Область техники

Настоящее изобретение относится к подъемным устройствам, предназначенным для подъема и спуска звукового (акустического) оборудования в системах озвучивания и звукозаписи, применяемых в концертных залах, на театральных сценах, в конференц-залах, студиях и т.д.

Уровень техники

В настоящее время в концертных залах и на театральных сценах для позиционирования в объеме сцены звукового оборудования, такого как микрофоны, используемые, например, для записи звука во время концерта, широкое применение находят специализированные микрофонные лебедки.

Такие лебедки устанавливаются на потолочных конструкциях над точкой, в которую должен подаваться микрофон.

Существуют решения, в которых при подъеме микрофона излишек кабеля складывается в коробку либо выбирается путем раздвижения роликов полиспаста. Такие решения используются довольно редко вследствие сложности конструкции и низкой надежности.

Также в настоящее время на рынке присутствуют лебедки с укладкой кабеля на неподвижный барабан с помощью укладчика, который вращается вокруг барабана. Однако, при намотке или разматывании кабеля происходит закручивание висящего кабеля с микрофоном, вследствие чего зачастую применение таких лебедок неприемлемо либо сильно ограничено.

Существуют также лебедки, в которых излишек кабеля наматывается на вращающийся барабан. В таких лебедках существует проблема, связанная с движением конца кабеля, закрепленного на подвижном барабане. Традиционно она решается с помощью скользящих контактов (Slip Ring) . Такое решение широко применяется в кабельных барабанах в различных областях техники. Однако, для микрофонов такое решение плохо пригодно. Подвижные контакты являются источником помех и искажений, даже если они находятся в покое и имеют высококачественные контактные группы. Поэтому решение, позволяющее избежать разрыва цепи, имеет преимущество .

Например, известна микрофонная лебедка, раскрытая в документе US 5,526,997 А. Упомянутая лебедка (Фиг. 1) содержит корпус, в котором расположены два барабана (основной и вторичный) , расположенные на одной ступице, причем через упомянутую ступицу от основного барабана ко вторичному барабану проходит отверстие. Сигнальный кабель намотан на оба барабана, причем первая часть кабеля намотана на основной барабан, промежуточная часть кабеля проходит через отверстие в ступице, а вторая часть кабеля намотана на вторичный барабан. В такой лебедке микрофон подсоединяется к первой части кабеля. Вторая часть кабеля короче, чем первая часть, и включает в себя конец, который прикреплен к корпусу для обеспечения стационарного электрического соединения с трактом звукозаписывающего оборудования. Посредством приведения упомянутых барабанов в движение осуществляется намотка кабеля на барабан или сматывание кабеля с барабана, тем самым осуществляя вертикальное позиционирование микрофона. Причем при полном разматывании первой части кабеля с основного барабана, вторая часть кабеля сначала разматывается, а потом наматывается на вторичный барабан. Такое решение позволяет обеспечить соединение между микрофоном и звукозаписывающим оборудованием с помощью одного цельного неразрывного кабеля и избежать использования контактных колец для передачи сигналов между микрофоном и звукозаписывающим оборудованием.

Однако, стоит отметить, что на практике нередки случаи, когда в процессе работы необходима периодическая смена положения подвешенного оборудования, вследствие чего время от времени происходит реверс вращения барабана и смена направления намотки второй части кабеля. Особенно это касается ситуаций, когда оборудование подвешено на высоте около половины допустимой высоты подвеса лебедки. В таких сценариях в упомянутой лебедке самой частой схемой размещения второй части кабеля является та, которая показана на Фиг. 1. При этом зона перехода от промежуточной части кабеля, проходящего через отверстие в ступице (то есть примерно от выемки 80 на Фиг. 1), ко второй части кабеля в процессе вращения барабана испытывает частые серьезные перегибы и скручивание, а остальные фрагменты второй части кабеля из-за запутывания и образования петель могут как сами испытывать сильное натяжение, так и приводить к избыточному натяжению той самой зоны перехода. То есть, относительно меньший риск повреждения кабеля имеется лишь в положениях основной части барабана, близких к крайним - либо близко к полностью размотанному состоянию, либо близко к полностью намотанному состоянию, что препятствует возможности применения одной и той же лебедки в разных конфигурациях сцены.

Более того, в упомянутой лебедке отсек, содержащий вторую часть кабеля, состоит из первой неподвижной относительно корпуса лебедки стенки, второй неподвижной стенки и подвижной ступицы. Вторая стенка покрыта тефлоновой пленкой, тогда как другие части не имеют такого покрытия. Учитывая, что традиционно кабели выпускаются с ПВХ-оболочкой, в этом отсеке возникает трение в парах кабель-кабель (ПВХ-ПВХ) , кабель-вторая стенка (ПВХ- тефлон) , а также кабель-первая стенка и кабель-ступица (например, ПВХ-металл и/или ПВХ-пластик в зависимости от материала ступицы и первой стенки) . Наличие подвижных и неподвижных частей в упомянутом отсеке и воздействие столь разных сил на кабель одновременно с разных сторон в процессе его перемещения внутри отсека может вызвать скручивание и натяжение кабеля, его зацепление и повреждение изоляции, особенно при наличии шероховатостей или заусенцев на первой стенке и на ступице.

Все это провоцирует преждевременную порчу кабеля, внесение помех и искажений и, в конечном счете, разрыв кабеля, что сокращает ресурс надежной и безотказной работы лебедки.

Таким образом, требуется ряд мер, позволяющих увеличить надежность и долговечность оборудования.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение предназначено для решения, по меньшей мере, некоторых из приведенных выше проблем. В лебедке для звукового оборудования в соответствии с настоящим изобретением предлагается стенки отсека для второй части кабеля выполнить полностью подвижными относительно корпуса лебедки, заводить в него кабель из основной части барабана не с центра, а с краю, выводить кабель из отсека для соединения с внешним оборудованием, наоборот, через центр отсека, и при этом все внутренние поверхности отсека выполнить скользящими друг относительно друга.

