CN103213682B - 直升机智能森林灭火航弹横置式投放装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供直升机智能森林灭火航弹横置式投放装置，包括投放装置吊舱、灭火航弹、航弹垫片、控制机构；投放装置吊舱包括上梁、上横梁、下梁、下横梁，上梁和上横梁固定在一起组成上平面框架，下梁和下横梁固定在一起组成下平面框架，上平面框架上固定有上面板，下平面框架上安装有下面板，在上面板和下面板的前后方向上设置第一类型隔板，在上面板和下面板的左右方向上、左右两端分别设置侧面板和第二类型隔板，灭火航弹安装在由上面板、下面板、侧面板、第二类型隔板组成的空间里，控制机构安装在侧面板的下部。本发明可以精确控制吊舱的投弹动作，整体结构紧凑，从而降低风阻，提高了灭火航弹投放的准确性与稳定性。

Description

直升机智能森林灭火航弹横置式投放装置

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。

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。在森林火灾现场，最先起火的往往是矮小的灌木丛和地面植被，称之为地面火。当地面火伴有大风时，或遇到树干上缠绕着藤蔓植物和低垂下来的树枝，火便上升到树冠，成为树冠火。火借风势、风助火威，传播、蔓延极其迅速，1987年中国大兴安岭、2008年美国加州、澳洲的森林大火，都是树冠火起主导作用。

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。

发明内容

本发明的目的在于提供一种便于直升机吊挂、运输、投弹的直升机智能森林灭火航弹横置式投放装置。

本发明的目的是这样实现的：

本发明直升机智能森林灭火航弹横置式投放装置，其特征是：包括投放单元，投放单元包括投放装置吊舱、灭火航弹、航弹垫片、控制机构；投放装置吊舱包括上梁、上横梁、下梁、下横梁，上梁和上横梁固定在一起组成上平面框架，下梁和下横梁固定在一起组成下平面框架，上平面框架上固定有上面板，下平面框架上安装有下面板，在上面板和下面板的前后方向上设置第一类型隔板，在上面板和下面板的左右方向上、左右两端分别设置侧面板和第二类型隔板，侧面板的上端设置第一通孔，上平面框架端部的上横梁上设置第二通孔，第一通孔和第二通孔配合形成转动副，使侧面板能绕上平面框架端部的上横梁转动，第二类型隔板固定在上横梁和下横梁之间，灭火航弹安装在由上面板、下面板、侧面板、第二类型隔板组成的空间里，灭火航弹前后之间通过第一类型隔板隔开，灭火航弹上下之间通过航弹垫片隔开，下面板的右端设置第三通孔，下梁上与第三通孔对应的位置上设置第四通孔，第三通孔和第四通孔配合形成转动副，使下面板能绕下梁转动，控制机构安装在侧面板的下部。

本发明还可以包括：

1、下面板的左端设置伸出轴，伸出轴外侧设有环形槽，伸出轴上开设圆孔，压缩弹簧安装在环形槽内，压缩弹簧一端固定在环形槽底部，另一端可自由伸缩；控制机构包括牵引电磁铁支撑座、牵引电磁铁、拉饵、拉杆、圆柱卡销、拉杆座，牵引电磁铁支撑座固定在在侧面板下部的中间，牵引电磁铁安装在牵引电磁铁支撑座上，拉饵与牵引电磁铁的铁芯伸出端连接，拉杆座固定在侧面板下部的两端，拉杆有两个，两个拉杆的外端分别套在各自的拉杆座上，内端通过销轴与拉饵连接在一起，使拉杆可以绕拉杆座旋转，拉杆上安装圆柱卡销，圆柱卡销可伸入伸出轴的圆孔内或在拉杆的带动下抽出，侧面板下部设置伸出轴圆孔，当侧面板处于垂直状态时，伸出轴穿出伸出轴圆孔。

