CN110278816A - 一种基于蜗杆套的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蜗杆套的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，将受电机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弹簧一施加复位力，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

一种基于蜗杆套的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蜗杆套的DF37毫米高炮方向机锁定装置，同时还涉及它适一种基于蜗杆套的DF37毫米高炮方向机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蜗杆套的DF37毫米高炮方向机锁定装置，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蜗杆套的DF37毫米高炮方向机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：

一种基于蜗杆套的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，方向机锁定装置包括与炮盘固定连接的盖板，锁杆穿过盖板后连结锁舌，一同沿方向齿环轴向滑动，弹簧一套于锁杆外周，锁扣主体套装在锁杆及弹簧一外与固定盖板连接，弹簧一一端被锁扣主体限定位移，另一端对锁舌施加推力，锁舌露出锁扣主体表面，锁舌随锁杆滑动至远离方向齿环的齿槽或卡设在方向齿环的齿槽中；方向机锁定装置还包括沿方向齿环切线方向穿过锁扣主体阻挡锁舌复位的锁芯，所述锁芯中部设有一圈凸环，锁芯穿过弹簧二在挡环内滑动，弹簧二两端分别连接凸环和挡环，挡环与蜗杆套内周连接，蜗杆套在连接套内滑动连接，连接套两端分别固定连接于锁扣主体和步进电机，蜗杆套背离锁杆一端与蜗杆啮合，蜗杆受步进电机轴梳转动，驱动蜗杆套在连接套内沿蜗杆轴向产生位移，使弹簧二驱动锁芯远离锁杆或靠紧锁杆，让弹簧一推动锁舌远离齿槽，或让锁芯阻挡卡设在齿槽中的锁舌被弹簧一驱动复位。

进一步地，所述锁舌或锁杆面向锁芯一侧设有凸出体，凸出体靠近弹簧一一侧向锁芯轴向倾斜形成夹角，凸出体背离弹簧一的一面垂直于锁杆轴向。

进一步地，所述连接套内周设有嵌于蜗杆套外周，用于阻止蜗杆套旋转的阻挡件；或连接套内周和蜗杆套外周的截面为非圆形。

进一步地，所述连接套圆周面开设有滑槽，挡环螺栓穿过滑槽、蜗杆套连接挡环。

进一步地，所述蜗杆通过趾头螺丝连接步进电机轴。

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，基于蜗杆套的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，锁芯在弹簧二的推动下伸入到凸出体背离弹簧一的一侧，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，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，驱动蜗杆套在连接套内沿蜗杆轴向产生位移，使弹簧二驱动锁芯远离锁杆，让弹簧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：锁杆和锁芯封装于锁扣主体、连接套内，不易被破坏，尤其是当连接套采用特种螺栓与步进连接和锁扣主体连接，锁扣主体采用特种螺栓与盖板连接，挡环螺栓也采用特种螺栓时，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拉回蜗杆套才能达到解锁目的。

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：弹簧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蜗杆向蜗杆套输出轴向拉力的方式，拉回挡环、弹簧二、凸环，使锁芯缩回，拉力远大于电磁力，设备容易小型化，且不用购买昂贵的稀土磁体，成本低，蜗杆、蜗杆套、锁芯受力方向同心分布，受力均匀蜗杆、锁芯不易变形，故障少。

附图说明

图1为一种基于蜗杆套的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为一种基于蜗杆套的DF37高射炮方向机锁定装置整体结构平视图；

图4为一种基于蜗杆套的DF37高射炮方向机锁定装置锁杆、锁舌、弹簧一装配示意图；

图5为一种基于蜗杆套的DF37高射炮方向机锁定装置步进电机、锁芯装配示意图；

图6为一种基于蜗杆套的DF37高射炮方向机锁定装置控制系统示意图；

图7为一种基于蜗杆套的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-蜗杆、11-盖板、12-连接套、13-电机固定螺丝、14-锁扣主体、17-挡环、18-弹簧二、19-涡轮套、20-步进电机、21-凸环、22-锁芯、24-挡块螺丝、25-锁帽、27-弹簧一、28-锁杆、29-铜导套、30-趾头螺丝、32-凸出体、33-滑槽、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，一种基于蜗杆套的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，空间狭小，不利于人工实施锁体的破坏。

如图3，方向机锁定装置1包括锁扣主体14、电机组件，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侧面与电机组件通过特种螺栓连接，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，弹簧一27套于锁舌35下方的锁杆28外周，弹簧一27下端被锁扣主体14限定位移，弹簧一27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，向下滑动后被锁芯22阻挡时，卡设在方向齿环3的齿槽中；如图5，电机组件中包括：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套于蜗杆套19内，蜗杆套19内连接有挡环17，锁芯22靠近锁杆28的一侧的外周设有凸环21，凸环21、挡环17直径相同，锁芯28在蜗杆套19内滑动，弹簧二18套于锁芯22外，弹簧二18两端分别连接凸环21和挡环17，蜗杆套19在连接套12内滑动连接，连接套12内周截面为方形，蜗杆套19外周截面为对应的方形，使蜗杆套19不能相对连接套12旋转，连接套12两端分别固定连接于锁扣主体14侧面和步进电机20外壳，蜗杆套19背离锁杆28一端与蜗杆7啮合，蜗杆7通过趾头螺丝30连接步进电机轴23，使蜗杆7受步进电机20轴梳转动的同时，蜗杆7不相对电机轴23旋转，用于驱动蜗杆套19在连接套12内沿蜗杆7轴向产生位移。

