CN115962685A - 折叠舵面锁定和展开机构及具有其的制导炮弹 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种折叠舵面锁定和展开机构及具有其的制导炮弹，包括折叠舵面、旋转销轴、弹性组件和锁紧单元，折叠舵面通过旋转销轴与舵机输出轴连接，折叠舵面可在展开方向绕旋转销轴转动，弹性组件设置在舵机输出轴上，锁紧单元设置在舵机主壳体上，锁紧单元用于将折叠舵面锁紧固定在弹头外壳内；当机构处于折叠状态时，锁紧单元处于锁紧状态，弹性组件在折叠舵面的抵压下处于压缩状态；当机构处于展开状态时，锁紧单元处于解锁状态，折叠舵面在弹性组件的作用下处于展开状态，弹性组件处于伸长状态，折叠舵面相对于弹头外壳处于展开状态。应用本发明的技术方案，以解决现有技术中折叠展开机构结构复杂、占用空间大且抗冲击能力差的技术问题。

Description

折叠舵面锁定和展开机构及具有其的制导炮弹

技术领域

本发明涉及增程制导炮弹、电磁炮制导炮弹技术领域，尤其涉及一种折叠舵面锁定和展开机构及具有其的制导炮弹。

背景技术

增程滚转制导炮弹为利用传统火炮或者电磁炮发射的高速飞行自旋弹，通常采用双通道控制两两对称的鸭舵舵面同步控制，每对舵面实施同步偏转，利用制导炮弹绕其纵轴旋转和改变操纵机构的位置，可以在空间任意方向产生控制力。制导炮弹的飞行过程一般为：在出炮口后无控飞行，属于无控阶段，为了减小气动阻力，鸭舵在无控阶段需要收缩至弹体内部。当弹体飞行到弹道顶点附近时舵面从弹体内部展开出来，开始进入有控飞行阶段。由于鸭舵在制导炮弹的弹头端，尺寸体积较小，各功能设备较多，导致空间紧张。导致舵面和折叠舵面展开锁定机构均设计难度较大，同时由于制导炮弹为基于火炮或者电磁炮发射的高速自旋弹，过载冲击量在15000g～20000g。折叠舵面锁定和展开机构是制导炮弹的重要功能组件，既需要满足大冲击过载条件和高速旋转条件下的可靠锁定和可靠展开，又需要展开后保证锁死可靠。然而，现有的折叠舵面锁定和展开机构结构均较复杂，且占用空间大，抗冲击能力差，不利用应用到增程制导火炮炮弹或者电磁炮弹等需大批量装备和战争中需大规模使用的武器装备中。

发明内容

本发明提供了一种折叠舵面锁定和展开机构及具有其的制导炮弹，能够解决现有技术中折叠展开机构结构复杂、占用空间大且抗冲击能力差的技术问题。

根据本发明的一方面，提供了一种折叠舵面锁定和展开机构，折叠舵面锁定和展开机构包括：折叠舵面，折叠舵面可折叠收纳于弹头外壳内；旋转销轴，折叠舵面通过旋转销轴与舵机输出轴连接，折叠舵面可在展开方向绕旋转销轴转动；弹性组件，弹性组件设置在舵机输出轴上，弹性组件与折叠舵面相抵接；锁紧单元，锁紧单元设置在舵机主壳体上，锁紧单元用于将折叠舵面锁紧固定在弹头外壳内；其中，当折叠舵面锁定和展开机构处于折叠状态时，锁紧单元处于锁紧状态，弹性组件在折叠舵面的抵压下处于压缩状态，折叠舵面折叠收纳于弹头外壳内；当折叠舵面锁定和展开机构处于展开状态时，锁紧单元处于解锁状态，折叠舵面在弹性组件的作用下处于展开状态，弹性组件处于伸长状态，折叠舵面相对于弹头外壳处于展开状态。

