一种同轴推拉型DF37毫米高射炮炮闩锁定装置及控制方法与流程

本发明属于一种锁具装置，更具体涉及一种同轴推拉型df37毫米高射炮炮闩锁定装置及控制方法。

背景技术：

37毫米高射炮是我国用于人工防雹增雨的主要工具，数量多、分布广。据2018年统计，全国有7000多门高射炮，用于防雹增雨作业，是防灾减灾不可或缺的有力工具。这种高射炮一般需要4～6人工操作，由于高射炮安装位置多在郊区或山顶,目前并没有对df37毫米高射炮使用限制的管理设备装置。作业时多采用气象部门指定多人在郊外或山顶炮点操作。随着经济发展，国内使用df37毫米高射炮人工防雹增雨不断增多，且该设备分布广，df37毫米高射炮全安使用问题一直存在，成了防雹作业df37高射炮全安使用突出的问题。急需一种对df37毫米高炮安全使用有效授权，并能防止被破坏失效的锁定装置。

技术实现要素：

本发明的目的是在于提供了一种同轴推拉型df37毫米高射炮炮闩机锁定装置，在原炮上进行了改造，并且保留原炮的手动操作功能，结构简单，价格低廉，可靠性好。

本发明还提供了一种同轴推拉型df37毫米高射炮炮闩锁定装置的控制方法，便于维护和维修，作业人员信息记录，用有线通讯方式进行指纹授权解锁方向机，防止高炮被用于除防雹增雨以外的其它用途，在很大程度上提高本发明的目的是在于提供了了df37毫米高射炮安全使用。

本发明的目的采用以下技术措施得以实现：

一种同轴推拉型df37毫米高射炮炮闩锁定装置，包括在炮体的摇架外壳内受拉杆驱动的凸出轴，凸出轴随拉杆运动使曲柄绕炮闩开关轴旋转开关炮闩，锁定装置安装在摇架外壳背离凸出轴的一面，锁定装置内封装套筒一、套筒二，套筒一垂直于摇架外壳安装，套筒一的侧面与套筒二通过通孔连通，套筒二另一端连接步进电机的外壳，锁杆一端穿过摇架外壳，另一端贯穿套筒一两端及铜套与锁帽连接，铜套与套筒一远离摇架外壳的一端连接，在套筒一内锥套套于锁杆外周与锁杆连结固定，弹簧一一端受摇架外壳限位，另一端对锥套施加朝向锁帽的推力；

在套筒二内，蜗杆受步进电机轴轴梳传动，蜗杆套套装于蜗杆外，套筒二表面开设滑槽，挡环套于蜗杆套内，挡环螺栓穿过滑槽、蜗杆套连接挡环螺栓，锁芯一端与挡环内周滑动连接，锁芯另一端的外周与凸环连接固定，弹簧二套于锁芯外周，弹簧二两端分别连接挡环和凸环，锁芯受弹簧二驱动随蜗杆套轴向位移，伸入到套筒一内靠紧锁杆滑动或阻挡锥套向铜套位移，或退回套筒二内远离锁杆。

进一步地，所述锥套的锥面朝向摇架外壳，锥底朝向锁帽，使锁芯沿锥面滑动时能压缩弹簧二。

进一步地，所述蜗杆与步进电机轴通过电机趾头螺丝连接。

进一步地，所述套筒二和蜗杆套的圆周面对应位置处开设钥匙孔，钥匙插入钥匙孔后伸入到凸环靠近锁杆的一侧，钥匙插入锁定装置的端部具有半圆柱形的缺槽，凸齿设于该端部背离缺槽的一侧。

一种同轴推拉型df37毫米高射炮炮闩锁定装置的控制方法，锁闭：按压锁帽，使锁杆推入凸出轴面向拉杆的一侧，锁芯在复位件二的驱动下伸入到锥套背离摇架外壳的一侧，阻挡锁杆复位；

