CN106225554A - 一种迫击炮自动输弹装置 - Google Patents

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葛建立
赵明升
秦准
王浩
张鸿浩
王雪嫣
曹杰
孙全兆
杨国来
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Abstract

本发明公开一种迫击炮自动输弹装置，可拆式固装在迫击炮身管(6)上，其包括导轨系统(1)、平面四连杆机构(2)、丝杠滑台机构(3)、夹持机构(4)和托盘(5)；所述夹持机构(4)用于夹持置于托盘(5)上的炮弹，在平面四连杆机构(2)和丝杠滑台机构(3)的联合作用下，沿导轨系统(1)将炮弹送入迫击炮身管(6)内。本发明的迫击炮自动输弹装置，供输弹迅速、可靠性高、稳定性好。

Description

一种迫击炮自动输弹装置
技术领域
本发明属于火炮装填技术领域，特别是一种供输弹迅速、可靠性高、稳定性好的迫击炮自动输弹装置。
背景技术
迫击炮结构简单、重量轻、操作方便、火力机动灵活、价格低廉，从问世来，就是步兵部队不可或缺的近程火力支援武器，在历次战争中发挥着举足轻重的作用。但是，由于反炮兵技术的发展，传统迫击炮由于火力射程有限、稳定性差、自动化程度低，在战场上的生存受到了很大威胁。
为提高迫击炮的的生存，提高其发射速度，特别是装填速度，是研究的主要方向。学位论文《自行迫击炮自动供输弹机械手的设计及其动力学仿真分析》(南京理工大学，马卫军，出版日2003年12月20日)公开了一种模仿人体手臂型的输弹机械手，其包括机械手基座、大臂、小臂和手爪推弹器等，是一种平面四自由度的操作手结构，其中基座、大臂和小臂之间依次形成转动副构成了第一转动关节、第二转动关节和第三转动关节，手爪推弹器上的手爪和导槽之间为平东副，构成第四关节。但是由于该机械手整体结构不具备对称性，使得炮弹在运动过程中会产生偏重力矩导致机械臂变形，产生动态运动误差。此外，由于小臂和手爪推弹器部分会对大臂会产生较大的偏载力矩，导致臂联结处的不均匀磨损，造成输弹中的机械振动，机械手末端轨迹误差变大，不能充分保证输弹的可靠性和稳定性。
因此，现有技术存在的问题是：迫击炮自动输弹装置，在快速自动供输弹时，可靠性低、稳定性差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种迫击炮自动输弹装置，供输弹迅速、可靠性高、稳定性好。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种迫击炮自动输弹装置，可拆式固装在迫击炮身管上，包括导轨系统、平面四连杆机构、丝杠滑台机构、夹持机构和托盘；所述夹持机构用于夹持置于托盘上的炮弹，在平面四连杆机构和丝杠滑台机构的联合作用下，沿导轨系统将炮弹送入迫击炮身管内。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：
1、供输弹迅速：四连杆机构，巧妙运用四连杆特点和相对运动的特性实现了夹持弹丸过程中的上升和下落的功能，供输弹迅速；
2、可靠性高：采用模块化设计，尽量使用现有工艺配件，可减少制造成本，减少装配复杂性，提高工作可靠性；增加了冗余保险，比如两个金属舵机的并联控制和齿轮机械手的啮合作用，可有效防止舵机失效的情况，进一步提高了输弹过程中的可靠性；
3、稳定性好：采用自动化设计思想，通过调整电动推杆等的电控速度和功率可以相应改变迫击炮射速，满足不同作战情况下的射速指标要求和射击稳定性。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。
附图说明
图1是本发明迫击炮自动输弹装置的结构示意图。
