флагшток

Формула изобретения

1. Флагшток с принудительно развивающимся флагом, содержащий собственно флагшток с устройством для поддержания флага в его верхней части, причем флагшток выполнен полым, источник сжатого воздуха и основание, отличающийся тем, что флагшток выполнен в виде полой трубы телескопической конструкции, состоящей из нескольких цилиндрических труб разного диаметра, для технического обслуживания служат лючки, расположенные в зоне доступа к механизмам, высота флагштока зависит от количества составляющих его труб-звеньев и ограничивается массой в соотношении с размером и массой основания, в верхней части флагштока в месте расположения флага по вертикали находится несколько отверстий с резьбой, на резьбу этих отверстий навинчиваются насадки, предназначенные для подачи воздуха от источника сжатого воздуха на флаг, насадки могут отличаться друг от друга направлением выходного отверстия, что изменяет направление подачи воздуха на флаг под углом , направление выходного отверстия насадки относительно флага можно регулировать поворотом насадки на своей резьбе, насадки могут быть расположены по вертикали последовательно, параллельно, змейкой, в шахматном порядке, при консервации флагштока на насадки установлены заглушки.

2. Флагшток по п.1, отличающийся тем, что в верхней части внутри флагштока установлен профильный патрубок, предназначенный для уменьшения турбулентности воздушного потока, который может состоять из нескольких параллельных секций для разделения воздушного потока на более мелкие, а также изолирует электромеханическую часть управляющей системы.

3. Флагшток по п.1, отличающийся тем, что имеет общее соединение с флагом через одну стропу троса, имеющего форму замкнутого кольца, проходящего через два направляющих ролика.

4. Флагшток по п.1, отличающийся тем, что внутри флага по кромке, прилегающей к насадкам, вшит эластичный П-образный каркас, флаг крепится к стропе скрепками, расположенными между насадками, на флагштоке имеется фиксатор троса.

5. Флагшток по п.1, отличающийся тем, что на вершине флагштока находится управляющая система, закрытая декоративной сферой, внутренняя полость декоративной сферы свободно сообщается с атмосферой и выполнена в форме многократно рассеченного в горизонтальной плоскости шара, удерживаемого за счет ребер жесткости.

6. Флагшток по п.1, отличающийся тем, что имеет корзину крепления, представляющую собой «скелетную» конструкцию цилиндрической формы, соединенную со своей осевой частью силовыми элементами, в центральной части корзина имеет по всей высоте круглую проточку для прохождения через нее оси вращения, корзина крепления вместе с собственно флагштоком устанавливается на верхнюю часть шестерни вращения.

7. Флагшток по п.1, отличающийся тем, что имеет ось вращения, которая выполняет роль силового связующего звена через корзину с собственно флагштоком и его основанием, в верхней части ось крепится к корзине крепления, проходит по вертикали сквозь корзину крепления, шестерню вращения, подшипник тарелки основания и подшипник цилиндра основания, во внутренней полости оси есть вертикальный канал, по которому проходит электропроводящий кабель, соединяющий следящую и управляющую системы, в верхней части оси находится штепсельный разъем, в средней части оси установлены коммутационные кольца, через которые обеспечивается электрическая связь между различными системами флагштока при поворотах оси на любые углы, в нижней точке внутреннего вертикального канала оси имеется отвод, предназначенный для удаления конденсата.

8. Флагшток по п.1, отличающийся тем, что имеет шестерню вращения, которая предназначена для передачи от системы шестерен крутящего момента от электропривода к флагштоку, шестерня вращения представляет собой кольцеобразную конструкцию большого диаметра, в средней части она полая, в верхней части имеется несколько отверстий с резьбой, на которых крепятся фланцы для фиксации к флагштоку.

