CN110395392A - 一种下投式探空仪弹射筒以及弹射装置和自动投放设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种下投式探空仪弹射筒以及弹射装置和自动投放设备，弹射筒包括筒本体以及位于筒本体内的卡接释放组件、弹性件和推板，卡紧释放组件沿筒本体的轴线布置，弹性件一端与卡紧释放组件连接，另一端与推板连接，推板的一侧面与弹性件连接，推板可与卡紧释放组件卡紧或释放；卡紧释放组件受力沿筒本体的轴向往复移动，以卡紧或释放所述推板；其中，推板被卡紧时，弹性件被压缩，推板被释放后，在弹性件作用下将筒本体内的探空仪弹出。本发明的弹射筒，利用卡紧释放组件能够对筒本体内的探空仪进行有效弹射，弹射方便；筒本体自带一个卡紧释放组件，每个弹射筒是一个独立的弹射部件，在使用多个弹射筒时，即使一个损坏，也不影响其他弹射筒使用。

Description

一种下投式探空仪弹射筒以及弹射装置和自动投放设备

技术领域

本发明涉及气象探测以及探空设备技术领域，具体涉及一种下投式探空仪弹射筒以及弹射装置和自动投放设备。

背景技术

下投式探空是将探空仪从飞行器(如飞机、飞艇等)等自预定高度投下，从而获取从预定下投高度到地(海)面的大气温度、湿度、气压、风向、风速等气象要素。对弥补海洋、沙漠、低纬度和南半球等地区高空气象观测台站稀少，有一定贡献作用。对台风检测预报、全球性高空气象观测站网的合理分布，获取更全面的高空气象探测数据，建立大气科学理论和提高天气预报的准确率有重要作用。

现有下投式探空主要采用人工操作，操作起来难度较大，且飞行高度受限，使得探测费用昂贵。已有的弹射筒采用电磁铁弹射功耗较大，且弹射装置仅有一个，出现卡壳则后续探测均无法实现，可靠性不高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可用于高空飞行器的下投式探空仪弹射筒及弹射装置和自动投放设备，以解决人工操作难度较大，飞行高度受限，探测人力财力成本过高等问题，并对弹射装置进行了改进，仅采用机械结构，并且各个弹射筒独立运行，避免故障带来的可靠性问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种下投式探空仪弹射筒，包括筒本体以及位于所述筒本体内的卡接释放组件、弹性件和推板，所述卡紧释放组件沿所述筒本体的轴线布置，所述弹性件一端与所述卡紧释放组件连接，另一端与所述推板连接，所述推板的一侧面与弹性件连接，推板可与所述卡紧释放组件卡紧或释放；所述卡紧释放组件受力沿所述筒本体的轴向往复移动，以卡紧或释放所述推板；其中，所述推板被卡紧时，所述弹性件被压缩，所述推板被释放后，在所述弹性件作用下将筒本体内的探空仪弹出。

本发明的有益效果是：本发明的弹射筒，利用卡紧释放组件能够对筒本体内的探空仪进行有效弹射，弹射方便；而且每个弹射筒自带一个卡紧释放组件，都是一个独立的弹射部件，在使用多个弹射筒时，即使一个损坏，也不影响其他弹射筒的使用。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述卡紧释放组件包括推杆和卡爪，所述推杆沿所述筒本体的轴线布置，所述推杆一端与所述卡爪铰接，所述推杆推动所述卡爪打开或关闭以释放或卡紧所述推板。

采用上述进一步方案的有益效果是：利用推杆推动卡爪打开或关闭来释放或卡紧推板，能够更方便的将探空仪弹出或将探空仪容纳在筒本体内。

进一步，所述推杆位于所述卡紧释放组件内的一端铰接有第一连杆和第二连杆，所述卡爪包括两根呈“X”交叉并铰接在所述卡紧释放组件上的第一铰接杆和第二铰接杆，所述第一连杆和第二连杆分别与所述第一铰接杆和第二铰接杆的一端铰接，所述第一铰接杆和第二铰接杆的另一端相互靠拢弯折形成用于卡接所述推板的卡接腔。

采用上述进一步方案的有益效果是：第一连杆和第二连杆一端铰接呈“V”型结构，推杆与第一连杆和第二连杆的铰接点相连接，推杆推动第一连杆和第二连杆张开或闭合，来使卡爪打开或关闭，利用四杆驱动结构实现卡紧或释放所述推板，结构灵活可靠。

