CN105351260B - 气液混合多级高速弹射装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种气液混合多级高速弹射装置，包括液压油源、控制阀、大流量开关阀、普通开关阀、蓄能器、控制器、多级弹射缸和负载，液压油源与控制阀的进油口相连，控制阀的出油口与蓄能器液体部分相连，并与大流量开关阀的进油口相连，大流量开关阀的出油口与多级弹射缸的下腔连接，多级弹射缸的下腔与普通开关阀的进油口相连接，多级弹射缸的最内层活塞套筒与负载固连，控制阀的控制端、大流量开关阀的控制端、普通开关阀的控制端均与控制器相连接，普通开关阀的出油端与液压油源的油箱连接；本发明既利用多级缸有效降低了高速弹射时的密封难度，又使得气液混合弹射装置的可控性提高。

Description

气液混合多级高速弹射装置
技术领域
本发明属于弹射装置技术领域，特别是一种气液混合多级高速弹射装置。
背景技术
现有弹射装置，主要包含炮式、燃气式、蒸汽式、压缩空气式、液压式、液压气动式、电磁式等。炮式弹射机构弹射速度很高，但是冲击过载大，且弹射过程不可控制；燃气式弹射能将化学能高效地转化为弹射负载的动能，但是存在高温烧蚀现象。上述两种方式较少采用。被广为应用的弹射方式是压缩空气、蒸汽式、液压式，但蒸汽式弹射所需消耗蒸汽量极大，气体密封问题始终难以被有效克服，能量利用率极低，弹射加速距离较长；压缩空气式弹射，设备笨重，弹射性能依赖于气瓶压力和容积，并同样存在气体密封性问题；液压式弹射，精度高快速性好，但是对于以很高弹射速度弹射重型负载时，则出现需要超大流量且高速响应的液压控制阀、现有密封技术难以保证缸体与活塞杆密封的难题。目前，具有应用前景的电磁弹射方式，采用直线电机，不受弹射负载、弹射距离、弹射速度限制，且能可控性强，但是存在强磁场干扰，且耗能巨大、所需能源装置庞大，尚且仅适用于大型核动力航母。
此外，近几年出现的气液混合式动力弹射缸，弹射性能好，有效地融合了气动弹射和液压弹射的优点，但是专利201010524849.0以超高速弹射重型负载时，由于是单级缸，构件间相对运动速度过高，无法克服超高速密封问题，而专利200910166299.7虽然采用多级弹射装置，但是纯粹采用高压气源，气体具有的可压缩性使得***刚度低，使得弹射过程难以通过阀门对输入进行精确控制以达到期望的弹射输出效果，可控性能低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种密封性好，弹射效率高，***可控性高的气液混合多级高速弹射装置。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种气液混合多级高速弹射装置，包括液压油源、控制阀、大流量开关阀、普通开关阀、蓄能器、控制器、多级弹射缸和负载，多级弹射缸内设置有多级套筒式活塞缸，多级套筒式活塞缸的底部与多级弹射缸的滑动密封配合，多级弹射缸的开有与多级套筒式活塞缸滑动密封配合，多级弹射缸被多级套筒式活塞缸的底部分隔为下腔和上腔，上腔内填充有油液，多级套筒式活塞缸为多层套筒式结构，多层套筒式结构内的腔体均连通，并与上腔连通，多级弹射缸上腔设有充油口，液压油源与控制阀的进油口相连，控制阀的出油口与蓄能器液体部分相连，并与大流量开关阀的进油口相连，大流量开关阀的出油口与多级弹射缸的下腔连接，多级弹射缸的下腔与普通开关阀的进油口相连接，多级弹射缸的最内层活塞套筒与负载固连，控制阀的控制端、大流量开关阀的控制端、普通开关阀的控制端均与控制器相连接，普通开关阀的出油端与液压油源的油箱连接。
本发明与现有技术相比，其显著优点：
(1)本发明能在有限的安装空间内有效利用多级缸的行程进行加速弹射。
(2)本发明弹射时利用蓄能器气体的弹性势能，具备了气动弹射***存储和传递能量密度大的特点，且重复弹射时只需要向蓄能器内注入压力油即可。
(3)本发明采用多级缸在可靠保证最高弹射速度的同时，相较于已有弹射方式，有效地减小了执行元件之间的相对运动速度，采用现有的密封技术即可实现可靠密封。
(4)本发明多级缸有杆腔为始终充满油液的封闭油腔，改善了执行元件之间的润滑，易于设置液压缓冲器，最重要的是封闭油腔内部油液在无杆腔推力下，能自适应流动而推动活塞杆伸出，不需补充油液，极大地减小了外部油源所需要供给的油液流量。
(5)本发明的工作介质为不可压缩的液压油，具有刚度大和固有频率高的特点，易于通过液压阀对输入油液进行精确控制，从而对弹射过程实现精确控制。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1是本发明气液混合多级高速弹射装置的总体结构示意图。
具体实施方式
结合图1：
本发明一种气液混合多级高速弹射装置，包括液压油源1、控制阀4、大流量开关阀5、普通开关阀7、蓄能器3、控制器6、多级弹射缸8和负载11，多级弹射缸8内设置有多级套筒式活塞缸12，多级套筒式活塞缸12的底部与多级弹射缸8滑动密封配合，多级弹射缸8的开口端与多级套筒式活塞缸12滑动密封配合，多级弹射缸8被多级套筒式活塞缸12的底部分隔为下腔9和上腔13，上腔13内填充有油液，多级套筒式活塞缸12为多层套筒式结构，多层套筒式结构内的腔体均连通，并与上腔13连通，上腔13设有充油口10，液压油源1与控制阀4的进油口相连，控制阀4的出油口与蓄能器3液体部分相连，并与大流量开关阀5的进油口相连，大流量开关阀5的出油口与多级弹射缸8的下腔9连接，多级弹射缸8的下腔9与普通开关阀7的进油口相连接，多级弹射缸8的最内层活塞套筒与负载11固连，控制阀4的控制端、大流量开关阀5的控制端、普通开关阀7的控制端均与控制器6相连接，普通开关阀7的出油端与液压油源1的油箱连接。
蓄能器3的气体部分设置有压力传感器2，压力传感器2的输出端与控制器6的信号采集端相连。
实施例：
结合图1：
一种气液混合多级高速弹射装置，包括液压油源1、控制阀4、大流量开关阀5、普通开关阀7、蓄能器3、控制器6、多级弹射缸8和负载11，多级弹射缸8内设置有多级套筒式活塞缸12，多级套筒式活塞缸12的底部与多级弹射缸8滑动密封配合，多级弹射缸8的开口端与多级套筒式活塞缸12滑动密封配合，多级弹射缸8被多级套筒式活塞缸12的底部分隔为下腔9和上腔13，上腔13内填充有油液，多级套筒式活塞缸12为两层套筒式结构，其内层套筒与负载连接，主要是内层套筒推动负载，内层套筒的伸出端与外层套筒缸的伸出端滑动密封配合，内层套筒的开口端与外层套筒缸的主缸体滑动配合，内层套筒靠近开口端位置的周向侧壁开孔及外层套筒缸靠近下腔9一侧位置的周向侧壁开孔，使得内层套筒和外层套筒缸之间的腔体与上腔13连通，且上腔13设有充油口10。
液压油源1包括油箱、油泵及溢流阀，油泵的供油端与油箱连接，油泵的出油端与控制阀4的进油口相连，且在油泵出油端与控制阀4的进油口相连的油路上，引出支路油路至溢流阀的一端，溢流阀的另一端与油箱连接，控制阀4的出油口与蓄能器3液体部分相连，并与大流量开关阀5的进油口相连，大流量开关阀5的出油口与多级弹射缸8的下腔9连接，多级弹射缸8的下腔9与普通开关阀7的进油口相连接，普通开关阀7的出油口与液压油源1的油箱连接，控制阀4的控制端、大流量开关阀5的控制端、普通开关阀7的控制端均与控制器6相连接，蓄能器3的气体部分设置有压力传感器2，压力传感器2的输出端与控制器6的信号采集端相连。
气液混合多级高速弹射装置弹射过程如下：
弹射前准备，通过多级弹射缸上腔13充油口10向多级弹射缸上腔13内部及多级套筒式活塞缸12内部充满压力油，控制器6向控制阀4、大流量开关阀5和普通开关阀7的控制端输入信号，使得大流量开关阀5和普通开关阀7的进油口和出油口之间为断开状态，而使控制阀4的进油口与出油口连通，从而使得液压油源1向蓄能器3液体部分充油，压力传感器2测定蓄能器气体部分压力并传递给控制器6的压力信号采集端，当蓄能器3内气体压力达到设定值时，控制器6信号输出端输出信号至大流量开关阀5和控制阀4的控制端，使得大流量开关阀5的进油口与出油口间油路连同，并断开控制阀4的进油口与出油口的连通，使得蓄能器3液体部分压力油迅速充入多级弹射缸下腔9，推动多级弹射缸8内的多级套筒式活塞缸12的外层套筒缸运动，多级弹射缸上腔13内和多级套筒式活塞缸12内部油液流动，推动多级套筒式活塞缸12的内层套筒加速伸出，推动负载11进行弹射，弹射负载11后，控制器6信号输出端输出信号至普通开关阀7和大流量开关阀5，使得普通开关阀7的进油口和出油口连通，并关闭大流量开关阀5的进油口和出油口间的连通，多级弹射缸8的下腔9油液在上腔13压力油作用及多级套筒式活塞缸12结构自重下流出，通过普通开关阀7流进液压油源1的油箱内，多级弹射缸的多级套筒式活塞缸12缩回。

