CN104548419A - 一种转轮式航弹投放装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种转轮式航弹投放装置，投放时，牵引电磁铁带动拉耳运动，带动圆柱卡销脱离原先的位置，压缩弹簧原先储存的弹性势能得到释放，推动伸缩轴的缩回运动。伸缩轴带动圆柱滚子运动，使得圆柱滚子脱离扇形转轮的卡口内，航弹组件的全部重力施加到中间吊挂杆上，吊挂杆滚子搭接在扇形转轮槽内，在重力作用下，吊挂杆滚子带动扇形转轮运动，待运动一个角度后，吊挂杆滚子连同中间吊挂杆脱离扇形转轮槽，在自身重力和航弹组件的重力作用下旋转。航弹组件上部的牵引绳沿中间吊挂杆滑落，完成航弹组件的投放。本发明的扇形转轮，完成了卡紧定位和航弹自重环境下释放两个动作，缩小了结构尺寸。

Description

一种转轮式航弹投放装置

技术领域

本发明涉及的是一种灭火装置，具体地说是森林灭火装置的投放装置。

背景技术

森林火灾是一种严重的世界性自然灾害，给人类的资源和环境造成了不可估量的损失，然而随着人类科技的进步，直升机这一先进的，具有较大承载力的运输工具正在森林防火、灭火的领域中发挥着越来越重要的作用。目前，在国内外，对于扑灭森林树冠火主要由固定翼飞机或直升机携带灭火剂或水从高空喷洒。由于火场上空强烈的上升气流以及紊流影响，灭火剂被强力高温气流驱散，落到树冠上的灭火剂很少，灭火效果并不好，森林灭火航弹的出现，克服了上述缺点。因此，使用飞机投放森林灭火航弹进行森林灭火具有重要的应用前景。

为达到更好的灭火效果，需要尽可能的将森林灭火航弹准确投放在森林火场之内。由于直升机具有起降条件要求低、载荷大、机动灵活等特点，目前越来越多地装备于森林灭火第一线。因此，需要设计一种适合于直升机的灭火航弹投放装置。

直升机挂载航弹采用一种模块化思想，直八直升机是一款中国生产的中型直升机，是森林防火部门装备最多机种，现在应用于直八直升机上的灭火航弹牵引型投放装置，采用吊挂的形式进行牵引然后投放，并通过继电器控制吊挂杆的伸缩运动，因为吊挂杆承担了航弹组的所有重量，航弹组自身重力就完整的作用到了投放机构各连接处，导致各局部连接处摩擦力很大，很容易影响到投放动作的顺利进行，投放过程中就会面临投放方式能否满足森林灭火航弹顺利投放的要求，对继电器的任务要求也很高，区别于直线往复伸缩运动，将投放动作处均设置成旋转运动，通过转轮的旋转运动代替直线运动，这样既满足了投放任务，又达到了简单、高效完成投放任务的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供应用于直升机的一种转轮式航弹投放装置。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种转轮式航弹投放装置，其特征是：包括投放单元，投放单元包括两个横向焊板和两个纵向焊板相连组成的防护导向筒以及控制投放机构和灭火航弹组件，两个横向焊板之间相互平行，两个纵向焊板之间相互平行，防护导向筒里固定有弧形焊片，弧形焊片和两个横向焊板以及两个纵向焊板构成圆角矩形空间，灭火航弹组件包括上层吊装盘、下层吊装盘、吊杆、灭火航弹，上层吊装盘和下层吊装盘上下布置并均与吊杆相连，组成用于放置灭火航弹的双层容纳机构，吊杆上端固定吊环，吊环上安装牵引绳，控制投放机构包括左托架、右托架、牵引电磁铁、拉杆、伸缩套筒、伸缩轴、扇形转轮、转轮座、中间吊挂杆、吊挂杆支撑座，左托架和右托架均固定在两个横向焊板之间，牵引电磁铁、伸缩套筒、转轮座均安装在左托架上，吊挂杆支撑座安装在右托架上，拉杆通过拉杆座安装左托架上并位于牵引电磁铁和伸缩套筒之间，拉杆的第一端连接圆柱卡销，拉杆的第二端连接牵引电磁铁的输出端，伸缩轴设置在中空的伸缩套筒里，伸缩套筒侧部和伸缩轴侧部均开有孔，圆柱卡销伸入至伸缩套筒和伸缩轴的孔里，伸缩轴上套有对伸缩轴提供压缩势能的压缩弹簧，扇形转轮上设置卡口和槽，伸缩轴的端部安装第一旋转轴，第一旋转轴连接圆柱滚子，扇形转轮通过第二旋转轴安装在转轮座上，圆柱滚子搭在扇形转轮的卡口里，中间吊挂杆的第一端通过第三旋转轴安装在吊挂杆支撑座上，中间吊挂杆的第二端连接吊挂杆滚子，吊挂杆滚子位于扇形转轮的槽里，牵引绳挂于中间吊挂杆上。