В соответствии с изобретением, предложена лебедка для звукового оборудования, содержащая кабель и корпус, в котором размещены:

- барабан, предназначенный для намотки кабеля и содержащий две части, расположенные на центральной втулке, причем

первая часть барабана предназначена для намотки первой части кабеля,

вторая часть барабана предназначена для намотки второй части кабеля и выполнена в виде отсека, содержащего катушку, имеющую расположенную на центральной втулке шейку для намотки второй части кабеля и две щеки, причем одна щека отделяет катушку от первой части барабана, причем между щеками катушки выполнена внешняя круговая стенка, диаметр которой больше диаметра шейки катушки,

причем один конец первой части кабеля предназначен для подключения к подвешиваемому звуковому оборудованию, а второй конец первой части кабеля закреплен на первой части барабана и соединен со второй частью кабеля,

один конец второй части кабеля соединен с первой частью кабеля и введен в катушку, будучи закрепленным в области ее круговой стенки, а второй конец второй части кабеля выведен из катушки, будучи закрепленным в области шейки катушки, и предназначен для подключения к внешнему сигнальному тракту; и

привод, соединенный с барабаном и выполненный с возможностью приведения его в действие,

причем внутренняя поверхность щек катушки покрыта скользящим материалом,

кабель внутри катушки имеет покрытие, обеспечивающее скольжение кабеля относительно соседних витков и относительно скользящего материала, покрывающего щеки катушки.

В одном из вариантов осуществления звуковым оборудованием является одно из микрофона и громкоговорителя.

В одном из вариантов осуществления щеки, шейка и круговая стенка катушки служат стенками упомянутого отсека.

В одном из вариантов осуществления по меньшей мере одна из щек, шейки или круговой стенки катушки отделена от соответствующей стенки упомянутого отсека.

В одном из вариантов осуществления круговая стенка и/или шейка катушки выполнена в виде ряда соединительных элементов, соединяющих между собой щеки катушки и расположенных вдоль линии окружности с центром в оси катушки, причем расстояние между соединительными элементами выбрано так, чтобы исключить выпячивание кабеля из катушки.

В одном из вариантов осуществления круговая стенка и/или шейка катушки выполнена в виде сплошной стенки, расположенной вдоль линии окружности с центром в оси катушки.

В одном из вариантов осуществления расстояние между круговой стенкой и шейкой катушки составляет не менее, чем утроенное число витков катушки в полностью намотанном состоянии.

В одном из вариантов осуществления скользящим материалом являются скользящие прокладки, наложенные на внутреннюю поверхность щек катушки, причем суммарный зазор между кабелем и прокладками составляет менее 1 диаметра второй части кабеля.

В одном из вариантов осуществления прокладки выполнены в виде пленок из лавсана или полиэтилентерефталата .

В одном из вариантов осуществления скользящим материалом является покрытие, нанесенное на внутреннюю поверхность щек катушки, причем суммарный зазор между кабелем и упомянутым покрытием составляет менее 1 диаметра второй части кабеля. В одном из вариантов осуществления скользящим материалом является консистентная смазка, причем суммарный зазор между кабелем и щеками катушки составляет менее 1 диаметра второй части кабеля.

В одном из вариантов осуществления покрытие кабеля внутри катушки является консистентной смазкой.

В одном из вариантов осуществления покрытие кабеля внутри катушки является консистентной смазкой на полусинтетической основе, содержащей противозадирные присадки и твердый наполнитель .

В одном из вариантов осуществления оболочка второй части кабеля является скользящей.

В одном из вариантов осуществления вторая часть кабеля и первая часть кабеля выполнены из разных типов кабелей.

В одном из вариантов осуществления вторая часть кабеля и первая часть кабеля выполнены из одного типа кабеля как единое целое .

В одном из вариантов осуществления вторая часть кабеля выполнена в виде балансного кабеля со счетверенными проводниками по структуре 2*2.

В одном из вариантов осуществления вторая часть кабеля выполнена в виде кабеля с заполнителями из нитей или волокон.

В одном из вариантов осуществления вторая часть кабеля выполнена в виде кабеля, имеющего луженый медный плетеный экран со степенью покрытия не менее 95%.

В одном из вариантов осуществления вторая часть кабеля выполнена в виде кабеля, имеющего изоляцию из сшитого полиэтилена .

В одном из вариантов осуществления вторая часть кабеля выполнена в виде кабеля с многопроволочными проводниками из отожженной меди с диаметром проволоки менее 0,1 мм.

Технический результат, обеспечиваемый настоящим изобретением, состоит в повышении универсальности, надежности и срока службы лебедки.

Краткое описание чертежей В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов воплощения изобретения со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:

На Фиг. 1 изображена известная из уровня техники лебедка.

На Фиг. 2 изображен общий вид лебедки в соответствии с настоящим изобретением.

На Фиг. 3 изображен вид сбоку барабана лебедки в соответствии с настоящим изобретением.

На Фиг. 4 изображен другой вид барабана лебедки.

На Фиг. 5 схематично изображена катушка с уложенными витками второй части кабеля.

На Фиг. 6 схематично изображен процесс перемотки катушки из одного крайнего положения в другое крайнее положение.

На Фиг .7 схематично изображена часть барабана с уложенными витками кабеля и троса.

На Фиг. 8 схематично изображены силы реакции опоры, возникающие в местах соприкосновения кабеля и троса с элементами тракта протяжки.

На Фиг. 9 схематично изображено звуковое оборудование, подвешенное на несущем тросе, с подключенным к нему кабелем.

Следует понимать, что фигуры могут быть представлены схематично и не в масштабе и предназначены, главным образом, для улучшения понимания настоящего изобретения.

Подробное описание

Варианты осуществления не ограничиваются описанными здесь вариантами осуществления, специалисту в области техники на основе информации, изложенной в описании, и знаний уровня техники станут очевидны и другие варианты осуществления изобретения, не выходящие за пределы сущности и объема данного изобретения .

Элементы, упомянутые в единственном числе, не исключают множественности элементов, если отдельно не указано иное.