进一步，所述推板靠近所述卡接腔的一侧面上设有与所述卡接腔适配的顶针。

采用上述进一步方案的有益效果是：可对推板进行有效夹紧。

进一步，所述筒本体内设有沿其轴向布置的壳体，所述壳体一端与所述筒本体一端连接，另一端延伸至所述筒本体内；所述壳体为中空结构，所述卡紧释放组件一端用于受力驱动，另一端贯穿所述壳体的中空结构设置并与位于所述壳体外的推板配合连接，所述卡紧释放组件靠近另一端的位置铰接在所述壳体端部。

采用上述进一步方案的有益效果是：卡紧施放组件外的壳体的设置可为卡紧释放组件以及弹性件提供有效支撑。

进一步，所述弹性件为弹簧并套设在所述卡紧施放组件壳体外。

进一步，所述壳体与所述筒本体连接的一端外周侧设有一圈台阶，所述弹性件套设在所述壳体上且一端连接在所述台阶上，所述弹性件另一端与推板连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：台阶的设置，可为弹性件提供有效连接位置。

一种弹射装置，包括所述的下投式探空仪弹射筒、回转框轮、步进电机、弹射舵机和投放控制系统，所述弹射筒为若干个且均沿垂直于所述回转框轮转动方向安装在所述回转框轮内，所述步进电机与所述回转框轮连接并驱动所述回转框轮转动使任意一个探空仪弹射筒与所述弹射舵机的驱动端相对应，所述弹射舵机的驱动端驱动与之对应的探空仪弹射筒中的卡紧释放组件往复移动，所述投放控制系统用于在所述下投式探空仪进入投放状态后通过控制连接的所述弹射舵机将所述探空仪弹射出弹射筒。

本发明的弹射装置，通过设置回转框轮，可通过步进电机带动回转框轮转动，来对每个弹射筒进行装填探空仪，或将弹射筒转动至与弹射舵机对应的位置，利用弹射舵机对弹射筒内的探空仪进行弹射释放；每个弹射筒内都自带有一个卡紧释放组件，即使其中一个或几个弹射筒出现故障，也不影响其他弹射筒的使用。

进一步，还包括第一支撑端盖和第二支撑端盖，所述第一支撑端盖和第二支撑端盖分别与所述回转框轮同轴安装且相互平行布置在所述回转框轮两端，所述弹射舵机、步进电机、投放控制系统安装在第一支撑端盖上，所述第二支撑端盖上开设有一个投放舱门，所述舱门舵机安装在所述第二支撑端盖上并驱动所述投放舱门打开或关闭。

一种自动投放设备，包括所述的弹射装置和吊舱舱体，所述弹射装置安装在吊舱舱体内部，所述第一支撑端盖和第二支撑端盖分别同轴固定在所述吊舱舱体内，所述回转框轮同轴转动安装在所述吊舱舱体内。

本发明的有益效果为：本发明的自动投放设备，在保证弹射精度的情况下，还能实现弹射筒各自独立对其内的探空仪进行弹射。此自动投放设备通用性较高，可挂接在多种飞行器平台上使用。

附图说明

图1为本发明下投式探空仪弹射筒结构示意图；

图2为本发明下投式探空仪弹射筒内部结构示意图；

图3为本发明下投式探空仪弹射筒卡紧施放组件内部结构示意图；

图4为本发明弹射装置结构示意图；

图5为本发明自动投放设备结构示意图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、筒本体；

2、壳体；21、推杆；22、第一连杆；23、第二连杆；24、第一铰接杆；25、第二铰接杆；26、顶针；27、推板；

3、弹性件；

101、第一支撑端盖；102、第二支撑端盖；103、第一回转框轮；104、第二回转框轮；105、弹射筒；106、步进电机；107、弹射舵机；108、投放舱门；109、舱门舵机；110、投放控制系统；

