柔性伸缩式作动装置

技术领域

本发明涉及一种机械装置，特别是涉及一种柔性伸缩式作动装置。

背景技术

本专利中定义将载荷以一定的速度发出的过程为作动过程。载荷可以是无人机、炮弹、质量块或其他需要提供初始速度的物体。现有的作动装置包括多种类型，有密闭筒式、蒸汽式、旋转加速式、钢带密封式、推杆式等，这些作动装置各自适应不同的应用场合。然而随着载荷的多样化，现有的作动装置存在以下问题：无法满足不同类型载荷的通用化使用；作动装置对载荷本体的设计、安装、使用要求较高，载荷与作动装置连接、脱离的过程繁琐；作动过程不够安全，对载荷、作动装置本身、地面防护要求较高；作动过程不够隐蔽，易被外界发现；为将载荷以预定速度发出，需要的作动距离较长，作动装置无法重复使用，并且制造、使用和维护成本较高。针对上述状况，亟需一种能够满足载荷多样化需求的柔性伸缩式作动装置。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能够适应不同类型载荷的通用化使用、对载荷本体要求低，能够与载荷快速连接和脱离、作动过程更隐蔽、更安全的柔性伸缩式作动装置。

为了解决上述技术问题，本申请提供了如下技术方案：

本发明柔性伸缩式作动装置，包括支架组件、推动组件、滑动组件、支撑组件、减速制动组件，所述支架组件包括第一支架，所述第一支架为具有一定长度的中空结构，所述推动组件、所述滑动组件、所述减速制动组件均设置于所述第一支架的中空腔内，所述第一支架一端为第一端、另一端为第二端，所述推动组件为可伸长的中空密封体，所述推动组件一端与所述第一支架第一端的内壁连接，所述推动组件另一端与所述滑动组件相连接，所述推动组件连接高压气源，所述高压气源向所述推动组件充气时，所述推动组件伸长推动所述滑动组件沿所述第一支架的长度方向移动，所述支撑组件表面用于支撑载荷，所述支撑组件与所述滑动组件连接，所述支撑组件与所述滑动组件同步移动，所述减速制动组件连接于所述第一支架上靠近所述第二端的位置处，所述减速制动组件用于与所述滑动组件碰撞使所述滑动组件减速。

进一步地，所述支架组件还包括第二支架，所述第二支架与所述第一支架结构相同，所述第二支架与所述第一支架并排设置，所述第二支架内设置有一组所述推动组件、所述滑动组件、所述减速制动组件，所述支撑组件与所述第一支架内的所述滑动组件、所述第二支架内的所述滑动组件均相互连接，所述第一支架内的所述滑动组件、所述第二支架内的所述滑动组件分别位于所述支撑组件两端。

进一步地，还包括控制单元，所述高压气源与所述推动组件之间设置有进气管，所述进气管上设置有控制阀、排气阀，所述控制阀、所述排气阀均与所述控制单元连接，所述控制单元控制所述排气阀的开启、关闭，所述控制单元根据载荷的质量、所需的加速度、所需的速度控制所述控制阀的开启、关闭及通过流量。

进一步地，还包括压力传感器，所述压力传感器设置于所述推动组件内，所述压力传感器与所述控制单元连接，所述压力传感器采集所述推动组件内的气体压力信息并将所述气体压力信息传输至所述控制单元，所述控制单元根据所述气体压力信息控制所述控制阀的开启、关闭及开启大小。

进一步地，还包括安全阀，所述安全阀设置于所述进气管上，所述控制单元根据所述压力传感器传输来的气体压力信息控制所述安全阀开启或关闭，所述压力传感器传输来的气体压力大于所述推动组件的极限耐压值时，所述控制单元控制所述安全阀开启。