本发明还可以包括：

1、投放单元与投放单元之间左右布置或上下布置，左右布置的投放单元之间共用一个纵向焊板，上下布置的投放单元之间共用一个横向焊板。

本发明的优势在于：

1、投放装置各连接处均设置成滚动连接，减小了摩擦力的同时以确保投放机构能够顺利完成动作，且结构整体简单紧凑，能够保证足够的稳定性,解决了复杂的结构要求。

2、扇形转轮，完成了卡紧定位和航弹自重环境下释放两个动作，缩小了结构尺寸的同时也能顺利完成了投弹任务。

3、弹射出销和抛伞装置的联合设计，确保了后端盖开仓和抛伞动作的顺利进行，结构整体紧凑，便于实现其功能。

4、投放装置控制智能化，利用电磁铁的运动来控制卡口机构的释放。

附图说明

图1为本发明的航弹投放装置总装主视图；

图2为本发明航弹投放装置总装俯视图；

图3为直升机吊载航弹投放装置示意图；

图4为转轮式航弹投放装置俯视图；

图5为航弹投放装置航弹组件示意图；

图6为主航弹伞开伞动作示意图；

图7为灭火航弹弹体结构主视图；

图8为伞弹连接器和抛伞装置局部结构放大图；

图9为弹射出销局部结构放大图；

图10为航弹投放装置总装三维视图；

图11为转轮式航弹投放装置三维视图；

图12为投放机构运行示意图a；

图13为投放机构运行示意图b；

图14为投放机构运行示意图c；

图15为投放机构运行示意图d；

图16为投放机构运行示意图e；

图17为投放机构运行示意图f；

图18为投放机构运行示意图g。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1～18，本发明主要包括整体框架1、灭火航弹2、航弹组件3和控制投放机构4等。

整体框架1用于固定安装控制投放机构4及航弹组件3。

如图1，2所示，整体框架1主要由横向焊板5、纵向焊板6、弧形焊片以及吊环7等组成。横向焊板5、纵向焊板6和弧形焊片固定在一起，组成如图2所示的圆角矩形空间，作为灭火航弹的防护导向筒8，用于安装航弹组件3。上层的纵向焊板6与多个吊环7固连，通过吊环7与吊索9使投放装置吊载于直升机10上，见图3，且图10所示为航弹投放装置总装三维视图。

控制投放机构4用于控制航弹组件3的投放。如图4所示，主要由左托架13与右托架14两部分组成。左托架13与右托架14通过两侧的插孔插到整体框架1中横向焊板5的横向焊板插槽11中，并用螺栓固定。

如图4所示，左托架13上焊接有伸缩套筒支撑座31、牵引电磁铁支撑座16。伸缩套筒20和牵引电磁铁15分别被伸缩套筒支撑座31和牵引电磁铁支撑座16固定安装在左托架13上。压缩弹簧21套入伸缩轴22的较小直径段，组装好后封装入伸缩套筒20中。伸缩轴22在伸缩套筒20内以保持水平方向的伸缩运动。伸缩轴22前端布有旋转轴23，旋转轴23与圆柱滚子24通过键连接配合在一起，旋转轴26通过滚动轴承与底座孔装配连接，扇形转轮25通过键连接安装在旋转轴26上，中间吊挂杆28一端有通过销轴连接的吊挂杆滚子27，另一端通过键连接固定在旋转轴29上，拉杆座焊接在伸缩套筒20左端，其上有通过销轴连接的拉杆18。拉杆18上有通过销轴连接的圆柱卡销19和拉耳17。拉耳17通过圆柱销与牵引电磁铁15的铁芯伸出端连接。

如图4所示，右托架14上焊接有吊挂杆支撑座30，吊挂杆支撑座30上安装有旋转轴29，旋转轴29通过滚动轴承与吊挂杆支撑座30装配在一起，由图11所示为转轮式航弹投放装置三维视图。