进一步地，折叠舵面锁定和展开机构还包括限位平台，限位平台设置在折叠舵面上，限位平台用于在折叠舵面展开后与舵机输出轴抵接以实现对折叠舵面限位。

进一步地，弹性组件包括蓄能弹簧和弹簧套筒，弹簧套筒设置在舵机输出轴内，蓄能弹簧设置在弹簧套筒内。

进一步地，锁紧单元包括火工品拔销器，折叠舵面具有锁定销孔，火工品拔销器与锁定销孔相配合。

进一步地，折叠舵面包括相连接的舵面和舵轴，舵轴可在展开方向绕旋转销轴转动。

根据本发明的另一方面，提供了一种制导炮弹，制导炮弹包括如上所述的折叠舵面锁定和展开机构。

进一步地，制导炮弹还包括弹头外壳，弹头外壳具有折叠舵面弹出槽，折叠舵面可通过折叠舵面弹出槽由弹体内展开至弹体外。

进一步地，制导炮弹包括多个折叠舵面锁定和展开机构，弹头外壳具有多个折叠舵面弹出槽，多个折叠舵面锁定和展开机构与多个折叠舵面弹出槽一一对应设置。

应用本发明的技术方案，提供了一种折叠舵面锁定和展开机构，该折叠舵面锁定和展开机构通过设置折叠舵面10、旋转销轴20、弹性组件30和锁紧单元40，当折叠舵面锁定和展开机构处于折叠状态时，锁紧单元40处于锁紧状态，弹性组件30在折叠舵面10的抵压下处于压缩状态，折叠舵面10折叠收纳于弹头外壳内；当折叠舵面锁定和展开机构处于展开状态时，锁紧单元40处于解锁状态，折叠舵面10在弹性组件30的作用下处于展开状态，弹性组件30处于伸长状态，折叠舵面10相对于弹头外壳处于展开状态，在此种配置方式下，该机构具有较高的抗过载冲击能力、高可靠性、高同步性、高灵敏度、占用空间小等优势特点，结构简单，复合功能强大，制造成本较低，便于应用装备到增程制导火炮炮弹或者电磁炮弹等需大批量装备和战争中需大规模使用的武器装备。

附图说明

所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了根据本发明的具体实施例提供的处于折叠状态的折叠舵面锁定和展开机构的剖视图；

图2示出了根据本发明的具体实施例提供的弹头外壳的结构示意图；

图3示出了根据本发明的具体实施例提供的舵机主壳体的结构示意图；

图4示出了图1中提供的折叠舵面锁定和展开机构的I处放大图；

图5示出了根据本发明的具体实施例提供的处于展开状态的折叠舵面锁定和展开机构的结构示意图；

图6示出了根据本发明的具体实施例提供的处于展开状态的折叠舵面锁定和展开机构的剖视图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、折叠舵面；10a、锁定销孔；11、舵面；12、舵轴；20、旋转销轴；30、弹性组件；31、蓄能弹簧；32、弹簧套筒；40、锁紧单元；50、限位平台；100、折叠舵面锁定和展开机构；200、弹头外壳；200a、折叠舵面弹出槽；300、舵机主壳体；400、舵机输出轴。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

如图1至图6所示，根据本发明的具体实施例提供了一种折叠舵面锁定和展开机构，折叠舵面锁定和展开机构包括折叠舵面10、旋转销轴20、弹性组件30和锁紧单元40，折叠舵面10可折叠收纳于弹头外壳内，折叠舵面10通过旋转销轴20与舵机输出轴连接，折叠舵面10可在展开方向绕旋转销轴20转动，弹性组件30设置在舵机输出轴上，弹性组件30与折叠舵面10相抵接，锁紧单元40设置在舵机主壳体上，锁紧单元40用于将折叠舵面10锁紧固定在弹头外壳内；其中，当折叠舵面锁定和展开机构处于折叠状态时，锁紧单元40处于锁紧状态，弹性组件30在折叠舵面10的抵压下处于压缩状态，折叠舵面10折叠收纳于弹头外壳内；当折叠舵面锁定和展开机构处于展开状态时，锁紧单元40处于解锁状态，折叠舵面10在弹性组件30的作用下处于展开状态，弹性组件30处于伸长状态，折叠舵面10相对于弹头外壳处于展开状态。

