CN107976123B - 一种子母弹惯性动能式抛撒装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种子母弹惯性动能式抛撒装置，包括母弹接头、子弹接头、弹簧套筒、山形滑块、两个弹簧铰链、两个夹头和若干个展开弹簧；母弹接头一端与母弹焊接固定，子弹接头一端与子弹焊接固定；母弹接头另一端对称设有两个夹头，通过弹簧铰链与夹头转动连接，使得两个夹头能够打开或者合拢；弹簧套筒设置在两个夹头之间，其底部与母弹接头固连，山形滑块通过弹簧套筒与母弹接头连接，使得山形滑块沿ox方向滑动；子弹接头的另一端伸入了两个夹头的开口端，与夹头过盈配合；若干个展开弹簧沿oz方向依次间隔布置，且作用于两个夹头之间，当两个夹头合拢时，展开弹簧为压缩状态。本发明能够使子母弹按指定转速实现瞬时分离释放。

Description

一种子母弹惯性动能式抛撒装置
技术领域
本发明涉及航空子母弹抛撒技术，具体涉及一种子母弹惯性动能式抛撒装置。
背景技术
本文涉及的子母弹由旋转火箭推进装置和四个旋转自稳定子弹组成，由航空运载器运输到指定空域并抛出。子母弹在减速伞的作用下下降到特定高度，旋转自稳定子弹从母弹舱中展开，减速伞与子母弹分离。同时，四斜置喷管火箭发动机开始工作。子母弹加速旋转到特定转速时，子母弹间的分离解锁抛撒机构动作，旋转自稳定子弹药按一定转速、初速、姿态被抛出。旋转自稳定子弹由圆柱体战斗部和外置探测器组成，形成了强非对称弹体结构。大攻角下抛射时，母弹赋予子弹高速旋转，子弹便会在地面上形成‘橄榄球’形的扫描螺旋曲线。其中子母弹间的惯性动能抛撒机构为实现该型子母弹稳态扫描的关键技术。
目前，子母弹抛撒方式有惯性动能抛撒、机械力电控抛撒、抛撒药燃气推动和爆炸螺栓等。由该型子母弹的特殊连接方式及其指定转速下瞬时分离的技术要求，机械力分离抛撒和抛撒药燃气推动方式很难实现该要求，机械力电控结构复杂，爆炸螺栓成本高昂，故本发明设计了子母弹惯性动能式抛撒机构，利用子母弹加速旋转时，山形滑块产生的离心力克服弹簧的恢复力产生滑移来实现瞬时解锁分离。
发明内容
本发明的目的在于提供一种子母弹惯性动能式抛撒装置，能够使子母弹按指定转速实现瞬时分离释放，赋予抛出后的子弹特定转速和初速来实现子弹稳态扫描运动。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种子母弹惯性动能式抛撒装置，包括母弹接头、子弹接头、弹簧套筒、山形滑块、两个弹簧铰链、两个夹头和若干个展开弹簧；母弹接头一端与母弹焊接固定，子弹接头一端与子弹焊接固定；母弹接头另一端对称设有两个夹头，通过弹簧铰链与夹头转动连接，使得两个夹头能够打开或者合拢；弹簧套筒设置在两个夹头之间，其底部与母弹接头固连，山形滑块通过弹簧套筒与母弹接头连接，使得山形滑块沿ox方向滑动；子弹接头的另一端伸入了两个夹头的开口端，与夹头过盈配合；若干个展开弹簧沿oz方向依次间隔布置，且作用于两个夹头之间，当两个夹头合拢时，展开弹簧为压缩状态。
所述夹头包括套筒固定块、L形连板和两个支耳，在套筒固定块内壁面中心沿ox方向设有一个二阶弧形通槽，套筒固定块上还设有一个与二阶弧形通槽平行的盲孔，尺寸大的通槽用于放置弹簧套筒，靠近尺寸大的通槽的一侧端面对称固连两个支耳，L形连板与靠近尺寸小的通槽的一侧端面固连，当两个夹头合拢后，两个L形连板构成空腔，若干个展开弹簧沿oz方向依次间隔固定在空腔内，其两端分别与两个L形连板固连，子弹接头一端伸入所述空腔，与展开弹簧不干涉，所述盲孔开口方向与展开弹簧同侧，山形滑块伸入与盲孔和尺寸小的通槽，其中心杆进入弹簧套筒，对两个合拢后的夹头进行锁定。
