CN218120755U - 一种供弹机构及转轮式动能发射系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种供弹机构及转轮式动能发射系统，包括供弹体、送弹机构以及压弹锁膛机构；供弹体内分别设置有预发射位置和发射位置；送弹机构与供弹体的预发射位置对准，用于将送弹机构内的若干弹丸依次送入至供弹体的预发射位置；压弹锁膛机构包括压弹气缸和锁膛气缸，压弹气缸带动压弹轴将供弹体内预发射位置的弹丸压入至供弹体内的发射位置，锁膛气缸用于将压弹轴锁定，使压弹轴与供弹体配合，使供弹体的发射位置形成相对密闭的发射腔室。本实用新型采用轮式大容量弹仓的供弹机构，通过转轮式的供弹结构以及压弹轴的配合，利用气体驱动源配合单台电机进行供弹，在保证了大容量弹丸储备的同时，利用多级复合运动，实现了供弹系统的连续供弹。

Description

一种供弹机构及转轮式动能发射系统

技术领域

本实用新型属于弹丸发射系统技术领域，特别涉及一种供弹机构及转轮式动能发射系统。

背景技术

现有的弹丸发射系统多采用火药作为弹丸的发射动能，但是在某些特殊环境空间要求下，则需要采用压缩气体代替传统火药燃烧产生的高压气来完成对弹丸的发射。

现有利用压缩气体驱动弹丸发射的装置中,通常弹仓容量较小，且由于需要确保弹丸在发射过程中处于相对密闭的空间，因此，在解决如何实现送弹、进弹及弹膛内密封的结构设计上相对复杂，从而造成发射装置的操作不便且工作可靠性较低。

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种使用安全、操作方便且工作可靠的供弹机构及转轮式动能发射系统。

本实用新型通过下述技术方案来实现：一种供弹机构，其特征在于：包括供弹体、送弹机构以及压弹锁膛机构；

所述供弹体内分别设置有预发射位置和发射位置；

所述送弹机构与供弹体的预发射位置对准，用于将送弹机构内的若干弹丸依次送入至供弹体的预发射位置；

所述压弹锁膛机构包括压弹气缸和锁膛气缸，所述压弹气缸带动压弹轴将供弹体内预发射位置的弹丸压入至供弹体内的发射位置，所述锁膛气缸用于将压弹轴锁定，使压弹轴与供弹体配合，使供弹体的发射位置形成相对密闭的发射腔室。

本实用新型所述的供弹机构，其所述送弹机构包括弹仓以及设置在弹仓内的若干弹丸，在所述弹仓的端部设置有出弹口，所述弹仓的出弹口与供弹体的预发射位置对准。

本实用新型所述的供弹机构，其所述弹仓呈圆筒形，在所述弹仓内设置有多个以其轴向为中心均为分布在同一圆周上的弹孔，在每个弹孔内设置有多个沿弹孔轴向排列的弹丸，所述弹仓与旋转驱动机构相连，所述弹仓在旋转驱动机构作用下转动，以使弹仓内任意一个弹孔的出弹口与供弹体的预发射位置对准，并将该弹孔内的弹丸依次送入至供弹体的预发射位置。

本实用新型所述的供弹机构，其在所述弹仓的尾端设置有固定板，在所述固定板上设置有吹弹气孔，所述吹弹气孔能与弹仓内的任意一个弹孔对应连通，通过吹弹气孔向对应的弹孔内通气，将该弹孔内最靠近供弹体的弹丸推入至供弹体内的预发射位置。

本实用新型所述的供弹机构，其所述旋转驱动机构包括供弹电机以及传动组件，所述传动组件包括与弹仓连接的传动齿轮以及与供弹电机动力输出端连接的驱动齿轮，所述传动齿轮与驱动齿轮啮合。

本实用新型所述的供弹机构，其所述压弹轴设置有载弹孔，所述压弹轴的载弹孔在预发射位置时，其与弹仓的出弹口对应连通，所述压弹轴的载弹孔在发射位置时，其与发射系统的发射管连通。

