一种置于药室前端的旋转式弹丸装填装置

技术领域

本发明属于机械传动结构的技术领域，具体涉及一种置于药室前端的旋转式弹丸装填装置。

背景技术

传统固态发射药火炮的弹药为使弹丸初速、射程最大化，常采用提高发射药密度的方法；但为使火药在击发过程中有更好的性能，装药常采用带孔的火药颗粒，发射药筒内颗粒之间也存在较大间隙，固态发射药的装填密度小于其本身密度；两种因素相互制约、相互影响，导致传统固态发射药火炮不能充分发挥其性能。固态发射药火炮的弹丸装填方式常采用后装式装填，即从火炮身管后部(膛室后端与药室前段位置)通过旋转膛室将弹丸装填到膛室内。

相对比与采用固态发射药的传统火炮，非固态发射药火炮具有燃烧规律易于控制，射程、射速可控，便于补给等优势。目前非固态发射药火炮主要有三种类型，分别为整装式、外部动力喷射式、再生喷射式；整装式液体发射药火炮是将液体发射药注入药筒，然后连同弹丸一起装入火炮药室，与传统火炮炮弹的装填方式无异，但是其燃烧规律难以有效控制，导致初速和压波动较大，射击精度下降不能满足战术技术指标的要求；外部动力喷射式液体发射药火炮是由外部高压源将液体发射药泵入燃烧室内，对燃烧室密封结构要求较高；再生喷射式液体发射药火炮药液注入燃烧室无需外部动力源，它可利用燃烧室压力增大后通过差动活塞的压力作用在储液室的发射药液之上，使发射药喷射到火炮的高压燃烧室内。再生喷射式液体发射药火炮以其无药筒、无需外部能源、控制方便的优势，推动非固态发射药火炮研究快速发展，但如今可正常使用的弹丸装填装置较少，制约了非固态发射药火炮研制进程。

对于采用加注式非固态发射药的火炮，非固态发射药火炮膛室后端设计的药室和击发装置过于笨重，传统火炮的弹丸前装填和后装填方式难以满足使用条件。为减小弹丸装填过程中频繁启闭药室或装拆炮身部件等产生的不利影响，使火炮获得较为稳定的弹道性能，提高操作便利性，需采用一种可适用的装填方式，即在药室前端与药室前段的位置设计装填装置用于装填弹丸。因此，发明一款适用于非固态发射药火炮的弹丸装填装置则成为了刚需。

发明内容

本发明的目的在于提供一种置于药室前端的旋转式弹丸装填装置，以实现加注式非固态发射药的火炮弹丸快速装填功能。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种置于药室前端的旋转式弹丸装填装置，所述旋转式弹丸装填装置包含身管、锁定和解锁组件，回转坡膛、上壳体、下盖和动力结构；所述旋转式弹丸装填装置通过下盖与外部的安装架连接；上壳体固定安装在身管的腔体外壳的上方，下盖固定安装于腔体外壳的下方，回转坡膛安装在腔体外壳之中且与上壳体和下盖转动安装；锁定和解锁组件安装在上壳体的中间凹槽空腔内，用于对回转坡膛进行限位和限位解锁；动力结构用于带动回转坡膛转动。

锁定和解锁组件包括止动盘、凸轮、锁定销组件；止动盘与回转坡膛固定连接，止动盘与凸轮转动连接，止动盘安装在上壳体的中间凹槽空腔内，通过止动盘与上壳体的作用面的配合，实现回转坡膛转动范围的限制；锁定销组件安装在上壳体内，锁定销组件与凸轮的圆弧面配合，实现止动盘限位和限位解锁。

所述旋转式弹丸装填装置还包括上盖，上盖固定安装在上壳体上，用于固定锁定和解锁组件。

上壳体内的中间凹槽空腔内设置有限位锁定到位作用面、装填到位作用面和滑槽；凸轮上设置有扇形圆弧面，第一作用面和第二作用面。

所述止动盘上设置有锁定卡槽，第一限位面、第二限位面、第三限位面和第四限位面；第一限位面用于壳体的限位锁定到位作用面接触限位，闭闩锁定；第二限位面分别与壳体的装填到位作用面接触限位，开闩、炮弹装填；第三限位面和第四限位面分别与凸轮的第一作用面和第二作用面接触，凸轮转动，通过面面接触，带动止动盘转动

所述锁定销组件包括锁定销、弹簧和滚子；弹簧一端安装在上壳体上的滑槽中，另一端固定连接锁定销，锁定销插入锁定卡槽中，实现止动盘的限位，锁定销从锁定卡槽中脱离，实现止动盘的解锁；滚子固定安装在锁定销上，滚子与凸轮的扇形圆弧面配合。

