一种基于双滑块机构原理下的航弹夹紧装置

摘要

本发明的目的在于提供一种基于双滑块机构原理下的航弹夹紧装置，待到达火场上空时，上位机发出信号，信号控制旋转电机的转动，带动与之同轴的旋转轴运动，旋转轴带动与之键配合的齿轮运动，齿轮将运动传递给齿条，主活塞杆随着齿条的运动，向下运动，同时运动通过连杆传递给副活塞杆Ⅰ、副活塞杆Ⅱ,副活塞杆Ⅰ、副活塞杆Ⅱ连同紧圈完成前进动作，在紧圈固定下的灭火航弹，沿着滑道随着紧圈的进给运动，一起运动，待运动一段距离，紧圈、投放口圆心接近同轴时，灭火航弹也偏离了滑道末端，在灭火航弹自重环境下，灭火航弹完成投放。本发明从连杆机构进行的双滑块机构演化，能够顺利的完成航弹夹紧、推进、投放等一系列动作。

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种灭火装置，具体地说是森林灭火装置的夹紧投放装置。

背景技术

森林火灾是一种严重的世界性自然灾害，给人类的资源和环境造成了不可 估量的损失，然而随着人类科技的进步，直升机这一先进的，具有较大承载力 的运输工具正在森林防火、灭火的领域中发挥着越来越重要的作用。目前，在 国内外，对于扑灭森林树冠火主要由固定翼飞机或直升机携带灭火剂或水从高 空喷洒。由于火场上空强烈的上升气流以及紊流影响，灭火剂被强力高温气流 驱散，落到树冠上的灭火剂很少，灭火效果并不好，森林灭火航弹的出现，克 服了上述缺点。因此，使用飞机投放森林灭火航弹进行森林灭火具有重要的应 用前景。

现在有名称为《森林灭火航弹集成化装载模块》的专利，提出了一种集成 化装载的思想，通过捆绑带，吊装盘固定，在一定程度上解决了航弹组的安装 问题，圆形的导向筒也可以起到一定的限位、小范围内固定任务，然而空中环 境复杂，飞机在飞行过程中需要面对强气流的影响，航弹在整体模块化的装配 情况下，虽然可以保证一定的安装固定要求，但是航弹之间存在的间隙，以及 航弹框架之间防护筒内均存在小范围的活动空间，空中飞行时，航弹难免就会 发生振动，甚至可能产生相互碰撞的趋势，同时航弹组全部重量通过各个连接 传到了投放机构，投放机构各局部连接处面临的摩擦力和压力均很大，很容易 影响到航弹投放动作的顺利进行，所以怎么将航弹的固定、夹紧、限制定位、 投放任务结合到一体，做成一个便于投放的机构，就成为了一个重要的课题和 方向。

发明内容

本发明的目的在于提供能够高效完成安装、夹紧、推进，航弹释放等一系 列动作的一种基于双滑块机构原理下的航弹夹紧装置。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种基于双滑块机构原理下的航弹夹紧装置，其特征是：包括支撑 框架、推送装置；

支撑框架包括上托架板、下托架板，上托架板和下托架板之间通过第一侧 连接板和第二侧连接板相连，上托架板和下托架板之间固定有中间板，中间板 位于第一侧连接板和第二侧连接板之间，中间板和第一侧连接板之间固定有中 部开孔的穿孔板；

推送装置包括主活塞杆运动缸、主活塞杆、第一副活塞杆运动缸、第一副 活塞杆、第二副活塞杆运动缸、第二副活塞杆、第一连杆、第二连杆，主活塞 杆安装在主活塞杆运动缸里，第一副活塞杆安装在第一副活塞杆运动缸里，第 二副活塞杆安装在第二副活塞杆运动缸里，第一副活塞杆运动缸、第二副活塞 杆运动缸上下布置且均固定在主活塞杆运动缸的侧面，主活塞杆的顶端设置齿 条，第一连杆的第一端通过虎克铰连接主活塞杆，第一连杆的第二端与第一副 活塞杆铰接，第二连杆的第一端通过虎克铰连接主活塞杆，第二连杆的第二端 与第二副活塞杆铰接，第一副活塞杆的端部连接第一紧圈，第二副活塞杆的端 部连接第二紧圈；