进一步地，所述推动组件为由弹性材料制成的密封袋或密封囊，所述滑动组件为与所述第一支架内壁相配合的滑块，所述推动组件与所述滑动组件之间相互密封。

进一步地，所述第一支架的靠近所述第二支架的一侧，所述第二支架的靠近所述第一支架的一侧分别设置有一直线轨道，所述直线轨道为开在所述第一支架、所述第二支架上的通孔，所述直线轨道沿所述第一支架、所述第二支架的长度方向延伸，所述支撑组件两端分别设置有第一连接端、第二连接端，所述滑动组件上设置有与所述第一连接端、所述第二连接端配合的卡槽，所述第一连接端穿过所述第一支架上的所述直线轨道连接于所述第一支架上的所述滑动组件的所述卡槽内，所述第一连接端适于相对所述第一支架上的所述直线轨道滑动，所述第二连接端穿过所述第二支架上的所述直线轨道连接于所述第二支架上的所述滑动组件的所述卡槽内，所述第二连接端适于相对所述第二支架上的所述直线轨道滑动，两个所述滑动组件带动所述支撑组件移动。

进一步地，所述支撑组件上表面设置有载荷后助推结构，所述载荷后助推结构为C字型挡板，所述C字型挡板的开口朝向弹射时所述滑动组件的移动方向。

进一步地，所述减速制动组件为设置于所述第一支架、所述第二支架内的抗撞击装置，所述减速制动组件靠近所述第一支架的所述第二端、所述第二支架的所述第二端设置。

进一步地，还包括多个加强筋，所述第一支架外壁、所述第二支架外壁分别连接有多个所述加强筋，所述加强筋沿所述第一支架、所述第二支架的径向设置，多个所述加强筋沿所述第一支架、所述第二支架的长度方向间隔设置，所述加强筋用于固定于地面。

与现有技术相比，本发明柔性伸缩式作动装置至少具有以下有益效果：

本发明一种柔性伸缩式作动装置，由于包括支架组件、推动组件、滑动组件、支撑组件、减速制动组件，支撑组件表面用于支撑载荷，支撑组件与载荷不固连，是开放式的接口，因此能够适应不同类型载荷的通用化使用，同时，由于支撑组件与载荷不固连，对载荷本体的设计、安装、使用要求低，载荷与本发明柔性伸缩作动装置能够快速连接和脱离；另外，由于推动组件一端连接于第一支架上，在推动组件伸长推动支撑组件、载荷加速的过程中，推动组件、第一支架共同承载，因此对载荷、本发明柔性伸缩式作动装置本身及地面防护的要求较低，作动过程更安全；还有，推动组件通过充入高压气体展开伸长，由高压气体做功，相对于通过火药等具有明显特征的作动过程，本发明柔性伸缩式作动装置作动过程更隐蔽、更安全，并且通过高压气体做功，作动面积较大，作动距离较短，制造、使用和维护成本低。