100、弹射装置；200、整流罩；300、悬挂连接机构；400、吊舱舱体；500、吊舱接口；

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

如图1-图3所示，本实施例的一种下投式探空仪弹射筒，包括筒本体1、弹性件3以及位于所述筒本体1内的卡紧释放组件。所述弹性件3一端与所述筒本体1连接，另一端与所述推板27连接，所述卡紧释放组件沿所述筒本体1的轴线布置，所述推板27的一侧面与所述卡紧释放组件端部卡接；所述卡紧释放组件在所述弹射舵机107驱动端驱动下沿所述筒本体1的轴向往复移动，以卡紧或释放所述推板27；其中，所述推板27被卡紧时，所述弹性件3被压缩，所述推板27被释放后，在所述弹性件3作用下将筒本体1内的探空仪弹出。

本实施例的弹射筒，利用卡紧释放组件能够对筒本体内的探空仪进行有效弹射，弹射方便；而且筒本体自带一个卡紧释放组件，每个弹射筒是一个独立的弹射部件，在使用多个弹射筒时，即使一个损坏，也不影响其他弹射筒的使用。

如图2和图3所示，所述卡紧释放组件包括推杆21和卡爪，所述推杆21沿所述筒本体1的轴线布置，所述推杆21一端与所述卡爪铰接，所述推杆21推动所述卡爪打开或关闭以释放或卡紧所述推板27。利用推杆21推动卡爪打开或关闭来释放或卡紧推板27，能够更方便的将探空仪弹出或将探空仪容纳在筒本体内。

如图3所示，所述推杆21位于所述卡紧释放组件壳体2内的一端铰接有第一连杆22和第二连杆23，所述卡爪包括两根呈“X”交叉并铰接在所述卡紧释放组件的第一铰接杆24和第二铰接杆25，所述第一连杆22和第二连杆23分别与所述第一铰接杆24和第二铰接杆25的一端铰接，所述第一铰接杆24和第二铰接杆25的另一端相互靠拢弯折形成用于卡接所述推板27的卡接腔。第一连杆22和第二连杆23一端铰接呈“V”型结构，推杆21与第一连杆22和第二连杆23的铰接点相连接，推杆21推动第一连杆22和第二连杆23张开或闭合，来使卡爪打开或关闭，利用四杆驱动结构实现卡紧或释放所述推板，结构灵活可靠。

如图2和图3所示，所述推板27靠近所述卡接腔的一侧面上设有与所述卡接腔适配的顶针26，可对推板27进行有效夹紧。

如图1-图3所示，所述筒本体1内设有沿其轴向布置的壳体2，所述壳体2一端与所述筒本体1一端连接，另一端延伸至所述筒本体1内；所述壳体2为中空结构，所述卡紧释放组件一端用于受力驱动，另一端贯穿所述壳体2的中空结构设置并与位于所述壳体2外的推板27配合连接，所述卡紧释放组件靠近另一端的位置铰接在所述壳体2端部。卡紧施放组件壳体2的设置可为弹性件3提供有效支撑，而且可将推杆21隐藏在卡紧施放组件壳体2的中空结构内并与卡紧施放组件壳体2配合实现推板27的卡紧或释放。

具体的，所述壳体2靠近所述弹射舵机107的一端外周侧设有一圈台阶，所述弹性件3套设在所述壳体2上且一端连接在所述台阶上，所述弹性件3另一端与推板27连接。所述推杆21、第一连杆22以及第二连杆23均位于所述壳体2的中空结构内，所述推杆21从所述壳体2延伸出的一端与弹射舵机107的驱动端连接，所述第一铰接杆24和第二铰接杆25的铰接点位于所述壳体2远离所述弹射舵机107一端上。其中，所述弹性件3优选为弹簧。

本实施例的一个可选方案为，可在所述壳体2远离所述弹射舵机107的一端端面上开设一通孔，所述通孔内设置有铰接轴，所述第一铰接杆24和第二铰接杆25通过铰接轴铰接在所述通孔内。

当然，为了使推杆往复运动更加顺畅，可在卡紧施放组件外的壳体2的中空结构内设置一段滑轨，使推杆21沿滑轨往复运动。

本实施例的弹射筒在使用的时候，将探空仪从筒本体远离所述弹射舵机一端的投放口向内压住所述推板，推板压缩弹簧至顶针卡嵌在卡爪内，使探空仪完整装填至弹射筒内。

实施例2

如图4所示，本实施例的一种弹射装置，包括实施例1所述的探空仪弹射筒105、回转框轮、步进电机106、弹射舵机107和投放控制系统110，所述弹射筒为若干个且均沿垂直于所述回转框轮转动方向安装在所述回转框轮内，所述步进电机106与所述回转框轮连接并驱动所述回转框轮转动使任意一个探空仪弹射筒与所述弹射舵机107的驱动端相对应，所述弹射舵机107的驱动端驱动与之对应的探空仪弹射筒中的卡紧释放组件往复移动，所述投放控制系统110用于在所述下投式探空仪进入投放状态后通过控制连接的所述弹射舵机107将所述探空仪弹射出弹射筒。

