一种可快速回收的高可靠性支撑液压系统及支撑方法与流程

1.本发明涉及火箭发射技术领域，具体涉及一种快速回收的高可靠性支撑液压系统及支撑方法。


背景技术：

2.现有技术中，火箭海态发射时的复杂海况条件对火箭保持起竖稳定性影响巨大，需要通过抱箭机构带动成对摆臂钳夹实现对火箭的扶稳与支撑。由于火箭本身重量极大，需要摆臂提供较大的持久液压输出以满足摆臂末端对箭体的防倾覆夹持。同时，火箭发射时需要摆臂与火箭快速分离，即在火箭从发出点火指令到实际点火起飞的0.3s之内完成摆臂与火箭的有效快速分离。现有抱箭机构中的液压系统在实际应用中存在以下问题：
3.其一、摆臂快速回收过程流量需求极大，通过常用的电机-泵组供油难以实现；其二、起竖到位后火箭长时间处于竖直状态，复杂海况条件下要求液压系统需具备较高的承载能力以及极强的防内泄漏能力；其三、由于末端支撑液压系统主要执行机构位于发射塔架上，空间有限，对液压系统提出了较高的空间限制要求与高可靠性要求，设计需简洁易实现，且具备良好的测试性与维护性。


技术实现要素：

4.鉴于上述问题，本发明实施例提供一种可快速回收的高可靠性支撑液压系统及支撑方法，解决现有摆臂不能提供稳定支撑和快速分离收放过程的技术问题。
5.本发明实施例的可快速回收的高可靠性支撑液压系统，包括：
6.泵源总成，用于按需输出液压油通过驱动油路和回油油路驱动翻转缸和扶稳缸；
7.翻转阀块，用于形成翻转缸的阀控油路，在竖直方向上控制翻转缸运动；
8.扶稳阀块，用于形成扶稳缸的阀控油路，在水平方向上控制扶稳缸运动；
9.充油阀块，用于在扶稳缸稳定的夹持工况时形成对大蓄能器进行额定压力液压油加注，受控形成大蓄能器与扶稳缸反腔间的加注油路；
10.放油阀块，用于在扶稳缸稳定的夹持工况时对小蓄能器进行额定压力液压油加注，响应收回指令形成小蓄能器对扶稳缸与翻转缸的回油控制；
11.大蓄能器，用于进行额定油压充油或向扶稳缸负腔放油；
12.小蓄能器，用于进行额定油压充油或放油形成指令响应输出。
13.本发明一实施例中，所述泵源总成包括：
14.三相异步电机，用于提供可控的电源功率输出；
15.定量柱塞泵，用于进行电能机械能转换形成确定压力的液压油输出；
16.电磁溢流阀，用于调节液压油输出流量并保持压力稳定。
17.本发明一实施例中，所述翻转阀块包括：
18.二维四通翻转换向阀，用于在翻转缸的正腔、反腔和泵源总成间建立驱动油路和回油油路，形成正腔、反腔的受控变化。
19.本发明一实施例中，所述扶稳阀块包括：
20.二维四通扶稳换向阀，用于在扶稳缸的正腔、反腔和泵源总成间建立驱动油路和回油油路，形成正腔、反腔的受控变化。
21.本发明一实施例中，所述充油阀块包括：
22.二位三通充油换向阀，用于设置在扶稳缸反腔与泵源总成间的驱动油路上，形成驱动油路的受控通断。
23.本发明一实施例中，所述放油阀块包括：
24.高速开关阀，用于设置在小蓄能器向液控单向阀的驱动油路上，形成控制液控单向阀的响应指令输出；
25.翻转缸液控单向阀，用于设置在翻转缸正腔与泵源总成间的回油油路上，受控通断；
26.扶稳缸液控单向阀，用于设置在扶稳缸正腔与泵源总成间的回油管路上，受控通断。
27.本发明一实施例中，所述大蓄能器的液压油口连接在扶稳缸的反腔和泵源总成间建立的驱动油路上。
28.本发明一实施例中，所述小蓄能器液压油口连接在扶稳缸的反腔和泵源总成间建立的驱动油路支路上。
29.本发明实施例的可快速回收的支撑方法，利用上述的可快速回收的高可靠性支撑液压系统形成，包括：
30.火箭起竖到位后：
31.启动泵源总成，溢流阀建压，调整溢流压力至5mpa；
32.翻转阀块换向阀通电，高压油进入翻转缸正腔(翻转缸伸出)；
33.翻转缸伸出到位后，扶稳阀块换向阀通电，高压油进入扶稳缸正腔；
