CN112747931B - 用于发动机吞咽试验的投射装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于发动机吞咽试验的投射装置，通过驱动件驱动动力轮高速转动，进而带动投射物高速转动，且在转动过程中投射物处于限位状态，不会在离心力作用下脱离动力轮，当转速达到期望转速并维持稳定时，控制所述投放机构动作以解除对投射物的限位，从而使得投射物在离心力作用下脱离动力轮，并从所述外壳的出口处高速射出，进而以预设的速度射入发动机内，完成吞咽试验。本发明的投射装置，通过采用圆周运动加速投射物至特定速度，整体体积较小易于布置，节约了直线加速所需要的空间，系统故障率低，发射速度直观易控，结构简单，安全可靠，解决了空气炮、火药炮等加速装置所具有的系统复杂、火药储存不方便的缺点。

Description

用于发动机吞咽试验的投射装置

技术领域

本发明涉及发动机吞咽试验技术领域，特别地，涉及一种用于发动机吞咽试验的投射装置。

背景技术

在航空发动机的研制过程中，通常需要验证其在抗鸟撞、吞鸟、吞冰雹工况下的稳定性，为此需要在发动机整机状态下开展吞鸟、吞冰雹等吞咽试验，吞咽试验需要使用一种投射装置，把特定要求的弹丸以一定速度投入发动机内。目前，航空发动机进行吞鸟/吞冰试验所需的投射装置通常为气体炮或火药炮，它们通常使用压缩空气膨胀或火药爆炸膨胀的方法把弹丸加速到一定速度继而抛入发动机进气口内从而完成试验。

但是，对于气体炮，由于需要直线加速，故而需在长度方向预留8m～10m的空间，占地空间大，而且作为气体炮附属设备，压缩空气源及控制系统需涉及众多电磁阀及安全阀，发射速度控制软件也需要涉及复杂算法，设备总造价不低于150万元人民币，成本昂贵。而对于火药炮，难点在于火药等危险易燃易爆品属于国家严格管制品，保存需要一定资质，而且使用过程中存在较大的安全隐患。

发明内容

本发明提供了一种用于发动机吞咽试验的投射装置，以填补目前用于发动机吞咽试验的气体炮占地空间大且设备价格昂贵，而火药炮存储不便且存在安全隐患的技术问题。

根据本发明的一个方面，提供一种用于发动机吞咽试验的投射装置，其特征在于，包括驱动件、变速机构、外壳、动力轮、连接支架和投放机构，所述变速机构分别与所述驱动件和动力轮连接，所述驱动件用于驱动所述动力轮转动，所述变速机构用于改变传动比，所述外壳上设置有出口以供投射物射出，所述动力轮安装在所述外壳内并用于带动投射物高速转动，投射物在随所述动力轮高速转动的过程中被限位，所述连接支架分别与所述外壳和所述投放机构连接，所述投放机构用于在所述动力轮的转动过程中解除对投射物的限位，使得投射物在离心力作用下脱离所述动力轮并从所述外壳的出口处高速射出。

进一步地，所述外壳包括壳体和导流涵道，所述壳体为空心圆盘结构，所述导流涵道设置在所述壳体的外圆周上，投射物在被解除限位后从所述导流涵道的入口处射入并从其出口处射出壳体外。

进一步地，所述动力轮包括轮体、配重、储物盒、滑档，所述轮体通过转轴安装在所述外壳上，所述储物盒和配重均安装在所述轮体上且两者相位相差180°，所述储物盒用于存放投射物，所述滑档与所述储物盒滑动配合以将投射物限位在所述储物盒内。

进一步地，所述储物盒的顶部敞开且开口周围设置有滑槽，所述滑档包括相连的挡板部和棒体部，所述挡板部与所述滑槽滑动配合以封住顶部开口，在转动过程中，所述投放机构下移并挡住所述棒体部，使所述挡板部从所述滑槽中滑出，投射物在离心力作用下从所述储物盒的顶部开口飞出，进而从所述导流涵道射出所述外壳外。

