CN114370790B - 一种弹道二维修正机构 - Google Patents

Abstract

本发明属于弹药工程技术领域，具体涉及一种弹道二维修正机构。本发明包括两个驱动舵机、两组鸭舵机组和用于支撑驱动舵机和鸭舵机组的圆柱形筒体；所述鸭舵机组包括半轴和两个鸭舵，两个鸭舵连接在半轴的两端，每个鸭舵上连接有一个舵机；两组鸭舵机组的半轴十字交叉设置，并且两者的半轴的旋转中心位于同一平面，两个半轴分别与两个驱动舵机连接，两个驱动舵机和四个舵机协同驱动，实现鸭舵的调节，对弹道进行二维连续修正。本发明能够实现“机构多次展开，弹道连续修正”，提高滑翔增程弹的打击精度；通过多个舵机协同驱动方式，实现鸭舵的调节连续修正弹道；结构紧凑，易于与多种弹型进行集成，提高滑翔增程弹的打击精度。

Description

一种弹道二维修正机构

技术领域

本发明属于弹药工程技术领域，具体涉及一种弹道二维修正机构。

背景技术

精确制导炮弹一直是世界各国炮弹技术主要的研究方向之一，其中滑翔增程弹具有射程远和高精度等优点，具有相对较高的研究价值。火炮作为地面火力打击与支援的提供者，是战争中不可替代的重要军事装备。火炮的射程一直以来都被看作是它的性能指标，老式火炮的射程较近并且打击精度较差，已经无法满足近代战争的需要，因此如何提升火炮的射程与精度问题就成为研究人员的重要研究方向。

滑翔增程弹根据目标信息以及实时作战情况设定弹道，同时进行卫星接收机的上机定位，并装定炮位坐标、目标位置、气象信息等数据入制导电子单元。当滑翔增程弹到达弹道轨迹顶点时鸭舵张开，制导电子单元根据卫星传回的数据进行弹道偏差分析并向控制驱动系统发出控制指令，控制驱动系统根据制导电子单元发回的指令，改变鸭舵的偏转，使滑翔增程弹按照预定方向进行偏转，从而不断的修正弹道轨迹，使其按照计划好的弹道轨迹飞行，实现滑翔增程的目的。

美国海军和陆军联合研制了一种双旋结构的一体化引信机构，引信前体相对弹体可自由旋转，并通过共轴的力矩电机控制其滚转方位，前体上装有 GPS、鸭舵、伺服电机和传感器等。该引信一对鸭舵固定，用于阻尼前体的滚转，一对鸭舵可转动，用于制导指令的执行。

俄罗斯装备的“红土地”末制导炮弹采用鸭式布局的冷气式三位气动舵机。“红土地”末制导炮弹是一种旋转弹，其舵片并不固定。“红土地”末制导炮弹以高压空气为气源，具有带载能力强、响应速度快、机构简单、可靠性高等特点。该舵机的输出角度偏小，不能满足控制系统在复杂受力环境下的大角度输出，炮弹过分依赖弹体自身外弹道，制导精度会受到影响。

国内研究人员主要通过利用轴承装置进行减旋的二维弹道修正引信总体设计方案，并将减旋技术列为二维弹道修正的关键技术之一。对弹道修正引信的减旋装置进行了探索研究，并利用滚动轴承设计了减旋机构。

综上可见，从现有阻式修正机构的修正方式来看, 主要以一次修正为主, 即弹丸上的修正执行机构根据指令信息, 按要求时间打开阻力片到最大展开位置, 但这种修正方式存在一定弊端, 若解算值出现较大偏差或外部环境因素对弹丸后段飞行造成一定影响, 则无法再对修正面积进行修改, 降低了射击精度。因此弹道修正机构正在朝向“机构多次展开，弹道连续修正”的方向发展，以提高弹药的智能化水平，实现对目标的精确打击。现有的弹道二维修正机构多采用拉杆机构与旋转机构配合，其体积庞大致动原理复杂，通用性较差不易于多种弹型集成的弊端，不能多次展开，连续修正。

发明内容

本发明要解决现有弹道二维修正机构体积庞大致动原理复杂，通用性较差不易于多种弹型集成的弊端的问题，提供了一种弹道二维修正机构。

本发明采用如下的技术方案实现：一种弹道二维修正机构，包括两个驱动舵机、两组鸭舵机组和用于支撑驱动舵机和鸭舵机组的圆柱形筒体；

所述鸭舵机组包括半轴和两个鸭舵，两个鸭舵连接在半轴的两端，每个鸭舵上连接有一个舵机；两组鸭舵机组的半轴十字交叉设置，并且两者的半轴的旋转中心位于同一平面，两个半轴分别与两个驱动舵机连接，两个驱动舵机和四个舵机协同驱动，实现鸭舵的调节，对弹道进行二维连续修正。