所述子弹接头为凸形，直径小的一端与子弹固连，另一端伸入夹头，采用过盈配合。
本发明与现有技术相比，其显著优点在于：(1)通过选用不同刚度的弹簧套筒，可简便的调节子母弹分离时的转速；(2)采用弹簧铰链和展开弹簧可实现子母弹的瞬时分离，有效的降低抛撒机构对子弹转速造成的衰减；(3)本发明相比于爆炸螺栓和电机控制解锁等抛撒方式，成本大幅减低。
附图说明
图1为子母弹系统结构布局及工作原理示意图。
图2为本发明子母弹惯性动能式抛撒装置的结构示意图。
图3为本发明子母弹惯性动能式抛撒装置的夹头结构示意图。
图4为本发明弹簧套筒与山形滑块组合的工作原理示意图。
图5为本发明弹簧套筒、山形滑块和夹头组合的工作原理示意图。
具体实施方式
结合图1，一种子母弹惯性动能式抛撒装置，包括母弹接头3、子弹接头9、弹簧套筒5、山形滑块6、两个弹簧铰链4、两个夹头7和若干个展开弹簧8。母弹接头3一端与母弹1焊接固定，子弹接头9一端与子弹2焊接固定；母弹接头3另一端对称设有两个夹头7，通过弹簧铰链4与夹头7转动连接，使得两个夹头7能够打开或者合拢。弹簧套筒5设置在两个夹头7之间，其底部与母弹接头3固连，山形滑块6通过弹簧套筒5与母弹接头3连接，使得山形滑块6沿ox方向滑动。子弹接头9的另一端伸入了两个夹头7的开口端，与夹头7过盈配合。若干个展开弹簧8沿oz方向依次间隔布置，且作用于两个夹头7之间，当两个夹头7合拢时，展开弹簧8为压缩状态。
所述夹头7包括一体制造的套筒固定块7-1、L形连板7-2和两个支耳7-3，在套筒固定块7-1内壁面中心沿ox方向设有一个二阶弧形通槽，套筒固定块7-1上还设有一个与二阶弧形通槽平行的盲孔，尺寸大的通槽用于放置弹簧套筒5，靠近尺寸大的通槽的一侧端面对称固连两个支耳7-3，L形连板7-2与靠近尺寸小的通槽的一侧端面固连，当两个夹头7合拢后，两个L形连板7-2构成空腔，若干个展开弹簧8沿oz方向依次间隔固定在空腔内，其两端分别与两个L形连板7-2固连，子弹接头9一端伸入所述空腔，采用过盈配合，且与展开弹簧8不干涉，所述盲孔开口方向与展开弹簧8同侧，山形滑块6伸入与盲孔和尺寸小的通槽，其中心杆进入弹簧套筒5，对两个合拢后的夹头7进行锁定。
为减小山形滑块6所受的滑动摩擦力，山形滑块6的中心杆与夹头7上的二阶弧形通槽及弹簧套筒5采用较大的间隙配合
所述子弹接头9为凸形，直径小的一端与子弹2固连，另一端伸入夹头7，采用过盈配合。
工作原理：
系统绕母弹1的弹轴以角速度w旋转，角加速度为α。设垂直于母弹1轴线且过子弹2质心的横截面圆心为O点；垂直于子弹2轴线，且过子弹2质心的截面圆心为B点，A和C为子弹2该圆截面上OB方向上的现象点。则有：A点的速度：v1＝w·L；B点速度：v2＝w·(L+R)；C点速度：v3＝w·(L+2R)，L为OA的距离，R为子弹2的半径。若子母弹实现瞬间分离，则可忽略分离时子弹2与母弹1间接触力对子弹2运动状态造成的改变，所以，分离后子弹2的质心速度v2为：v2＝w(L+R)，子弹2体绕圆心B的角速度为：w1＝(v3-v2)/R＝w＝系统转速。即，合理设计子母弹系统和分离释放抛撒机构，可以控制子弹2抛撒后的绕质心转速。
