曲大銘 于文男

(黑龍江省森林保護(hù)研究所,哈爾濱 150040)

航空點(diǎn)火投擲器的設(shè)計

曲大銘 于文男

(黑龍江省森林保護(hù)研究所,哈爾濱 150040)

重點(diǎn)從機(jī)械原理的角度闡述了為達(dá)到本機(jī)功能的實(shí)現(xiàn)而設(shè)計的幾個主要機(jī)構(gòu)。

機(jī)構(gòu);曲柄連桿;安全壓力;工作原理

1 設(shè)計目的

計劃燒除是森林防火中的一項重要技術(shù)措施,由于安全原因,計劃燒除對天氣等自然條件要求非常嚴(yán)格,因此,可實(shí)施計劃燒除的時間非常短,航空點(diǎn)火實(shí)施計劃燒除可在極短時間內(nèi)完成大面積的點(diǎn)燒工作。

2 總體設(shè)計要求

當(dāng)飛機(jī)沿著要點(diǎn)燒的可燃物飛行時,點(diǎn)火器應(yīng)按一定規(guī)律將點(diǎn)火球拋出飛機(jī),將可燃物點(diǎn)燃。

點(diǎn)火球的點(diǎn)燒原理是:封閉的點(diǎn)火球內(nèi)裝有一定量的高錳酸鉀,當(dāng)點(diǎn)火球拋出飛機(jī)前向點(diǎn)火球內(nèi)注入一定濃度的乙二醇水溶液,高錳酸鉀與乙二醇在點(diǎn)火球內(nèi)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),在點(diǎn)火球落到地面要點(diǎn)燒的可燃物時開始自燃,將可燃物點(diǎn)燃。

要實(shí)現(xiàn)航空點(diǎn)火,點(diǎn)火器除常規(guī)結(jié)構(gòu)設(shè)計外,要有以下幾個主要機(jī)構(gòu)設(shè)計。

(1)動力轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)。利用曲柄連桿機(jī)構(gòu)將電機(jī)軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換成驅(qū)動投球的往復(fù)運(yùn)動,將點(diǎn)火球送到注藥機(jī)構(gòu)注藥后拋出飛機(jī)。

(2)注藥機(jī)構(gòu)。將藥泵供應(yīng)的藥液乙二醇在點(diǎn)火球到來時注入到點(diǎn)火球中,點(diǎn)火球離開時停止注藥,循環(huán)作業(yè)。

(3)安全機(jī)構(gòu)。藥泵的供藥量要大于或等于注藥量,才能滿足工作要求,多余的供藥量積累時,供藥系統(tǒng)的工作壓力逐漸增加,當(dāng)工作壓力達(dá)到一定壓力時,安全機(jī)構(gòu)自動開啟,使多余的藥液回到藥箱中,保證系統(tǒng)的工作壓力在安全壓力范圍內(nèi)工作。

1.電機(jī),2.曲柄,3.連桿,4.供藥管路,5.安全閥,6.藥泵,7.出藥管路,8.回藥管路,9.藥箱,10.注藥機(jī)構(gòu),11.針頭,12.滑道,13.投球口,14.接球器,15.軸承

圖1是點(diǎn)火器的工作原理示意圖,其工作原理是:電機(jī) 1通過曲柄 2、連桿 3驅(qū)動接球器 14在滑道 12上作往復(fù)運(yùn)動,當(dāng)接球器帶著點(diǎn)火球運(yùn)動到右端極限位置時,針頭 11將注藥機(jī)構(gòu) 10中的藥液注入到點(diǎn)火球中,當(dāng)接球器 14帶著點(diǎn)火球運(yùn)動到左側(cè)極限位置時,點(diǎn)火球通過投球口 13投出飛機(jī)。于此同時,藥泵 6源源不斷地將藥箱 9中的藥液通過出藥管路 7、安全閥 5和供藥管路 4供人到注藥機(jī)構(gòu) 10中,當(dāng)供藥系統(tǒng)的壓力高于安全壓力時,安全閥 5開啟,多余的藥液通過回藥管路 8回到藥箱 9中。

3 動力轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的設(shè)計

動力轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)由曲柄連桿機(jī)構(gòu)來完成,其目的是將電機(jī)軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換成接球器的往復(fù)直線運(yùn)動。圖2是曲柄連桿機(jī)構(gòu)工作原理示意圖。其工作原理為:電機(jī)軸 1作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動,通過曲柄 2和連桿 3,驅(qū)動接球器 4,帶著點(diǎn)火球 5,沿著滑道 6,作往復(fù)運(yùn)動,完成動力轉(zhuǎn)換過程。

4 注藥機(jī)構(gòu)的設(shè)計

注藥機(jī)構(gòu)的目的是接球器帶著點(diǎn)火球作一個往復(fù)運(yùn)動,到達(dá)注藥器的瞬間,由針頭向點(diǎn)火球內(nèi)注入乙二醇藥液。工作原理如圖3所示。其工作原理為:當(dāng)接球器 6帶著點(diǎn)火球7向左運(yùn)動即將到達(dá)針頭前,將開關(guān) 3打開,藥液 2通過藥路4進(jìn)入針頭 5,接球器繼續(xù)向左運(yùn)動到極限位置時,針頭 5扎入點(diǎn)火球 7中注藥完成。當(dāng)接球器 6向右運(yùn)動離開時,彈簧1推動開關(guān) 3關(guān)閉藥路 4停止注藥,完成一個工作循環(huán)。

1.彈簧,2.藥液,3.開關(guān),4.藥路,5.針頭,6.接球器,7.點(diǎn)火球

5 安全機(jī)構(gòu)的設(shè)計

安全機(jī)構(gòu)的目的是保證供藥系統(tǒng)在安全壓力范圍內(nèi)工作,工作原理如圖4所示。其工作原理為:藥泵將藥箱中的藥液通過出藥管 4和供藥管 5連續(xù)不斷地供入注藥器中,由于連續(xù)供藥,供藥量大于或等于注藥量,供藥系統(tǒng)的壓力在逐漸上升,當(dāng)系統(tǒng)壓力大于安全壓力時,彈簧 2被壓縮,閥門3開啟,多余的藥液通過回藥管 1回到藥箱中,供藥系統(tǒng)減壓,當(dāng)供藥系統(tǒng)壓力低于供藥壓力時,在彈簧 2的作用下,閥門 3關(guān)閉,保證供藥系統(tǒng)正常供藥。

以上是本機(jī)設(shè)計的幾個主要機(jī)構(gòu),除此之外還要考慮以下幾個主要問題:

(1)飛機(jī)不同的飛行速度需要投下的點(diǎn)火球數(shù)量是不同的,這個問題可從兩個方面來解決:首先從機(jī)械結(jié)構(gòu)方面考慮電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一次投出幾個點(diǎn)火球,即電機(jī)同時帶幾個接球器,根據(jù)需要本機(jī)設(shè)計同時帶 2個接球器;另一方面電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)要可調(diào),隨飛機(jī)飛行速度變化而變化。

1.回藥管,2.彈簧,3.閥門,4.出藥管,5.供藥管

(2)飛機(jī)飛行高度不同,點(diǎn)火球落地時間也不同,點(diǎn)火球一定要落到地面開始燃燒,點(diǎn)火球燃燒時間與乙二醇水溶液的濃度有關(guān),所以注入點(diǎn)火球中乙二醇水溶液的濃度要隨飛機(jī)飛行高度的不同而不同。

S776.29

B

1674-6341(2010)01-0045-02

2009-11-18

曲大銘 (1957-),男,遼寧昌圖人,高級工程師。

責(zé)任編輯:李滿昌