一种辅助供弹装置、射击装置及闭环控制辅助供弹方法与流程

1.本发明属于射击机械设备技术领域，具体涉及一种辅助供弹装置、射击装置及闭环控制辅助供弹方法。


背景技术：

2.大口径机枪原装弹箱通常为60发或75发的容量，固定安装在机枪进弹口附近，随机枪俯仰，弹链从弹箱出来即进入机枪入弹口，供弹路径简单直接，供弹故障率较低。而武器站、无人炮塔，遥控枪架等无人作战装备使用大口径机枪作为主武器时，要求容弹量更大，通常为100至300发，同时要求可靠性高，在无人操作的情况下能遥控射击顺利打完满弹箱不发生故障；并且在武器站上机枪通常左右两侧为伺服俯仰轴，无法直接连接弹箱，弹箱由于需紧凑放置问题也离机枪较远。
3.为了解决武器站机枪供弹问题，传统的武器站供弹系统采用的技术方案如图1所示，采用软导引/硬导引——一种弹链通道装置，连接弹箱与机枪，弹链从弹箱出来进入软导引/硬导引通道经过一定角度与空间位置变化再进入机枪入弹口。然而，传统武器站供弹系统所使用软导引/硬导引连接弹箱与机枪的方式，无法彻底解决机枪供弹阻力大的问题，弹链从弹箱内抽出会产生一部分阻力，同时弹通过软导引/硬导引也会产生部分摩擦剐蹭阻力，形成一股较大的拖弹阻力。