应用此种配置方式，提供了一种折叠舵面锁定和展开机构，该折叠舵面锁定和展开机构通过设置折叠舵面10、旋转销轴20、弹性组件30和锁紧单元40，当折叠舵面锁定和展开机构处于折叠状态时，锁紧单元40处于锁紧状态，弹性组件30在折叠舵面10的抵压下处于压缩状态，折叠舵面10折叠收纳于弹头外壳内；当折叠舵面锁定和展开机构处于展开状态时，锁紧单元40处于解锁状态，折叠舵面10在弹性组件30的作用下处于展开状态，弹性组件30处于伸长状态，折叠舵面10相对于弹头外壳处于展开状态，在此种配置方式下，该机构具有较高的抗过载冲击能力、高可靠性、高同步性、高灵敏度、占用空间小等优势特点，结构简单，复合功能强大，制造成本较低，便于应用装备到增程制导火炮炮弹或者电磁炮弹等需大批量装备和战争中需大规模使用的武器装备。

整个折叠舵面锁定和展开机构主要工作在两个状态，第一个状态折叠舵面锁定状态。在炮弹装配交付后至炮弹飞行弹道进入有控阶段之前，折叠舵面均处于折叠锁定状态，在此阶段折叠舵面锁定和展开机构要承受发射带来的大冲击过载，发射过程中炮膛内的高速旋转载荷，保证整个机构的在承受大冲击过载和高速旋转过载条件下的强度和刚度，从而保证机构的可靠性。第二个工作状态就是折叠舵面展开状态，在整个炮弹飞行的有控阶段均属于折叠舵面展开状态，第一个工作状态向第二个工作状态转换的时段为折叠舵面展开的过程，在此过程要保证折叠舵面可以可靠且同步展开，并且在进入第二工作状态之后，折叠舵面展开状态锁定可靠，展开方向间隙可控。

进一步地，在本发明中，为了对折叠舵面锁定和展开机构的展开位置进行精度保证，可将折叠舵面锁定和展开机构配置为还包括限位平台50，限位平台50设置在折叠舵面10上，限位平台50用于在折叠舵面10展开后与舵机输出轴抵接以实现对折叠舵面10限位。

此外，在本发明中，为了实现折叠舵面的自动展开，可将弹性组件30配置为包括蓄能弹簧31和弹簧套筒32，弹簧套筒32设置在舵机输出轴内，蓄能弹簧31设置在弹簧套筒32内。

在本发明中，为了实现折叠舵面在折叠锁定状态与展开状态之间的可靠转换，可将锁紧单元40配置为包括火工品拔销器，折叠舵面10具有锁定销孔10a，火工品拔销器与锁定销孔10a相配合。

在此种配置方式下，当折叠舵面锁定和展开机构处于折叠状态时，火工品拔销器与锁定销孔10a相配合，此时折叠舵面处于折叠状态；当折叠舵面需要从折叠舵面锁定状态向折叠舵面展开状态转换时，火工品拔销器得到拔销的电信号，将销轴从折叠舵面折叠状态下锁定销孔位置拔出，蓄能弹簧储存的弹性势能开始释放，推动弹簧套筒向上推动折叠舵面克服气动阻力，开始展开，直至折叠舵面前端的限位平台接触到舵机输出轴400上的限位面，折叠舵面展开到位。

进一步地，在本发明中，折叠舵面10包括相连接的舵面11和舵轴12，舵轴12可在展开方向绕旋转销轴20转动。

根据本发明的另一方面，提供了一种制导炮弹，该制导炮弹包括如上所述的折叠舵面锁定和展开机构100。

应用此种配置方式，提供了一种制导炮弹，该制导炮弹包括本发明所提供的折叠舵面锁定和展开机构100，由于本发明所提供的折叠舵面锁定和展开机构具有较高的抗过载冲击能力、高可靠性、高同步性、高灵敏度、占用空间小等优势特点，结构简单，复合功能强大，制造成本较低，便于应用装备到增程制导火炮炮弹或者电磁炮弹等需大批量装备和战争中需大规模使用的武器装备。因此，将该折叠舵面锁定和展开机构用于制导炮弹中，能够极大地提升制导炮弹的工作性能。

进一步地，在本发明中，为了保证折叠舵面折叠状态与展开状态的顺利切换，制导炮弹还包括弹头外壳200，弹头外壳200具有折叠舵面弹出槽200a，折叠舵面10可通过折叠舵面弹出槽200a由弹体内展开至弹体外。