解锁方法一：当锁芯在复位件二的作用下阻挡锁杆复位时，钥匙的缺槽正对凸台插入钥匙孔后，旋转使凸齿正对凸台，驱动锁芯背向锁杆位移，解除锁芯对锁杆的锁闭，使凸出轴位移；

解锁方法二：通过操作面板指纹验证输入指令给plc控制器，plc控制器根据指令输出控制信号给电机驱动器，电机驱动器驱动步进电机转动，驱动与杆件连接的丝杠副内沿丝杠轴向产生位移，使锁芯远离锁杆，让复位件一驱动锁杆远离凸出轴；

所述plc控制器还与触摸屏以rs-485通讯，进行数据传输，plc控制器反馈数据传输给触摸屏，通过触摸屏查阅系统实时数据，通过触摸屏修改系统参数，通过触摸屏输入控制指令给plc控制器；触摸屏将plc控制器输出的系统实时数据以modbus形式输出给dtu无线数据传输模块，dtu无线数据传输模块通过天线发射到df-14防雹实时信息系统网站服务器；操作面板还设有机械开关及按钮。

此项发明根据国家气象局、上海物管处、减灾司需求指定研发,已获得上级主管部门初步认可，并在内蒙古试用。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：

1.加强高炮使用安全管理：锁杆和锁芯封装于锁定装置内，不易被破坏，尤其是当锁定装置的壳体采用特种螺栓连接在摇架外壳上时，在无专用起子的情况下，普通工具难以破坏其结构解锁，特种螺栓具有多边形内凹腔，内凹腔底面还向外突出形成异形突出部，突出部延伸到内凹腔顶端面，可顶出普通的多边形起子；只能通过验证的方式启动步进电机拉回丝杠副才能达到解锁目的。

2.使用人员的身份认证管理，可通过身份验证采集作业人员信息，指挥人员信息，在线监视，防止高炮用于恐怖主义。

3.锁体结构简单，价格低廉，可靠性好，便于维护和维修：套筒一、套筒二、蜗杆、蜗杆套都是常用零件，成本低。且采用蜗杆、蜗杆套的传动方式受力均匀，锁芯、蜗杆、蜗杆套不易变形，故障少，钥匙可在步进电机故障或失去供电的情况下，通过旋转产生偏心位移使锁芯背离锁杆位移，钥匙属特制件，难以被普通工具替换可授权使用，安全性高。

4.锁体可靠性好：现有技术中的普通电子锁，拨动锁芯是使用的电磁力，而在板申请中锥套底面被锁芯阻挡时，锁芯受到压力，产生较大的静摩擦力，导致电子锁无法缩回锁芯，无法解锁，而本发明中采用蜗杆、蜗杆套配合传动产生的轴向力远大于静摩擦力，能顺利缩回锁芯。

本发明的锁定装置在锁闭时不依靠供电，操作简单，解锁后也无需持续供电，可保持开锁状态，有别于现有技术中的电子锁。本发明的炮闩锁定装置未改变原有的炮闩手动开闭结构，不改变现有的高射炮的操作。

