一种双通道连续直线弹射负载切换装置及弹射方法，包括通道连接块，滑台组件，曲柄连杆组件和动子适配器组件，通道连接块可沿滑套组件滑动，并可滑出滑台组件；曲柄连杆组件与滑台组件连接；动子适配器组件用于带动通道连接块做往复直线运动，动子适配器组件可多次撞击曲柄连杆组件，进而辅助滑台组件切换位置。目前双通道直线弹射切换主要利用机电控制设备，需额外增加控制系统，受电路性能影响，可靠性较低。本发明采用纯机械结构，利用曲柄连杆机构，配合滑台组件和动子适配器，能够实现双通道连续直线弹射过程中的通道间负载切换，切换过程可以自动实现，可靠性高，切换过程由机构本身运动触发，不需要其他系统干预。
1.一种双通道连续直线弹射负载切换装置，其特征在于，所述装置包括通道连接块(1)，滑台组件(2)，曲柄连杆组件(3)和动子适配器组件(4)，其中，所述通道连接块(1)可沿滑台组件(2)滑动，并可滑出滑台组件(2)；所述曲柄连杆组件(3)与滑台组件(2)连接；所述动子适配器组件(4)用于带动通道连接块(1)做往复直线运动，动子适配器组件(4)可多次撞击曲柄连杆组件(3)，进而辅助滑台组件(2)切换位置。
2.根据权利要求1所述双通道连续直线弹射负载切换装置，其特征在于，所述滑台组件(2)包括底座(2-1)，滑台(2-2)，导向轴(2-3)和弹性部件一(2-4)，其中，所述导向轴(2-3)固定在底座(2-1)上，所述滑台(2-2)可沿导向轴(2-3)轴向自由滑动；所述滑台(2-2)设有与导向轴(2-3)垂直的滑道(2-5)，所述滑道(2-5)的一端开放，另一端封闭，通道连接块(1)可沿所述滑道(2-5)滑动，并可从开放的一端滑出滑道(2-5)；所述滑台(2-2)与曲柄连杆组件(3)连接；所述导向轴(2-3)的其中一端与滑台(2-2)之间设有弹性部件一(2-4)。
3.根据权利要求1所述双通道连续直线弹射负载切换装置，其特征在于，所述曲柄连杆组件(3)包括连杆(3-1)，立柱曲柄(3-2)，摆臂(3-3)，和弹性部件二(3-4)，其中：所述弹性部件二(3-4)的两端分别与立柱曲柄(3-2)和摆臂(3-3)连接；所述动子适配器组件(4)撞击摆臂(3-3)时，所述摆臂(3-3)可沿撞击方向发生转动；首次撞击时，所述弹性部件二(3-4)对摆臂(3-3)施加拉力；再次撞击时，所述摆臂(3-3)可带动立柱曲柄(3-2)和连杆(3-1)发生转动。
4.根据权利要求1所述双通道连续直线弹射负载切换装置，其特征在于，所述动子适配器组件(4)包括底板(4-1)，撞击臂(4-2)和通道连接块槽(4-3)，所述撞击臂(4-2)和通道连接块槽(4-3)分别固定在底板(4-1)的两端；所述撞击臂(4-2)能够在运动过程中多次撞击所述曲柄连杆组件(3)；所述通道连接块槽(4-3)的一端开放，另一端封闭，通道连接块(1)可从通道连接块槽(4-3)的开放端滑入或滑出所述通道连接块槽(4-3)。
5.根据权利要求2所述双通道连续直线弹射负载切换装置，其特征在于，所述滑台(2-
2)靠近滑道(2-5)封闭端的一侧设有凸出连接臂(2-6)，所述滑台组件(2)通过凸出连接臂(2-6)与曲柄连杆组件(3)连接。
6.根据权利要求1-5中任一项所述双通道连续直线弹射负载切换装置，其特征在于，所述装置包括两个通道连接块(1)；所述滑台(2-2)设有两个平行的滑道(2-5)。
7.根据权利要求2或5所述双通道连续直线弹射负载切换装置，其特征在于，所述滑台组件(2)包括三根导向轴(2-3)，所述导向轴(2-3)为导向光轴；所述弹性部件一(2-4)设在中间的导向轴(2-3)上。