Лебедка в соответствии с настоящим изобретением предназначена для дистанционно управляемого подъема и опускания звукового оборудования. В качестве упомянутого звукового оборудования могут использоваться, например, микрофоны для осуществления звукозаписи во время концертов, громкоговорители для создания необходимой акустической сцены во время представлений и любое другое подходящее оборудование. Лебедка устанавливается над точкой, в которую необходимо позиционировать звуковое оборудование, причем местом установки может быть как неподвижное основание, такое как потолочные конструкции, технические настилы или колосниковые решетки, так и подвижное, например, софиты.

В соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения, изображенным на Фиг. 2, лебедка содержит корпус 1, состоящий из металлической рамы 2 с закрепленными на ней металлическими (например, алюминиевыми) панелями 3. По меньшей мере часть из упомянутых панелей корпуса являются съемными для обеспечения возможности проведения технического обслуживания, пуско-наладочных работ, регулировки и т.д. В качестве альтернативы и рама, и панели корпуса могут быть выполнены из других материалов, обеспечивающих необходимые механические и прочностные характеристики, например, пластмасс, металло-пластиковых композитных материалов и т.д.

В упомянутом корпусе размещены все основные механические узлы лебёдки - барабан 4, привод 5, укладчик 6.

Звуковое оборудование подвешивается на кабель 7 или, при необходимости, на несущий трос 8 (показаны далее на Фиг. 3) . Барабан 4 лебедки предназначен для намотки и разматывания кабеля 7. Здесь и далее подразумевается, что на барабан может также наматываться несущий трос 8. Упомянутый барабан 4 имеет сборную конструкцию и состоит из двух частей. В первой части 10 барабана происходит намотка первой части 7 кабеля, во второй части 11 барабана происходит намотка второй части 9 кабеля, позволяющей сделать сигнальный тракт неразрывным. Перегородка 13 (необязательный элемент, см. Фиг. 4) отделяет первую часть 10 барабана от второй части 11 барабана.

Первая часть 7 кабеля при намотке укладывается на барабан виток к витку от одного края первой части барабана к другому. Один конец первой части 7 кабеля предназначен для подключения к подвешиваемому звуковому оборудованию, для чего на нем может быть расположен разъем и/или крепежный элемент, а второй конец первой части 7 кабеля закреплен на первой части 10 барабана и соединен со второй частью 9 кабеля.

Вторая часть 11 барабана предназначена для намотки второй части 9 кабеля и выполнена в виде отсека, содержащего катушку 15, содержащую две плоские щеки (или, иными словами, ограничителя, боковины) 16 и 17 и расположенную на центральной втулке 14 барабана шейку (или, иными словами, основание) 18, на которую и производится намотка второй части 9 кабеля. Шейка катушки может иметь как цилиндрическую форму, так и любую другую подходящую форму - например, цилиндр с V-образной выемкой для вывода кабеля, имеющей скругленные края. За счет расположения на центральной втулке 14 барабана катушка 15 вращается одновременно совместно с первой частью 10 барабана.

Одна из щек катушки (16) отделяет ее от первой части 10 барабана. Щеки 16 и 17 катушки соединены между собой внешней круговой стенкой 19, диаметр которой больше диаметра шейки 18 катушки .

Один конец второй части 9 кабеля соединен с первой частью 7 кабеля, закреплен в области круговой стенки 19 катушки и введен внутрь катушки либо через круговую стенку 19, либо рядом с ней через одну из щек (например, на Фиг. 3 схематично показано, что вторая часть 9 кабеля введена в катушку через щеку 16 вблизи круговой стенки 19) .

Второй конец второй части 9 кабеля закреплен в области шейки катушки и выведен из катушки, например, через отверстие в шейке катушки или в щеке рядом с шейкой, или через упоминавшуюся выше V-образную выемку в шейке для вывода кабеля. Выведенный конец второй части 9 кабеля предназначен для подключения к внешнему сигнальному тракту, для чего на нем может быть расположен разъем и/или крепежный элемент.

Таким образом, вторая часть кабеля (или точнее, отрезок второй части кабеля между ее концами) укладывается в полости между щеками, шейкой и круговой стенкой катушки, как это показано на Фиг. 5.

Процесс перемотки второй части кабеля из одного крайнего положения в другое крайнее положение изображен на Фиг. 6. На Фиг. б центральная втулка неподвижна, а вращается отсек (катушка) . Неподвижный конец второй части кабеля выведен через центральную втулку, оснащенную ограничителями минимального радиуса. Упомянутый неподвижный конец второй части кабеля предназначен для подключения к внешнему сигнальному тракту, соединенному с внешним звуковым оборудованием. Точка подключения второй части кабеля к внешнему сигнальному тракту может быть закреплена на корпусе лебедки. Подвижный конец второй части кабеля выведен из катушки через круговую стенку или щеку в первую часть барабана, где к нему присоединяется первая часть кабеля. При вращении барабана подвижный конец второй части кабеля вращается вместе с барабаном вокруг центральной втулки, тем самым утягивая за собой остальную часть второй части кабеля, уложенную в катушке. При этом натяжение и диапазон углов изгиба кабеля в области подвижного конца являются небольшими и относительно постоянными, а скручивание практически отсутствует. Остальные части второй части кабеля при этом испытывают равномерные малые изгибы и выпрямления с небольшим натяжением. Все части катушки движутся одновременно совместно, что снижает негативное воздействие на кабель .

В середине цикла вращения барабана вторая часть кабеля меняет направление намотки. При этом в середине цикла натяжение и диапазон углов изгиба кабеля в области неподвижного конца являются небольшими, а скручивание практически отсутствует. В соответствии с примерным вариантом осуществления вторая часть кабеля содержит 10 витков кабеля, что позволяет барабану совершать 20 оборотов между крайними положениями, в которых вторая часть кабеля затянута до упора.