图2是图1的后视图。
图3是图1的剖视图。
图4是图1中导轨和平面四连杆机构的结构示意图。
图5是平面四连杆机构的工作原理图。
图6是图1中丝杠滑台机构的结构示意图。
图7是图1中夹持机构的结构示意图。
图8是图7所示夹持机构的主视图。
图中，
导轨系统1、平面四连杆机构2、丝杠滑台机构3、夹持机构4和托盘5，身管6，
固定导轨11、活动导轨12、直线导轨13和光轴导轨14，电动推杆(15)
“r”型丝杠端连杆21、中间连杆22、前端连杆23、螺栓杆24，，盘簧(25)
步进电机31、第一滑动块32、第二滑动块33、联轴器34、丝杠35、碾压丝杠滑动板36，
夹持基座41、第一金属舵机42、第二金属舵机43、第一齿轮机械手44、第二齿轮机械手45、第一光轴导轨滑块补偿板46、第二光轴导轨滑块补偿板47、第一光轴导轨滑块48、第二光轴导轨滑块49。
具体实施方式
如图1、2所示，本发明迫击炮自动输弹装置，可拆式固装在迫击炮身管6上，其包括导轨系统1、平面四连杆机构2、丝杠滑台机构3、夹持机构4和托盘5；
所述夹持机构4用于夹持置于托盘5上的炮弹，在平面四连杆机构2和丝杠滑台机构3的联合作用下，沿导轨系统1将炮弹送入迫击炮身管6内。
如图3、4所示，所述导轨系统1包括相对于迫击炮身管6成对设置的固定导轨11、活动导轨12、直线导轨13和光轴导轨14，所述固定导轨11的横断面呈“E”形，两个固定导轨11开口相对，所述直线导轨13为长条形，沿纵向固定在固定导轨11的中部台阶上，所述活动导轨12呈矩形，侧立于固定导轨11的中部台阶与上沿之间，其后端与一电动推杆15固定连接，在所述电动推杆15的推动下，可沿直线导轨13纵向移动，所述光轴导轨14竖向固设在所述活动导轨12的前端；
所述托盘5内部形状与弹丸底部相吻合，固定设于相对的两个固定导轨11之间，两端搭接在固定导轨11的上沿。
如图4、5所示，所述平面四连杆机构2包括相对于迫击炮身管6成对设置在活动导轨12内侧的“r”型丝杠端连杆21、中间连杆22和前端连杆23，所述中间连杆22的一端与“r”型丝杠端连杆21的弯折部位铰接，其另一端与前端连杆23的一端通过螺栓杆24铰接，所述前端连杆22的另一端与活动导轨12内侧面铰接，所述螺栓杆24与夹持机构4活动连接，夹持机构4可沿光轴导轨14上下移动；
所述“r”型丝杠端连杆21的上端与活动导轨12内侧面通过盘簧25弹性铰接，所述盘簧25的弹力使所述“r”型丝杠端连杆21自由的下端产生向下的压力。
如图6所示，所述丝杠滑台机构3包括相对于迫击炮身管6成对设置的步进电机31、第一滑动块32、第二滑动块33、联轴器34、丝杠35、碾压丝杠滑动板36，所述碾压丝杠滑动板36活动置于固定导轨11中部台阶之下，其下表面与所述第一滑动块32、第二滑动块33固定连接，所述第一滑动块32、第二滑动块33螺纹配合套装在丝杠35上，所述丝杠35通过联轴器34与步进电机31相连，所述步进电机31固定在固定导轨11中部台阶与下沿之间，当步进电机31驱动丝杠35转动时，碾压丝杠滑动板36沿纵向移动，可与“r”型丝杠端连杆21的下端接触或脱离。
如图7、8所示，所述夹持机构4包括夹持基座41、第一金属舵机42、第二金属舵机43、第一齿轮机械手44、第二齿轮机械手45、第一光轴导轨滑块补偿板46、第二光轴导轨滑块补偿板47、第一光轴导轨滑块48和第二光轴导轨滑块49，所述第一金属舵机42、第二金属舵机43并排固装在夹持基座41后侧，所述第一齿轮机械手44、第二齿轮机械手45的机械手部分并排对称置于夹持基座41下侧，其齿轮部分并排置于夹持基座41前侧，两齿轮相互啮合，且分别与传动轴穿过夹持基座41的第一金属舵机42、第二金属舵机43固定连接，所述第一齿轮机械手44、第二齿轮机械手45的机械手部分与炮弹外型贴合，所述第一光轴导轨滑块补偿板46一侧与第一光轴导轨滑块48固定连接，另一侧与夹持基座41的一端固定连接，所述第二光轴导轨滑块补偿板47一侧与第二光轴导轨滑块49固定连接，另一侧与夹持基座41的另一端固定连接，所述第一光轴导轨滑块48、第二光轴导轨滑块49分别与本侧的光轴导轨14接触，可沿光轴导轨14上下移动。
