一种电磁枪的自动装填装置的制作方法

1.本发明涉及电磁枪技术领域，特别涉及一种电磁枪的自动装填装置。


背景技术：

2.弹药自动装填技术一直是世界各国武器研究与发展的热点，是关乎自动武器作战性能优劣的一项极为重要技术，直接影响自动武器的最大射速与击靶精度。目前随着火药武器发展越发成熟，火药爆发能量有效利用率现基本到达瓶颈，若想提高弹药发射速度就必须增大火药质量，弹药就必须做的更大，火药本身爆发能量的局限性也逐渐暴露。相比之下电磁枪以其发射能量高，发射过程可控、安全性高等优势逐渐进入人们视野，成为现代武器的新亮点，是当今世界各国武器研究的重中之重，也是面向未来战场超高射速、超高精度武器研究和发展的重要方向，因此，电磁武器具有极高的开发利用价值。
3.自动装填机构是自动武器的核心组成机构，是保障武器连续自动高频发射的关键。然而目前的自动装填机构全是基于火药武器发射原理研制，电磁枪武器自动装填机构尚属空白。传统火药武器自动装填结构非常紧凑且主要基于火药爆炸产生的高压燃气产生驱动力完成自动装填。但是在电磁枪中，由于各种电场、磁场等多种物理场的存在，各种结构过于紧凑造成局部零件的磁化，这就会引起发射过程的干扰；由于电磁枪的枪弹本身并不携带任何火药，自动装填机构就无法利用高压燃气产生驱动力实现高频发射；电磁发射过程中往往伴随高温融化金属的喷射，造成自动装填运作环境污染；电磁发射是基于电磁力加速原理，过程中涉及高电压大电流的使用，因此自动装填机构需具备良好的绝缘性，避免人为操作时发生触电事故；电磁连续发射过程会产生高温需严格控制发射频率，频率过高则会造成武器系统的热损伤，频率过低则会造成武器系统效率低下，达不到优秀的作战性能。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种能够解决电磁枪自动装填过程中遇到的抗污、绝缘安全、运作可靠性诸多问题的电磁枪自动装填装置。
5.为实现上述目的，本发明的电磁枪自动装填装置，包括驱动机构、传动机构、取弹机构和推弹机构，所述驱动机构和所述传动机构动力连接，所述传动机构与所述取弹机构和所述推弹机构连接，所述驱动机构通过所述传动机构传动带动所述取弹机构做取弹动作、所述推弹机构做推弹动作；其中，所述取弹机构包括取弹结构和间歇转动结构，所述间歇转动结构分别与所述取弹结构和所述传动机构连接，所述传动机构通过所述间歇转动结构的作用下带动所述取弹结构间歇转动并在转动周期内将枪弹送至推送位置，所述推弹机构将所述推送位置的枪弹推送到发射机构发射。
6.进一步，所述推弹机构包括推杆，所述推杆的尾端设置有条形限位孔，所述推杆的头端设置有推弹头，所述推弹头由耐高温、刚性、绝缘的非金属材料制成。
7.进一步，所述推弹头的材质为g10。
8.进一步，所述传动机构包括齿轮传动组和曲柄圆盘，所述曲柄圆盘和所述齿轮传动组连接，通过所述曲柄圆盘上的销轴安装在所述限位孔中以将所述曲柄圆盘和所述推杆的尾端连接，所述驱动机构带动所述齿轮传动组和所述曲柄圆盘转动，在所述曲柄圆盘和所述推杆的配合下将所述驱动机构驱动所述齿轮传动组和所述曲柄圆盘的转动转化为所述推杆前后往复运动。
9.进一步，所述取弹机构的外侧还设置有对枪弹进行导向定位的弧形导轨。
10.进一步，所述取弹结构包括第一取弹轮、第二取弹轮和拨弹轮，所述拨弹轮的周向设置有多个间隔设置的置弹槽，所述第一取弹轮和所述第二取弹轮的周向设置有多个间隔设置的钩爪，所述第一取弹轮、所述拨弹轮和所述第二取弹轮沿轴线方向依次布置且固连为一体。
11.进一步，所述间歇转动结构包括转轮和套筒，所述转轮的周向上间隔设置有沿轴线延伸的多个条形凹槽和沿周向延伸的波浪形凹槽，所述套筒内周向上间隔设置有多个凸起，所述转轮套装在所述套筒中，并在凸起和凹槽的配合下使所述间歇转动结构做间歇转动。