При реверсе вращения на второй части кабеля образуется петля, которая должна иметь возможность скользить и в конце концов выбраться полностью. Если лебедка размотана или намотана полностью, то при реверсе такой петли не образуется. Но если реверс происходит не в крайних точках, то подвижная петля образуется почти всегда. Если реверс происходит несколько раз на достаточном удалении (например, более одного - двух оборотов барабана), то петля образуется при каждом реверсе. Количество петель может быть 3-4, редко больше, т.к. за счет жесткости кабеля близлежащие петли взаимно компенсируются. Происходящие при реверсах нагрузки на кабель равномерно распределены между частями кабеля, концы кабеля не испытывают чрезмерного натяжения, изгиба и скручивания.

Для обеспечения работоспособности системы нужно обеспечить хорошее скольжение кабеля не только по щекам катушки, но и между витками. Только в этом случае петли могут свободно расправляться. С этой целью внутренняя поверхность щек катушки покрыта скользящим материалом, а кабель внутри катушки имеет покрытие, обеспечивающее скольжение кабеля как относительно соседних витков, так и относительно скользящего материала, покрывающего щеки катушки. Зазор между щеками катушки и кабелем (с учетом покрытия) должен быть небольшим, для предотвращения западания в него кабеля.

Таким образом, предложенная в соответствии с настоящим изобретением конструкция является надежной и простой и обеспечивает неразрывный сигнальный тракт от подвешенного звукового оборудования до точки подключения к внешнему сигнальному тракту, соединенному с внешним звуковым оборудованием, что дает повышенную помехозащищенность упомянутого сигнального тракта. При этом кабель в такой конструкции подвержен меньшим нагрузкам, что еще больше повышает его износостойкость и помехозащищенность, а также позволяет применять лебедку с такой конструкцией для работы в любых диапазонах намотки и применять одну и ту же лебедку в разных конфигурациях сцены. Тем самым, обеспечивается повышенная универсальность, надежность и срок службы лебедки.

В одном из вариантов осуществления щеки, шейка и круговая стенка катушки служат стенками отсека для второй части 11 барабана, то есть катушка, по сути, и представляет собой отсек. При этом, в частности, щека 16 может служить перегородкой 13. Это обеспечивает компактность конструкции.

В других вариантах осуществления отсек для второй части 11 барабана может иметь дополнительные стенки вокруг катушки 15 - как зафиксированные на барабане, так и зафиксированные на корпусе, и тогда по меньшей мере одна из щек, шейки или круговой стенки катушки отделена от соответствующей стенки упомянутого отсека. Это может позволить ввести дополнительные меры защиты второй части барабана, такие как дополнительное экранирование, препятствование повреждению кабеля и выпадению содержимого второй части барабана в полость корпуса 1.

Каждая петля, образующаяся при реверсе вращения барабана, имеет размер порядка 3-4 диаметров кабеля и увеличивает радиус намотки катушки. При неблагоприятном стечении обстоятельств места для катушки может оказаться мало, и механическая нагрузка на кабель возрастает. В этих условиях важно обеспечить отсутствие «карманов» в катушке, куда могут выдавиться витки. Катушка цилиндрической формы подходит для этого лучше всего. Для этого ее круговая стенка и шейка должны располагаться вдоль линии окружности (или вблизи нее) с центром в оси катушки.

Конструктивно это может достигаться, например, выполнением круговой стенки и/или шейки катушки в виде ряда соединительных элементов, соединяющих между собой щеки катушки и расположенных вдоль линии окружности с центром в оси катушки, причем расстояние между соединительными элементами должно быть выбрано так, чтобы исключить выпячивание кабеля из катушки (например, оно должно быть меньше 2-3 диаметров кабеля) . Такими соединительными элементами могут быть, например, металлические шпильки 12, обеспечивающие резьбовое соединение, показанные на Фиг. 4 и 5, болты, а также элементы любой другой формы, размера, материала и способа, соединения, подходящие для конкретного применения. Такой вариант может обеспечивать жесткость конструкции, снижение веса и материалоемкости, а также повышенную точность задания расстояния между щеками катушки чтобы обеспечить равномерную заданную нагрузку на кабель во всех частях катушки, и тем самым, повысить надежность .

Другой вариант конструкции состоит в том, чтобы круговую стенку и/или шейку катушки выполнить в виде сплошной стенки, расположенной вдоль линии окружности с центром в оси катушки. Такая сплошная стенка может быть как самостоятельной и выполненной из твердого материала, так и, например, может быть гибким кольцом из металлической ленты, уложенным вдоль соединительных элементов, задающих размер отсека (например, упирающимся в них) . Такой вариант может дополнительно снизить вероятность выпадения или выпячивания содержимого катушки наружу, и тем самым, повысить надежность .

Чтобы обеспечить в катушке достаточное пространство для петель, образующихся при реверсе вращения барабана, что позволило бы снизить вероятность воздействия повышенной нагрузки на кабель, а также уменьшить диапазон углов изгиба подвижной части кабеля, целесообразно выбрать расстояние между круговой стенкой и шейкой катушки не менее, чем утроенное число витков катушки в полностью намотанном состоянии. Тем самым, можно повысить надежность .

В качестве скользящего материала, покрывающего щеки катушки, могут быть использованы полимерные прокладки из хорошо скользящего материала (например, лавсан или полиэтилентерефталат, т.е. тефлон) . Суммарный зазор между кабелем и прокладками должен составлять менее 1 диаметра второй части кабеля.

Скользящим материалом, покрывающим щеки катушки, может быть иное твердое или мягкое покрытие, нанесенное на внутреннюю поверхность щек катушки, например, методом напыления, приклеивания, гальванического нанесения и т.д., и имеющее подходящие скользящие свойства относительно покрытия кабеля. Суммарный зазор между кабелем и упомянутым покрытием составляет менее 1 диаметра второй части кабеля.

Скользящим материалом, покрывающим щеки катушки, может быть консистентная смазка, и тогда суммарный зазор между кабелем и щеками катушки должен составлять менее 1 диаметра второй части кабеля .

Покрытием кабеля внутри катушки может быть консистентная смазка .