附图说明

图1为一种同轴推拉型df37毫米高射炮炮闩安装位置示意图；

图2为一种同轴推拉型df37毫米高射炮炮闩锁定装置闩外观结构示意图；

图3为一种同轴推拉型df37毫米高射炮炮闩锁定装置装配结构示意图；

图4为一种同轴推拉型df37毫米高射炮炮闩锁定装置侧视图；

图5为一种同轴推拉型df37毫米高射炮炮闩锁定装置中特种螺栓示意图；

图6为一种同轴推拉型df37毫米高射炮炮闩锁定装置套筒二结构示意图；

图7为一种同轴推拉型df37毫米高射炮炮闩锁定装置钥匙结构示意图；

图8为一种同轴推拉型df37毫米高射炮炮闩锁定装置控制方法图。

其中：2摇架外壳、3曲柄、4炮闩轴、5凸出轴、1-1壳体、1-2特征螺栓、1-4钥匙、1-5多边形凹槽、1-6突出部、1-7蜗杆、1-9锁帽、1-10套筒一、1-11步进电机、1-12-锁杆、1-13套筒二、1-14挡环螺栓、1-15锁芯、1-16凸齿、1-17步进电机轴、1-18弹簧一、1-19挡环、1-20弹簧二、1-21电机趾头螺丝、1-22涡杆套、1-23锥套、1-24凸环、1-25滑槽、1-26缺槽、1-27缺口、1-29铜套。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

根据图1、图2、图3、图4可知，包括在炮体的摇架外壳2内受拉杆6驱动的凸出轴5，凸出轴5随拉杆6运动使曲柄3绕炮闩开关轴4旋转开关炮闩，锁定装置1安装在摇架外壳2背离凸出轴5的一面，锁定装置1内封装套筒一1-10、套筒二1-13，套筒一1-10垂直于摇架外壳2安装，套筒一1-10的侧面与套筒二1-13连通，套筒二1-13另一端连接步进电机1-11的外壳，锁杆1-12一端穿过摇架外壳2，另一端贯穿套筒一1-10两端及铜套1-29与锁帽1-9连接，铜套1-29与套筒一1-10远离摇架外壳2的一端连接，在套筒一1-10内锥套1-23套于锁杆1-12外周与锁杆1-12连结固定，弹簧一1-18一端受摇架外壳2限位，另一端对锥套1-23施加朝向锁帽1-9的推力；

在套筒二1-13内，蜗杆1-7受步进电机轴1-17轴梳传动，蜗杆套1-22套装于蜗杆1-7外，套筒二1-13表面开设滑槽1-25，挡环1-19套于蜗杆套1-22内，挡环螺栓1-14穿过滑槽1-25、蜗杆套1-22连接挡环螺栓1-14，在周向限定蜗杆套1-22转动，使蜗杆套1-22受蜗杆1-7轴向驱动自由位移，锁芯1-15一端与挡环1-19内周滑动连接，锁芯1-15另一端的外周与凸环1-24连接固定，弹簧二1-20套于锁芯1-15外周，弹簧二1-20两端分别连接挡环1-19和凸环1-24，锁芯1-15受弹簧二1-20驱动随蜗杆套1-22轴向位移，伸入到套筒一1-10内靠紧锁杆1-12滑动或阻挡锥套1-23向铜套1-29位移，或退回套筒二1-13内远离锁杆1-12。锥套1-23的锥面朝向摇架外壳2，锥底朝向锁帽1-9，使锁芯1-15沿锥面滑动时能压缩弹簧二1-20。

套筒二1-13两端通过特种螺栓连接步进电机的外壳和套筒一1-10侧面，铜套1-29也通过特种螺栓连接套筒一1-10，套筒一1-10可采用焊接方式固定在摇架外壳2上，也与法兰焊接后，通过特种螺栓将法兰固定在摇架外壳2上，套筒一1-10靠近锁帽1-9的一端与壳体1-1通过特种螺栓1-2连接。如图5，特种螺栓具有多边形内凹腔1-5，内凹腔底面还向外突出形成异形突出部1-6，突出部延伸到内凹腔顶端面，可顶出普通的多边形起子；只能通过验证的方式启动步进电机拉回蜗杆套才能达到解锁目的。

蜗杆1-7上还安装有电机趾头螺丝1-21，嵌于步进电机轴1-17内，电机趾头螺丝1-21用来限制涡杆1-7相对步进电机轴1-17旋转。套筒一1-10侧面通过通孔连通套筒二1-13，通孔内周与锁芯间隙配合。

