一种阻尼式航行体入水缓冲装置

技术领域

本发明涉及航行体入水研究技术领域，具体而言是一种阻尼式航行体入水缓冲装置。

背景技术

航行体入水问题在实际工程中具有重大意义。现代水下航行体要求有更加灵活的发射方式以有效规避雷达等装置的追踪，因此，越来越多的被采取空中运载平台空投或投射的方式进行发射。当水下航行体或空射鱼雷从高空下落，在触水的瞬间会受到来自水面极大的冲击载荷，可能对航行体或鱼雷头部复杂的电子仪器等装置造成破坏，从而使其失去功能。当入水速度进一步增大，头部受到的冲击载荷也迅速增大，从而这种破坏发生的几率也迅速增加。这就需要采取措施降低头部的冲击载荷以保护航行体内部的装置，以降低由于过大的载荷和振动导致内部仪器失效的风险。

发明内容

根据上述技术问题，而提供一种带整流罩的液压阻尼式缓冲装置，它是一种利用液压阻尼器进行航行体缓冲降载的减振装置。与传统泡沫式航行体头部降载装置不同的是，阻尼器式缓冲器具备更好的缓冲稳定性。传统填充物式的装置受制于有限的材料本身降载吸能的限制，其降载能力有限，而液压式阻尼器可以根据实际需要设计不同缓冲能力的装置，具有比泡沫填充式缓冲器更大强大的降载性能。

本发明采用的技术手段如下：

一种阻尼式航行体入水缓冲装置，包括：

整流罩，其头部密封，且尾部与主弹体的头部外壁可分离连接；整流罩采用陶瓷基或树脂基玻璃纤维复合材料或其他复合材料，能够保证其入水后粉碎解体；整流罩呈子弹的弹头型；

缓冲装置，设置在所述整流罩内，且位于所述整流罩的头部与所述主弹体的头部之间，用于缓冲所述主弹体入水后所述主弹体与所述整流罩之间的作用力。所述缓冲装置为阻尼式缓冲装置。更进一步地，所述阻尼式缓冲装置为液压式阻尼缓冲装置。在主弹体入水时，整流罩与主弹体的头部分离，同时缓冲装置对主弹体进行缓冲。

进一步地，一种阻尼式航行体入水缓冲装置还包括：电磁铁装置，安装在所述主弹体的头部内，用于吸附所述缓冲装置。所述缓冲装置与所述电磁铁装置之间设有安装在所述缓冲装置尾端上的缓冲软垫；通过电磁铁装置的设置可以实现缓冲装置的分离或选择不分离，更能对其有一定的固定作用。

进一步地，一种阻尼式航行体入水缓冲装置还包括：空化器，为圆盘式结构，其轴线与所述缓冲装置的轴线重合，设置在所述整流罩的头部内，并位于所述缓冲装置与所述整流罩头部之间，其与所述整流罩接触连接，并与所述缓冲装置的输入端固定连接。由于在入水速度较高时，航行体表面特别是头部(主弹体)压力会降至水的饱和蒸汽压力，发生汽化，形成气泡和局部空泡，将整个航行体包裹在空气中，从而大大降低水下航行阻力，空化器的作用在于使该过程提前，使空泡的形成更加顺利，继而提高空泡降低主弹体阻力的功效。

