本发明涉及一种起竖技术，尤其涉及一种多蓄能器分段助力三级缸的三级起竖系统。
背景技术：
导弹发射车等大型起竖设备的起竖时间影响着导弹的快速反应能力，进而影响着导弹的生存能力。
现有技术中，起竖系统通常包括单杆液压缸、一条主动力支路和一条辅助动力支路，单杆液压缸的伸出先由辅助动力支路推动，在起竖臂的起竖角度接近90°时，切换至主动力支路推动，使得起竖臂的起竖角度到达90°，完成起竖，从而提升起竖设备的起竖时间。
但是，本领域技术人员长期以来并没有认识到上述起竖系统的不足，发明人经过细心的研究发现，上述起竖系统的起竖速度不可调，起竖速度一直较高，导致起竖过程的控制精度低，起竖系统稳定性差。同时，由于起竖速度高以及惯性的原因，起竖臂在起竖过程中容易超过外翻点，甚至导致起竖失败。
技术实现要素：
鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种三级起竖系统，解决了现有技术中的起竖系统控制精度低、稳定性差、起竖臂容易超过外翻点的问题。
本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：
本发明提供了一种三级起竖系统，包括供油单元、三级液压缸以及相互并联的主动力支路和三条辅助动力支路；三条辅助动力支路分为高压辅助动力支路、中压辅助动力支路和低压辅助动力支路；三级液压缸分为高压液压缸、中压液压缸和低压液压缸；高压液压缸分别通过主动力支路和高压辅助动力支路与供油单元连通；中压液压缸分别通过主动力支路和中压辅助动力支路与供油单元连通；低压液压缸分别通过主动力支路和低压辅助动力支路与供油单元连通；高压液压缸和中压液压缸的伸出均先由对应的辅助动力支路推动，在接近该级液压缸最大行程时，切换至主动力支路；低压液压缸的伸出先由对应的辅助动力支路推动，在起竖臂的起竖角度接近90°时，切换至主动力支路推动，使得起竖臂的起竖角度到达90°，完成起竖。
进一步地，在起竖臂的起竖过程中，首先，高压辅助动力支路打开、释放液油，推动与其连通的高压液压缸伸出，在高压液压缸接近最大行程时，高压辅助动力支路关闭，主动力支路打开、释放液油，推动高压液压缸至最大行程；然后，中压辅助动力支路打开、释放液油，推动与其连通的中压液压缸伸出，在中压液压缸接近最大行程时，中压辅助动力支路关闭，主动力支路打开、释放液油，推动中压液压缸至最大行程；最后，低压辅助动力支路打开、释放液油，推动与其连通的低压液压缸伸出，在起竖臂的起竖角度接近90°时，低压辅助动力支路关闭，主动力支路打开、释放液油，推动低压液压缸伸出，使得起竖臂的起竖角度到达90°，完成起竖。
进一步地，辅助动力支路包括依次连接的开关阀、蓄能器和比例流量阀；开关阀的液体进口与供油单元的液体出口连通，比例流量阀的液体出口与对应的一级液压缸的进油油路连通。
进一步地，在高压液压缸伸出过程中，高压辅助动力支路的开关阀和比例流量阀打开，高压辅助动力支路的蓄能器释放液油，推动与其连通的高压液压缸伸出；实时监测起竖臂的加速度，比例流量阀根据预设的开启曲线实时调节高压辅助动力支路的蓄能器的输出流量，使得起竖臂的加速度在限定的范围内；当监测到高压液压缸接近最大行程时，高压辅助动力支路的开关阀和比例流量阀关闭，主动力支路打开、释放液油，推动高压液压缸至最大行程。
进一步地，在中压液压缸伸出过程中，中压辅助动力支路的开关阀和比例流量阀打开，中压辅助动力支路的蓄能器释放液油，推动与其连通的中压液压缸伸出；实时监测起竖臂的加速度，比例流量阀根据预设的开启曲线实时调节中压辅助动力支路的蓄能器的输出流量，使得起竖臂的加速度在限定的范围内；当监测到中压液压缸接近最大行程时，中压辅助动力支路的开关阀和比例流量阀关闭，主动力支路打开、释放液油，推动中压液压缸至最大行程。