锁定时，手动下向压锁帽1-9，锁杆1-12连同锥套1-23向摇架外壳2移动，锥套1-23的斜坡面与锁芯1-15相对滑动，蜗杆套1-13被蜗杆1-7固定，锁芯1-15受侧向分力压缩弹簧二1-20向右移动，锁杆1-12的弹簧一1-18受力压缩，当锥套1-23移动超过锁芯1-15脱离接触时，锁芯1-15受弹簧二1-20反作用力，向左移动，锁芯1-15挡在锥套1-23的锥底侧。松开锁帽1-9，锁杆1-12在弹簧一1-18反作用力使锁杆1-12向锁帽移动，锥套1-23锥底与锁芯1-15接触相叠，限制锁杆1-12继续移动，同时锁杆1-12底部伸进摇架外壳挡在开关轴的凸出轴后前方，使凸出轴无法移动，造成炮闩无法打开，达到锁住炮闩的目的。

实施例2

在实施例1的基础上，为克服步进电机1-11在无法获得供电或故障时，仍能解锁，如图6，在套筒二1-13和蜗杆套1-22的圆周面对应位置处开设钥匙孔1-25，如图3钥匙1-4插入钥匙孔1-25后伸入到凸环1-24靠近锁杆1-12的一侧，如图7，钥匙1-4插入锁定装置1的端部具有半圆柱形的缺槽1-26，凸齿1-16设于该端部背离缺槽1-26的一侧，当锁芯1-15在复位件二的作用下阻挡锁杆1-12复位时，钥匙1-4的缺槽1-26正对凸台1-24插入钥匙孔1-25后，旋转使凸齿1-16正对凸台1-24，可驱动锁芯1-15背向锁杆1-12位移，解除锁芯对锁杆的锁闭，使凸出轴5能够位移。

从实施例1和实施例2的结构可知，蜗杆套对挡环施加的力均匀分布在锁芯轴圆周方向，与锁芯轴同心，从而减小了蜗杆、蜗杆套的变形，故障率低。

本实施例中若蜗杆套对应于钥匙孔1-25的位置也可开设延伸至锁杆1-12一端的缺口1-27，使钥匙1-4可在缺口1-27内滑动，不拔出钥匙1-4，也不影响蜗杆套1-22移动。

实施例3

根据图8可知，基于实施例1和实施例2的同轴推拉型df37毫米高射炮方向机锁定装置的控制方法，其步骤是：df37毫米高射炮方向机锁定装置控制装置通电后，由已授权人员在指纹采集模块上验证指纹，验证通过后，按解锁按扭，解锁按扭指令给plc控制器根据指令输出控制信号给电机驱动器，电机驱动器驱动电机，使电机转动，从而实现方向机齿环解锁。

解锁：通过操作面板36指纹验证通过后，输入开锁指令给plc控制器37，plc控制器37根据指令输出控制信号给电机驱动器39，电机驱动器39驱动步进电机1-11，使电机转动，从而实现凸出轴、炮闩轴解锁；

plc控制器37与触摸屏38以rs-485通讯，进行数据传输，plc控制器37将rs-485继电器运算后，反馈数据传输给触摸屏38，操作者通过触摸屏38可查阅系统实时数据。同时操作者可以通过触摸屏38修改系统参数，也可以通过触摸屏38输入控制指令给plc控制器37，从而实现凸出轴、炮闩轴解锁。

触摸屏38将plc控制器37输出的系统实时数据以modbus形式输出给dtu无线数据传输模块41，dtu无线数据传输模块41通过天线42发射到df-14防雹实时信息系统网站服务器。

以plc控制器37作为系统cpu，触摸屏38为hmi，机械开关及按钮为操作面板36，电机驱动器39为相应执行机构的驱动单元，组成了现有的电控系统的神经中枢。

plc控制器37与触摸屏38，plc控制器37采用rs_485通讯协议进行数据传输，具有多点双向通讯，抗噪声干扰性好等特点，能保证传输速率、传输距离。

dtu无线数据传输模块41其作用是将系统参数(开锁人员信息，时间)及时的传输到指挥中心。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。