CN110576972A - 一种多筒式下投探空仪弹射装置、投放装置及投放方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的多筒式下投探空仪弹射装置、投放装置及投放方法属于气象技术领域，该多筒式下投探空仪弹射装置包括吊舱舱体、弹射筒固定机构、弹射筒和探空仪弹射机构。探空仪弹射机构至少包括电磁铁和Z形推杆。在电磁铁通电后，Z形推杆向舱门方向运动，带动探空仪向舱门方向运动。整个装置不需要复杂的机械结构，可以适应复杂的记载工况。完全实现无人操作，自动投放探空仪。该装置结构简单，装填过程和投放过程操作简单，降低对技术人员的技术要求，实现全自动投放。而且单个探空仪独立弹出，不会因为前后探空仪卡壳导致所有的探空仪无法投放出去，故障率非常低。而且可拓展性好，可以根据不同飞行器荷载能力，设计携带不同数量的探空仪。
Description
技术领域
本发明涉及气象技术领域，具体为一种多筒式下投探空仪弹射装置、投放装置及投放方法。
背景技术
对于高原、沙漠等人烟稀少的领域，气象观测盲点很多，如果出现台风、沙尘等天气时，无法及时了解基本情况。亟需提供一种指向性和靶向性很好的气象观测技术。
下投探空系统是飞机气象探测最重要、最基础的荷载，它是将探空仪从飞艇、飞机（有人机或无人机）自高空投下，获取从下投平台到地（海）面的大气温度、湿度、气压、风向、风速等气象要素廓线资料的技术。
申请号为201811367146.4的中国专利公开了一种转筒式下投探空仪弹射装置，该装置通过控制管束转动驱动电机和丝杠转动驱动电机，从而分别控制碳管转动和丝杠转动，使装填在碳管中的探空仪从探空仪出口中掉落。该装置设计巧妙，无复杂机械结构，可靠性较高，能够完全实现探空仪自动化投放，无需人员全程操作。极大地降低了探空仪释放的难度，为研究气象领域未来发展趋势提供科技支撑，为气象技术领域添上了浓墨重彩的一笔。
但是该装置也存在一定的不足，由于每根碳管中装填有多个探空仪，需要两个电机驱动，在丝杠转动下推动探空仪至探空仪出口处然后掉落。电机或者丝杠在运动过程中出现故障后，单个探空仪卡在探空仪出口处无法投放时，后面的探空仪也会因为前面的探空仪卡住而无法投放，导致探测失败。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多筒式下投探空仪弹射装置、投放装置及投放方法，以解决转筒式下投探空仪弹射装置如果出现电机或者丝杠在运动过程中出现故障后，单个探空仪卡在探空仪出口处无法投放时，后面的探空仪也会因为前面的探空仪卡住而无法投放，导致探测失败的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种多筒式下投探空仪弹射装置，包括：
吊舱舱体，其底部连接有舱门，所述舱门的内侧壁上设有舱门滑槽；
弹射筒固定机构，设置在吊舱舱体内，并且其靠近吊舱舱体的一侧与吊舱舱体连接；
用于存储探空仪的弹射筒，为两端开口的圆筒状结构，其腰部连接在弹射筒固定机构中，其底端与舱门接触，所述弹射筒靠近吊舱舱体的一侧沿轴向开设有弹射筒滑槽；
探空仪弹射机构，至少包括电磁铁和Z形推杆，所述电磁铁连接在弹射筒固定机构靠近吊舱舱体的一侧，所述Z形推杆的顶部水平杆沿弹射筒径向设置在弹射筒的顶端并可以沿弹射筒滑槽滑动，所述Z形推杆的竖杆穿过电磁铁，竖杆外套设有推杆弹簧，所述推杆弹簧的一端与竖杆连接，另一端与电磁铁连接，所述Z形推杆的底部水平杆的末端可沿舱门滑槽滑动。
优选地，所述弹射筒固定机构上连接多排弹射筒， 每排弹射筒间隔设置，弹射筒与舱门一一对应设置。