进一步地，所述壳体的圆周面上还设置有抛盖窗，所述滑档从所述滑槽内脱离后从所述抛盖窗处射出所述外壳。

进一步地，所述投放机构包括底座、插销组件、插销弹簧、电磁铁、介入组件和介入弹簧，所述底座安装在所述连接支架上，所述插销组件水平穿过所述底座的上部后与所述介入组件的上部配合，所述介入组件竖直穿过所述底座，所述插销弹簧套设在所述插销组件上并处于压缩状态，所述介入弹簧套设在所述介入组件上并处于压缩状态，所述电磁铁安装在所述底座上且靠近所述插销组件设置，所述电磁铁通电后吸附住所述插销组件以使所述插销弹簧保持压缩状态，所述电磁铁断电后吸附力消失，所述插销组件在所述插销弹簧的回弹力作用下脱离与所述介入组件的配合，所述介入组件在所述介入弹簧的回弹力作用下向下移动，下移一段距离后，所述介入组件的下部挡住所述棒体部。

进一步地，所述插销组件包括相连的直杆和吸板，所述直杆穿过所述底座的上部后与所述介入组件的上部配合，所述插销弹簧套设在所述直杆上且位于所述吸板和所述底座的上部之间，所述吸板位于所述电磁铁远离所述介入组件的一侧，手动驱使所述直杆与所述介入组件的上部配合，所述插销弹簧被压缩，所述吸板被通电后的所述电磁铁吸附。

进一步地，所述介入组件包括上下依次设置的连接座、竖杆和介入脚，所述连接座上设置有用于与所述插销组件配合的挂孔，所述竖杆穿过所述底座并可上下移动，所述竖杆的上部与所述连接座固定连接，其下部与所述介入脚固定连接，所述介入弹簧套设在所述竖杆上且位于所述介入脚和所述底座的下表面之间。

进一步地，所述竖杆和介入脚的数量均为两个，且分别位于所述动力轮的两侧。

进一步地，所述储物盒的侧面也设置有开口，用于向所述储物盒内放入投射物，侧面开口通过圆盖封住，所述圆盖通过螺纹配合安装在所述储物盒上。

本发明具有以下效果：

本发明的用于发动机吞咽试验的投射装置，通过驱动件驱动动力轮高速转动，进而带动投射物高速转动，且在转动过程中投射物处于限位状态，不会在离心力作用下脱离动力轮，当转速达到期望转速并维持稳定时，控制所述投放机构动作以解除对投射物的限位，从而使得投射物在离心力作用下脱离动力轮，并从所述外壳的出口处高速射出，进而以预设的速度射入发动机内，完成吞咽试验。本发明的投射装置，通过采用圆周运动加速投射物至特定速度，整体体积较小易于布置，节约了直线加速所需要的空间，系统故障率低，发射速度直观易控，结构简单，安全可靠，解决了空气炮、火药炮等加速装置所具有的系统复杂、火药储存不方便的缺点。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的用于发动机吞咽试验的投射装置的结构示意图。