航弹组件3用于灭火航弹2的安装与固定。如图5所示，航弹组件3主要由吊装盘35、灭火航弹2、吊环32、衬垫33、牵引绳34组成。吊装盘35由上下两层支撑板及中间的吊杆组成，上端牵引绳34可以使航弹组件3吊挂在控制投放机构4的中间吊挂杆28上。

灭火航弹2如图7所示主要由主弹体38、伞弹连接器39、伞包40、后连接板57和后端盖37组成，主弹体38与后连接板57通过螺钉连接，后连接板57与后端盖37通过伞弹连接器39连接，伞包40包裹主航弹伞36，为投放灭火航弹2减速降落起作用。

伞弹连接器和抛伞装置结构如图8所示：伞弹连接器39由连接螺栓41、T型螺母45、垫块43、推力轴承44、伞弹连接套51、承载螺栓46和连接套47组成，连接螺栓41下端和主弹体38后连接板57相连，上端和T型螺母45相接，T型螺母45下端是能产生旋转运动的推力球轴承44，推力球轴承44下端是垫块43，垫块43将T型螺母45垫起一定的高度，为伞弹连接套51和推力球轴承44的链接提供空间。伞弹连接套51后端开有一横孔，孔中设有一承载螺栓46，承载螺栓46和伞弹连接套51之间设有两个与降落伞连接的连接套47。

抛伞装置具体结构由T型底座49、抛射托架48、抛射弹簧50、后端盖37、推杆53、电雷管52、小型药室56和伞包40组成。其中后端盖37、推杆53、电雷管52、小型药室56、插销54、n型槽55组成弹射出销结构如图9所示，n型槽55焊接在主弹体38后连接板57上，后端盖37插入n型槽55内与之间隙配合，通过插销54固定，插销与n型槽55之间过渡配合，插销下端紧贴一推杆53，推杆53另一端连接到小型药室56，小型药室56一端接电雷管52，

T型底座49位于伞弹连接套51内部、承载螺栓46上端，抛射弹簧50套在T型底座49中心柱上，上端与抛射托架48接触，抛射托架48与伞弹连接套51同轴，位于其内侧，上端面与后端盖37内侧接触。伞包位于后端盖37内侧，且通过胶粘与后端盖37构成一体，降落伞位于伞包内。

一、投放装置的吊载和灭火航弹的投放

航弹投放装置的运载工具为直八型直升机或类似参数直升机。直升机上装有卷扬机，将直升机10上垂下的吊索挂钩钩挂在灭火航弹投放装置的吊环7上。当发生森林火灾时，直升机10将装载好的航弹投放装置吊运至森林火场上空，通过控制投放机构4按照设定好的投放顺序进行灭火航弹的顺序投放，从而完成灭火任务。

航弹组件装载未投放时，压缩弹簧21处于被压缩状态，通过圆柱卡销19卡紧，保持伸缩轴22前端圆柱滚子24卡紧在扇形转轮25的卡口内，扇形转轮25的旋转运动受到限制，这样的情况下，吊挂杆滚子27也稳定的搭接在扇形转轮25内，吊载航弹组件3的中间吊挂杆28承担全部的航弹组件3重量。

具体的投放过程结合图12至图18示意图所示如下：待上位机发出指令至需投放的灭火航弹相对应的牵引电磁铁15，使其通电工作。牵引电磁铁15内部铁芯受到磁力的作用向内部运动，从而带动拉耳17运动。此动作通过拉杆18的杠杆作用带动圆柱卡销19脱离原先的位置。圆柱卡销19被抽离原先位置后，压缩弹簧21原先储存的弹性势能得到释放，推动伸缩轴22的缩回运动。伸缩轴22缩回动作带动前端旋转轴23连接的圆柱滚子24运动，使得圆柱滚子24脱离扇形转轮25的卡口内，扇形转轮25脱离了圆柱滚子24的限制，航弹组件3的全部重力施加到中间吊挂杆28上，吊挂杆滚子27搭接在旋转轴29上的扇形转轮25槽内，并由于航弹组件3产生一个向下的重力作用，在重力作用下，吊挂杆滚子27带动扇形转轮25运动，待运动一个角度后，吊挂杆滚子27连同中间吊挂杆28脱离扇形转轮25槽，在自身重力和航弹组件3的重力作用下绕旋转轴29旋转。航弹组件3上部的牵引绳34沿中间吊挂杆28滑落，如图18所示完成航弹组件3的投放。

