CN104548418B - 森林灭火航弹旋转式投放装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供森林灭火航弹旋转式投放装置，控制机构发出指令后，信号由控制机构发出传输到旋转电机，旋转电机启动，带动输出轴旋转，输出轴上蜗杆通过键配合与轴一起运动，蜗杆将旋转运动传给蜗轮，带动与蜗轮配合的蜗轮轴一起旋转，蜗轮轴中间牵引绳槽随着蜗轮轴旋转，当牵引绳槽开口偏离竖直位置成一角度，在航弹组件重力作用下，灭火航弹组件牵引绳环脱离牵引绳槽，航弹组件连同吊装盘一起脱落完成投放动作。本发明保证了牵引绳环紧贴在蜗轮轴中间牵引绳槽内，稳定、安全的牵引着航弹组件，在大负载的航弹组件下，依然可以确保投放动作的顺利完成，以达到航弹顺利投放的目的。

Description

森林灭火航弹旋转式投放装置

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。

为达到更好的灭火效果，需要尽可能的将森林灭火航弹准确投放在森林火场之内。由于直升机具有起降条件要求低、载荷大、机动灵活等特点，目前越来越多地装备于森林灭火第一线。因此，需要设计一种适合于直升机的灭火航弹投放装置。

直升机挂载航弹采用一种模块化思想，直八直升机是一款中国生产的中型直升机，是森林防火部门装备最多机种，现在有一种应用于直八直升机专用的智能森林灭火航弹牵引型投放装置。此装置在航弹牵引位置上，采用牵引绳通过吊挂杆作用，因此吊挂杆承担了航弹组的所有重量，同时这部分力又完整的作用到了投放机构各连接处，导致投放机构各局部连接处摩擦力过大，很容易影响到航弹投放动作的顺利进行，投放过程中就会面临控制机构以及投放方式能否满足森林灭火航弹投放要求的问题，所以为了确保森林灭火航弹能够顺利、准确、高效的完成投放任务，就需要对航弹牵引、投放机构做出一些结构上的优化设计，以达到简单、高效完成投放任务的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供应用于直升机的森林灭火航弹旋转式投放装置。

本发明的目的是这样实现的：

本发明森林灭火航弹旋转式投放装置，其特征是：包括投放单元，投放单元包括两个横向焊板和两个纵向焊板相连组成的防护导向筒以及旋转投放机构和灭火航弹组件，两个横向焊板之间相互平行，两个纵向焊板之间相互平行，防护导向筒里固定有弧形焊片，弧形焊片和两个横向焊板以及两个纵向焊板构成圆角矩形空间，灭火航弹组件包括上层吊装盘、下层吊装盘、吊杆、灭火航弹，上层吊装盘和下层吊装盘上下布置并均与吊杆相连，组成用于放置灭火航弹的双层容纳机构，吊杆上端固定吊环，吊环上安装牵引绳环，旋转投放机构包括左托架、右托架、第一旋转电机、第一蜗轮、第一蜗杆、蜗轮轴，左托架和右托架均固定在两个横向焊板之间，第一旋转电机安装在左托架上，左托架上通过第一轴承座安装第一滚动轴承，右托架上通过第二轴承座安装第二滚动轴承，第一旋转电机连接第一蜗杆，第一蜗杆通过第一滚动轴承和第二滚动轴承安装在第一轴承座和第二轴承座上，两个横向焊板上分别通过第三轴承座和第四轴承座安装第三滚动轴承和第四滚动轴承，蜗轮轴通过第三滚动轴承和第四滚动轴承安装在第三轴承座和第四轴承座上，蜗轮轴上固定有第一蜗轮，第一蜗轮与第一蜗杆相配合，蜗轮轴上设置牵引绳槽，牵引绳环安装在牵引绳槽上，牵引绳槽上设置随蜗轮轴旋转使得牵引绳环脱开牵引绳槽的开口。

