CN114379783A - 一种载荷自动投放装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种载荷自动投放装置，包括：连接件，锁紧组件以及释放轴环；所述锁紧组件包括：壳体，所述壳体的内部包括由壳体的内壁沿径向凹陷形成的安装槽；通过压缩弹簧配置在所述安装槽内的止动销；以及结合固定在所述连接件上的固定环；所述壳体套设在所述连接件上，所述壳体的顶部开设有供连接件的顶部穿出的开口；所述止动件与固定件配合实现连接件在壳体内的锁紧固定；所述释放轴环套设在所述连接件上，所述释放轴环可相对于连接件沿连接件的轴线方向运动；所述释放轴环位于所述固定环的下方，所述固定环的底部形成有容纳所述释放轴环的凹槽，所述释放轴环与固定环配合实现连接件在壳体内的脱出。实现了空投载荷的自动投放。

Description

一种载荷自动投放装置

技术领域

本发明涉及航空技术领域。更具体地，涉及一种载荷自动投放装置。

背景技术

在抢险救灾时，由于地域情况复杂、救援情况紧急，直升机成为首选的应急救援手段。直升机救援时，投放应急抢修设备、仪器设备等载荷是其重要的一项救援需求。由于应急抢修设备、仪器设备等载荷的特殊性，投放时，需要通过绳索把载荷从直升机上下降到安全高度后，载荷与绳索自动分离，降落到地面投放区域。在载荷与绳索自动分离过程中，载荷分离过程的可靠性至关重要，对载荷抓钩的自动化、可靠性、快速性提出了很高的要求。

同时，针对不同载荷，其安全脱钩高度要求不同。需要根据载荷需求调整安全脱钩高度。一种与载荷配套的载荷投放系统存在迫切需求。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种载荷自动投放装置，以在高空条件、核生化环境或者人类工作有危险的情况下进行载荷投放工作。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种载荷自动投放装置，包括：

连接件，锁紧组件以及释放轴环；

所述锁紧组件包括：

壳体，所述壳体的内部包括由壳体的内壁沿径向凹陷形成的安装槽；

通过压缩弹簧配置在所述安装槽内的止动销；以及

结合固定在所述连接件上的固定环；

所述壳体套设在所述连接件上，所述壳体的顶部开设有供连接件的顶部穿出的开口；

所述止动件与固定件配合实现连接件在壳体内的锁紧固定；

所述释放轴环套设在所述连接件上，所述释放轴环可相对于连接件沿连接件的轴线方向运动；

所述释放轴环位于所述固定环的下方，所述固定环的底部形成有容纳所述释放轴环的凹槽，所述释放轴环与固定环配合实现连接件在壳体内的脱出。

此外，优选地方案是，所述连接件包括与所述固定环结合固定的固定部，用以连接载荷的连接部以及位于所述连接部与固定部之间的过渡部；

所述过渡部的直径大于固定部的直径；

所述过渡部的直径小于或者等于所述壳体的内径。

此外，优选地方案是，所述释放轴环位于固定环与过渡部之间。

此外，优选地方案是，所述固定环的外表面为球形。

此外，优选地方案是，所述释放轴环包括对称设置的第一表面和第二表面；

所述第一表面和第二表面均为锥形面。

此外，优选地方案是，所述凹槽的内表面与所述第一表面对应配合。

此外，优选地方案是，所述止动销远离压缩弹簧的一端的端面为斜面。

此外，优选地方案是，所述安装槽为环形槽。

此外，优选地方案是，所述锁紧组件还包括有位于所述安装槽内的丝堵；

所述丝堵位于所述压缩弹簧远离止动销的一端，与所述壳体螺接。

本申请的有益效果如下：

针对现有技术中存在的技术问题，本申请实施例提供一种载荷自动投放装置，该装置设计的双圆锥面释放轴环、压缩弹簧以及止动销的配合实现了载荷的抓取、锁紧及自动释放功能。该载荷自动投放装置实现了空投载荷的自动投放，解决了传统直升机载荷投放不能设置安全投放高度、安全高度不可调、自动化程度不高等问题；特别适用于高空条件、核生化环境及人类工作有危险或不能胜任情况下载荷的全程自动化的载荷抓取、释放。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1示出本发明所提供的载荷自动投放装置的结构示意图。

图2a-2c示出本发明所提供的载荷自动投放装置的载荷投放过程示意图。

图3示出本发明所提供的载荷自动投放装置的一个实施案例。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解的是，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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申请和简化描述，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申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，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，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

还需要说明的是，在本申请的描述中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

为克服现有技术存在的缺陷，本发明的实施例提供一种载荷自动投放装置100，用以实现载荷的自动抓取、锁紧以及投放。结合图1-3所示，所述装置包括连接件1、锁紧组件2、释放轴环3。本装置通过绳索4与直升机或者起重机连接，在进行投放时，通过绳索4将载荷下降到安全高度后，载荷与锁紧组件自动分离。在实际使用过程中，可以根据不同载荷能够承受的投放冲击能量，选择不同长度的绳索，调整载荷投放的安全高度。所述连接件1用于连接需要投放的载荷，解决了因各种载荷的形状以及大小的不同而影响载荷自动投放装置的通用性的问题。锁紧组件2与连接件1的配合使用实现载荷的自动抓取以及锁紧，在需要进行投放时，释放轴环3可以辅助连接件1自锁紧组件2中脱出，从而实现载荷的自动投放。

