一种航行体大角度倾斜入水的气动阻尼式降载装置

技术领域

本发明涉及航行体大角度入水技术领域，具体而言是采用气动阻尼式降载和物理泡沫式降载相结合的方式进行缓冲的降载装置，尤其涉及一种航行体大角度倾斜入水的气动阻尼式降载装置。

背景技术

现代战争要求水下航行体具有优良的反探测功能，最直接的就是规避雷达等探测设备的追踪，采用更加灵活的空射方式发射水下武器已成为一种潮流，其难于捕捉特性已得到验证。然而，高空射出的方式会导致航行体触水瞬间巨大的冲击压力，这种砰击作用如果不做应对极有可能将安装于航行体头部内部的仪器振坏。随着触水速度、弹体质量的增大，这种冲击载荷会迅速增大。因此，有必要采取措施降低头部的冲击载荷以保护航行体内部结构，降低由于过载和振动导致仪器失效的风险。

发明内容

本发明的目的是提供一种缓冲减振的装置，解决中高速入水工况下航行体头部瞬间过载问题，采用气动阻尼装置实现对弹体正面、侧面的柔性降载。大部分空射鱼雷或航行体在触水瞬间都是整流罩侧面首先触水，而以往的减振降载装置大多关注正面的降载，很少关注大角度侧面高速入水的工况。本发明针对大角度倾斜入水问题做了专门设计，通过侧液压阻尼器来实现对主弹体的多方位降载。

本发明采用的技术手段如下：

一种航行体大角度倾斜入水的气动阻尼式降载装置，包括：

整流罩，其头部密封，且呈尖拱型，其尾端内壁与主弹体的头部外壁可分离连接，整流罩为易碎型陶瓷基复合材料制成；

空化器，为圆盘式结构，其轴线与所述整流罩的轴线重合，设置在所述整流罩的头部内，并与所述整流罩的头部内壁接触连接；

气动阻尼装置，设置在所述整流罩内，且位于所述空化器与所述主弹体之间，其轴线与所述整流罩的轴线重合；

多个侧液压阻尼器，多个所述侧液压阻尼器围绕所述气动阻尼装置的轴线分布，且所述侧液压阻尼器的一端与所述气动阻尼装置通过安装机构连接，另一端与所述整流罩的内壁连接；

金属基泡沫层，设置在所述整流罩内，其尾部端面与所述空化器的头部端面接触连接，其头部端面与所述整流罩头部之间具有变形腔，其侧壁与所述整流罩的内壁相匹配，且接触连接；

聚氨酯泡沫层，设置在所述整流罩与所述侧液压阻尼器之间，且所述侧液压阻尼器远离所述气动阻尼装置的一端与所述聚氨酯泡沫层固定连接，所述聚氨酯泡沫层与所述整流罩内壁之间接触连接，所述聚氨酯泡沫层为密度为200-300kg/m

所述气动所述阻尼装置包括：

安装座，设置在所述整流罩的尾部内，并与所述主弹体的头部端面接触连接；

密封压力缸；

气腔外部保护筒，套在所述密封压力缸外，并与所述密封压力缸固定连接，其尾端与所述安装座固定连接；

活塞，设置在所述密封压力缸内，并与所述密封压力缸相配合；

活塞杆，其尾部穿入所述密封压力缸内并与所述活塞固定连接，其头部与所述空化器通过球头铰接；

拉力弹簧，套设在所述活塞杆上，其尾端与所述活塞的头部端面固定连接，其头端与所述密封压力缸的头部端面固定连接；

气腔，所述活塞与所述密封压力缸的尾部之间的空腔；

缓冲气，充满所述气腔；所述缓冲气为高压惰性气体；

所述安装机构包括：

铰接座，其固定在所述气腔外部保护筒的尾部外壁；

铰接柱，其一端通过与所述铰接座相配合的铰接轴与所述铰接座铰接；铰接柱为高强度合金制成；

气体喷管，设置在所述铰接柱内，所述气体喷管为耐高压强塑胶材料制成；

通气管，其一端通过气压阀与所述气腔连通，另一端与所述气体喷管靠近所述铰接座的一端连通；

安装槽，加工在所述侧液压阻尼器靠近所述铰接柱的一端，并与所述铰接柱相匹配，所述铰接柱安装在所述安装槽内，并与所述安装槽接触连接。

止挡面，倾斜设置在所述气腔外部保护筒的后部；

阻尼器外部套筒，套设在所述气腔外部保护筒外，并与所述气腔外部保护筒滑动配合，其尾部设有与所述止挡面相配合的外部冲击止块；

阻尼器保护波纹防尘套，安装在所述阻尼器外部套筒外壁。

所述阻尼器保护波纹防尘套包括：

头部结构，其分为依次连接的四段，分别为密封段、头段、中段和尾段，所述密封段的延伸方向垂直于所述气动阻尼装置的轴线方向，其一端与所述活塞杆的外壁固定连接，另一端与所述头段的头端固定连接；所述头段的外壁从所述头段的头部至其尾部向远离所述气动阻尼装置的轴线方向延伸；所述中段的外壁从所述头段的尾部至所述中段的尾部向靠近所述气动阻尼装置的轴线方向延伸；所述尾段的外壁从所述中段的尾部至所述尾段的尾部向平行于所述气动阻尼装置的轴线方向延伸；