一种转轮式动能发射系统，包括发射装置系统、供气系统以及控制系统，其特征在于：所述发射装置系统包括发射管、快开阀、高压气室以及所述的供弹机构；

所述供弹机构的发射腔室两端分别与发射管和高压气室相连，所述快开阀设置在高压气室与发射腔室之间，用于关闭高压气室前端出口以隔离气体或迅速开启高压气室前端出口以沟通高压气室与发射腔室；

所述供气系统与高压气室相连，用于向高压气室提供惰性气体；

所述控制系统分别与发射装置系统和供气系统相连，用于对发射装置系统的发射流程及供气系统的动作进行控制。

本实用新型所述的转轮式动能发射系统，其所述发射管包括发射身管和线膛身管，所述发射身管一端与供弹机构的发射腔室相连，其另一端与线膛身管相连，所述发射身管采用变尺寸阶梯结构，在所述线膛身管的内膛导向部管壁上设置有与身管轴线成一定倾斜角度的若干条螺旋形凸起与凹槽。

本实用新型所述的转轮式动能发射系统，其所述控制系统包括电机控制系统、压力控制系统、传感器控制系统以及通讯系统；

所述电机控制系统与供弹电机相连，通过供弹电机控制弹仓转动，以使弹仓内的弹孔对准供弹体的预发射位置；

所述供气系统包括储气罐、调节阀以及输送管路，所述压力控制系统分别与快开阀和调节阀相连；

所述传感器控制系统设置在供弹体上，用于对弹丸的供弹状态进行检测。

本实用新型所述的转轮式动能发射系统，其所述控制系统还包括地面测试系统，所述地面测试系统包括回收室、靶板以及测速系统，所述回收室用于对发射弹丸的回收，所述测速系统用于测量弹丸的炮口初速。

本实用新型通过供弹机构的结构设计，采用轮式大容量弹仓的供弹机构，弹仓容量可满足100发弹丸的存储，通过转轮式的供弹结构以及压弹轴的配合，利用气体驱动源配合单台电机进行供弹，在保证了大容量弹丸储备的同时，利用多级复合运动，实现了供弹系统的连续供弹，具有使用安全、操作方便、工作可靠等特性。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型中供弹机构的结构示意图。

图3是本实用新型中弹仓准备送弹的结构示意图。

图4是本实用新型中弹丸送至压弹轴载弹孔内的结构示意图。

图5是本实用新型中压弹的结构示意图。

图6是本实用新型中发射身管的结构示意图。

图7是本实用新型中线膛身管的结构示意图。

图8是本实用新型中测速系统的原理示意图。

图中：1为供弹体，2为弹丸，3为压弹气缸，4为锁膛气缸，5为压弹轴，6为弹仓，7为弹孔，8为固定板，9为吹弹气孔，10为供弹电机，11为传动齿轮，12为驱动齿轮，13为发射管，14为发射腔室，15为载弹孔。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1：

如图2至5所示，一种供弹机构，包括供弹体1、送弹机构以及压弹锁膛机构，所述供弹体1内分别设置有预发射位置和发射位置，所述送弹机构与供弹体1的预发射位置对准，用于将送弹机构内的若干弹丸2依次送入至供弹体1的预发射位置，所述压弹锁膛机构包括压弹气缸3和锁膛气缸4，所述压弹气缸3带动压弹轴5将供弹体1内预发射位置的弹丸2压入至供弹体1内的发射位置，所述锁膛气缸4用于将压弹轴5锁定，使压弹轴5与供弹体1配合，使供弹体1的发射位置形成相对密闭的发射腔室14。本实用新型采用轮式大容量弹仓的供弹机构，弹仓容量可满足100发弹丸的存储，利用气体驱动源配合单台电机进行供弹，在保证了大容量弹丸储备的同时，利用多级复合运动，实现了供弹系统的连续供弹。