9. Флагшток по п.1, отличающийся тем, что его основание состоит из двух основных элементов - тарелки основания и цилиндра основания, тарелка основания имеет в своей верхней части подшипники, которые равноудалены друг от друга по периметру тарелки, нижняя часть подшипников в гнезде имеет зазор с тарелкой основания и с ней не соприкасается, в центральной части тарелки основания снизу расположен осевой подшипник, который внешней обоймой зафиксирован с тарелкой основания, а внутренней обоймой зафиксирован с осью вращения основания, обеспечивающий жесткость флагштока от горизонтальных смещений и свободное вращение оси относительно самой тарелки, тарелка основания имеет в центральной части сквозные окна для прохождения воздуха от компрессора в полость флагштока, в тарелке расположено отверстие для вертикальной оси шестеренки электропривода, к тарелке основания по внешнему периметру с помощью винтов крепится защитная юбка, служащая для ограждения вращающихся частей флагштока от случайных контактов, а также юбка создает дополнительное сопротивление утечке воздуха, идущего от компрессора.

10. Флагшток по п.1, отличающийся тем, что имеется цилиндр основания, который вместе с тарелкой основания является частью конструкции, предназначенной для фиксации флагштока в вертикальной плоскости, цилиндр основания состоит из полого цилиндра, в котором установлена гильза с фланцем, на фланце установлен подшипник качения, который фиксируется своей внешней обоймой к цилиндру основания, а внутренней обоймой к оси флагштока, в верхней части цилиндр основания имеет цилиндрические проточки-окна, к которым подводится воздух от компрессора, там же расположено отверстие для оси шестеренчатого привода электродвигателя и отверстия для крепления тарелки основания к цилиндру основания.

11. Флагшток по п.1, отличающийся тем, что имеется следящая система, расположенная в верхней части флагштока, в следящую систему входят флюгер, анерубометр, датчик влажности, флюгер передает электрический сигнал-команду через следящий блок на управляющий блок электропривода, анерубометр расположен соосно с флюгером, он в зависимости от измеряемой им скорости воздушного потока в автоматическом режиме включает или выключает компрессор, датчик влажности воздуха расположен в декоративной сфере наверху флагштока, в зависимости от задатчика влажности воздуха, расположенного в блоке следящей системы датчика влажности, подается сигнал в управляющий блок компрессора.

12. Флагшток по п.1, отличающийся тем, что в качестве источника сжатого воздуха использован компрессор, подающий сжатый воздух во внутреннюю полость флагштока, при этом проходя по полости воздух выходит через выходные отверстия и насадки, в компрессоре может быть система подогрева воздуха.

13. Флагшток по п.1, отличающийся тем, что имеет электромеханический привод, который состоит из электродвигателя с блоком шестеренчатых передач и блока управляющей системы, при этом в автоматическом режиме электропривод работает по команде управляющего блока, получающего сигнал от блока следящей системы флюгера, блок контролирует положение флюгера, при изменении положения которого формируется электрический сигнал для управляющей системы электропривода.

14. Флагшток по п.1, отличающийся тем, что имеет два режима работы - автоматический и ручной.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к флагштоку, на котором закреплен флаг, принудительно развивающийся независимо от погодных и атмосферных условий.

Известны флагштоки, на которых закреплены флаги - государственные либо фирменные с эмблемами и логотипами, см., например, патенты США № 3798816, 5450811 (1, 2).

Наиболее близким техническим решением относительно заявляемого служит патент США № 3997993, представляющий собой флагшток с принудительно развивающимся флагом, содержащий флагшток с устройством для поддержания флага в его верхней части, причем флагшток выполнен полым, в верхней части флагштока выполнено по крайней мере одно отверстие для подачи сжатого воздуха в направлении флага, имеется источник сжатого воздуха и основание (3).

Однако аналоги, включая прототип, обладают ограничением по режиму работы.

Задачей настоящего изобретения является функционирование флагштока как в автоматическом, так и ручном режимах, а техническим решением повышение надежности и упрощение технического обслуживания флагштока. Таким образом, конструкцию можно усложнять или упрощать в зависимости от функциональной необходимости.

Предлагаемая конструкция флагштока 1 (фиг.1) позволяет при поднятом на нем флаге или вымпеле постоянно развиваться им даже при полном отсутствии ветра. В конструкцию можно как вводить, так и убирать функциональные блоки или элементы, т.к. каждый из них может выполнять свою функцию автономно и не влиять на работу других блоков или элементов.

