸缩缸进行相应的运动，实现稳定平台上平台保持水平。
8.优选的，系留气球上设置的姿态传感器、风速风向仪测得系留气球的航向角以及风向，同时通过锚泊平台上设置的航向角传感器测得锚泊平台的航向角数据，当系留气球和锚泊平台的航向角差值超过设置的阈值时，控制安装在锚泊平台上的回转驱动电机驱动回转支承进行转动，使得锚泊平台和系留气球的航向保持一致。
9.优选的，缆绳收放装置能够通过姿态传感器采集的船舶平台的升沉运动信号计算出对应系留缆绳收放的补偿量，实时控制缆绳收放装置进行收放缆绳补偿船舶平台的升沉位移。
10.优选的，系留缆绳上端安装有缓冲器。
11.优选的，导向装置通过回转装置与锚泊平台相连，在系留缆绳作用下可随导向装置一起左右偏摆，保证与系留缆绳方向一致。
12.优选的，两个减震弹簧分别固定在导向装置的导轮中轴两端。
13.优选的，还包括机械索具，机械索具将系留气球连接在船体上，机械索具上装有弹簧减震器。
14.本发明的优点：系统通过加装稳定平台、升沉补偿缆绳收放、缓冲性导向装置等部件，保证了系留气球系统能够更好的适应海洋环境，实现了锚泊平台和陆基系留气球一样正常的回转，从而使系统具备较好的顺浆性能和抗风能力，同时升沉补偿装置的加装使得系留气球收放过程中能大大的降低对缆绳和球体的冲击，大大提高系统的安全性，保证搭载的任务载荷能够正常的工作，可有效解决现有海上通信监测手段续航时间短、费用高昂的缺陷，满足海上通信、搜索救援、海上监测等功能需要，对拓展和深化海洋生态环境保护、海上前沿工程装备，提升海洋业务支撑能力和海洋科技实力，维护国家海洋领域安全具有重要意义。
附图说明
15.图1为本发明的一种高适海性船载系留气球系统的结构示意图。
16.图2为本发明的一种高适海性船载系留气球系统的主视图。
17.图3为本发明的一种高适海性船载系留气球系统的右视图。
18.图中：1船舶平台、2氦气保障设备、3锚泊平台、4系留气球、5稳定平台、6螺栓、7姿态传感器、8缆绳收放装置、9回转支承、10回转驱动电机、11球上姿态传感器、12风速风向仪、13缓冲器、14航向角传感器、15系留缆绳、16导向装置、17弹簧减震器、18机械索具。
具体实施方式
19.本发明是通过如下技术方案予以实现的。
20.一种高适海性船载系留气球系统，包括船舶平台1、氦气保障设备2、锚泊平台3、系留气球4、稳定平台5、螺栓6、姿态传感器7、缆绳收放装置8、回转支承9、回转驱动电机10、球上姿态传感器11、风速风向仪12、缓冲器13、航向角传感器14、系留缆绳15、导向装置16、弹簧减震器17、机械索具18，如图1～3所示。
21.船舶平台1是整个系统的载体，上面安装有氦气保障设备2和稳定平台5以及姿态传感器7，稳定平台5通过螺栓6与船舶平台1进行连接，保证稳定平台5与船舶平台1形成一体，防止船舶平台1受波浪影响进行摇晃时系留气球系统发生侧翻。氦气保障设备2主要是用于系统首次架设时球体的充气，以及日常使用过程中的补氦。锚泊平台3与稳定平台5通过回转支承9进行连接，锚泊平台3是整个设备的安装平台，其上主要装有缆绳收放装置8以及导向装置16。系留气球4通过系留缆绳15固定在锚泊平台3上。
22.稳定平台5主要用于保证船舶平台1受波浪影响进行摇晃时锚泊平台3能够正常的回转，通过船舶平台1上的姿态传感器7采集船舶横摇、纵摇和升沉的姿态数据，数据通过稳定平台5控制系统进行计算控制对应的伸缩缸进行相应的运动，实现稳定平台5上平台保持水平，保证锚泊平台3能够正常回转。系留气球4处于船上锚泊状态时，当船体摇晃影响超过
稳定平台5的补偿范围时，锚泊平台3将无法正常的回转，通过球上姿态传感器11、风速风向仪12测得系留气球4的航向角以及风向，同时通过航向角传感器14测得锚泊平台3的航向角数据，当二者航向角差值超过设置的阈值时，将控制安装在锚泊平台3上的回转驱动电机10驱动回转支承9进行转动，使得锚泊平台3和系留气球4的航向保持一致，实现锚泊平台3及系留气球4的主动顺浆，提高系统的抗风能力。
23.缆绳收放装置8是一种具有主动升沉补偿功能的绞车，通过姿态传感器7采集的船舶平台1的升沉运动信号，计算出对应缆绳收放的补偿量，实时控制缆绳收放装置8进行收放缆绳补偿船舶平台1的升沉位移，保证系留缆绳15上张力恒定，防止系留气球4和系留缆绳15受到冲击载荷，从而保证系留气球4和系留缆绳15的安全。
24.系留缆绳15主要是用于对系留气球4的系留作用，同时可以通过系留缆绳15对系留气球4上的控制设备进行供电和通信，系留缆绳15上端安装有缓冲器13，当船体摇晃使系留缆绳15上存在冲击载荷时，通过缓冲器13可以减小对球体的冲击影响。
25.导向装置16主要作用是实现系留缆绳15的导向以及降低冲击载荷的作用。导向装置16通过回转装置与锚泊平台3相连，在系留缆绳15作用下可随之一起左右偏摆，保证与缆绳方向一致，导向装置16上装有减震弹簧，中间导轮受载后可以上下短距离的移动，实现一个缓冲作用，在减震弹簧的作用下使系留缆绳15上载荷减小，实现对系留缆绳15的保护。
26.机械索具18用于系留气球4锚泊状态下系留作用，其上装有弹簧减震器17，在锚泊平台3起动、旋转、制动时与系留气球4产生相对运动或不同步状况下可以起缓冲作用，减少对机械索具18以及系留气球4的冲击载荷。
27.本发明的保护范围并不限于上述的实施例，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的范围。倘若这些改动和变形属于本发明权利要求及其等同技术的范围内，则本发明的意图也包括这些改动和变形在内。