12.进一步，所述取弹结构通过第一支架架设在第一位置，所述间歇转动结构和所述推弹机构通过第二支架架设在第二位置，所述传动机构和所述驱动机构通过第三支架架设在第三位置，所述第一位置、所述第二位置和所述第三位置按照驱动顺序依序设置。
13.进一步，所述电磁枪自动装填装置与电磁枪发射装置之间还设置有隔板。
14.进一步，所述驱动机构为伺服电机。
15.本发明在驱动机构、传动机构、取弹机构和推弹机构配合下能够实现电磁枪弹的自动可靠装填，适配无火药的电磁枪弹的装填需求。此外，在间歇转动结构和驱动机构的配合下还可以对枪弹的装填频率加以控制，避免频率过高造成电磁发射机构的热损伤，进而影响电磁枪的正常发射。
16.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本发明一实施例的自动装填装置的结构示意图；
19.图2为本发明一实施例的驱动机构的结构示意图；
20.图3为本发明一实施例的传动机构的结构示意图；
21.图4为本发明一实施例的推弹机构的结构示意图；
22.图5为本发明一实施例的推弹机构安装方式的结构示意图；
23.图6为本发明一实施例的取弹机构的结构示意图；
24.图7为本发明一实施例取弹结构中的取弹轮的结构示意图；
25.图8为本发明一实施例取弹结构中的拨弹轮的结构示意图；
26.图9为本发明一实施例间歇转动结构中的转轮的结构示意图；
27.图10为本发明一实施例间歇转动结构中的套筒的结构示意图；
28.图11为本发明一实施例的弧形导轨的结构示意图；
29.图12为本发明自动装填装置装填时间分配图。
具体实施方式
30.现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本发明将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。
31.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
32.全文中描述使用的术语“顶部”、“底部”、“在
……
上方”、“下”和“在
……
上”、“左右方向”、“上下方向”是相对于装置的部件的相对位置，例如装置内部的顶部和底部衬底的相对位置。可以理解的是装置是多功能的，与它们在空间中的方位无关。
33.术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含所指示的技术特征的数量。由此，限定的“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括一个或者更多个该特征。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。
34.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
35.如图1所示，本发明的电磁枪自动装填装置包括驱动机构1、传动机构2、取弹机构3和推弹机构4，所述驱动机构1和所述传动机构2动力连接，所述传动机构2与所述取弹机构3和所述推弹机构4连接，所述驱动机构1通过所述传动机构2传动带动所述取弹机构3做取弹动作、所述推弹机构4做推弹动作；其中，所述取弹机构3包括取弹结构31和间歇转动结构32，所述间歇转动结构32分别与所述取弹结构31和所述传动机构2连接，所述传动机构2通过所述间歇转动结构32的作用下带动所述取弹结构31间歇转动并在转动周期内将枪弹送至推送位置10，所述推弹机构4将所述推送位置的枪弹推送到发射机构发射。间歇转动结构32在转动周期内可以在传动机构2的带动下转动，进而带动取弹结构31随之转动，来实现取弹操作。取弹结构31转动将枪弹从弹链上剥离并落入取弹结构31，随取弹结构31转动至推送位置。间歇转动结构32在非转动周期内不能在传动机构2的带动下转动，在此阶段取弹结构31在没有动力下也不转动，停止装填动作。转动周期和非转动周期的间隔时间还可以通过驱动机构1来控制，通过间歇转动结构和驱动机构的配合下还可以对枪弹的装填频率加以控制，避免频率过高造成电磁发射机构的热损伤，进而影响电磁枪的正常发射。