优选地，所述探空仪弹射机构还包括推板，所述推板设置在弹射筒内并靠近顶端，所述顶部水平杆推动推板沿弹射筒滑槽底部滑动。
优选地，所述探空仪弹射机构还包括弹射弹簧，所述弹射弹簧的底端与推板的顶部连接，弹射弹簧的顶端与顶部水平杆连接。
优选地，所述弹射筒固定机构靠近吊舱舱体的一侧与吊舱舱体滑动连接。
优选地，所述弹射筒固定机构靠近吊舱舱体的两侧设有可沿吊舱舱体内壁轴向滑动的连接滑块。
优选地，所述吊舱舱体的内侧沿其轴向设有加固杆，所述加固杆的内侧开设有与连接滑块配合的加固杆滑槽。
优选地，所述弹射筒与弹射筒固定机构之间的夹角为30°～60°。
另外，本发明还提供了一种多筒式下投探空仪投放装置，包括控制装置和上述多筒式下投探空仪弹射装置。
另外，本发明还提供了一种探空仪投放方法，利用上述多筒式下投探空仪投放装置投放，具体包括以下步骤：
步骤一、将舱门打开，从舱门处将探空仪填入弹射筒中，关闭舱门；
步骤二、飞机抵达探空仪指定投放空域后，飞机上的控制装置向多筒式下投探空仪弹射装置发送投放指令，电磁铁通电，Z形推杆向舱门方向移动，Z形推杆的顶部水平杆推动弹射筒内的探空仪向舱门方向移动；
步骤三、Z形推杆的底部水平杆末端在舱门滑槽中滑动并推开舱门，探空仪投放完成；
步骤四、电磁铁断电，推杆弹簧带动Z形推杆向远离舱门的方向移动，同时Z形推杆的底部水平杆末端在舱门滑槽中滑动并关闭舱门。
与现有技术相比，本发明的特点和有益效果为：
（1）本发明提供了一种新型的多筒式下投探空仪弹射装置，将探空仪装填在弹射筒中，在电磁铁通电后，Z形推杆向舱门方向运动，带动探空仪向舱门方向运动。整个装置不需要复杂的机械结构，可以适应复杂的记载工况。完全实现无人操作，自动投放探空仪。
（2）本发明的多筒式下投探空仪弹射装置结构简单，装填过程和投放过程操作简单，降低对技术人员的技术要求，实现全自动投放。而且单个探空仪独立弹出，不会因为前后探空仪卡壳导致所有的探空仪无法投放出去，故障率非常低。
（3）本发明的多筒式下投探空仪弹射装置可拓展性好，可以根据不同飞行器荷载能力，设计携带不同数量的探空仪。
附图说明
图1为多筒式下投探空仪弹射装置的结构示意图（图中省略了部分探空仪弹射机构和吊舱舱体）。
图2为图1中A部分放大示意图一。
图3为图1中A部分放大示意图二。
图4为多筒式下投探空仪投放装置的结构示意图（图中省略了部分探空仪弹射机构和吊舱舱体）。
附图标注：1-吊舱舱体、2-弹射筒固定机构、3-弹射筒、4-Z形推杆、41-顶部水平杆、42-竖杆、43-底部水平杆、5-电磁铁、6-舱门、7-舱门滑槽、8-弹射筒滑槽、9-推杆弹簧、10-推板、11-弹射弹簧、12-连接滑块、13-加固杆、14-加固杆滑槽、15-舱门活页、16-控制装置。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创新特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明进一步说明。
在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1～3所示为一种多筒式下投探空仪弹射装置，包括吊舱舱体1、弹射筒固定机构2、弹射筒3和探空仪弹射机构。
吊舱舱体1的底部连接有舱门6，舱门6的内侧壁上设有舱门滑槽7。舱门6与吊舱舱体1之间通过舱门活页15铰接连接。