具体地，所述送弹机构包括弹仓6以及设置在弹仓6内的若干弹丸2，在所述弹仓6的端部设置有出弹口，所述弹仓6的出弹口与供弹体1的预发射位置对准，在本实施例中，所述弹仓6呈圆筒形，在所述弹仓6内设置有十个以其轴向为中心均为分布在同一圆周上的弹孔7，在每个弹孔7内设置有十个沿弹孔7轴向排列的弹丸2，所述弹仓6与旋转驱动机构相连，所述旋转驱动机构包括供弹电机10以及传动组件，所述传动组件包括与弹仓6连接的传动齿轮11以及与供弹电机10动力输出端连接的驱动齿轮12，所述传动齿轮11与驱动齿轮12啮合，所述弹仓6在旋转驱动机构作用下转动，以使弹仓6内任意一个弹孔7的出弹口与供弹体1的预发射位置对准。

其中，在所述弹仓6的尾端设置有固定板8，在所述固定板8上设置有吹弹气孔9，所述吹弹气孔9能与弹仓6内的任意一个弹孔7对应连通，通过吹弹气孔9向对应的弹孔7内通气，将该弹孔7内最靠近供弹体1的弹丸2推入至供弹体1内的预发射位置，所述压弹轴5设置有载弹孔15，所述压弹轴5的载弹孔15在预发射位置时，其与弹仓6的出弹口对应连通，如图3所示，此时弹孔与压弹轴的载弹孔对应，弹孔内的弹丸处于待送入载弹孔的状态，如图4所示，此时弹孔内的弹丸在气压作用下被推入至压弹轴的载弹孔内，如图5所示，压弹轴在压弹气缸的作用下被压入至供弹体的发射位置，所述压弹轴5的载弹孔15在发射位置时，其与发射系统的发射管13连通，此时弹丸处于待发射状态。

本实用新型的工作原理是：供弹电机动作，带动弹仓旋转到预设位置，弹仓尾部通气，将弹丸吹入供弹机构预发射位置，压弹气缸动作，将弹丸推入膛内发射位置，锁膛气缸动作，将下压气缸锁死；高压气室充气到预定弹速需要的气压，高速锥阀迅速开启(毫秒级)，高压气体推动弹丸前进，弹丸经发射管的导向和不断加速后，在出口时达到最高出速度发射，完成本次发射。

本实用新型中，供弹机构用来依次把弹丸输送到发射起始位置，供弹机构的结构和形式，在很大程度上决定了整个系统的复杂程度和可靠性，并直接影响系统的发射速度，供弹机构在射击过程中应固定不动或只做很小的运动，以便能迅速准确的完成装弹过程。为提高使用效果，减少轻气炮在发射时的抖动和使弹仓供弹时能够迅速准确的供弹，并同时减轻整体重量，本方案的轻气炮自动供弹装填机构，弹仓容量100发，可完成自动连续发射，具体发射初速度取决于高压气体的供应速度。

实施例2

如图1至5所示，一种转轮式动能发射系统，包括发射装置系统、供气系统以及控制系统，所述发射装置系统包括发射管13、快开阀、高压气室以及实施例1中所述的供弹机构。本系统主要应用于空间复杂环境下，对系统的总体质量、耐高低温情况、以及抗辐照等方面有较高的要求。

本实用新型的发射装置系统是发射系统的主体部分，是一种高过载动能发射系统，根据动力学相似原理，使用压缩空气代替传统火药燃烧产生的高压气体来完成对弹丸的发射。发射时，通过快开阀的快速打开，气体压力直接作用到弹丸底部，弹丸被加速得到一定的动能后，从炮口射出。本方案的设计，根据空间环境下应用的要求，以满足指标要求的炮口初速为设计基础，同时做到结构上的安全性、可靠性，并再此基础上做到结构的最佳优化，以保证产品的轻量化、小型化、模块化。