Флагшток выполняется в виде полой трубы, оптимальной формой выполнения является телескопическая конструкция (Фиг.2). Конструкция состоит из нескольких цилиндрических труб разного диаметра - поз.2 фиг.2. Трубы входят одна в другую по мере уменьшения их диаметра и фиксируются относительно друг друга болтами 3 (фиг.1, 2). Для технического обслуживания служат лючки 4, расположенные в зоне доступа к нужному механизму.

Высота флагштока зависит от количества составляющих его труб-звеньев и ограничивается массой в соотношении с размером и массой основания. Так, флагшток высотой 8-12 м может состоять из трех-четырех звеньев (длина одного звена 2-3 м с внутренним диаметром нижнего звена от 30 см и более).

В верхней части флагштока в месте расположения флага 20 по вертикали находится несколько отверстий с резьбой 7 (фиг.3). На резьбу этих отверстий навинчиваются насадки 8, 9, предназначенные для подачи воздуха от компрессора на флаг. Насадки могут отличаться друг от друга направлением выходного отверстия, что изменяет направление подачи воздуха на флаг под углом (поз.10 фиг.4), улучшая динамику подачи воздуха. Направление выходного отверстия насадки относительно флага можно регулировать поворотом насадки на своей резьбе 9а (фиг.3).Насадки могут быть расположены по вертикали в нескольких вариантах (фиг.4): последовательно - поз.10, параллельно - поз.11, змейкой - поз 12, в шахматном порядке - поз.13.

При консервации флагштока для предотвращения загрязнений и попадания влаги на насадки ставятся заглушки из эластичной резины 14 (фиг.3). В верхней части внутри флагштока установлен профильный патрубок 15, предназначенный для уменьшения турбулентности воздушного потока (показан стрелками) от компрессора 5 к насадкам 8, 9. Профильный патрубок может состоять из нескольких параллельных секций 15 (фиг.3) для разделения воздушного потока на более мелкие, что не только уменьшает турбулентность, но и делает поток воздуха более стабильным. Профильный патрубок также изолирует электромеханическую часть управляющей системы 16 от нежелательного воздействия на нее сжатого воздуха, поступающего от компрессора.

Флагшток имеет общее соединение с флагом 20 только через одну стропу троса 17 (фиг.5). Трос имеет форму замкнутого кольца, проходящего через два направляющих ролика 18.

Для поднятия и спуска флага трос приводится в действие вручную. Ролики установлены на флагштоке таким образом, что флаг располагается по отношению к насадкам только на одной стропе 19. Другая часть стропы троса находится от нее на удалении, равном диаметру ролика 22. Таким образом, эта стропа не препятствует воздушному потоку, идущему от насадок на флаг.

Внутри флага по кромке, прилегающей к насадкам, вшит эластичный П-образный каркас 21, который придает флагу элемент жесткости для улучшения его динамики. Флаг крепится к стропе скрепками 23, расположенными между насадками. На флагштоке имеется фиксатор троса 24 (фиг.1) в виде пружинной скрепки.

На вершине флагштока находится управляющая система 25 (фиг.1, 6), закрытая декоративной сферой. Внутренняя полость декоративной сферы свободно сообщается с атмосферой, что необходимо для работы флюгера и анерубометра. Форма многократно рассеченной в горизонтальной плоскости сферы (шара) удерживается за счет ребер жесткости 26. Декоративная сфера, как наивысшая точка флагштока, имеет заземление 27.

Корзина крепления

Корзина крепления 28 (фиг.7, 12) является одним из силовых звеньев, связывающих флагшток с его основанием. Флагшток крепится к корзине болтами 29. Корзина представляет собой «скелетную» конструкцию цилиндрической формы, соединенную со своей осевой частью силовыми элементами 30 (фиг.7). Эти силовые элементы в поперечном сечении 31 имеют эллипсовидную форму. Такая аэродинамическая форма «обтекания» придается элементам 30 для уменьшения сопротивления воздушному потоку, проходящему сквозь корзины крепления. В центральной части корзина имеет по всей высоте круглую проточку 32 для прохождения через нее оси вращения. В верхней части имеется резьба 33 для крепления оси вращения 43 (фиг.9). Корзина крепления вместе с флагштоком устанавливается на верхнюю часть шестерни вращения (фиг.8), при этом флагшток является жестким связующим звеном между корзиной и шестерней вращения.