此外，在本发明中，根据实际工作需要，制导炮弹包括多个折叠舵面锁定和展开机构100，弹头外壳200具有多个折叠舵面弹出槽200a，多个折叠舵面锁定和展开机构100与多个折叠舵面弹出槽200a一一对应设置。

为了对本发明有进一步地了解，下面结合图1至图6对本发明所提供的折叠舵面锁定和展开机构进行详细说明。

如图1至图6所示，根据本发明的具体实施例提供了一种折叠舵面锁定和展开机构，该折叠舵面锁定和展开机构包括折叠舵面10、旋转销轴20、弹性组件30、锁紧单元40和限位平台50，折叠舵面10可折叠收纳于弹头外壳内，折叠舵面10通过旋转销轴20与舵机输出轴连接，折叠舵面10可在展开方向绕旋转销轴20转动，弹性组件30设置在舵机输出轴上，弹性组件30与折叠舵面10相抵接，锁紧单元40设置在舵机主壳体上，锁紧单元40用于将折叠舵面10锁紧固定在弹头外壳内；其中，当折叠舵面锁定和展开机构处于折叠状态时，锁紧单元40处于锁紧状态，弹性组件30在折叠舵面10的抵压下处于压缩状态，折叠舵面10折叠收纳于弹头外壳内；当折叠舵面锁定和展开机构处于展开状态时，锁紧单元40处于解锁状态，折叠舵面10在弹性组件30的作用下处于展开状态，弹性组件30处于伸长状态，折叠舵面10相对于弹头外壳处于展开状态。限位平台50设置在折叠舵面10上，限位平台50用于在折叠舵面10展开后与舵机输出轴抵接以实现对折叠舵面10限位。在本实施例中，锁紧单元40为火工品拔销器。

折叠舵面10通过旋转销轴20固定在20舵机输出轴上，折叠舵面10可以在展开方向绕旋转销轴20进行旋转，旋转至上限位置时为折叠舵面10的展开到位状态，通过折叠舵面展开状态下限位平台50对展开位置进行精度保证。旋转至下限位置时为折叠舵面10的折叠收缩状态，收缩到位状态时由火工品拔销器通过折叠舵面折叠状态下锁定销孔10a进行锁定，火工品拔销器固定在舵机主壳体300上，通过舵机主壳体300上的安装位置保证折叠舵面10折叠状态下的安装位置精度。舵机输出轴400上加工有弹簧孔，蓄能弹簧31上套有弹簧套筒32，在折叠时，折叠舵面10通过人工按压的方法将舵轴12压在弹簧套筒32上，弹簧套筒32带动蓄能弹簧31进行压缩，折叠到位时通过火工品拔销器与折叠舵面上的锁定销孔相配合进行折叠舵面锁定，储存住蓄能弹簧的弹性势能，这个状态也就是折叠舵面锁定状态。折叠舵面10锁定到位后随舵机整体装入弹头外壳200。弹头外壳200上有折叠舵面弹出槽200a。

当折叠舵面需要从折叠舵面锁定状态向折叠舵面展开状态转换时，火工品拔销器得到拔销的电信号，将销轴从折叠舵面折叠状态下锁定销孔位置拔出，蓄能弹簧31储存的弹性势能开始释放，推动弹簧套筒32向上推动舵柄克服气动阻力，开始展开，直至折叠舵面前端限位平台接触到舵机输出轴上的限位面，舵面展开到位。此时，弹簧套筒32随蓄能弹簧31在舵机输出轴上的弹簧孔里已滑动到位，对舵轴后端面进行限位，且到位后套筒无法自行移动，这样展开后的舵面舵柄在前端限位台和后端限位弹簧套筒的联合作用下保持位置锁定，无法回弹，保证展开后舵面与舵机输出轴400刚性固连在一起，保证折叠舵面展开后无法自行折叠回去，保证飞行试验可靠可控。弹头外壳200上有折叠舵面弹出槽200a，折叠舵面10通过弹出槽由弹体内展开至弹体外，实现炮弹由无控到有控的飞行状态转换。