本发明通过弹簧套筒5加山形滑块6的组合来实时检测子母弹的转速，其工作原理示意图见图4。设弹簧套筒5刚度为k，山形滑块6质量为m，建立附图4所示的极坐标系，Or为极轴，为极角，则山形滑块质心m坐标可写为弹簧套筒中弹簧的自由长度为L0；因山形滑块6与弹簧套筒5和夹头7为大间隙配合，故忽略山形滑块6滑动时的摩擦力。则，其中t为时间。山形滑块6在极轴方向受到的离心力为：弹簧套筒5的恢复力为：F2＝k·(r-L0)；则有：求解微分方程组式①和②，可得抛撒过程中山形滑块6的运动轨迹，再与子母弹技术指标要求相结合来指导本发明的结构设计。
工作过程如下：
子母弹由航空运载器空投到预定区域，并减速减旋到指定高度后，子弹2展开锁死，子母弹上四斜置喷管工作，子母弹绕母弹1弹轴以角加速度α做角加速运动。随着子母弹系统角速度的变大，山形滑块6受到的离心力变大，当离心力大于弹簧套筒5的预拉伸力时，山形滑块6开始产生相对于弹簧套筒5和夹头7滑动。当山形滑块6的相对滑动距离大于夹头7盲孔的深度时，山形滑块6解除对夹头7的限制，夹头7在展开弹簧8和弹簧铰链4的双重作用下迅速展开，解除对子弹2的约束，子弹2按预定初速和转速抛出。子弹2便可进入稳态扫描运动，伺机对地面目标顶装甲发动攻击。
综上所述，本发明同时满足了子母弹指定转速抛撒及瞬时分离释放的技术要求。弹簧套筒5加山形滑块6的组合实现了指定转速抛撒；弹簧铰链4、夹头7及展开弹簧8的组合实现了子母弹可靠连接及瞬时分离释放。

Claims (2)

1.一种子母弹惯性动能式抛撒装置，其特征在于：包括母弹接头（3）、子弹接头（9）、弹簧套筒（5）、山形滑块（6）、两个弹簧铰链（4）、两个夹头（7）和若干个展开弹簧（8）；母弹接头（3）一端与母弹（1）焊接固定，子弹接头（9）一端与子弹（2）焊接固定；母弹接头（3）另一端对称设有两个夹头（7），通过弹簧铰链（4）与夹头（7）转动连接，使得两个夹头（7）能够打开或者合拢；弹簧套筒（5）设置在两个夹头（7）之间，其底部与母弹接头（3）固连，山形滑块（6）通过弹簧套筒（5）与母弹接头（3）连接，使得山形滑块（6）沿ox方向滑动；子弹接头（9）的另一端伸入了两个夹头（7）的开口端，与夹头（7）过盈配合；若干个展开弹簧（8）沿oz方向依次间隔布置，且作用于两个夹头（7）之间，当两个夹头（7）合拢时，展开弹簧（8）为压缩状态；
所述夹头（7）包括套筒固定块（7-1）、L形连板（7-2）和两个支耳（7-3），在套筒固定块（7-1）内壁面中心沿ox方向设有一个二阶弧形通槽，套筒固定块（7-1）上还设有一个与二阶弧形通槽平行的盲孔，尺寸大的通槽用于放置弹簧套筒（5），靠近尺寸大的通槽的一侧端面对称固连两个支耳（7-3），L形连板（7-2）与靠近尺寸小的通槽的一侧端面固连，当两个夹头（7）合拢后，两个L形连板（7-2）构成空腔，若干个展开弹簧（8）沿oz方向依次间隔固定在空腔内，其两端分别与两个L形连板（7-2）固连，子弹接头（9）一端伸入所述空腔，与展开弹簧（8）不干涉，所述盲孔开口方向与展开弹簧（8）同侧，山形滑块（6）伸入与盲孔和尺寸小的通槽，其中心杆进入弹簧套筒（5），对两个合拢后的夹头（7）进行锁定。
2.根据权利要求1所述子母弹惯性动能式抛撒装置，其特征在于：所述子弹接头（9）为凸形，直径小的一端与子弹（2）固连，另一端伸入夹头（7），采用过盈配合。
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