本发明还可以包括：

1、投放单元与投放单元之间左右布置或上下布置，左右布置的投放单元之间共用一个纵向焊板，上下布置的投放单元之间共用一个横向焊板。

2、旋转投放机构还包括第二旋转电机、第二蜗杆，左托架上通过第五轴承座安装第五滚动轴承，右托架上通过第六轴承座安装第六滚动轴承，第二旋转电机连接第二蜗杆，第二蜗杆通过第五滚动轴承和第六滚动轴承安装在第五轴承座和第六轴承座上，蜗轮轴上固定有第二蜗轮，第二蜗杆与第二蜗轮相配合。

本发明的优势在于：

蜗轮蜗杆具有单向传动功能，运动只能从蜗杆传到蜗轮。反向可以起到自锁，在投放机构不发出信号完成蜗杆动作的情况下，吊挂杆蜗轮轴不会旋转，这样就保证了牵引绳环紧贴在在蜗轮轴中间牵引绳槽内，稳定、安全的牵引着航弹组件。

通过几组滚动轴承和轴承座，完成了几个旋转轴的交互旋转运动，并最终完成吊挂杆蜗轮轴的旋转动作，当旋转一定角度后，依靠航弹自身重力，牵引绳环从牵引绳槽开口自行完成滑落，轻易实现了航弹投放任务。

控制机构容易实现其功能，只要控制电机旋转，并预定一定步数，控制吊挂杆旋转一定角度即可，且传动各动作均是旋转运动，在大负载的航弹组件下，依然可以确保投放动作的顺利完成，以达到航弹顺利投放的目的。

附图说明

图1为本发明的航弹投放装置总装主视图；

图2为航弹投放装置总装俯视图；

图3为直升机吊载航弹投放装置示意图；

图4为航弹旋转投放机构最小单元俯视图；

图5为旋转投放机构三维视图；

图6为航弹投放装置整体框架三维视图；

图7为航弹投放装置航弹组件示意图；

图8为主航弹伞开伞动作示意图；

图9为灭火航弹弹体结构主视图；

图10为伞弹连接器和抛伞装置局部结构放大图；

图11为弹射出销局部结构放大图；

图12为旋转投放机构运行示意图a；

图13为旋转投放机构运行示意图b；

图14为旋转投放机构运行示意图c。

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1～14，本发明主要包括投放装置整体框架1,灭火航弹2和航弹组件3等，整体三维视图如图6所示。

如图1、图2所示，整体框架1主要由横向焊板5、纵向焊板6、和弧形焊片等组成。横向焊板5、纵向焊板6和弧形焊片固定在一起，组成如图2所示的圆角矩形空间，作为灭火航弹的防护导向筒7，用于安装航弹组件3。上层的纵向焊板6与多个吊环固连，通过吊环与吊索8使投放装置吊载于直升机9上，见图3。

控制投放机构4用于控制航弹组件3的投放。如图4所示，主要由左托架15与右托架10两部分组成。左托架15与右托架10通过两侧的插孔插到整体框架1中横向焊板5的插槽中，并用螺栓固定。

如图4所示旋转电机14安装在旋转电机支承座13上，旋转电机支撑座通过螺栓连接在左托架板15上，滚动轴承Ⅱ17通过轴承座Ⅱ16固定在左托架板上15，横向焊板5上通过螺栓连接有轴承座Ⅰ11，支撑滚动轴承Ⅰ12，右托架板10上同样安装两个轴承座和滚动轴承，用来安装蜗杆19，提供蜗杆19旋转运动，蜗杆19与蜗轮18配合，蜗轮轴29中间焊接有牵引绳槽20，投放机构三维视图如图5所示。

航弹组件3用于灭火航弹2的安装与固定。如图7所示，航弹组件3主要由吊装盘24、灭火航弹2、吊环21、衬垫22、吊杆23、牵引绳环28组成。吊装盘24由上下两层支撑板及中间的吊杆23组成，上端牵引绳环28可以使航弹组件3吊挂在控制投放机构4吊挂杆蜗轮轴29的中间牵引绳槽20内。

