[发明专利]一种用于浮空器升空回收的机电式绞车系统及工作方法

权利要求书

1.一种用于浮空器升空回收的机电式绞车系统，包括主绞车、辅助绞车、排缆机构以及测控系统；

所述主绞车包括牵引绞车和储缆绞车，其中，牵引绞车采用双绞盘(10)双驱动的方式，通过绞盘(10)和缆绳(9)的摩擦释放系留缆绳的张力，作为升空回收的主驱动装置；储缆绞车用于将回收的缆绳整齐地储放，其与绞盘(10)以相同线速度运行，配合以伺服电机为主的柔性排缆机构实现多层精确排缆的功能；

辅助绞车由三台电控绞车组成，三台电控绞车分别布置于系留塔、锚泊车的左右两侧的侧臂，用以牵引头锥机械索具和中部左右机械索具，负责在气球升空初期和回收后期，辅助系留气球的放飞、回收以及气球的地面系留；

排缆机构采用电控式排缆机构，且排缆机构采用独立伺服电机驱动，并通过单向丝杠螺母机构带动排缆导轮(8)位置移动实现排缆；

测控系统用于缆绳及系统工作状态的数据采集并对系统实现控制；

所述牵引绞车采用双绞盘(10)伺服控制，绞盘(10)通过绞盘电机(11)驱动，绞盘电机(11)为变频减速电机，由两个变频器驱动两个电机，通过双驱动伺服控制，其特征在于：绞盘(10)的双驱动伺服控制包括速度控制模式和力矩控制模式，速度控制模式和力矩控制模式的出力方向一致，力矩控制模式的绞盘(10)在缆绳(9)的关联下始终跟随速度控制模式的绞盘运动，使得两个绞盘(10)出力均匀，缆绳不打滑，在缆绳与绞盘间摩擦的作用下实现双绞盘精确同步；

绞盘(10)采用半圆型绳槽，缆绳进出方式采用下进下出的方式，并设置过渡轮进行导向，以便降低高度，并使双驱动电机向两端延伸，利于布局安装，其中两两相邻绳槽的摩擦系数比均为1：1.5，其中入绳槽摩擦系数最小，缆绳进出方式采用了下进下出的方案，并增加过渡轮进行导向，以便降低高度，并使双驱动电机向两端延伸，利于布局安装。

2.根据权利要求1所述的一种用于浮空器升空回收的机电式绞车系统，其特征在于：该系统包括双折线卷筒(1)、支架(2)、储缆电机(3)、导向轮(5)、伺服电机(6)、单向丝杠(7)、排缆导轮(8)、缆绳(9)、绞盘(10)、绞盘电机(11)和过渡轮(12)，其中，负载出缆端(4)依次通过所述导向轮(5)和过渡轮(12)连接至双绞盘(10)，绞盘(10)由绞盘电机(11)驱动转动，所述绞盘(10)上的缆绳(9)通过排缆导轮(8)连接至双折线卷筒，所述双折线卷筒设置在支架(2)上且由支架(2)上的储缆电机(3)驱动转动，所述排缆导轮(8)由伺服电机(6)、单向丝杠(7)进行驱动以便实现排缆导轮的位置调节。

3.根据权利要求1所述的一种用于浮空器升空回收的机电式绞车系统，其特征在于：双折线卷筒(1)一端安装有光电复合旋转连接器，光电复合旋转连接器旋转中心与储缆筒的轴心同心，双折线卷筒(1)的储缆电机(3)采用变频调速方式，设置为直接力矩控制，且其力矩方向始终设置为收缆方向，通过直接转矩控制保持与驱动绞车收放同步，排缆装置的单向丝杠(7)的两端采用接近开关控制换向，并通过行程开关作超限保护，排缆导轮采用空气弹簧平衡,以便自适应排缆层数变化。

4.根据权利要求3所述的一种用于浮空器升空回收的机电式绞车系统，其特征在于：储缆绞车上装有张力测量装置，配合控制器输出电压的变化来控制电机的输出力矩，通过张力闭环控制，达到缆绳排缆的张力的保持，防止多层排缆时的塌陷错位，所述储缆筒采用双折线绳槽结构固化第一层排缆，并使以后各层具有继承性，以保证整齐排缆。

5.根据权利要求3所述的一种用于浮空器升空回收的机电式绞车系统，其特征在于：排缆装置的伺服电机(6)由工控机作为控制器对伺服电机发出PWM脉冲量进行位置控制，结合伺服电机(6)自带的编码器、储缆电机(3)的编码器以及单向丝杠(7)两端的接近开关来共同协调伺服电机的转速。

6.根据权利要求1所述的一种用于浮空器升空回收的机电式绞车系统，其特征在于：所述测控系统的数据采集以及控制包括采集缆绳速度、长度、张力信号；把采集到的信号传输给上位机；用于控制绞盘和储缆绞车电机启动、停止及速度调节；以及保护功能；同时还对车身回转电机实施启、停、正反转控制。