CN113823999A - 碳纤维树脂超导或高导复合智能驱雷装备 - Google Patents

Abstract

碳纤维树脂超导或高导复合智能驱雷装备，包括：壳体，所述壳体的材质为碳纤维树脂超导粉末复合材料；放电杆，所述放电杆的数量为多个，所述放电杆均布在壳体上，所述放电杆的材质为碳纤维树脂超导粉末复合材料，每个放电杆上远离壳体的一端分别设有放电针，所述放电针的材质为碳纤维树脂超导粉末复合材料；蝶形放电筒，所述蝶形放电筒设置在壳体下方，所述蝶形放电筒的材质为碳纤维树脂超导粉末复合材料，在蝶形放电筒内设有绝缘支撑，所述绝缘支撑的上方与放电杆相连，所述绝缘支撑的下方连接有正放电齿，在蝶形放电筒内设有与正放电齿相对设置的负放电齿，所述负放电齿与放电杆和放电针相连；所述正放电齿和负放电齿之间形成放电仓。

Description

碳纤维树脂超导或高导复合智能驱雷装备

技术领域：

本发明涉及碳纤维树脂超导或高导复合智能驱雷装备。

背景技术：

雷电防护是指保护建筑物、电力系统及其他一些装置和设施免遭雷电损害的技术措施，主要包括加装均压线、强化接地、埋设消弧线和装设避雷针等措施，其中，装设避雷针是传统雷电防护措施中最为常见的方式。

避雷针是用来保护建筑物、高大树木等避免雷击的装置。在被保护物顶端安装一根接闪器，用符合规格导线与埋在地下的泄流地网连接起来；当雷云放电接近地面时它使地面电场发生畸变。在避雷针的顶端，形成局部电场集中的空间，以影响雷电先导放电的发展方向，引导雷电向避雷针放电，再通过接地地线和接地装置将雷电流引入大地，从而使被保护物体免遭雷击。

随着技术的革新和科技的进步，一种替代避雷针的驱雷设备便应运而生，与避雷针相比，驱雷设备采用电晕离子抑制雷电先导、阻断放电通道的原理，打破传统引雷入地的防雷方式，从不吸引雷电角度出发，建立大范围内无直击雷产生的保护区作为雷电防护设计理念，在雷云电场作用下可以释放电晕离子，能够拒绝雷电、不发生雷击，保护范围大、适用范围广；而现有的驱雷设备设备大多是采用金属材质进行制作，造成驱雷设备整体质量较大，一般在10公斤以上，不方便搬运和安装，在设置和安装过程中不方便移动和操作；并且采用金属材质制作驱雷设备，驱雷设备放电效率较低，从而导致雷电防护等级较低。

发明内容：

本发明实施例提供了碳纤维树脂超导或高导复合智能驱雷装备，能够大大减轻驱雷设备的整体质量，成倍提升驱雷设备的放电效率，安装方式灵活、操作步骤简便，也能够为用户提供全面的雷电防护，适用范围广，解决了现有技术中存在的问题。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

碳纤维树脂超导或高导复合智能驱雷装备，包括：

壳体，所述壳体的材质为碳纤维树脂超导粉末复合材料；

放电杆，所述放电杆的数量为多个，所述放电杆均布在壳体上，所述放电杆的材质为碳纤维树脂超导粉末复合材料，每个放电杆上远离壳体的一端分别设有放电针，所述放电针的材质为碳纤维树脂超导粉末复合材料；

蝶形放电筒，所述蝶形放电筒设置在壳体下方，所述蝶形放电筒的材质为碳纤维树脂超导粉末复合材料，在蝶形放电筒内设有绝缘支撑，所述绝缘支撑的上方与放电杆相连，所述绝缘支撑的下方连接有正放电齿，在蝶形放电筒内设有与正放电齿相对设置的负放电齿，所述负放电齿与放电杆和放电针相连；所述正放电齿和负放电齿之间形成放电仓，所述正放电齿和负放电齿之间放电仓内的空气被击穿，产生高压电弧以形成电弧放电，从而消耗雷云电荷量来降低雷云电压；所述正放电齿和负放电齿的材质为碳纤维树脂超导粉末复合材料。

