曲大銘 于文男

(黑龍江省森林保護研究所,哈爾濱 150040)

航空點火投擲器的設計

曲大銘 于文男

(黑龍江省森林保護研究所,哈爾濱 150040)

重點從機械原理的角度闡述了為達到本機功能的實現(xiàn)而設計的幾個主要機構。

機構;曲柄連桿;安全壓力;工作原理

1 設計目的

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

2 總體設計要求

當飛機沿著要點燒的可燃物飛行時,點火器應按一定規(guī)律將點火球拋出飛機,將可燃物點燃。

點火球的點燒原理是:封閉的點火球內裝有一定量的高錳酸鉀,當點火球拋出飛機前向點火球內注入一定濃度的乙二醇水溶液,高錳酸鉀與乙二醇在點火球內發(fā)生化學反應,在點火球落到地面要點燒的可燃物時開始自燃,將可燃物點燃。

要實現(xiàn)航空點火,點火器除常規(guī)結構設計外,要有以下幾個主要機構設計。

(1)動力轉換結構。利用曲柄連桿機構將電機軸的旋轉運動轉換成驅動投球的往復運動,將點火球送到注藥機構注藥后拋出飛機。

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

(3)安全機構。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,當工作壓力達到一定壓力時,安全機構自動開啟,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工作。

1.電機,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.注藥機構,11.針頭,12.滑道,13.投球口,14.接球器,15.軸承

圖1是點火器的工作原理示意圖,其工作原理是:電機 1通過曲柄 2、連桿 3驅動接球器 14在滑道 12上作往復運動,當接球器帶著點火球運動到右端極限位置時,針頭 11將注藥機構 10中的藥液注入到點火球中,當接球器 14帶著點火球運動到左側極限位置時,點火球通過投球口 13投出飛機。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供人到注藥機構 10中,當供藥系統(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 動力轉換機構的設計

動力轉換機構由曲柄連桿機構來完成,其目的是將電機軸的旋轉運動轉換成接球器的往復直線運動。圖2是曲柄連桿機構工作原理示意圖。其工作原理為:電機軸 1作旋轉運動,通過曲柄 2和連桿 3,驅動接球器 4,帶著點火球 5,沿著滑道 6,作往復運動,完成動力轉換過程。

4 注藥機構的設計

注藥機構的目的是接球器帶著點火球作一個往復運動,到達注藥器的瞬間,由針頭向點火球內注入乙二醇藥液。工作原理如圖3所示。其工作原理為:當接球器 6帶著點火球7向左運動即將到達針頭前,將開關 3打開,藥液 2通過藥路4進入針頭 5,接球器繼續(xù)向左運動到極限位置時,針頭 5扎入點火球 7中注藥完成。當接球器 6向右運動離開時,彈簧1推動開關 3關閉藥路 4停止注藥,完成一個工作循環(huán)。

1.彈簧,2.藥液,3.開關,4.藥路,5.針頭,6.接球器,7.點火球

5 安全機構的設計

安全機構的目的是保證供藥系統(tǒng)在安全壓力范圍內工作,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關閉,保證供藥系統(tǒng)正常供藥。

以上是本機設計的幾個主要機構,除此之外還要考慮以下幾個主要問題:

(1)飛機不同的飛行速度需要投下的點火球數(shù)量是不同的,這個問題可從兩個方面來解決:首先從機械結構方面考慮電機每旋轉一次投出幾個點火球,即電機同時帶幾個接球器,根據(jù)需要本機設計同時帶 2個接球器;另一方面電機轉數(shù)要可調,隨飛機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)飛機飛行高度不同,點火球落地時間也不同,點火球一定要落到地面開始燃燒,點火球燃燒時間與乙二醇水溶液的濃度有關,所以注入點火球中乙二醇水溶液的濃度要隨飛機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。

責任編輯:李滿昌