波纹管，其头端与所述尾段的外壁固定连接，其尾端与所述阻尼块外部套筒的尾端固定连接；

连接片，其一端与所述中段的尾部固定连接，另一端向所述尾段方向延伸后，发生弯折向所述中段的尾部延伸，并与所述阻尼器外部套筒的头部固定连接。

所述阻尼器保护波纹防尘套内设有橡胶防撞块，所述橡胶防撞块的内壁与所述活塞杆的外壁固定连接，且所述橡胶防撞块的头端与所述密封段固定连接。

所述整流罩的尾部与主弹体的头部外壁通过连接机构可分离连接。

所述连接机构包括：

多个金属片，且多个所述金属片围绕所述主弹体的轴线分布，所述金属片的一端与所述整流罩的尾端固定连接，其另一端向所述整流罩的头端延伸后又返回向所述整流罩的尾端延伸，并穿入加工在所述主弹体外壁上的金属片卡槽后发生弧形弯曲，且端部与所述主弹体的外壁接触连接。

电磁铁，设置在所述主弹体的头部内，用于吸附所述安装座。

安装座与所述主弹体之间设有橡胶软垫。安装座由可被电磁吸附的材料制成。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明提供一种带整流罩的气动阻尼式缓冲减振装置用于航行体空投或中高速发射入水过程中头部降载，可适用于航行体20m/s到100m/s的垂直或大角度倾斜入水的缓冲降载。该装置结构较为简单，便于实施和安装，材料易于获取和加工，且根据实际工况需要，可调整或换装不同的阻尼器实现不同程度的降载目的。侧液压阻尼器可以绕铰接座转动不同的角度。

主弹体前端加装电磁铁，通过电磁铁实现气体阻尼装置与主弹体头部的连接，为避免刚性连接带来的冲击振动。空化器与整流罩之间加装一层金属基泡沫层。整流罩为陶瓷基易碎复合材料，整流罩端部与航行体之间采取金属片插销式连接。本装置可靠性高，成本低，入水后可以有效降载，头罩破碎后阻尼装置的前端空化器有利于入水后空泡的形成，水下中高速航行过程中产生超空泡已被证明可以显著降低航行体阻力，同时有利于保持水下航行的航向稳定性。

当航行体(主弹体)由高空跌落触水瞬间，陶瓷基复合材料制作的整流罩会因冲击载荷解体破碎，会吸收一部分能量，碎片从装置上分离。由整流罩传递的水压力随即迅速压碎金属基泡沫层，再将压力传递给空化器，装置从而吸收了大部分的冲击能量。发生撞击时，密封压力缸与所述活塞之间发生相对运动，其中缓冲气和拉力弹簧对其进行缓冲，侧液压阻尼器同时进行缓冲，同时缓冲气被挤压进入气体喷管内，并将侧液压阻尼器喷出，当电磁铁断电后，空化器和气动阻尼装置也将与主弹体分离。

气动阻尼装置主要吸收来自水面的正面法向冲击能量，而侧液压阻尼器能够吸收大部分整流罩侧面所受水面的冲击能量，尤其适用于航行体大倾角有攻角姿态的入水工况

基于上述理由本发明可在航行体入水研究等领域广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明具体实施方式中一种航行体大角度倾斜入水的气动阻尼式降载装置结构示意图。

图2为图1中A-A向剖视图。

图3为整流罩处放大图。

图4为本发明具体实施方式中气体阻尼装置结构示意图。

图5为本发明具体实施方式中安装机构结构示意图。

图6为本发明具体实施方式中连接机构结构示意图。

图7为本发明具体实施方式中侧液压阻尼器分布图。

图8为本发明具体实施方式中一种航行体大角度倾斜入水的气动阻尼式降载装置入水图。

图9为本发明具体实施方式中侧液压阻尼器分离示意图。

图中：1、整流罩；2、主弹体；3、空化器；4、气动阻尼装置；401、安装座；402、密封压力缸；403、气腔外部保护筒；404、活塞；405、活塞杆；406、球头；407、拉力弹簧；408、气腔；409、止挡面；410、阻尼器外部套筒；411、外部冲击止块；412、阻尼器保护波纹防尘套；413、密封段；414、头段；415、中段；416、尾段；417、波纹管；418、连接片；419、橡胶防撞块；5、侧液压阻尼器；6、安装机构；601、铰接座；602、铰接柱；603、铰接轴；604、气体喷管；605、通气管；7、金属基泡沫层；701、变形腔；8、聚氨酯泡沫层；9、电磁铁；10、连接机构；1001、金属片；1002、金属片卡槽。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图1～9所示，一种航行体大角度倾斜入水的气动阻尼式降载装置，包括：