上托架板上安装旋转电机，旋转电机连接旋转轴，旋转轴上固定齿轮，主 活塞杆运动缸固定在第一侧连接板和中间板之间，主活塞杆运动缸的底部位于 穿孔板和下托架板之间，主活塞杆运动缸的中部穿过穿孔板的孔，主活塞杆的 顶端位于上托架板之上，旋转轴上的齿轮与主活塞杆顶端的齿条啮合，第一紧 圈和第二紧圈均位于中间板和第二侧连接板之间，下托架板上设置投放口。

本发明还可以包括：

1、下托架板上设置与投放口相接的限定灭火航弹滑行的滑道，第一紧圈、 第二紧圈、投放口直径大于灭火航弹直径。

2、主活塞杆的底端与主活塞杆运动缸之间安装对主活塞杆止动限位的止动 弹簧。

本发明的优势在于：

1、结构简单，从连杆机构进行的双滑块机构演化，能够顺利的完成航弹夹 紧、推进、投放等一系列动作。

2、上下托架板，均设置一内滑道和投放口，这样既通过滑道槽固定了航弹， 也起到了导向滑行的作用。

3、齿轮齿条的配合传动，可以起到只有在旋转电机发出正反转的命令后， 齿轮随之运动，这样就稳定的带动了主活塞杆的伸缩运动，运动传递给副活塞 杆使得夹紧动作可以顺利完成。

4、紧圈既起到周向限制航弹位移的作用，也起到进给运动时，带动航弹运 动，充当了手爪的作用，同时对航弹投放过程无影响，只有在紧圈、投放口同 心，航弹滑行出滑道末端的情况下，才能完成航弹的投放任务，保证了结构的 投放稳定性。

附图说明

图1为双滑块均布位置图；

图2为双滑轮模型原理图；

图3为推送装置三维视图；

图4为推送装置结构图；

图5为下托架板结构图；

图6为本发明的结构示意图；

图7为灭火航弹结构示意图；

图8为夹紧投放机构投放单元整体三维视图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1～8，平面四杆机构的基本型式及其演化，见图1，图示为一种含 两个移动副的四杆机构，其工作原理见图2，是由双滑块A、B以及连杆101和 机架201组成，p1为滑块A的中心，p2为滑块2的中心，p1′为滑块A移动后 的中心，p2′为滑块B移动后的中心；

由三角形定理，op₁²+op₂²＝p₁p₂²、op₁'²+op₂'²＝p₁'p₂'²

而且已知连杆长度不变，所以p₁p₂＝p₁'p₂'，

推出：${{\mathrm{op}}_2}^{\prime }=\sqrt{{{\mathrm{op}}_1}^2+{{\mathrm{op}}_2}^2-{{\mathrm{op}}_1}^{\prime 2}},$p₂p₂'＝op₂'-op₂

由公式可知p₂'点轨迹以及p₂p₂'长度主要由p₁、p₂及p₁'三个点参 数决定，所以通过这三个参数的设定，以及结构上一些设计就可以控制p₂'点 轨迹，完成一定伸缩量即p₂p₂'的夹紧、投放任务。

本发明的目的是利用合理的机构与传动布置，以及预先控制好三个参数点

p₁、p₂、p₁'的位置及关系，完成夹紧、推投的动作，同时应用结构上的设 计使得整个机构在森林灭火航弹空投过程中能够简单，高效完成安装、夹紧、 推进，航弹释放等一系列动作。