36.如图2和3所示，驱动机构1可以采用伺服电机，伺服电机的转轴与传动机构2动力连接，通过伺服电机的转轴旋转带动传动机构2动作。所述传动机构2包括齿轮传动组和曲柄圆盘21，齿轮传动组包括主动轮22和从动轮23，伺服电机的转轴通过键11与主动轮22连接，主动轮22和从动轮23啮合连接，从动轮23通过固定键与曲柄圆盘21上的转轴进行周向
固定，其轴向固定可采用轴端挡圈、夹紧螺母等多种方式固定。伺服电机旋转带动主动轮22、从动轮23和曲柄圆盘21旋转。伺服电机的作用是为装填机构的运作提供源动力，并且可以运用相关算法如传统pid、自抗扰、模型预测等对电机输出转速与力矩进行精确控制，进而可准确控制装填机构的装填发射频率。因此，采用驱动机构与传动机构配合可有效解决电磁枪在无火药燃气动力下的动力驱动问题和发射频率准确控制问题。需要说明的是，传动机构与驱动机构之间传动方式并不局限采用齿轮传动，其也可以通过联轴器和转轴直接连接，本发明并不以此为限制。
37.如图4和5所示，所述推弹机构4包括推杆41，所述推杆41的尾端设置有条形限位孔43，所述推杆41的头端设置有推弹头42，所述推弹头42由耐高温、刚性、绝缘的非金属材料制成，例如可以为g10等。推弹机构由支架6支撑，支架6前后方向设置两个导引孔，推杆41穿过两个导引孔并在导引孔的导向作用下保证推杆41始终做平移运动。推弹机构4的主要作用是将滑落至推送位置的枪弹推送至后端的电磁发射机构中，完成最后的装填操作。推弹头42采用耐高温、刚性、绝缘的非金属材料，确保在装填过程中始终保证无电流电压传至装填机构中，具备良好的绝缘耐压性能，避免对电磁发射造成干扰。所述曲柄圆盘21和所述齿轮传动组连接，通过所述曲柄圆盘21上的销轴211安装在推杆41的限位孔43中，曲柄圆盘21旋转，进而可以带动推杆41能够前后平移移动。因此，在所述曲柄圆盘21和所述推杆41的配合下将所述驱动机构1驱动所述齿轮传动组和所述曲柄圆盘21的旋转运动转化为所述推杆41前后往复运动，进而可以将驱动力应用于推弹机构与取弹机构。为了降低摩擦齿轮传动组和曲柄圆盘中间可以设置有转轴，转轴一端利用端盖81固定，防止转轴从中脱出。
38.如图6所示，取弹机构3包括取弹结构31和间歇转动结构32，取弹结构31靠近电磁发射机构一侧，间歇转动结构32靠近传动机构2一侧。间歇转动结构32的主要作用是在转动周期内将传动机构2传动的推动力转化为旋转力输出以带动取弹结构31旋转，在非转动周期内将传动机构2传动的推动力转化为自身的平移运动。取弹结构31的主要作用是通过取弹结构31旋转将弹链上的枪弹剥取后输送至下方的推送位置，以便后续推动机构进行推弹操作。
39.如图7和8所示，取弹结构31枪弹剥取和输送功能是依靠自身结构所实现。所述取弹结构31包括第一取弹轮311、第二取弹轮313和拨弹轮312，所述拨弹轮312的周向设置有多个间隔设置的置弹槽，所述第一取弹轮311和所述第二取弹轮313的结构相同周向设置有多个间隔设置的钩爪，所述第一取弹轮311、所述拨弹轮312和所述第二取弹轮313沿轴线方向依次布置且固连为一体。在第一取弹轮311、所述拨弹轮312和所述第二取弹轮313一起旋转时，通过第一取弹轮和第二取弹轮上的钩爪将弹链上的枪弹剥取下来，取下来的枪弹可以容置在拨弹轮312的容弹槽中，子弹就可以随取弹结构旋转而输送至推送位置。为了防止枪弹在输送过程中掉落，可以在取弹结构3的外侧设置对其进行导向定位的弧形导轨33、34，弧形导轨33、34可以分别与第一取弹轮311、第二取弹轮313对应设置，以便子弹可以沿弧形导轨33、34迅速滑落至推送位置，弧形导轨的结构参见图11。