螺栓杆24贴着夹持基座41两侧的空腔上表面滑动，支撑着夹持机构4，平面四连杆机构2转动，螺栓杆24相对于活动导轨12的垂直高度变大或变小，夹持机构4在其自身重力和螺栓杆24的支撑力共同作用下可沿光轴导轨14上下移动。
下面详细描述本发明迫击炮自动输弹装置的工作过程：
以观察者沿着炮管轴线面对炮管为例。
装置处于未装填的初始状态时，电动推杆15及其固连的活动导轨12处于未伸长移动状态，电动推杆15的推杆向前推动行程为零，活动导轨12在迫击炮基座的底端。
开始装填时，人工将炮弹放置于托盘5上，且此时控制第一金属舵机42和第二金属舵机43对称相对旋转相同角度，保持第一齿轮机械手44和第二齿轮机械手45处于啮合状态直至夹紧炮弹，两个金属舵机的并联控制和齿轮机械手的啮合作用，可有效防止其中一个舵机意外失效的情况，提高了可靠性。
夹紧弹丸之后，导轨部分开始沿着身管输弹前进，具体过程如下：电动推杆15在控制信号的作用下向前推，带动活动导轨12沿着一级固定导轨11上的直线导轨13向前移动，此时，活动导轨12上的“r”丝杠端连杆21受盘簧25的弹力和碾压丝杠滑动板36的支撑力共同作用下一直与碾压丝杠滑动板36的上表面相贴合，螺栓杆24支撑着夹持基座41，夹持机构4处于最高处。
输弹前进过程完成之后，通过控制丝杠步进电机和电动推杆来进行弹丸下落至与身管共轴线的位置的输弹过程，整个过程如下：当四连杆机构的“r”丝杠端连杆21向前滑移至碾压丝杠滑动板36的末端，通过控制丝杠步进电机旋转，带动其上的碾压丝杠滑动板36开始向后退一定距离，使得四连杆机构的“r”丝杠端连杆21与碾压丝杠滑动板36相互脱离，在仅受盘簧25的弹力作用下顺时针旋转一定角度，从而整个四连杆机构2运动，螺栓杆24相对于活动导轨12的前端面的垂直高度变小，螺栓杆24贴着夹持基座41两侧的空腔上表面滑动，夹持机构4在自身重力作用下可沿光轴导轨14向下移动，直至光轴导轨滑块向下滑移到光轴导轨14的下限位置时，夹持基座41处于最低处，即此时炮弹处于与身管同轴线的位置。
夹紧弹丸下落的过程完成后进行将弹丸送入身管内的过程，当前期过程中碾压丝杠滑动板36已后退一定距离，此过程中活动导轨2在电动推杆15的控制下也后退相同的距离，即在送弹丸进身管时始终保持“r”丝杠端连杆21与碾压丝杠滑动板36相互脱开的状态，一对齿轮机械手在弹丸的质心进入身管内后开始松开释放弹丸，使得弹丸能沿着管壁进入身管。
最后，进行输弹机械手复位的过程，丝杠步进电机31和碾压丝杠滑动板36停止运动，而活动导轨12继续后退，使得“r”丝杠端连杆21与碾压丝杠滑动板36又恢复接触，在受碾压丝杠活动板36的支撑力作用下逆时针旋转一定角度至初始位置，从而整个四连杆机构运动，螺栓杆24相对于活动导轨12的前端面的垂直高度变大，螺栓杆24贴着夹持基座41两侧的空腔上表面滑动，夹持机构在螺栓杆24的支撑力作用下可沿光轴导轨14向上移动，从而夹持基座41回到最高处。
如此重复上述过程，可实现连续自动化输弹的目的。在整个输弹任务过程中，该发明采用的自主设计的四连杆机构，巧妙运用四连杆特点和相对运动的特性，依靠重力作用，实现了夹持弹丸过程中的上升和下落的功能。

Claims (5)

1.一种迫击炮自动输弹装置，可拆式固装在迫击炮身管(6)上，其特征在于：
包括导轨系统(1)、平面四连杆机构(2)、丝杠滑台机构(3)、夹持机构(4)和托盘(5)；
