航空点火投掷器的设计

2010-11-09曲大铭于文男

黑龙江生态工程职业学院学报 2010年1期

关键词：火球接球曲柄

曲大铭于文男

(黑龙江省森林保护研究所,哈尔滨 150040)

航空点火投掷器的设计

曲大铭于文男

(黑龙江省森林保护研究所,哈尔滨 150040)

重点从机械原理的角度阐述了为达到本机功能的实现而设计的几个主要机构。

机构;曲柄连杆;安全压力;工作原理

1 设计目的

计划烧除是森林防火中的一项重要技术措施,由于安全原因,计划烧除对天气等自然条件要求非常严格,因此,可实施计划烧除的时间非常短,航空点火实施计划烧除可在极短时间内完成大面积的点烧工作。

2 总体设计要求

当飞机沿着要点烧的可燃物飞行时,点火器应按一定规律将点火球抛出飞机,将可燃物点燃。

点火球的点烧原理是:封闭的点火球内装有一定量的高锰酸钾,当点火球抛出飞机前向点火球内注入一定浓度的乙二醇水溶液,高锰酸钾与乙二醇在点火球内发生化学反应,在点火球落到地面要点烧的可燃物时开始自燃,将可燃物点燃。

要实现航空点火,点火器除常规结构设计外,要有以下几个主要机构设计。

(1)动力转换结构。利用曲柄连杆机构将电机轴的旋转运动转换成驱动投球的往复运动,将点火球送到注药机构注药后抛出飞机。

(2)注药机构。将药泵供应的药液乙二醇在点火球到来时注入到点火球中,点火球离开时停止注药,循环作业。

(3)安全机构。药泵的供药量要大于或等于注药量,才能满足工作要求,多余的供药量积累时,供药系统的工作压力逐渐增加,当工作压力达到一定压力时,安全机构自动开启,使多余的药液回到药箱中,保证系统的工作压力在安全压力范围内工作。

1.电机,2.曲柄,3.连杆,4.供药管路,5.安全阀,6.药泵,7.出药管路,8.回药管路,9.药箱,10.注药机构,11.针头,12.滑道,13.投球口,14.接球器,15.轴承

图1是点火器的工作原理示意图,其工作原理是:电机 1通过曲柄 2、连杆 3驱动接球器 14在滑道 12上作往复运动,当接球器带着点火球运动到右端极限位置时,针头 11将注药机构 10中的药液注入到点火球中,当接球器 14带着点火球运动到左侧极限位置时,点火球通过投球口 13投出飞机。于此同时,药泵 6源源不断地将药箱 9中的药液通过出药管路 7、安全阀 5和供药管路 4供人到注药机构 10中,当供药系统的压力高于安全压力时,安全阀 5开启,多余的药液通过回药管路 8回到药箱 9中。

3 动力转换机构的设计

动力转换机构由曲柄连杆机构来完成,其目的是将电机轴的旋转运动转换成接球器的往复直线运动。图2是曲柄连杆机构工作原理示意图。其工作原理为:电机轴 1作旋转运动,通过曲柄 2和连杆 3,驱动接球器 4,带着点火球 5,沿着滑道 6,作往复运动,完成动力转换过程。

4 注药机构的设计

注药机构的目的是接球器带着点火球作一个往复运动,到达注药器的瞬间,由针头向点火球内注入乙二醇药液。工作原理如图3所示。其工作原理为:当接球器 6带着点火球7向左运动即将到达针头前,将开关 3打开,药液 2通过药路4进入针头 5,接球器继续向左运动到极限位置时,针头 5扎入点火球 7中注药完成。当接球器 6向右运动离开时,弹簧1推动开关 3关闭药路 4停止注药,完成一个工作循环。

1.弹簧,2.药液,3.开关,4.药路,5.针头,6.接球器,7.点火球

5 安全机构的设计

安全机构的目的是保证供药系统在安全压力范围内工作,工作原理如图4所示。其工作原理为:药泵将药箱中的药液通过出药管 4和供药管 5连续不断地供入注药器中,由于连续供药,供药量大于或等于注药量,供药系统的压力在逐渐上升,当系统压力大于安全压力时,弹簧 2被压缩,阀门3开启,多余的药液通过回药管 1回到药箱中,供药系统减压,当供药系统压力低于供药压力时,在弹簧 2的作用下,阀门 3关闭,保证供药系统正常供药。

以上是本机设计的几个主要机构,除此之外还要考虑以下几个主要问题:

(1)飞机不同的飞行速度需要投下的点火球数量是不同的,这个问题可从两个方面来解决:首先从机械结构方面考虑电机每旋转一次投出几个点火球,即电机同时带几个接球器,根据需要本机设计同时带 2个接球器;另一方面电机转数要可调,随飞机飞行速度变化而变化。