CN107187610B - 高压弹射解锁装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高压弹射解锁装置。包括解锁气缸、小活塞杆、大活塞杆、挡板、气路台、主气缸和弹射筒,小活塞杆放置在解锁气缸内部,小活塞杆圆柱面与解锁气缸内圆柱面配合,挡板固连在小活塞杆上,挡板的个数与气路台个数相同,挡板平面与气路台平面可形成面密封接触;挡板斜面可防止小活塞杆向外运动时与气路台垂直碰撞,气路台倒角可进一步避免碰撞。将小活塞杆的杆体穿过解锁气缸底部通孔、插入大活塞杆的大活塞杆孔内,将被弹射物放入弹射筒,与大活塞杆弹射面接触,本发明高压弹射解锁装置解决了使用较高弹射力弹射时弹射装置难以解锁的问题,保证高压弹射时仍能快速解锁弹射机构,提高了弹射机构运行的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及机械设计和风洞试验,尤其涉及一种高压弹射解锁装置试验机构,属于机械设计及航空航天工程领域。
背景技术
弹射装置是一种常用的物体弹射分离机构,其动力来源包括压缩空气、弹簧及电磁力等。实际应用中,为了使被弹射物具有足够的分离速度及弹射距离,弹射前装置需进行锁紧,待弹射力积蓄到一定值时再解锁,从而实现有效弹射。现有弹射装置的运动原理为:将用于解锁的小活塞杆底端作为拔销插入弹射气缸活塞杆内,锁住弹射机构,解锁时在小活塞上施加向外的力,使其向外运动,解除大活塞杆的运动限制,从而将弹射物快速弹出。使用高压气体作为弹射及解锁动力的机构简图如图1所示。
实际应用证明,增加弹射气缸的压力可有效提高弹射效果,但当弹射气缸压力达到一定值时,用于解锁的小活塞杆受到相当大的摩擦力,以至于使用比弹射气缸压力大几倍的拔销压力都难以将小活塞杆从弹射气缸活塞杆中拔出,解锁失败导致弹射失败。同时试验中发现,提高小活塞杆拔销表面光洁度可在一定程度上延缓上述问题的发生,但并不能根除上述难题,弹射压力的增加仍会导致拔销失败,继续增加拔销力同样无济于事。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术上述不足,提供一种高压弹射解锁装置,解决了使用较高弹射力弹射时弹射装置难以解锁的问题,保证高压弹射时仍能快速解锁弹射机构,提高了弹射机构运行的可靠性。
本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的:
高压弹射解锁装置,包括解锁气缸、小活塞杆、大活塞杆、主气缸和弹射筒,小活塞杆设置在解锁气缸内,大活塞杆设置在主气缸和弹射筒内,主气缸和弹射筒与解锁气缸连接;其特征在于:还包括挡板和气路台,所述挡板和气路台个数相同,其中挡板均匀设置在小活塞杆的杆体上,气路台均匀设置在解锁气缸内部底面上,且气路台的一个侧壁面与解锁气缸的内壁面贴合;所述挡板包括挡板平面,所述气路台包括气路台平面,且气路台平面上开设气路台孔,弹射筒内的弹射物弹射之前,小活塞杆与大活塞杆配合实现解锁装置的锁紧,此时挡板平面与气路台平面形成面密封接触,当弹射物需要弹射时,在高压气流作用下小活塞杆绕轴线转动,使得挡板平面与气路台平面之间形成缝隙,高压气流通过气路台孔进入解锁气缸内部,小活塞杆转动与大活塞杆分离,触发弹射筒内的弹射物进行弹射。