航弹组件3被控制投放机构4控制投放脱离整体框架1后，由于空中空气流的作用，航弹组件3相互分散，同时灭火航弹2与衬垫33相互分离，灭火航弹2投放开始，航弹内电路板开始工作，在达到设定的时间后，控制电路引爆电雷管52，电雷管52点燃小型药室56，小型药室56爆炸产生反作用力作用于插销54，与后端盖37过渡配合的插销54被弹出，后端盖37和主弹体38分离，处于压缩状态的抛射弹簧50被解除约束，作用于抛射托架48，抛射托架48将弹簧力传递给后端盖37，后端盖37连同伞包40被弹簧力抛射完成伞包40抛射，伞包被抛射后，伞绳被拉出，当拉到伞绳顶部时，一根牵引绳解开伞包，主航弹伞36被拉出，整个动作完成，如图6所示，在主航弹伞36的作用下，灭火航弹2降落至森林火场上空完成灭火任务。

在抛伞后，拉直力和开伞动载通过连接套47进行传递到伞弹连接套51上，通过推力球轴承44和T型螺母45传递给航弹弹座。伞绳旋转会给连接套47施加一个力矩，通过推力球轴承44的上下受力面的相对旋转防止了主航弹伞36伞绳缠绕

由控制投放机构4依据任务现场环境控制灭火航弹2投放数量。当完成灭火任务后，直升机挂载航弹投放装置回到装载基地，重新装载灭火航弹2或者卸载。

二、灭火航弹的卸载

当直升机吊载航弹投放装置回到装载基地时，若森林火灾仍未扑灭，则继续装载灭火航弹2以便下次投放灭火。若森林火灾扑救完毕，而航弹投放装置中仍有未投放的灭火航弹2，则需要进行卸载。

具体的卸载过程如下：将未投放的航弹组件3相对应的左托架13与右托架14两部分拆除。通过起吊装置将航弹组件3从防护导向筒8中吊离，并平稳安放在地面灭火航弹安放处完成卸载。

Claims (2)

1.一种转轮式航弹投放装置，其特征是：包括投放单元，投放单元包括两个横向焊板和两个纵向焊板相连组成的防护导向筒以及控制投放机构和灭火航弹组件，两个横向焊板之间相互平行，两个纵向焊板之间相互平行，防护导向筒里固定有弧形焊片，弧形焊片和两个横向焊板以及两个纵向焊板构成圆角矩形空间，灭火航弹组件包括上层吊装盘、下层吊装盘、吊杆、灭火航弹，上层吊装盘和下层吊装盘上下布置并均与吊杆相连，组成用于放置灭火航弹的双层容纳机构，吊杆上端固定吊环，吊环上安装牵引绳，控制投放机构包括左托架、右托架、牵引电磁铁、拉杆、伸缩套筒、伸缩轴、扇形转轮、转轮座、中间吊挂杆、吊挂杆支撑座，左托架和右托架均固定在两个横向焊板之间，牵引电磁铁、伸缩套筒、转轮座均安装在左托架上，吊挂杆支撑座安装在右托架上，拉杆通过拉杆座安装左托架上并位于牵引电磁铁和伸缩套筒之间，拉杆的第一端连接圆柱卡销，拉杆的第二端连接牵引电磁铁的输出端，伸缩轴设置在中空的伸缩套筒里，伸缩套筒侧部和伸缩轴侧部均开有孔，圆柱卡销伸入至伸缩套筒和伸缩轴的孔里，伸缩轴上套有对伸缩轴提供压缩势能的压缩弹簧，扇形转轮上设置卡口和槽，伸缩轴的端部安装第一旋转轴，第一旋转轴连接圆柱滚子，扇形转轮通过第二旋转轴安装在转轮座上，圆柱滚子搭在扇形转轮的卡口里，中间吊挂杆的第一端通过第三旋转轴安装在吊挂杆支撑座上，中间吊挂杆的第二端连接吊挂杆滚子，吊挂杆滚子位于扇形转轮的槽里，牵引绳挂于中间吊挂杆上。

2.根据权利要求1所述的一种转轮式航弹投放装置，其特征是：投放单元与投放单元之间左右布置或上下布置，左右布置的投放单元之间共用一个纵向焊板，上下布置的投放单元之间共用一个横向焊板。