CN106812853B - 一种缓冲吸震平台及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种缓冲吸震平台，其结构包括托盘，四根平行拉杆，四个气液减震缓冲器；其中，托盘的四角处各有一个气液缓冲器，每相邻两个气液减震缓冲器的顶部之间是一根平行拉杆；所述的气液缓冲器包括缸体筒、若干可调单向节流阀、气体室、调压阀、气液隔离盘、油液室、柱塞、固定法兰；工作时，托盘及所载物体产生冲击载荷,当缸体筒向下运动，一部分可调单向节流阀开启，油液室内的油液向气体室节流；当冲击载荷消失后气体室的压强大于油液室的压强，另一部分可调单向节流阀开启，气体室的油液向油液室反向节流。优点：（1）体积小；（2）负载可调；（3）寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种缓冲吸震平台及其工作方法，属于空投应急救援装备技术领域。
背景技术
当前，空防工程部队在救援行动中需要携带的零散工具、机具和装备种类、型号众多，而且有很多是专用工具和装备，地方临时购买困难，这就严重制约了部队救援行动的展开，目前需要急待解决就是快速投放综合性抢险救援装备，机具；采用空投快取式抢险救援方舱集成了多种特种救援装备，机具携行方便，可空投空运，不受交通条件制约，可大大提高部队的保障效率。
目前，我国模块式抢险救援系统装备制造还处于起步阶段，核心装备如生命探测仪还主要依赖进口，造成这种状况的主要原因是抢险救援观念落后和技术水平较低，还没有成系统的抢险救援骨干装备；空投型快取式抢险救援方舱以快速抢救为目的，满足现场快速实施救援要求，突出的是快速投放保证设备完好，达到快速到达现场救援的需求，确保投放时设备完好缓冲减震是重点。
减震的方式也很多，国外空投减震方式多为空气缓冲，类似于16A平台，该结构体积庞大，重复使用率底，缓冲气压为空气压强，属于定容、定压结构，其冲击载荷与上装质量成正比，重装投放时会导致载荷过大。
国内高铁车厢减震采用的是液压缓冲技术，近期美国试验的回收式火箭着陆装置也应用了液压缓冲技术，液压缓冲是一种新技术的应用，它可以采用不同控制方式应用于不同的需求，如高铁车厢减震采用的是高频缓冲保证高速运行的平稳，美国试验的回收式火箭采用的是宽幅吸能保证高速着陆均匀释放能量，从未来的发展趋势来看，液压缓冲是一种趋势。
发明内容
本发明提出的是一种缓冲吸震平台及其工作方法，其目的旨在解决现有抢险救援设备在空投过程中缓冲减震效果差、投放的设备容易损坏、不能快速达到现场进行救援的目的。
本发明的技术解决方案：缓冲吸震平台，其结构包括托盘1，四根平行拉杆3，四个气液减震缓冲器2；其中，托盘1的四角处各有一个气液缓冲器2，每相邻两个气液减震缓冲器2的顶部之间是一根平行拉杆3；所述的气液缓冲器2包括缸体筒4、若干可调单向节流阀5、气体室6、调压阀7、气液隔离盘8、油液室9、柱塞10、固定法兰11；缸体筒4呈倒U字形，缸体筒4下端开口处插有柱塞10；缸体筒4内有气液隔离盘8；气液隔离盘8上固定若干可调单向节流阀5，一部分可调节流阀5的节流口朝向气体室6，另一部分可调节流阀5的节流口朝向油液室9；气液隔离盘8上表面和缸体筒4顶部之间是气体室6，气液隔离盘8下表面和柱塞10之间是油液室9，缸体筒4下端外侧面有固定法兰11。
本发明的优点：
（1）体积小：因为气液减震缓冲器2是由工作介质所产生的压力能转换为热能来吸收能量的，缓冲器缸内耐冲击载荷大，可承受较大单位面积力，比气体缓冲器体积小的多；
（2）负载可调：气液减震缓冲器2其节流压差可根据负载的大小进行调整，当冲击载荷不同时进行调整达到最佳吸能效果；
（3）寿命长: 气液减震缓冲器2属于纲结构器件，具有抗冲击，疲劳强度高，耐磨性好等优点，可长期重复使用。
附图说明
附图1是缓冲吸震平台的结构示意图。
附图2是缓冲吸震平台的工作原理示意图。
附图3是气液减震缓冲器2的结构示意图。
附图中1是托盘，2是气液缓冲器，3是平行拉杆，4是缸体筒，5是可调单向节流阀，6是气体室，7是调压阀，8是气液隔离盘，9是油液室，10是柱塞，11是固定法兰，12是导向密封件。
具体实施方式