如图4所示，本实施例的弹射装置，还包括第一支撑端盖101和第二支撑端盖102，所述第一支撑端盖101和第二支撑端盖102分别与所述回转框轮同轴安装且相互平行布置在所述回转框轮两端，所述弹射舵机107、步进电机106、投放控制系统110安装在第一支撑端盖101上，所述第二支撑端盖102上开设有一个投放舱门，所述舱门舵机109安装在所述第二支撑端盖102上并驱动所述投放舱门打开或关闭。

其中，如图4所示，所述回转框轮包括第一回转框103、第二回转框104和连接杆，所述连接杆两端分别连接在所述第一回转框103和第二回转框104上，所述弹射筒两端分别固定在所述第一回转框103和第二回转框104上。

本实施例的一个优选方案为，如图4所示，所述弹性筒105为若干个且绕所述回转框轮的轴线均匀排布。弹射筒可选为3-6个，具体优选为5个。所述弹射装置105内还设有用于分别检测所述弹射舵机107驱动端初始位置和弹射位置的初始位传感器和弹射位传感器。所述弹射装置105内安装有用于检测所述舱门舵机109驱动端开启位置和闭合位置的开位传感器和闭位传感器；所述吊舱控制系统110控制弹射舵机107的驱动端到达弹射位置，进而使弹射筒105内的所述探空仪弹射出弹射筒。

本实施例的弹射装置，通过设置回转框轮，可通过步进电机驱动回转框轮转动，来对每个弹射筒进行装填探空仪，或将弹射筒转动至与弹射舵机对应的位置，利用弹射舵机对弹射筒内的探空仪进行弹射释放；每个弹射筒内都自带有一个卡紧释放组件，即使其中一个或几个弹射筒出现故障，也不影响其他弹射筒的使用。

实施例3

如图1-图5所示，本实施例的一种自动投放设备，包括实施例2所述的弹射装置和吊舱舱体400，所述弹射装置100安装在吊舱舱体400内部，所述第一支撑端盖、第二支撑端盖固定在吊舱舱体内，所述回转框轮同轴布置在所述吊舱舱体400内且可在所述吊舱舱体400内转动，所述步进电机106、弹射舵机107、舱门舵机109以及所述投放控制系统110分别安装在所述支撑端盖上。

具体的，当吊舱控制系统发出弹射指令后，先控制吊舱舱门舵机打开舱门，当舱门开位传感器检测到舱门打开到位后，弹射装置才开始运行对探空仪进行弹射；当探空仪顺利弹出后，舱门舵机运行关闭，当舱门闭位传感器检测到舱门关闭到位后，整套装置的复位程序运行。

为了方便飞行器与吊舱舱体400之间的数据传输，如图1和图2所示，所述吊舱舱体400上设有实现与飞行器之间数据传输的吊舱接口500。所述吊舱舱体400上还设有用于与飞行器进行挂接的悬挂连接机构300。本实施例的吊舱接口500除了能够实现数据传输，还能够为探空接收机、控制系统等进行供电。所述吊舱舱体400两端分别设有整流罩200，所述弹射筒以及弹射舵机等构成自动投放设备的弹射装置100。