34.两缸均伸出到位后，油源持续供油，系统保压，在翻转阀块的平衡阀和扶稳缸的互锁回路作用下适应海况产生的火箭偏载。
35.还包括：
36.调整溢流压力至25mpa；
37.油源建压，油源通过充油阀块为大蓄能器充油，通过放油阀块为小蓄能器充油；
38.还包括：
39.放油阀块高速开关阀通电，控制小蓄能器压力油通过高速开关阀将压力传递至放油阀块的液控单向阀控制油口，液控单向阀控制油口压力升高后反向沟通，使翻转缸、扶稳缸正腔(无杆腔)泄压，翻转缸在摆臂重力作用下竖直方向回收，大蓄能器为扶稳缸负腔(有杆腔)供油，使扶稳缸快速水平方向回收。
40.本发明实施例的可快速回收的高可靠性支撑液压系统，包括：
41.存储器，用于存储如权利要求9所述可快速回收的支撑方法控制过程的程序代码；
42.处理器，用于执行所述程序代码。
43.本发明实施例的可快速回收的高可靠性支撑液压系统及支撑方法通过依靠翻转缸和扶稳缸油路上的换位阀形成较慢但较稳定的摆臂抬升和夹持的保持动作。通过充油阀块控制大蓄能器的充油或放油提供摆臂回收时扶稳缸的强劲功率输出。通过小蓄能器提供
适配点火指令摆臂回收时的阀控响应压力和响应速度，可实现箭体与摆臂在火箭从发出点火指令到实际点火起飞的0.3s之内完成摆臂抱箭机构与火箭的可靠分离。
附图说明
44.图1所示为本发明一实施例可快速回收的高可靠性支撑液压系统的架构示意图。
45.图2所示为本发明一实施例可快速回收的高可靠性支撑液压系统的结构示意图。
具体实施方式
46.为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明白，以下结合附图及具体实施方式对本发明作进一步说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
47.本发明一实施例可快速回收的高可靠性支撑液压系统如图1所示。在图1中，本实施例包括：
48.泵源总成100，用于按需输出液压油通过驱动油路和回油油路驱动翻转缸和扶稳缸。
49.泵源总成中包括定量柱塞泵，用于输出液压油保持油路中液压油压力。定量柱塞泵通过与电磁溢流阀配合建立稳定的油源压力。定量柱塞泵通过与安全阀配合建立可靠的油路压力。
50.翻转阀块200，用于形成翻转缸的阀控油路，在竖直方向上控制翻运动。
51.翻转缸的缸体末端和活塞杆伸出端分别固定在摆臂铰接端和抱箭支撑架构上，通过翻转阀块中的换向阀控制正腔和反腔容积变化改变活塞杆伸出长度，形成以摆臂铰接端为原点在竖直方向上的摆臂转动。
52.扶稳阀块300，用于形成扶稳缸的阀控油路，在水平方向上控制扶稳缸运动。
53.扶稳缸的缸体末端和活塞杆伸出端分别固定在摆臂铰接端和抱箭支撑架构上，通过扶稳阀块中的换向阀控制正腔和反腔容积变化改变活塞杆伸出长度，形成以摆臂铰接端为原点在水平方向上的摆臂转动。
54.在本发明一实施例中，扶稳缸稳定的夹持工况在翻转缸稳定的伸平工况后形成。
55.充油阀块400，用于在扶稳缸稳定的夹持工况时形成对大蓄能器进行额定压力液压油加注，受控形成大蓄能器与扶稳缸反腔间的加注油路。
56.充油阀块通过换向阀在连接扶稳缸反腔的驱动油路上形成大蓄能器的连通油路。与扶稳缸的换向阀配合在换向回油时提供摆臂收回时所需的较大压力和流量需求。
57.放油阀块500，用于在扶稳缸稳定的夹持工况时对小蓄能器进行额定压力液压油加注，响应收回指令形成小蓄能器对扶稳缸与翻转缸的回油控制。
58.放油阀块通过小蓄能器提供回油油路中单向阀的控制油压，触发对收回指令的回油响应。
59.大蓄能器600，用于进行额定油压充油或向扶稳缸负腔放油。
60.大蓄能器通过充油阀块的控制从驱动油路充油，根据放油阀块对油路控制(结合充油阀块的控制状态)向扶稳缸负腔放油。
61.小蓄能器700，用于进行额定油压充油或放油形成指令响应输出。
62.小蓄能器通过放油阀块的控制从驱动油路充油，向回油油路上阀门的阀控油口放油。
