电磁线圈炮的操控装置 |
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| 申请号 | CN202410170068.8 | 申请日 | 2024-02-06 | 公开(公告)号 | CN117989920A | 公开(公告)日 | 2024-05-07 |
| 申请人 | 中信科佳信(北京)电气技术研究院有限公司; | 发明人 | 张凤林; 关永超; 安玉良; 曹立刚; 胡传芳; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开一种电磁线圈炮的操控装置。包括，炮身、以及用于对炮身方位进行控制的方位操控机构和用于对炮身仰 角 进行控制的仰角操控机构；其中，在炮身两侧的设置有缓冲复进导向一体化装置；所述的炮身通过炮身后 支架 和炮身前支架架空固定在缓冲复进导向一体化装置上；所述的方位操控机构至少包括转盘，在所述的转盘上安装有仰角回 转轴 支架和回转驱动机构；缓冲复进导向一体化装置后端铰接在仰角回转轴及其支架上；所述的缓冲复进导向一体化装置前端通过 支撑 轴前支架及仰角油缸安装在转盘上。本发明实现了集后坐 力 缓冲、复进回位和运动部件的支撑导向于一体，集成化程度高，结构简单紧凑，可靠性高，有益于使电磁线圈炮的性能和 质量 得到保证和提升。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种电磁线圈炮的操控装置，其特征在于，包括炮身、以及用于对炮身方位进行控制的方位操控机构和用于对炮身仰角进行控制的仰角操控机构；其中， |
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| 说明书全文 | 电磁线圈炮的操控装置技术领域[0001] 本发明涉及一种电磁线圈炮的操控装置。 背景技术[0002] 在炮的组成部分中，炮身是直接完成弹丸发射的装置。在炮的工作过程中，炮身的仰角需要调整，方位需要变更，发射过程中炮身需要缓冲、复进，炮身运动需要导向，完成上述功能的装置可称为炮的操控装置，炮的操控装置是炮必不可少的组成部分。炮的炮身及操控装置可以安装到可牵引带驻锄的炮架上成为一门完整的炮，也可以安装到专用车辆底盘上成为可自行走的炮。 [0003] 典型火炮的操控装置由反后坐装置(包括驻退机和复进机)、炮身导向装置(导轨、被筒或摇架等)、仰角调整装置(高低机和平衡机等)和方位回转机构(方向机、转盘轴承、回转驱动装置等)等机构组成(见图1)，反后坐装置中的驻退机完成对炮身后坐力的缓冲，可大大减少了发射过程中炮身对炮架的后坐力，实现使炮架轻便，并在后坐过程中吸收后坐能量，最终使炮身停止后坐运动，使炮身在发射过程不跑位，以实现重复发射；反后坐装置中的复进机完成对炮身后坐力进行辅助缓冲，并在后坐动作停止后，使炮身向前运动，回复到初始发射位置；炮身导向装置实现对炮身后坐运动的导向；仰角调整机构完成对炮身仰角的调整，方位回转机构完成对炮身方位的调整。 [0004] 在火炮上，操控装置的驻退机和复进机一般是各自独立与炮身支撑导向机构布置在一起，装配在炮身支撑导向机构的外轮廓上，炮身的后坐运动是在导向机构(导轨、被筒或摇架等)中进行的，仰角调整机构(高低机和平衡机)一般是由手动驱动机架上的小齿轮转动，小齿轮再驱动固定在仰角回转轴上的扇形齿轮转动，仰角回转轴带动炮身仰角改变，从而实现对炮身仰角的操控，平衡机可平衡炮身的主要重力负载，以减小仰角调整机构的操作力，方位回转机构(方向机、转盘轴承、回转驱动装置)一般是由手动驱动机架上的小齿轮转动，小齿轮再驱动绕转盘轴转动的扇形齿轮转动，从而实现对炮身方位的调整，大型火炮的仰角调整机构和方位回转机构一般采用电机驱动或液压驱动。 [0005] 电磁感应线圈炮(电磁感应线圈发射器)，以下简称电磁线圈炮，是一种新型发射装置，其基于电磁感应原理，采用脉冲电流通过发射线圈，发射线圈产生的磁场对感应体(弹丸或弹丸组合体)产生磁感应效应，从而对感应体(弹丸或弹丸组合体)产生电磁推力，将感应体(弹丸)发射出去。 [0006] 电磁线圈炮(电磁线圈发射器)具有出口速度高、无火药发射、安全性高、发射质量范围大、发射初速可灵活调节、发射精确性高、发射一致性好、适宜连续发射、操作简单、维护工作量小、发射成本低等突出优点，因此在军工弹射，冲击系统，高楼、化学品及森林灭火、远距离应急物资投送等领域具有广泛的应用前景。 [0007] 电磁线圈炮与火炮一样，发射过程会产生强大的后坐力，需要类似火炮配置由驻退机和复进机组成的反后坐装置，需要具备对炮身后坐运动进行约束的支撑导向机构，还需要对炮身仰角和方位进行调整的操控机构。但火炮的驻退机和复进机一般分别偏置在炮身的外轮廓，受力状态不均衡，且其导向机构导向精度不高。 [0008] 由于电磁线圈炮炮身结构与火炮差别较大，对操控机构的要求也不同，故一般火炮的操控机构并不适用于电磁线圈炮。对于电磁线圈炮来说，由于发射线圈与炮管配置在同心圆上，线圈外圆还需要与外部电源相连接，有多根电缆引出，且这些电缆在发射过程跟随炮身一同向后进行缓冲与复进动作，炮身需要在外轮廓留出接线空间和绝缘空间，此外，线圈在超高压大电流状态下工作，线圈需要保证绝缘，还需要散发热量，故需要留出绝缘空间和散热空间，而现有技术的火炮操控装置，反后坐装置安装分散，结构复杂，导向精度不高，占用空间大，手动操控费力，操控速度慢精度低，炮身仰角和方位调整机构的布置方式无法进行电缆接线、绝缘和散热，不利于吸收冲击振动，故其不适合用在电磁线圈炮上，电磁线圈炮需要新研发适用的操控装置。 发明内容[0009] 为了解决上述技术问题，本发明提供一种电磁线圈炮的操控装置。。 [0010] 为达到上述目的，本发明的电磁线圈炮的操控装置，包括炮身、以及用于对炮身方位进行控制的方位操控机构和用于对炮身仰角进行控制的仰角操控机构；其中， [0011] 在炮身两侧的设置有缓冲复进导向一体化装置；所述的炮身通过炮身后支架和炮身前支架架空固定在缓冲复进导向一体化装置上； [0012] 所述的方位操控机构至少包括转盘，在所述的转盘上安装有仰角回转轴支架和回转驱动机构；缓冲复进导向一体化装置的后端铰接在所述的仰角回转轴支架上； [0013] 所述的缓冲复进导向一体化装置的前端通过所述的仰角操控机构安装在转盘上。 [0014] 进一步地，包括支撑轴连接体、支撑轴前支架、仰角回转轴、仰角回转轴支架和仰角油缸；缓冲复进导向一体化装置前端支撑在支撑轴前支架上，后端通过支撑轴连接体铰接在仰角回转轴上，仰角回转轴通过仰角回转轴支架安装在转盘上。 [0015] 进一步地，所述的转盘包括：转盘上座、回转支承(轴承)、转盘底座、小齿轮装置、回转驱动减速器和回转驱动装置，炮身和仰角操控机构固定在转盘上座上，转盘上座与回转支承的转动体相连接固定并随转动体一同回转，回转支承的固定体与转盘底座相连接，转盘底座再固定到汽车底盘车架上，小齿轮装置安装在转盘底座上，与回转支承的外齿轮(或内齿轮)相啮合，小齿轮与回转减速器输出轴相连接，由回转减速器驱动，回转驱动装置输出轴与回转减速器输入轴相连接，由回转驱动装置驱动回转减速器，回转减速器驱动小齿轮，小齿轮驱动回转支承的大齿轮，继而驱动转盘上座所载的炮身和仰角操控机构回转，实现炮身的方位调整。 [0016] 进一步地，所述的缓冲复进导向一体化装置包括：缓冲缸、复进装置和两端支撑在支架上的支撑轴；缓冲缸和复进装置依次集成布置在所述的支撑轴上；其中， [0017] 所述缓冲缸包括：套设在支撑轴前段外的缓冲缸体；在所述的缓冲缸体内的前后两端对应支撑轴设置有缓冲缸导向套，在两个所述的缓冲缸导向套中间的支撑轴上设置有与缓冲缸体内表面相适配的缓冲缸活塞； [0018] 所述缓冲缸腔体内充满缓冲液体，活塞两侧腔体通过活塞上的阻尼孔连通，两侧腔体内的液体可以通过活塞上的阻尼孔互相流通； [0019] 所述复进装置安装在支撑轴后段，其中，所述复进装置的前端抵接在缓冲缸后端；复进装置的后端抵接在支架上。 [0020] 本发明的有益效果是使电磁线圈炮炮身在后坐运动过程中组合完成缓冲后坐力、吸收后坐能量和复进回位功能，同时实现炮身精确导向。