进一步的，所述圆柱形筒体包括可拆卸连接为一体的上筒体、中间筒体和下筒体；

所述上筒体的中央加工有矩形镂空，矩形镂空的四个边角分别加工有螺纹孔，两个驱动舵机通过螺栓安装在螺纹孔内，用于固定安装驱动舵机；

所述中间筒体上设有用于安装驱动舵机的驱动轴的导向环，导向环的半径大于驱动舵机的驱动轴的半径；

所述中间筒体的下端面上加工有两组上半圆形凹槽，每组上半圆形凹槽有两个同轴的上半圆形凹槽，两组上半圆形凹槽的轴线十字交叉；所述下筒体的上端面上设有与上半圆形凹槽对应设置的四个下半圆形凹槽，下半圆形凹槽与上半圆形凹槽的半径相等、大于半轴的直径，下半圆形凹槽与上半圆形凹槽形成用于半轴转动的轴瓦，半轴安装在轴瓦内，半轴与轴瓦的间隙涂抹有润滑脂。

进一步的，所述圆柱形筒体的上筒体、中间筒体和下筒体均设有法兰盘，三个法兰盘上均设有四个连接螺纹孔，上筒体、中间筒体和下筒体的连接螺纹孔通过螺栓连接。

进一步的，所述驱动舵机的驱动轴上连接有主动齿轮；

所述半轴上设有锥齿轮，锥齿轮与主动齿轮啮合。

进一步的，所述鸭舵通过L型支架连接在半轴的端部，L型支架包括两个连接板，其中一个连接板上设有连接孔，连接孔的壁体上螺纹连接有顶丝，半轴的端部插装在连接孔内，顶丝顶在半轴上；另一个连接板上设有矩形安装孔，所述舵机固定在矩形安装孔内，舵机的输出轴与鸭舵连接。

进一步的，所述L型支架的连接孔为长条孔，对应的所述半轴的两端的上下端面加工为平面。

进一步的，两个所述半轴交叉的部分均设有凹槽，其中一个半轴的凹槽设于顶部，另一个半轴的凹槽设于底部，凹槽的宽度大于半轴的直径；

所述半轴上设有凹槽位置的背面设有加强筋。

进一步的，所述半轴的两端设有卡槽，卡槽位于下筒体以及中间筒体的外部，卡槽内安装有卡簧。

本发明相比现有技术的有益效果：

1.本申请由2台驱动舵机和4台舵机控制鸭舵的展开、收回、偏转动作，能够实现“机构多次展开，弹道连续修正”，提高滑翔增程弹的打击精度；其中两台驱动舵机通过锥齿轮和半轴驱动鸭舵产生旋转，使弹体发生偏航、俯仰动作；四台舵机与鸭舵通过L型支架连接，控制鸭舵发生展开和回收动作，从而通过多个舵机协同驱动方式，实现鸭舵的调节连续修正弹道；