进一步地，在低压液压缸伸出过程中，低压辅助动力支路的开关阀和比例流量阀打开，低压辅助动力支路的蓄能器释放液油，推动与其连通的低压液压缸伸出；实时监测起竖臂的加速度，比例流量阀根据预设的开启曲线实时调节低压辅助动力支路的蓄能器的输出流量，使得起竖臂的加速度在限定的范围内；当监测到起竖臂的角度接近接近90°时，低压辅助动力支路的开关阀和比例流量阀关闭，主动力支路打开、释放液油，推动与低压液压缸伸出，使得起竖臂的起竖角度到达90°，完成起竖。
进一步地，主动力支路包括比例方向阀、进油平衡阀和回油平衡阀；高压液压缸、中压液压缸和低压液压缸的进油油路均通过进油平衡阀和比例方向阀与供油单元的液体出口连通；高压液压缸、中压液压缸和低压液压缸的回油油路均通过回油平衡阀和比例方向阀与外部油箱连通。
进一步地，在主动力支路释放液油过程中，供油单元中的液油通过比例方向阀和进油平衡阀进入高压液压缸、中压液压缸或低压液压缸的进油腔，高压液压缸、中压液压缸或低压液压缸的回油腔中的液油通过回油平衡阀和比例方向阀流至外部油箱。
进一步地，供油单元与主动力支路、高压辅助动力支路、中压辅助动力支路和低压辅助动力支路连接的管路上设有比例溢流阀。
进一步地，在对高压辅助动力支路、中压辅助动力支路和低压辅助动力支路的充液过程中，首先，设定比例溢流阀的预设压力为高压辅助动力支路的预设压力，打开高压辅助动力支路中的开关阀，开启供油单元，液油充入高压辅助动力支路；当高压辅助动力支路的压力达到比例溢流阀的预设压力后，液油从比例溢流阀流至外部油箱；高压辅助动力支路中的开关阀，使得高压辅助动力支路的压力维持在高压辅助动力支路的预设压力，完成高压辅助动力支路的充液过程；然后，设定比例溢流阀的预设压力为中压辅助动力支路的预设压力，打开中压辅助动力支路中的开关阀，开启供油单元，液油充入中压辅助动力支路；当中压辅助动力支路的压力达到比例溢流阀的预设压力后，液油从比例溢流阀流至外部油箱；中压辅助动力支路中的开关阀，使得中压辅助动力支路的压力维持在中压辅助动力支路的预设压力，完成中压辅助动力支路的充液过程；最后，设定比例溢流阀的预设压力为低压辅助动力支路的预设压力，打开低压辅助动力支路中的开关阀，开启供油单元，液油充入低压辅助动力支路；当低压辅助动力支路的压力达到比例溢流阀的预设压力后，液油从比例溢流阀流至外部油箱；低压辅助动力支路中的开关阀，使得低压辅助动力支路的压力维持在低压辅助动力支路的预设压力，完成低压辅助动力支路的充液过程。
与现有技术相比，本发明有益效果如下：
a)本发明提供的三级起竖系统中设有相互并联的主动力支路和三条辅助动力支路，通过在每一级液压缸的伸出过程中使用并联式的辅助动力支路推动起竖臂快速抬起，从而大幅缩短起竖时间，显著提高起竖系统的起竖速度，并进一步提升了导弹发射车的快速反应能力和生存能力。
b)本发明提供的三级起竖系统在接近每一级液压缸的最大行程时，从辅助动力支路切换至主动力支路，降低该级液压缸的伸出速度，使得该级液压缸缓慢伸出至最大行程，从而避免了多级液压缸达到最大行程时发生快速碰撞，显著降低每一级液压缸在换级过程中的冲击，保证了三级起竖系统的稳定性。
c)本发明提供的三级起竖系统在起竖初期，由高压辅助动力支路推动高压液压缸伸出，起竖中期，由中压辅助动力支路推动中压液压缸伸出，起竖后期，由低压辅助动力支路推动低压液压缸伸出，使得起竖初期的起竖速度、起竖中期的起竖速度和起竖后期的起竖速度递减，在保证起竖时间较短的前提下，合理分配系统压力和起竖速度，降低系统能耗，且能够实现起竖过程的精确控制。