Это происходит за счет винтового соединения 29 флагштока с корзиной (фиг.7) и через фланцы 38 (фиг.8) с шестерней вращения.

Ось вращения

Ось вращения 42 (фиг.9, 12) выполняет роль силового связующего звена через корзину с флагштоком и его основанием. В верхней части резьбой 43 (фиг.9) ось крепится к корзине крепления 33 (фиг.7). Таким образом, флагшток, корзина крепления, шестерня вращения и ось представляют собой жестко соединенные между собой элементы конструкции. Ось 32 проходит по вертикали сквозь корзину крепления, шестерню вращения 35 (фиг.8), подшипник тарелки основания 55 (фиг.10) и подшипник цилиндра основания 64 (фиг.11). Ось вращения фиксируется от возможных колебаний в горизонтальной плоскости за счет ее осевых подшипников. За счет подшипников 50 тарелки основания и осевых подшипников 55, 64 (фиг.10, 11) обеспечивается вращение в горизонтальной плоскости оси и корзины крепления с флагштоком и шестерней вращения в любую сторону без ограничений. Во внутренней полости оси есть вертикальный канал 44 (фиг.9), по которому проходит электропроводящий кабель, соединяющий следящую и управляющую системы.

В верхней части оси находится штепсельный разъем 45, в средней части оси в радиальных проточках 46 установлены коммутационные кольца, через которые с прижатыми к ним через пружины контактами 47 штепсельного разъема обеспечивается электрическая связь между различными системами флагштока при поворотах оси на любые углы. В нижней точке внутреннего вертикального канала оси имеется отвод 48, предназначенный для удаления конденсата.

Шестерня вращения

Шестерня вращения 35 (фиг.8, 12) предназначена для передачи от системы шестерен 6 (фиг.1, 12) крутящего момента от электропривода 7 к флагштоку.

Шестерня вращения представляет собой кольцеобразную конструкцию большого диаметра. В средней части она полая. По ее внешнему периметру расположены зубцы 36. В верхней части имеется несколько отверстий с резьбой 37, на которых крепятся фланцы 38 для фиксации ее через болты к флагштоку. В верхней части находится отверстие с насадкой под масленку 39. Это отверстие через внутренний канал 40 связано с радиальным пазом 41, который предназначен для движения по нему верхней части подшипников 50 тарелки основания (фиг.10). Для улучшения условий движения подшипников качения масло смазки через масленку 39 и ее канал подается в радиальный паз 41 шестерни.

Основание флагштока. Тарелка основания

Основание флагштока состоит из двух основных элементов - тарелки основания 49 (фиг.10, 12) и цилиндра основания 62 (фиг.11, 12).

Тарелка основания воспринимает всю вертикальную нагрузку флагштока через расположенные в своей верхней части подшипники 50, которые равноудалены друг от друга по периметру тарелки (количество их не менее трех и варьируется в зависимости от нагрузки на них). Каждый подшипник устанавливается в тарелке в гнездо 51, в котором фиксирует свою ось от горизонтальных перемещений. Внутренняя обойма подшипников от горизонтальных перемещений фиксируется с двух сторон шайбами 52. В нижней части каждого гнезда есть дренажный канал 53 для удаления конденсата и излишков масла. Подшипники смазываются через канал 39, 40, соединяющий верхнюю часть шестерни вращения с ее радиальной проточкой под подшипники 50 тарелки основания. Нижняя часть подшипников в гнезде имеет зазор 54 с тарелкой основания и с ней не соприкасается. В центральной части тарелки основания снизу расположен осевой подшипник 55. Своей внешней обоймой он зафиксирован с тарелкой основания, а внутренней обоймой зафиксирован с осью вращения. Под подшипником в проточке тарелки расположена шайба 56 (фиг.10), имеющая отверстия 57 для удаления конденсата и излишков масла. Смазка подшипника производится по каналу 58 с верхней части тарелки основания. Осевой подшипник тарелки основания одновременно обеспечивает жесткость флагштока от горизонтальных смещений и свободное вращение оси относительно самой тарелки.

Таким образом, за счет вращения шестерни по подшипникам тарелки вместе с ней вращаются связанные вместе флагшток, корзина и ось.