在一个实施例中，所述连接件1包括固定部11、过渡部12以及连接部13，所述固定部11与锁紧组件2相互配合实现载荷的锁紧固定，以便于进行后续的投放工作，所述连接部13是连接件的主体部分，用于与需要投放的设备、仪器或者物资等载荷连接；所述过渡部12位于固定部11和连接部13之间，承担连接固定部11以及连接部13以及导向的功能。

在本实施例中，所述锁紧组件2包括壳体21、压缩弹簧22、止动销23以及固定环24。所述壳体21承担着连接所述载荷自动投放装置的各个零部件的功能，所述壳体21为圆柱体，具有圆柱形的内腔，所述内腔的内径大于或者等于过渡部12的外径，连接件1的固定部11和过渡部12的部分可以沿着壳体21的轴线在壳体21的内腔内往复运动。所述壳体21的内部包括有由所述壳体21的内壁沿着壳体21的径向凹陷形成的安装槽211，所述止动销23和压缩弹簧22结合固定，安装在安装槽211内，当压缩弹簧22处于松弛状态时，所述止动销23突出于壳体21的内壁表面。所述固定环24结合固定在所述连接件1上，具体地，固定环24固定在固定部11上，当需要将载荷锁紧固定时，将载荷与连接部13连接固定，然后将固定部11由壳体21的底部穿入，止动销23的端部与固定环24的外表面接触，在固定环24沿壳体的轴向运动的过程中，止动销23受固定环24的挤压沿壳体21的径向运动至安装槽内，直至固定环24运动至止动销23的上方位置，止动销23在压缩弹簧22的作用下复位，固定环24的底端和止动销23的上端面相抵，放置连接件1自壳体21内脱出，实现载荷的锁紧固定。

在一个具体地实施例中，为了减小所述载荷自动投放装置的整体体积，在壳体21顶部开设有供固定部11穿出的开口212，所述开口212与壳体21同轴，开口212的内径大于或者等于固定部11的直径。开口212的设置避免了壳体21的大小对连接件1在壳体轴线方向上的位移限制。

在一个实施例中，所述释放轴环3套设在所述连接件1的固定部11上，位于固定环24的下方位置，被限制在固定环24和过渡部12之间。释放轴环3与固定部11之间为滑动连接，释放轴环3可以随着连接件1相对于壳体21向上运动，也可以在自身重力的作用下向下运动。在所述固定环24的底部形成有用于容纳释放轴环3的上部结构的凹槽241，当需要投放载荷时，连接件1需要解除与锁紧组件2之间的锁紧状态，需要给壳体21施加一个向下的力，使连接件1与锁紧组件2之间发生相对运动，使得止动销23由与固定环24的下端相抵的状态过渡到止动销23与释放轴环3的下表面相抵的状态，然后在载荷的自身重力的作用下，连接件1和固定在连接件1上的固定环24整体向下运动，使得释放轴环3的上部结构抵靠于凹槽241内，在载荷的重力作用下，止动销23受释放轴环3的挤压运动至安装槽211的内部，从而实现连接件1在壳体21内的脱出。

在一个具体地实施例中，所述过渡部12的直径需要大于固定部11的直径，以保证可以将释放轴环3限制在固定环24与过渡部12之间，此外，还需要保证过渡部12的直径小于或者等于壳体21的内径，以使得释放轴环3可随着连接件1向上运动至下表面和止动销23相抵的状态，解除连接件与锁紧组件2之间的锁紧固定。

在一个实施例中，将所述固定环24的外表面设计为球面，以减小在连接件1脱出的过程中固定环24与止动销23之间的摩擦阻力。

在一个具体地实施例中，所述释放轴环3为双锥面结构，包括对称设置的第一表面31和第二表面32，第一表面31和第二表面32均为圆锥面。双锥面的设计可以减少在进行载荷释放时所受到的阻力，提高载荷分离过程的可靠性以及快速性。所述凹槽241对应释放轴环3的上部结构，具体地，凹槽241的内表面与第一表面31对应配合设置。

在一个实施例中，为了避免在连接件1的运动过程中止动销23与过渡部12之间发生干涉，将止动销23远离压缩弹簧22的一端设计为斜面，斜面的斜度根据第二表面32的锥度以及过渡部12的尺寸进行设计。

在一个具体地实施例中，所述安装槽211为环形槽，由壳体21的内壁向外侧凹陷形成，所述止动销23的数量为四个，均布于所述安装槽211内，两两对称设置，每个止动销23均配置有一个压缩弹簧22，用于实现止动销23的复位。需要说明的是，所述止动销23的数量并不限制为四个，也可以为三个或者六个，只要能够达到锁紧固定的效果即可。