d)本发明提供的三级起竖系统在起竖后期，采用低压辅助动力支路推动低压液压缸伸出，能够适当降低起竖速度，避免起竖速度过快超过起竖臂外翻点。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1为一种三级起竖系统的结构示意图。
附图标记：
1-三级液压缸；2-高压开关阀；3-高压蓄能器；4-高压比例流量阀；5-中压开关阀；6-中压蓄能器；7-中压比例流量阀；8-低压开关阀；9-低压蓄能器；10-低压比例流量阀；11-比例方向阀；12-进油平衡阀；13-回油平衡阀；14-高压过滤器；15-油泵；16-电机；17-比例溢流阀；18-压力表；19-回油开关阀。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。
实施例一
本实施例提供了一种三级起竖系统，如图1所示，包括供油单元、三级液压缸1以及相互并联的主动力支路和三条辅助动力支路；三级液压缸1的每一级液压缸的进油油路均分别通过主动力支路和其中一条辅助动力支路与供油单元的液体出口连通；三级液压缸1的回油油路与外部油箱连通；三条辅助动力支路可以分为高压辅助动力支路、中压辅助动力支路和低压辅助动力支路，相应地，三级液压缸1也可以分为高压液压缸、中压液压缸和低压液压缸；高压辅助动力支路与高压液压缸连通，中压辅助动力支路与中压液压缸连通，低压辅助动力支路与低压液压缸连通。
实施时，高压辅助动力支路打开，快速释放液油，推动与其连通的高压液压缸，推动与其连通的高压液压缸伸出，将起竖臂快速提升至一定角度；在高压液压缸接近最大行程时，高压辅助动力支路关闭，主动力支路打开，从高压辅助动力支路转换至主动力支路，由主动力支路释放液油，推动高压液压缸缓慢达到最大行程，完成高压液压缸的伸出动作；然后，主动力支路关闭，中压辅助动力支路打开，从主动力支路切换至中压辅助动力支路，并进行与推动中压液压缸相似的过程，使得中压液压缸缓慢达到最大行程，完成中压液压缸的伸出动作；最后，主动力支路关闭，低压辅助动力支路打开，从主动力支路切换至低压辅助动力支路，在起竖臂的起竖角度接近90°时，低压辅助动力支路关闭，主动力支路打开，从低压辅助动力支路转换至主动力支路，由主动力支路释放液油，最终使得起竖臂提升至90°，完成起竖。
与现有技术相比，本实施例提供的三级起竖系统中设有相互并联的主动力支路和三条辅助动力支路，通过在每一级液压缸的伸出过程中使用并联式的辅助动力支路推动起竖臂快速抬起，从而大幅缩短起竖时间，显著提高起竖系统的起竖速度，并进一步提升了导弹发射车的快速反应能力和生存能力。
同时，起竖初期，由高压辅助动力支路推动高压液压缸伸出，起竖中期，由中压辅助动力支路推动中压液压缸伸出，起竖后期，由低压辅助动力支路推动低压液压缸伸出，使得起竖初期的起竖速度、起竖中期的起竖速度和起竖后期的起竖速度递减，在保证起竖时间较短的前提下，合理分配系统压力和起竖速度，提高了起竖系统的控制精度和稳定性，降低了起竖系统的能耗。在起竖后期，采用低压辅助动力支路推动低压液压缸伸出，能够适当降低起竖速度，避免起竖速度过快超过起竖臂外翻点。
并且，在最大总行程相同的情况下，相比于单杆液压缸或两级液压缸，三级液压缸1的占用空间最小，起竖系统的控制精度更高；相比于四级以上的液压缸，三级液压缸1的结构和控制过程更加简单，综上所述，采用三级液压缸1能够在保证控制精度的基础上，减小起竖系统的占用空间，简化起竖系统的内部结构和控制过程。
