可控氣液系統蓄能器設計?

王 雷

（海軍航空大學岸防兵學院 煙臺 264001）

1 引言

在氣液彈射系統中，蓄能器是一種勢能（一定體積高壓油液的液體勢能）存儲與釋放裝置［1］，在氣液系統中的主要用來完成儲存能量、勢能轉換和能量釋放的功能。工作過程是在充能時把系統內能量儲存起來，并在彈射時迅速放出，使能量利用更準確高效，并達到保護系統安全的目的［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能變化，滿足變動的彈射要求。

2 蓄能器的工作原理

如圖1所示，當蓄能器未蓄積能量時，活塞3左側與其液面端蓋12 的右段面相接觸，此時缸體內全部由高壓氣體充滿［3］。蓄能過程開始，自電磁閥1 進油，油液腔2 充入油液，推動活塞向右移動，當活塞右側抵到套筒邊緣，充液完成，閥1 復位。此時，活塞完成對氣體的充能，達到初始設定勢能值。釋放能量時，主閥打開，砌體墻內的高壓氣體迅速膨脹，推動活塞擠壓油液缸內的液體進入彈射系統液壓缸［4］，同時設計在活塞左端面加入一個凸臺，如此當活塞左端面即將與液面端蓋凹槽吻合時減少蓄能器提供的油液排量，從而達到液壓缸的緩沖行程的目的［5］。當完全吻合時，蓄能器內蓄積的能量便釋放完畢［6］。

3 蓄能器的結構設計

蓄能器采用活塞式設計［7］，相較于氣囊式和隔膜式，該設計能夠滿足瞬時大排量的彈射要求，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，設計在充氣端加入一副套筒，固定充液時活塞的活動范圍，同時右側充氣端就可以通過增加氣壓來控制彈射速度。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（測定氣體腔內氣壓值）。設計活塞時，在活塞右側設置凹槽，增大氣體腔體積，同時減少活塞活動時的卡死可能［9］。左側端面增加凸臺，實現流量緩沖。

圖1 蓄能器結構設計圖

4 氣體調節方法設計

圖2 氣壓調節示意圖

如圖2 所示，調節氣體腔內氣壓的設計:在之前預設在缸體氣面端面的充氣接口處連接一個截止閥、氣體減壓器和一個高壓氣瓶［11］。彈射準備時，若彈射速度較預設值有變動時，打開截止閥，器材與減壓器相連，通過減壓器調節氣體腔內氣體壓力，同時壓力值會實時反映在控制臺界面上，以便隨時調節或者關閉截止閥。當調節完畢后，關閉截止閥，這樣，腔內的氣體也不會影響減壓器的反映數值。

5 結語

可控蓄能器是綜合利用氣液混合動力，結合氣壓與液壓傳動的長處設計的，它同時兼具制作方便、成本低、無污染、傳動穩定、排量大等多方面優點［12］。在結構上，它整體構型簡單緊湊，凹槽設計減少質量，套筒設計穩定液油排量，活塞設計增大瞬時排量。同時氣體調節配置能夠依據實時需要滿足不同彈射速度要求，增加了設備的適用性。該氣液系統蓄能器能夠滿足彈射系統的蓄能及釋放要求，能夠保證高效穩定的能量輸出。