灭火航弹2如图9所示主要由主弹体27、伞弹连接器31、伞包32、后连接板30和后端盖26组成，主弹体27与后连接板30通过螺钉连接，后连接板30与后端盖26通过伞弹连接器31连接，伞包32包裹主航弹伞25，为投放灭火航弹2减速降落起作用。

伞弹连接器和抛伞装置结构如图10所示：伞弹连接器31由连接螺栓33、T型螺母37、垫块35、推力球轴承36、伞弹连接套43、承载螺栓38和连接套39组成，连接螺栓33下端和主弹体27后连接板30相连，上端和T型螺母37相接，T型螺母37下端是能产生旋转运动的推力球轴承36，推力球轴承36下端是垫块35，垫块35将T型螺母37垫起一定的高度，为伞弹连接套43和推力球轴承36的链接提供空间。伞弹连接套43后端开有一横孔，孔中设有一承载螺栓38，承载螺栓38和伞弹连接套43之间设有两个与降落伞连接的连接套39。

抛伞装置具体结构由T型底座41、抛射托架40、抛射弹簧42、后端盖26、推杆45、电雷管44、小型药室48和伞包32组成。其中后端盖26、推杆45、电雷管44、小型药室48、插销46、n型槽47组成弹射出销结构如图11所示，n型槽47焊接在主弹体27后连接板30上，后端盖26插入n型槽47内与之间隙配合，通过插销46固定，插销与n型槽47之间过渡配合，插销下端紧贴一推杆45，推杆45另一端连接到小型药室48，小型药室48一端接电雷管44，

T型底座41位于伞弹连接器31内部、承载螺栓38上端，抛射弹簧42套在T型底座41中心柱上，上端与抛射托架40接触，抛射托架40与连接套39同轴，位于其内侧，上端面与后端盖26内侧接触。伞包位于后端盖26内侧，且通过胶粘与后端盖26构成一体，降落伞位于伞包内。

投放装置的吊载和灭火航弹的投放

航弹投放装置的运载工具为直八型直升机或类似参数直升机。直升机上装有卷扬机，将直升机9上垂下的吊索挂钩钩挂在灭火航弹投放装置的吊环上。当发生森林火灾时，直升机9将装载好的航弹投放装置吊运至森林火场上空，通过控制投放机构4按照设定好的投放顺序进行灭火航弹的顺序投放，从而完成灭火任务。

具体的投放过程结合图12至图14示意图所示如下：控制投放机构4没输出动作时，旋转电机14静止不动，蜗轮18蜗杆19具有单向传递功能，运动只能从蜗杆19传递到蜗轮18，因为蜗杆19此时静止，所以投放机构自锁，蜗轮轴29中间牵引绳槽20上端开口，牵引绳环28搭接在牵引绳槽20内，在牵引绳槽20开口方向呈上的状态下，灭火航弹组件3的重力通过牵引绳环28施加到牵引绳槽20内，灭火航弹组件3竖直向下的重力使得牵引绳环28紧贴在牵引绳槽20内壁，在投放机构自锁的情况下，通过牵引绳环28稳定的挂载了航弹组件3，待控制机构发出指令，信号由控制机构发出传输到旋转电机14，旋转电机14启动，带动输出轴旋转，输出轴上蜗杆19通过键配合与轴一起运动，蜗杆19将旋转运动传给蜗轮18，带动与蜗轮18配合的蜗轮轴一起旋转，蜗轮轴中间牵引绳槽20随着蜗轮轴旋转，当牵引绳槽20开口偏离竖直位置成一角度，如图12所示在航弹组件3重力作用下，灭火航弹组件3牵引绳环28脱离牵引绳槽20，航弹组件3连同吊装盘24一起脱落完成投放动作。