整流罩1，其头部密封，且呈尖拱型，其尾端内壁与主弹体2的头部外壁可分离连接，整流罩1为易碎型陶瓷基复合材料制成；

空化器3，为圆盘式结构，其轴线与所述整流罩1的轴线重合，设置在所述整流罩1的头部内，并与所述整流罩1的头部内壁接触连接；

气动阻尼装置4，设置在所述整流罩1内，且位于所述空化器3与所述主弹体2之间，其轴线与所述整流罩1的轴线重合；

多个侧液压阻尼器5，多个所述侧液压阻尼器5围绕所述气动阻尼装置4的轴线分布，且所述侧液压阻尼器5的一端与所述气动阻尼装置4通过安装机构连接6，另一端与所述整流罩1的内壁连接；

金属基泡沫层7，设置在所述整流罩1内，其尾部端面与所述空化器3的头部端面接触连接，其头部端面与所述整流罩1头部之间具有变形腔701，其侧壁与所述整流罩1的内壁相匹配，且接触连接；

聚氨酯泡沫层8，设置在所述整流罩1与所述侧液压阻尼器5之间，且所述侧液压阻尼器5远离所述气动阻尼装置4的一端与所述聚氨酯泡沫层8固定连接，所述聚氨酯泡沫层8与所述整流罩1内壁之间接触连接，所述聚氨酯泡沫层8为密度为200-300kg/m

电磁铁9，设置在所述主弹体2的头部内，用于吸附所述气动阻尼装置4。

所述气动所述阻尼装置4包括：

安装座401，设置在所述整流罩1的尾部内，并与所述主弹体2的头部端面接触连接；

密封压力缸402；

气腔外部保护筒403，套在所述密封压力缸402外，并与所述密封压力缸402固定连接，其尾端与所述安装座401固定连接；

活塞404，设置在所述密封压力缸402内，并与所述密封压力缸402相配合；

活塞杆405，其尾部穿入所述密封压力缸402内并与所述活塞404固定连接，其头部与所述空化器3通过球头406铰接；

拉力弹簧407，套设在所述活塞杆405上，其尾端与所述活塞404的头部端面固定连接，其头端与所述密封压力缸402的头部端面固定连接；

气腔408，所述活塞404与所述密封压力缸402的尾部之间的空腔；

缓冲高压惰性气体，充满所述气腔408；

止挡面409，倾斜设置在所述气腔外部保护筒403的后部；

阻尼器外部套筒410，套设在所述气腔外部保护筒403外，并与所述气腔外部保护筒403滑动配合，其尾部设有与所述止挡面409相配合的外部冲击止块411；

阻尼器保护波纹防尘套412，安装在所述阻尼器外部套筒410外壁。

所述阻尼器保护波纹防尘套412包括：

头部结构，其分为依次连接的四段，分别为密封段413、头段414、中段415和尾段416，所述密封段413的延伸方向垂直于所述气动阻尼装置4的轴线方向，其一端与所述活塞杆405的外壁固定连接，另一端与所述头段414的头端固定连接；所述头段414的外壁从所述头段414的头部至其尾部向远离所述气动阻尼装置4的轴线方向延伸；所述中段415的外壁从所述头段414的尾部至所述中段415的尾部向靠近所述气动阻尼装置4的轴线方向延伸；所述尾段416的外壁从所述中段415的尾部至所述尾段416的尾部向平行于所述气动阻尼装置4的轴线方向延伸；

波纹管417，其头端与所述尾段416的外壁固定连接，其尾端与所述阻尼块外部套筒410的尾端固定连接；

连接片418，其一端与所述中段415的尾部固定连接，另一端向所述尾段416方向延伸后，发生弯折向所述中段416的尾部延伸，并与所述阻尼器外部套筒410的头部固定连接。

所述阻尼器保护波纹防尘套412内设有橡胶防撞块419，所述橡胶防撞块419的内壁与所述活塞杆405的外壁固定连接，且所述橡胶防撞块419的头端与所述密封段413固定连接。

安装座401与所述主弹体2之间设有橡胶软垫。安装座401由可被电磁吸附的材料制成。

所述安装机构6包括：

铰接座601，其固定在所述气腔外部保护筒403的尾部外壁；

铰接柱602，其一端通过与所述铰接座601相配合的铰接轴603与所述铰接座601铰接；铰接柱602为高强度合金制成；

气体喷管604，设置在所述铰接柱602内，所述气体喷管604为耐高压强塑胶材料制成；

通气管605，其一端通过气压阀606与所述气腔408连通，另一端与所述气体喷管604靠近所述铰接座601的一端连通；

安装槽，加工在所述侧液压阻尼器6靠近所述铰接柱602的一端，并与所述铰接柱602相匹配，所述铰接柱602安装在所述安装槽内，并与所述安装槽接触连接。

所述整流罩1的尾部与主弹体2的头部外壁通过连接机构10可分离连接。

所述连接机构9包括：

多个金属片1001，且多个所述金属片1001围绕所述主弹体2的轴线分布，所述金属片1001的一端与所述整流罩1的尾端固定连接，其另一端向所述整流罩1的头端延伸后又返回向所述整流罩1的尾端延伸，并穿入加工在所述主弹体2外壁上的金属片卡槽1002后发生弧形弯曲，且端部与所述主弹体2的外壁接触连接。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。