所述动力结构为摇把，摇把与凸轮固定连接，转动摇把，带动凸轮转动。

所述凸轮的扇形凸轮的外轮廓线公式为：

L＝L

其中：

L为扇形凸轮外缘到凸轮转动轴线的距离；

L

θ为扇形凸轮扇角范围为(0°≤θ≤40°)。

所述旋转式弹丸装填装置还设置有水滴形被动密封槽与主动密封圈结合的密封结构。

所述水滴形被动密封槽结构为:腔体外壳内部腔室设置两端有第一雨滴形空腔，回转坡膛的两端设置有第二雨滴形空腔；且满足在闭闩锁定状态下回转坡膛与身管同轴时，第一雨滴形空腔和第二雨滴形空腔交错分布。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：

(1)本发明设计的置于药室前端的旋转式弹丸装填装置，能够完成预定动作，简化装弹流程。

(2)通过设置水滴形被动密封槽与主动密封圈结合的密封结构，降低加工装配难度，同时密封效果更好。

(3)采用可旋转的膛室设计，弹丸在膛室侧方装入堂内，消除装弹入膛时的燃烧室拆装动作，使得横向空间利用充分，同时减小装填装置的总质量，提升火炮轻量化性能。

(4)本发明结构简单，易于实现，可靠性高。

附图说明

图1为本发明一种置于药室前端的旋转式弹丸装填装置的整体结构示意图；

图2为本发明一种置于药室前端的旋转式弹丸装填装置的爆炸图；

图3为本发明装填装置的剖视图；

图4为本发明的身管示意图；

图5为本发明的回转坡膛示意图；

图6为本发明的凸轮组件示意图；

图7为为本发明的锁定销组件示意图；

图8为本发明锁止机构的装配图；

图9本发明的止动盘示意图；

图10为本发明的上壳体示意图；

图11为本发明的下盖示意图；

图12为本发明的上盖示意图；

图13为本发明的摇把示意图；

图14为本发明的密封示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅适用于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。

如图1-图14所示，本发明公开了一种置于药室前端的旋转式弹丸装填装置，包括身管1、锁定和解锁组件、回转坡膛4、上壳体6、下盖7、上盖8和摇把9；锁定和解锁组件包括止动盘2、凸轮3、锁定销组件5。

所述身管1包含身管本体101、燃烧室102、腔体外壳103，腔体外壳103是旋转式弹丸装填装置核心部件安装的腔室，燃烧室102是位于腔体外壳后端的直筒状腔室，作为加注的非固态燃料的场所，同时也是燃料燃烧为弹丸提供弹丸的腔室；身管本体101位于腔体外壳103前端，与传统火炮身管外形接近。

所述旋转式弹丸装填装置通过下盖7与外部的安装架(火炮摇架等)连接，回转坡膛4安装在腔体外壳103之中，上盖8及上壳体6通过螺钉安装于腔体外壳103的上方，下盖7通过螺钉安装于腔体外壳103的下方，上壳体6及下盖7与回转坡膛4通过轴承转动连接。止动盘2与回转坡膛4通过键固定连接，止动盘2安装在上壳体6的中间凹槽空腔内，通过止动盘2与凹槽空腔的配合进行回转坡膛4转动位置的限位(限位)，凸轮3与止动盘2转动连接，锁定销组件5中的锁定销503安装在上壳体6的滑槽603中，与止动盘2上的锁定卡槽201配合，用于止动盘2限位；摇把9与凸轮3固定连接；

如图5所示，回转坡膛4为圆柱膛体，膛体上下圆柱面设置有阶梯轴401，上方的阶梯轴401通过滑动轴承与上壳体6转动安装；下方的阶梯轴401通过滑动轴承与下盖7转动安装。

下盖7上设置有连接孔701，用于连接火炮摇架。

如图7所示，凸轮3为扇形凸轮，凸轮3上设置有扇形圆弧面301，第一作用面302和第二作用面303，凸轮3的扇形圆弧面301与定位销5上的滚子501配合，用于对止动盘2的限位和解锁；

如图8所示，锁定销组件5包括锁定销503、弹簧502和滚子501；弹簧502一端安装在上壳体6上的滑槽603中，另一端固定连接锁定销503，滚子501固定安装在锁定销503上，滚子501与凸轮3的扇形圆弧面301配合；

止动盘2的上设置有锁定卡槽201、第一限位面202、第二限位面203、第三限位面204和第四限位面205；第一限位面202和第二限位面203分别用于上壳体6的限位锁定到位作用面602和装填到位作用面601的接触限位，进而实现止动盘2的转动范围的限位；第三限位面204和第四限位面205分别与凸轮3的第一作用面302和第二作用面303接触，凸轮3转动，通过面面接触，带动止动盘2转动。