进一步地，一种阻尼式航行体入水缓冲装置还包括：缓冲垫，设置在所述空化器与所述整流罩之间，且与所述整流罩粘结固定，其为硬质聚氨酯泡沫制成。

所述液压式阻尼缓冲装置包括：

储油筒，设置在所述整流罩内，且其尾部与所述主弹体的头部端部连接，所述储油筒的外部具有夹层；

油封导向座，安装在所述储油筒的头部开口处，密封所述储油筒的头部开口和所述夹层；

活塞，与所述储油筒相配合，且设置在所述储油筒内；

活塞杆，其一端穿出所述油封导向座后与所述空化器固定连接，另一端设置在所述储油筒内与所述活塞固定连接；

头部腔体，所述活塞与油封导向座之间的腔体；

尾部腔体，所述活塞与所述储油筒的底部之间的腔体；

液压油，位于所述头部腔体、所述尾部腔体和所述夹层内；

伸张阀，设置在所述活塞上，为单向压力阀门，允许所述头部腔体内的液压油进入所述尾部腔体内；

流通阀，设置在所述活塞上，为单向压力阀门，允许所述尾部腔体内的液压油进入所述头部腔体内；

压缩阀，设置在所述储油筒的尾部，为单向压力阀门，允许所述尾部腔体内的液压油进入所述夹层内；

补偿阀，设置在所述储油筒的尾部，为单向压力阀门，允许所述夹层内的液压油进入所述尾部腔体内。

防尘罩，套设在所述储油筒外，其头端与所述空化器固定连接，其尾端与所述储油筒的外壁滑动连接。

进一步地，所述整流罩的尾部与主弹体的头部外壁通过连接结构可分离连接。

进一步地，所述伸张阀的预紧力大于所述压缩阀的预紧力。

所述连接结构包括：

多个金属弹簧片，且多个所述金属弹簧片围绕所述主弹体的轴线均匀分布，所述金属弹簧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。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明采用整流罩和缓冲装置对主弹体进行减振，具有良好的缓冲稳定性，传统的泡沫式航行体头部采用填充物式的装置进行减振，其受限于填充物的材料，而且其减振能力有限。本发明中采用的液压式阻尼缓冲装置可以根据需要设计成具有不同缓冲能力的装置，具有更强大的减振能力。

2、本发明提供一种带整流罩的液压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目的。该装置结构较为简单，便于实施和安装，根据实际工况和需要，可调整或换装不同的液压阻尼器实现不同程度的降载目的。经初步验证，液压阻尼式装置可实现降低航行体头部触水瞬时峰值载荷的80％以上，降载功效明显，并且阻尼器良好的粘滞性还可以明显减振，以保护航行体内部仪器在中高速触水工况下不致损坏。

3、主弹体(航行体)前端加装电磁铁，通过电磁铁实现阻尼器与航行体头部的连接，避免刚性连接带来的冲击振动，缓冲装置的尾端与航行体头部之间加装一层橡胶软垫。缓冲装置主体材料为合金钢，缓冲装置头部为圆盘式空化器，空化器与整流罩之间加装一层硬质聚氨酯泡沫。整流罩为树脂基玻璃纤维复合材料，整流罩端部与航行体之间采取金属弹簧片插销式连接。本装置可靠性高，成本低，入水后可以有效降载，头罩破碎后缓冲装置前端的空化器有利于入水后空泡的形成，并有利于水下航行的稳定性。

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阻尼式航行体入水缓冲装置结构示意图。

图2为图1中A-A向剖视图。

图3为本发明具体实施方式中缓冲装置结构示意图。

图4为本发明具体实施方式中连接结构结构示意图。

图5为本发明具体实施方式中整流罩触水破碎后主弹体和缓冲装置、空化器入水形态示意图。

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1～5所示，一种阻尼式航行体入水缓冲装置，包括：

整流罩1，其头部密封，且尾部与主弹体2的头部外壁可分离连接；整流罩1本实施例中采用树脂基玻璃纤维复合材料，能够保证其入水后粉碎解体；整流罩呈子弹的弹头型；

缓冲装置3，设置在所述整流罩1内，且位于所述整流罩1的头部与所述主弹体2的头部之间，用于缓冲所述主弹体2入水后所述主弹体2与所述整流罩1之间的作用力。所述缓冲装置3为阻尼式缓冲装置。更进一步地，所述阻尼式缓冲装置为液压式阻尼缓冲装置，本实施例中采用液压式阻尼缓冲装置。在主弹体2入水时，整流罩1与主弹体2的头部分离，同时缓冲装置3对主弹体进行缓冲。

进一步地，一种阻尼式航行体入水缓冲装置还包括：电磁铁装置4，安装在所述主弹体2的头部内，用于吸附所述缓冲装置3。所述缓冲装置3与所述电磁铁装置4之间设有安装在所述缓冲装置3尾端上的缓冲软垫5；通过电磁铁装置4的设置可以实现缓冲装置3的分离或选择不分离，更能对其有一定的固定作用。