技术实现要素：

4.本发明的目的是克服现有机枪供弹阻力大的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供了一种辅助供弹装置，包括外能源拨弹组件、传感器和发射控制器，所述外能源拨弹组件包括驱动机构、传动机构、单向离合器和拨弹轮，所述传感器的信号输出端与发射控制器的信号接收端连接，所述发射控制器的信号输出端与驱动机构连接，所述传动机构一端与驱动机构的活动端连接，另一端通过单向离合器与拨弹轮连接。
6.进一步的，所述传感器为对射式光电传感器、接近传感器、振动传感器中任意一种。
7.进一步的，所述驱动机构包括电机框架和电机，所述电机安装于电机框架上，所述电机的输出轴与传动机构连接。
8.进一步的，所述传动机构包括顺次齿轮啮合连接的主动齿轮、中间齿轮和从动齿轮，所述主动齿轮与驱动机构连接，所述从动齿轮与单向离合器、拨弹轮同轴连接。
9.进一步的，所述传动机构还包括齿轮盒，所述主动齿轮、中间齿轮和从动齿轮安装于该齿轮盒上，且齿轮盒位于主动齿轮、中间齿轮和从动齿轮的外侧。
10.进一步的，所述拨弹轮上沿其周向具有等间距布置的四个棘爪，将拨弹轮分为四个可与弹链啮合的弹位部。
11.进一步的，所述拨弹轮有两个，通过转动轴同轴间隔连接，所述转动轴的一端通过
单向离合器与从动齿轮连接。
12.进一步的，所述转动轴通过滑动轴承安装于驱动机构上。
13.另外，本发明提供了一种射击装置，包括机枪本体以及上述的辅助供弹装置，所述外能源拨弹组件安装于机枪本体的入弹口处，所述拨弹轮与入弹口处弹链啮合连接，所述传感器安装于机枪本体的出弹口处，且传感器的响应频率大于机枪本体的射击频率。
14.本发明还提供了采用上述射击装置的闭环控制辅助供弹方法，包括如下过程：传感器对机枪本体射击出的弹壳产生响应的电信号，并将该电信号传输给发射控制器，发射控制器对传感器的电信号进行采集和统计，发射控制器每检测到一次电信号，就向外能源拨弹组件的驱动机构发送脉冲控制驱动机构带动拨弹轮转动一个弹位，从而使得弹链向出弹口拨进一发弹。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果：(1)本发明提供的这种辅助供弹装置消除了大部分供弹阻力，采用外能源拨弹组件进行辅助拨弹，机枪无需靠自身能量直接从弹链中拖动弹链，在机枪总供弹阻力中直接消除了弹箱内部阻力与软导引摩擦阻力两大部分，通过外能源拨弹组件直接将弹链送进机枪入弹口，彻底解决机枪供弹阻力大的问题，适合武器站等无人作战武器平台的使用要求。
16.(2)本发明提供的这种辅助供弹装置中外能源拨弹组件与传感器尺寸小巧，可模块化安装使用，并且无需改变传统无人作战武器平台原结构布局形式。
17.(3)本发明提供的这种辅助供弹装置采用向离合器安装在从动齿轮与拨弹轮中间的设计，使得在输弹方向上拨弹轮可自由转动，无需带动电机转动消耗极大阻力，同时在射击过程中，电机输弹速度低于射击速度或电机停转时，弹链也可以顺利通过拨弹轮，不会产生卡死导致额外的故障。
18.(4)本发明提供的这种闭环控制辅助供弹方法通过对射击信号的采集，动态的调整供弹速度，使辅助供弹数量与射击弹数相匹配，以适应不同射击频率下的辅助供弹，有效避免了传统采用既定参数运转的电动辅助供弹方式，无法适应变化的机枪射速而容易产生故障的问题。
19.以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
20.图1是传统的武器站供弹系统的原理图；图2是本发明射击装置的结构示意图；图3是本发明辅助供弹装置中外能源拨弹组件的爆炸图；图4是本发明辅助供弹装置的拨弹示意图；图5是本发明射击装置的原理图；图6是本发明闭环控制辅助供弹方法的工作原理图。
21.附图标记说明：1、外能源拨弹组件；2、传感器；3、发射控制器；4、入弹口；5、机枪本体；6、电机框架；7、电机；8、主动齿轮；9、胀套；10、齿轮盒；11、中间齿轮；12、单向离合器；13、从动齿轮；14、拨弹轮；15、滑动轴承；16、弹链。
具体实施方式
22.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
23.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；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。
24.如图2、图3和图4所示，本实施例提供了一种辅助供弹装置，包括外能源拨弹组件1、传感器2和发射控制器3，所述外能源拨弹组件1包括驱动机构、传动机构、单向离合器12和拨弹轮14，所述传感器2的信号输出端与发射控制器3的信号接收端连接，所述发射控制器3的信号输出端与驱动机构连接，所述传动机构一端与驱动机构的活动端连接，另一端通过单向离合器12与拨弹轮14连接。在本实施例中，传感器2主要起到探测机枪射击动作，给发射控制器3原始控制信号的作用，具体的，所述传感器2可以选用对射式光电传感器、接近传感器、振动传感器等多种实现形式；发射控制器3则采集传感器2发来的信号，并使用一定的控制逻辑处理传感器2信号，将原始射击信号处理为合适时机下外能源拨弹组件1辅助拨弹的信号，此时外能源拨弹组件1辅助拨弹过程有两种工作状态：正常工作状态与拨弹轮离合状态；在正常工作状态时，驱动机构提供动力，传动机构将动力传至拨弹轮14，此时单向离合器12处于闭锁状态（即内外圈转速相同，视为固连），拨弹轮14拨动弹链16运动，起到辅助供弹的作用；在拨弹轮14离合状态时，驱动机构停止提供动力或提供的动力较小，此时单向离合器12处于离合状态（即内圈速度大于外圈速度，视为普通轴承），在输弹方向上，拨弹轮14可以自由转动，与拨弹轮14啮合的弹链16可以顺利通过拨弹轮14，不产生额外阻力，且不会产生卡死导致额外的故障。本实施例提供的这种辅助供弹装置消除了大部分供弹阻力，采用外能源拨弹组件1进行辅助拨弹，机枪无需靠自身能量直接从弹链16中拖动弹链，在机枪总供弹阻力中直接消除了弹箱内部阻力与软导引摩擦阻力两大部分，通过外能源拨弹组件1直接将弹链16送进机枪入弹口4，可彻底解决机枪供弹阻力大的问题。