如图10所示，上壳体6内的中间凹槽空腔内设置有限位锁定到位作用面602、装填到位作用面601和滑槽603；止动盘2的第一限位作用面202与上壳体6内的限位锁定到位作用面602配合接触时，闭闩锁定；止动盘2的第二限位作用面203与上壳体6内装填到位作用面601配合接触时，开闩、炮弹装填。止动盘2旋转到达锁定位置时，第一限位作用面202和限位锁定到位作用面602相互接触，起到限位作用并可完成火炮击发动作；当摇把9带动止动盘2旋达到装填位置时，第二限位作用面203和装填到位作用面601相互接触，起到限位作用并可完成弹丸的装填动作。

凸轮3的扇形凸轮301的外轮廓线公式为：

L＝L

其中：

L为扇形圆弧面301到凸轮3的转动轴线的距离；

L

θ为扇形圆弧面301扇角范围为(0°≤θ≤40°)。

进一步地，身管1腔体外壳103和回转坡膛4之间设置密封结构，参见图14所示，密封结构采用水滴形被动密封槽与主动密封圈结合的方式：

具体的水滴形被动密封槽方式为：腔体外壳103内部腔室的前后(沿身管轴向方向)两端设有第一雨滴形空腔1202，回转坡膛4的前后两端设置有第二雨滴形空腔1201，第一雨滴形空腔1202和第二雨滴形空腔1201交错分布；交错布置的雨滴形空腔与旋转坡膛4前后两侧、身管1中段空腔球面间空隙构成流动通路。

主动密封的密封方式为：身管1腔体外壳103内设置有主动密封槽1203，且主动密封槽1203与身管中心轴线同心布置，主动密封圈10安装在主动密封槽1203中，水滴形被动密封槽在内圈，主动密封槽1203和主动密封圈10设置在外圈，火药燃烧时，火药燃气首先通过交替分布的身管前后两侧的第二雨滴形空腔1201与身管腔体前后两侧第一雨滴形空腔1202，以扩大对燃气阻力，使得高压燃气压力逐渐降低到较低水平，再通过身管1腔体前后两侧密封环1203密封，起到密封作用。

本发明公开的一种置于药室前端的旋转式弹丸装填装置，其具体的工作原理如下：如图6所示，当摇把9带动凸轮3转动，凸轮3的扇形圆弧面301推动锁定销组件5上的滚子501克服弹簧502压力向止动2的径向向外运动，锁定销503在止动盘2锁定卡槽201内逐渐脱离，完成止动盘2的解锁动作，进而实现回转坡膛4的解锁，随后摇把9带动凸轮3继续转动，凸轮3的限位面与带动制动盘2的第三限位面204接触，带动止动盘2转动，进而实现回转坡膛4的转动。当止动盘2的第二限位面203与上壳体6的装填到位面601接触时，回转坡膛4停止转动，此时为装填状态。

相反地，执行限位锁定动作时，当摇把9带动凸轮3转动，凸轮3的扇形圆弧面301转动，进而带动止动盘2锁定方向转动时，止动盘2的第一限位面202与上壳体6限位锁定到位作用面602(图中601与602是不是标注错了)相接触，从而回转坡膛4到达转动极限位置，锁定销503在弹簧502的推动下卡入止动盘2的锁定卡槽201内，完成限位锁定动作。

实施例1：

本实施例提供一种较为基础的实现方式，一种中大口径非固态火炮旋转式弹丸装填装置参见图2，装置本体包括外筒身管1、止动盘2、凸轮3、回转坡膛4、锁定销组件5、上壳体6、下盖7、上盖8、摇把9。及一种水滴形被动密封槽与主动密封圈结合的密封方式，密封结构参见图14。

参阅附图3，当弹丸装填时，转动摇把9开启方向旋转前40°，凸轮3的扇形圆弧面301带动锁定销组件5的滚子501在上壳体6的滑槽603内滑动，使得锁定销503脱离止动盘2的闭锁卡槽201，完成回转坡膛4的解锁动作；转动摇把9开启方向继续旋转90°，凸轮3的第一作用面302接触止动盘2的第三限位面204，带动止动盘2和回转坡膛4开启方向旋转90°，完成回转坡膛4开启动作；待弹丸装填进入回转坡膛4后，摇把9关闭方向旋转40°，止动盘2在锁定销弹簧501的弹力及锁定销组件5卡锁作用下不发生转动，摇把9关闭方向旋转40°后，凸轮3的第二作用面303接触止动盘2的第四限位面205，会带动止动盘2关闭，当摇把9关闭方向继续旋转90°时，止动盘2的第位三限面204会接触上壳体6的限位锁定到位作用面602，回转坡膛4停止转动，锁定销件5在锁定销弹簧501压力作用下，弹入止动盘2的锁定卡槽201，完成回转坡膛4的锁定动作，等待击发。