8.一种双通道连续直线弹射负载切换装置的弹射方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤一、动子适配器(4)首次碰撞曲柄连杆组件(3)，所述曲柄连杆组件(3)发生转动，所述动子适配器(4)对接并带动弹射物运动，所述弹射物被弹出，所述动子适配器(4)沿反向返回；
步骤二、所述动子适配器(4)再次撞击曲柄连杆组件(3)，所述曲柄连杆组件(3)发生转动，所述滑台(2-2)切换位置，所述动子适配器(4)对接并带动另一弹射物运动，所述另一弹射物被弹出。
9.根据权利要求8所述方法，其特征在于，所述步骤一具体为：所述动子适配器(4)在运动过程中首次碰撞摆臂(3-3)，所述摆臂(3-3)沿撞击方向发生转动，所述动子适配器(4)与第一通道连接块对正并继续沿正向直线运动；所述弹性部件二(3-4)对摆臂(3-3)施加拉力，所述摆臂(3-3)回复原位；所述动子适配器(4)上的通道连接块槽(4-3)对接并带动第一通道连接块滑出滑道(2-5)，所述动子适配器(4)继续沿正向直线运动将所述第一通道连接块上搭载的弹射物弹出，所述动子适配器(4)沿反向返回，带动第一通道连接块滑入滑道(2-5)并滑出所述通道连接块槽(4-3)。
10.根据权利要求8所述方法，其特征在于，所述步骤二具体为：所述动子适配器(4)沿反向返回过程中再次逆向撞击摆臂(3-3)，所述摆臂(3-3)带动立柱曲柄(3-2)和连杆(3-1)沿撞击方向发生转动，所述弹性部件一(2-4)伸长，所述滑台(2-2)沿导向轴(2-3)轴向滑动，所述动子适配器(4)与第二通道连接块对正；所述动子适配器(4)再次沿正向运动时，所述动子适配器(4)上的通道连接块槽(4-3)对接并带动第二通道连接块滑出滑道(2-5)，所述动子适配器(4)继续沿正向直线运动将所述第二通道连接块上搭载的弹射物弹出。
一种双通道连续直线弹射负载切换装置及弹射方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种弹射负载切换装置，尤其是一种双通道连续直线弹射负载切换装置及弹射方法。
背景技术
[0002] 直线弹射：指利用直线电机等动力装置，对负载物直接或间接施加驱动力，使其达到较大运动速度，向外弹射。
[0003] 双通道连续弹射：指具有一个动力装置与两组弹射通道，即两个弹射物分别依靠不同的弹射辅助装置先后进行弹射，但其动力源只有一个的弹射装置。
[0004] 直线弹射技术在人类历史上应用十分广泛，从古代弓弩到近代枪炮都可以看做直线弹射装置。对于小质量弹射物的直线弹射一般采用单通道弹射，并在一次弹射后向通道中装填另一弹射物。随着人类科技的进步，直线电机等大功率弹射动力源的出现使大质量弹射物的弹射技术变为可能，但对于大质量的弹射物难以实现快速装填，因此目前的主要思路是采用多通道弹射。在多通道弹射情况下，动力源只有一个，而不同通道中的弹射物需要先后进行弹射，这要求在两次弹射的间隔中进行通道间负载切换。为了解决这一问题，首先应实现双通道连续弹射，目前常见的做法是利用电机与导轨的组合进行弹射物的切换，将弹射物搭载于电机驱动的导轨上，在第一次弹射后，向电机发出指令，电机开始旋转，通过传动使弹射物移动，进而切换弹射物，这一方法的缺点是系统复杂，成本较高，可靠性差。
发明内容
[0005] 鉴于以上分析，本发明针对目前双通道连续弹射大质量弹射物装置存在的问题，提出了一种双通道连续直线弹射负载切换装置及弹射方法，采用纯机械结构，利用曲柄连杆机构，实现双通道连续直线弹射过程中的通道间负载切换装置，本发明涉及的切换装置思路独特，结构巧妙，可广泛应用于双通道弹射装置中，无需人为干预，实现高可靠性的弹射通道负载自动切换功能。