40.如图9和10所示，间歇转动结构32在传动机构带动下转动或不转动是依靠自身结构实现。所述间歇转动结构32包括转轮321和套筒322，转轮321上具有转轮杆和转轮体，转轮杆穿过第一取弹轮311、第二取弹轮313和拨弹轮312的中心孔后固定，主要作为间歇转动结构转动的转轴使用。转轮体上的周向上间隔设置有沿轴线延伸的多个条形凹槽3211和沿
周向延伸的波浪形凹槽3212。所述套筒322上具有套筒杆和套筒体，套筒杆与推杆41固定连接，能够随推杆41前后往复运动，套筒体内周向上间隔设置有多个凸起3221。所述转轮321套装在所述套筒322中，并在凸起3221和凹槽3211、3212的配合下使所述间歇转动结构32做间歇转动。具体来说，在初始位置凸起3221位于波浪形凹槽3212中，推杆41向前推动带动套筒322的套筒杆向前运动，凸起3221在波浪形凹槽3212的限位下将套筒322的向前平移移动转化为转轮321的转动，通过转轮321的转轮杆带动取弹结构31一起转动，此周期定义为间歇转动结构的转动周期，在转动周期内取弹结构31可以在间歇转动结构32的带动下旋转。随着套筒322向前移动，凸起3221从波浪形凹槽3212进入到条形凹槽3211中，受条形凹槽3211的限制，此时转轮321不再旋转，此周期定义为间歇转动结构的非转动周期，在非转动周期内取弹结构31不能转动。在推杆41在曲柄圆盘的带动下向后移动，套筒322随之向后移动，在凸起3221从条形凹槽3211返回至波浪形凹槽3212中后，转轮321又可以带动取弹结构31一起旋转，如此转动周期和非转动周期一直往复，实现机构的间歇转动功能，进而控制装弹的频率。装填时间分配可以参见图12所示。
41.可选的，所述取弹结构31通过第一支架5架设在第一位置，所述间歇转动结构32和所述推弹机构4通过第二支架6架设在第二位置，所述传动机构2和所述驱动机构1通过第三支架7架设在第三位置，所述第一位置、所述第二位置和所述第三位置按照驱动顺序依序设置。通过将各机构按照顺序分开架设，既能保证各工序之间不造成干扰，又能使各机构之间有间隔空间，防止局部零件的磁化，避免对电磁发射过程造成干扰。第二支架6固定安装在基板61上固定牢固，在装填发射过程中能保证机构地可靠运行。
42.可选的，所述电磁枪自动装填装置与电磁枪发射装置之间还设置有隔板8。通过隔板8将自动装填过程与发射过程分隔开，可以避免电磁发射过程中伴随高温融化金属的喷射，造成对自动装填运作环境污染。
43.综上所述，本发明在驱动机构、传动机构、取弹机构和推弹机构配合下可有效解决电磁枪在无火药燃气动力下的动力驱动问题，并在驱动机构和间歇转动结构的配合下控制装填发射频率，也就解决了电磁枪自动装填发射频率控制问题。
44.本发明提出的自动装填机构传动结构简单，各零部件布置相对分散，容错率高。当电磁发射过程中有高温融化金属的喷射造成自动装填机构环境污染时，本发明以其充裕的运作空间和简单传动的优势更具抗污能力，更适用于电磁枪等电磁武器中。
45.本发明中的推弹头采用耐高温，刚性、绝缘性好的非金属材质g10，在装填过程中能始终保证无电流电压传至装填机构中，因此本发明具备良好的绝缘耐压性能。
46.本发明提出的自动装填机构固定在相应的基板上，固定牢固，在装填发射过程中能保证机构地可靠运行。
47.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本技术旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
48.应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。