63.本发明实施例的可快速回收的高可靠性支撑液压系统通过依靠翻转缸和扶稳缸油路上的换位阀形成较慢但较稳定的摆臂抬升和夹持的保持动作。通过充油阀块控制大蓄能器的充油或放油提供摆臂回收时扶稳缸的强劲功率输出。通过小蓄能器提供适配点火指令摆臂回收时的阀控响应压力和响应速度，控制放油阀块改变翻转缸和扶稳缸的回油时机保持回收状态的同步性并消除油腔封闭状态，实现箭体与摆臂的可靠分离。
64.发明一实施例可快速回收的高可靠性支撑液压系统如图2所示。在图2中，泵源总成100包括：
65.三相异步电机，用于提供可控的电源功率输出。
66.定量柱塞泵，用于进行电能机械能转换形成确定压力的液压油输出。
67.电磁溢流阀，用于调节液压油输出流量并保持压力稳定。
68.安全阀，用于根据输出油路压力阈值进行设置，形成异常压力卸荷。
69.在本发明一实施例中，利用常闭电磁溢流阀同时起到安全阀的作用。
70.本发明实施例的可快速回收的高可靠性支撑液压系统通过泵源总成形成摆臂伸出或回收过程中液压油的工作压力和蓄能器储能时的工作压力，保证系统的建压与可靠卸荷。可以灵活设置系统工作压力，配合大蓄能器和小蓄能器实现驱动油路和回油油路的分时高低设置。
71.如图2所示，在本发明一实施例中，翻转阀块200包括：
72.二维四通翻转换向阀，用于在翻转缸的正腔、反腔和泵源总成间建立驱动油路和回油油路，形成正腔、反腔的受控变化。
73.在本发明一实施例中，还包括：
74.平衡阀，用于设置在翻转缸正腔和二维四通翻转换向阀间的油路上，平衡回收海况带来的负负载工况压力。
75.本发明实施例的可快速回收的高可靠性支撑液压系统通过电磁换向阀控制翻转缸实现摆臂收放的竖直动作。利用换向阀的o型中位机能形成摆臂伸平到位后翻转缸正腔与反腔封闭进行长期位置保持，同时利用平衡阀形成对负负载工况的平衡，共同实现翻转缸伸平到位后对摆臂稳定的竖直支撑。
76.如图2所示，在本发明一实施例中，扶稳阀块300包括：
77.二维四通扶稳换向阀，用于在扶稳缸的正腔、反腔和泵源总成间建立驱动油路和回油油路，形成正腔、反腔的受控变化。
78.在本发明一实施例中，还包括：
79.两个液控单向阀，用于分别设置在扶稳缸正腔和反腔的油路上，形成受控互锁回路。
80.本发明实施例的可快速回收的高可靠性支撑液压系统通过电磁换向阀控制扶稳缸实现摆臂收放的水平动作。利用换向阀的o型中位机能形成摆臂夹持到位后扶稳缸正腔与反腔的油腔封闭进行长期位置保持，同时利用互锁回路形成摆臂夹持到位后油缸位置的可靠锁止，承受海况带来的外加负载。共同实现翻转缸伸平到位后对摆臂稳定的水平支撑。
81.如图2所示，在本发明一实施例中，充油阀块400包括：
82.二位三通充油换向阀，用于设置在扶稳缸反腔与泵源总成间的驱动油路上，形成驱动油路的受控通断。
83.在本发明一实施例中，还包括：
84.常闭溢流阀，用于设置在二位三通电磁充油换向阀的控制油路上。
85.本发明实施例的可快速回收的高可靠性支撑液压系统通过电磁换向阀形成摆臂水平伸开到位后的大蓄能器充油油路开通，在摆臂水平缩回时形成扶稳缸反腔与泵源总成间的驱动油路上大蓄能器向扶稳缸反腔的单向充油油路。
86.如图2所示，在本发明一实施例中，放油阀块500包括：
87.高速开关阀，用于设置在小蓄能器向液控单向阀的驱动油路上，形成控制液控单向阀的响应指令输出。液控单向阀的控制油口接收响应指令输出。
88.翻转缸液控单向阀，用于设置在翻转缸正腔与泵源总成间的回油油路上，受控通断。
89.扶稳缸液控单向阀，用于设置在扶稳缸正腔与泵源总成间的回油管路上，受控通断。
90.在本发明一实施例中，还包括：
91.电磁单向阀，用于设置在小蓄能器与泵源总成间的驱动油路上，控制小蓄能器注入液压油。