[0006] 本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：
[0007] 一种双通道连续直线弹射负载切换装置，所述装置包括通道连接块，滑台组件，曲柄连杆组件和动子适配器组件，其中所述通道连接块可沿滑套组件滑动，并可滑出滑台组件；所述曲柄连杆组件与滑台组件连接；所述动子适配器组件用于带动通道连接块做往复直线运动，动子适配器组件可多次撞击曲柄连杆组件，进而辅助滑台组件切换位置。
[0008] 通道连接块用于搭载弹射物，滑台组件用于装载和切换弹射物，曲柄连杆组件与滑台组件连接，能够与动子适配器配合辅助滑台组件切换弹射物。
[0009] 进一步地，所述滑台组件包括底座，滑台，导向轴和弹性部件一，其中，所述导向轴固定在底座上，所述滑台可沿导向轴轴向自由滑动；所述滑台上表面设有与导向轴垂直的滑道，所述滑道的一端开放，另一端封闭，通道连接块可沿所述滑道滑动，并可从开放的一端滑出滑道；所述滑台与曲柄连杆组件连接；所述导向轴的其中一端与滑台之间设有弹性部件一。
[0010] 滑道的一端开放，另一端封闭的设计，使通道连接块沿滑道滑动时，封闭一端能够使通道连接块卡住留在滑道内，而开放的一端通道连接块能滑出滑道，搭载在动子适配器上。
[0011] 进一步地，所述曲柄连杆组件包括连杆，立柱曲柄，摆臂，和弹性部件二，其中：所述弹性部件二的两端分别与立柱曲柄和摆臂连接；所述动子适配器组件撞击摆臂时，所述摆臂可沿撞击方向发生转动；首次撞击时，所述弹性部件二对摆臂施加拉力；再次撞击时，所述摆臂可带动立柱曲柄和连杆发生转动，所述弹性部件二压缩。
[0012] 弹性部件二为摆臂提供拉力，使摆臂在第一次撞击后能够恢复原位，因此只要是可伸缩的弹性部件即可，弹性部件二可以为拉簧、扭簧或弹性橡胶。
[0013] 进一步地，所述动子适配器组件包括底板，撞击臂和通道连接块槽，所述撞击臂和通道连接块槽分别固定在底板的两端；所述撞击臂的一部分突出底板，能够在运动过程中多次撞击所述曲柄连杆组件中的摆臂；所述通道连接块槽的一端开放，另一端封闭，通道连接块可从通道连接块槽的开放端滑入或滑出所述通道连接块槽。
[0014] 进一步地，所述滑台靠近滑道封闭端的一侧设有凸出连接臂，所述滑台组件通过凸出连接臂与曲柄连杆组件连接。
[0015] 装置在运动过程中，凸出连接臂的设置，能够避免滑台组件和曲柄连杆组件之间互相妨碍，保证装置不被卡住。
[0016] 进一步地，所述装置包括两个通道连接块；所述滑台设有两个平行的滑道。
[0017] 进一步地，所述滑台组件包括三根导向轴，所述导向轴为导向光轴；所述弹性部件一设在中间的导向光轴上。
[0018] 导向光轴即为光滑的导向轴，设置光滑的导向轴能够使滑台的滑动更加顺畅无阻，保证装置正常运行。三根导向光轴，中间的一根为弹性部件一的导向轴，弹性部件一能够直接套在轴上，安装方便。两边分别设置一根导向光轴，能够保证滑台组件滑动时稳定可靠。
[0019] 本发明还提供一种双通道连续直线弹射负载切换装置的弹射方法，所述方法包括以下步骤：
[0020] 步骤一、动子适配器首次碰撞曲柄连杆组件，所述曲柄连杆组件发生转动，所述动子适配器对接并带动弹射物运动，所述弹射物被弹出，所述动子适配器沿反向返回；
[0021] 步骤二、所述动子适配器再次撞击曲柄连杆组件，所述曲柄连杆组件发生转动，所述滑台切换位置，所述动子适配器对接并带动另一弹射物运动，所述另一弹射物被弹出。
