动力翼伞地面弹射助推系统的制作方法

1.本实用新型属于动力翼伞技术领域，尤其涉及一种动力翼伞地面弹射助推系统。


背景技术：

2.动力翼伞兼具降落伞与滑翔机的特征，能够实现物资的低成本空中投送，在战场环境或应急救援场景下，可发挥车辆、飞机等无法发挥的重要作用。但是动力翼伞的空中投放需要运输机辅助，地面自升空需要跑道滑升，且需要更大的推力和附加滑行轮，因此限制了动力翼伞应用范围。专利公布号为cn109823530a的专利文献公开了一种用于冲压翼伞的收展和弹射回收装置，包括：收展装置和弹射回收装置；其中收展装置设置在位于冲压翼伞中间部位的气室内，包括：收伞支架、翼伞收绳和收绳卷轴，其中收伞支架用于支撑中间气室，确保中间气室外形始终保持进气口打开状态，即保证中间气室在回收时也能保持外形，便于翼伞释放后的展开。翼伞收绳用于在收绳卷轴的带动下使中间气室左右两侧的翼伞向中部平移回收。射回收装置设置在载荷仓内部，用于实现翼伞的弹射回收。上述专利技术也仅仅是翼伞弹射后的回收装置。
3.为了满足在当前自然灾害突发事件以及未来的军事战争的需要，亟待研发一种快速、精确、低成本、环境适应性强的动力翼伞地面弹射系统，使动力翼伞从地面无滑行的升空，可以在无法空投和无法滑行起飞的情况下，将动力翼伞发射至保障地点上空，并将物资精确投送至保障地域，既能满足快速、精确和持续的保障要求，又可大幅度降低投送成本，减少保障人员伤亡。


技术实现要素：

4.本实用新型是为了克服现有技术中的不足，提供一种动力翼伞地面弹射助推系统,可以在无法空投和无法滑行起飞的环境下，将动力翼伞发射至保障地点上空，并将物资精确投送至保障地域。
5.本实用新型为实现上述目的，通过以下技术方案实现，一种动力翼伞地面弹射助推系统，其特征是：包括底座、壳体、弹射助推装置、固定机构、物资载运装置和伞翼翼伞控制平台，所述壳体通过中间隔板分成上、下箱体，所述上箱体上部设有顶盖，上箱体内置有物资载运装置，所述下箱体与底座固接，下箱体内置有弹射助推装置，所述弹射助推装置包括液压弹射机构、弹射助推机构和开启机构，所述液压弹射机构包括发射活塞、发射活塞缸筒和发射水缸体，所述发射活塞缸筒下端支撑在发射水缸体上部，其上端支撑在中间隔板上，所述发射活塞缸筒上下两端分别设有静压轴承，所述静压轴承上支撑有上下移动的发射活塞，所述发射水缸体中部设有压力储水腔、所述压力储水腔与均布其周围的发射气缸连通，所述发射气缸内滑动连接有发射气缸活塞，所述发射气缸通过管道与气瓶连通，发射气缸进气口处设有气瓶开关球阀，所述气瓶、发射气缸、发射气缸活塞和气瓶开关球阀构成弹射助推机构；所述发射水缸体底部设有发射开启油缸，所述发射开启油缸内腔连接有开启油缸活塞，所述开启油缸活塞上顶端与发射活塞底部触接，所述发射开启油缸和开启油
缸活塞构成发射开启机构，所述壳体外部与固定机构铰接。
6.所述上箱体的顶盖和中间隔板上对称设有导向杆，所述导向杆上端与顶盖固接，其下端与中间隔板固接，所述导向杆上滑动连接有导向发射托盘，导向发射托盘与发射活塞固接，保证发射活塞在发射距离范围内平稳上下移动。
7.所述导向杆上滑动连接有缓冲环，缓冲环设有四个连接耳，其中对角设置的一对连接耳与导向杆滑动连接，另外一对连接耳与收回油缸的活塞杆端部连接，收回油缸两端分别与中间隔板和底座固接。
8.所述发射活塞横截面形状呈“t”字形，发射活塞上部大直径的圆形表面固接导向发射托盘并托住物资载运装置底部。
9.所述发射开启机构采用手动、电动或气动方式控制弹射助推装置的启动。
10.所述发射气缸与其连通的气瓶数量为四只，气瓶分别通过卡箍固定在发射活塞缸周围。
11.所述底座上设有十个接口，分别为：与静压轴承连通的上、下静压轴承润滑水管接口，与气瓶连通的气瓶充气管路接口，与收回油缸连通的收回油缸进、出油管路接口、与发射开启油缸连通的发射开启油缸进、出油管路接口，与发射水缸体连通的发射水缸体注水管路接口，与发射气缸连通的发射气缸排气管路接口以及与发射开启油缸连通的发射开启油缸活塞杆端部腔体抽气管路接口,各管路的对外接口与外部的供水、油气设备连接。