如图3，锁舌35面向锁芯22一侧设有凸出体32，凸出体32靠近弹簧一27一侧向锁芯22轴向倾斜形成夹角，夹角为75°，凸出体32背离弹簧一27的一面垂直于锁杆28轴向，使得锁芯22被弹簧二18压迫靠紧锁杆28时，在锁杆28下移时，锁芯22顺着该斜面回缩，压缩弹簧二18，当锁舌35运动到锁芯22以下时，锁芯22被弹簧二18推出，在锁舌35的凸出体32上方阻挡锁舌35被弹簧一27复位，使锁舌35被限定在方向齿环3的齿槽中，阻止与方向机锁定装置1固定为一体的原炮4沿方向齿环3转动。

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。

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在弹簧二18的推动下伸入到凸出体32背离弹簧一27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，尤其是当连接套采用特种螺栓与步进连接和锁扣主体连接，锁扣主体采用特种螺栓与盖板连接，在无专用起子的情况下，普通工具难以破坏其结构解锁，如图7，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；只能通过验证的方式启动步进电机拉回蜗杆套才能达到解锁目的。同时蜗杆套在弹簧二的作用下对蜗杆施加轴向力，及时打开步进电机的后盖，也难以转动电机轴后端转子。

实施例2

在实施例1的装置的基础上，将蜗杆套19外周、连接套12内周都改为圆柱形通用件，如图2，但所述连接套12圆周面开设有滑槽33，挡环螺栓24穿过滑槽33、蜗杆套19连接挡环17，挡环螺栓24也采用特种螺栓时，挡环17便于取出，蜗杆套19更易加工，挡环螺栓24可防止蜗杆套19在蜗杆7转动时，随蜗杆7转动。同时由于设置有挡环螺栓24，特殊情况，如步进电机20故障或供电中断的情况下，操作人员可打开步进电机20的后盖，用扳手转动电机轴23后端转子的同时，拨动挡环螺栓24减少蜗杆套19受弹簧二18的压迫下对蜗杆7轴的作用力时蜗杆7能随扳手转动，直到挡环螺栓24被拨动到远离锁扣主体的一侧，使锁芯22移动到不阻挡锁舌35的位置处，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带动涡杆7转动，使涡轮套19向后移动，弹簧二18受力向后拉长，使锁芯22与锁舌35并分离解锁锁杆28，锁杆28通过弹簧一27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 (7)

1.一种基于蜗杆套的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)，锁杆(28)穿过盖板(11)后连结锁舌(35)，一同沿方向齿环(3)轴向滑动，弹簧一(27)套于锁杆(28)外周，锁扣主体(14)套装在锁杆(28)及弹簧一(27)外与固定盖板(11)连接，弹簧一(27)一端被锁扣主体(14)限定位移，另一端对锁舌(35)施加推力，锁舌(35)露出锁扣主体(14)表面，锁舌(35)随锁杆(28)滑动至远离方向齿环(3)的齿槽或卡设在方向齿环(3)的齿槽中；方向机锁定装置(1)还包括沿方向齿环(3)切线方向穿过锁扣主体(14)阻挡锁舌(35)复位的锁芯(22)，所述锁芯(22)中部设有一圈凸环(21)，锁芯(22)穿过弹簧二(18)在挡环(17)内滑动，弹簧二(18两端分别连接凸环(21)和挡环(17)，挡环(17)与蜗杆套(19)内周连接，蜗杆套(19)在连接套(12)内滑动连接，连接套(12)两端分别固定连接于锁扣主体(14)和步进电机(20)，蜗杆套(19)背离锁杆(28)一端与蜗杆(7)啮合，蜗杆(7)受步进电机(20)轴梳转动，驱动蜗杆套(19)在连接套(12)内沿蜗杆(7)轴向产生位移，使弹簧二(18)驱动锁芯(22)远离锁杆(28)或靠紧锁杆(28)，让弹簧一(27)推动锁舌(35)远离齿槽，或让锁芯(22)阻挡卡设在齿槽中的锁舌(35)被弹簧一(27)驱动复位。

2.根据权利要求1所述的一种基于蜗杆套的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)靠近弹簧一(27)一侧向锁芯(22)轴向倾斜形成夹角，凸出体(32)背离弹簧一(27)的一面垂直于锁杆(28)轴向。

3.根据权利要求1所述的一种基于蜗杆套的DF37毫米高射炮方向锁定装置，其特征在于：所述连接套(12)内周设有嵌于蜗杆套(19)外周，用于阻止蜗杆套(19)旋转的阻挡件；或连接套(12)内周和蜗杆套(19)外周的截面为非圆形。

4.根据权利要求1所述的一种基于蜗杆套的DF37毫米高射炮方向锁定装置，其特征在于：所述连接套(12)圆周面开设有滑槽(33)，挡环螺栓(24)穿过滑槽(33)、蜗杆套(19)连接挡环(17)。

5.根据权利要求1所述的一种基于蜗杆套的DF37毫米高射炮方向锁定装置，其特征在于：所述蜗杆(7)通过趾头螺丝(30)连接步进电机轴(23)。

6.根据权利要求1所述的一种基于蜗杆套的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。

7.权利要求1所述的基于蜗杆套的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(25)，使锁杆(28)携锁舌(35)推入方向齿环(3)的齿槽中，锁芯(22)在弹簧二(18)的推动下伸入到凸出体(32)背离弹簧一(27)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，驱动蜗杆套(19)在连接套(12)内沿蜗杆(7)轴向产生位移，使弹簧二(18)驱动锁芯(22)远离锁杆(28)，让弹簧一(27)推动锁舌(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。