一种在端部进排气的三级作动筒及其工作方法与流程

本发明涉及一种在端部进排气的具有展开锁定功能的三级作动筒及其工作方法，属于运载器返回着陆支腿技术领域。

背景技术：

随着可重复使用运载器的发射和回收成功，可重复使用运载器着陆支腿得到应用，为了减少安装于运载器表面的着陆支腿所带来的额外气动阻力，通常着陆支腿需收缩于外壳内，当运载器即将着陆时，通过气/液压传动的形式打开着陆支腿。同时，由于运载器在着陆过程中对着陆支腿会产生较大的冲击载荷，因此为了确保着陆支腿在负载作用下能够可靠支撑运载器，防止运载器翻倒，必须在着陆支腿完全伸出后通过锁定装置可靠的锁定，在运载器着陆回收完成后，能够通过气/液压传动形式完成着陆支腿的解锁收起。因此，对于重复使用运载器着陆支腿来说，其必须具备高承载、高可靠、展开行程长、可重复使用等特点。

传统的运载器着陆支腿收放机构通常结构较为复杂，其主要通过火工品解除初始锁定状态，而后运用位于展开支架铰链上的扭转弹簧实现展开，由此可见，传统的着陆支腿收放机构不可重复使用。且对于传统的多级收放作动筒来说通常不具备自动上锁与解锁的功能，不能满足着陆支腿高承载能力的要求。同时对于传统的收放作动筒来说，不具备多级展开所带来的展开行程长的优点。

技术实现要素：

针对于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种在端部进排气的三级作动筒及其工作方法,以解决现有技术中传统的多级收放作动筒不具备自动上锁与解锁的功能，不能满足着陆支腿高承载能力的要求，及不具备多级展开所带来的展开行程长的问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的一种在端部进排气的三级作动筒，包括：端盖、第一节套筒、第二节套筒、第三节套筒、上内套筒、下内套筒、上锁套筒、上弹簧、上滑块、上限位螺母、支撑环、密封圈、上环形触动片、内套筒接触环、钢球、上气管、下气管，所述上锁套筒安装在端盖、第一节套筒与上内套筒之间，且均为间隙配合，上锁套筒与第二节套筒固定连接，上锁套筒下部端面环向分布了多个螺纹孔，用于与上环形触动片固定连接，上锁套筒外壁从上向下开有多个环形槽，分别用于放置支撑环、减重及放置密封圈；

所述上内套筒安装于上锁套筒上，上内套筒下端外壁开设有螺纹；上限位螺母通过其上的内壁螺纹与上内套筒的下端固定连接；

所述上滑块设有一圆环，其环向开有若干通孔，用于将上滑块的上下油/气室连通，从而在上滑块与上内套筒发生轴向相对运动时不会产生压力差，上滑块的台阶用于放置上弹簧，上滑块与上内套筒、上锁套筒均为间隙配合，上滑块下端外部开有多个小圆槽，其直径与钢球直径一致，该小圆槽用于在装置处于解锁状态时支撑钢球；

所述上弹簧安置于上内套筒筒体外圆，且与上内套筒外壁有一定间隙，在整个上锁和解锁过程中均处于压缩状态，有推动上滑块向下运动的弹簧力，处于解锁状态时的上弹簧比处于上锁状态时的上弹簧压缩量大；所述上限位螺母用于对上滑块限位，支撑环布置于上锁套筒外壁环形槽处，用于径向支撑上锁套筒，密封圈布置于上锁套筒外壁环形槽处，用于对上锁套筒和端盖，及上锁套筒和第一节套筒的密封；

所述上气管与端盖固定连接且设有密封圈密封，下气管于上气管外表面上下滑动，下气管下端设有一凸台，在上锁过程中，下内套筒通过所述凸台推动下气管向下滑动，上气管和下气管间设有密封圈密封；装置展开锁定时，从端盖右端进油/气，左端排油/气；装置解锁收缩时，从端盖左端进油/气，右端排油/气；

所述内套筒接触环与下内套筒通过螺钉固定连接，在解锁过程中，第三节套筒解锁后要推动第二节套筒解锁，即通过内套筒接触环与上内套筒的接触来传力，从而推动第二节套筒解锁；