下面结合附图对本发明柔性伸缩式作动装置作进一步说明。

附图说明

图1为本发明柔性伸缩式作动装置的俯视结构示意图；

图2为本发明柔性伸缩式作动装置中第一支架的侧视结构示意图。

具体实施方式

如图1、图2所示，本发明一种柔性伸缩式作动装置，包括支架组件01、推动组件02、滑动组件03、支撑组件04、减速制动组件05，支架组件01包括第一支架11，第一支架11为具有一定长度的中空结构，推动组件02、滑动组件03、减速制动组件05均设置于第一支架11的中空腔内，第一支架11一端为第一端、另一端为第二端，推动组件02为可伸长的中空密封体，推动组件02一端与第一支架11第一端的内壁连接，推动组件02另一端与滑动组件03相连接，推动组件02连接高压气源06，高压气源06向推动组件02充气时，推动组件02伸长推动滑动组件03沿第一支架11的长度方向移动，支撑组件04表面用于支撑载荷07，支撑组件04与滑动组件03连接，支撑组件04与滑动组件03同步移动，减速制动组件05连接于第一支架11上靠近第二端的位置处，减速制动组件05用于与滑动组件03碰撞使滑动组件03减速。具体地，第一支架11两端分别设置有第一端盖113、第二端盖114，第一支架11为管体，第一端盖113、第二端盖114将管体的两端封闭，载荷07可以是不同类型的多样载荷，例如可以是无人机、炮弹、质量块或其他需要提供初始速度的物品，载荷07与支撑组件04不固联。当需要将载荷07高速作动时，高压气源06内的高压气体进入推动组件02内，推动组件02伸长带动滑动组件03相对第一支架11做加速直线运动，带动支撑组件04和载荷07加速前进，当支撑组件04、载荷07靠近第一支架11的第二端即末端时，滑动组件03与减速制动组件05撞击，使滑动组件03、支撑组件04减速并逐渐停止移动，载荷07在惯性作用下与支撑组件04分离并高速发出，滑动组件03与减速制动组件05撞击时停止向推动组件02内输入高压气体。本发明一种柔性伸缩式作动装置，由于包括支架组件01、推动组件02、滑动组件03、支撑组件04、减速制动组件05，支撑组件04表面用于支撑载荷07，支撑组件04与载荷07不固连因此能够适应不同类型载荷的通用化使用，同时，由于支撑组件04与载荷07不固连，对载荷本体的设计、安装、使用要求低，载荷与本发明柔性伸缩作动装置能够快速连接和脱离；另外，由于推动组件02一端连接于第一支架11上，在推动组件02伸长推动支撑组件04、载荷07加速的过程中，推动组件02、第一支架11共同承载，因此对载荷、本发明柔性伸缩式作动装置本身及地面防护的要求较低，作动过程更安全；还有，推动组件02通过充入高压气体展开伸长，由高压气体做功，相对于通过火药等具有明显特征的作动过程，本发明柔性伸缩式作动装置作动过程更隐蔽、更安全，并且通过高压气体做功，作动面积较大，作动距离较短，制造、使用和维护成本低。

可选地，支架组件01还包括第二支架12，第二支架12与第一支架11结构相同，第二支架12与第一支架11并排设置，第二支架12内设置有一组推动组件02、一组滑动组件03、一组减速制动组件05，支撑组件04与第一支架11内的滑动组件03、第二支架12内的滑动组件03均相互连接，第一支架11内的滑动组件03、第二支架12内的滑动组件03分别位于支撑组件04的两端。通过两组滑动组件03带动支撑组件04移动，使支撑组件04移动过程更平稳。

可选地，本发明一种柔性伸缩式作动装置还包括控制单元，高压气源06与推动组件02之间设置有进气管61，进气管61上设置有控制阀62、排气阀63，控制阀62、排气阀63均与控制单元连接，控制单元控制排气阀63的开启、关闭及控制阀62的开启、关闭及开启大小，推动组件02将滑动组件03、支撑组件04推动到位后，控制单元控制排气阀63将推动组件02内的高压气体排出。高压气源06内高压气体的压力、容积、流量、释放方式等根据载荷07的质量、所需的加速度、速度等关键参数进行计算获得，控制单元根据载荷07的质量、所需的加速度、速度等参数控制控制阀62的开启、关闭及通过流量，使本发明柔性伸缩式作动装置的作动过程和关键参数可调可控，能够适应不同质量范围载荷的变化，对载荷运动的速度、加速度进行稳定可靠控制。

可选地，本发明一种柔性伸缩式作动装置还包括压力传感器，压力传感器设置于推动组件02内，压力传感器与控制单元连接，压力传感器采集推动组件02内的气体压力信息并将气体压力信息传输至控制单元，控制单元根据气体压力信息控制控制阀62的开启、关闭及开启大小，设置压力传感器，可实时获取推动组件02内的压力数据，便于控制阀62的开闭控制和数据分析。

可选地，本发明一种柔性伸缩式作动装置还包括安全阀，安全阀设置于进气管61上，控制单元根据压力传感器传输来的气体压力信息控制安全阀开启或关闭，压力传感器传输来的气体压力大于推动组件02的极限耐压值时，控制单元控制安全阀开启。由于进气管61上设置有安全阀，保证推动组件02内的压强不会超出自身的极限耐压值，确保推动组件02的安全。