还包括升降杆架，所述升降杆架的材质为碳纤维，所述升降杆架通过顶部的法兰盘与正放电齿底部相连。

升降杆架包括基体，在基体的顶部设有多个依次连接的伸缩节，所述伸缩节的半径由下到上依次减少；每个伸缩节的顶部分别设有凸轮手柄，所述凸轮手柄用于锁紧伸缩节。

在升降杆架上还设有固定件，所述固定件包括与法兰盘相连的若干根抗风绳和与基体相连的若干根固定连杆。

所述抗风绳的一端分别与法兰盘相连，所述抗风绳的另一端分别与地面上的插地棒相连；在抗风绳上还设有收紧器，所述收紧器用于将抗风绳拉紧固定；所述插地棒的数量为3-6根，所述插地棒由防腐热镀锌制成，所述插地棒的直径为15mm-25mm，长度不低于400mm；所述插地棒的一端设有斜尖，另一端为T型端口。

所述固定连杆包括第一连杆和第二连杆，所述第一连杆的一端与基体上部的转轴活动连接，所述第一连杆的另一端与地面上的插地棒固定连接；所述第二连杆的一端与基体下部的转轴活动连接，所述第二连杆的另一端通过活动套管与第一连杆相连；所述活动套管包括与第一连杆相连的转轴和凸轮手柄。

在基体的顶部设有气泡水平仪，所述气泡水平仪用于保持基体与海平面垂直。

在每个伸缩节上分别设有地线套环，在法兰盘上还设有压紧螺钉，所述压紧螺钉用于将地线与正放电齿紧固连接。

所述碳纤维树脂超导粉末复合材料由碳纤维与树脂、超导粉末材料经模压、拉挤或负压浇铸成型。

所述放电杆分别与壳体插接相连或通过紧固螺栓相连，所述紧固螺栓的材料为碳纤维复合材料或不锈蚀金属高强材料；所述壳体为浇铸或模压成型；所述放电杆、放电针、正放电齿和负放电齿为拉挤或卷制成型；升降杆架是由高强度碳纤维复合材料卷制制成。

本发明采用上述结构，通过将驱雷设备上的主要部件的材质更换成碳纤维树脂超导粉末复合材料，从而将驱雷设备的质量由10公斤以上降低为3公斤左右，可以更好的与升降杆架配合使用，保持结构稳定不发生晃动，并且还能成倍提升驱雷设备的放电效率；通过升降杆架来支撑并调节驱雷设备的高度，可以根据实际需求来设定驱雷设备的位置，通过挡风绳和固定连杆将升降杆架固定在地面上，在收紧器的作用下，将抗风绳拉紧固定，配合气泡水平仪，从而保证升降杆架的位置稳定、不发生偏移；通过压紧螺钉将地线和正放电齿紧固连接，再通过伸缩节上的地线套环将地线接地设置；通过升降杆架带动驱雷设备到达指定高度进行雷电防护，以满足多种应用场景和应用环境，具有轻质便捷、简单实用的优点。

附图说明：

图1为本发明驱雷设备的结构示意图。

图2为本发明驱雷设备的剖视图。

图3为本发明的结构示意图。

图4为本发明的工作状态示意图。

图5为本发明的活动套管的结构示意图。

图6为本发明的抗风绳和收紧器的结构示意图。

图7为本发明的伸缩节的结构示意图。

图8为本发明的地线套环的结构示意图。

图9为本发明的法兰盘和压紧螺钉的结构示意图。

图10为本发明的插地棒的结构示意图。

图中，1、壳体，2、基体，3、伸缩节，4、凸轮手柄，5、法兰盘，6、抗风绳，7、插地棒，8、第一连杆，9、第二连杆，10、蝶形放电筒，11、正放电齿，12、放电杆，13、放电针，14、绝缘支撑，15、活动套管，16、收紧器，17、气泡水平仪，18、地线套环，19、压紧螺钉，20、负放电齿，21、地线。

具体实施方式：

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。

如图1-10中所示，碳纤维树脂超导或高导复合智能驱雷装备，包括：

壳体1，所述壳体1的材质为碳纤维树脂超导粉末复合材料；

放电杆12，所述放电杆12的数量为多个，所述放电杆12均布在壳体1上，所述放电杆12的材质为碳纤维树脂超导粉末复合材料，每个放电杆12上远离壳体1的一端分别设有放电针13，所述放电针13的材质为碳纤维树脂超导粉末复合材料；

蝶形放电筒10，所述蝶形放电筒10设置在壳体1下方，所述蝶形放电筒10的材质为碳纤维树脂超导粉末复合材料，在蝶形放电筒10内设有绝缘支撑14，所述绝缘支撑14的上方与放电杆12相连，所述绝缘支撑14的下方连接有正放电齿11，在蝶形放电筒10内设有与正放电齿11相对设置的负放电齿20，所述负放电齿20与放电杆12和放电针13相连；所述正放电齿11和负放电齿20之间形成放电仓，所述正放电齿11和负放电齿20之间放电仓内的空气被击穿，产生高压电弧以形成电弧放电，从而消耗雷云电荷量来降低雷云电压；所述正放电齿11和负放电齿20的材质为碳纤维树脂超导粉末复合材料。

