CN101566448A - 一种以压缩气体为能源的一体化发射装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种发射装置，特别是一种适用于焰火弹弹射、物体抛射的以压缩气体为能源的一体化发射装置。它包括发射管、上阀体、连接套、活门和下阀体，其中所述的下阀体内设有气阀气室、纵向槽和空腔，并且纵向槽与空腔的顶端连通，下阀体的侧壁上开有与气阀气室连通的阀动进/出气口，在空腔内设有活塞，活塞与活门刚性连接，在下阀体下方设有电磁阀底板，电磁阀底板上开有分别与气阀气室、纵向槽和空腔对应的预留孔，在电磁阀底板上设有汇流扳，在电磁阀底板的下方设有气阀。本发明的效果是：(1)动态响应速度快，(2)离散度小，(3)缩小了发射设备体积，(4)密封性能增强，(5)安全性高。

Description

一种以压缩气体为能源的一体化发射装置

技术领域

本发明涉及一种发射装置，特别是一种适用于焰火弹弹射、物体抛射的以压缩气体为能源的一体化发射装置。

背景技术

限于工程实现的难度以及成本等因素，不同领域不同要求的物体发射所用能源不同。例如，炮弹、子弹等物体要求有很高的发射速度(10³m/s量级)，通常用火药或推进剂等火工品来实现。而对于发射速度要求较低(10²m/s量级或更低)的发射装置，其能源选择则很广泛，例如弹弓一般使用人体储存的化学能。目前，焰火弹的发射多以火药为能源，发射时，火药产生一定量的燃气推动焰火弹在发射管内运动，发射速度由火药的多寡来控制。其缺点是地面产生大量的污染气体，降低地面能见度。中国专利申请号200710086682.2，发明名称为“以压缩气体为能源的物体发射装置”的专利申请介绍了一种发射装置，该申请所介绍的发射装置的缺点是：(1)弹射子系统由弹簧控制，动态响应慢，约为30毫秒；(2)弹射子系统由多个套管顺次套接，气密性较差，24小时气体泄漏量在10％左右；(3)发射装置必须放置在较平的地面上，适应性差，而且焰火弹的爆炸点离散度大，在高度约为28米的地方，离散度约为900毫米，离散度是指焰火弹被弹射出炮膛后在某个预定高度偏离炮膛轴线的距离；(4)整个发射装置各个部件分别设计，因此装置的体积较大。

发明内容

本发明针对传统技术的发射装置动态响应慢、气密性较差、焰火弹离散度大、体积大的缺陷，目的在于提供一种新的动态响应时间短、气密性好、焰火弹爆炸点离散度小的以压缩气体为能源的物体发射装置。

实现本发明的技术方案：一种以压缩气体为能源的一体化发射装置，包括发射管，在发射管下方设有上阀体，上阀体顶端设有活门，上阀体下方设有下阀体，由活门、上阀体和下阀体形成贮气室，上阀体的侧壁上开有与贮气室连通的贮气室进/出气口，其中，所述的下阀体内设有气阀气室、纵向槽和空腔，并且纵向槽与空腔的顶端连通，下阀体的侧壁上开有与气阀气室连通的阀动进/出气口，在空腔内设有活塞，活塞与活门刚性连接，在下阀体下方设有电磁阀底板，电磁阀底板上开有分别与气阀气室、纵向槽和空腔对应的预留孔，在电磁阀底板的下方设有气阀，通过气阀的不同开关状态可以改变气阀气室、纵向槽和空腔之间的连通状态。