12.所述固定机构包括支撑座和支撑杆，所述支撑座与底座铰接，所述支撑杆分为左右支撑杆，且平行销接在壳体的中间隔板两侧，左右支撑杆和支撑座分别安放在地面或发射平台上，用以调整发射角度。
13.所述物资载运装置包括载物舱及置于其头部的导流罩构成流线型载运具，流线型载运具底部设有与发射活塞上圆形表面结合的助推盘
14.有益效果：与现有技术相比，本实用新型能够使动力翼伞从地面无滑行的升空，以在无法空投和无法滑行起飞的情况下，将动力翼伞弹射助推装置发射至保障地点上空，实现将物资精确投送至保障地域，既满足了快速、精确、持续的保障要求，又可大幅度降低投送成本，减少保障人员伤亡。可应用于岸滩登陆、高原高寒、紧急救援、抢险救灾等高风险、高消耗任务中，提供一种快速、精确、且可有效降低伤亡率的物资补给手段。该系统一次可投送物资100kg；最大投送距离不小于4km；抗风能力4级；在风速小于4m/s条件下，投送误差不大于5m。
附图说明
15.图1是本实用新型的剖面结构示意图；
16.图2是本实用新型去除壳体的外形结构示意图；
17.图3是本实用新型的气路、液路及油路的原理连接图；
18.图4是图1中发射水缸体的结构示意图；
19.图5是图1中发射活塞缸筒的结构示意图；
20.图6是图1中发射活塞的结构示意图；
21.图7是发射开启油缸与发射活塞端部接触气瓶开关球阀打开状态示意图；
22.图8是发射活塞端部进入发射缸的状态示意图；
23.图9是达到发射初始速度状态示意图；
24.图10是发射出去后油缸的状态示意图；
25.图11是活塞运动到最大位置的状态示意图；
26.图12是物资载运装置的结构示意图。
27.图中：1、底座，2、壳体，2-1、中间隔板，2-2、上箱体2-3、下箱体，2-4、顶盖,3、固定机构，3-1、支撑座，3-2、支撑杆，4、物资载运装置，4-1、载物舱，4-2、导流罩，4-3、助推盘，4-4、缓冲层，5、发射活塞，6、发射活塞缸筒，7、发射水缸体，7-1、压力储水腔，7-2、发射气缸，7-3、发射气缸活塞，7-4、发射开启油缸，7-5、开启油缸活塞，8、静压轴承，9、气瓶，10、管道，11、导向杆，12、导向发射托盘，13、缓冲环，14、收回油缸的活塞杆，15、收回油缸，16、卡箍。
28.q1、发射气缸排气球阀，q2、充气球阀,q3、真空腔抽气球阀,q4、球阀,q5、q6、q7、q8、活塞杆与气瓶开关球阀。
具体实施方式
29.以下结合较佳实施例，对依据本实用新型提供的具体实施方式详述如下：详见附图，本实施例提供了一种动力翼伞地面弹射助推系统，包括底座1、壳体2、弹射助推装置、固定机构3、物资载运装置4和伞翼翼伞控制平台，所述壳体通过中间隔板2-1分成上、下箱体2-2、2-3，所述上箱体上部设有顶盖2-4，上箱体内置有物资载运装置，所述下箱体与底座固接，下箱体内置有弹射助推装置，所述弹射助推装置包括液压弹射机构、弹射助推机构和开启机构，所述液压弹射机构包括发射活塞5、发射活塞缸筒6和发射水缸体7，所述发射活塞缸筒下端支撑在发射水缸体上部，发射活塞缸筒上端支撑在中间隔板1-1上，所述发射活塞缸筒上下两端分别设有静压轴承8，所述静压轴承上支撑有上下移动的发射活塞，所述发射活塞横截面形状呈“t”字形，发射活塞上部大直径的圆形表面固接导向发射托盘并托住物资载运装置底部。所述发射水缸体中部设有压力储水腔7-1、所述压力储水腔与均布其周围的发射气缸7-2连通，所述发射气缸内滑动连接有发射气缸活塞7-3，所述发射气缸通过管道10与气瓶9连通，发射气缸进气口处设有气瓶开关球阀，所述气瓶、发射气缸、发射气缸活塞和气瓶开关球阀构成弹射助推机构；所述发射水缸体底部设有发射开启油缸7-4，所述发射开启油缸内腔连接有开启油缸活塞7-5，所述开启油缸活塞上顶端与发射活塞底部触接，所述发射开启油缸和开启油缸活塞构成发射开启机构，所述壳体外部与固定机构3铰接。