还包括升降杆架，所述升降杆架的材质为碳纤维，所述升降杆架通过顶部的法兰盘5与正放电齿11底部相连。

升降杆架包括基体2，在基体2的顶部设有多个依次连接的伸缩节3，所述伸缩节3的半径由下到上依次减少；每个伸缩节3的顶部分别设有凸轮手柄4，所述凸轮手柄4用于锁紧伸缩节3。

在升降杆架上还设有固定件，所述固定件包括与法兰盘5相连的若干根抗风绳6和与基体2相连的若干根固定连杆。

所述抗风绳6的一端分别与法兰盘5相连，所述抗风绳6的另一端分别与地面上的插地棒7相连；在抗风绳6上还设有收紧器16，所述收紧器16用于将抗风绳6拉紧固定；所述插地棒7的数量为3-6根，所述插地棒7由防腐热镀锌制成，所述插地棒7的直径为15mm-25mm，长度不低于400mm；所述插地棒7的一端设有斜尖，另一端为T型端口。

所述固定连杆包括第一连杆8和第二连杆9，所述第一连杆8的一端与基体2上部的转轴活动连接，所述第一连杆8的另一端与地面上的插地棒7固定连接；所述第二连杆9的一端与基体2下部的转轴活动连接，所述第二连杆9的另一端通过活动套管15与第一连杆8相连；所述活动套管15包括与第一连杆8相连的转轴和凸轮手柄4。

在基体的顶部设有气泡水平仪，所述气泡水平仪用于保持基体与海平面垂直。

在每个伸缩节3上分别设有地线套环18，在法兰盘5上还设有压紧螺钉19，所述压紧螺钉19用于将地线21与正放电齿11紧固连接。

所述碳纤维树脂超导粉末复合材料由碳纤维与树脂、超导粉末材料经模压、拉挤或负压浇铸成型。

所述放电杆分别与壳体插接相连或通过紧固螺栓相连，所述紧固螺栓的材料为碳纤维复合材料或不锈蚀金属高强材料；所述壳体1的碳纤维树脂超导粉末复合材料由石墨碳纤维、超导粉末和高温树脂复合在一块并浇铸或模压成型；所述放电杆12、放电针13、正放电齿11和负放电齿20上的碳纤维树脂超导粉末复合材料是由石墨碳纤维、超导粉末和超高温树脂拉挤成型或卷制成型；升降杆架是由高强度碳纤维复合材料卷制制成。

本发明实施例中的碳纤维树脂超导或高导复合智能驱雷装备的工作原理为：将驱雷设备总成内除绝缘支撑外的主要部件的材质全部从金属材料替换为碳纤维树脂超导粉末复合材料，从而大大减轻了驱雷设备的质量，从10公斤以上的质量降低为3公斤左右，方便搬运和安装，为单兵携带，并且还可以成倍提升整体放电效率，为用户提供更加全面的雷电防护，安装方式灵活，适用范围广。

碳纤维由碳元素组成的一种特种纤维。具有耐高温、抗摩擦、导电、导热及耐腐蚀等特性外形呈纤维状、柔软、可加工成各种织物，由于其石墨微晶结构沿纤维轴择优取向，因此沿纤维轴方向有很高的强度和模量。碳纤维的密度小，因此比强度和比模量高。碳纤维的主要用途是作为增强材料与树脂、金属、陶瓷及炭等复合，制造先进复合材料。

而超导材料处于超导态时电阻为零，能够无损耗地传输电能。如果用磁场在超导环中引发感应电流，这一电流可以毫不衰减地维持下去，因此，将碳纤维、树脂和超导材料进行符合压制就可以得到碳纤维树脂超导粉末复合材料，能够同时获取多项优质的性能，可以作为驱雷设备上主要部件的制备材料。

整机总成中，所有部件都不采用金属制品件，采用碳纤维树脂超导粉末复合材料的强度是金属制品的3倍以上；具体的，壳体1上的碳纤维树脂超导粉末复合材料是由石墨碳纤维、超导粉末和高温树脂复合在一块并浇铸或模压成型，其强度是铝合金的5倍以上，而质量只是铝合金的三分之一，同时性能还可以提升一倍以上；而放电杆12、放电针13和正放电齿11上的碳纤维树脂超导粉末复合材料是由石墨碳纤维、超导粉末和超高温树脂拉挤成型；紧固件全部是由石墨碳纤维复合材料制成，升降杆架是由高强度碳纤维复合材料制成。