2、所述的投放单元有两组，两组投放单元对称布置、共用一个第二类型隔板。

3、所述的航弹垫片为凹陷结构，该凹陷结构与灭火航弹轮廓相吻合。

4、上梁上安装吊环，下梁下端安装支座，下面板下端安装支撑圆块。

本发明的优势在于：

1.投放装置控制智能化，控制***可以精确控制吊舱的投弹动作。

2.整体结构紧凑，从而降低风阻，提高了灭火航弹投放的准确性与稳定性。

3.投放装置结构简单，便于安装与卸载灭火航弹，提高了灭火的及时性。

4.制造安装方便，降低了制造成本，实用性强。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为总装侧视图；

图3为直升机吊载航弹投放装置示意图；

图4a为航弹投放装置单行单列框架结构图a，图4b为航弹投放装置单行单列框架结构图b，图4c为航弹投放装置单行单列框架结构图c；

图5a为航弹投放装置侧面板结构图a，图5b为航弹投放装置侧面板结构图b；

图6a为航弹投放装置下面板结构图a，图6b为航弹投放装置下面板结构图b；

图7a为灭火航弹安装示意图a，图7b为灭火航弹安装示意图b；

图8a为控制结构控制灭火航弹投放主视图a，图8b为控制结构控制灭火航弹投放主视图b；

图9为控制结构控制灭火航弹投放侧视图；

图10为控制结构控制灭火航弹投放过程示意图；

图11为本发明三维视图。

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1～11，本发明专为直八直升机设计，考虑到了直八直升机的外挂载重以及其他参数，航弹投放装置最大化的减轻了各部件质量，提高了灭火剂的携带数量。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。因此，有必要根据其特点设计一种与其适配的智能森林灭火航弹投放装置。这种投放装置，区别于以前的灭火子母弹投放装置，将其母弹部分的功能整合到投放装置内，相当于直接投放子母式灭火航弹的子弹，从而能使其载荷与有效载弹量之比、挂载装弹、投放等工作过程达到优化配置。

本发明是通过下述技术方案来实现的：

本发明主要包括投放装置吊舱1和灭火航弹2、航弹垫片3、控制机构16等。

投放装置吊舱1用于固定安装灭火航弹2及控制机构16。如图1、2所示，主要由吊环4、上梁5、侧梁6、横梁9、下梁11、上面板7、侧面板8、下面板10、隔板12、隔板14、支撑圆块13、支座15等组成。

图4是投放装置吊舱1中单行单列的基本结构，整个投放装置吊舱1可以看作是其组合体。如图所示，上梁5、侧梁6、横梁9、下梁11焊接为一整体，组成投放装置吊舱1的整体框架。其中横梁9上设有通孔17。下梁11尾端设有通孔18，中部位置设有螺纹孔19。

如图4、7、8所示，上面板7焊接于上梁5和横梁9构成的平面框架上面。隔板12固连在上梁5与下梁11之间。隔板14固连在上下横梁9之间。隔板12与隔板14一起作用使灭火航弹2横向固定。

侧面板8如图5所示，其上端设有一通孔20，通过销轴使其连接在横梁9的通孔17上，组成转动副，使得侧面板8能够绕上部横梁9转动。其下端设有两个如图所示的孔21，以及两个螺纹孔22。

下面板10如图6所示，一端设有一通孔23，通过销轴使其连接在下梁11的通孔18上，组成转动副，使得下面板10能够绕下梁11转动。另一端设有两个伸出轴25。伸出轴25外侧设有环形槽26。伸出轴25上设有圆孔27。在下面板10中间部位两侧各有一螺纹孔24。

如图10所示，拉伸弹簧28一端圆环通过螺钉固定在下面板10中间部位的螺纹孔24上，另一端通过螺钉固定在下梁11的螺纹孔19上。拉伸弹簧28不影响下面板10绕下梁11的转动，其作用是保证下面板10的位姿不会垂直于下梁11。

如图1、2、4所示，多个支座15焊接于下梁11下端面，用于支撑整个吊舱1，使下梁与地面保持空隙。支撑圆块13自由安放于下面板10下方，用于使下面板10的上平面保持水平。