技术特征：

1.一种高适海性船载系留气球系统，其特征在于，包括船舶平台(1)，船舶平台(1)上安装有稳定平台(5)，锚泊平台(3)转动设置在稳定平台(5)上，锚泊平台(3)上装有缆绳收放装置(8)以及导向装置(16)，稳定平台(5)用于保证船舶平台(1)受波浪影响摇晃时锚泊平台(3)能够正常的回转，缆绳收放装置(8)能够收放系留缆绳(15)以补偿船舶平台(1)的升沉位移；导向装置(16)能够实现系留缆绳(15)的导向。2.如权利要求1所述的一种高适海性船载系留气球系统，其特征在于，还包括用于采集船舶横摇、纵摇和升沉的姿态数据的姿态传感器(7)，稳定平台(5)的控制系统根据姿态传感器(7)采集数据进行计算并控制稳定平台(5)上对应的伸缩缸进行相应的运动，实现稳定平台(5)上平台保持水平。3.如权利要求1所述的一种高适海性船载系留气球系统，其特征在于，锚泊平台(3)与稳定平台(5)通过回转支承(9)连接；系留气球(4)上设置的姿态传感器(11)、风速风向仪(12)测得系留气球(4)的航向角以及风向，同时通过锚泊平台(3)上设置的航向角传感器(14)测得锚泊平台(3)的航向角数据，当系留气球(4)和锚泊平台(3)的航向角差值超过设置的阈值时，控制安装在锚泊平台(3)上的回转驱动电机(10)驱动回转支承(9)进行转动，使得锚泊平台(3)和系留气球(4)的航向保持一致。4.如权利要求1所述的一种高适海性船载系留气球系统，其特征在于，缆绳收放装置(8)能够通过姿态传感器(7)采集的船舶平台(1)的升沉运动信号计算出对应系留缆绳收放的补偿量，实时控制缆绳收放装置(8)进行收放缆绳补偿船舶平台(1)的升沉位移。5.如权利要求1所述的一种高适海性船载系留气球系统，其特征在于，系留缆绳(15)上端安装有缓冲器(13)。6.如权利要求1所述的一种高适海性船载系留气球系统，其特征在于，导向装置(16)通过回转装置与锚泊平台(3)相连，在系留缆绳(15)作用下能随导向装置(16)一起左右偏摆，保证与系留缆绳(15)方向一致。7.如权利要求1所述的一种高适海性船载系留气球系统，其特征在于，两个减震弹簧分别固定在导向装置(16)的导轮中轴两端。8.如权利要求1所述的一种高适海性船载系留气球系统，其特征在于，还包括机械索具(18)，机械索具(18)将系留气球(4)连接在船体上，机械索具(18)上装有弹簧减震器(17)。9.如权利要求1～8任一所述的一种高适海性船载系留气球系统，其特征在于，船舶平台(1)上安装有氦气保障设备(2)氦气保障设备(2)能够为球体充气。

技术总结

本发明公开了一种高适海性船载系留气球系统，包括船舶平台，船舶平台上安装有氦气保障设备、稳定平台，氦气保障设备能够为球体充气，锚泊平台与稳定平台通过回转支承连接，锚泊平台上装有缆绳收放装置以及导向装置，稳定平台用于保证船舶平台受波浪影响摇晃时锚泊平台能够正常的回转，缆绳收放装置能够收放系留缆绳以补偿船舶平台的升沉位移；导向装置能够实现系留缆绳的导向。该系统具有适海性、留空时间长、快速机动部署等特点，可解决现有海上通信、监测续航时间短、费用高昂的问题，满足海上通信、搜索救援、海上监测的等功能需要。海上监测的等功能需要。海上监测的等功能需要。