在碳纤维树脂超导粉末复合材料中，树脂采用耐高温酚醛树脂，可在高温下不燃烧，多用于军工和航天领域。而超导材料在一定使用状况下可以用高导材料进行替换。

并且驱雷设备的工作原理为：在雷云电场作用下，静电感应时，尖端聚集了大量的正电荷沿导电杆传导给防雷设备壳体内部的尖端放电极面为负极，放电电极被绝缘子隔断了直接下导的通路。此绝缘子上端为壳体，下端为正极接地体，正负两极间隔一定模数的空气间隙，当雷云飘到智能防雷设备上方时，防雷设备与带电云层形成了一个电容器，当云层上电荷较多时，放电间隙的空气会被击穿，产生高压电弧，形成电弧放电，消耗雷云电荷量及降低雷云电压，有效抑制雷云和保护物之间的模拟电容器电压增高，杜绝了跨步电压触电，克服了传统避雷针接闪导电入地高压感应带来严重的伤害，从而保护了弱电设备及高端电子仪器不被雷击。又因壳体上分布不同角度的放电针，从而能够全面消除雷电先导，与现有的驱雷设备相比，有了明显的进步和改善，能够更好的适应不同的应用环境和应用场景。

在整体方案中，升降杆架采用三角稳定结构原理，架设速度较快，环境适应能力强，安全可靠、安装操作简单、附件少、携带方便；特别说明的，升降杆架的材质包括但不限于碳纤维，也可选择其他类型的轻质材料进行制作，需要根据应用场景的不同而进行相应的选择。

在架设升降杆架的过程中，首先要选择较为坚实的地面进行架设，当需要在松软地面进行架设时，必须在手动升降杆架底座下铺设结实垫板，增大接触面积，防止手动升降杆架下陷倒塌；将升降杆架直立，打开活动套管15上的凸轮手柄4，将第一连杆8和第二连杆9向外拉动，在转轴的作用下，第一连杆8、第二连杆9与基体2形成一定的角度，锁紧凸轮手柄4，同时通过地钉将第一连杆8固定在插地棒7上，再通过观察基体2上的气泡水平仪17保证基体2垂直地面，调节升降杆架的垂直状态，使气泡水平仪17的气泡处于中间位置，升降杆架设置完成。

在升降杆架上的第一连杆8和第二连杆9的数量大多数情况下为3个，采用三角稳定原理，进一步提升装置的整体稳定性；升降杆架上的伸缩节3数量大多为6-12个，以满足不同场景的调节高度需求。

升降杆架固定设置完毕后，需要将驱雷设备安装在升降杆架上，首先需要打开升降杆架顶部伸缩节3的凸轮手柄4，将顶部伸缩节3拉出一段距离后再压紧凸轮手柄4，再通过螺栓和法兰盘5将驱雷设备和升降杆架进行安装；安装完毕后，再将抗风绳6进行安装，一般情况下，抗风绳6的数量和固定连杆的数量是对应设置的，在收紧器16的作用下，可以拉紧固定抗风绳6；抗风绳6安装完毕后，进行地线21的安装，首先将地线21的一端接触片插入驱雷设备的紫铜垫圈和驱雷设备平面之间，然后拧紧压紧螺钉19，使地线与驱雷设备紧固连接，地线压紧后，再逐次穿过各个伸缩节3上的地线套环18接地设置。

部件安装完毕后，升降杆架开始进行上升操作，分别逐节打开凸轮手柄4，将其上一节杆体向上拉出直到不能拉动为止，再沿逆时针方向旋转凸轮手柄4将其压紧完成顶部一节杆体的锁紧操作。依次按照本操作方法逐节将下面的各节锁紧，完成上升操作。

在收紧器16的作用下，将收紧器16的过线孔与抗风绳6同心后，再将向沿抗风绳6的斜向上方运动，当抗风6绳被拉紧后，将收紧器16向上翻转至于抗风绳6平行，再将抗风绳6挂在收紧器16的挂耳中，完成抗风绳6的收紧，通过这样的操作，可调节手动升降杆架升高后的垂直状态。

安装操作完毕后，驱雷设备到达指定高度，进入工作状态，开始进行雷电防护。

使用完毕后，收缩升降杆架、将顶部的驱雷设备取下；将升降杆顶部拉线盘上的抗风绳3挂钩取出，并将抗风绳6缠绕在收紧器16上装入背包；将地钉和插地棒撤收装入运输包内，即可完成装备的回收。

在驱雷设备上的主要部件例如壳体1、放电杆12和蝶形放电筒10的材质均为碳纤维树脂超导粉末复合材料，所述碳纤维树脂超导粉末复合材料由碳纤维与树脂、超导材料复合压制而成，更加轻质，并且放电效率更高。