其中，所述供弹机构的发射腔室14两端分别与发射管13和高压气室相连，所述快开阀设置在高压气室与发射腔室14之间，用于关闭高压气室前端出口以隔离气体或迅速开启高压气室前端出口以沟通高压气室与发射腔室14。

具体地，所述发射管主要作用是完成弹丸的发射任务，弹丸通过快开阀开启后，在气压的推动下，在炮管内部进行加速直至获得一定的弹丸动能后，由炮口射出完成发射动作。所述发射管采用高强度铝合金材料，考虑到炮膛内的承压，设计合理的身管壁厚。如图6和7所示，所述发射管13包括发射身管和线膛身管，所述发射身管一端与供弹机构的发射腔室14相连，其另一端与线膛身管相连，所述发射身管采用变尺寸阶梯设计，在保证身管承压、强度刚度的同时，合理的减少整体壁厚，从而减少了身管质量，身管接口采用大尺寸矩形螺纹连接接口；为了提高发射系统的打击精度，本系统还设计了一个线膛身管，在所述线膛身管的内膛导向部管壁上设置有与身管轴线成一定倾斜角度的若干条螺旋形凸起与凹槽，其作用是赋予弹丸在出膛时有一定的旋转速度，以保证弹丸在飞行过程中的稳定性。同时线膛身管与发射身管的接口保持一致，使其具备互换性条件。

具体地，快开阀起着隔离气体和迅速开启的作用，通常安装在高压气室前端。注气时，快开阀处于关闭状态，以保证气体只注入高压气室内，而不向发射身管段泄漏；放气时，快开阀能迅速开启，使得高压气室内大量气体立即作用到位于发射腔室内弹丸的底部。本方案中的快开阀优选采用活塞式的压力释放机构，以提高结构的设计优化，和对气室压力的控制，实现活塞杆的高速运动，从而实现了快速开启的功能，开启速度约10ms。

其中，高压气室的作用是储存高压气体，为弹丸的加速提供能量。在本实施例中，其容积设计为1L，由内弹道计算满足供弹初速要求，高压气室内径为70mm，高压气室整体采用高轻度铝合金加工，依照15MPa的超载压力进行设计，保证一定的安全系数。

所述供气系统与高压气室相连，用于向高压气室提供惰性气体，是保障发射系统正常工作的动力源，具体地，供气系统是本发射系统必不可少的外围设备，其由储气罐、调节阀、输送管路组成。其中，储气罐内储存的气体介质为惰性气体，由调节阀调节输出压力值，并通过输送管路实现对高压气室供气的功能，其主要任务是保障高压力气体的存储与释放。

所述控制系统分别与发射装置系统和供气系统相连，用于对发射装置系统的发射流程及供气系统的动作进行控制。所述控制系统主要根据空间环境下的应用要求，对发射系统的执行动作进行控制与反馈，对发射系统的状态参数进行检测及控制，整个控制盒的核心在于系统的供配电、遥控遥测、供弹机构控制、阀门开关控制、充气压力控制等。

具体地，所述控制系统包括电机控制系统、压力控制系统、传感器控制系统以及通讯系统。所述电机控制系统与供弹电机10相连，通过供弹电机10控制弹仓6转动，以使弹仓6内的弹孔7对准供弹体1的预发射位置；所述供气系统包括储气罐、调节阀以及输送管路，所述压力控制系统分别与快开阀和调节阀相连；所述传感器控制系统设置在供弹体1上，用于对弹丸2的供弹状态进行检测。