[0022] 进一步地，所述步骤一具体为：所述动子适配器在运动过程中首次碰撞摆臂，所述摆臂沿撞击方向发生转动，所述动子适配器与第一通道连接块对正并继续沿正向直线运动；所述弹性部件二对摆臂施加拉力，所述摆臂回复原位；所述动子适配器上的通道连接块槽对接并带动第一通道连接块滑出滑道，所述动子适配器继续沿正向直线运动将所述第一通道连接块上搭载的弹射物弹出，所述动子适配器沿反向返回，带动第一通道连接块滑入滑道并滑出所述通道连接块槽。
[0023] 进一步地，所述步骤二具体为：所述动子适配器沿反向返回过程中再次逆向撞击摆臂，所述摆臂带动立柱曲柄和连杆沿撞击方向发生转动，所述弹性部件一伸长，所述滑台沿导向轴轴向滑动，所述动子适配器与第二通道连接块对正；所述动子适配器再次沿正向运动时，所述动子适配器上的通道连接块槽对接并带动第二通道连接块滑出滑道，所述动子适配器继续沿正向直线运动将所述第二通道连接块上搭载的弹射物弹出。
[0024] 本发明有益效果如下：
[0025] 双通道直线弹射的切换实际上是动力装置与两个通道中弹射物之间传力路径的切换。目前解决切换问题的主要思路是利用机电控制设备，例如带有步进电机的转换机构等，这一方法的缺点是可靠性较低，需要额外增加控制系统，切换过程受电路性能影响。本发明采用纯机械结构，利用曲柄连杆机构，配合滑台组件和动子适配器，能够实现双通道连续直线弹射过程中的通道间负载切换，切换过程可以自动实现，可靠性高，切换过程由机构本身运动触发，不需要其他系统干预。
[0026] 本发明涉及的切换装置思路独特，结构巧妙，目前国内未发现类似技术方案。该装置可广泛应用于双通道弹射装置中，在双通道连续直线弹射过程中，利用纯机械结构，基于曲柄连杆机构，借助弹射动力装置中动子的运动触发机构的切换，无需人为干预，实现高可靠性的弹射通道负载切换功能。双通道乃至多通道的连续直线弹射是电磁发射等大负载弹射领域中的必要关键技术，在航空、航天、国防等领域有着广阔的应用前景，因此其中的切换装置具有较高的实用价值和经济价值。
[0027] 本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
[0028] 附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
[0029] 图1为本发明所述切换装置的结构图。
[0030] 图2为本发明所述切换装置的侧视结构图。
[0031] 图3是滑台组件中滑台在位置一时的状态。
[0032] 图4是滑台组件中滑台在位置二时的状态。
[0033] 图5是动子适配器组件的结构图。
[0034] 图6是动子适配器组件中撞击臂的结构图。
[0035] 图7是通道连接块槽的结构图。
[0036] 图8是通道连接块的结构图。
[0037] 图9是连接块与滑台的对接状态结构图。
[0038] 图10是曲柄连杆组件的结构图。
[0039] 其中：1-通道连接块，2-滑台组件，2-1-底座，2-2-滑台，2-3-导向轴，2-4-弹性部件一，2-5-滑道，2-6-凸出连接臂，3-曲柄连杆组件，3-1-连杆，3-2-立柱曲柄，3-3-摆臂，3-4-弹性部件二，4-动子适配器组件，4-1-底板，4-2-撞击臂，4-3-通道连接块槽。
具体实施方式
[0040] 下面结合附图对本发明作进一步说明，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。