综上所述，本发明实施例中的碳纤维树脂超导或高导复合智能驱雷装备采用更轻质的碳纤维树脂超导粉末复合材料能够大大减轻驱雷设备的整体质量，成倍提升驱雷设备的放电效率，安装方式灵活、操作步骤简便，也能够为用户提供全面的雷电防护，适用范围广。

上述具体实施方式不能作为对本发明保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。

本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.碳纤维树脂超导或高导复合智能驱雷装备，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体的材质为碳纤维树脂超导粉末复合材料；

放电杆，所述放电杆的数量为多个，所述放电杆均布在壳体上，所述放电杆的材质为碳纤维树脂超导粉末复合材料，每个放电杆上远离壳体的一端分别设有放电针，所述放电针的材质为碳纤维树脂超导粉末复合材料；

蝶形放电筒，所述蝶形放电筒设置在壳体下方，所述蝶形放电筒的材质为碳纤维树脂超导粉末复合材料，在蝶形放电筒内设有绝缘支撑，所述绝缘支撑的上方与放电杆相连，所述绝缘支撑的下方连接有正放电齿，在蝶形放电筒内设有与正放电齿相对设置的负放电齿，所述负放电齿与放电杆和放电针相连；所述正放电齿和负放电齿之间形成放电仓，所述正放电齿和负放电齿之间放电仓内的空气被击穿，产生高压电弧以形成电弧放电，从而消耗雷云电荷量来降低雷云电压；所述正放电齿和负放电齿的材质为碳纤维树脂超导粉末复合材料。

2.根据权利要求1所述的碳纤维树脂超导或高导复合智能驱雷装备，其特征在于：还包括升降杆架，所述升降杆架的材质为碳纤维，所述升降杆架通过顶部的法兰盘与正放电齿底部相连。

3.根据权利要求2所述的碳纤维树脂超导或高导复合智能驱雷装备，其特征在于：升降杆架包括基体，在基体的顶部设有多个依次连接的伸缩节，所述伸缩节的半径由下到上依次减少；每个伸缩节的顶部分别设有凸轮手柄，所述凸轮手柄用于锁紧伸缩节。

4.根据权利要求3所述的碳纤维树脂超导或高导复合智能驱雷装备，其特征在于：在升降杆架上还设有固定件，所述固定件包括与法兰盘相连的若干根抗风绳和与基体相连的若干根固定连杆。

5.根据权利要求4所述的碳纤维树脂超导或高导复合智能驱雷装备，其特征在于：所述抗风绳的一端分别与法兰盘相连，所述抗风绳的另一端分别与地面上的插地棒相连；在抗风绳上还设有收紧器，所述收紧器用于将抗风绳拉紧固定；所述插地棒的数量为3-6根，所述插地棒由防腐热镀锌制成，所述插地棒的直径为15mm-25mm，长度不低于400mm；所述插地棒的一端设有斜尖，另一端为T型端口。

6.根据权利要求4所述的碳纤维树脂超导或高导复合智能驱雷装备，其特征在于：所述固定连杆包括第一连杆和第二连杆，所述第一连杆的一端与基体上部的转轴活动连接，所述第一连杆的另一端与地面上的插地棒固定连接；所述第二连杆的一端与基体下部的转轴活动连接，所述第二连杆的另一端通过活动套管与第一连杆相连；所述活动套管包括与第一连杆相连的转轴和凸轮手柄。

7.根据权利要求3所述的碳纤维树脂超导或高导复合智能驱雷装备，其特征在于：在基体的顶部设有气泡水平仪，所述气泡水平仪用于保持基体与海平面垂直。

8.根据权利要求3所述的碳纤维树脂超导或高导复合智能驱雷装备，其特征在于：在每个伸缩节上分别设有地线套环，在法兰盘上还设有压紧螺钉，所述压紧螺钉用于将地线与正放电齿紧固连接。

9.根据权利要求1所述的碳纤维树脂超导或高导复合智能驱雷装备，其特征在于：所述碳纤维树脂超导粉末复合材料由碳纤维与树脂、超导粉末材料经模压、拉挤或负压浇铸成型。

10.根据权利要求9所述的碳纤维树脂超导或高导复合智能驱雷装备，其特征在于：所述放电杆分别与壳体插接相连或通过紧固螺栓相连，所述紧固螺栓的材料为碳纤维复合材料或不锈蚀金属高强材料；所述壳体为浇铸或模压成型；所述放电杆、放电针、正放电齿和负放电齿为拉挤或卷制成型；升降杆架是由高强度碳纤维复合材料卷制制成。

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