所述控制系统的具体控制流程为：

1、供弹指令下达，检测气室及高速锥阀没有压力，供弹条件成立，可以供弹。

2、供弹电机带动弹仓旋转，使弹仓的弹孔对准供弹体的预发射位置，如图3所示。

3、吹弹气孔得气，弹仓弹孔内的单颗弹丸通过气体推动，进入供弹体的预发射位置处，此时弹丸位于压弹轴的载弹孔内，如图4所示。

4、供弹体上的传感器控制系统检测供弹到位。

5、压弹气缸伸出,推动压弹轴下降，将弹丸压入供弹体的发射位置，如图5所示。

6、锁膛气缸伸出，将压弹轴锁定，并通过压弹轴与供弹体的配合使发射腔室形成密闭状态，弹丸进入待发射状态。

7、控制充气阀门开启，对高压气室充压。

8、充压到指定要求后，关闭充气阀，系统处于待发射状态。

9、开启快开阀，压力快速释放，弹丸在气压推动下发射，系统完成发射动作。

其中，所述控制系统还包括地面测试系统，所述地面测试系统在地面环境下，对发射系统的整体性能进行测试，包括发射速度，弹丸初速，打击精度等指标。具体地，所述地面测试系统包括回收室、靶板以及测速系统，所述回收室用于对发射弹丸的回收。

如图8所示，所述测速系统用于测量弹丸的炮口初速。弹丸在射出炮口的一瞬间，其弹丸已经获得了一定的初速动能。弹丸开始移动瞬间，经过第一个发射对射弹道屏传感器的红外屏改变遮光量，第一传感器产生第一方波反馈给控制器，弹丸运动经过第二个着弹对射弹道屏传感器，第二传感器产生第二方波并反馈给控制器，通过第一方波和第二方波的时间差计算出弹射时间，从而根据公式计算出弹丸的炮口初速。

本发射系统，在考虑到结构功能性能实现的同时，优化了结构强度，接口强度，并根据空间应用环境下的环境及力学要求，对局部薄弱的结构进行了结构优化，整个供弹机构通过了空间搭载平台所要求的环境及力学要求。

本发射系统，通过对高压惰性气体的控制和释放，从而实现了对弹丸的加速发射过程。由于采用高分子量的惰性气体，与传统火药发射相比，气体介质更单一，由于其摩尔数高的原因，其转化的动能更加充分。同时相应的对发射后坐力影响较小，对系统搭载平台的姿态影响较小。

本发射系统，采用惰性气体为驱动能源，整个发射过程可认为是冷态发射过程，不含火工装置，具备较高的可靠性及安全性。

本发射系统，采用轮式大容量弹仓的供弹机构，弹仓容量可满足100发弹丸的存储，利用气体驱动源配合单台电机进行供弹，在保证了大容量弹丸储备的同时，利用多级复合运动，实现了供弹系统的连续供弹；同时配合多个传感器，对供弹过程进行检测，保证了系统供弹的可靠性。

本发射系统，采用轮式弹仓的供弹机构，通过轮式弹仓与身管同轴的设计结构，将整个发射装置的质心与炮膛发射方向一致，从而实现了弹丸发射过程中，其产生的后坐力作用于炮膛轴线方向，从而减少了发射后坐力对发射装置以及搭载平台所产生的的力矩作用，从而有效的提高整个发射系统的发射精度。

本发射系统，通过供弹电机转角控制及多传感器的监测，对弹丸供弹动作进行了实时信号检测，对弹丸是否供弹到位以及供弹弹丸位号进行监测及计数，可及时反馈供弹状态的遥测信号。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种供弹机构，其特征在于：包括供弹体(1)、送弹机构以及压弹锁膛机构；

所述供弹体(1)内分别设置有预发射位置和发射位置；

所述送弹机构与供弹体(1)的预发射位置对准，用于将送弹机构内的若干弹丸(2)依次送入至供弹体(1)的预发射位置；

所述压弹锁膛机构包括压弹气缸(3)和锁膛气缸(4)，所述压弹气缸(3)带动压弹轴(5)将供弹体(1)内预发射位置的弹丸(2)压入至供弹体(1)内的发射位置，所述锁膛气缸(4)用于将压弹轴(5)锁定，使压弹轴(5)与供弹体(1)配合，使供弹体(1)的发射位置形成相对密闭的发射腔室(14)。