Например, если на щеки катушки наложены тефлоновые прокладки, а вторая часть кабеля имеет ПВХ-оболочку, то в полости катушки будет возникать трение в парах ПВХ-ПВХ и ПВХ- тефлон, и тогда, как показали многочисленные эксперименты, проведенные авторами, наилучших показателей скольжения кабеля можно добиться, покрыв его консистентной смазкой, такой как смазка для буров. Смазка должна обладать хорошей адгезией к пластикам и низким каплеобразованием в диапазоне рабочих температур, иметь консистенцию 2-3 по классификации NGLI и пассивность по отношению к ПВХ . Этому удовлетворяют, например, смазки класса ЕР KPF2/3-K30 по DIN 51825 на полусинтетической основе, имеющие в составе противозадирные присадки (Р) (то есть присадки для снижения трения и износа в зоне повышенного трения и/или для повышения допускаемой нагрузки) и твердый наполнитель (F), в том числе, например, дисульфид молибдена. Такое сочетание наилучшим образом защищает ПВХ-кабель от нагрузок и обеспечивает лебедке ранее упомянутые преимущества. В данном случае обозначение ЕР указывает на возможность работы при повышенном давлении и не является обязательным, но присадки, придающие это свойство смазке, оказывают благотворное влияние и на небольших давлениях, поэтому такой вариант обеспечивает кабелю дополнительную надежность .

Если катушка (или, в частности, щеки катушки) выполнена из ПВХ (или покрыта материалом из ПВХ) , а вторая часть кабеля имеет ПВХ-оболочку, то в полости катушки будет возникать только трение в парах ПВХ-ПВХ, и тогда достаточно покрыть кабель и щеки консистентной смазкой, которая улучшает скольжение в этой паре. Это упрощает сборку катушки, сохраняя все присущие ей ранее упомянутые преимущества.

В другом варианте может быть выбран кабель, заведомо имеющий не ПВХ-оболочку, а иную, скользящую оболочку, или покрытый скользящей оболочкой. В таком случае консистентная смазка может не понадобиться, если оболочка кабеля обеспечивает приемлемые параметры скольжения в парах кабель-кабель и кабель-катушка. Это также упрощает сборку катушки, сохраняя все присущие ей ранее упомянутые преимущества.

Упомянутый внешний сигнальный тракт, к которому подключается неподвижный конец второй части кабеля, и внешнее звуковое оборудование, могут иметь различный характер. Например, если звуковым оборудованием, подвешенным на лебедке, является микрофон, то внешний сигнальный тракт является по отношению к лебедке выходным сигнальным трактом и может быть соединен, например, со звукозаписывающей аппаратурой. В альтернативном варианте осуществления, если подвешенным звуковым оборудованием является громкоговоритель, то внешний сигнальный тракт является для лебедки входным сигнальным трактом и может быть соединен, например, с проигрывателем, микшером и т.д.

В зависимости от требований конкретного применения, кабель может быть выполнен как составным, т.е. вторая часть кабеля и первая часть кабеля выполнены из разных типов кабелей, так и цельным, т.е. вторая часть кабеля и первая часть кабеля выполнены из одного типа кабеля как единое целое. Составной вариант не влияет на качество прохождения сигнала через кабель, так как место соединения между первой и второй частями кабеля является жестким, неподвижным и надежным. Это повышает универсальность лебедки, сохраняя все остальные преимущества.

Следует отметить, что для применения в катушке наилучшие показатели надежности и долговечности демонстрирует кабель, удовлетворяющий следующим требованиям:

- Механическая прочность проводников и изоляции одновременно с хорошей гибкостью;

- Стойкость к деформации растяжения и сжатия;

- Малый собственный микрофонный эффект;

- Хорошие экранирующие свойства. Исходя из этого, в вариантах осуществления настоящего изобретения в качестве второй части кабеля могут применяться следующие типы кабелей.

1. Специализированный симметричный (балансный) кабель, предназначенный для подключения микрофонов. Частотная характеристика такого кабеля имеет спад за границей частотного диапазона 20 кГц.

2. Кабель, имеющий экран со степенью покрытия не менее 95%. Для этого подходит луженый медный плетеный экран (ТАС Braid = Tin Pated Cooper Braid) . Фольговые экраны быстрее изнашиваются, а спиральные (свитые) экраны имеют худшее покрытие (обычно около 70%) и большие промежутки между проводниками.

3. Кабель со структурой 2*2 (quad cable), так называемая «пупинизированная четверка». Счетверенные проводники применяются для снижения волнового сопротивления кабеля и обладают существенным преимуществом перед обычными микрофонными парами. Дополнительным преимуществом четверок является идеально круглая форма кабеля, за счет чего не возникают ситуации, когда скрученный кабель становится плоским, зазор между кабелем и стенками увеличивается, и в него проваливается и зажимается петля .

4. Кабель с заполнителями из нитей или волокон. В катушке кабель периодически подвергается сильному сжатию и растяжению. После сильного растяжения внутри кабеля могут возникать петли, «грыжи» и т.п. дефекты. Прочность, стойкость к растяжению и стабильность формы кабеля может обеспечиваться с помощью заполнителей из текстильных (хлопковых) нитей и лавсановых волокон. Кабель с таким наполнением не сплющивается и не вытягивается .

5. Кабель, имеющий изоляцию из сшитого полиэтилена (Cross Linked РЕ Insulation) , имеет малый собственный микрофонный эффект. Этот материал обеспечивает дополнительные преимущества: высокая гибкость, уменьшенная погонная емкость, высокая стойкость к электрическому напряжению. 6. Кабель с многопроволочными проводниками из отожженной меди обладает необходимой гибкостью за счет большого количества (30-40) очень тонких проводников диаметром менее 0,1 мм.

Следует понимать, что вышеуказанные варианты могут объединяться для дополнительного улучшения характеристик кабеля и повышения надежности и долговечности лебедки.

