CN110207536B - 一种基于杠杆拨动的df37毫米高射炮方向锁定装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于杠杆拨动的DF37毫米高射炮方向锁定装置，方向机锁定装置固定在原炮的炮盘上，将方向机锁定装置固定在方向齿环的上方，在方向机锁定装置锁杆的锁舌可与方向齿环啮合，也可分离，将受驱动组件驱动的锁芯穿过锁扣主体一侧，锁杆顶部装有锁帽，锁杆贯穿盖板在锁扣主体的凹空腔中被复位件一施加复位力，锁芯用于阻挡锁杆复位，使锁杆的锁舌啮合方向齿环。本发明还涉及高射炮方向锁定装置的控制方法。本发明的装置结构简单，价格低廉，便于维护和维修，可进行作业人员信息记录。

Description

一种基于杠杆拨动的DF37毫米高射炮方向锁定装置及控制 方法

技术领域

本发明属于一种锁具装置，更具体涉及一种基于杠杆拨动的DF37毫米高射炮方向锁定装置，同时还涉及它适一种基于杠杆拨动的DF37毫米高射炮方向锁定装置的控制方法，用于防雹增雨用DF37毫米高射炮。

背景技术

37毫米高射炮是我国用于人工防雹增雨的主要工具，数量多、分布广。据2018年统计，全国有7000多门高射炮，用于防雹增雨作业，是防灾减灾不可或缺的有力工具。这种高射炮采用人工操作，一般需要4～6人。由于高射炮安装位置多在郊区或山顶,目前并没有对DF37毫米高射炮使用限制的管理设备装置。作业时多采用气象部门指定多人在郊外或山顶炮点操作方式。随着经济发展，国内用于DF37毫米高射炮人工防雹增雨数量不断增多且分布广，DF37高射炮全安使用问题一直存在。成了防雹作业DF37高射炮全安使用突出的问题。进一步限制高射炮方向调整的使用权限，是高射炮安全管理的一项重要需求。

发明内容

本发明的目的是在于提供了一种基于杠杆拨动的DF37毫米高射炮方向锁定装置，在原炮上进行了改造，并且保留原炮的手动操作功能，结构简单，价格低廉，可靠性好，便于维护和维修，作业人员信息记录，用有线通讯方式进行指纹授权解锁方向机，防止高炮被用于除防雹增雨以外的其它用途，在很大程度上提高本发明的目的是在于提供了了DF37毫米高射炮安全使用。

本发明还提供了一种基于杠杆拨动的DF37毫米高射炮方向锁定装置的控制方法。用有线通讯进行指纹验证授权驱动电机解锁方向机.限制指定人员使用，且更加安全，知能化，提高DF37毫米高射炮安全使用。

本发明的目的采用以下技术措施得以实现：

一种基于杠杆拨动的DF37毫米高射炮方向锁定装置，包括与方向齿环啮合的原炮，原炮下方固定连接炮盘，其特征在于：方向机锁定装置包括与炮盘固定连接的盖板、驱动组件、锁扣主体、副锁，锁扣主体内封装活动的锁杆，锁杆一端露出盖板背离锁扣主体的一面，锁杆另一侧上固定有锁舌，复位件一对锁舌施加复位力，使锁舌随锁杆滑动至卡设在方向齿环的齿槽中后向远离方向齿环的齿槽的方向复位；

副锁内封装垂直于锁杆活动的锁芯，锁芯一侧设有凸台，复位件二在副锁内对凸台施加朝向锁杆的复位力，使锁芯穿过锁扣主体后靠紧锁杆，沿锁杆、锁舌滑动，并在锁舌运动至齿槽中后，阻挡锁舌复位；

副锁对应于凸台的一侧开设拨动槽，驱动组件中的撬杠一端伸入拨动槽内，贴近凸台面向锁杆的一面，撬杠另一端在驱动组件内靠近伸缩机构的移动件，伸缩机构受控对移动件施加平行于锁芯的轴向位移，使撬杠在驱动组件内绕撬杠中部的转轴旋转，让撬杠位于拨动槽内的一端驱动凸台沿远离锁杆的方向运动。

进一步地，所述锁舌或锁杆面向锁芯一侧设有凸出体，凸出体靠近齿槽的一侧向锁芯轴向倾斜形成夹角，凸出体远离齿槽的一面垂直于锁杆轴向。

进一步地，所述副锁与锁扣主体侧面螺栓连接，驱动组件与锁扣主体侧面或副锁或盖板螺栓连接。

进一步地，所述伸缩机构为步进电机，丝杠受步进电机轴梳传动，移动件为套装在丝杠外周的丝杠副。

进一步地，所述锁杆位于盖板背离锁扣主体的一侧与锁帽连接。

进一步地，基于丝杠套的DF37毫米高射炮方向锁定装置的控制方法,其步骤是：

锁闭：按压锁帽，使锁杆携锁舌推入方向齿环的齿槽中，锁芯在复位件二的推动下伸入到凸出体背离齿槽的一侧，阻挡锁舌复位；

解锁：通过操作面板指纹验证输入指令给PLC控制器37，PLC控制器根据指令输出控制信号给电机驱动器，电机驱动器驱动步进电机转动，驱动丝杠副在驱动组件内沿丝杠轴向产生位移，使复位件二驱动锁芯远离锁杆，让复位件一推动锁舌远离齿槽，方向机齿环解锁；