Тарелка основания имеет в центральной части сквозные окна для прохождения воздуха от компрессора в полость 59 флагштока. Количество окон в тарелке зависит от количества патрубков, идущих от компрессора.

В тарелке расположено отверстие 60 для вертикальной оси шестеренки электропривода. Сама тарелка основания через болты жестко крепится к верхней части цилиндра основания 61. К тарелке основания по внешнему периметру с помощью винтов крепится защитная юбка 86 (фиг.12), служащая для ограждения вращающихся частей флагштока от случайных контактов, а также юбка создает дополнительное сопротивление утечке воздуха, идущего от компрессора.

Цилиндр основания

Вместе с тарелкой основания цилиндр основания 62 (фиг.11, 12) является частью конструкции, предназначенной для фиксации флагштока в вертикальной плоскости. Цилиндр основания состоит из полого цилиндра, в котором установлена гильза с фланцем 63. На фланце установлен подшипник качения 64, который фиксируется своей внешней обоймой к цилиндру основания, а внутренней обоймой к оси флагштока. Смазка подшипника обеспечивается за счет поступления смазки на осевой подшипник 55 тарелки основания. В цилиндре основания имеется лючок 65 для технического обслуживания (фиг.11, 12). В нижней части цилиндра расположен пружинный компенсатор заземления 66, который предназначен для обеспечения надежного заземления 67 флагштока и который состоит из сердечника с компенсационной пружиной 68. Сердечник под действием сжатой пружины обеспечивает надежный контакт оси флагштока с заземлением 67. Пружина нижней частью через плоскую шайбу 69 опирается на кольцевой вкладыш 70, который, как и сердечник, имеет дренажные каналы 71, 72, общие для всего цилиндра основания.

В верхней части цилиндр основания имеет цилиндрические проточки-окна 73, к которым подводится воздух от компрессора. Там же расположено отверстие 74 для оси шестеренчатого привода электродвигателя и отверстия 75 для крепления тарелки основания к цилиндру основания.

Следящая и управляющая системы флагштока

Следящая система расположена в верхней части флагштока и закрыта декоративной сферой 25 (фиг.1, 6), которая создает надежную механическую защиту и одновременно обеспечивает свободное сообщение с атмосферой приборов, находящихся внутри нее. Сфера имеет электрическую изоляцию от флагштока и индивидуальный провод заземления, чтобы избежать поражения от статического электричества или удара молнии. В следящую систему входят следующие приборы: флюгер 79, анерубометр 80, датчик влажности 81. Флюгер предназначен для определения направления движения воздуха и выполняет важную роль в работе флагштока. Он практически должен быть включен в работу постоянно в отличие от других блоков и систем. Работа флюгера заключается в том, что при вращении относительно своей вертикальной оси при изменении направления движения ветра он передает электрический сигнал-команду через следящий блок 78 на управляющий блок 77 электропривода. В конструкции флюгера имеется механическая или электрическая демпфирующая система, замедляющая подачу управляющего сигнала при резких перемещениях флюгера. При получении команды от управляющего блока электропривод разворачивает флагшток таким образом, чтобы его насадки повторяли направления флюгера, что не позволяет флагу «захлестнуться», т.к. направление насадок и направление движения воздуха совмещены. В случае необходимости блок флюгера можно выключить, обесточив его.

Анерубометр 80 расположен соосно с флюгером. Он в зависимости от измеряемой им скорости воздушного потока в автоматическом режиме включает или выключает компрессор. Это зависит от скорости, установленной на задатчике блока управления компрессором 84. В ручном режиме управления компрессором сигнал от анерубометра отключается.

Датчик влажности воздуха 81 расположен в декоративной сфере наверху флагштока. В зависимости от задатчика влажности воздуха, расположенного в блоке следящей системы датчика влажности 82, подается сигнал в управляющий блок компрессора 84. В автоматическом режиме работы компрессора датчик влажности воздуха включает или выключает обогрев воздуха. Сигнал от датчика влажности можно отключить и производить прогрев воздуха в ручном режиме.

