[發明專利]高壓大功率液壓伺服彈射系統

有效

• 申請號: 202111097927.8
• 申請日: 2021-09-18
• 公開（公告）號: CN113665834B
• 公開（公告）日: 2023-01-10
• 發明（設計）人: 程楠楠;王亮;高曉輝;劉永光
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B64F1/06
• 分類號: B64F1/06
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產權代理有限公司 11562
• 代理人: 袁蕾

本發明涉及一種高壓大功率液壓伺服彈射系統。目的是提供一種高壓大功率液壓伺服彈射系統，包括彈射液壓回路、滑輪增速行走機構，通過液壓與機械相結合的混合彈射方式，實現可變負載在較短行程內加速至20m/s、45m/s，針對可變負載設計了2條液壓回路，蓄能器站瞬間釋放，液壓油通過伺服閥進入液壓缸實現負載的瞬間加速，雙回路設計可根據流量需求進行切換，大流量二通閥與伺服閥的并聯使用可實現大流量高頻響的控制需求，解決高頻響伺服閥流量供應不足的技術難題，蓄能器站中各蓄能器充氣壓力呈階梯式分布，解決一套系統開展多種工作壓力的難題，該發明裝置具有結構緊湊、工作效率高、可靠性好等諸多優點，對高性能彈射系統的研制具有重要意義。

技術領域

本發明涉及高壓大功率液壓伺服驅動系統，尤其涉及一種高壓大功率液壓伺服彈射系統，主要應用于現代軍事及普通工業，如航母飛機的彈射起飛、導彈的彈射發射、彈射救生座椅、汽車碰撞試驗等。

背景技術

高壓大功率液壓伺服彈射系統能夠利用系統預先儲存的能量在可控的條件下快速釋放，實現對負載的瞬間加速。目前彈射的主要方式有機械彈射、蒸汽彈射、電磁彈射、氣動彈射以及液壓彈射。隨著科學技術的發展，各領域彈射性能要求不斷提高，包括快的響應速度、工作周期短、重量輕、末速度大、精度高、隱蔽性好等。單純的機械彈射已遠不能滿足性能要求；蒸汽彈射涉及到吸水、蒸發、儲存、彈射等一系列工作，體積太過龐大，且蒸汽壓力無法精準控制；電磁彈射器是繼蒸汽彈射器之后的新一代彈射裝置，因其具有效率高，能量輸出穩定，可調節，彈射間隔短等優勢被各國海軍追崇，但其需要大量電能，只有核動力航母才能持續提供如此大的能量，且技術要求較高；氣動彈射雖有出力大、響應快的特點，但同樣具有氣壓無法精準控制的缺點，多應用于開環控制且具有較大噪聲。液壓彈射具有功率重量比大、響應速度快、控制精度高、易于實現緩沖、噪聲小等優點，在高性能的應用場合逐漸受到重視。但是液壓彈射中液壓缸的速度受限于密封和高速緩沖結構的不足，其極限速度為15m/s。因此，根據高性能彈射的實際工況，突破高速度、快響應速度、高精度、可重復性操作等關鍵技術，提出一種液壓與機械相結合的混合彈射技術，其中液壓作為驅動，特定機械結構實現對負載的瞬間加速，為高性能彈射器的成功研制提供了重要依據，提升我國相關應用場合的地面測試的完備性，必將使我國機載機電、導彈發射等系統的“自保障”化水平得到質的提升，同時對于推動武器彈射技術的發展無疑具有里程碑式的意義。

發明內容

鑒于上述問題，本發明的目的是提供一種高壓大功率液壓伺服彈射系統，采用液壓與特定機械結構相結合的混合彈射方式，實現100kg、300kg負載在5m行程內可加速至20m/s、45m/s。液壓回路為了能夠瞬間提供高壓力大流量，并能夠對大流量高壓力液壓系統進行流量控制，設計了四條液壓回路，一路液壓缸供油單獨通過大流量高頻響伺服閥；一路供油同時通過二通閥與伺服閥，可有效解決目前市場伺服閥存在的大流量與高頻響參數矛盾的問題；一路配合外部剎車裝置完成負載及液壓缸的制動；最后一路可對液壓油進行油品檢測和自清洗工作，避免因為油品造成閥的損害，有效增加了液壓回路的壽命。前兩條液壓回路的設計可以滿足不同工況負載需求。蓄能器作為儲能設備，回路中采用多個蓄能器構成的蓄能器組作為液壓油源。蓄能器組中各蓄能器充氣壓力不同，成階梯變化，便于不同蓄能壓力下彈射的實現，也更好的做到彈射“省油”和更小的壓降。液壓缸末端連接由4對動、靜滑輪組成的滑輪增速機構，從而有效的解決了液壓缸速度極限及末端速度不可控等技術難題，具有結構緊湊、工作效率高、可靠性好等諸多優點。

為實現上述目的，本發明為一種高壓大功率液壓伺服彈射系統，主要由液壓回路及特定滑輪增速機構組成。其中液壓回路包括：吸油濾、電機、泵、壓油濾、比例溢流閥、安全閥、卸荷閥、二通閥、伺服閥、液控單向閥、液壓缸、溫度傳感器、壓力傳感器和回油濾。滑輪增速機構由4組動、靜滑輪組成，負載末端通過鋼絲繩與滑輪組連接；負載速度通過速度傳感器測量并反饋給伺服閥完成閉環控制。

進一步優化本技術方案，采用小排量泵、大蓄能的液壓系統提供彈射能源動力，大大降低了成本，而且不同剛度的蓄能器匹配使用，大大提高了系統的可控性；小排量泵可以減小蓄能器的在供油過程中由于泵工作產生的蓄能壓力脈沖。