所述PLC控制器还与触摸屏以RS-485通讯，进行数据传输，PLC控制器反馈数据传输给触摸屏，通过触摸屏查阅系统实时数据，通过触摸屏修改系统参数，通过触摸屏输入控制指令给PLC控制器；触摸屏将PLC控制器输出的系统实时数据以MODBUS形式输出给DTU无线数据传输模块，DTU无线数据传输模块通过天线发射到DF-14防雹实时信息系统网站服务器；操作面板还设有机械开关及按钮。

此项发明根据国家气象局、上海物管处、减灾司需求指定研发,已获得上级主管部门的初步认可。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：

1.加强高炮使用安全管理：锁杆、锁芯、撬杠、伸缩机构封装于锁扣主体、副锁、驱动组件内，不易被破坏，尤其是当锁扣主体、副锁、驱动组件采用特种螺栓固定连接时，在无专用起子的情况下，普通工具难以破坏其结构解锁，特种螺栓具有多边形内凹腔，内凹腔底面还向外突出形成异形突出部，突出部延伸到内凹腔顶端面，可顶出普通的多边形起子；只能通过验证的方式启动步进电机推出丝杠副才能达到解锁目的。

2.使用人员的身份认证管理，可通过身份验证采集作业人员信息，指挥人员信息，在线监视，防止高炮用于恐怖主义。

3.锁体结构简单，价格低廉，可靠性好，便于维护和维修：复位件一对锁舌施加复位压力，阻挡凸出体的锁芯也受到锁扣主体和凸出体的挤压，产生较大静摩擦力，常规的电磁锁，锁芯受电磁铁的控制伸缩，电磁力不足以克服静摩擦力，常造成无法正常解锁，而本发明采用步进电机带动丝杠向丝杠副输出轴向推力，在通过撬杠拨动锁芯的方式，使锁芯缩回，推力远大于电磁力，设备容易小型化，且不用购买昂贵的稀土磁体。

4.驱动组件安装于盖板上端，副锁安装于盖板下侧与锁扣主体相连，盖板与副锁间具有间隙，堵板塞于间隙处，通过特种螺栓与盖板连接，在无法为驱动组件供电，或驱动组件内步进电机故障时，可用特殊的起子拆除堵板，使用钩子拨动撬杠进行解锁。

本发明不同于现有的电子锁，在保持解锁状态时，不依赖于电机。

附图说明

图1为一种基于杠杆拨动的DF37高射炮方向机安装位置示意图；

图2为一种方向机相对方向齿环锁定状态示意图；

图3为一种基于杠杆拨动的DF37高射炮方向机锁定装置整体结构剖视图；

图4为一种基于杠杆拨动的DF37高射炮方向机锁定装置锁舌示意图；

图5为一种基于杠杆拨动的DF37高射炮方向机锁定装置控制系统示意图；

图6为一种基于杠杆拨动的DF37高射炮方向机锁定装置特种螺栓结构示意图。

其中：1-2特种螺栓、1-3突出部、1-5多边形内凹腔、1－方向机锁定装置、2－炮盘、3－方向齿环、4－原炮、7-丝杠、11-盖板、12-副锁、13-拨动槽、14-锁扣主体、15-驱动组件、16-撬杠、17-转轴、18-复位件二、19-丝杠副、20-伸缩机构、21-凸台、22-锁芯、25-锁帽、27-复位件一、28-锁杆、29-铜导套、35-锁舌。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

实施例1：

根据图1和图2可知，一种基于杠杆拨动的DF37毫米高射炮方向锁定装置，包括与方向齿环3啮合的原炮4，原炮4下方固定连接炮盘2，方向机锁定装置1包括与炮盘2固定连接的盖板11，方向机锁定装置1固定在炮盘2下方，方向机锁定装置包括与炮盘固定连接的盖板、驱动组件15、锁扣主体14、副锁12，副锁12与锁扣主体14侧面螺栓连接，驱动组件15与盖板11螺栓连接，空间狭小，不利于人工实施锁体的破坏。所用的螺栓为特种螺栓，特种螺栓1-2具有多边形内凹腔1-5，内凹腔底面还向外突出形成异形突出部1-3，突出部延伸到内凹腔顶端面，可顶出普通的多边形起子，普通工具难以破坏其结构解锁。