如上所述的一种以压缩气体为能源的一体化发射装置，其中，下阀体和电磁阀底板气密连接。

如上所述的一种以压缩气体为能源的一体化发射装置，其中，在电磁阀底板上设有用于安装气阀的汇流板。

如上所述的一种以压缩气体为能源的一体化发射装置，其中，发射管与上阀体之间通过连接套连接。

如上所述的一种以压缩气体为能源的一体化发射装置，其中，在所述的气阀外设有调整底座，在调整底座的外壁上设有3个或3个以上支架。

如上所述的一种以压缩气体为能源的一体化发射装置，其中，所述的支架包括用于调节高度的调节螺杆和用于锁紧的锁紧螺母。

如上所述的一种以压缩气体为能源的一体化发射装置，其中，支架的个数为3个。

如上所述的一种以压缩气体为能源的一体化发射装置，其中，在所述的调整底座的空腔内还设有控制系统下位机，控制系统下位机与设在发射管上的电极连接，控制系统下位机与气阀连接，并且可以控制气阀的开关状态，控制系统下位机还与外部的电脑主机连接。

如上所述的一种以压缩气体为能源的一体化发射装置，其中，所述的控制系统下位机包括用于处理数据的处理器模块；用于接收外部命令，并将外部命令转换成处理器能识别命令的外部输入模块；用于存储数据的存储器模块；用于给火焰弹充电的充电输出模块；用于控制气阀和汇流板开关状态的开阀控制模块；以及用于给所有用电器件供电的电源模块。

与传统技术相比本发明可以达到如下的技术效果：(1)将传统技术阀动气室中的弹簧完全去掉，改变成为压缩气体，利用压缩气体推动活塞继而达到压紧活门使贮气室密封的目的。当需要发射焰火弹时，排出阀动气室内的压缩气体，这部分压缩气体不再对发射过程造成任何影响，因此整个发射装置的动态响应速度大大提高，达到10毫秒。(2)增加了调整底座和支架，实现了发射装置的任意点放置、自身调平的目的，同时保证了焰火弹整体图案的离散度，在高度为28.6米的地方，焰火弹的离散度不超过500毫米。(3)通过调整底座将气阀和控制系统下位机集成到发射装置内，使整个发射装置实现了一体化设计，简化了发射装置，缩小发射设备体积。(4)将下阀体下方的套管改为电磁阀底板增强了密封效果，因此能满足24小时贮存，气体泄漏量不超过5％的要求。(5)增加控制系统下位机，通过控制系统下位机控制焰火弹的充电时间，当充电达到充电时间后，充电即行停止，此时若出现意外，焰火弹不再发射，则焰火弹会通过自身的放电电路将已经充满的电能放掉，由于不会重复给焰火弹充电，因此避免了炸膛的危险，提高了系统的安全性。

附图说明

图1为一种以压缩气体为能源的一体化发射装置的结构示意图，

图2为下阀体的剖面俯视图，

图3为下阀体的侧面结构示意图，

图4为电磁阀底板的仰视结构示意图，

图5为电磁阀底板的俯视结构示意图，

图6为图4中AA向剖视图，

图7为调整底座的结构示意图，

图8为控制系统下位机的组成结构示意图，

图9为图8的电路图。

图中：1.发射管；2.连接套；3.活门；4.上阀体；5.贮气室进/出气口；6.贮气室；7.下阀体；8.阀动进/出气口；9.气阀气室；10.调整底座；11.调节螺杆；12.锁紧螺母；13.控制系统下位机；14.气阀；15.压缩腔；16.阀动气室；17.活塞；18.电磁阀底板；19.凹槽；20.空腔；21.纵向槽；22.汇流板；23.预留孔；24.电极；25.支架。

具体实施方式

一种以压缩气体为能源的发射装置的结构示意图，如图1所示。该装置分发射管1和气动阀(3～17)两部分，并通过连接套2进行连接，用O形圈进行密封。

气动阀上下端分别设贮气室6和阀动气室16，且各自独立。上阀体4上设有活门3，在上阀体4下方设有下阀体7，由上阀体4、活门3以及下阀体7的顶部构成贮气室6，上阀体4的上端和侧壁分别开一工作出气口和贮气室进/出气口5，工作出气口通过活门3密封，工作进气口与外部的压缩空气连通。阀动气室16由下阀体7内的空腔20和活塞17的上端构成，活塞17与下阀体7的内壁通过O形圈密封。活塞17与活门3之间为刚性连接。