Claims (2)

1.一种气液混合多级高速弹射装置，其特征在于：包括液压油源(1)、控制阀(4)、大流量开关阀(5)、普通开关阀(7)、蓄能器(3)、控制器(6)、多级弹射缸(8)和负载(11)，多级弹射缸(8)内设置有多级套筒式活塞缸(12)，多级套筒式活塞缸(12)的底部与多级弹射缸(8)滑动密封配合，多级弹射缸(8)的开口端与多级套筒式活塞缸(12)滑动密封配合，多级弹射缸(8)被多级套筒式活塞缸(12)的底部分隔为下腔(9)和上腔(13)，上腔(13)内填充有油液，多级套筒式活塞缸(12)为多层套筒式结构，多层套筒式结构内的腔体均连通，并与上腔(13)连通，上腔(13)设有充油口(10)，液压油源(1)与控制阀(4)的进油口相连，控制阀(4)的出油口与蓄能器(3)液体部分相连，并与大流量开关阀(5)的进油口相连，大流量开关阀(5)的出油口与多级弹射缸(8)的下腔(9)连接，多级弹射缸(8)的下腔(9)与普通开关阀(7)的进油口相连接，多级弹射缸(8)的最内层活塞套筒与负载(11)固连，控制阀(4)的控制端、大流量开关阀(5)的控制端、普通开关阀(7)的控制端均与控制器(6)相连接，普通开关阀(7)的出油端与液压油源(1)的油箱连接。
2.根据权利要求1所述的气液混合多级高速弹射装置，其特征在于：所述蓄能器(3)的气体部分设置有压力传感器(2)，压力传感器(2)的输出端与控制器(6)的信号采集端相连。
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