[0041] 双通道直线弹射的切换实际上是动力装置与两个通道中弹射物之间传力路径的切换。目前解决切换问题的主要思路是利用机电控制设备，例如带有步进电机的转换机构等，解除首发弹射通道的传力路径并重新对接至次发弹射通道上。这一方法的缺点是可靠性较低，需要额外增加控制系统，切换过程受电路性能影响。本发明采用纯机械结构，可靠性高，切换过程由机构本身运动触发，不需要其他系统干预。
[0042] 一台弹射装置可分为定子和动子两部分，定子不移动，动子负责带动弹射物运动。动子上带有弹射物负载(下文中的负载、弹射物均指弹射物负载)，双通道弹射装置中有A、B两发弹射物，在本发明中A通道连接块(即第一通道连接块)与B通道连接块(即第二通道连接块)通过一定的连接方式分别与A、B两弹射物相连，通道连接块1运动能够引起弹射物运动。双通道弹射装置进行连续弹射时，动子高速直线运动，将弹射物A弹出，随后动子返回原位，再次沿原路径高速直线运动，将弹射物B弹出，因此两次弹射间需要进行负载切换。本发明能够利用动子本身的运动实现切换功能。为了使滑台组件2和动子适配器组件4稳定可靠的卡住通道连接块1并带动其运动，通道连接块1可设置为两头大中间小的形状，在本实施例中通道连接块1为工字型连接块，除工字型外，例如还可设置为两端球形的哑铃状。
[0043] 图1为本发明所述切换装置的结构图，所述切换装置包括：滑台组件2，曲柄连杆组件3，B通道连接块，A通道连接块和动子适配器组件4。滑台组件2、曲柄连杆组件3固定于弹射装置的定子中，动子适配器4与弹射装置动子相固定。
[0044] 滑台组件2由底座2-1、滑台2-2、导向轴2-3和弹性部件一2-4组成，本实施例中为弹簧。底座2-1应设定为地面坐标系，导向轴2-3与底座2-1相固定，本实施例中的导向轴2-3为导向光轴，即表面光滑的导向轴2-3，除此之外还可以滑轨、导向轨道等部件代替，数量为三根，其中包含两种导向轴2-3，一种为滑台2-2导向光轴，一种为弹簧导向光轴，弹簧导向光轴在两根导向光轴的中间，三根轴方向统一的固定在底座2-1上。滑台2-2带孔，三根导向轴分别穿过所述孔，滑台2-2能够在导向轴上沿轴向自由滑动；滑台2-2上带有与轴垂直的滑道2-5，所述滑道2-5为与通道连接块1一端形状相配合的形状，滑道2-5的一端开放，另一端封闭，通道连接块1的上半部卡在滑道2-5内，沿所述滑道2-5滑动，并可从开放的一端滑出滑道2-5，本实施例中的为工字型滑道，滑道2-5中搭载有A通道连接块和B通道连接块，通道连接块1一部分卡在滑道2-5内，另一部分裸露在外，用于和动子适配器4连接；滑台2-2一侧有凸出连接臂2-6与曲柄连杆组件3相连接。弹簧套于弹簧导向光轴上，一端固定在底座2-1上，另一端固定在滑台2-2上，弹簧能够沿导向轴2-3轴向自由伸缩。图3中所示状态为位置一，此时弹簧为压缩状态，滑台2-2在曲柄连杆组件3的作用下保持静止，当曲柄连杆组件
3动作后，滑台2-2能够在弹簧推力作用下移动至图4所示的位置二，此时弹簧为伸长状态。
[0045] 动子适配器组件4见图5，动子适配器组件4包括底板4-1，撞击臂4-2和通道连接块槽4-3，撞击臂4-2和通道连接块槽4-3分别固定在底板4-1的两端，底板4-1用于与弹射装置动子相连。撞击臂4-2的一部分突出底板4-1，其外形见图6，能够在运动过程中撞击曲柄连杆组件3中的摆臂3-3。通道连接块槽4-3的形状与通道连接块1下半部分形状相匹配，本实施例中为U型槽，通道连接块槽4-3的一端开放，另一端封闭，通道连接块1的下半部卡在通道连接块槽4-3中，并且可以从通道连接块槽4-3的开放端滑入或滑出所述通道连接块槽4-3。U型槽见图7，其用途是在动子的正向运动中使A、B通道连接块插入槽内，并随之共同向前运动。在动子完成弹射后的返回过程中，外形如图8的通道连接块1可插回滑台2-2中的U型槽，使其留在滑台2-2中。通道连接块1与滑台2-2的对接状态见图9，以上过程称为动子适配器4与通道连接块1、滑台2-2与通道连接块1的对接。