对照附图1，缓冲吸震平台，其结构是包括托盘1，四根平行拉杆3，四个气液减震缓冲器2；其中，托盘1的四角处各有一个气液缓冲器2，每相邻两个气液减震缓冲器2的顶部之间是一根平行拉杆3；所述的气液缓冲器2包括缸体筒4、若干可调单向节流阀5、气体室6、调压阀7、气液隔离盘8、油液室9、柱塞10、固定法兰11；缸体筒4呈倒U字形，缸体筒4下端开口处插有柱塞10；缸体筒4内有气液隔离盘8；气液隔离盘8上固定若干可调单向节流阀5，一部分可调节流阀5的节流口朝向气体室6，另一部分可调节流阀5的节流口朝向油液室9；气液隔离盘8上表面和缸体筒4顶部之间是气体室6，气液隔离盘8下表面和柱塞10之间是油液室9，缸体筒4下端外侧面有固定法兰11。
所述气体室6内密封有氮气或压缩空气，油液室9内是油液。
所述缸体筒4与柱塞10径向之间是导向密封件12。
所述托盘1表面呈矩形，四个气液缓冲器2通过固定法兰11分别固定在平台的四角处，气液缓冲器2顶部固定四根平行拉杆3，所述托盘1、气液缓冲器2的缸体筒4与平行拉杆3构成刚性连接形成整体平行位移。
所述气体室6中氮气或压缩空气的压强依据冲击载荷大小通过调压阀7设定，当冲击载荷不同时进行调整达到最佳吸能效果。
所述油液为液压油。
所述四个气液缓冲器2的中轴线相互平行并与平板1的基准面垂直，平行度、垂直度不大于0.1mm，如果公差值大于设计要求将增大摩擦阻力吸能效率下降，严重时可导致变形卡死功能失效。
所述柱塞10底部为球面形，确保倾斜着陆时力的垂直传递。
所述缸体筒4采用整体加工成型，将氮气或压缩空气封闭在油液的顶部，延长了封存周期，提高了靠性高。
所述可调单向节流阀5为两种安装方式，一种可调节流阀5的节流口朝向气体室6，另一种可调节流阀5的节流口朝向油液室9。
所述缓冲吸震平台的工作原理：缸体筒4腔内用气液隔离盘8分为气体室6和油液室9，气体室6的压强是依据外力P载荷大小通过调压阀7设定，当外力P作用在缸体筒4时，缸体筒4与柱塞10相向运动，此时缸体筒4的气体室6和油液室9产生压差，油液室9压强增大，并通过可调单向节流阀5向气体室6节流，随着外力的增加压差越大，节流所产生热能也越大，实现外力的动能转换为液压能，再由液压能节流转换为热能达到减震缓冲目的；
当外力消失后此时缸体筒4腔内的气体室6和油液室9产生反向压差，油液室9压强下降，气体室6的压强大于油液室9的压强，并通过可调单向节流阀5向油液室9节流并达到压力平衡。
所述缓冲吸震平台的工作方法：对照附图1、附图2，当缓冲吸震平台着陆时，托盘1及所载物体向下冲击，冲击载荷达30g -50g ,此时四个缸体筒4与托盘1刚性连接体同时向下平行位移，当缸体筒4向下运动时油液室9的油液受重力作用压强增大，此时气液隔离盘8所固定的一部分可调单向节流阀5开启，将油液室9内的油液向气体室6节流并吸收冲击能，使压差逐渐缩小；当冲击载荷消失后气体室6的压强大于油液室9的压强形成压差，此时气液隔离盘8上所固定的另一部分可调单向节流阀5开启，并将气体室6的液体向油液室9反向节流如此循环若干次，最终使油、气两室压差为零。
所述g是冲击载荷，向地面着陆时冲击载荷，也可以认为是自重的倍数。
所述气液减震缓冲器2属于一种能量转换吸震装置，它可应用与水平垂直方向作用力的转换吸震，当外力P作用在缸体筒4运动方向平行时，推动缸体筒4与柱塞10相对运动，由于缸体筒4腔内装有气液隔离盘8，将气体室6与油液室9隔离，气液隔离盘8装有正反方向的可调单向节流阀5与气体室6、油液室9沟通形成双向节流，而气体室6的压强是依据外力P载荷大小由调压阀7设定的，此时缸体筒4腔内的油液室9的液体在外力P作用下产生压强形成动能转换为液压能，油液室9压强大与气体室6压强，并通过可调单向节流阀5，向气体室6节流并形成液压能转换为热能，随着外力的增加压差越大，节流所产生热能也越大，实现外力的动能转换为液压能，再由液压能节流转换为热能达到减震缓冲目的；
当外力消失后此时缸体筒腔内的气体室6与油液室9产生反向压差，油液室9压强下降，气体室6的压强大于油液室9的压强，并通过可调单向节流阀5，向气体室6节流并达到压力平衡。
一种缓冲抢险救援方舱，其内部装有缓冲吸震平台，其结构还包括框架、下翻门、对开门、系留块、固定架、吊挂环；缓冲吸震平台上的气液缓冲器底部通过螺栓安装在方舱底部；固定架固定在缓冲抢险救援方舱内；框架选用标准型钢焊接，属全封闭金属结构，装有便于重型设备装卸的下翻门、耐震设备取放的对开门；下翻门、对开门处在缓冲抢险救援方舱的侧面，对开门的位置与固定架相对应；配有系留块和直升机吊挂环，系留块、吊挂环处在框架上；缓冲抢险救援方舱设有相应的警示标识，顶部安装了报警灯。