可选地，推动组件02为由弹性材料制成密封袋或密封囊，充入高压气体时密封袋或密封囊伸长，推动组件02能够收拢、展开，可多次重复使用，降低成本。

可选地，滑动组件03为与第一支架11内壁相配合的滑块，推动组件02与滑动组件03之间相互密封。具体地，滑动组件03与第一支架11为类似于活塞、气缸结构，本实施例中，滑动组件03为圆柱块，滑动组件03与推动组件02通过卡接结构卡紧，滑动组件03与推动组件02之间设置有往复运动密封结构，如格莱圈、Y型密封圈，防止推动组件02内的高压气体泄漏到空气中。

可选地，第一支架11的靠近第二支架12的一侧，第二支架12的靠近第一支架11的一侧分别设置有一直线轨道，直线轨道为开在第一支架11、第二支架12上的通孔，如图2所示，第一支架11上设置有直线轨道111，直线轨道沿第一支架11、第二支架12的长度方向延伸，支撑组件04两端分别设置有第一连接端、第二连接端，滑动组件03上设置有与第一连接端、第二连接端配合的卡槽，第一连接端穿过第一支架11上的直线轨道连接于第一支架11上的滑动组件03的卡槽内，使支撑组件04与第一支架11上的滑动组件03连接，第一连接端适于相对第一支架11上的直线轨道滑动，第二连接端穿过第二支架12上的直线轨道连接于第二支架12上的滑动组件03的卡槽内，使支撑组件04与第二支架12上的滑动组件03连接，第二连接端适于相对第二支架12上的直线轨道滑动，两个滑动组件03带动支撑组件04移动。第一支架11、第二支架12上所设置的直线轨道为支撑组件04起到导向作用。总装时支撑组件04两端的第一连接端、第二连接端分别伸入两侧的滑动组件03的卡槽内，再整体装入第一支架11和第二支架12中。

可选地，支撑组件04上表面设置有载荷后助推结构，载荷后助推结构为C字型挡板，C字型挡板的开口朝向弹射时滑动组件03的移动方向。具体地，载荷07的助推点嵌入在C字型挡板内进行后助推和左右限位，C字型挡板前部开口无阻拦，滑动组件03和支撑组件04向前移进时，带动载荷07一同向前，C字型挡板两侧的限位能够防止载荷07左右移动，当滑动组件03撞击减速制动组件05而减速时，载荷07前端没有阻拦，在惯性作用下继续前进，与支撑组件04分离。支撑组件04上表面设置有载荷后助推结构，使支撑组件04与载荷07不固连，适应不同类型载荷的通用化使用的同时，能够在移动过程中助推载荷并且避免载荷在发射前左右移位。

可选地，减速制动组件05为设置于第一支架11、第二支架12内的抗撞击装置，减速制动组件05靠近第一支架11、第二支架12的第二端设置。具体地，减速制动组件05可以是液压缸、气缸、弹簧、夹层结构复合材料等，用于为滑动组件03提供阻拦使滑动组件03减速。减速制动组件05的缓冲端，如液压缸/气缸的活塞杆，弹簧、复合材料等安装在第一支架11、第二支架12内部靠近第二端即尾端处，直接与滑动组件03撞击；减速制动组件05的另一端为固定端，如液压缸/气缸的活塞端，弹簧安装座、复合材料安装座等，通过螺栓、地脚螺钉等结构与地面固连，为撞击时刻提供足够的支撑力。

可选地，本发明一种柔性伸缩式作动装置还包括多个加强筋112、122，第一支架11外壁、第二支架12外壁分别连接有多个加强筋112、122，加强筋112、122沿第一支架11、第二支架12的径向设置，多个加强筋112、122沿第一支架11、第二支架12的长度方向间隔设置，加强筋112、122用于固定于地面。第一支架11外壁、第二支架12通过加强筋112、122与地面固连，在推动组件02展开伸长的过程中，加强筋为推动组件02和第一支架11、第二支架12提供足够的外部支撑力，保证第一支架11、第二支架12的变形量在可控范围内。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。