2.根据权利要求1所述的供弹机构，其特征在于：所述送弹机构包括弹仓(6)以及设置在弹仓(6)内的若干弹丸(2)，在所述弹仓(6)的端部设置有出弹口，所述弹仓(6)的出弹口与供弹体(1)的预发射位置对准。

3.根据权利要求2所述的供弹机构，其特征在于：所述弹仓(6)呈圆筒形，在所述弹仓(6)内设置有多个以其轴向为中心均为分布在同一圆周上的弹孔(7)，在每个弹孔(7)内设置有多个沿弹孔(7)轴向排列的弹丸(2)，所述弹仓(6)与旋转驱动机构相连，所述弹仓(6)在旋转驱动机构作用下转动，以使弹仓(6)内任意一个弹孔(7)的出弹口与供弹体(1)的预发射位置对准，并将该弹孔(7)内的弹丸(2)依次送入至供弹体(1)的预发射位置。

4.根据权利要求3所述的供弹机构，其特征在于：在所述弹仓(6)的尾端设置有固定板(8)，在所述固定板(8)上设置有吹弹气孔(9)，所述吹弹气孔(9)能与弹仓(6)内的任意一个弹孔(7)对应连通，通过吹弹气孔(9)向对应的弹孔(7)内通气，将该弹孔(7)内最靠近供弹体(1)的弹丸(2)推入至供弹体(1)内的预发射位置。

5.根据权利要求3所述的供弹机构，其特征在于：所述旋转驱动机构包括供弹电机(10)以及传动组件，所述传动组件包括与弹仓(6)连接的传动齿轮(11)以及与供弹电机(10)动力输出端连接的驱动齿轮(12)，所述传动齿轮(11)与驱动齿轮(12)啮合。

6.根据权利要求2所述的供弹机构，其特征在于：所述压弹轴(5)设置有载弹孔(15)，所述压弹轴(5)的载弹孔(15)在预发射位置时，其与弹仓(6)的出弹口对应连通，所述压弹轴(5)的载弹孔(15)在发射位置时，其与发射系统的发射管(13)连通。

7.一种转轮式动能发射系统，包括发射装置系统、供气系统以及控制系统，其特征在于：所述发射装置系统包括发射管(13)、快开阀、高压气室以及如权利要求1至6中任意一项所述的供弹机构；

所述供弹机构的发射腔室两端分别与发射管(13)和高压气室相连，所述快开阀设置在高压气室与发射腔室(14)之间，用于关闭高压气室前端出口以隔离气体或迅速开启高压气室前端出口以沟通高压气室与发射腔室(14)；

所述供气系统与高压气室相连，用于向高压气室提供惰性气体；

所述控制系统分别与发射装置系统和供气系统相连，用于对发射装置系统的发射流程及供气系统的动作进行控制。

8.根据权利要求7所述的转轮式动能发射系统，其特征在于：所述发射管(13)包括发射身管和线膛身管，所述发射身管一端与供弹机构的发射腔室(14)相连，其另一端与线膛身管相连，所述发射身管采用变尺寸阶梯结构，在所述线膛身管的内膛导向部管壁上设置有与身管轴线成一定倾斜角度的若干条螺旋形凸起与凹槽。

9.根据权利要求7所述的转轮式动能发射系统，其特征在于：所述控制系统包括电机控制系统、压力控制系统、传感器控制系统以及通讯系统；

所述电机控制系统与供弹电机(10)相连，通过供弹电机(10)控制弹仓(6)转动，以使弹仓(6)内的弹孔(7)对准供弹体(1)的预发射位置；

所述供气系统包括储气罐、调节阀以及输送管路，所述压力控制系统分别与快开阀和调节阀相连；

所述传感器控制系统设置在供弹体(1)上，用于对弹丸(2)的供弹状态进行检测。

10.根据权利要求9所述的转轮式动能发射系统，其特征在于：所述控制系统还包括地面测试系统，所述地面测试系统包括回收室、靶板以及测速系统，所述回收室用于对发射弹丸的回收，所述测速系统用于测量弹丸的炮口初速。

Images