在上述高压弹射解锁装置中,小活塞杆包括圆柱台面、杆体、凸台及挡板安装台,其中挡板安装台和凸台设置在所述杆体上;小活塞杆放置在解锁气缸内部,圆柱台面与解锁气缸内圆柱面配合,挡板安装台上均匀设置多个挡板。
在上述高压弹射解锁装置中,挡板安装台为截面为多边形的棱柱结构,多个挡板安装在棱柱结构的侧壁面上,挡板的个数至少为2个。
在上述高压弹射解锁装置中,挡板为三棱柱结构,包括挡板圆弧面,挡板斜面和挡板平面,所述挡板圆弧面与解锁气缸内圆柱面配合,挡板斜面防止小活塞杆旋转向外运动时与气路台垂直碰撞,挡板平面与气路台平面配合。
在上述高压弹射解锁装置中,弹射物弹射之前,小活塞杆的杆体一端穿过解锁气缸底部通孔、插入大活塞杆的大活塞杆孔内,小活塞杆的凸台下底面与解锁气缸的底面接触,达到限位作用,同时解锁装置锁紧。
在上述高压弹射解锁装置中,气路台还包括一个气路台倒角,防止小活塞杆向外运动时与气路台垂直碰撞。
在上述高压弹射解锁装置中,气路台的个数至少为2个,且与挡板个数相同;气路台均匀设置在解锁气缸内部的底面上,气路台关于解锁气缸1的中心轴线对称,若气路台的个数设为n,则相邻两个气路台之间的夹角为360°/n;挡板关于杆体的轴线对称,若挡板个数设为n,则相邻两个挡板之间的夹角为360°/n。
在上述高压弹射解锁装置中,气路台倒角为圆弧倒角,圆弧与气路台孔同圆心。
在上述高压弹射解锁装置中,还包括中空螺母,所述中空螺母安装在解锁气缸的上部,与解锁气缸内圆柱面配合,中空螺母上有缺口,用于调节中空螺母的旋入深度;所述小活塞杆的圆柱台面顶部开有缺口,用于调节小活塞杆初始姿态。
在上述高压弹射解锁装置中,当弹射物需要弹射时,所述解锁装置中先后接通两路高压气体。
在上述高压弹射解锁装置中,小活塞杆中各组成部件,包括圆柱台面、杆体、凸台及挡板安装台与挡板为一体化成型。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果:
(1)、本发明设计了一种新型的高压弹射解锁装置,增加了挡板和气路台,同时改变解锁气缸、小活塞杆的结构布局,将原有的一股拔销气路变为2路甚至多路,达到有效解锁高压弹射装置的目的。
(2)、本发明解锁装置通过挡板和气路台的配合,使得拔销气源进入解锁小气缸时,先要冲开挡住气源洞口的挡板,挡板固连在小活塞杆上,挡板被冲开的同时带动小活塞杆杆体一同转动。同时由于解锁气缸的密封性,小活塞杆立即受到向外的拔销力,从而使小活塞杆杆体绕其轴线旋转着快速拔出,达到有效解锁的目的。
(3)、本发明解锁装置克服了原有解锁装置在高压弹射时,拔销所受摩擦力较大,无法可靠解锁的缺点,显著提高了弹射机构运行的稳定性。
(4)、本发明解锁装置结构设计使得触发解锁时,小活塞杆先转动,这使得拔出小活塞杆杆体所要克服的力不再是以往的最大静摩擦力而是较小的动摩擦力,从而提高了整套机构运行的可靠性和稳定性。
(5)、本发明对挡板和气路台的结构及尺寸进行了巧妙设计,使得解锁前挡板平面与气路台平面形成面密封接触,解锁时,挡板平面被气流冲开,气流通过气路台孔进入解锁气缸内部,小活塞杆转动与大活塞杆分离,实现解锁;同时,挡板斜面设计可防止小活塞杆向外运动时与气路台正面碰撞,气路台倒角设计进一步避免碰撞;此外挡板和气路台与解锁气缸内部接触的面均与解锁气缸内壁面随形设计。
附图说明
图1为现有技术中弹射及解锁装置示意图;
图2为本发明弹射解锁装置结构示意图(锁紧状态);
图3为本发明解锁气缸内部结构示意图;
