可控氣液系統(tǒng)蓄能器設(shè)計(jì)?

王 雷

（海軍航空大學(xué)岸防兵學(xué)院 煙臺(tái) 264001）

1 引言

在氣液彈射系統(tǒng)中，蓄能器是一種勢(shì)能（一定體積高壓油液的液體勢(shì)能）存儲(chǔ)與釋放裝置［1］，在氣液系統(tǒng)中的主要用來(lái)完成儲(chǔ)存能量、勢(shì)能轉(zhuǎn)換和能量釋放的功能。工作過(guò)程是在充能時(shí)把系統(tǒng)內(nèi)能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，并在彈射時(shí)迅速放出，使能量利用更準(zhǔn)確高效，并達(dá)到保護(hù)系統(tǒng)安全的目的［2］。本文提到的蓄能器能夠滿足蓄能及釋放的需要，并且能夠有效地控制高壓氣體的勢(shì)能變化，滿足變動(dòng)的彈射要求。

2 蓄能器的工作原理

如圖1所示，當(dāng)蓄能器未蓄積能量時(shí)，活塞3左側(cè)與其液面端蓋12 的右段面相接觸，此時(shí)缸體內(nèi)全部由高壓氣體充滿［3］。蓄能過(guò)程開始，自電磁閥1 進(jìn)油，油液腔2 充入油液，推動(dòng)活塞向右移動(dòng)，當(dāng)活塞右側(cè)抵到套筒邊緣，充液完成，閥1 復(fù)位。此時(shí)，活塞完成對(duì)氣體的充能，達(dá)到初始設(shè)定勢(shì)能值。釋放能量時(shí)，主閥打開，砌體墻內(nèi)的高壓氣體迅速膨脹，推動(dòng)活塞擠壓油液缸內(nèi)的液體進(jìn)入彈射系統(tǒng)液壓缸［4］，同時(shí)設(shè)計(jì)在活塞左端面加入一個(gè)凸臺(tái)，如此當(dāng)活塞左端面即將與液面端蓋凹槽吻合時(shí)減少蓄能器提供的油液排量，從而達(dá)到液壓缸的緩沖行程的目的［5］。當(dāng)完全吻合時(shí)，蓄能器內(nèi)蓄積的能量便釋放完畢［6］。

3 蓄能器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

蓄能器采用活塞式設(shè)計(jì)［7］，相較于氣囊式和隔膜式，該設(shè)計(jì)能夠滿足瞬時(shí)大排量的彈射要求，并且功能可靠性較高［8］。如圖1 所示，在彈射時(shí)為了保證彈射液油的體積一定，即蓄能器充液一段體積固定，設(shè)計(jì)在充氣端加入一副套筒，固定充液時(shí)活塞的活動(dòng)范圍，同時(shí)右側(cè)充氣端就可以通過(guò)增加氣壓來(lái)控制彈射速度。蓄能器氣面端蓋上分別加入了充氣接口（方便鏈接高壓氣瓶）、MTS位移傳感器（感受活塞桿的位移）、壓力變送器（測(cè)定氣體腔內(nèi)氣壓值）。設(shè)計(jì)活塞時(shí)，在活塞右側(cè)設(shè)置凹槽，增大氣體腔體積，同時(shí)減少活塞活動(dòng)時(shí)的卡死可能［9］。左側(cè)端面增加凸臺(tái)，實(shí)現(xiàn)流量緩沖。

圖1 蓄能器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖

4 氣體調(diào)節(jié)方法設(shè)計(jì)

圖2 氣壓調(diào)節(jié)示意圖

如圖2 所示，調(diào)節(jié)氣體腔內(nèi)氣壓的設(shè)計(jì):在之前預(yù)設(shè)在缸體氣面端面的充氣接口處連接一個(gè)截止閥、氣體減壓器和一個(gè)高壓氣瓶［11］。彈射準(zhǔn)備時(shí)，若彈射速度較預(yù)設(shè)值有變動(dòng)時(shí)，打開截止閥，器材與減壓器相連，通過(guò)減壓器調(diào)節(jié)氣體腔內(nèi)氣體壓力，同時(shí)壓力值會(huì)實(shí)時(shí)反映在控制臺(tái)界面上，以便隨時(shí)調(diào)節(jié)或者關(guān)閉截止閥。當(dāng)調(diào)節(jié)完畢后，關(guān)閉截止閥，這樣，腔內(nèi)的氣體也不會(huì)影響減壓器的反映數(shù)值。

5 結(jié)語(yǔ)

可控蓄能器是綜合利用氣液混合動(dòng)力，結(jié)合氣壓與液壓傳動(dòng)的長(zhǎng)處設(shè)計(jì)的，它同時(shí)兼具制作方便、成本低、無(wú)污染、傳動(dòng)穩(wěn)定、排量大等多方面優(yōu)點(diǎn)［12］。在結(jié)構(gòu)上，它整體構(gòu)型簡(jiǎn)單緊湊，凹槽設(shè)計(jì)減少質(zhì)量，套筒設(shè)計(jì)穩(wěn)定液油排量，活塞設(shè)計(jì)增大瞬時(shí)排量。同時(shí)氣體調(diào)節(jié)配置能夠依據(jù)實(shí)時(shí)需要滿足不同彈射速度要求，增加了設(shè)備的適用性。該氣液系統(tǒng)蓄能器能夠滿足彈射系統(tǒng)的蓄能及釋放要求，能夠保證高效穩(wěn)定的能量輸出。