所述上箱体的顶盖和中间隔板上对称设有导向杆11，所述导向杆上端与顶盖固接，其下端与中间隔板固接，所述导向杆上滑动连接有导向发射托盘12，导向发射托盘与发射活塞固接，保证发射活塞在发射距离范围内平稳上下移动。所述发射开启机构采用手动、电动、气动或油压方式控制弹射助推装置的启动。本实施例采用油压方式。所述底座上设有十个接口，分别有：与静压轴承连通的上、下静压轴承润滑水管接口，与气瓶连通的气瓶充气管路接口，与收回油缸连通的收回油缸进、出油管路接口、与发射开启油缸连通的发射开启油缸进、出油管路接口，与发射水缸体连通的发射水缸体注水管路接口，与发射气缸连通的发射气缸排气管路接口以及与发射开启油缸连通的发射开启油缸活塞杆端部腔体抽气管路接口,各管路的对外接口与外部的供水、油气设备连接。
30.本实施例的优选方案是，所述导向杆上滑动连接有缓冲环13，缓冲环设有四个连接耳，其中对角设置的一对连接耳与导向杆滑动连接，另外一对连接耳与收回油缸的活塞
杆14端部连接，收回油缸15两端分别与中间隔板和底座固接。本实施例的收回油缸采用市售的活塞式、耳环型液压油缸，按压力等级16mpa。
31.本实施例所述发射气缸与其连通的气瓶数量为四只，气瓶分别通过卡箍16固定在发射活塞缸周围。
32.本实施例的优选方案是，所述固定机构包括支撑座3-1和支撑杆3-2，所述支撑座与底座铰接，所述支撑杆分为左右支撑杆，且平行销接在壳体的中间隔板两侧，左右支撑杆和支撑座分别安放在地面或发射平台上，用以调整发射角度。
33.本实施例的优选方案是，所述物资载运装置包括载物舱4-1及置于其头部的导流罩4-2构成流线型载运具，流线型载运具底部设有与发射活塞上圆形表面结合的助推盘4-3，所述载物舱作为物资与翼伞固定及展开装置的载体。
34.动力翼伞地面弹射助推系统的整体为长方体结构，外形尺寸：7025mm
×
1360mm
×
1360mm，
35.动力翼伞地面弹射助推系统采用的技术方案结构概括为包括底座、壳体、发射活塞、气路系统、液路系统与静压轴承等部件，所述发射活塞、气路系统、液路系统与静压轴承等部件均布置于壳体内，发射活塞上部与翼伞舱底部作用，可对翼伞升空提供冲击动力；气路系统与液路系统共同作用，可为发射活塞的运动提供能量。静压轴承作用于发射活塞的两端，通过轴承与活塞的配合，起到密封助推液的作用。所述的气路与液路系统，包括管路、控制阀以及气体与液体，在气体和液体联合作用下，为活塞提供运动能量。本实施例的液体采用水，更经济且在发射区域的环境中更容易取得。缓冲回收机构由缓冲油缸与回收杆组成，发射后使整个系统恢复到重新工作的状态。固定机构通过调整液压缸可以将壳体安放于地面或其它发射平面，并可实现对发射角度的控制。
36.工作原理及工作过程
37.一、发射准备阶段
38.(1)发射准备阶段
39.打开真空腔抽气球阀q3，发射开启油缸活塞杆端部腔体抽真空，如图4所示，发射活塞、发射开启油缸活塞处于最大缩回位置，发射活塞小直径端部插入真空腔，待发射物平稳放置在发射活塞大直径端部，收回油缸活塞杆与缓冲环连接，缓冲环距发射活塞端部2000mm，打开球阀q4，给发射水缸注满水，然后关闭球阀q4；发射气缸排气球阀q1确认关闭；打开气瓶充气球阀q2，给气瓶充气至设定压力，然后关闭充气球阀q2，上、下部静压轴承通过润滑水管冲水润滑。
40.(2)发射阶段
41.通过弹射助推装置底部管路接口给发射开启油缸无杆腔通压力油，发射开启油缸活塞伸出，其活塞杆与气瓶开关球阀(q5～q8)为齿轮齿条连接，带动气瓶开关球阀打开，当发射开启油缸活塞伸出至与发射活塞小直径端部接触时，气瓶开关球阀完全打开，此时，气瓶通过发射气缸给发射水缸进行加压，此时发射活塞小直径端部仍插入真空腔，水缸压力作用在发射活塞上的力为零，发射活塞静止，发射开启油缸在无杆腔压力作用下继续伸出，推动发射活塞和待发射物向上运动，当发射活塞小直径端部进入发射水缸后，水缸压力作用在发射活塞端部，推动发射活塞和待发射物加速向上运动，发射开启油缸活塞在水缸压力作用下保持在与发射活塞脱离接触的位置，如图6所示。