Для формирования ровных витков первой части 7 кабеля (и при необходимости - несущего троса 8) на первой части барабана в лебедке может быть использован укладчик б. При вращении барабана посредством привода, усилие от привода также передается на укладчик с кареткой, который совершает линейное перемещение в направлении вдоль оси барабана 4 таким образом, чтобы за один оборот барабана перемещаться на один шаг намотки первой части кабеля. При этом кабель проходит через отверстие в каретке и наматывается на барабан в один ряд виток к витку. Укладчик имеет настраиваемые датчики крайних положений каретки.

Укладчик в соответствии с настоящим изобретением оказывает минимально возможное воздействие на процесс укладки и размотки. Направляющая фторопластовая втулка укладчика, через которую проходит первая часть кабеля, расположена в предельной близости к точке схода кабеля с барабана на вертикальной касательной к образующей. Кабель меняет угол при касании втулки лишь в крайних положениях барабана.

Для определения угла поворота барабана могут использоваться любые известные подходящие датчики угла поворота, установленные на оси барабана или в соответствующем месте на корпусе лебедки, например, оптические, механические, магнитные и другие датчики угла поворота. Согласно примерному варианту осуществления изобретения, на ось барабана устанавливается зеркальный гравированный диск, являющийся частью оптического энкодера. Штрихи на диске позволяют считывать положение барабана. Излучатель и фотоприемник энкодера устанавливаются на раму. Сигнал энкодера используется для работы сервопривода, который позволяет реализовывать плавные разгоны, торможения, стабилизацию скорости перемещения, подходы к точке по заданной координате без участия оператора полностью в автоматическом режиме, а также синхронизацию лебедок в группе.

Согласно примерному варианту осуществления, для приведения в движение барабана лебедки применяется привод, состоящий из двигателя постоянного тока с интегрированным самоконтрящимся червячным редуктором. Это решение обеспечивает необходимое условие, что барабан должен быть зафиксирован все время, когда он не крутится, в том числе и когда обесточен. Тем не менее, привод имеет фрикционную муфту для сопряжения с мотором. Фрикцион предназначен для защиты редуктора, троса и кабеля от внешних механических воздействий. Типичной является ситуация при установке лебедок, когда пространство за потолком плотно заставлено световым и сценическим оборудованием, под потолком подвешены фермы, декорации, световые приборы. Подвес звукового оборудования, то есть кабельный разъем и утяжелитель, и трос при движении вверх и вниз очень часто касаются или даже цепляются за подвешенные конструкции. Фрикционная передача позволяет устранить опасность обрыва или запутывания в таких условиях, а также очень сильно облегчает обслуживание. Поскольку энкодер жестко связан с барабаном, а не с мотором, то проскальзывание не оказывает влияния на отсчет координат. Регулировочная гайка может изменять усилие на пружинную шайбу фрикциона и, тем самым, изменять усилие сдвига. Передача усилия на барабан и укладчик осуществляется цепной передачей. Для натяжения цепи используется дополнительная обводная звездочка с регулировочным пазом. Стоит отметить, что в альтернативном варианте осуществления в качестве источника приведения в движение может использоваться любой другой подходящий двигатель, например, синхронный электродвигатель, асинхронный электродвигатель и т.д. При этом, для передачи усилия от источника приведения в движение на барабан в качестве альтернативы может использоваться ременная передача, зубчатая передача, фрикционная передача и т.д.

Для управления элементами лебедки в корпусе может быть установлен контроллер. К нему подключены датчик углового положения барабана, концевые датчики укладчика. Упомянутый контроллер содержит энергонезависимую память настроек системы. Контроллер самостоятельно вычисляет баллистику движения. Этим достигается плавность и отсутствие рывков и раскачиваний.

В альтернативном варианте осуществления управление элементами лебедки может осуществляться внешним контроллером, установленном в удаленном блоке управления.

Стоит отметить, что грузоподъемность лебедки для звукового оборудования ограничена механическими характеристиками сигнального (акустического) кабеля, на котором осуществляется подвес упомянутого звукового оборудования. Для подъема и спуска звукового оборудования большей массы, например, крупных громкоговорителей, требуется ряд мер, позволяющих обеспечить необходимую безопасность осуществляемых работ и надежность оборудования. Для обеспечения такой повышенной грузоподъемности в лебедке в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения подвес звукового оборудования осуществляется на несущий трос.

В таком варианте осуществления барабан 4 лебедки предназначен для намотки и разматывания кабеля 7 и несущего троса 8 (показаны далее на Фиг. 7-9) . Упомянутый барабан 4 имеет сборную конструкцию и состоит из двух частей. На первую часть барабана наматывается первая часть кабеля и несущий трос, предназначенный для подвешивания звукового оборудования, на вторую часть барабана наматывается вторая часть кабеля, позволяющая сделать сигнальный тракт неразрывным.

В данном варианте осуществления первая часть кабеля 7 вместе с тросом 8 при намотке укладывается на барабан виток к витку от одного края первой части барабана к другому. Так как радиус витка несущего троса остается постоянным, то достигается однозначная и простая зависимость координаты подвеса звукового оборудования и угла поворота барабана, что позволяет обеспечить высокую точность позиционирования звукового оборудования.

Стоит отметить, что в данном варианте осуществления для формирования ровных витков кабеля 7 и несущего троса 8 на барабане также используется укладчик б. При вращении барабана посредством привода, усилие от привода также передается на укладчик с кареткой, который совершает линейное перемещение в направлении вдоль оси барабана 4 таким образом, чтобы за один оборот барабана перемещаться на один шаг намотки кабеля с тросом. При этом кабель и несущий трос вместе проходят через отверстие в каретке и наматываются на барабан в один ряд виток к витку .

Несущий трос и кабель наматываются на один и тот же барабан совместно и одновременно. Трос нужной прочности обычно имеет заметно меньшую толщину по сравнению с кабелем, т.е. трос и кабель имеют разные диаметры и соответственно разные длины витка на барабане. Это имеет два последствия:

1. Трос на барабане размещается в промежутках, образованных соседними витками кабеля, практически не занимая места (см. фиг. 7) . Укладка кабеля на барабан при этом может быть плотной, почти такой же, как и без троса. Это важно для сохранения емкости барабана. Стоит отметить, что обычный стальной трос под нагрузкой скручивается. Поскольку при подъеме и опускании изменяется погонная (то есть приведенная к единице длины) нагрузка, то и сила скручивания изменяется. Поэтому груз может вращаться на тросе и при этом трос свивается с кабелем.