弹射筒固定机构2设置在吊舱舱体1内并且其靠近吊舱舱体1的一侧与吊舱舱体1连接。为了方便安装和拆卸弹射筒固定机构2和弹射筒3、探空仪弹射机构，弹射筒固定机构2优选为滑动连接在吊舱舱体1内，此时弹射筒固定机构2可以沿吊舱舱体1轴线方向滑动。具体以一种滑动连接为例，弹射筒固定机构2靠近吊舱舱体1的两侧设有可沿吊舱舱体1内壁轴向滑动的连接滑块12。吊舱舱体1的内侧沿其轴向设有加固杆13，加固杆13的内侧开设有与连接滑块12配合的加固杆滑槽14。弹射筒固定机构2通过其上的若干连接滑块12与加固杆13的加固杆滑槽14连接，从而实现弹射筒固定机构2与吊舱舱体1滑动连接。
弹射筒3用于存储探空仪，弹射筒3为两端开口的圆筒状结构，其腰部连接在弹射筒固定机构2中，其底端与舱门6接触，弹射筒3靠近吊舱舱体1的一侧沿轴向开设有弹射筒滑槽8，使得Z形推杆4的顶部水平杆41可沿弹射筒滑槽8移动，从而将探空仪从弹射筒3中推出。弹射筒3与弹射筒固定机构2之间的夹角为30°～60°，尽量使得探空仪弹射轨迹与飞机航线有一定夹角，最大可能在短时间内远离飞机机身。由于探空仪质量轻，若角度太小，探空仪可能会紧贴飞机机身无法下落。若角度太大，弹簧弹力可能小于飞机机身下面的上升气流而导致探空仪无法下落。弹射筒固定机构2上连接多排弹射筒3， 每排弹射筒3间隔设置，弹射筒3与舱门6一一对应设置，这么设置保证每个弹射筒3中仅装填一个探空仪，防止前方的探空仪卡壳时后方的探空仪也无法投放。
探空仪弹射机构为整个弹射装置的核心部件，其至少包括电磁铁5和Z形推杆4，电磁铁5连接在弹射筒固定机构2靠近吊舱舱体1的一侧，Z形推杆4的顶部水平杆41沿弹射筒3径向设置在弹射筒3的顶端并可以沿弹射筒滑槽8滑动，Z形推杆4的竖杆42穿过电磁铁5，竖杆42外套设有推杆弹簧9，推杆弹簧9的一端与竖杆42连接，另一端与电磁铁5连接，Z形推杆4的底部水平杆43的末端可沿舱门滑槽7滑动。当弹射装置收到投放命令时，电磁铁5通电，Z形推杆4朝舱门6方向运动，Z形推杆4的顶部水平杆41推动装填在弹射筒3中的探空仪向舱门6方向运动，Z形推杆4的底部水平杆43沿舱门滑槽7滑动，打开舱门6，探空仪下落。探空仪投放后，推杆弹簧9带动Z形推杆4向远离舱门6方向运动，Z形推杆4的底部水平杆43沿舱门滑槽7滑动，舱门6关闭。
为了增大顶部水平杆41与下投探空仪之间的受力接触面积，确保下投探空仪被平稳推出弹射筒3，在弹射筒3内并靠近顶端的位置设置推板10，顶部水平杆41推动推板10沿弹射筒滑槽8底部滑动。
探空仪弹射机构还包括弹射弹簧11，弹射弹簧11的底端与推板10的顶部连接，弹射弹簧11的顶端与顶部水平杆41连接。弹射弹簧11的设置可以更进一步的增大顶部水平杆41推动探空仪的力度，确保探空仪已较大初速度弹出舱体，同时在探空仪投放完成后，弹射弹簧11可以带动推板10迅速回到弹射筒3的顶部。
如图4所示为一种多筒式下投探空仪投放装置，包括控制装置16和上述多筒式下投探空仪弹射装置。
利用上述多筒式下投探空仪投放装置投放探空仪的方法包括以下步骤：
步骤一、将舱门6打开，从舱门6处将探空仪填入弹射筒3中，关闭舱门6。
步骤二、飞机抵达探空仪指定投放空域后，飞机上的控制装置16向多筒式下投探空仪弹射装置发送投放指令，电磁铁5通电，Z形推杆4向舱门6方向移动，Z形推杆4的顶部水平杆41推动弹射筒3内的探空仪向舱门6方向移动。
步骤三、Z形推杆4的底部水平杆43末端在舱门滑槽7中滑动并推开舱门6，探空仪投放完成。
步骤四、电磁铁5断电，推杆弹簧9带动Z形推杆4向远离舱门6的方向移动，同时Z形推杆4的底部水平杆43末端在舱门滑槽7中滑动并关闭舱门6。
上述多筒式下投探空仪投放装置可以实现全自动准确投放探空仪，为利用各类飞行平台开展气象探测数据提供了新的荷载，在气象监测领域具有重要的意义。
以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种多筒式下投探空仪弹射装置，其特征在于包括：