如图2～3所示，下阀体7为“凸”形结构，在其顶端设有凹槽19，该凹槽19与上阀体4及活门3形成贮气室6。在下阀体7中设有气阀气室9，气阀气室9在下阀体7中不是环形通槽，气阀气室9的侧壁上设有阀动进/出气口8，阀动进/出气口8与外部的压缩空气连通。下阀体7中设有空腔20和纵向槽21，空腔20的顶部与纵向槽21连通。空腔20向上成阶梯状收缩，其顶端与凹槽19连通。下阀体7的下端与电磁阀底板18固定连接。电磁阀底板18、活塞17的下端及空腔20的下半部分构成压缩腔15。

如图4～图6所示，电磁阀底板18上设有四个预留孔23，其中两个预留孔23与气阀气室9对应，一个与压缩腔15对应，另一个与纵向槽21对应。在电磁阀底板18的背面设有汇流板22，汇流板22用于安装气阀14。

电磁阀底板18下面设有调整底座10。调整底座10的空腔内设有气阀14，气阀14为市场上通用的两位五通阀，它分别与气阀气室9、纵向槽21、压缩腔15和大气连通，其中与气阀气室9有两个连通孔。调整底座10的空腔内还设有控制系统下位机13，该控制系统下位机13与气阀14连接并且可以控制气阀14的开关状态。当然气阀14的开关状态也可以通过其它控制方式实现，例如直接通过外部计算机的控制或者通过外部电源直接控制。控制系统下位机13与设在发射管1上的电极24连接，通过该电极24，控制系统下位机13可以对待发射的焰火弹进行充电。控制系统下位机13还与外部的电脑主机连接，通过该连接控制系统下位机13可以接受来自外部的指令。如图1和图7所示在调整底座10上设有支架25，支架25的个数可以根据需要增加或减少，一般为3或4个，本例中为3个支架25。支架25包括调节螺杆11和锁紧螺母12，通过调节螺杆11和锁紧螺母12可以对以压缩气体为能源的发射装置的发射角度进行调节。

在本发明提供的以压缩气体为能源的发射装置中控制系统下位机13的作用有两个：①通过电极24给待发射的焰火弹充电，按照外部给定的时间断开焰火弹的充电；②控制气阀的打开/关闭，利用压缩空气将焰火弹发射出去。要实现以上两个功能，本领域的技术人员可以很容易的利用单片机或DSP或其它具有运算功能的电子器件实现。本发明给出一种实施方式，如图8所示控制系统下位机13包含六个模块，其中电源模块用于给处理器供电；外部输入模块用于接收来自外部的命令，并将外部的命令转换成处理器能识别的命令；存储器模块用于存储处理器中的必要数据，以便在控制系统下位机13彻底断电时保存数据；充电输出模块用于通过电极24给焰火弹充电，其输出电流、电压的大小以及输出的时间长度均由处理器控制；开阀控制模块用于控制气阀14，改变气阀14的开关状态。以上六个模块是本领域的技术人员可以很容易实现的。图9是控制系统下位机13的电路图。图9中电源模块的作用是将外部输入的12V电压转换成处理器使用的5V电压，它的VCC与处理器模块的VCC连接；充电输出模块中芯片BTS432E2的2号引脚通过电阻R19与处理器的P21引脚连接；存储器模块中的芯片24C02的5号引脚与处理器的P13引脚连接，6号引脚与处理器的P12引脚连接。