如图3，锁扣主体14安装与盖板11下方，锁扣主体14具有凹空部，盖板11设有连通凹空部的通孔，锁扣主体14侧面与副锁12通过特种螺栓连接，锁杆28穿过盖板11后在凹空部内连结固定锁舌35，锁杆28和锁舌35一同沿方向齿环3轴向在凹空部内滑动，复位件一27套于锁舌35下方的锁杆28外周，复位件一27下端被锁扣主体14限定位移，复位件一27上端对锁舌35施加推力，锁舌35露出锁扣主体14表面的镂空口，正对方向齿环3，锁舌35随锁杆28向上滑动时远离方向齿环3的齿槽，向下滑动后被副锁12内的锁芯22阻挡时，卡设在方向齿环3的齿槽中，如图4，锁舌35面向锁芯22一侧设有凸出体32，凸出体32靠近齿槽(方向齿环3)的一侧向锁芯22轴向倾斜形成夹角，夹角为70°，凸出体32远离齿槽(方向齿环3)的一面垂直于锁杆28轴向；副锁12内封装有：沿方向齿环3切线方向穿过锁扣主体14阻挡锁舌35复位的锁芯22，锁芯22一侧设有凸台21，凸台21右端被复位件二18压迫，复位件二18套于锁芯22外，复位件二18另一端被副锁12内腔限位，副锁12壳体对应于凸台21的一侧开设拨动槽13，驱动组件15中的撬杠16一端伸入拨动槽13内，贴近凸台21面向锁杆28的一面，撬杠16另一端在驱动组件15内靠近伸缩机构20的移动件19，伸缩机构20受控对移动件19施加平行于锁芯22的轴向位移，使撬杠16在驱动组件15内绕撬杠16中部的转轴17旋转，让撬杠16位于拨动槽13内的一端驱动凸台21沿远离锁杆28的方向运动。以上伸缩机构20为步进电机，丝杠7受步进电机轴梳传动，移动件19为套装在丝杠7外周的丝杠副。所述锁杆28位于盖板11背离锁扣主体的一侧与锁帽25连接。复位件一和复位件二都选用弹簧。

锁闭时，按压锁帽25，使锁杆28携锁舌35推入方向齿环3的齿槽中，锁芯22在复位件二18的推动下伸入到凸出体32背离复位件一27的一侧，阻挡锁舌35复位。因此锁闭操作无需任何授权，操作方便。

锁杆和锁芯封装于锁扣主体、连接套内，不易被破坏，只能通过验证的方式启动步进电机顶出丝杠副才能达到解锁目的。

实施例2

在实施例1的装置的另一种结构，如图3，驱动组件15安装于盖板11上端，副锁12安装于盖板11下侧与锁扣主体14相连，盖板11与副锁12间具有间隙，堵板24塞于间隙处，通过特种螺栓与盖板11连接，在无法为驱动组件15供电，或驱动组件15内步进电机故障时，可用特殊的起子拆除堵板24，使用钩子拨动撬杠16进行解锁。

实施例3

实施例1和实施例2两种装置都可以按以下程序正常开锁。如图6

开锁时，操作人员通过指纹验证PCL控制器37向电机驱动器39发出电控指令之后,步进电机20带动丝杠7转动，使丝杠副19向左移动，锁芯22受撬杠16拨动压缩复位件二，使锁芯22与锁舌35并分离解锁锁杆28，锁杆28通过复位件一27与锁舌35的反作用力上升，脱离与方向齿环3的接触.方向机齿环3解锁，方向齿环正常转动。

电控原理如下：

根据图6可知，一种DF37毫米高射炮方向机锁定装置的控制方法，其步骤是：DF37毫米高射炮方向机锁定装置控制装置通电后，由已授权人员在指纹采集模块上验证指纹，验证通过后，按解锁按扭，解锁按扭指令给PLC控制器根据指令输出控制信号给电机驱动器，电机驱动器驱动步进电机，使步进电机转动，从而实现方向机齿环解锁.

PLC控制器37与触摸屏38以RS-485通讯，进行数据传输，PLC控制器37反馈数据传输给触摸屏38，操作者通过触摸屏38可查阅系统实时数据。同时操作者可以通过触摸屏38修改系统参数，也可以通过触摸屏38输入控制指令给PLC控制器37，从而实现方向机解锁。

触摸屏38将PLC控制器37输出的系统实时数据以MODBUS形式输出给DTU无线数据传输模块41，DTU无线数据传输模块41通过天线42发射到DF-14防雹实时信息系统网站服务器。