进一步地，一种阻尼式航行体入水缓冲装置还包括：空化器6，为圆盘式结构，其轴线与所述缓冲装置3的轴线重合，设置在所述整流罩1的头部内，并位于所述缓冲装置3与所述整流罩1头部之间，其与所述整流罩1接触连接，并与所述缓冲装置3的输入端固定连接。空化器6用于在入水时由于压力场的作用形成，使水空化为空气，这样主弹体2虽然在水中，但是会被一个大空气泡包裹着，空气的阻力明显小于水的阻力，有空气泡显著降低主弹体2阻力。

进一步地，一种阻尼式航行体入水缓冲装置还包括：缓冲垫7，设置在所述空化器6与所述整流罩1之间，且与所述整流罩1粘结固定，其为硬质聚氨酯泡沫制成。

所述液压式阻尼缓冲装置包括：

储油筒31，设置在所述整流罩1内，且其尾部固定有所述缓冲软垫5，并通过所述电磁铁装置4与所述主弹体2的头部端部吸附连接，所述储油筒31的外部具有夹层；

油封导向座32，安装在所述储油筒31的头部开口处，密封所述储油筒31的头部开口和所述夹层；

活塞33，与所述储油筒31相配合，且设置在所述储油筒31内；

活塞杆34，其一端穿出所述油封导向座32后与所述空化器6固定连接，另一端设置在所述储油筒31内与所述活塞33固定连接；

头部腔体，所述活塞33与油封导向座32之间的腔体；

尾部腔体，所述活塞33与所述储油筒31的底部之间的腔体；

液压油35，位于所述头部腔体、所述尾部腔体和所述夹层；

伸张阀36，设置在所述活塞33上，为单向压力阀门，允许所述头部腔体内的液压油35进入所述尾部腔体内；

流通阀37，设置在所述活塞33上，为单向压力阀门，允许所述尾部腔体内的液压油35进入所述头部腔体内；

压缩阀38，设置在所述储油筒31的尾部，为单向压力阀门，允许所述尾部腔体内的液压油35进入所述夹层内；

补偿阀39，设置在所述储油筒31的尾部，为单向压力阀门，允许所述夹层内的液压油35进入所述尾部腔体内。

防尘罩8，套设在所述储油筒31外，其头端与所述空化器6固定连接，其尾端与所述储油筒31的外壁滑动连接。

进一步地，所述整流罩1的尾部与主弹体2的头部外壁通过连接结构9可分离连接。

所述连接结构9包括：

多个金属弹簧片91，且多个所述金属弹簧片91围绕所述主弹体2的轴线均匀分布，本实施例中采用四个，所述金属弹簧片91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92后发生弧形弯曲，且端部与所述主弹体2的外壁接触连接。

工作原理：根据图3所示，将安装于主弹体2头部的电磁铁装置4通电，将缓冲装置3吸于主弹体2头部，将整流罩1整体安装到主弹体2上，当主弹体2由高空跌落触水瞬间，整流罩1会因冲击载荷解体破碎，从装置上分离。当前端空化器6触水，缓冲装置3受到剧烈压缩，此时活塞33向右运动(由图4的视角看)，此时尾部腔体内的液压油35的油压增高，打开了流通阀37和压缩阀38，尾部腔体内的液压油35经过流通阀37进入所述头部腔体内和经过所述压缩阀38进入所述夹层内，期间液压油35进行缓冲；活塞33向左运动时，头部腔体内的液压油35油压增高，尾部腔体内的油压变低，流通阀37关闭，伸张阀36打开，头部腔体内的液压油35经过所述伸张阀36进入所述尾部腔体内，由于来自头部腔体的液压油35不足以充满所述尾部腔体，尾部腔体内会出现短暂真空，此时所述夹层内的液压油35推开所述补偿阀39，使所述夹层内的液压油35进入所述尾部腔体内。

之后活塞进行复位向左运动，夹层内的液压油35经过所述压缩阀38进入所述尾部腔体内，所述头部腔体内的液压油35经过所述流通阀37进入所述尾部腔体内。

所述伸张阀36预紧力大于所述压缩阀38的预紧力，同样受力的情况下，液压油35流经伸张阀36的截面积小于压缩阀38，使得活塞33伸张的阻尼大于压缩阻尼，从而有效为主弹体2减振。

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。