这种向弹体内折叠的折叠舵面锁定和展开机构结构可靠，有较高的抗过载冲击能力、高可靠性、高同步性、高灵敏度、占用空间小等优势特点，结构简单，复合功能强大，制造成本较低，便于应用装备到增程制导火炮炮弹或者电磁炮弹等需大批量装备和战争中需大规模使用的武器装备。

综上所述，本发明提供了一种满足耐冲击量级大于20000g，自旋转速度大于50r/s，向弹体内折叠的折叠舵面锁定和展开机构，来解决增程制导炮弹有控段和无控段弹体气动特性转换的技术问题。该机构具有较高的抗过载冲击能力、高可靠性、高同步性、高灵敏度、占用空间小等优势特点，结构简单，复合功能强大，制造成本较低，便于应用装备到增程制导火炮炮弹或者电磁炮弹等需大批量装备和战争中需大规模使用的武器装备。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是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，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

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 (8)

1.一种折叠舵面锁定和展开机构，其特征在于，所述折叠舵面锁定和展开机构包括：

折叠舵面(10)，所述折叠舵面(10)可折叠收纳于弹头外壳内；

旋转销轴(20)，所述折叠舵面(10)通过所述旋转销轴(20)与舵机输出轴连接，所述折叠舵面(10)可在展开方向绕所述旋转销轴(20)转动；

弹性组件(30)，所述弹性组件(30)设置在舵机输出轴上，所述弹性组件(30)与所述折叠舵面(10)相抵接；

锁紧单元(40)，所述锁紧单元(40)设置在舵机主壳体上，所述锁紧单元(40)用于将所述折叠舵面(10)锁紧固定在所述弹头外壳内；

其中，当所述折叠舵面锁定和展开机构处于折叠状态时，所述锁紧单元(40)处于锁紧状态，所述弹性组件(30)在所述折叠舵面(10)的抵压下处于压缩状态，所述折叠舵面(10)折叠收纳于弹头外壳内；当所述折叠舵面锁定和展开机构处于展开状态时，所述锁紧单元(40)处于解锁状态，所述折叠舵面(10)在所述弹性组件(30)的作用下处于展开状态，所述弹性组件(30)处于伸长状态，所述折叠舵面(10)相对于所述弹头外壳处于展开状态。

2.根据权利要求1所述的折叠舵面锁定和展开机构，其特征在于，所述折叠舵面锁定和展开机构还包括限位平台(50)，所述限位平台(50)设置在所述折叠舵面(10)上，所述限位平台(50)用于在所述折叠舵面(10)展开后与所述舵机输出轴抵接以实现对所述折叠舵面(10)限位。

3.根据权利要求2所述的折叠舵面锁定和展开机构，其特征在于，所述弹性组件(30)包括蓄能弹簧(31)和弹簧套筒(32)，所述弹簧套筒(32)设置在所述舵机输出轴内，所述蓄能弹簧(31)设置在所述弹簧套筒(32)内。

4.根据权利要求3所述的折叠舵面锁定和展开机构，其特征在于，所述锁紧单元(40)包括火工品拔销器，所述折叠舵面(10)具有锁定销孔(10a)，所述火工品拔销器与所述锁定销孔(10a)相配合。

5.根据权利要求3所述的折叠舵面锁定和展开机构，其特征在于，所述折叠舵面(10)包括相连接的舵面(11)和舵轴(12)，所述舵轴(12)可在展开方向绕所述旋转销轴(20)转动。

6.一种制导炮弹，其特征在于，所述制导炮弹包括如权利要求1至5中任一项所述的折叠舵面锁定和展开机构(100)。

7.根据权利要求6所述的制导炮弹，其特征在于，所述制导炮弹还包括弹头外壳(200)，所述弹头外壳(200)具有折叠舵面弹出槽(200a)，所述折叠舵面(10)可通过所述折叠舵面弹出槽(200a)由弹体内展开至弹体外。

8.根据权利要求7所述的制导炮弹，其特征在于，所述制导炮弹包括多个折叠舵面锁定和展开机构(100)，所述弹头外壳(200)具有多个所述折叠舵面弹出槽(200a)，多个所述折叠舵面锁定和展开机构(100)与多个所述折叠舵面弹出槽(200a)一一对应设置。

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