92.本发明实施例的可快速回收的高可靠性支撑液压系统通过高速开关阀形成摆臂水平回收的指令响应控制，通过小蓄能器的指令响应输出油压形成第一液控单向阀和第二液控单向阀的高压快速控制以打开翻转缸和扶稳缸正腔的回油油路形成回收动作接触油腔封闭状态。进而利用大蓄能器的高液压油输出至扶稳缸反腔提供摆臂水平高速回收的液压动力。
93.由于翻转缸需将整个摆臂回收，其负载惯量较大，且扶稳缸回收到位后地面支持设备即与火箭分离，因此在本发明一实施例中，采用设置驱动油路为翻转缸反腔供油满足回收需求。
94.如图2所示，在本发明一实施例中，大蓄能器600的液压油口连接在扶稳缸的反腔和泵源总成间建立的驱动油路上。
95.如图2所示，在本发明一实施例中，小蓄能器700的液压油口连接在扶稳缸的反腔和泵源总成间建立的驱动油路支路上。
96.本发明实施例的可快速回收的高可靠性支撑液压系统通过充油阀块与放油阀块中的阀控过程形成用于快速回收的大蓄能器辅助高压油源动力和小蓄能器高压油源信号，保证支撑液压系统的回收实时性。
97.如图2所示，在本发明一实施例中，对泵源总成100、翻转阀块200、扶稳阀块300、充油阀块400和放油阀块500中的阀门和蓄能器进行冗余设置。并根据冗余设置形成对应的冗余油路。冗余设置采用每个阀门1备2或2备3的冗余备份措施，确保系统进入流程后的工作可靠。实际进入工作流程后，只动作两个(互为冗余)高速开关阀，快速性易保证。
98.本发明一实施例可快速回收的支撑方法，利用上述支撑液压系统形成，包括火箭起竖到位后：
99.a)启动泵源总成，溢流阀建压，调整溢流压力至5mpa；
100.b)翻转阀块换向阀通电，高压油进入翻转缸正腔(翻转缸伸出)；
101.c)翻转缸伸出到位后(压力判断)，扶稳阀块换向阀通电，高压油进入扶稳缸正腔(扶稳缸伸出)；
102.d)两缸均伸出到位后，油源持续供油，系统保压，在翻转阀块的平衡阀和扶稳缸的互锁回路作用下适应海况产生的火箭偏载。
103.本发明一实施例，还包括：
104.e)调整溢流压力至25mpa；
105.f)油源建压，油源通过充油阀块为大(容积)蓄能器充油，通过放油阀块为小(容积)蓄能器充油；
106.本发明一实施例，还包括：
107.g)放油阀块高速开关阀通电，控制小蓄能器压力油通过高速开关阀将压力传递至放油阀块的液控单向阀控制油口，液控单向阀控制油口压力升高后反向沟通，使翻转缸、扶稳缸正腔(无杆腔)泄压，翻转缸在摆臂重力作用下竖直方向回收，大蓄能器为扶稳缸负腔(有杆腔)供油，使扶稳缸快速水平方向回收。
108.本发明实施例的可快速回收的支撑方法根据amesim仿真计算，电磁阀开启0.27s左右后，扶稳缸回收到位，满足系统快速性指标。通过单组高速开关阀的通断实现了快速回收的控制，油路简单，降低了可能存在的管路压力损失，有效的保证了系统的快速性。同时在满足正常使用功能的前提下尽可能减少需要频繁动作的电磁阀数量，同时对具有关键功能的电磁阀、蓄能器、液控单向阀都采取了有效的冗余措施，防止阀意外卡滞或蓄能器异常泄露后造成系统失效，极大的提高了系统的可靠性。
109.本发明一实施例可快速回收的高可靠性支撑液压系统，包括：
110.存储器，用于存储上述可快速回收的支撑方法控制过程的程序代码；
111.处理器，用于执行上述可快速回收的支撑方法控制过程的程序代码。
112.处理器可以采用dsp(digital signal processor)数字信号处理器、fpga(field-programmable gate array)现场可编程门阵列、mcu(microcontroller unit)系统板、soc(system on a chip)系统板或包括i/o的plc(programmable logic controller)最小系统。
113.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。