本实施例的自动投放设备的工作过程为，(1)先将探空仪从投放口装入弹射装置的筒本体内，探空仪装填时推动推板压缩弹簧至顶针卡嵌在卡爪内，使探空仪完整装填至弹射筒内。(2)启动步进电机，步进电机使回转框轮转动，将已装填完毕的弹射筒旋转至回转框轮内，继续装填后续的探空仪，装填完毕后，按照设备操作要求进入待飞行探测状态。(3)飞行器到达预定投放点后向自动投放设备发出投放指令，投放控制系统向弹射装置发送投放指令，吊舱舱门打开，舱门开启到位后，弹射舵机开始运行，弹射舵机推动推杆到位，之后弹簧将探空仪从投放口弹出释放，探空仪投放成功后，舱门舵机关闭舱门；(4)探空仪脱离飞行器后，张开自带的降落伞，缓慢下落，直至探空仪降落到海面或地面。待探测任务结束后，投放控制系统将所有设备复位并进入休眠状态，待下次预定投放指令到达后再次激活，进入下一次探测任务。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种下投式探空仪弹射筒，其特征在于，包括筒本体以及位于所述筒本体内的卡紧释放组件、弹性件和推板，所述卡紧释放组件沿所述筒本体的轴线布置，所述弹性件一端与所述卡紧释放组件连接，另一端与所述推板连接，所述推板的一侧面与弹性件连接，推板可与所述卡紧释放组件卡紧或释放；所述卡紧释放组件受力沿所述筒本体的轴向往复移动，以卡紧或释放所述推板；其中，所述推板被卡紧时，所述弹性件被压缩，所述推板被释放后，在所述弹性件作用下将筒本体内的探空仪弹出。

2.根据权利要求1所述一种下投式探空仪弹射筒，其特征在于，所述卡紧释放组件包括推杆和卡爪，所述推杆沿所述筒本体的轴线布置，所述推杆一端与所述卡爪铰接，所述推杆推动所述卡爪打开或关闭以释放或卡紧所述推板。

3.根据权利要求2所述一种下投式探空仪弹射筒，其特征在于，所述推杆位于所述卡紧释放组件内的一端铰接有第一连杆和第二连杆，所述卡爪包括两根呈“X”交叉并铰接在所述卡紧释放组件上的第一铰接杆和第二铰接杆，所述第一连杆和第二连杆分别与所述第一铰接杆和第二铰接杆的一端铰接，所述第一铰接杆和第二铰接杆的另一端相互靠拢弯折形成用于卡接所述推板的卡接腔。

4.根据权利要求3所述一种下投式探空仪弹射筒，其特征在于，所述推板靠近所述卡接腔的一侧面上设有与所述卡接腔适配的顶针。

5.根据权利要求1至4任一项所述一种下投式探空仪弹射筒，其特征在于，所述筒本体内设有沿其轴向布置的壳体，所述壳体一端与所述筒本体一端连接，另一端延伸至所述筒本体内；所述壳体为中空结构，所述卡紧释放组件一端用于受力驱动，另一端贯穿所述壳体的中空结构设置并与位于所述壳体外的推板配合连接，所述卡紧释放组件靠近另一端的位置铰接在所述壳体端部。

6.根据权利要求5所述一种下投式探空仪弹射筒，其特征在于，所述弹性件为弹簧并套设在所述卡紧施放组件外。

7.根据权利要求5所述一种下投式探空仪弹射筒，其特征在于，所述壳体与所述筒本体连接的一端外周侧设有一圈台阶，所述弹性件套设在所述壳体上且一端连接在所述台阶上，所述弹性件另一端与推板连接。

8.一种弹射装置，其特征在于，包括权利要求1至7任一项所述的下投式探空仪弹射筒、回转框轮、步进电机、弹射舵机和投放控制系统，所述弹射筒为若干个且均沿垂直于所述回转框轮转动方向安装在所述回转框轮内，所述步进电机与所述回转框轮连接并驱动所述回转框轮转动使任意一个探空仪弹射筒与所述弹射舵机的驱动端相对应，所述弹射舵机的驱动端驱动与之对应的探空仪弹射筒中的卡紧释放组件往复移动，所述投放控制系统用于在所述下投式探空仪进入投放状态后通过控制连接的所述弹射舵机将所述探空仪弹射出弹射筒。

9.根据权利要求8所述一种弹射装置，其特征在于，还包括第一支撑端盖和第二支撑端盖，所述第一支撑端盖和第二支撑端盖分别与所述回转框轮同轴安装且相互平行布置在所述回转框轮两端，所述弹射舵机、步进电机、投放控制系统安装在第一支撑端盖上，所述第二支撑端盖上开设有一个投放舱门，所述舱门舵机安装在所述第二支撑端盖上并驱动所述投放舱门打开或关闭。

10.一种自动投放设备，其特征在于，包括权利要求9所述的弹射装置和吊舱舱体，所述弹射装置安装在吊舱舱体内部，所述第一支撑端盖和第二支撑端盖分别同轴固定在所述吊舱舱体内，所述回转框轮同轴转动安装在所述吊舱舱体内。