此外，在接近每一级液压缸的最大行程时，从辅助动力支路切换至主动力支路，降低该级液压缸的伸出速度，使得该级液压缸缓慢伸出至最大行程，从而避免了三级液压缸1达到最大行程时发生快速碰撞，显著降低每一级液压缸在换级过程中的冲击，保证了三级起竖系统的稳定性。
需要说明的是，所谓高压辅助动力支路、中压辅助动力支路和低压辅助动力支路中的压力的高低是相对值，也就是说，在多个辅助动力支路中，起始压力最高的辅助动力支路可以称为高压辅助动力支路，起始压力最低的辅助动力支路可以称为低压辅助动力支路，起始压力处于高压辅助动力支路的压力和低压辅助动力支路的起始压力之间的辅助动力支路称为中压辅助动力支路。
对于辅助动力支路的结构，示例性地，其可以包括依次连接的开关阀、蓄能器和比例流量阀；开关阀的液体进口与供油单元的液体出口连通，比例流量阀的液体出口与三级液压缸1的进油油路连通。其中，开关阀可以控制对应的辅助动力支路的打开和关闭；蓄能器是通过液油压缩气体来储存能量，具有响应快、零噪声、气腔和油腔密封可靠、尺寸小、重量轻、安装方便、容易维护和充液方便等优点，其能够瞬时提供较大流量和压力的液油，快速推动对应一级液压缸伸出；比例流量阀可以调控蓄能器的输出流量，进而控制起竖速度和加速度，避免液油的流量和压力过大而产生瞬时加速度过大，从而能够避免损伤导弹。
可以理解的是，当三条辅助动力支路分为高压辅助动力支路、中压辅助动力支路和低压辅助动力支路时，高压辅助动力支路可以包括依次连接的高压开关阀2、高压蓄能器3和高压比例流量阀4，中压辅助动力支路可以包括依次连接的中压开关阀5、中压蓄能器6和中压比例流量阀7，低压辅助动力支路可以包括依次连接的低压开关阀8、低压蓄能器9和低压比例流量阀10。
在高压液压缸伸出过程中，高压开关阀2和高压比例流量阀4打开，高压蓄能器3释放液油，推动与其连通的高压液压缸伸出；实时监测起竖臂的加速度，高压比例流量阀4根据预设的开启曲线实时调节高压蓄能器3的输出流量，使得起竖臂的加速度在限定的范围内；当监测到高压液压缸接近最大行程时，高压开关阀2和高压比例流量阀4关闭，主动力支路打开、释放液油，推动高压液压缸至最大行程。
在中压液压缸伸出过程中，中压开关阀5和中压比例流量阀7打开，中压蓄能器6释放液油，推动与其连通的中压液压缸伸出；实时监测起竖臂的加速度，中压比例流量阀7根据预设的开启曲线实时调节中压蓄能器6的输出流量，使得起竖臂的加速度在限定的范围内；当监测到中压液压缸接近最大行程时，中压开关阀5和中压比例流量阀7关闭，主动力支路打开、释放液油，推动中压液压缸至最大行程。
在低压液压缸伸出过程中，低压开关阀8和低压比例流量阀10打开，低压蓄能器9释放液油，推动与其连通的低压液压缸伸出；实时监测起竖臂的加速度，低压比例流量阀10根据预设的开启曲线实时调节低压蓄能器9的输出流量，使得起竖臂的加速度在限定的范围内；当监测到起竖臂的角度接近接近90°时，低压开关阀8和低压比例流量阀10关闭，主动力支路打开、释放液油，推动与低压液压缸伸出，使得起竖臂的起竖角度到达90°，完成起竖。
对于主动力支路的结构，示例性地，其可以包括比例方向阀11、进油平衡阀12和回油平衡阀13；高压液压缸、中压液压缸和低压液压缸的进油油路均通过进油平衡阀12和比例方向阀11与供油单元的液体出口连通；高压液压缸、中压液压缸和低压液压缸的回油油路均通过回油平衡阀13和比例方向阀11与外部油箱连通。其中比例方向阀11可以控制主辅动力源的打开、关闭以及三级液压油缸1的伸缩方向，并能精确控制主动力支路的进油量以及三级液压缸1的伸缩速度，从而优化起竖轨迹；进油平衡阀12和回油平衡阀13可以平衡重力负载，并可以使起竖臂长时间停靠在任意位置。