图4为本发明小活塞杆结构示意图;
图5为本发明弹射解锁装置局部示意图(解锁状态);
图6为本发明挡板结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述:
如图2所示为本发明弹射解锁装置结构示意图(锁紧状态),本发明高压弹射解锁装置包括解锁气缸1、小活塞杆3、大活塞杆2、主气缸7和弹射筒8、中空螺母、4挡板5和气路台6。其中小活塞杆3设置在解锁气缸1内,大活塞杆2设置在主气缸7和弹射筒8内,大活塞杆弹射面2-2位于弹射筒8内,主气缸7和弹射筒8与解锁气缸1连接,且主气缸7和弹射筒8分别位于解锁气缸1的两侧。挡板5和气路台6个数相同,一一对应,数目为两个或两个以上。其中挡板5均匀设置在小活塞杆3的杆体3-4上,气路台6均匀设置在解锁气缸1内部底面上。
如图3所示为本发明解锁气缸内部结构示意图,每个气路台6包括1个气路台孔6-1、1个气路台倒角6-2、1个气路台平面6-3和1个侧壁面,气路台6的1个侧壁面与解锁气缸1的内壁面接触并贴合,气路台孔6-1开设在气路台平面6-3上,且气路台孔6-1与外部连通。多个气路台6均匀设置在解锁气缸1内部底面上,若气路台6的个数设为n,则相邻两个气路台6之间的夹角为360°/n,例如气路台6为两个时,夹角为180°,气路台6为三个时,相邻两个之间的夹角为120°,本实施例中气路台6为两个,关于解锁气缸1的中心轴线对称,即其中一个气路台6旋转180°后与另一个气路台6重合。气路台倒角6-2设计防止小活塞杆3向外运动时与气路台6发生正面碰撞,即垂直碰撞。气路台倒角6-2为圆弧倒角,圆弧与气路台孔6-1同圆心。
如图4所示为本发明小活塞杆结构示意图;小活塞杆3放置在解锁气缸1内部,由图可知,小活塞杆3包括圆柱台面3-1、杆体3-4、凸台3-3及挡板安装台3-5,其中挡板安装台3-5和凸台3-3设置在杆体3-4上,挡板安装台3-5和凸台3-3可以采取内部开孔的结构设计,套装在杆体3-4的外表面;圆柱台面3-1与解锁气缸1内圆柱面1-4配合,挡板安装台3-5上均匀设置多个挡板5。
如图6所示为本发明挡板结构示意图,挡板安装台3-5为截面为多边形的棱柱结构,本实施例中挡板安装台3-5为六棱柱,挡板5为三棱柱结构,包括挡板圆弧面5-1,挡板斜面5-2(矩形面)和挡板平面5-3(矩形面),如图6所示,挡板圆弧面5-1为图中的ABE圆弧面,挡板斜面5-2为图中的BCFE平面,挡板平面5-3为图中的ABCD平面。
如图4所示给出了挡板5为两个时的图示,挡板5的一个三角形侧壁面安装在六棱柱形状的挡板安装台3-5的一个侧壁面上,挡板安装台3-5的侧壁面为矩形,挡板5的三角形侧壁面占据了挡板安装台3-5矩形侧壁面的部分区域,两个挡板5沿杆体3-4的轴线对称安装在挡板安装台3-5上,两个挡板5之间的夹角为180°,即其中一个挡板5绕杆体3-4的轴线旋转180°后与另外一个挡板5重合。
挡板圆弧面5-1与解锁气缸1内圆柱面1-4配合,挡板平面5-3与气路台平面6-3可形成面密封接触,挡板斜面5-2可防止小活塞杆3向外运动时与气路台6正面碰撞,气路台倒角6-2,可进一步避免碰撞。
小活塞杆3的圆柱台面3-1顶部开有缺口3-2,用于调节弹射开始前小活塞杆3的初始位置。本发明中小活塞杆3中各个组成部件,包括圆柱台面3-1、杆体3-4、凸台3-3、挡板安装台3-5以及挡板5可以采用一体化成型。