使用时，缓冲吸震平台上放置非耐震设备，固定架上铺设减震垫，放置耐震设备，方舱外形尺寸2160mm×1660mm×1460mm（满足投物-16A系统系留、捆绑要求）。
方舱采用空投方式着陆，落地的速度快冲击力大，缓冲吸震平台用于放置液压动力站、圆盘锯、金刚石链锯、排风扇、照明系统、可视生命探测仪等非耐震设备，经气液缓冲器2吸收冲击能，吸收空投时产生的冲击能，以有效的保护设备。
为适应非水平之态着陆，气液缓冲器2底部设计为球面形，确保倾斜着陆时力的垂直传递。
通过系留块系留和直升机吊挂环吊挂，进行机降和空投；内部机具的系留采用快卸式扣件，可实现以最短时间到达和最快的速度展开。
实验验证：将500公斤物体从500mm高自由落体，进行测试，当未使用缓冲吸震平台时的冲击压强为238kg/cm2，当使用缓冲吸震平台时的冲击压强为8.7kg/cm2，根据两组数据的比较238/8.7=27.36倍，试验结果表明缓冲器吸能效果非常明显。
缓冲抢险救援方舱具有以下优点：
（1）高集成
空投型快取式抢险救援方舱整体布局合理，多种抢险救援设备、机具有效的集成在方舱中。救援设备为定制、定位储存。叠加收拢式取、放。根据抢险任务的要求对机具进行优化组合，机具的动力源采用一机多用，根据不同的压力等级设计接口转换实现了资源共享目的，满足了功能需求的最佳优化配置 。在机具布局中采用了叠加式的摆放，箱体设计成外敞式的取、放结构，充分利用周围的外部空间进行取、放操作，达到了内部密集式的集成 ，以最小的空间存放更多机具。设备、机具取放方便，运输携行方便；
（2）快速便捷投放
快速投放的紧迫性，抢险救援是战争与非战争军事行动的应急保障，其救援的时间是分秒必争，在灾难发生第一时间（最佳抢救时间黄金72小时）内，救灾人员和设备，以最短的时间到达现场；该方舱的设计可保证陆路运输无法到达救援现场时，可进行机降和空投，内部机具的系留都是采用快卸式扣件，实现了以最短时间到达和最快的速度展开；
（3）缓冲吸能装置
通过舱内设有缓冲吸能装置可缓解缓冲，保证舱内设备机具能抵御30g冲击载荷。
Claims (1)
1.缓冲吸震平台，其特征是包括托盘(1)，四根平行拉杆(3)，四个气液减震缓冲器(2)；其中，托盘(1)的四角处各有一个气液减震缓冲器(2)，每相邻两个气液减震缓冲器(2)的顶部之间是一根平行拉杆(3)；所述的气液减震缓冲器(2)包括缸体筒(4)、若干可调单向节流阀(5)、气体室(6)、调压阀(7)、气液隔离盘(8)、油液室(9)、柱塞(10)、固定法兰(11)；缸体筒(4)呈倒U字形，缸体筒(4)下端开口处插有柱塞(10)；缸体筒(4)内有气液隔离盘(8)；气液隔离盘(8)上固定若干可调单向节流阀(5)，一部分可调单向节流阀(5)的节流口朝向气体室(6)，另一部分可调单向节流阀(5)的节流口朝向油液室(9)；气液隔离盘(8)上表面和缸体筒(4)顶部之间是气体室(6)，气液隔离盘(8)下表面和柱塞(10)之间是油液室(9)，缸体筒(4)下端外侧面有固定法兰(11);
所述气体室(6)内密封有氮气或压缩空气，油液室(9)内是油液;
所述缸体筒(4)与柱塞(10)径向之间是导向密封件(12);
所述托盘(1)表面呈矩形，四个气液减震缓冲器(2)通过固定法兰(11)分别固定在平台的四角处;
所述油液为液压油;
所述四个气液减震缓冲器(2)的中轴线相互平行并与托盘(1)的基准面垂直，平行度、垂直度不大于0.1mm;
所述柱塞(10)底部为球面形;
当缓冲吸震平台着陆时，托盘(1)及所载物体向下冲击产生冲击载荷 ,此时四个缸体筒(4) 与托盘(1) 刚性连接形成的整体同时向下平行位移，当缸体筒(4)向下运动时油液室(9)的油液压强增大，此时气液隔离盘(8)所固定的一部分可调单向节流阀(5)开启，将油液室(9)内的油液向气体室(6)节流并吸收冲击能，使压差逐渐缩小；当冲击载荷消失后气体室(6)的压强大于油液室(9)的压强形成压差，此时气液隔离盘(8)上所固定的另一部分可调单向节流阀(5)开启，并将气体室(6)的液体向油液室(9)反向节流如此循环若干次，最终使油、气两室压差为零;
所述气体室(6)中氮气或压缩空气的压强依据冲击载荷大小通过调压阀(7)设定。
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