42.发射活塞放置发射物的端部设置有两个对称布置的导向孔，如图7所示，导向孔与导向杆连接，对发射活塞进行导向；在压力水作用下，发射活塞小直径段与上、下部静压轴承之间存在一层水膜，径向支承发射活塞，对发射活塞进行精确导向，同时，发射活塞处于完全液压摩擦状态，运动摩擦阻力小，磨损小。
43.待发射物加速运动2000mm行程后，与发射活塞脱离，此时，待发射物速度为v0，此后，发射物需在惯性作用下继续向上运动80m，暂不考虑空气阻尼，则，发射物的初始速度为：
[0044][0045]
式中：h为发射高度，80m。
[0046]
考虑空气阻力等因素的影响，发射初始速度按照2倍的冗余量考虑，设计发射初始速度为：v0＝80m/s。
[0047]
设发射过程中，水缸压力恒定，待发射物从零加速至发射初始速度的过程为匀加速过程，加速度大小为：
[0048][0049]
式中：s为加速距离，2000mm。
[0050]
忽略发射活塞和待发射物加速过程中的阻力，则，水缸所需的压力为：
[0051][0052]
式中：m1、m2分别为待发射物和发射活塞质量，分别取100kg、150kg；
[0053]
d为发射活塞的小直径，取135mm；
[0054]
发射一次，水缸体积增大：
[0055]
发射气缸数量为4个，则，发射气缸所需的最小位移：
[0056][0057]
式中：d2为发射气缸活塞直径，取200mm。
[0058]
待发射物加速运动2000mm，达到初始发射速度v0，如图8所示，此时，发射活塞与缓冲环接触，并带动收回油缸活塞杆伸出，因收回油缸活塞杆伸出的阻力较大，发射活塞减速度值远大于重力加速度g，因此，待发射物与发射活塞脱离，待发射物以速度v0被发射出去，发射活塞带动收回油缸活塞减速运行300mm后速度降至零，如图9、10所示。
[0059]
收回油缸活塞杆和缓冲环的总重量m3为900kg；
[0060]
设发射活塞与缓冲环为完全非弹性碰撞，则：m2v0＝(m2 m3)v1[0061]
计算得：发射活塞与缓冲环碰撞后的速度v1＝11.4m/s
[0062]
发射活塞与缓冲环减速度值：
[0063]
设，减速过程，收回油缸无杆腔压力为零，有杆腔压力为p1，忽略收回油缸活塞和
发射活塞的摩擦阻力，则：
[0064][0065]
式中：d1，d1分别为收回油缸活塞和活塞杆直径，分别取160mm，100mm；
[0066]
计算可得，收回油缸无杆腔压力为：p1＝9.7mpa。
[0067]
(3)发射后复位
[0068]
发射开启油缸有杆腔通压力油，活塞在压力油作用下缩回至初始位置，并带动气瓶开关球阀关闭；打开气缸排气球阀q1和注水管路球阀q4，使发射气缸缩回至初始位置，然后打开真空腔管路球阀q3，给收回油缸的有杆腔通压力油，使收回油缸活塞杆缩回，并带动发射活塞回到图1所示的初始位置，关闭真空腔管路球阀q3，停止给上、下部静压轴承通高压水；然后收回油缸的无杆腔通压力油，收回油缸活塞伸出2000mm至下一次发射前的初始位置时，收回油缸进出油口与压力油断开，收油油缸活塞杆保持位置；然后关闭球阀q1和注水管路球阀q4，打开球阀q2，给气瓶充气至设定压力后关闭球阀q2。
[0069]
本实用新型可以解决岸滩登陆、高原高寒、紧急救援任务中物资弹药消耗大、补给难等问题。该系统一次可投送物资100kg；最大投送距离不小于4km；抗风能力4级；在风速小于4m/s条件下，投送误差不大于5m。
[0070]
本系统可应用于岸滩登陆、高原高寒、紧急救援、抢险救灾等高风险、高消耗任务中提供一种快速、精确、且可有效降低伤亡率的物资补给手段。
[0071]
上述参照实施例对该一种动力翼伞地面弹射助推系统进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本实用新型总体构思下的变化和修改，应属本实用新型的保护范围之内。