Компрессор

Одним из основных элементов конструкции является компрессор 5 (фиг.1). Компрессор подает сжатый воздух во внутреннюю полость 5 (фиг.12) флагштока. Проходя по полости, воздух выходит через выходные отверстия и насадки воздействия на флаг. Тип и мощность компрессора подбираются в зависимости от размеров флагштока и самого флага. Компрессор может включаться в работу автоматически или вручную. При включении компрессора в ручном режиме он работает принудительно независимо от сигналов управляющей системы 77 (фиг.6). В автоматическом режиме компрессор включается и выключается по сигналу от управляющей системы, связанной с анерубометром. В компрессоре может быть система подогрева воздуха, которая включается в работу как вручную, так и автоматически от управляющего сигнала 84 (фиг.6).

Включение системы подогрева воздуха в ручном режиме делается с профилактической целью. Подогретый воздух нужен для просушки флага в условиях повышенной влажности или осадков. В зимнее время теплый воздух, проходя по полости флагштока, прогревает также масло смазки подшипников. Элемент обогрева расположен в системе в зависимости от конструкции компрессора. Сам компрессор расположен в основании флагштока.

Электромеханический привод

Система состоит из двух блоков:

- приводного электродвигателя с блоком шестеренчатых передач 6, 7 (фиг.1);

- блока управляющей системы 77 (фиг.6).

Тип и мощность электродвигателя определяются в зависимости от расчетной нагрузки и системы его управления. Электропривод имеет два режима работы - автоматический и ручной. В ручном режиме электропривод работает постоянно независимо от сигнала, идущего от блока управляющей системы, и происходит вращение флагштока вокруг своей оси. Этот режим нужен как для определенных моментов церемониала, так и для профилактики - после смазки подшипников.

В автоматическом режиме электропривод работает по команде управляющего блока 77 (фиг.6). Управляющий блок получает сигнал от блока следящей системы флюгера 78, находящейся наверху флагштока. Этот блок контролирует положение флюгера 79, при изменении положения которого формируется электрический сигнал для управляющей системы электропривода. Блок шестеренчатых передач системы электропривода 6 (фиг.1), 6 (фиг.12) рассчитывается в зависимости от расчетной мощности расположения электродвигателя.

Работа флагштока с принудительно развивающимся флагом

Флагшток работает следующим образом. Основной режим работы флагштока - автоматический. В этом режиме все составляющие блоки и элементы конструкции готовы к работе.

Если скорость воздушного потока меньше заданной, то сигнал от анерубометра включает в работу компрессор, что приводит к тому, что флаг развивается даже при полном отсутствии воздушного потока. Если влажность воздуха выше заданной, то включается система обогрева воздуха, что улучшает динамику развивающегося флага. При скорости воздушного потока больше заданной компрессор автоматически выключается вместе с обогревом воздуха, если он был включен.

При изменении направления воздушного потока в работу вступает флюгер. Он выдает команду на отработку электропривода таким образом, чтобы флагшток развернулся вслед за флюгером на тот же угол. Таким образом, флагшток как бы копирует положение флюгера, занимая положение, когда его выходные насадки расположены так, чтобы поток воздуха из них суммировался с внешним воздушным потоком. При таком воздействии не произойдет нахлеста флага на мачту флагштока.

В ручном режиме управления происходит отключение следящей системы. Включение или выключение компрессора, как и обогрев воздухом, производится в ручном режиме управления. Разворот или вращение флагштока также может производиться в ручном режиме.

Флагшток может применяться как важная часть торжественного церемониала, когда присутствие флага является необходимым атрибутом.

Постоянно развивающийся флаг при отсутствии ветра создает сильное зрительно-эмоциональное воздействие на участников торжества. Это производит дополнительный эффект, когда проводятся открытия спортивных игр или олимпиад на стадионах, на различных фестивалях, при награждении спортсменов, на мероприятиях различного уровня. Флагшток можно устанавливать перед зданиями, имеющими федеральный или региональный статус, офисными зданиями, гостиницами, в аэропортах и т.д.

Источники информации

1. Патент США № 3798816, G09F 17/00, F04D 25/02, 25/08, опубл. 26.03.1974.

2. Патент США № 5450811, B60Q 7/00, E01F 9/012, G09F 7/18, опубл. 19.09.1995.

3. Патент США № 3997993, G09F 17/00 (20060101); G09F 017/00, опубл. 21.12.1976.