在主动力支路释放液油过程中，供油单元中的液油通过比例方向阀11和进油平衡阀12进入高压液压缸、中压液压缸或低压液压缸的进油腔，高压液压缸、中压液压缸或低压液压缸的回油腔中的液油通过回油平衡阀13和比例方向阀11流至外部油箱。
为了避免液油中的杂质污染比例方向阀11，供油单元与比例方向阀11之间设有高压过滤器14。考虑到比例方向阀11对污染很敏感，液油中的杂质会降低比例方向阀11的控制精度，甚至失去比例方向阀11自身的作用，在比例方向阀11的液体进口处设置比例方向阀11。
对于供油单元的结构，示例性地，其可以包括油泵15(例如，定量齿轮泵)以及用于为油泵15提供动力的电机16；油泵15的液体进口与外部油箱连通，油泵15的液体出口分别与主动力支路和辅助动力支路连通。其中，电机16可以通过联轴器与油泵15连接，从而驱动油泵15供油。
为了防止主动力支路和辅助动力支路中的液油倒流至油泵15中，供油单元还包括单向阀16，油泵15的液体出口通过单向阀16与主动力支路和辅助动力支路连通。由于单向阀16中液体的流动方向是从油泵15至主动力支路和辅助动力支路，也就是说，液油只能从油泵15注入到主动力支路和辅助动力支路，而无法从主动力支路和辅助动力支路倒流至油泵15中，从而保证了主动力支路和辅助动力支路的压力稳定性。
由于在工作过程中，主动力支路和三条辅助动力支路的压力不同，在充液过程中，为了调节主动力支路和三条辅助动力支路的压力，供油单元与主动力支路、高压辅助动力支路、中压辅助动力支路和低压辅助动力支路连接的管路上可以设置比例溢流阀17。在辅助动力支路的充液过程中，以高压辅助动力支路为例，打开高压辅助动力支路，开启电机16，油泵15向高压辅助动力支路内冲入一定压力和流量的液油，高压辅助动力支路内的压力不断升高，当该压力超过比例溢流阀17的预设压力后，超过的液油会通过比例溢流阀17流至外部油箱，此时，关闭高压辅助动力支路，使得高压辅助动力支路的压力等于比例溢流阀17的预设压力，其他辅助支路的充液过程同理。而对于主动力支路，在辅助动力支路释放液油推动三级液压缸1伸出的同时，油泵15始终维持恒定转速，通过比例溢流阀17能够使主动力支路始终维持在恒定压力，当从辅助动力支路切换至主动力支路时，维持恒定压力的主动力支路能够及时提供具有一定压力的液油推动三级液压缸1缓慢伸出，使得辅助动力支路切换至主动力支路之间能够良好地衔接起来。此外，比例溢流阀17的设置也能够保证三级起竖系统的压力不超标，从而保证系统的安全性。
需要说明的是，比例溢流阀17的数量可以为多个，主动力支路和多个辅助动力支路上分别设置一个比例溢流阀17，当然，为了简化三级起竖系统的内部结构，可以仅在主动力支路或者其中一个辅助动力支路上设置一个比例溢流阀17，由于主动力支路和多个辅助动力支路之间是相通的，三级起竖系统中仅设置一个比例溢流阀17就能够对主动力支路和三条辅助动力支路的压力进行调节。
为了监测油泵15的液体出口的压力监测以及主动力支路和辅助动力支路中的压力，上述供油单元与主动力支路和辅助动力支路连接的管路上还可以设置压力表18。对于压力表18的数量和布置方式与比例溢流阀17基本相同，在此不一一赘述。
为了保证辅助动力支路在快速供油过程中三级液压缸1的回油油路能够快速回油，上述三级起竖系统还包括回油支路，回油支路上设有回油开关阀19；三级液压缸1的回油油路通过回油支路与外部油箱连接。当辅助动力支路快速供油时，回油支路上的回油开关阀19打开，使得三级液压缸1的回油油路能够快速回油，当主动力支路缓慢供油时，回油支路上的回油开关阀19处于关闭。