2. Нужны дополнительные меры для выравнивания длин несущего троса и кабеля. Длина витка кабеля или троса, уложенного на барабан, зависит от его толщины (см. фиг. 7) .

Фиг .7 схематично изображает часть барабана с уложенными витками кабеля и троса, где rd - радиус барабана, rl - радиус витка кабеля, имеющего диаметр dl, г2 - радиус витка троса, dl d2

имеющего диаметр d2, причем rl = rd + у и r2 = rd+-^-.

Разность длин витков DP=2p* ( rl-r2 ) = 7i;*(dl-d2) не зависит от диаметра барабана, а только от разницы диаметров кабеля и троса.

Например, при толщине кабеля бмм и троса 2мм, соответственно, получаем, что на каждом витке набегает примерно 12мм разницы.

При укладке очень желательно расправить кабель, свитый с тросом. Тогда шаг укладки будет стабильным, а сама намотка аккуратной. Это нужно, в том числе, и для плавности подачи, без рывков. Расправление происходит за счет сил, возникающих в местах соприкосновения кабеля с элементами тракта протяжки, то есть с укладчиком и выходным окном лебедки (см. фиг. 8) . Стрелками на фиг. 8 указано направление сил реакции опоры. Система кабель-трос-опора имеет устойчивое энергетическое состояние, так называемую «потенциальную яму», в точке с минимальным отклонением от кратчайшего пути прохождения кабеля и троса. При увеличении отклонения происходит увеличение длины дуги, что эквивалентно увеличению скорости движения, то есть кинетической энергии системы, а это требует совершения дополнительной работы. Система может «выскочить» из «потенциальной ямы». То есть свивка (свитое состояние кабеля и троса) может «проскочить» через укладчик. Это происходит, если сила, удерживающая пару (трос и кабель) в скрученном состоянии, по какой-то причине больше, чем составляющая силы реакции опоры, направленная на раскручивание.

При расправлении свитой пары кабеля и троса происходит вращение груза, подвешенного на конце. Если момент инерции груза не позволяет ему вращаться соответственно скорости раскручивания пары, то происходит уменьшение шага свивки. Это изменяет баланс кинетической и потенциальной энергии системы и неизбежно приведет к выбросу ее из «потенциальной ямы».

Практическое применение этих рассуждений такое, что в большинстве случаев достаточно подобрать скорость подъема для обеспечения необходимой укладки кабеля и троса.

Для равномерной и точной укладки кабель вблизи барабана должен быть всегда натянут, особенно при опускании системы. Усилие натяжения должно превышать силу трения кабеля об каретку укладчика, для того, чтобы при разматывании кабеля с барабана не образовывались петли между барабаном и укладчиком. Собственного веса кабеля для этого недостаточно. Кроме этого, при размотке лебедки длина троса и кабеля изменяется по-разному. Поэтому для натяжения кабеля и компенсации набега приняты следующие меры. Кабель имеет больший диаметр, нежели трос. Радиус намотки кабеля больше, поэтому его длина должна быть больше. Несущий трос натянут подвешенным грузом, а для натяжения и выборки изменяющегося излишка длины кабеля предлагается использовать упругий элемент, например, спиральную пружину 19 (см. фиг. 9) . В альтернативном варианте осуществления в качестве упругого элемента может быть использована, например, резинка. Пружина закреплена одним концом в точке подвеса звукового оборудования, в той же где закреплен трос, а второй конец пружины присоединен к зажиму, который можно передвигать по кабелю. В общем случае зажим фиксируется в нижнем фрагменте первой части кабеля. В альтернативном варианте осуществления один конец пружины закреплён не в точке подвеса, а вблизи нее, например, на тросе или на самом звуковом оборудовании вблизи точки подвеса. Часть кабеля между упомянутым зажимом и звуковым оборудованием не испытывает натяжения и образует петлю. Пружина обеспечивает небольшое натяжение кабеля выше зажима и выбирает петлю, размер которой изменяется в зависимости от высоты подвеса. Соединение пружины с кабелем может быть сделано с помощью цангового зажима (например, с использованием стандартного кабельного разъема, который имеет пластиковую цангу) .

В соответствии с фиг. 9 уравнение статического равновесия в скалярной форме выглядит так:

Р = Fr+kX,

где Р - сила тяжести, действующая на подвешенный груз, Fr - сила натяжения троса, кХ - сила натяжения кабеля, по модулю равная силе тяги пружины.

Величина силы натяжения кабеля может находиться в диапазоне от нуля, когда пружина в свободном состоянии, до величины Р, по модулю равной силе тяжести, в случае, если весь груз висит только на пружине и следовательно на кабеле. На практике выбор силы натяжения происходит в полностью размотанном состоянии, с подвешенным на тросе грузом и отцепленной пружиной. Положение цангового зажима на кабеле подбирается таким образом, чтобы натяжение кабеля было минимально достаточным для нормальной работы укладчика лебедки. При подъеме натяжение будет увеличиваться и достигнет максимума в верхней точке. Это происходит оттого, что длина витка кабеля на барабане больше, чем длина витка троса. Кабель поднимается быстрее. Если в начале сила натяжения была F1, то в конце она будет F = Fl+k* (AL*N) , где в скобках - это набег разности длин на N витках (в примерном варианте осуществления набег составляет 15-20см) . Задача выбора коэффициента жесткости (и размера) пружины к состоит в том, чтобы в конце подъема сила натяжения не превысила заданной величины, обусловленной, например, прочностью кабеля или даже весом груза.

Еще одна особенность практической реализации: когда рабочий груз отцеплен, а лебедка смотана, массы оставшегося «хвостика» может быть недостаточно для безопасной размотки, поэтому в нижней части кабеля может устанавливаться небольшой утяжелитель.