25.细化的实施方式，如图3所示，所述驱动机构包括电机框架6和电机7，所述电机7安装于电机框架6上，所述电机7的输出轴与传动机构连接。优化的，电机7选用步进电机，能实现对供弹速度的精确控制。所述传动机构包括顺次齿轮啮合连接的主动齿轮8、中间齿轮11和从动齿轮13，所述主动齿轮8与电机7的输出轴通过胀套9连接，所述从动齿轮13与单向离合器12、拨弹轮14同轴连接。正常工作状态时，电机7带动主动齿轮8与中间齿轮11转动，将动力传动至从动齿轮13，此时单向离合器12处于闭锁状态，从动齿轮13将动力传动至拨弹轮14而拨动弹链16运动；拨弹轮14离合状态，即电机7处于停转或转速低于机枪弹链16速度状态，由于拨弹轮14与电机7并非齿轮固连，而有单向离合器12设置在从动齿轮13与拨弹轮14之间，在输弹方向上，拨弹轮14可自由转动，无需带动电机转动消耗极大阻力，在射击过程中，电机7输弹速度低于射击速度或电机停转时，弹链16也可以顺利通过拨弹轮14，不会产生卡死导致额外的故障；并且单向离合器12安装在从动齿轮13与拨弹轮14中间，不占用
空间，质量增加极小。
26.可优选的，所述传动机构还包括齿轮盒10，所述主动齿轮8、中间齿轮11和从动齿轮13安装于该齿轮盒10上，且齿轮盒10位于主动齿轮8、中间齿轮11和从动齿轮13的外侧。此时，齿轮盒10作为附加部件，不影响传动机构的主要功能，主要起隔绝风沙雨水等环境影响，保护齿轮的作用。
27.作为一种具体实施方式，所述拨弹轮14上沿其周向具有等间距布置的四个棘爪，将拨弹轮14分为四个可与弹链16啮合的弹位部，每个弹位90
°
，拨弹轮14转动一圈是四个弹位。优化的，所述拨弹轮14有两个，通过转动轴同轴间隔连接，两个拨弹轮14分别布置于弹链16的两侧，所述转动轴的一端通过单向离合器12与从动齿轮13连接，从动齿轮13驱动转动轴转动，而带动两个拨弹轮14同轴转动，保证了辅助供弹的稳定性。进一步的，所述转动轴通过滑动轴承15安装于驱动机构的电机框架6上，选用滑动轴承15能缩小轴承安装空间，简化方案，同时能减小摩擦，延长使用寿命。
28.另外，如图2所示，本实施例还提供了一种射击装置，包括机枪本体5以及上述的辅助供弹装置，所述外能源拨弹组件1安装于机枪本体5的入弹口4处，所述拨弹轮14与入弹口4处弹链16啮合连接，所述传感器2安装于机枪本体5的出弹口处，且传感器2的响应频率大于机枪本体5的射击频率。在本实施例中，外能源拨弹组件1与传感器2尺寸小巧，可模块化安装使用，无需改变传统无人作战武器平台原布局形式，也无论武器平台采用何种机枪组件、何种弹箱形式，何种放置位置，仅需对机枪入弹口4一个零件进行更换，即可安装本实施例的外能源拨弹组件1，同时在机枪摇架上增加转接支架即可安装传感器2，该增加的整套辅助供弹装置对武器平台原结构形式改动极小。本实施例提供的这种射击装置在传统武器站供弹方式的基础上，在软导引和机枪之间增加一套外能源拨弹组件1，使用电机7带动拨弹轮14转动，拨弹轮14带动弹链16从弹箱中拖出，送至机枪入弹口4，弹链14直接进入入弹口4无需机枪自身拖弹从而彻底消除机枪拖弹阻力。当然，该射击装置不仅适合于武器站等无人作战武器平台的使用要求，而且可适用于民用的娱乐、竞技等各个场景。
29.机枪正常射击频率为600~750发/分钟，在供弹阻力、环境温度、等诸多因素影响时，机枪射频不同，所需要的供弹速度也不一样，同时外能源辅助供弹装置能否正常工作，与辅助供弹的速度有直接关系，快了导致堵塞、慢了导致额外阻力，故让辅助供弹速度匹配时刻变化地射击速度的方法极为重要；传统的武器站采用电动辅助供弹时，通常采用控制电机的电压或者电流来调整辅助供弹速度，电机通常仅采用既定的参数运转，无法适应变化的机枪射速，容易产生故障。基于此，如图5和图6所示，本实施例提供了采用上述射击装置的闭环控制辅助供弹方法，包括弹数信号的采集和步进电机的驱动两部分，其具体工作过程如下：通过传感器2检测机枪射击状态，当机枪射击时，抛出的弹壳遮挡激光，传感器2产生响应的电信号，电信号经光耦隔离后由发射控制器3中的单片机对弹数信号进行采集和统计，发射控制器3每检测到一次弹数信号，就向控制电机7的驱动器发送脉冲控制电机7转动使拨弹轮14转动一个弹位，向出弹口拨进一发弹。
30.以最常见的机枪三发点射为例，机枪点射三发，依次抛出三个弹壳，每个弹壳抛出机枪出弹口即被传感器2检测到，向发射控制器3发送三次信号，发射控制器3则向电机7发送三段脉冲，电机7使能转动既定的三次90
°
角度，经过拨弹轮14带动弹链16向进机枪入弹
口4拨三个弹。
31.本实施例提供的这种闭环控制辅助供弹方法能根据实时射击情况实时自适应调整的电机控制策略，采用射击n发补充n发的控制策略，且补充速度考虑信号延迟时间及检测延迟时间后能大于射击速度，以此来保证辅助供弹速度始终匹配机枪射击速度，实现射击1发即供应一发，无论机枪采用点射或长连射均能及时不多不少补充已射弹数的目的。
32.以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。