2.本申请采用通用舵机作为驱动机构，并且通过十字交叉的半轴进行传动，结构紧凑，易于与多种弹型进行集成，提高滑翔增程弹的打击精度。

附图说明

图1为弹道的结构示意图；

图2为本发明的驱动舵机、鸭舵机组以及鸭舵的连接示意图；

图3为本发明的圆柱形筒体的爆炸图；

图4为本发明的圆柱形筒体、驱动舵机以及半轴的连接爆炸图；

图5为本发明的两个半轴的连接示意图；

图6为本发明的半轴与圆柱形筒体的连接示意图；

图7为本发明的L型支架的结构示意图；

图8为本发明的半轴与L型支架的连接示意图；

图9为本发明的半轴、圆柱形筒体以及鸭舵机组的连接示意图；

图10为本发明的圆柱形筒体以及鸭舵机组的连接示意图；

图11为本发明的二维修正机构中的鸭舵展开90°的示意图；

图12为本发明的二维修正机构与弹体装配后的鸭舵展开90°的示意图；

图13为本发明的二维修正机构中的鸭舵发生偏转时的示意图；

图14为本发明的二维修正机构与弹体装配后鸭舵发生偏转时的示意图；

图中：1-驱动舵机，11-主动齿轮

2-鸭舵机组，21-舵机，22-半轴，221-锥齿轮，222-凹槽，223-加强筋，224-卡槽，225-平面，23-鸭舵

3-L型支架，31-连接孔，32-顶丝，33-矩形安装孔

4-圆柱形筒体，41-上筒体，411-矩形镂空，412-过孔，42-中间筒体，421-导向环，422-上半圆形凹槽，43-下筒体，431-下半圆形凹槽

5-连接螺纹孔；

6-弹体。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

参照图1至图10，本发明提供一种技术方案：一种弹道二维修正机构，包括两个驱动舵机1、两组鸭舵机组2和用于支撑驱动舵机1和鸭舵机组2的圆柱形筒体4；

所述鸭舵机组2包括半轴22和两个鸭舵23，两个鸭舵23连接在半轴22的两端，每个鸭舵23上连接有一个舵机21；两组鸭舵机组2的半轴22十字交叉设置，并且两者的半轴22的旋转中心位于同一平面，两个半轴22分别与两个驱动舵机1连接，两个驱动舵机1和四个舵机21协同驱动，实现鸭舵23的调节，对弹道进行二维连续修正；两个驱动舵机1带动四个鸭舵鸭舵23实现偏转，四个舵机21带动四个鸭舵展开与收回，实现“机构多次展开，弹道连续修正”，提高滑翔增程弹的打击精度。

所述圆柱形筒体4包括可拆卸连接为一体的上筒体41、中间筒体42和下筒体43；

所述上筒体41的中央加工有矩形镂空411，矩形镂空411的四个边角分别加工有螺纹孔，两个驱动舵机1通过螺栓安装在螺纹孔内，用于固定安装驱动舵机1；

所述中间筒体42上设有用于安装驱动舵机1的驱动轴的导向环421，导向环421的半径大于驱动舵机1的驱动轴的半径，可以防止驱动轴旋转过程中发生横向窜动；

两台驱动舵机1的两根驱动轴穿过两个过孔412，以及导向环421然后与锥齿轮221啮合；

所述中间筒体42的下端面上加工有两组上半圆形凹槽422，每组上半圆形凹槽422有两个同轴的上半圆形凹槽422，两组上半圆形凹槽422的轴线十字交叉；所述下筒体43的上端面上设有与上半圆形凹槽422对应设置的四个下半圆形凹槽431，下半圆形凹槽431与上半圆形凹槽422的半径相等、大于半轴22的直径，下半圆形凹槽431与上半圆形凹槽422形成用于半轴22转动的轴瓦，半轴22安装在轴瓦内，半轴22与轴瓦的间隙涂抹有润滑脂，为半轴22的旋转提供润滑。

所述圆柱形筒体4的上筒体41、中间筒体42和下筒体43均设有法兰盘，三个法兰盘上均设有四个连接螺纹孔5，上筒体41、中间筒体42和下筒体43的连接螺纹孔5通过螺栓连接，将上筒体41、中间筒体42和下筒体43可拆卸连接为一体，便于后续更换维修。

所述驱动舵机1的驱动轴上连接有主动齿轮11；

所述半轴22上设有锥齿轮221，锥齿轮221与主动齿轮11啮合，形成传动机构，当驱动舵机1驱动轴发生旋转时，半轴22随之发生旋转，改变鸭舵23的传动方向，实现舵面角的驱动控制。

所述鸭舵23通过L型支架3连接在半轴22的端部，L型支架3包括两个连接板，其中一个连接板上设有连接孔31，连接孔31的壁体上螺纹连接有顶丝32，半轴22的端部插装在连接孔31内，顶丝32顶在半轴22上，从而快速的将半轴22与L型支架3连接固定；另一个连接板上设有矩形安装孔33，所述舵机21固定在矩形安装孔33内，舵机21的输出轴与鸭舵23连接，舵机21可以实现鸭舵23的展开与收回（如图11-12所示），当鸭舵23展开后，两个半轴22分别两个驱动舵机1的作用下发生旋转，带动鸭舵23发生偏转（如图13-14所示），从而实现偏转、俯仰动作。

所述L型支架3的连接孔31为长条孔，对应的所述半轴22的两端的上下端面加工为平面，增加半轴22与L型支架3连接的可靠性。

两个所述半轴22交叉的部分均设有凹槽222，其中一个半轴22的凹槽222设于顶部，另一个半轴22的凹槽222设于底部，凹槽222的宽度大于半轴22的直径；从而保证两条半轴的旋转中心位于同一平面；

所述半轴22上设有凹槽222位置的背面设有加强筋223，保证半轴22的强度。

所述半轴22的两端设有卡槽224，卡槽224位于下筒体以及中间筒体的外部，卡槽224内安装有卡簧，与下筒体、中间筒体装配好后，在卡槽224内安装卡簧，防止半轴22发生轴向位移。

本申请的控制方式分为两组，其中一个半轴22上的两个舵机21（A、B）为一组，另一个半轴22上的两个舵机21（C、D）为一组，舵机A、B收到指令，同时旋转90°将鸭舵23展开，舵机C、D收到指令旋转90°将鸭舵23展开；鸭舵收回状态：初始状态下，两个驱动舵机1以及4个舵机21均处在复位状态，两组鸭舵机组2呈现收回状态；鸭舵展开状态：当4个舵机21收到鸭舵23展开指令后，4个舵机21旋转90度，带动与之连接的4个鸭舵23展开90°。