本发明实现了集后坐力缓冲、复进回位和运动部件的支撑导向于一体，集成化程度高，结构简单紧凑，可靠性高，避免了复杂且可靠性不高的闭环控制系统，受力均衡，组合缓冲力基本均匀，高压大电流线圈电缆绝缘和接线空间大，数量众多的大规格电缆连接顺畅且自然下垂，便于随炮身进行快速后坐运动，延长了使用寿命，炮身线圈易于散热，仰角操控机构和方位操控机构结构简单紧凑，体积小，采用液压缸操控，控制灵敏准确，吸振效果好，回转角度大，通用化程度高。综上所述，本发明适用于电磁线圈炮，有益于使电磁线圈炮的性能和质量得到保证和提升。附图说明 [0021] 图1是本发明电磁线圈炮操控装置结构图主视图。 [0022] 图2是本发明电磁线圈炮操控装置结构图俯视图。 [0023] 图3是本发明电磁线圈炮操控装置结构图侧视图。 [0024] 图4为本发明中缓冲复进导向一体化装置的剖视示意图。 [0025] 图中，8、电磁线圈炮炮身；82、缓冲复进导向一体化装置；821、缓冲缸；822、复进装置；823、支撑轴；83、炮身前支架，84、炮身后支架，85、仰角操控机构，851、支撑轴连接体，852、支撑轴前支架,853、仰角回转轴，854、仰角回转轴支架，，855、仰角油缸,856、仰角油缸铰支座，57、支撑轴固定螺栓，86、方位操控机构，861、转盘上座，862、回转支承，863、转盘底座,864、小齿轮装置，865、回转驱动减速器，866、回转电机(回转液压马达)，87、车辆底盘车架； [0026] 201、缓冲缸体，202、缓冲缸活塞，203、缓冲缸前导向套，204、缓冲缸后导向套，205、活塞支承环,206、导向套支承环，207、活塞密封圈,208、导向套密封圈,209、阻尼通道, 210、阻尼螺塞,211、导向套密封圈,212、卡键,213、缸盖,214导向套防尘圈；31、复进弹簧, 32、复进弹簧套筒,33、弹簧座。 具体实施方式[0027] 下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。 [0028] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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发明和简化描述，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发明的限制。 [0029] 术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。 [0030] 在本发明的描述中，需要说明的是，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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。 [0031] 实施例 [0032] 图1至图3所示的实施例是一种用于消防灭火的车载电磁线圈炮，其采用缓冲复进导向一体化装置的电磁线圈炮操控装置。 [0033] 该电磁线圈炮操控装置，包括缓冲复进导向一体化装置82、炮身前支架83、炮身后支架84、仰角操控机构85、方位操控机构86及液压系统和电控系统组成。。 [0034] 电磁线圈炮炮身8通过炮身前后支架83和84骑跨固定在两个与炮身中心线平行的缓冲复进导向一体化装置82上，两个缓冲复进导向一体化装置82的支撑轴823两端分别固定在支撑轴连接体851和支撑轴前支架852上，支撑轴固定螺栓857把支撑轴823与支撑轴连接体851和支撑轴前支架852固定连接在一起，支撑轴连接体851和支撑轴前支架852安装在仰角操控机构85上，仰角操控机构85安装在方位操控机构86的转盘上，炮身8和仰角操控机构85随方位操控机构86的转盘861一同回转，液压系统和电控系统为仰角操控机构85和方位操控机构86提供驱动动力源和操作、控制、检测、显示等功能控制。 [0035] 在发射过程中，炮身8与缓冲缸821和复进装置822的外缸筒组成后坐运动组件，沿缓冲复进导向一体化装置82轴线方向进行后坐缓冲复进运动，反后坐装置中的缓冲缸(驻退机)821完成对炮身后坐力的缓冲，并在后坐过程中吸收后坐能量，反后坐装置中的复进装置822完成对炮身后坐力进行辅助缓冲，最终使炮身8停止后坐运动，并在后坐动作停止后，使炮身8向前运动，回复到初始发射位置，缓冲复进导向一体化装置82的导向机构实现对炮身后坐运动的导向，复进装置822包括但不限于弹簧复进装置和气压复进装置。 [0036] 所述仰角操控机构85，包括支撑轴连接体851和支撑轴前支架852、仰角回转轴853、仰角回转轴支架854、仰角油缸855、仰角油缸铰支座856、支撑轴固定螺栓857等，支撑轴连接体851和支撑轴前支架852分别支撑在缓冲复进导向一体化装置82的支撑轴823两端，支撑轴固定螺栓857把支撑轴823和支撑轴前支架852固定连接在一起，支撑轴连接体 851固定在仰角回转轴853上，炮身8中心线与仰角回转轴853中心线空间相交，仰角回转轴 853为通轴布置型式，仰角回转轴853通过仰角回转轴支架854固定在转盘上座861上，仰角油缸855的一端耳环通过仰角油缸铰支座856固定在支撑轴前支架852上，仰角油缸855的另一端耳环通过仰角油缸铰支座856固定在转盘上座861上，通过仰角油缸855活塞杆的伸缩，带动支撑轴前支架852及缓冲复进导向一体化装置82绕仰角回转轴853转动，从而实现炮身仰角的操控，方位操控机构86带着仰角操控机构85和炮身8整体实现方位调整。 [0037] 所述方位操控机构86，包括转盘上座861、回转支承(轴承)862、转盘底座863、小齿轮装置864、回转驱动减速器865、回转电机(液压马达)866，炮身8和仰角操控机构85固定在转盘上座861上，转盘上座861与回转支承862的转动体相连接固定并随转动体一同回转，回转支承862的固定体与转盘底座863相连接，转盘底座863再固定到汽车底盘车架(或炮架)87上，小齿轮装置864安装在转盘底座863上，与回转支承862的外齿轮(或内齿轮)相啮合，小齿轮装置864与回转减速器865输出轴相连接，由回转减速器865驱动，电机(或液压马达) 66输出轴与回转减速器865输入轴相连接，由电机(或液压马达)866驱动回转减速器865，回转减速器865驱动小齿轮864，小齿轮864驱动回转支承862的大齿轮，继而驱动转盘上座861所载的炮身8和仰角操控机构85回转，实现炮身8的方位调整。 [0038] 在发射前，炮身运动组件在复进装置822推动下处于初始发射位置，在发射过程中，电磁线圈炮身8与缓冲缸821和复进装置822的运动组件在支撑轴823上一同沿轴线方向向后进行后坐运动，产生缓冲阻力，一同对炮身后坐力进行缓冲，并在缓冲过程中吸收后坐能量，在缓冲力的作用下，炮身8最终停止后坐运动，并在复进装置822的作用下向前运动使炮身8回到初始发射位置，在复进过程中缓冲缸821对复进过程也具有缓冲限速功能，防止回复过程产生过度撞击。 [0039] 在需要调整炮身8仰角时，液压系统按照电气操作指令，控制仰角油缸855活塞杆伸出或缩回，继而推动缓冲复进导向一体化装置82和炮身8绕仰角回转轴853中心转动，完成调整炮身仰角的动作。 [0040] 在需要调整炮身方位时，电控系统按照操作指令直接操作回转驱动装置电机866回转，或通过操作液压系统控制回转驱动装置液压马达866回转，继而推动缓冲复进导向一体化装置82和炮身8绕回转支承(轴承)862回转中心转动，完成调整炮身8方位的动作。 [0041] 图4所示为缓冲复进导向一体化装置的结构示意图。所述电磁线圈炮的缓冲复进导向一体化装置82，包括缓冲缸821、弹簧复进装置822，两端支撑在支撑轴支架上的支撑轴823(活塞杆)，缓冲缸821和弹簧复进装置822依次布置在支撑轴823上，缓冲缸821和弹簧复进装置822的外圆可相对于支撑轴823沿轴线方向移动并在发射过程沿轴线方向进行后坐缓冲复进运动。 [0042] 所述缓冲缸821由缓冲缸体201、活塞杆(即支撑轴前段)、缓冲缸活塞202、缓冲缸导向套203和204、支承环205和206、密封圈207和208、卡键212、缸盖213组成，缓冲缸活塞202套装并固定在支撑轴823上，两个缓冲缸导向套203和204内圆套装在支撑轴(活塞杆)上，缓冲缸体201内圆套装在缓冲缸活塞202和两个缓冲缸导向套203和204的外圆上，缓冲缸体201内圆设有卡键沟槽，卡键212镶嵌在卡键沟槽内，缸盖213压装在缓冲缸821的前端，前缓冲缸导向套203轴向位置用螺钉固定在缸盖上，后缓冲缸导向套204轴向位置用螺钉固定在复进弹簧套筒32上。 [0043] 本实施例所述复进装置为弹簧复进方式，弹簧复进装置822在发射过程的炮身后坐行程中通过复进弹簧31对电磁线圈炮身运动进行缓冲，在后坐行程结束后，在复进弹簧31作用下推动电磁线圈炮身回复到初始发射位置。 [0044] 所述支撑轴823两端通过支撑轴支架固定在炮的仰角回转机构上，支撑轴823同时作为缓冲缸821的活塞杆和复进弹簧31的导向杆，支撑轴支架支承在支撑轴823两端，支撑轴固定螺栓把支撑轴823和支撑轴支架5连接固定在一起。 [0045] 所述缓冲缸活塞202的外圆上设置有数条不同形状的环形沟槽，复数条支承环和密封圈分别放置在槽中，缓冲缸活塞202的外圆通过支承环205及密封圈207与缓冲缸体201内圆配合，实现导向和密封双功能。缓冲缸活塞202端面上设置有复数个阻尼通道209，阻尼通道209上安装有阻尼螺塞210，阻尼螺塞210中心设有阻尼孔，阻尼螺塞210规格参数可根据不同的缓冲参数进行匹配，可适应不同的缓冲参数需要。 [0046] 所述缓冲缸导向套203和204内圆上设置有复数条不同形状的环形沟槽，复数条支承环206和密封圈208放置在槽中，缓冲缸导向套203和204内圆通过支承环206、密封圈208及导向套防尘圈214与活塞杆(即支撑轴823前段)配合，实现导向、密封和防尘功能，缓冲缸导向套203和204外圆上设置有环形密封沟槽，密封沟槽内设置有密封圈211，缓冲缸导向套203和204外圆与缓冲缸体201内圆相配合。 [0047] 本实施例中，所述缓冲缸腔体(A腔)内充满缓冲液体，活塞两侧腔体通过活塞上的阻尼孔209连通，两侧腔体内的液体可以通过活塞上的阻尼孔209互相流通。 [0048] 本实施例中，所述弹簧复进装置822包括弹簧31(包括但不限于蝶形弹簧或圆柱弹簧)、弹簧座33、弹簧复进套筒32，弹簧外圆在弹簧复进套筒32内圆中，或弹簧内圆套装在活塞杆(即支撑轴823)外圆上，弹簧座33设置在弹簧(组)的两端，安装后弹簧(组)具有一定的预压缩量。 [0049] 在初始发射位置，炮身运动组件在复进弹簧装置822中弹簧31推动下向前运动，直至缓冲缸后导向套204的前端面接触到固定在支撑轴上的缓冲缸活塞202后端面为止，并对缓冲缸活塞202后端面具有适当的预压紧力。在发射过程中，电磁线圈炮身8、炮身后支架84、炮身前支架83、缓冲缸体201和复进弹簧套筒32的外圆及缓冲缸导向套203和204，在支撑轴823上一同沿轴线方向向后进行后坐运动，缓冲缸体201与缓冲缸活塞202之间产生相对运动并使一侧腔体A内的液体产生压缩并形成液体压力，液体在压力作用下通过阻尼孔流向缓冲缸活塞202的另一侧腔体，液体压力作用在缓冲缸体201上产生了缓冲阻力，并在缓冲过程中吸收后坐能量，同时与弹簧复进装置822一同对炮身后坐力进行缓冲，在缓冲力的作用下，炮身最终停止后坐运动，并在弹簧复进装置822的作用下向前运动，使电磁线圈炮身8回到初始发射位置，在复进过程中缓冲缸对复进过程也具有缓冲限速功能，防止回复过程产生过度撞击。 [0050] 上面结合附图对本发明作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。对不脱离本发明的构思和范围做出许多其他改变和改型，应当视为本发明保护范围。 [0052] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。 |
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