所述三级作动筒还包含：下锁套筒，其下端设有环向一圈的内螺纹，下锁套筒通过该内螺纹和第三节套筒上端外圆的外螺纹配合，使二者固定连接。

进一步地，所述上锁套筒内壁设有两层台阶，上台阶设有放置上弹簧的空间，下台阶限制上滑块的位置。

进一步地，所述上锁套筒环向开有多个用于安放钢球的通孔以及多个螺纹通孔，紧定螺钉通过螺纹通孔和第二节套筒上端径向分布的通孔将上锁套筒与第二节套筒固定连接。

进一步地，所述上锁套筒上端环向布置的多个减重孔，在上锁套筒与上内套筒有轴向相对运动时，使上内套筒的上下油/气腔不产生压力差。

进一步地，所述上气管和下气管使展开/收缩的进排油/气口均在端盖处且不额外占用空间，从而方便外部驱动系统和液/气压管路的布置。

进一步地，所述三级作动筒还包括：运动转换杆，其将上环形触动片的向下运动转换为运动转换杆的向右运动，进而触发按钮开关，按钮开关通过导线向外传递套筒到位锁定信号。

进一步地，第二节套筒和第三节套筒上端环向开有若干对称分布的通孔，用于气/液体流通。

本发明的一种在端部进排气的三级作动筒的工作方法，包括步骤如下：

当着陆支腿展开时，启动气/液压系统，由端盖上端右侧充入气/液体，推动上内套筒向下运动，即带动第二节套筒、第三节套筒以及两级钢球锁机构全部向下运动，直至第一钢球滑入第一节套筒的内壁凹槽，第一级钢球锁即完成锁定，至此第一节套筒和第二节套筒锁定；然后气/液压继续推动内套筒接触环向下运动，即带动第三节套筒以及第二级钢球锁机构向下运动，直至第二钢球滑入第二节套筒的内壁凹槽，第二级钢球锁即完成锁定，至此第一节套筒、第二节套筒和第三节套筒锁定；此时整个机构完成展开锁定；

当着陆支腿收缩时，启动气/液压系统，由端盖上端左侧充入气/液体，推动下滑块、下限位螺母、下内套筒和内套筒接触环向上运动，从而使第二钢球从第二节套筒的凹槽中脱落，第二级钢球锁机构完成解锁，即第二节套筒和第三节套筒解锁；然后第二级钢球锁机构和第三节套筒一起向上运动，直至内套筒接触环碰到上内套筒，从而将力向上传递，推动上滑块、上限位螺母和上内套筒向上运动，从而使第一钢球从第一节套筒的凹槽中脱落，第一级钢球锁机构完成解锁，即第一节套筒和第二节套筒解锁；此时，三级作动筒完全解锁，在气/液压的继续作用下最终运动至全收缩状态。

本发明的有益效果：

本发明将承载能力强的钢球锁机构与多级作动筒结合，使得该机构具有高承载性、作动筒展开行程长、上锁解锁可靠性高、可重复使用的特点，适用于重复使用运载器着陆支腿。气管可使展开和收缩的进排油（气）口均在端盖处，从而方便外部驱动系统和液（气）压管路的布置。机械式行程开关相比于感应式行程开关，其反映套筒运动行程的精确度更高，可靠度更高。同时此机构加工较简单，装配方便，可实现自动收放，使用寿命长。

附图说明

图1为三级作动筒的全收起结构示意图。

图2为三级作动筒的全展开结构示意图。

图3为三级作动筒的气管结构示意图。

图4a为三级作动筒的端盖垂面结构示意图。

图4b为三级作动筒的端盖正面结构示意图。

图5为三级作动筒的上锁套筒结构示意图。

图6为三级作动筒的下锁套筒结构示意图。

图7为三级作动筒的第一节套筒结构示意图。

图8为三级作动筒的第二节套筒结构示意图。

图9为三级作动筒的第三节套筒结构示意图。

图10为三级作动筒的行程开关结构示意图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。

参照图1至图10所示，本发明的一种在端部进排气的三级作动筒，包括：端盖1，第一节套筒23，第二节套筒24，第三节套筒25，上内套筒2，下内套筒14，上锁套筒3、上弹簧5，下弹簧17，上滑块8，下滑块20，上限位螺母9，下限位螺母21，支撑环4、18、28、30，密封圈6、7、11、15、29、31（各密封圈对待密封件起到密封作用），上环形触动片12，内套筒接触环13，钢球（第一钢球10，第二钢球19），上气管26，下气管27，运动转换杆33、35及按钮开关34、36；其中，

所述上锁套筒3安装在端盖1、第一节套筒23与上内套筒2之间，且均为间隙配合，上锁套筒3内壁有两层台阶，上台阶是为了减重和留出放置上弹簧5的空间，下台阶是为了限制上滑块8的位置，上锁套筒3环向开有8个用于安放钢球10的通孔以及多个螺纹通孔，紧定螺钉通过此螺纹通孔和第二节套筒24上端径向分布的通孔将上锁套筒3与第二节套筒24固定连接，上锁套筒3下部端面环向分布了多个螺纹孔，用于与上环形触动片12固定连接，上锁套筒3外壁从上向下开有3个环形槽，分别用于放置支撑环4、减重及放置密封圈6；上锁套筒3上端环向布置的若干孔可减重，同时使上锁套筒3与上内套筒2有轴向相对运动时，其上内套筒2的上下油（气）腔不产生压力差。