当两个驱动舵机1收到控制指令后，带动主动齿轮11旋转，与之啮合的半轴22发生偏转，从而使鸭舵23产生对应角度的偏转，产生偏转、俯仰力矩。

本申请的用于弹道二维修正的驱动舵机1以及舵机21是弹道修正的执行单元，对于实现炮弹的精确打击具有重要意义。

本发明的工作原理：

本申请采用多电机驱动控制方式实现舵机的展开、收缩以及偏航和俯仰动作，两组鸭舵机组2的4个舵机驱动，实现鸭舵23的展开与收回；每组鸭舵23分别通过一根半轴22连接在一起，半轴22上的锥齿轮221与主动齿轮11啮合，驱动舵机1驱动半轴22旋转，带动一组鸭舵机组2实现偏转，从而实现弹体的俯仰或偏航等动作。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种弹道二维修正机构，其特征在于：包括两个驱动舵机（1）、两组鸭舵机组（2）和用于支撑驱动舵机（1）和鸭舵机组（2）的圆柱形筒体（4）；

所述鸭舵机组（2）包括半轴（22）和两个鸭舵（23），两个鸭舵（23）连接在半轴（22）的两端，每个鸭舵（23）上连接有一个舵机（21）；两组鸭舵机组（2）的半轴（22）十字交叉设置，并且两者的半轴（22）的旋转中心位于同一平面，两个半轴（22）分别与两个驱动舵机（1）连接，两个驱动舵机（1）和四个舵机（21）协同驱动，实现鸭舵（23）的调节，对弹道进行二维连续修正；

所述圆柱形筒体（4）包括可拆卸连接为一体的上筒体（41）、中间筒体（42）和下筒体（43）；

所述上筒体（41）的中央加工有矩形镂空（411），矩形镂空（411）的四个边角分别加工有螺纹孔，两个驱动舵机（1）通过螺栓安装在螺纹孔内，用于固定安装驱动舵机（1）；

所述中间筒体（42）上设有用于安装驱动舵机（1）的驱动轴的导向环（421），导向环（421）的半径大于驱动舵机（1）的驱动轴的半径；

所述中间筒体（42）的下端面上加工有两组上半圆形凹槽（422），每组上半圆形凹槽（422）有两个同轴的上半圆形凹槽（422），两组上半圆形凹槽（422）的轴线十字交叉；所述下筒体（43）的上端面上设有与上半圆形凹槽（422）对应设置的四个下半圆形凹槽（431），下半圆形凹槽（431）与上半圆形凹槽（422）的半径相等、大于半轴（22）的直径，下半圆形凹槽（431）与上半圆形凹槽（422）形成用于半轴（22）转动的轴瓦，半轴（22）安装在轴瓦内，半轴（22）与轴瓦的间隙涂抹有润滑脂。

2.根据权利要求1所述的一种弹道二维修正机构，其特征在于：所述圆柱形筒体（4）的上筒体（41）、中间筒体（42）和下筒体（43）均设有法兰盘，三个法兰盘上均设有四个连接螺纹孔（5），上筒体（41）、中间筒体（42）和下筒体（43）的连接螺纹孔（5）通过螺栓连接。

3.根据权利要求2所述的一种弹道二维修正机构，其特征在于：所述驱动舵机（1）的驱动轴上连接有主动齿轮（11）；

所述半轴（22）上设有锥齿轮（221），锥齿轮（221）与主动齿轮（11）啮合。

4.根据权利要求3所述的一种弹道二维修正机构，其特征在于：所述鸭舵（23）通过L型支架（3）连接在半轴（22）的端部，L型支架（3）包括两个连接板，其中一个连接板上设有连接孔（31），连接孔（31）的壁体上螺纹连接有顶丝（32），半轴（22）的端部插装在连接孔（31）内，顶丝（32）顶在半轴（22）上；另一个连接板上设有矩形安装孔（33），所述舵机（21）固定在矩形安装孔（33）内，舵机（21）的输出轴与鸭舵（23）连接。

5.根据权利要求4所述的一种弹道二维修正机构，其特征在于：所述L型支架（3）的连接孔（31）为长条孔，对应的所述半轴（22）的两端的上下端面加工为平面（225）。

6.根据权利要求5所述的一种弹道二维修正机构，其特征在于：两个所述半轴（22）交叉的部分均设有凹槽（222），其中一个半轴（22）的凹槽（222）设于顶部，另一个半轴（22）的凹槽（222）设于底部，凹槽（222）的宽度大于半轴（22）的直径；

所述半轴（22）上设有凹槽（222）位置的背面设有加强筋（223）。

7.根据权利要求6所述的一种弹道二维修正机构，其特征在于：所述半轴（22）的两端设有卡槽（224），卡槽（224）位于下筒体以及中间筒体的外部，卡槽（224）内安装有卡簧。