在一个实施例中，所述锁紧组件2还包括有丝堵25，所述丝堵25位于安装槽211内压缩弹簧22远离止动销23的一端，与壳体21螺接固定。丝堵25为压缩弹簧22的限位元件，可以通过调节丝堵25来调整压缩弹簧22的伸缩量，从而控制止动销23的控制力，调整安全投放高度。

在一个具体地实施例中，所述壳体21上还设置有观察孔(图未示出)，所述观察孔用于在投放前观察抓钩内固定环24、释放轴环3、止动销23以及压缩弹簧22的状态。

图3为所述载荷自动投放装置的一个实例，载荷自动投放装置100通过绳索4与直升机5连接，将需要投放的载荷6和连接件1的连接部13固连，然后将连接件1的固定部由壳体21的底部穿入，给壳体21施加一个向下的力，壳体21连同止动销23相对于固定环24及连接件1发生向下的位移，在止动销23下移的过程中，止动销23的端部与固定环24的外表面不断接触，止动销23受固定环24的挤压，压缩弹簧22压缩，止动销23沿壳体21的径向向安装槽211内移动，直至止动销23移动至固定环24的下方位置，止动销23在压缩弹簧22的作用下回复至初始位置，固定环24的底端与止动销23的上端面相抵(如图1中所示出的)，实现了连接件1的锁紧固定。当连接件1处于锁紧状态时，一般进行载荷的运输或者搬运工作。在本实施例中，在进行空投之前，需要将固定在载荷自动投放装置100上的载荷连同载荷自动投放装置100搬运至直升机的舱底板上，附图2a-2c示出为载荷自动投放的步骤图，具体地，首先，如图2a中所示出的，在投放之间，施加给壳体21一个向下的力，使得壳体21与连接件1之间发生相对移动，壳体21带动止动销23下移，由图1中止动销23与固定环24相抵的状态转换为图2a中止动销23与释放轴环3的第二表面32相抵的状态，释放轴环3被止动销23卡紧；然后，打开舱底板，所述载荷自动投放装置100连同载荷一起下放，当降落至一定高度时，绳索4拉直，连接件1受载荷6的重力相对于壳体21发生向下的位移，由于固定环24固定在连接件1上，固定环24随连接件1一起下移，由于释放轴环3为活动件且被止动销23卡紧固定，无法随连接件1一起下移下移，固定环24下移至释放轴环3处时，释放轴环3的上部与固定环24的凹槽配合，即图2b中所示出的状态；此后，如图2c中所示出的，连接件连同释放轴环3以及固定环24作为一个整体，在载荷6的重力的作用下，克服压缩弹簧22的阻力，继续下移，越过止动销23从而完全从壳体21内脱离，直至载荷6落至地面，这样就完成了一次载荷6的自动投放，且投放过程无需额外的动力源。

在上述过程中，载荷脱出所需的能量主要是动能，此动能与载荷的质量以及下落的速度呈正相关，主要来源于脱离直升机机舱自由落体的势能。载荷脱出消耗的动能可以通过调整压缩弹簧的弹性模量进行调整，但需要注意的是，此调整只能在设计时进行，装置设计完成后无法进行。压缩弹簧的弹性模量越大，压缩变形所需要的力也就越大，释放轴环为克服压缩弹簧的阻力而施加给止动销的作用力越大，落地受到的冲击力就小。

在本装置的试验阶段，可根据绳索4的长度、释放轴环3的双圆锥面的角度、压缩弹簧22的弹性模量以及丝堵25的位置距离来设计安全投放距离；在实际使用阶段，则可通过调整丝堵25在壳体21的位置距离微调安全释放高度。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (9)

1.一种载荷自动投放装置，其特征在于，所述装置包括连接件，锁紧组件以及释放轴环；

所述锁紧组件包括：

壳体，所述壳体的内部包括由壳体的内壁沿径向凹陷形成的安装槽；

通过压缩弹簧配置在所述安装槽内的止动销；以及

结合固定在所述连接件上的固定环；

所述壳体套设在所述连接件上，所述壳体的顶部开设有供连接件的顶部穿出的开口；

所述止动件与固定件配合实现连接件在壳体内的锁紧固定；

所述释放轴环套设在所述连接件上，所述释放轴环可相对于连接件沿连接件的轴线方向运动；

所述释放轴环位于所述固定环的下方，所述固定环的底部形成有容纳所述释放轴环的凹槽，所述释放轴环与固定环配合实现连接件在壳体内的脱出。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述连接件包括与所述固定环结合固定的固定部，用以连接载荷的连接部以及位于所述连接部与固定部之间的过渡部；

所述过渡部的直径大于固定部的直径；

所述过渡部的直径小于或者等于所述壳体的内径。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述释放轴环位于固定环与过渡部之间。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述固定环的外表面为球形。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述释放轴环包括对称设置的第一表面和第二表面；

所述第一表面和第二表面均为锥形面。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述凹槽的内表面与所述第一表面对应配合。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述止动销远离压缩弹簧的一端的端面为斜面。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述安装槽为环形槽。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述锁紧组件还包括有位于所述安装槽内的丝堵；

所述丝堵位于所述压缩弹簧远离止动销的一端，与所述壳体螺接。

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