所述夹持机构(4)用于夹持置于托盘(5)上的炮弹，在平面四连杆机构(2)和丝杠滑台机构(3)的联合作用下，沿导轨系统(1)将炮弹送入迫击炮身管(6)内。
2.根据权利要求1所述的迫击炮自动输弹装置，其特征在于：
所述导轨系统(1)包括相对于迫击炮身管(6)成对设置的固定导轨(11)、活动导轨(12)、直线导轨(13)和光轴导轨(14)，所述固定导轨(11)的横断面呈“E”形，两个固定导轨(11)开口相对，所述直线导轨(13)为长条形，沿纵向固定在固定导轨(11)的中部台阶上，所述活动导轨(12)呈矩形，侧立于固定导轨(11)的中部台阶与上沿之间，其后端与一电动推杆(15)固定连接，在所述电动推杆(15)的推动下，可沿直线导轨(13)纵向移动，所述光轴导轨(14)竖向固设在所述活动导轨(12)的前端；
所述托盘(5)内部形状与弹丸底部相吻合，固定设于相对的两个固定导轨(11)之间，两端搭接在固定导轨(11)的上沿。
3.根据权利要求2所述的迫击炮自动输弹装置，其特征在于：
所述平面四连杆机构(2)包括相对于迫击炮身管(6)成对设置在活动导轨(12)内侧的“r”型丝杠端连杆(21)、中间连杆(22)和前端连杆(23)，所述中间连杆(22)的一端与“r”型丝杠端连杆(21)的弯折部位铰接，其另一端与前端连杆(23)的一端通过螺栓杆(24)铰接，所述前端连杆(23)的另一端与活动导轨(12)内侧面铰接，所述螺栓杆(24)与夹持机构(4)活动连接，夹持机构(4)可沿光轴导轨(14)上下移动；所述“r”型丝杠端连杆(21)的上端与活动导轨(12)内侧面通过盘簧(25)弹性铰接，所述盘簧(25)的弹力使所述“r”型丝杠端连杆(21)自由的下端产生向下的压力。
4.根据权利要求3所述的迫击炮自动输弹装置，其特征在于：
所述丝杠滑台机构(3)包括相对于迫击炮身管(6)成对设置的步进电机(31)、第一滑动块(32)、第二滑动块(33)、联轴器(34)、丝杠(35)、碾压丝杠滑动板(36)，所述碾压丝杠滑动板(36)活动置于固定导轨(11)中部台阶之下，其下表面与所述第一滑动块(32)、第二滑动块(33)固定连接，所述第一滑动块(32)、第二滑动块(33)螺纹配合套装在丝杠(35)上，所述丝杠(35)通过联轴器(34)与步进电机(31)相连，所述步进电机(31)固定在固定导轨(11)中部台阶与下沿之间，当步进电机(31)驱动丝杠(35)转动时，碾压丝杠滑动板(36)沿纵向移动，可与“r”型丝杠端连杆(21)的下端接触或脱离。
5.根据权利要求4所述的迫击炮自动输弹装置，其特征在于：
所述夹持机构(4)包括夹持基座(41)、第一金属舵机(42)、第二金属舵机(43)、第一齿轮机械手(44)、第二齿轮机械手(45)、第一光轴导轨滑块补偿板(46)、第二光轴导轨滑块补偿板(47)、第一光轴导轨滑块(48)和第二光轴导轨滑块(49)，所述第一金属舵机(42)、第二金属舵机(43)并排固装在夹持基座(41)后侧，所述第一齿轮机械手(44)、第二齿轮机械手(45)的机械手部分并排对称置于夹持基座(41)下侧，其齿轮部分并排置于夹持基座(41)前侧，两齿轮相互啮合，且分别与传动轴穿过夹持基座(41)的第一金属舵机(42)、第二金属舵机(43)固定连接，所述第一齿轮机械手(44)、第二齿轮机械手(45)的机械手部分与炮弹外型贴合，所述第一光轴导轨滑块补偿板(46)一侧与第一光轴导轨滑块(48)固定连接，另一侧与夹持基座(41)的一端固定连接，所述第二光轴导轨滑块补偿板(47)一侧与第二光轴导轨滑块(49)固定连接，另一侧与夹持基座(41)的另一端固定连接，所述第一光轴导轨滑块(48)、第二光轴导轨滑块(49)分别与本侧的光轴导轨(14)接触，可沿光轴导轨(14)上下移动。
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