图2是本发明优选实施例的用于发动机吞咽试验的投射装置的工作原理示意图。

图3是本发明优选实施例的外壳的结构示意图。

图4是本发明优选实施例的外壳在另一角度下的结构示意图。

图5是本发明优选实施例的动力轮的结构示意图。

图6是本发明优选实施例的储物盒的顶部开口处设置滑槽的示意图。

图7是本发明优选实施例的滑档的侧面结构示意图。

图8是本发明优选实施例的投放机构的结构示意图。

图9是本发明优选实施例的插销组件的结构示意图。

图10是本发明优选实施例的电磁铁的结构示意图。

图11是本发明优选实施例的底座的结构示意图。

图12是本发明优选实施例的介入组件的结构示意图。

图13是本发明优选实施例的用于发动机吞咽试验的投射装置通过调节连接支架的位置使介入脚能勾住滑档的棒体部的结构示意图。

图14是本发明优选实施例的电磁铁通电后与吸板吸合的结构示意图。

图15是本发明优选实施例的电磁铁断电后，插销组件在插销弹簧的回弹力作用下运动的示意图。

图16是本发明优选实施例的介入组件在与插销组件脱离配合后在介入弹簧的回弹力作用下运动的示意图。

图17是本发明优选实施例的介入组件向下移动至介入脚勾住滑档的示意图。

图18是本发明优选实施例的滑档被介入脚勾住后开始从滑槽中滑出的示意图。

图19是本发明优选实施例的滑档从滑槽中完全滑出时的示意图。

图20是本发明优选实施例的滑档从滑槽中滑出后的示意图。

图21是本发明优选实施例的投射物在离心力作用下从储物盒的顶部开口处飞入导流涵道的示意图。

附图标记说明

1、驱动件；2、变速机构；3、外壳；4、动力轮；5、连接支架；6、投放机构；31、壳体；32、导流涵道；33、抛盖窗；34、辐条；41、轮体；42、配重；43、储物盒；44、滑档；45、圆盖；442、棒体部；441、挡板部；431、滑槽；61、底座；62、插销组件；63、插销弹簧；64、电磁铁；65、介入组件；66、介入弹簧；621、直杆；622、吸板；641、安装边；642、磁体；651、连接座；652、竖杆；653、介入脚；654、挂孔。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图1所示，本发明的优选实施例提供一种用于发动机吞咽试验的投射装置，包括驱动件1、变速机构2、外壳3、动力轮4、连接支架5和投放机构6，所述变速机构2分别与所述驱动件1和动力轮4驱动连接，所述驱动件1用于驱动所述动力轮4转动，所述变速机构2用于改变传动比，所述外壳3上设置有出口以供投射物射出，所述动力轮4安装在所述外壳3内并用于带动投射物高速转动，投射物在随所述动力轮4高速转动的过程中被限位，所述连接支架5分别与所述外壳3和所述投放机构6连接，所述投放机构6用于在所述动力轮4的转动过程中解除对投射物的限位，使得投射物在离心力作用下脱离所述动力轮4并从所述外壳3的出口处高速射出。其中，所述驱动件1可以采用旋转电机，具体选用三相异步电机，功率为1.1kw，额定转速为1400r/min。所述变速机构2为带离合器的变速器，其额定转速比为1.1。

如图1和图2所示，本发明的投射装置的工作原理为：首先，投射物在动力轮4的带动下开始转动，然后逐渐加速至目标转速后保持稳定，然后解除对投射物的限位，投射物在离心力作用下脱离动力轮4，进而从外壳3的出口高速射出。

可以理解，本实施例的用于发动机吞咽试验的投射装置，通过驱动件1驱动动力轮4高速转动，进而带动投射物高速转动，且在转动过程中投射物处于限位状态，不会在离心力作用下脱离动力轮4，当转速达到期望转速并维持稳定时，控制所述投放机构6动作以解除对投射物的限位，从而使得投射物在离心力作用下脱离动力轮4，并从所述外壳3的出口处高速射出，进而以预设的速度射入发动机内，完成吞咽试验。本发明的投射装置，通过采用圆周运动加速投射物至特定速度，整体体积较小易于布置，节约了直线加速所需要的空间，系统故障率低，发射速度直观易控，结构简单，安全可靠，解决了空气炮、火药炮等加速装置所具有的系统复杂、火药储存不方便的缺点。

如图3和图4所示，所述外壳3具体包括壳体31和导流涵道32，所述壳体31为空心圆盘结构，所述导流涵道32设置在所述壳体31的外圆周上，投射物在被解除限位后从所述导流涵道32的入口处射入并从其出口处射出壳体31外。其中，所述导流涵道32的出口方向与所述壳体31的外圆周面相切，从而可以将投射物水平射出，当然，在本发明的其它实施例中，如果需要调整投射物的射出方向，可以对应地设计导流涵道32的出口方向。另外，所述动力轮4通过转轴安装在所述壳体31内，具体地，所述壳体31的两侧面上均设置有辐条34，所述动力轮4转轴的两端分别安装在两侧辐条34上。另外，所述壳体31的圆周面上还设置有抛盖窗33，用于供起到限位作用的元件抛出，在解除限位后防止该元件遗留在壳体31内由于高速转动而猛烈撞击壳体31和动力轮4，造成装置损伤。