弹射物弹射之前,小活塞杆3的杆体3-4一端穿过解锁气缸1底部通孔1-5、插入大活塞杆2的大活塞杆孔2-1内,小活塞杆3的凸台3-3下底面与解锁气缸1的底面接触,达到限位作用,同时解锁装置锁紧。
如图2所示,中空螺母4安装在解锁气缸1的上部,与解锁气缸1内圆柱面1-4配合,中空螺母4上有缺口4-1,用于调节中空螺母4的旋入深度。
本发明中高压气流指5Mpa以上的气流。
本发明运用的原理可以解释为棒状旋成体抗扭转阻尼力矩较小;事物所受的动摩擦力要小于其最大静摩擦力。若对被拔出物体施加一定的扭转力矩使其先转动起来,此时被拔出物体轴向所受的摩擦力就不是其最大静摩擦力了,而是小于其最大静摩擦力的动摩擦力,从而更容易拔出,达到解锁的目的。
下面以高压气体作为弹射及解锁动力为例,说明本发明弹射解锁装置的工作过程:
弹射物弹射之前,将小活塞杆3的杆体3-4穿过解锁气缸1的底部通孔1-5、插入大活塞杆2的大活塞杆孔2-1内,此时小活塞杆3的凸台3-3下底面与解锁气缸1底部接触,达到限位作用,同时整套机构锁死。使用螺丝刀等工具插入小活塞杆3顶部缺口3-2中可旋转小活塞杆3,使挡板平面5-3与气路台平面6-3形成面密封接触。将被弹射物放入弹射筒8内,与大活塞杆2的弹射面2-2接触。
第一路高压气体充入大活塞杆2后部,此时由于小活塞杆3的杆体3-4插入大活塞杆孔2-1内,大活塞杆2不能运动。第二路高压气路经分流器分流成多路各项参数相同的高压气路,从解锁气缸1外部接通到气路台孔6-1中。当需要进行弹射时,先接通第一路高压气,待憋足弹射力后接通第二路高压气进行解锁。此时,由于挡板平面5-3阻止气流进入解锁气缸1,气流首先会冲开挡板平面5-3,由于挡板5与小活塞杆3固连,多股气路的冲击会给小活塞杆3施加转动力矩,使小活塞杆3首先转动起来。当小活塞杆3开始转动以后,挡板平面5-3与气路台平面6-3快速分离,使得第二路的高压气体进入到解锁气缸1的内部,进入到解锁气缸1内部的高压气体会给小活塞杆3向外的推力,由于此时小活塞杆3已经开始转动,其所受的力不再是最大静摩擦力而是较小的动摩擦力,从而较小的推力便可将小活塞杆3的杆体3-4从大活塞杆孔2-1内拔出,从而触发弹射机构。小活塞杆3向外运动会撞在安装在解锁气缸1上的中空螺母4,螺母4上有缺口4-1,可用来调节螺母的旋入深度。
上述高压气体的压力为5Mpa以上。
以上所述,仅为本发明最佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。
Claims (11)
1.高压弹射解锁装置,包括解锁气缸(1)、小活塞杆(3)、大活塞杆(2)、主气缸(7)和弹射筒(8),小活塞杆(3)设置在解锁气缸(1)内,大活塞杆(2)设置在主气缸(7)和弹射筒(8)内,主气缸(7)和弹射筒(8)与解锁气缸(1)连接;其特征在于:还包括挡板(5)和气路台(6),所述挡板(5)和气路台(6)个数相同,其中挡板(5)均匀设置在小活塞杆(3)的杆体(3-4)上,气路台(6)均匀设置在解锁气缸(1)内部底面上,且气路台(6)的一个侧壁面与解锁气缸(1)的内壁面贴合;所述挡板包括挡板平面(5-3),所述气路台(6)包括气路台平面(6-3),且气路台平面(6-3)上开设气路台孔(6-1),弹射筒(8)内的弹射物弹射之前,小活塞杆(3)与大活塞杆(2)配合实现解锁装置的锁紧,此时挡板平面(5-3)与气路台平面(6-3)形成面密封接触,当弹射物需要弹射时,在高压气流作用下小活塞杆(3)绕轴线转动,使得挡板平面(5-3)与气路台平面(6-3)之间形成缝隙,高压气流通过气路台孔(6-1)进入解锁气缸(1)内部,小活塞杆(3)转动与大活塞杆(2)分离,触发弹射筒(8)内的弹射物进行弹射;所述气路台(6)的个数至少为2个。