航弹垫片3用于分隔和支撑灭火航弹2。如图7所示，安装于灭火航弹2之间。

如图3所示，多个吊环4与上梁5固连，通过吊环4与吊索29使投放装置吊载于直升机30上。

控制机构16用于控制灭火航弹2的投放。如图8、9所示，主要由牵引电磁铁支撑座31、牵引电磁铁33、拉饵32、拉杆34、圆柱卡销35、拉杆座36等组成。

如图9所示，牵引电磁铁支撑座31焊接在侧面板8中间下部。牵引电磁铁33固定在牵引电磁铁支撑座31上。拉饵32通过圆柱销与牵引电磁铁33的铁芯伸出端连接。拉杆座36通过螺栓连接固定在侧面板8下部的螺纹孔22中。拉杆34一端圆环套在拉杆座36上，一端通过销轴与拉饵32连接在一起，拉杆34可以绕拉杆座36旋转。拉杆34上装有通过销轴连接的圆柱卡销35。

如图8所示，压缩弹簧37安装在伸出轴25外侧的环形槽26内，压缩弹簧37一端固定在环形槽26底部，另一端可自由伸缩。

一、灭火航弹的安装

如图2、7、8所示：将航弹投放装置稳定安放于地面。将侧面板8向上旋转，使得吊舱口打开。将支撑圆块13自由安放于下面板10下方，使得下面板10的上平面处于水平状态，为安装航弹垫片3与灭火航弹2做好准备。如图7所示，依次安装航弹垫片3以及灭火航弹2，至装满为止。

牵引电磁铁33通电，内部铁芯受到磁力的作用向内部运动，带动拉饵32运动。此动作通过拉杆34的杠杆作用使圆柱卡销35向上运动。将侧面板8向下旋转并挤压压缩弹簧37，使侧面板8上的孔21穿过下面板10上的伸出轴25，侧面板8处于竖直状态。此时牵引电磁铁33断电，牵引电磁铁33的内部铁芯在自身弹性势能作用下回到原位，由于机构间的影响，圆柱卡销35向下运动，穿入伸出轴25上的圆孔27。圆柱卡销35卡住侧面板8使其固定，完成封闭吊舱的动作。

重复以上动作，根据实际灭火任务需要，依次安装灭火航弹2。

二、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30上垂下的吊索挂钩钩挂在投放装置的吊环4上。当发生森林火灾时，直升机30将装载好的航弹投放装置吊运至森林火场上空，通过控制机构16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。

具体的投放过程如下：如图8、9、10所示，上位机发出指令至需投放的灭火航弹2相对应的控制机构16。控制机构16中的牵引电磁铁33通电工作，内部铁芯受到磁力的作用向内部运动，带动拉饵32运动。此动作通过拉杆34的杠杆作用使圆柱卡销35向上运动，圆柱卡销35脱离伸出轴25上的圆孔27。在压缩弹簧37已储存的弹力作用下，侧面板8旋转并脱离下面板10的伸出轴25。下面板10在灭火航弹2及航弹垫片3重力作用下向下旋转，灭火航弹2及航弹垫片3下落完成投放动作。

由控制机构16依据任务现场环境控制航弹投放数量。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。

三、灭火航弹的卸载和重新装载

当直升机吊载航弹投放装置回到装载基地时，若森林火灾仍未扑灭，则继续装载灭火航弹2以便下次投放灭火。若森林火灾扑救完毕，而航弹投放装置中仍有未投放的灭火航弹2，则需要进行卸载。

需继续装载时，由于拉伸弹簧28的作用，下面板10在重力作用下不会垂直于下梁11。在投放吊舱1降落至地面过程中，下面板10重新回到原位。重复上述的灭火航弹安装过程重新装载灭火航弹2。

需进行卸载时，牵引电磁铁33通电工作，内部铁芯受到磁力的作用向内部运动，带动拉饵32运动。此动作通过拉杆34的杠杆作用使圆柱卡销35向上运动，圆柱卡销35脱离伸出轴25上的圆孔27。在压缩弹簧37已储存的弹力作用下，侧面板8旋转并脱离下面板10。将侧面板8向上旋转，打开吊舱口，从上到下依次卸载灭火航弹2及航弹垫片3。完成卸载工作。

