مجموعه مرکز کنترل حرکت و لنگرگاه بالن مقید مخابراتی با قابلیت مونتاژ و دمونتاژ ماژولار

زمینه فنی اختراع مربوط

این اختراع مرتبط با قسمت مکانیک و محرکه مرکز کنترل حرکت بالنهایی است که با یک طناب به لنگرگاه خود مقید می­شوند و وظیفه حمل و نگهداری محموله مخابراتی را در ارتفاعهای بالا به عهده دارند. اجزاء به گونه ای هستند که به صورت راحت و سریع به حالت ماژولار مونتاژ و دمونتاژ می­شوند.

مشکل فنی و بیان اهداف اختراع

در مواردی که برای تقویت امواج مخابراتی استفاده از دکلهای مخابراتی امکان پذیر نیست (مانند مناطق صعب العبور، حوادث طبیعی مثل زلزله، نصب در ارتفاعهای زیاد و …) راهکار پیشنهادی استفاده از بالنهای مقید پرشونده از هلیم است که در اثر نیروی بویانسی تا ارتفاعهای زیادی بالا می­رود و کار کردن با آن راحت است. محموله مخابراتی به بالن بسته شده و توسط بالن تا ارتفاع مورد نظر پرواز می­کند. مشکل اصلی کنترل حرکت و نگهداری بالن در ارتفاعهای مختلف است به گونه­ای که هم مقید بودن آن و ارتفاع پروازی حفظ شود بخصوص زمانی که جریانات جوی نامساعدی وجود داشته باشد. در عین حال باید ارتباط مخابراتی حفظ شود. در این اختراع سامانه­ای ارایه شده است که با در نظر گرفتن شرایط مناطقی که عملیات در آنجا انجام می­شود سعی در حل این مشکل دارد.

شرح وضعیت دانش پیشین و سابقه پیشرفت هایی که در ارتباط با اختراع ادعایی وجود دارد

بالن در واقع محفظه­ای است ساخته شده از پارچه­ای با جنس ویژه (بیشتر گروه خاصی از مواد پلیمری مانند vectran ) که درون آن را از گازی مانند هلیم که چگالی و وزن آن سبکتر از هوا است پر می­کنند. به علت سبکتر بودن گاز هلیم از هوا، خاصیت بویانسی بوجود می­آید و نیروی تولید شده باعث می­شود که بالن به سمت بالا حرکت کند و تا ارتفاع زیادی حرکت کند. از شکل خاصی از بالن­ها به نام کشتی هوایی به صورت جدی از سال ۱۹۰۰ میلادی به بعد استفاده شده و از آنها برای جابجایی مسافر استفاده می­شد. در جنگ جهانی دوم آلمانها از این وسایل برای بمباران مواضع طرف مقابل استفاده می­کردند. این وسایل روز به روز پیشرفت می کردند تا اینکه یکی از آنها دچار حادثه شد و آتش گرفت و به این دلیل استفاده از آنها متوقف گردید. در سالهای اخیر با پیشرفت فناوری توجه­ها مجددا به استفاده از این ادوات هم در نوع بالن و هم در نوع کشتی هوایی معطوف شده است. قابل ذکر است که نوع بالنی حالت مقید دارد و کشتی هوایی قابلیت پرواز مانند هواپیما را دارد. در این بین کشورهایی مانند آمریکا ( شرکت TCOM ) و سوییس ( شرکت stratxx ) توسعه دهنده سیستمهای بالنی هستند. مهمترین استفاده­ای هم که از این بالن­ها می­شود کاربردهای مخابراتی و کاربردهای پایشی است. برای استفاده از این بالنها هم ادواتی باید روی زمین استفاده شود تا قادر به انجام ماموریت خود باشند از مهمترین این ادوات مرکز کنترل حرکت بالن و لنگرگاه آن است. شرکتهای مطرح در این زمینه تجهیزات مشابهی طراحی کرده اند و ساخته اند. اما هیچکدام از آنها قابلیت حمل و نقل آسان و مونتاژ سریع را ندارند و بنابراین نمی­توان از آنها در هر شرایط و هر مکانی استفاده کرد. زیرا ابعاد بزرگ و وزن سنگینی دارند.