所述上内套筒2安装于上锁套筒3上，是具有台阶外圆的筒体，上内套筒2下端外壁开设有螺纹，上限位螺母9通过其上的内壁螺纹与上内套筒2的下端固定连接，上弹簧5安装于上内套筒2外圆，且与上内套筒2外壁有一定间隙；

所述上滑块8设有一台阶的圆环，其环向开有若干通孔，用于将上滑块8的上下油（气）室连通，从而在上滑块8与上内套筒2发生轴向相对运动时不会产生压力差，上滑块8的台阶用于放置上弹簧5，上滑块8与上内套筒2、上锁套筒3均为间隙配合，上滑块8下端外部开有8个小圆槽，其直径与第一钢球10直径一致，该小圆槽用于在装置处于解锁状态时支撑钢球10；

所述上弹簧5安置于上内套筒2筒体外圆，在整个上锁和解锁过程中均处于压缩状态，有推动上滑块8向下运动的弹簧力，处于解锁状态时的上弹簧5比处于上锁状态时的上弹簧5压缩量大；所述下弹簧17安置于下内套筒14筒体外圆，在整个上锁和解锁过程中均处于压缩状态，有推动下滑块20向下运动的弹簧力，处于解锁状态时的下弹簧17比处于上锁状态时的下弹簧17压缩量大；所述上限位螺母9用于对上滑块8限位，支撑环4布置于上锁套筒3外壁环形槽处，用于径向支撑上锁套筒3，密封圈6布置于上锁套筒3外壁环形槽处，用于对上锁套筒3和端盖1，及上锁套筒3和第一节套筒23的密封

所述上气管26与端盖1通过螺钉固定连接且设有密封圈密封，下气管27于上气管26外表面上下滑动，下气管27下端设有一凸台，在上锁过程中，下内套筒14通过所述凸台推动下气管27向下滑动，上气管26和下气管27间设有密封圈密封；所述上气管26和下气管27使展开/收缩的进排油/气口均在端盖1处且不额外占用空间，从而方便外部驱动系统和液（气）压管路的布置；装置展开锁定时，从端盖1右端进油（气）左端排油（气），装置解锁收缩时，从端盖1左端进油（气）右端排油（气）。

需要说明的是，所述三级作动筒还包含：下锁套筒16，其与上锁套筒3的区别是下锁套筒16下端并不是环向开有若干螺纹通孔，而是有环向一圈的内螺纹，下锁套筒16通过此内螺纹和第三节套筒25上端外圆的外螺纹配合，使二者固定连接。

所述内套筒接触环13与下内套筒14通过螺钉固定连接，在解锁过程中，第三节套筒25解锁后要推动第二节套筒24解锁，即通过内套筒接触环13与上内套筒2的接触来传力，从而推动第二节套筒24解锁。

所述三级作动筒还包括：运动转换杆33、35，分别可将上环形触动片12、下环形触动片22的向下运动转换为运动转换杆33、35的向右运动，进而触发按钮开关34、36，按钮开关34、36通过导线向外传递套筒到位锁定信号，参见图10所示，行程开关通过密封圈和密封胶来密封。第三节法兰32可用于将此展开锁定装置与可能的外部缓冲器等机构相连。第二节套筒24和第三节套筒25上端环向开有若干对称分布的通孔，目的在于方便气/液体流通。

本发明的一种在端部进排气的三级作动筒的工作方法，包括步骤如下：

当着陆支腿展开时，启动气/液压系统，由端盖1上端右侧充入气/液体，推动上内套筒2向下运动，即带动第二节套筒24、第三节套筒25以及两级钢球锁机构全部向下运动，直至第一钢球10滑入第一节套筒23的内壁凹槽，第一级钢球锁即完成锁定，至此第一节套筒23和第二节套筒24锁定；然后气/液压继续推动内套筒接触环13向下运动，即带动第三节套筒25以及第二级钢球锁机构向下运动，直至第二钢球19滑入第二节套筒24的内壁凹槽，第二级钢球锁即完成锁定，至此第一节套筒23、第二节套筒24和第三节套筒25锁定；此时整个机构完成展开锁定。

当着陆支腿收缩时，启动气/液压系统，由端盖1上端左侧充入气/液体，推动下滑块20、下限位螺母21、下内套筒14和内套筒接触环13向上运动，从而使第二钢球19从第二节套筒24的凹槽中脱落，第二级钢球锁机构完成解锁，即第二节套筒24和第三节套筒25解锁；尔后第二级钢球锁机构和第三节套筒25一起向上运动，直至内套筒接触环13碰到上内套筒2，从而将力向上传递，推动上滑块8、上限位螺母9和上内套筒2向上运动，从而使第一钢球10从第一节套筒23的凹槽中脱落，第一级钢球锁机构完成解锁，即第一节套筒23和第二节套筒24解锁；此时，三级作动筒完全解锁，在气/液压的继续作用下最终运动至全收缩状态。

本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。