本装置满载弹量重量略小于3000kg，单颗灭火弹重量20kg，总载弹量96颗，实际装载ABC超细干粉灭火剂1296kg。适合于直八型直升机或类似参数直升机，如米171使用。每架次满载飞行，可完全控制重特大森林火灾70-140米火线。

Claims (9)

1.直升机智能森林灭火航弹横置式投放装置，其特征是：包括投放单元，投放单元包括投放装置吊舱、灭火航弹、航弹垫片、控制机构；投放装置吊舱包括上梁、上横梁、下梁、下横梁，上梁和上横梁固定在一起组成上平面框架，下梁和下横梁固定在一起组成下平面框架，上平面框架上固定有上面板，下平面框架上安装有下面板，在上面板和下面板的前后方向上设置第一类型隔板，在上面板和下面板的左右方向上、左右两端分别设置侧面板和第二类型隔板，侧面板的上端设置第一通孔，上平面框架端部的上横梁上设置第二通孔，第一通孔和第二通孔配合形成转动副，使侧面板能绕上平面框架端部的上横梁转动，第二类型隔板固定在上横梁和下横梁之间，灭火航弹安装在由上面板、下面板、侧面板、第二类型隔板组成的空间里，灭火航弹前后之间通过第一类型隔板隔开，灭火航弹上下之间通过航弹垫片隔开，下面板的右端设置第三通孔，下梁上与第三通孔对应的位置上设置第四通孔，第三通孔和第四通孔配合形成转动副，使下面板能绕下梁转动，控制机构安装在侧面板的下部。

2.根据权利要求1所述的直升机智能森林灭火航弹横置式投放装置，其特征是：下面板的左端设置伸出轴，伸出轴外侧设有环形槽，伸出轴上开设圆孔，压缩弹簧安装在环形槽内，压缩弹簧一端固定在环形槽底部，另一端可自由伸缩；控制机构包括牵引电磁铁支撑座、牵引电磁铁、拉饵、拉杆、圆柱卡销、拉杆座，牵引电磁铁支撑座固定在在侧面板下部的中间，牵引电磁铁安装在牵引电磁铁支撑座上，拉饵与牵引电磁铁的铁芯伸出端连接，拉杆座固定在侧面板下部的两端，拉杆有两个，两个拉杆的外端分别套在各自的拉杆座上，内端通过销轴与拉饵连接在一起，使拉杆可以绕拉杆座旋转，拉杆上安装圆柱卡销，圆柱卡销可伸入伸出轴的圆孔内或在拉杆的带动下抽出，侧面板下部设置伸出轴圆孔，当侧面板处于垂直状态时，伸出轴穿出伸出轴圆孔。

3.根据权利要求1或2所述的直升机智能森林灭火航弹横置式投放装置，其特征是：所述的投放单元有两组，两组投放单元对称布置、共用一个第二类型隔板。

4.根据权利要求1或2所述的直升机智能森林灭火航弹横置式投放装置，其特征是：所述的航弹垫片为凹陷结构，该凹陷结构与灭火航弹轮廓相吻合。

5.根据权利要求3所述的直升机智能森林灭火航弹横置式投放装置，其特征是：所述的航弹垫片为凹陷结构，该凹陷结构与灭火航弹轮廓相吻合。

6.根据权利要求1或2所述的直升机智能森林灭火航弹横置式投放装置，其特征是：上梁上安装吊环，下梁下端安装支座，下面板下端安装支撑圆块。

7.根据权利要求3所述的直升机智能森林灭火航弹横置式投放装置，其特征是：上梁上安装吊环，下梁下端安装支座，下面板下端安装支撑圆块。

8.根据权利要求4所述的直升机智能森林灭火航弹横置式投放装置，其特征是：上梁上安装吊环，下梁下端安装支座，下面板下端安装支撑圆块。

9.根据权利要求5所述的直升机智能森林灭火航弹横置式投放装置，其特征是：上梁上安装吊环，下梁下端安装支座，下面板下端安装支撑圆块。