以压缩气体为能源的发射装置的工作过程如下：(1)将焰火弹装入发射管1内，将焰火弹与电极24连接，(2)通过阀动进/出气口8向气阀气室9内充填压缩气体，此时气阀14的状态是使气阀气室9和纵向槽21连通，此时在压缩气体的作用下阀动气室16向下推动活塞17，进而压紧活门3，使贮气室6形成一个密闭的腔室，(3)通过贮气室进/出气口5向贮气室6内充填压缩气体，此次充填的压缩气体用来将焰火弹发射出去，当贮气室6内压力满足要求后关闭贮气室进/出气口5，(4)利用控制系统下位机13对焰火弹上的控制芯片充电，满足预设充电时间后充电停止，(5)控制系统下位机13控制气阀14转换开关，使阀动气室16内的气体通过气阀14排向大气，同时气阀气室9内的压缩气体通过气阀14被充填到压缩腔15内，此时活门3以及活塞17在贮气室6和压缩腔15的压缩气体的作用下向上运动，贮气室6内的压缩空气迅速进入连接套2和发射管1内，并推动在发射管1内焰火弹，从而将焰火弹发射出去。

Claims (9)

1.一种以压缩气体为能源的一体化发射装置，包括发射管(1)，在发射管(1)下方设有上阀体(4)，上阀体(4)顶端设有活门(3)，上阀体(4)下方设有下阀体(7)，由活门(3)、上阀体(4)和下阀体(7)形成贮气室(6)，上阀体(4)的侧壁上开有与贮气室(6)连通的贮气室进/出气口(5)，其特征在于：所述的下阀体(7)内设有气阀气室(9)、纵向槽(21)和空腔(20)，并且纵向槽(21)与空腔(20)的顶端连通，下阀体(7)的侧壁上开有与气阀气室(9)连通的阀动进/出气口(8)，在空腔(20)内设有活塞(17)，活塞(17)与活门(3)刚性连接，在下阀体(7)下方设有电磁阀底板(18)，电磁阀底板(18)上开有分别与气阀气室(9)、纵向槽(21)和空腔(20)对应的预留孔，在电磁阀底板(18)的下方设有气阀(14)，通过气阀(14)的不同开关状态可以改变气阀气室(9)、纵向槽(21)和空腔(20)之间的连通状态。

2.如权利要求1所述的一种以压缩气体为能源的一体化发射装置，其特征在于：下阀体(7)和电磁阀底板(18)气密连接。

3.如权利要求2所述的一种以压缩气体为能源的一体化发射装置，其特征在于：在电磁阀底板(18)上设有用于安装气阀(14)的汇流板(22)。

4如权利要求2或3所述的一种以压缩气体为能源的一体化发射装置，其特征在于：发射管(1)与上阀体(4)之间通过连接套(2)连接。

5.如权利要求1所述的一种以压缩气体为能源的一体化发射装置，其特征在于：在所述的气阀(14)外设有调整底座(10)，在调整底座(10)的外壁上设有3个或4个支架(25)。

6.如权利要求5所述的一种以压缩气体为能源的一体化发射装置，其特征在于：所述的支架(25)包括用于调节高度的调节螺杆(11)和用于锁紧的锁紧螺母(12)。

7.如权利要求5或6所述的一种以压缩气体为能源的一体化发射装置，其特征在于：支架(25)的个数为3个。

8.如权利要求5所述的一种以压缩气体为能源的一体化发射装置，其特征在于：在所述的调整底座(10)的空腔内还设有控制系统下位机(13)，控制系统下位机(13)与设在发射筒(1)上的电极(24)连接，控制系统下位机(13)与气阀(14)连接，并且可以控制气阀(14)的开关状态，控制系统下位机(13)还与外部的电脑主机连接。

9.如权利要求8所述的一种以压缩气体为能源的一体化发射装置，其特征在于：所述的控制系统下位机(13)包括用于处理数据的处理器模块；用于接收外部命令，并将外部命令转换成处理器能识别命令的外部输入模块；用于存储数据的存储器模块；用于给火焰弹充电的充电输出模块；用于控制气阀(14)开关状态的开阀控制模块；以及用于给所有用电器件供电的电源模块。

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