如图5至图7所示，所述动力轮4包括轮体41、配重42、储物盒43、滑档44，所述轮体41通过其中心转轴安装在所述外壳3上，所述储物盒43和配重42均安装在所述轮体41上且两者相位相差180°，即所述储物盒43所在位置和所述配重42所在位置位于直径线上。其中，所述配重42可拆卸式地安装在轮体41上，比如所述轮体41上设置有一个带外螺纹的支柱，所述配重42通过螺纹配合锁紧在所述轮体41上，防止在高速转动过程中与轮体41脱离而损坏外壳3和轮体41，在完成试验后又可以将配重42从轮体41上取下来。所述储物盒43用于存放投射物，所述滑档44与所述储物盒43滑动配合以将投射物限位在所述储物盒43内。具体地，所述储物盒43的顶部敞开且开口周围设置有滑槽431，所述滑档44包括相连的挡板部441和棒体部442，所述挡板部441与所述滑槽431滑动配合以封住顶部开口，从而在转动过程中将投射物限位在所述储物盒43内。在转动过程中，当达到目标转速并维持稳定后，控制所述投放机构6下移并挡住所述棒体部442，动力轮4继续转动，从而使所述挡板部441从所述滑槽431中滑出，投射物在离心力作用下从所述储物盒43的顶部开口飞出，进而从所述导流涵道32射出所述外壳3外，而所述滑档44也随后从所述抛盖窗33处飞出。另外，所述储物盒43的侧面也设置有开口，便于向所述储物盒43内放入投射物，该侧面开口通过圆盖45封住，所述圆盖45具体通过螺纹配合安装在侧面开口位置处，安装牢固。所述圆盖45的中间位置设置有六方体凹槽，便于装拆。

如图8所示，所述投放机构6包括底座61、插销组件62、插销弹簧63、电磁铁64、介入组件65和介入弹簧66，所述底座61安装在所述连接支架5上，所述插销组件62水平穿过所述底座61的上部后与所述介入组件65的上部配合，所述介入组件65竖直穿过所述底座61并可上下移动，所述插销弹簧63套设在所述插销组件62上并处于压缩状态，所述介入弹簧66套设在所述介入组件65上并处于压缩状态，所述电磁铁64安装在所述底座61上且靠近所述插销组件62设置。手动驱使所述插销组件62与所述介入组件65的上部配合后，控制所述电磁铁64通电，所述电磁铁64产生吸力，吸附住所述插销组件62，防止其在插销弹簧63的回弹力作用下移动，从而使所述插销弹簧63保持压缩状态。再控制所述电磁铁64断电后吸附力消失，所述插销组件62在所述插销弹簧63的回弹力作用下脱离与所述介入组件65的配合，所述介入组件65在所述介入弹簧66的回弹力作用下向下移动，下移一段距离后，所述介入组件65的下部挡住所述棒体部442，动力轮4继续转动，从而将滑档44从滑槽431中抽出，投射物在离心力的作用下从储物盒43的顶部开口飞出。

如图9所示，所述插销组件62包括相连的直杆621和吸板622，所述直杆621与所述吸板622相连，所述直杆621水平穿过所述底座61的上部后与所述介入组件65的上部配合，所述插销弹簧63套设在所述直杆621上且位于所述吸板622和所述底座61的上部之间，当所述直杆621的端部与所述介入组件65配合后，所述插销弹簧63处于压缩状态。所述吸板622位于所述电磁铁64远离所述介入组件65的一侧，手动驱使所述直杆621与所述介入组件65的上部配合后，所述插销弹簧63被压缩，所述吸板622则被通电后的所述电磁铁64吸附，从而使所述插销弹簧63保持压缩状态。

如图10所示，所述电磁铁64包括相连的安装边641和磁体642，所述安装边641固定安装在底座61上，所述磁体642靠近所述吸板622设置。所述电磁铁64与28V直流电源连接，可以产生大于1Kg的吸力，磁体642的直径大于等于50mm。