实际应用中，可以将三条辅助动力支路集成在一个集成单元上，将主动力支路、高压过滤器14、单向阀16、比例溢流阀17和压力表18集成在另一个集成单元上。
具体来说，采用上述三级起竖系统的起竖方法，需要说明的是，在起竖之前，所有的阀体和部件均处于关闭状态，包括如下步骤：
步骤s1：起竖准备阶段，由于辅助动力支路的充液蓄能过程需要供油单元参与，因此需要从低压到高压分别向三条辅助动力支路充液，充液结束后关闭相应的阀体，完成辅助动力支路的充液，具体来说，将比例溢流阀17的压力设为低压蓄能器9的预设压力，打开低压开关阀8，开启电机16和油泵15，液油冲入低压蓄能器9，当压力达到低压蓄能器9的预设压力，比例溢流阀17打开，多余的液油通过比例溢流阀17流至外部油箱，关闭低压开关阀8，使得低压蓄能器9的压力维持在低压蓄能器9的预设压力；将比例溢流阀17的压力设为中压蓄能器6的预设压力，打开中压开关阀5，液油冲入中压蓄能器6，当压力达到中压蓄能器6的预设压力，比例溢流阀17打开，多余的液油通过比例溢流阀17流至外部油箱，关闭中压开关阀5，使得中压蓄能器6的压力维持在中压蓄能器6的预设压力；将比例溢流阀17的压力设为高压蓄能器3的预设压力，打开高压开关阀2，液油冲入高压蓄能器3，当压力达到高压蓄能器3的预设压力，比例溢流阀17打开，多余的液油通过比例溢流阀17流至外部油箱，关闭高压开关阀2，使得高压蓄能器3的压力维持在高压蓄能器3的预设压力；
步骤s2：打开高压开关阀2和高压比例流量阀4，高压比例流量阀4按一定规律控制高压蓄能器3的输出流量，高压蓄能器3快速释放液油，推动高压液压缸伸出，并将起竖臂快速提升至一定角度，当高压液压缸接近最大行程时，高压开关阀2和高压比例流量阀4关闭，比例方向阀11打开，由主动力支路释放液油，推动高压液压缸缓慢达到最大行程，完成高压液压缸的伸出动作；
步骤s3：打开中压开关阀5和中压比例流量阀7，中压比例流量阀7按一定规律控制中压蓄能器6的输出流量，中压蓄能器6快速释放液油，推动中压液压缸伸出，并将起竖臂快速进一步提升至一定角度，当中压液压缸接近最大行程时，中压开关阀5和中压比例流量阀7关闭，比例方向阀11打开，由主动力支路释放液油，推动中压液压缸缓慢达到最大行程，完成中压液压缸的伸出动作；
步骤s4：打开低压开关阀8和低压比例流量阀10，低压比例流量阀10按一定规律控制低压蓄能器9的输出流量，低压蓄能器9快速释放液油，推动低压液压缸伸出，并将起竖臂快速提升至接近90°，低压开关阀8和低压比例流量阀10关闭，比例方向阀11打开，由主动力支路释放液油，将起竖臂缓慢提升至90°，完成起竖。由于起竖臂存在外翻点，即存在负载由阻抗负载变为超越负载，所以在到达外翻点时辅助动力动力支路结束作用，此时系统所需的负载力和流量都非常小了，此后由主动力支路推动起竖臂完成起竖并精确制动在90°。
需要说明的是，上述起竖方法中，由于蓄能器工作时间很短，整个工作过程时间在几秒内即可完成工作，并将起竖臂提升到一定的角度，此过程可大幅缩短起竖时间，缩短为原来的几分之一，这个需要结合实际负载和相关工作参数来确定。
此外，由于辅助动力支路作用结束后，起竖臂是逐渐减速运动的，当达到衔接时刻后，主动力支路推动起竖臂平稳衔接运动，并在一定的起竖规律下完成起竖过程。这里的衔接时刻的确定是一个关键问题，这一时刻是根据主动力支路所能提供的最大速度确定的，当辅助动力支路作用结束后减速到主动力源所能提供的最大速度时即为衔接时刻，此时保证了液油流量的连续性。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。