Согласно еще одному варианту осуществления предложена лебедка для звукового оборудования, содержащая корпус, в котором размещен барабан для намотки кабеля и несущего троса, предназначенного для подвешивания звукового оборудования, причем один конец кабеля предназначен для подключения к упомянутому звуковому оборудованию, второй конец кабеля предназначен для соединения с неподвижной точкой подключения к внешнему сигнальному тракту. Укладчик, аналогично описанному выше примерному варианту осуществления, выполнен с возможностью укладки кабеля и троса на барабан виток к витку. Привод соединен с барабаном и укладчиком с возможностью приведения их в действие. При этом для обеспечения натяжения кабеля вблизи барабана, предусмотрен упругий элемент, один конец которого закреплен в точке подвеса звукового оборудования или вблизи нее, а второй конец упругого элемента присоединён к зажиму, установленному в нижнем фрагменте кабеля, причем часть кабеля между упомянутым зажимом и звуковым оборудованием не испытывает натяжения .

Такая лебедка обладает простой и надежной конструкцией, помехозащищенностью сигнального тракта, а также позволяет обеспечить повышение срока службы лебедки и точности позиционирования звукового оборудования.

Лебедка в соответствии с настоящим изобретением позволяет позиционировать звуковое оборудование с точностью до 1 мм.

Лебедка в соответствии с настоящим изобретением может использоваться в составе системы позиционирования звукового оборудования, состоящей из нескольких таких лебедок и блока управления. Блок управления выполнен с возможностью управления упомянутыми лебедками для позиционирования нескольких единиц звукового оборудования в определенных позициях над сценой в соответствии с заданной компоновкой. При этом блок управления выполнен с возможностью сохранения множества компоновок расположения звукового оборудования над сценой с целью их последующего воспроизведения. Упомянутый блок управления в соответствии с одним из вариантов осуществления содержит средство отображения информации (например, дисплей) для отображения информации, представляющей возможные компоновки расположения звукового оборудования, или другой информации, необходимой для управления упомянутой системой. Также блок управления в соответствии с одним из вариантов осуществления содержит средство ввода, такое как клавиатура, мышь, сенсорная панель, тачпад, джойстик и т.д., для приема управляющих воздействий от пользователя для управления упомянутой системой. В альтернативном варианте осуществления блок управления может быть связан с мобильным терминалом, осуществляющим функции отображения информации пользователю и приема управляющих воздействий от пользователя. Блок управления может осуществлять связь с мобильным терминалом и с лебедками как посредством проводных, так и посредством беспроводных технологий связи. Такая система позволяет простым и надежным образом обеспечить позиционирование с высокой точностью звукового оборудования в соответствии с заданной компоновкой.

Следует понимать, что хотя в настоящем документе для описания различных элементов, компонентов, областей, слоев и/или секций, могут использоваться такие термины, как "первый", "второй", "третий" и т.п., эти элементы, компоненты, области, слои и/или секции не должны ограничиваться этими терминами. Эти термины используются только для того, чтобы отличить один элемент, компонент, область, слой или секцию от другого элемента, компонента, области, слоя или секции. Так, первый элемент, компонент, область, слой или секция может быть назван вторым элементом, компонентом, областью, слоем или секцией без выхода за рамки объема настоящего изобретения. В настоящем описании термин "и/или" включает любые и все комбинации из одной или более из соответствующих перечисленных позиций. Элементы, упомянутые в единственном числе, не исключают множественности элементов, если отдельно не указано иное.

Функциональность элемента, указанного в описании или формуле изобретения как единый элемент, может быть реализована на практике посредством нескольких компонентов устройства, и наоборот, функциональность элементов, указанных в описании или формуле изобретения как несколько отдельных элементов, может быть реализована на практике посредством единого компонента.

В одном варианте осуществления элементы/блоки предложенного устройства находятся в общем корпусе, могут быть размещены на одной раме/конструкции/печатной плате и связаны друг с другом конструктивно посредством монтажных (сборочных) операций и функционально посредством линий связи. Упомянутые линии или каналы связи, если не указано иное, являются стандартными, известными специалистам линиями связи, материальная реализация которых не требует творческих усилий. Линией связи может быть провод, набор проводов, шина, дорожка, беспроводная линия связи (индуктивная, радиочастотная, инфракрасная, ультразвуковая и т.д.) . Протоколы связи по линиям связи известны специалистам и не раскрываются отдельно.

Под функциональной связью элементов следует понимать связь, обеспечивающую корректное взаимодействие этих элементов друг с другом и реализацию той или иной функциональности элементов. Частными примерами функциональной связи может быть связь с возможностью обмена информацией, связь с возможностью передачи электрического тока, связь с возможностью передачи механического движения, связь с возможностью передачи света, звука, электромагнитных или механических колебаний и т.д. Конкретный вид функциональной связи определяется характером взаимодействия упомянутых элементов, и, если не указано иное, обеспечивается широко известными средствами, используя широко известные в технике принципы.

Конструктивное исполнение элементов предложенного устройства является известным для специалистов в данной области техники и не описывается отдельно в данном документе, если не указано иное. Элементы устройства могут быть выполнены из любого подходящего материала. Эти составные части могут быть изготовлены с использованием известных способов, включая, лишь в качестве примера, механическую обработку на станках, литьё по выплавляемой модели, наращивание кристаллов. Операции сборки, соединения и иные операции в соответствии с приведенным описанием также соответствуют знаниям специалиста в данной области и, таким образом, более подробно поясняться здесь не будут .

Несмотря на то, что примерные варианты осуществления были подробно описаны и показаны на сопроводительных чертежах, следует понимать, что такие варианты осуществления являются лишь иллюстративными и не предназначены ограничивать настоящее изобретение, и что данное изобретение не должно ограничиваться конкретными показанными и описанными компоновками и конструкциями, поскольку специалисту в данной области техники на основе информации, изложенной в описании, и знаний уровня техники могут быть очевидны различные другие модификации и варианты осуществления изобретения, не выходящие за пределы сущности и объема данного изобретения.