航弹组件3被控制投放机构4控制投放脱离整体框架1后，由于空中空气流的作用，航弹组件3相互分散，同时灭火航弹2与衬垫22相互分离，灭火航弹2投放开始，航弹内电路板开始工作，在达到设定的时间后，控制电路引爆电雷管44，电雷管44点燃小型药室48，小型药室48爆炸产生反作用力作用于插销46，与后端盖26过渡配合的插销46被弹出，后端盖26和主弹体27分离，处于压缩状态的抛射弹簧42被解除约束，作用于抛射托架40，抛射托架40将弹簧力传递给后端盖26，后端盖26连同伞包32被弹簧力抛射完成伞包32抛射，伞包被抛射后，伞绳被拉出，当拉到伞绳顶部时，一根牵引绳解开伞包，主航弹伞25被拉出，整个动作完成，如图8所示，在主航弹伞25的作用下，灭火航弹2降落至森林火场上空完成灭火任务。

在抛伞后，拉直力和开伞动载通过连接套39进行传递到伞弹连接套43上，通过推力球轴承36和T型螺母37传递给航弹弹座。伞绳旋转会给连接套39施加一个力矩，通过推力球轴承36的上下受力面的相对旋转防止了主航弹伞25伞绳缠绕。

由控制机构依据任务现场环境控制灭火航弹2投放数量。当完成灭火任务后，直升机挂载航弹投放装置回到装载基地，重新装载灭火航弹2或者卸载。

Claims (3)

1.森林灭火航弹旋转式投放装置，其特征是：包括投放单元，投放单元包括两个横向焊板和两个纵向焊板相连组成的防护导向筒以及旋转投放机构和灭火航弹组件，两个横向焊板之间相互平行，两个纵向焊板之间相互平行，防护导向筒里固定有弧形焊片，弧形焊片和两个横向焊板以及两个纵向焊板构成圆角矩形空间，灭火航弹组件包括上层吊装盘、下层吊装盘、吊杆、灭火航弹，上层吊装盘和下层吊装盘上下布置并均与吊杆相连，组成用于放置灭火航弹的双层容纳机构，吊杆上端固定吊环，吊环上安装牵引绳环，旋转投放机构包括左托架、右托架、第一旋转电机、第一蜗轮、第一蜗杆、蜗轮轴，左托架和右托架均固定在两个横向焊板之间，第一旋转电机安装在左托架上，左托架上通过第一轴承座安装第一滚动轴承，右托架上通过第二轴承座安装第二滚动轴承，第一旋转电机连接第一蜗杆，第一蜗杆通过第一滚动轴承和第二滚动轴承安装在第一轴承座和第二轴承座上，两个横向焊板上分别通过第三轴承座和第四轴承座安装第三滚动轴承和第四滚动轴承，蜗轮轴通过第三滚动轴承和第四滚动轴承安装在第三轴承座和第四轴承座上，蜗轮轴上固定有第一蜗轮，第一蜗轮与第一蜗杆相配合，蜗轮轴上设置牵引绳槽，牵引绳环安装在牵引绳槽上，牵引绳槽上设置随蜗轮轴旋转使得牵引绳环脱开牵引绳槽的开口。

2.根据权利要求1所述的森林灭火航弹旋转式投放装置，其特征是：投放单元与投放单元之间左右布置或上下布置，左右布置的投放单元之间共用一个纵向焊板，上下布置的投放单元之间共用一个横向焊板。

3.根据权利要求1或2所述的森林灭火航弹旋转式投放装置，其特征是：旋转投放机构还包括第二旋转电机、第二蜗杆，左托架上通过第五轴承座安装第五滚动轴承，右托架上通过第六轴承座安装第六滚动轴承，第二旋转电机连接第二蜗杆，第二蜗杆通过第五滚动轴承和第六滚动轴承安装在第五轴承座和第六轴承座上，蜗轮轴上固定有第二蜗轮，第二蜗杆与第二蜗轮相配合。