或，以PLC控制器37作为系统CPU，触摸屏38为HMI，机械开关及按钮为操作面板36，电机驱动器39为相应执行机构的驱动单元，组成了现有的电控系统的神经中枢。

PLC控制器37与触摸屏38，PLC控制器37采用RS_485通讯协议进行数据传输，具有多点双向通讯，抗噪声干扰性好等特点，能保证传输速率、传输距离。

DTU无线数据传输模块41其作用是将系统参数(开锁人员信息，时间)及时的传输到指挥中心。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (6)

1.一种基于杠杆拨动的DF37毫米高射炮方向锁定装置，包括与方向齿环(3)啮合的原炮(4)，原炮(4)下方固定连接炮盘(2)，其特征在于：方向机锁定装置(1)包括与炮盘(2)固定连接的盖板(11)、驱动组件(15)、锁扣主体(14)、副锁(12)，锁扣主体(14)内封装活动的锁杆(28)，锁杆(28)一端露出盖板(11)背离锁扣主体(14)的一面，锁杆(28)另一侧上固定有锁舌(35)，复位件一(27)对锁舌(35)施加复位力，使锁舌(35)随锁杆(28)滑动至卡设在方向齿环(3)的齿槽中后向远离方向齿环(3)的齿槽的方向复位；

副锁(12)内封装垂直于锁杆(28)活动的锁芯(22)，锁芯(22)一侧设有凸台(21)，复位件二(18)在副锁(12)内对凸台施加朝向锁杆(28)的复位力，使锁芯(22)穿过锁扣主体(14)后靠紧锁杆(28)，沿锁杆(28)、锁舌(35)滑动，并在锁舌(35)运动至齿槽中后，阻挡锁舌(35)复位；

副锁(12)对应于凸台(21)的一侧开设拨动槽(13)，驱动组件(15)中的撬杠(16)一端伸入拨动槽(13)内，贴近凸台(21)面向锁杆(28)的一面，撬杠(16)另一端在驱动组件(15)内靠近伸缩机构(20)的移动件(19)，伸缩机构(20)受控对移动件(19)施加平行于锁芯(22)的轴向位移，使撬杠(16)在驱动组件(15)内绕撬杠(16)中部的转轴(17)旋转，让撬杠(16)位于拨动槽(13)内的一端驱动凸台(21)沿远离锁杆(28)的方向运动。

2.根据权利要求1所述的一种基于杠杆拨动的DF37毫米高射炮方向锁定装置，其特征在于：所述锁舌(35)或锁杆(28)面向锁芯(22)一侧设有凸出体(32)，凸出体(32)靠近齿槽的一侧向锁芯(22)轴向倾斜形成夹角，凸出体(32)远离齿槽的一面垂直于锁杆(28)轴向。

3.根据权利要求1所述的一种基于杠杆拨动的DF37毫米高射炮方向锁定装置，其特征在于：所述副锁(12)与锁扣主体(14)侧面螺栓连接，驱动组件(15)与锁扣主体(14)侧面或副锁(12)或盖板(11)螺栓连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于杠杆拨动的DF37毫米高射炮方向锁定装置，其特征在于：所述伸缩机构(20)为步进电机，丝杠(7)受步进电机轴枢传动，移动件(19)为套装在丝杠(7)外周的丝杠副。

5.根据权利要求1所述的一种基于杠杆拨动的DF37毫米高射炮方向锁定装置，其特征在于：所述锁杆(28)位于盖板(11)背离锁扣主体的一侧与锁帽(25)连接。

6.权利要求4所述的基于杠杆拨动的DF37毫米高射炮方向锁定装置的控制方法，其步骤是：

锁闭：按压锁帽(25)，使锁杆(28)携锁舌(35)推入方向齿环(3)的齿槽中，锁芯(22)在复位件二(18)的驱动下伸入到凸出体(32)背离齿槽的一侧，阻挡锁舌(35)复位；

解锁：通过操作面板(36)指纹验证输入指令给PLC控制器(37)，PLC控制器(37)根据指令输出控制信号给电机驱动器(39)，电机驱动器(39)驱动步进电机(20)转动，驱动丝杠副(19)在驱动组件(15)内沿丝杠(7)轴向产生位移，使复位件二(18)驱动锁芯(22)远离锁杆(28)，让复位件一(27)驱动锁舌(35)远离齿槽，方向机齿环解锁；

所述PLC控制器(37)还与触摸屏(38)以RS-485通讯，进行数据传输，PLC控制器(37)反馈数据传输给触摸屏(38)，通过触摸屏(38)查阅系统实时数据，通过触摸屏(38)修改系统参数，通过触摸屏(38)输入控制指令给PLC控制器(37)；触摸屏(38)将PLC控制器(37)输出的系统实时数据以MODBUS形式输出给DTU无线数据传输模块(41)，DTU无线数据传输模块(41)通过天线(42)发射到DF-14防雹实时信息系统网站服务器；操作面板(36)还设有机械开关及按钮。

Images