[发明专利]一种可调节旋转加速释放装置及方法

权利要求书

1.一种可调节旋转加速释放装置，其特征在于：所述装置实现将物体加速到200m/s-300m/s速度释放，所述装置包括：支撑架(1)、旋转轨道(2)、驱动系统(3)、速度传感器(4)、控制系统(5)和变轨系统(6)；

支撑架(1)通过四个螺钉与地面或地轨固连，起到支撑固定整个装置的作用，形状设计成三角形，起到良好的稳定性；材料选取结构钢，保证支撑强度；旋转轨道(2)通过预留在边缘的螺纹孔安装于支撑架(1)上，通过螺钉进行连接，保证旋转轨道(2)安装中心与支撑架(1)中心位于同一垂线上；驱动系统(3)由转轴(3.1)、驱动电机(3.2)、传动臂(3.3)、夹具(3.4)组成，转轴(3.1)安装于旋转轨道(2)安装中心处，由驱动电机(3.2)驱动转轴(3.1)，带动传动臂(3.3)旋转，夹具(3.4)安装于传动臂(3.3)末端，用于固定要释放的物体；速度传感器(4)安装在旋转轨道中心处，实时测量旋转加速过程中旋转电机的转速即角速度ω；根据v＝ω×R，即得到物体实时旋转的线速度，其中v是物体旋转的线速度，ω是电机旋转的角速度，R是传动臂的长度；

在进行旋转加速前，通过控制系统输入预设的释放速度；在旋转加速过程中，控制系统(5)接收速度传感器(4)实时测量得到的物体旋转角速度的信号，根据v＝ω×R计算得到物体实时旋转的线速度，并与预设的释放速度比对，当传动臂(3.3)带动物体旋转达到预设释放速度时，控制系统释放开启信号，启动变轨系统(6)，物体由加速轨道进入释放轨道，在惯性的作用下飞出轨道释放；

所述变轨系统(6)包括变轨片(6.1)和弹性开关(6.2)；在接收到控制系统(5)释放的变轨信号时，弹性开关(6.2)开启，带动变轨片(6.1)位置改变；在传动臂的带动下，物体由加速阶段所在的加速轨道，切换到释放轨道，达到变轨效果；

所述旋转轨道(2)设计成圆环形，分为加速段与释放段；物体在加速段加速，到达预定速度后切换到释放段释放，旋转轨道(2)直径为1.5米，传动臂(3.3)长度设计范围0.5米-0.6米；

所述旋转轨道(2)边缘预留有若干组螺纹孔，起到与支撑架(1)固连的作用，同时螺纹孔之间相距角度为5°一组，据此调节旋转轨道(2)的安装角度，从而控制物体的释放角度；每组螺孔之间的间距为5°；当选用中间一组螺纹孔安装时，物体的释放方向垂直向下，此时释放角度为0°；通过顺时针或逆时针旋转轨道，选取不同的螺纹孔将旋转轨道安装在支撑架上，实现以5°为级差的释放角度调整，物体的释放角度为5°、-5°、10°、-10°……，最多达到正负30°。

2.根据权利要求1所述的可调节旋转加速释放装置，其特征在于：通过夹具(3.4)设计，将外形尺寸达到数十厘米量级、质量达到数百克量级的物体旋转释放，同时物体的外形变化，只需更换不同的夹具(3.4)即可；夹具设计为爪形，能够牢固夹住外形为圆柱体、长方体或球体形状的物体。

3.根据权利要求1或2所述的可调节旋转加速释放装置，其特征在于：通过选用不同规格的驱动电机(3.2)，提供不同的旋转角速度，根据v＝ω×R，将物体的旋转释放速度调节至200m/s至300m/s的区间内，实现物体以该速度释放，其中v是物体旋转的线速度，ω是电机旋转的角速度，R是传动臂的长度。

4.一种如权利要求1-3任一项所述的可调节旋转加速释放装置的实现方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤S1、安装：利用螺钉将支撑架(1)固连于地面或地轨，选取安装角度将旋转轨道(2)安装于支撑架(1)上，保证旋转轨道(2)安装中心与支撑架(1)中心位于同一垂线上；

步骤S2、旋转释放：根据所需要释放的物体的外形，选取夹具(3.4)使得物体能紧固在其中不至于脱落，调整夹具(3.4)位置，将物体安装于夹具(3.4)中；在控制系统(5)中输入预设物体释放速度；启动旋转电机(3.2)，带动传动臂(3.3)、夹具(3.4)和物体在加速轨道中旋转；旋转电机步进加速，物体的旋转速度也不断增加，最终达到稳定线速度，速度区间达到200m/s-300m/s；速度传感器(4)采集实时旋转角速度，并反馈给控制系统(5)；控制系统(5)将实时旋转角速度与预设释放速度进行对比，当达到预设速度时，启动变轨系统(6)开启弹性开关(6.2)带动变轨片(6.1)，旋转物体由加速轨道进入释放轨道，物体在惯性作用下释放飞出；

步骤S3、速度调整：物体做旋转运动，根据电机旋转的角速度及传动臂的长度，计算得到物体旋转的线速度v；通过选用不同规格的电机，同时控制电机旋转的角速度，根据v＝ω×R，得到精确控制物体旋转的线速度，其中v是物体旋转的线速度，ω是电机旋转的角速度，R是传动臂的长度；当完成一次物体释放后，重复步骤S2，调节输入给控制系统(5)的预设物体释放速度，释放速度区间达到200m/s-300m/s，最高速度达300m/s；

步骤S4、角度控制：旋转轨道周边预留有若干组安装螺孔，每组螺孔之间的间距为5°；当选用中间一组螺纹孔安装时，物体的释放方向垂直向下，此时释放角度为0°；

通过顺时针或逆时针旋转轨道，选取不同的螺纹孔将旋转轨道安装在支撑架上，实现以5°为级差的释放角度调整，物体的释放角度为5°、-5°、10°、-10°……，最多达到正负30°；

步骤S5、重复所述S2-S4步骤，调整释放速度和释放角度，实现多次重复旋转释放。