如图11所示，所述底座61为异型结构，其高于安装面的两个突出部上分别开设有水平方向的通孔，所述直杆621依次穿过两个通孔后与所述介入组件65的上部配合，所述直杆621可在水平通孔内左右移动，其用于安装介入组件65的安装面上开设有竖直方向的通孔，所述介入组件65穿过该竖直通孔并可在通孔内上下移动。

如图12所示，所述介入组件65包括上下依次设置的连接座651、竖杆652和介入脚653，所述连接座651上设置有用于与所述插销组件62配合的挂孔654，所述直杆621的端部穿过底座61上两个水平通孔后伸入所述挂孔654内，并可左右移动，所述竖杆652穿过所述底座61上的竖向通孔并可上下移动，所述竖杆652的上部与所述连接座651固定连接，其下部与所述介入脚653固定连接，所述介入弹簧66套设在所述竖杆652上且位于所述介入脚653和所述底座61的下表面之间，当所述直杆621的端部穿过所述挂孔654时，所述介入弹簧66处于压缩状态。其中，所述竖杆652和介入脚653的数量均为两个，且分别位于所述动力轮4的两侧，从而可以从两侧勾住所述棒体部442。

可以理解，如图13至图21所示，本发明的投射装置的操作过程如下：

在进行投射之前，首先需要通过调节连接支架5的位置，使得投放机构6的介入脚653下移后刚好能够勾住棒体部442，然后将连接支架5固定在外壳3上。如图14所示，然后向上提拉介入组件65使得介入弹簧66被压缩，再向右推动插销组件62使插销弹簧63被压缩，当直杆621的端部插入介入组件65上的挂孔654内时，吸板622刚好与所述电磁铁64相贴合或接近贴合，通过远程开关控制给电磁铁64通电，使电磁铁64吸附住吸板622，防止插销组件62在插销弹簧63的回弹力作用下向左回移，从而使插销弹簧63保持压缩状态，至此投放机构6准备完毕。然后再将滑档44插入储物盒43的滑槽431内，封死储物盒43的顶部开口，然后打开圆盖45，从侧面开口将投射物放入储物盒43的腔体内，盖上圆盖45后并拧紧，然后调节动力轮4上的配重42使动力轮4平衡。再打开驱动件1的开关，持续给驱动件1提供380V电源至电机转速稳定，操作变速机构2使动力轮4旋转并加速至目标转速。然后关闭远程开关停止给电磁铁64通电，此时电磁铁64与吸板622的吸合力消失，插销组件62在插销弹簧63的回弹力作用下向左运动，如图15所示。而当插销组件62从介入组件65的挂孔654中脱离后，介入组件65的上部失去限位，介入组件65在介入弹簧66的回弹力的作用下向下移动，下移一段距离后，介入脚653勾住滑档44的棒体部442，随着动力轮4继续旋转，滑档44相对于动力轮4产生滑移，从滑槽431中完全滑出。与此同时，储物盒43的顶部开口刚好转到导流涵道32的入口处，投射物在离心力作用下脱离储物盒43并从导流涵道32高速射出外壳3，进而射入发动机内。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于发动机吞咽试验的投射装置，其特征在于，

包括驱动件(1)、变速机构(2)、外壳(3)、动力轮(4)、连接支架(5)和投放机构(6)，所述变速机构(2)分别与所述驱动件(1)和动力轮(4)连接，所述驱动件(1)用于驱动所述动力轮(4)转动，所述变速机构(2)用于改变传动比，所述外壳(3)上设置有出口以供投射物射出，所述动力轮(4)安装在所述外壳(3)内并用于带动投射物高速转动，投射物在随所述动力轮(4)高速转动的过程中被限位，所述连接支架(5)分别与所述外壳(3)和所述投放机构(6)连接，所述投放机构(6)用于在所述动力轮(4)的转动过程中解除对投射物的限位，使得投射物在离心力作用下脱离所述动力轮(4)并从所述外壳(3)的出口处高速射出；

所述外壳(3)包括壳体(31)和导流涵道(32)，所述壳体(31)为空心圆盘结构，所述导流涵道(32)设置在所述壳体(31)的外圆周上，投射物在被解除限位后从所述导流涵道(32)的入口处射入并从其出口处射出壳体(31)外；