本发明包括的部件：由图3、图4所示，止动弹簧4与主活塞杆1底端焊 接连接，起到止动限位的作用，防止主活塞杆1撞到主活塞杆运动缸2壁，主 活塞杆1在主活塞杆运动缸2里可以上下运动，连杆6通过虎克铰5与主活塞 杆1连接在一起，连杆6另一端旋转头7与副活塞杆Ⅰ8副活塞杆Ⅱ9铰接在一 起,通过销固定，副活塞杆Ⅰ8、副活塞杆Ⅱ9与紧圈10组成夹紧活动部件，紧 圈10用于紧住灭火航弹15，夹紧投放机构整体通过焊接架22焊接在下托架板 12上，主活塞杆运动缸2穿过穿孔板21，进行周向固定，穿孔板21与侧连接 板20做焊接处理，其三维视图如图8所示。

如图5所示，下托架板12上开有配合灭火航弹15滑行的滑道11，同时有 略大于航弹外径的投放口13。

如图6、图7所示，航弹投放单元框架由上托架板23，下托架板12，侧连 接板20组成，通过连接螺栓14固定，灭火航弹15安装在上托架板23，与下 托架板12的滑道11内，通过滑槽25可以起到竖直方向上的固定，同时灭火航 弹15位于紧圈10内，副活塞杆Ⅰ8、副活塞杆Ⅱ9与紧圈10组成夹紧活动部 件，旋转电机16安装在上托架板23上，通过螺栓连接与上托架板23进行固定， 旋转电机16带动旋转轴18的运动，旋转轴18带动与之键配合的齿轮17运动， 旋转轴18通过滚动轴承安装在轴架19上，提供旋转运动，轴架19焊接在上托 架板23上，齿轮17将运动传递给主活塞杆1上端位置的齿条24，完成主活塞 杆1的上下运动。

本发明采取如下的技术方案：齿轮17齿条24的配合将运动传递给主活塞 杆1，使得主活塞杆1在主活塞杆运动缸2里完成上下的伸缩运动，并带动虎 克铰5运动，通过连杆6以及端部旋转头7将运动传递给副活塞杆Ⅰ8、副活塞 杆Ⅱ9和紧圈10，紧圈10带动灭火航弹15沿着滑道11运动，至此完成灭火航 弹15的夹紧、推射、投放动作。

灭火航弹的安装：

投放装置最小单元如图6所示，通过起吊设备将灭火航弹15竖直吊起，吊 运至需装载的航弹夹紧投放装置的上方，发出信号，旋转电机16工作带动齿轮 17运动，齿轮17带动与之配合的齿条24运动，主活塞杆1随着齿条24的运 动，通过连杆6将运动传递给紧圈10，紧圈10完成进给运动，待紧圈10运动 到投放口13上方的时候，与投放口13同轴时，旋转电机16停转，紧圈10外 径与投放口13外径相同，此时起吊设备下落，将灭火航弹15放入紧圈10和投 放口13内，起吊设备离开，并将灭火航弹15的滑槽25对准滑道11，旋转电 机16反转，通过紧圈10的退回运动，将灭火航弹15通过滑道11带到安装位 置，此时，航弹投放装置最小单元安装完毕。

同理，根据实际灭火任务需要，依次装载灭火航弹15。

灭火航弹的投放

直升机挂载灭火航弹15投放装置进行投放，待到达火场上空时，上位机发 出信号，信号控制旋转电机16的转动，带动与之同轴的旋转轴18运动，旋转 轴18带动与之键配合的齿轮17运动，齿轮17将运动传递给齿条24，主活塞 杆1随着齿条24的运动，向下运动，同时运动通过连杆6传递给副活塞杆Ⅰ8， 副活塞杆Ⅱ9,副活塞杆Ⅰ8副活塞杆Ⅱ9连同紧圈10完成前进动作，在紧圈10 固定下的灭火航弹15，沿着滑道11随着紧圈10的进给运动，一起运动，待运 动一段距离，紧圈10、投放口13圆心接近同轴时，灭火航弹15也偏离了滑道 11末端，在灭火航弹15自重环境下，灭火航弹15完成投放。