ارائه راه حل برای مشکل فنی موجود همراه با شرح دقیق و کافی و یکپارچه اختراع

در این اختراع دستگاهی ساخته شده که در آن زیرسامانه هایی وجود دارد که الزامات مربوط به مقید کردن بالن مخابراتی را به شرح زیر برآورده می­کند

1. تنظیم ارتفاع پروازی بالن تا ارتفاع دلخواه:

این مجموعه دارای قسمتهایی شامل الکتروموتور و گیربکس قرقره جمع کننده طناب و سنسور دورانی سر شفت است. میزان ارتفاع پروازی متناسب با میزان باز یا جمع شدن طناب است که خود متناسب با تعداد دوران قرقره است. تعداد دوران قرقره هم توسط حسگر دورانی نصب شده بر روی شفت سنجیده می­شود. علاوه بر این سرعت حرکت بالن در راستای ارتفاعی قابل تنظیم است که بدین ترتیب زمان عملیات را می­توان تحت کنترل در آورد

2. جلوگیری از آسیب رسیدن به طناب و کابلهای فیبر نوری:

این زیرسامانه به گونه­ای طراحی شده که در صورتی که میزان کشیدگی طناب و نیروی روی آن از حدی بیشتر شود با دستوراتی صادر می­کند عملیات متوقف می­شود و به زیرسامانه تنظیم ارتفاع دستور بازگشت به زمین را صادر می­کند. علاوه بر این در حین عملیات بازگشت بالن به زمین از پیچ و تاب برداشتن طناب و پاره شدن آن جلوگیری می­کند.

3. زیرسامانه کنترل رفتار دینامیکی و حرکتی بالن:

این زیرسامانه به گونه­ای طراحی شده که در عین اینکه بالن مقید شده، می­تواند رفتار دینامیکی و حرکتی آن را کنترل و دنبال کند. تا بدین ترتیب عملیات با موفقیت به انجام رسد و همچنین از آسیب رسیدن به بالن جلوگیری شود.

4. قابلیت نصب، حمل و نقل آسان:

لازم به ذکر است که همه این زیرسامانه ها به صورت ماژولار طراحی شده­اند و در محدوده­ای به قطر یک و نیم متر و طول دو و نیم متر روی همدیگر نصب می­شوند و با همدیگر دستگاه مورد نظر راتشکیل می­دهند. هرکدام از این زیر سامانه ها درون یک جعبه نگهداری می­شوند و می­توانند توسط دو نفر حمل شوند. این ویژگی قابلیت عملیات پذیری کل دستگاه را افزایش می­دهد. به این معنی که در هنگامی که قرار است عملیات انجام شود بخصوص در مواقع بحرانی، مانند بلایای طبیعی که امکان شبکه مخابراتی شهری و منطقه­ای وجود دارد، با سرعت زیادی می­توان این دستگاه را به محل حادثه انتقال داد و در زمان کمی دستگاه را مونتاژ و نصب کرد و از آن بهره برداری نمود.

وجود درجه آزادی حول محور دوران باعث می­شود که بتوان حرکتهای دورانی بالن را که در اثر جریانات جوی ایجاد می­شود دنبال کرد.

برای آنکه در شروع عملیات بتوان تجهیزات مخابراتی را زیر بالن نصب کرد باید بالن را در ارتفاع مشخصی نگه داشت. بدین منظور سازه­ای طراحی شد که نخهای مقید کننده بالن را بتوان به آن بست. مجموعه این سازه بر روی صفحه بالایی میز دوار مونتاژ می­شود. و بدین ترتیب جزیی از صفحه بالایی میز می­شود و به همراه آن دوران می­کند.

بیان واضح و دقیق مزایای اختراع ادعایی نسبت به اختراعات پیشین

• قابلیت عملیات پذیری بالا: هر زیر سیستم به صورت جداگانه مونتاژ شده و در جعبه­ای نگه داری می­شود و به همین دلیل قابلیت حمل و نقل خوبی دارند. در هنگام عملیات از جعبه بیرون آورده می­شود و در زمان کم به راحتی در کنار هم قرار می­گیرند (شکل ۸) و دستگاع را تشکیل می­دهند
• جلوگیری از آسیب رسیدن به طناب و کابلهای فیبر نوری: با توجه به مکانیزمهای طراحی شده کمترین تنش بر طناب وارد شده و در نتیجه کمترین آسیب را می بیند.
• کنترل رفتار دینامیکی و و دنبال کردن حرکت بالن

ذکر صریح کاربرد صنعتی اختراع

از این اختراع به عنوان جایگزین دکل­های مخابراتی می­توان استفاده کرد. با این تفاوت که دیگر محدودیت تغییر به خصوص افزایش ارتفاع نسبت به این دکلها وجود نخواهد داشت. البته با نصب دوربین بر روی بالن می­توان از آن به عنوان سامانه پایشی استفاده کرد.

ثبت اختراع رایگان