攻擊型水下無(wú)人航行器（UUV）是世界各國(guó)水下武器裝備的研究重點(diǎn),具有隱蔽性高、作戰(zhàn)范圍廣、使用成本低的特點(diǎn),其水下武器彈射裝置需在大深度范圍內(nèi),使用較小的重量和體積,實(shí)現(xiàn)大載荷水下武器彈射。傳統(tǒng)潛艇用氣動(dòng)式,氣水活塞式彈射裝置已不能滿足其使用需求。文中提出一種采用液壓多級(jí)同步助推活塞式結(jié)構(gòu)的水下UUV用彈射裝置,使用水壓平衡式彈射原理,在較小的空間與重量下,實(shí)現(xiàn)全深度范圍大載荷武器彈射。本文首先對(duì)發(fā)射過(guò)程中平臺(tái)的負(fù)載變化進(jìn)行分析與函數(shù)擬合,在Amesim軟件仿真環(huán)境中,搭建液壓彈射全過(guò)程的仿真模型,仿真結(jié)果顯示,該彈射裝置完全滿足加速度,速度等技術(shù)指標(biāo)要求,且其能量釋放可控性大幅優(yōu)于現(xiàn)役潛用氣動(dòng)彈射裝置,是未來(lái)UUV用水下彈射裝置的重要發(fā)展方向。 

【文章來(lái)源】：艦船科學(xué)技術(shù). 2020,42(23)北大核心

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級(jí)同步式液壓彈射缸及蓄能器Fig.2Cylinderandaccumulatorwithtwostagesynchronoushydrauliccatapult

采用2級(jí)液壓缸，一定程度上降低了液壓缸的軸向長(zhǎng)度，減小了彈射裝置所占的空間。3級(jí)或4級(jí)同步油缸壓力控制困難，難以在彈射過(guò)程中對(duì)器材彈射運(yùn)動(dòng)規(guī)律施加控制，綜合評(píng)估，采用2級(jí)同步式結(jié)構(gòu)，是彈射油缸的最優(yōu)選擇[8]。如圖4所示，2級(jí)同步式液壓缸一級(jí)活塞采用遮蔽圓孔面積，對(duì)進(jìn)入活塞的流量進(jìn)行控制，同時(shí)二級(jí)活塞采用4組階梯孔對(duì)流入的流量進(jìn)行控制，二級(jí)活塞采用差動(dòng)式活塞結(jié)構(gòu)，并在活塞運(yùn)動(dòng)末端采用3組階梯孔構(gòu)成短笛型緩沖結(jié)構(gòu)，液壓缸工作原理圖如圖5所示。圖42級(jí)同步液壓缸結(jié)構(gòu)圖Fig.4Structureoftwostagesynchronoushydraulic圖52級(jí)同步式液壓缸工作原理圖Fig.5Workingprinciplediagramoftwostagesynchronoushydrauliccylinder3.2活塞式蓄能器建模活塞式蓄能器主要由液缸部分，活塞，氣瓶3個(gè)部分組成，如圖6所示。圖6組合式蓄能器結(jié)構(gòu)示意圖Fig.6Structureofcombinedaccumulator活塞起到隔離氣腔與液腔的作用，工作前，首先向氣腔內(nèi)預(yù)充一定量的氮?dú)�，充油時(shí)活塞向氣瓶方向移動(dòng)，使高壓氣壓縮儲(chǔ)存能量，工作時(shí)，氣體膨脹并推動(dòng)活塞快速運(yùn)動(dòng)，輸出大流量油液。在Amesim軟件中，使用可變氣體容腔與可變液壓容腔搭建如圖7所示活塞蓄能器模型。3.3Amesim液壓仿真模型在Amesim軟件中分別搭建2級(jí)液壓同步油缸與活塞式蓄能器模型，并采用液壓管路進(jìn)行連接。由于活·60·艦船科學(xué)技術(shù)第42卷

?莆?患痘釗?2倍。同理，在相同的時(shí)間內(nèi)，二級(jí)活塞運(yùn)動(dòng)位移也近似為一級(jí)活塞2倍。圖9為一級(jí)活塞腔及二級(jí)活塞腔內(nèi)壓力，對(duì)于2級(jí)同步液壓彈射缸，二級(jí)活塞內(nèi)壓力遠(yuǎn)高于一級(jí)活塞壓力，當(dāng)液壓系統(tǒng)工作壓力達(dá)到30MPa時(shí)，二級(jí)活塞內(nèi)峰值壓力甚至達(dá)到60MPa。由于同步液壓缸此項(xiàng)特性，在設(shè)計(jì)該類(lèi)彈射油缸時(shí)，一方面應(yīng)盡量減小系統(tǒng)工作壓力，另一方面，應(yīng)對(duì)同步缸級(jí)數(shù)進(jìn)行控制，防止二級(jí)或三級(jí)活塞內(nèi)壓力過(guò)高，導(dǎo)致脹圖7在Amesim中搭建蓄能器模型Fig.7ModelofaccumulatorestablishedinAmesim圖8一級(jí)活塞及二級(jí)活塞運(yùn)動(dòng)速度曲線Fig.8Velocitycurvesofonestageandtwostagepistons圖9一級(jí)活塞及二級(jí)活塞運(yùn)動(dòng)位移曲線Fig.9Displacementcurvesofonestageandtwostagepistons圖10一級(jí)活塞及二級(jí)活塞腔壓力曲線Fig.10Pressurecurvesofonestageandtwostagepistons圖11一級(jí)活塞及二級(jí)活塞腔流量曲線Fig.11Fluxcurvesofonestageandtwostagepistons第42卷馬翔，等：UUV用多級(jí)助推式彈射過(guò)程建模與仿真·61·

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號(hào)：3599947