所述动力轮(4)包括轮体(41)、配重(42)、储物盒(43)、滑档(44)，所述轮体(41)通过转轴安装在所述外壳(3)上，所述储物盒(43)和配重(42)均安装在所述轮体(41)上且两者相位相差180°，所述储物盒(43)用于存放投射物，所述滑档(44)与所述储物盒(43)滑动配合以将投射物限位在所述储物盒(43)内；所述储物盒(43)的顶部敞开且开口周围设置有滑槽(431)，所述滑档(44)包括相连的挡板部(441)和棒体部(442)，所述挡板部(441)与所述滑槽(431)滑动配合以封住顶部开口，在转动过程中，所述投放机构(6)下移并挡住所述棒体部(442)，使所述挡板部(441)从所述滑槽(431)中滑出，投射物在离心力作用下从所述储物盒(43)的顶部开口飞出，进而从所述导流涵道(32)射出所述外壳(3)外；

所述投放机构(6)包括底座(61)、插销组件(62)、插销弹簧(63)、电磁铁(64)、介入组件(65)和介入弹簧(66)，所述底座(61)安装在所述连接支架(5)上，所述插销组件(62)水平穿过所述底座(61)的上部后与所述介入组件(65)的上部配合，所述介入组件(65)竖直穿过所述底座(61)，所述插销弹簧(63)套设在所述插销组件(62)上并处于压缩状态，所述介入弹簧(66)套设在所述介入组件(65)上并处于压缩状态，所述电磁铁(64)安装在所述底座(61)上且靠近所述插销组件(62)设置，所述电磁铁(64)通电后吸附住所述插销组件(62)以使所述插销弹簧(63)保持压缩状态，所述电磁铁(64)断电后吸附力消失，所述插销组件(62)在所述插销弹簧(63)的回弹力作用下脱离与所述介入组件(65)的配合，所述介入组件(65)在所述介入弹簧(66)的回弹力的作用下向下移动，下移一段距离后，所述介入组件(65)的下部挡住所述棒体部(442)。

2.如权利要求1所述的用于发动机吞咽试验的投射装置，其特征在于，

所述壳体(31)的圆周面上还设置有抛盖窗(33)，所述滑档(44)从所述滑槽(431)内脱离后从所述抛盖窗(33)处射出所述外壳(3)。

3.如权利要求1所述的用于发动机吞咽试验的投射装置，其特征在于，

所述插销组件(62)包括相连的直杆(621)和吸板(622)，所述直杆(621)穿过所述底座(61)的上部后与所述介入组件(65)的上部配合，所述插销弹簧(63)套设在所述直杆(621)上且位于所述吸板(622)和所述底座(61)的上部之间，所述吸板(622)位于所述电磁铁(64)远离所述介入组件(65)的一侧，手动驱使所述直杆(621)与所述介入组件(65)的上部配合，所述插销弹簧(63)被压缩，所述吸板(622)被通电后的所述电磁铁(64)吸附。

4.如权利要求1所述的用于发动机吞咽试验的投射装置，其特征在于，

所述介入组件(65)包括上下依次设置的连接座(651)、竖杆(652)和介入脚(653)，所述连接座(651)上设置有用于与所述插销组件(62)配合的挂孔(654)，所述竖杆(652)穿过所述底座(61)并可上下移动，所述竖杆(652)的上部与所述连接座(651)固定连接，其下部与所述介入脚(653)固定连接，所述介入弹簧(66)套设在所述竖杆(652)上且位于所述介入脚(653)和所述底座(61)的下表面之间。

5.如权利要求4所述的用于发动机吞咽试验的投射装置，其特征在于，

所述竖杆(652)和介入脚(653)的数量均为两个，且分别位于所述动力轮(4)的两侧。

6.如权利要求1所述的用于发动机吞咽试验的投射装置，其特征在于，

所述储物盒(43)的侧面也设置有开口，用于向所述储物盒(43)内放入投射物，侧面开口通过圆盖(45)封住，所述圆盖(45)通过螺纹配合安装在所述储物盒(43)上。

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