[0046] 曲柄连杆组件3为切换装置中的核心机构。图10为曲柄连杆组件3结构，包括：连杆3-1，立柱曲柄3-2，摆臂3-3和弹性部件二3-4，本实施例中，弹性部件二为拉簧，也可以采用扭簧、弹性橡胶等，均能够实现相同功能。摆臂3-3在弹簧拉力下保持图10中的位置，连杆3-
1与滑台组件2中的滑台2-2相连接，连杆3-1的长度可调节，实际使用过程中，可按照实际情况调节连杆3-1长度，以调节滑台组件2和曲柄连杆组件3之间的距离，本实施例中，在连杆
3-1中部设置螺纹用于调节连杆3-1长度。动子适配器4做往复直线运动，首次撞击会导致摆臂3-3随其运动方向转动，但其他部分不发生运动，动子适配器4通过后，摆臂3-3在弹簧作用下回归原位。动子适配器4返回时，第二次撞击摆臂3-3，此时摆臂3-3会带动立柱曲柄3-
2、连杆3-1共同转动。转动前，滑台2-2在连杆3-1拉力作用下无法移动。转动后，滑台2-2可以移动至图4所示的位置二。
[0047] 装置的运动过程如下：
[0048] 装置状态可分为初始状态与结束状态，初始状态对应图3所示的滑台2-2位置一，结束位置对应图4所示的滑台2-2位置二，图1、图3中所示状态为初始状态。动子适配器4在弹射运动过程中正向碰撞摆臂3-3时，摆臂3-3能够在碰撞力作用下旋转，同时立柱曲柄3-2不发生移动，适配器继续向前运动后，摆臂3-3能够在弹簧作用力下回弹至原位。此时，动子适配器4与A通道连接块对正，向前运动时通道连接块槽4-3能够与A通道连接块裸露在外的下半部分相对接，将弹射物A弹出，随后动子返回原位。返回过程中，A通道连接块插回滑台2-2中的U型槽中，使其留在滑道2-5中。动子适配器4在返回过程中逆向碰撞摆臂3-3时，摆臂3-3带动立柱曲柄3-2和连杆3-1一同旋转，当旋转至一定角度时，滑台2-2的滑动不再受到限制，能够在弹簧作用力影响下移动至图4所示的位置二，装置变为结束状态。装置完成工作后，滑台组件2中的滑台2-2在弹簧作用下向另一侧移动，动子适配器4与B通道连接块对正，动子适配器4向前运动时能够与弹射物B相对接，从而实现负载切换，动子适配器4再次沿原路径高速直线运动，将弹射物B弹出。切换过程由动子适配器4与曲柄连杆组件3之间的碰撞所触发。
[0049] 装置中滑台2-2-通道连接块1之间相互连接的具体形式并不唯一，滑台2-2在切换时的移动距离等参数也并不唯一，应根据实际情况进行设计。设计的原则是，通道连接块1应能顺利脱离滑台2-2并同时与动子适配器4相固连，弹射完成后应能够脱离动子适配器4，例如可使用电磁结构实现。
[0050] 本发明涉及的切换装置思路独特，结构巧妙，目前国内未发现类似技术方案。该装置可广泛应用于双通道弹射装置中，在双通道连续直线弹射过程中，利用纯机械结构，基于曲柄连杆机构，借助弹射动力装置中动子的运动触发机构的切换，无需人为干预，实现高可靠性的弹射通道负载切换功能。
[0051] 双通道乃至多通道的连续直线弹射是电磁发射等大负载弹射领域中的必要关键技术，在航空、航天、国防等领域有着广阔的应用前景，因此其中的切换装置具有较高的实用价值和经济价值，从长远来看迫切需要保护。
[0052] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