吊舱舱体（1），其底部连接有舱门（6），所述舱门（6）的内侧壁上设有舱门滑槽（7）；
弹射筒固定机构（2），设置在吊舱舱体（1）内，并且其靠近吊舱舱体（1）的一侧与吊舱舱体（1）连接；
用于存储探空仪的弹射筒（3），为两端开口的圆筒状结构，其腰部连接在弹射筒固定机构（2）中，其底端与舱门（6）接触，所述弹射筒（3）靠近吊舱舱体（1）的一侧沿轴向开设有弹射筒滑槽（8）；
探空仪弹射机构，至少包括电磁铁（5）和Z形推杆（4），所述电磁铁（5）连接在弹射筒固定机构（2）靠近吊舱舱体（1）的一侧，所述Z形推杆（4）的顶部水平杆（41）沿弹射筒（3）径向设置在弹射筒（3）的顶端并可以沿弹射筒滑槽（8）滑动，所述Z形推杆（4）的竖杆（42）穿过电磁铁（5），竖杆（42）外套设有推杆弹簧（9），所述推杆弹簧（9）的一端与竖杆（42）连接，另一端与电磁铁（5）连接，所述Z形推杆（4）的底部水平杆（43）的末端可沿舱门滑槽（7）滑动。
2. 根据权利要求1所述的一种多筒式下投探空仪弹射装置，其特征在于：所述弹射筒固定机构（2）上连接多排弹射筒（3）， 每排弹射筒（3）间隔设置，弹射筒（3）与舱门（6）一一对应设置。
3.根据权利要求1所述的一种多筒式下投探空仪弹射装置，其特征在于：所述探空仪弹射机构还包括推板（10），所述推板（10）设置在弹射筒（3）内并靠近顶端，所述顶部水平杆（41）推动推板（10）沿弹射筒滑槽（8）底部滑动。
4.根据权利要求3所述的一种多筒式下投探空仪弹射装置，其特征在于：所述探空仪弹射机构还包括弹射弹簧（11），所述弹射弹簧（11）的底端与推板（10）的顶部连接，弹射弹簧（11）的顶端与顶部水平杆（41）连接。
5.根据权利要求1所述的一种多筒式下投探空仪弹射装置，其特征在于：所述弹射筒固定机构（2）靠近吊舱舱体（1）的一侧与吊舱舱体（1）滑动连接。
6.根据权利要求5所述的一种多筒式下投探空仪弹射装置，其特征在于：所述弹射筒固定机构（2）靠近吊舱舱体（1）的两侧设有可沿吊舱舱体（1）内壁轴向滑动的连接滑块（12）。
7.根据权利要求6所述的一种多筒式下投探空仪弹射装置，其特征在于：所述吊舱舱体（1）的内侧沿其轴向设有加固杆（13），所述加固杆（13）的内侧开设有与连接滑块（12）配合的加固杆滑槽（14）。
8.根据权利要求1所述的一种多筒式下投探空仪弹射装置，其特征在于：所述弹射筒（3）与弹射筒固定机构（2）之间的夹角为30°～60°。
9.一种多筒式下投探空仪投放装置，其特征在于包括控制装置（16）和上述权利要求1～8任意一项所述的多筒式下投探空仪弹射装置。
10.一种探空仪投放方法，其特征在于，利用上述权利要求9所述的多筒式下投探空仪投放装置投放，具体包括以下步骤：
步骤一、将舱门（6）打开，从舱门（6）处将探空仪填入弹射筒（3）中，关闭舱门（6）；
步骤二、飞机抵达探空仪指定投放空域后，飞机上的控制装置（16）向多筒式下投探空仪弹射装置发送投放指令，电磁铁（5）通电，Z形推杆（4）向舱门（6）方向移动，Z形推杆（4）的顶部水平杆（41）推动弹射筒（3）内的探空仪向舱门（6）方向移动；
步骤三、Z形推杆（4）的底部水平杆（43）末端在舱门滑槽（7）中滑动并推开舱门（6），探空仪投放完成；
步骤四、电磁铁（5）断电，推杆弹簧（9）带动Z形推杆（4）向远离舱门（6）的方向移动，同时Z形推杆（4）的底部水平杆（43）末端在舱门滑槽（7）中滑动并关闭舱门（6）。
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