2.根据权利要求1所述的高压弹射解锁装置,其特征在于:所述小活塞杆(3)包括圆柱台面(3-1)、杆体(3-4)、凸台(3-3)及挡板安装台(3-5),其中挡板安装台(3-5)和凸台(3-3)设置在所述杆体(3-4)上;小活塞杆(3)放置在解锁气缸(1)内部,圆柱台面(3-1)与解锁气缸(1)内圆柱面(1-4)配合,挡板安装台(3-5)上均匀设置多个挡板(5)。
3.根据权利要求2所述的高压弹射解锁装置,其特征在于:所述挡板安装台(3-5)为截面为多边形的棱柱结构,多个挡板(5)安装在棱柱结构的侧壁面上,挡板(5)的个数至少为2个。
4.根据权利要求2所述的高压弹射解锁装置,其特征在于:所述挡板(5)为三棱柱结构,包括挡板圆弧面(5-1),挡板斜面(5-2)和挡板平面(5-3),所述挡板圆弧面(5-1)与解锁气缸(1)内圆柱面(1-4)配合,挡板斜面(5-2)防止小活塞杆(3)旋转向外运动时与气路台(6)垂直碰撞,挡板平面(5-3)与气路台平面(6-3)配合。
5.根据权利要求2-4之一所述的高压弹射解锁装置,其特征在于:弹射物弹射之前,小活塞杆(3)的杆体(3-4)一端穿过解锁气缸(1)底部通孔(1-5)、插入大活塞杆(2)的大活塞杆孔(2-1)内,小活塞杆(3)的凸台(3-3)下底面与解锁气缸(1)的底面接触,达到限位作用,同时解锁装置锁紧。
6.根据权利要求1-4之一所述的高压弹射解锁装置,其特征在于:所述气路台(6)还包括一个气路台倒角(6-2),防止小活塞杆(3)向外运动时与气路台(6)垂直碰撞。
7.根据权利要求1-4之一所述的高压弹射解锁装置,其特征在于:所述气路台(6)均匀设置在解锁气缸(1)内部的底面上,气路台(6)关于解锁气缸(1)的中心轴线对称,若气路台(6)的个数设为n,则相邻两个气路台(6)之间的夹角为360°/n;挡板(5)关于杆体(3-4)的轴线对称,若挡板(5)个数设为n,则相邻两个挡板(5)之间的夹角为360°/n。
8.根据权利要求1-4之一所述的高压弹射解锁装置,其特征在于:所述气路台倒角(6-2)为圆弧倒角,圆弧与气路台孔(6-1)同圆心。
9.根据权利要求1-4之一所述的高压弹射解锁装置,其特征在于:还包括中空螺母(4),所述中空螺母(4)安装在解锁气缸(1)的上部,与解锁气缸(1)内圆柱面(1-4)配合,中空螺母(4)上有缺口(4-1),用于调节中空螺母(4)的旋入深度;所述小活塞杆(3)的圆柱台面(3-1)顶部开有缺口(3-2),用于调节小活塞杆(3)初始姿态。
10.根据权利要求1-4之一所述的高压弹射解锁装置,其特征在于:当弹射物需要弹射时,所述解锁装置中先后接通两路高压气体。
11.根据权利要求1-4之一所述的高压弹射解锁装置,其特征在于:所述小活塞杆(3)中各组成部件,包括圆柱台面(3-1)、杆体(3-4)、凸台(3-3)及挡板安装台(3-5)与挡板(5)为一体化成型。
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