专利名称：一种液压气刹缓冲杆的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种液气混合刹车的缓冲杆，可作为飞船、空降车辆等着陆冲击 以及矿车、电梯等救生领域的有效缓冲防护装置。
背景技术：
载人航天的历史实践表明，飞船返回段是事故的多发段。高强度的着陆冲击因素 对人体会产生不利影响，甚至会危及航天员的生命安全。因此，对飞船着陆冲击进行缓冲防 护至关重要。为此降低冲击加速度的峰值，降低对航天员造成的损伤，需要在座椅下安装缓 冲杆装置。目前的缓冲杆主要有以下三种其一拉刀式缓冲器，缓冲器内部有刮刀，缓冲时刮 刀切割内筒壁，将动能转化为金属塑性变形能达到缓冲目的，但该类缓冲器着陆角度稍偏 一点就不能刹车到底，起不到很好的缓冲作用；其二是胀环式缓冲器，内筒内轴向排列不同 厚度和材质的圆环，缓冲时冲击头将胀环撑大变形，动能转化为胀环变形能，缺点是加速度 增长率降低效果不好；其三是气压式缓冲器，内筒充气，冲击头压缩气体达到缓冲，其主要 问题是反弹较大，易造成人员的二次损伤。
实用新型内容本实用新型的技术解决问题是克服现有技术的不足，提供一种刹车到底，反弹 小、缓冲性能好的、易于控制、性能可靠的液压气刹缓冲杆。本实用新型的技术解决方案是一种液压气刹缓冲杆，由座椅连接器、内筒、中筒、 冲击头、外筒、内筒活塞、底座、上端连接栓、外筒顶盖和内筒顶盖组成，其中内筒位于缓冲 杆的中部，内筒的中部径向外侧为中筒和冲击头，冲击头位于中筒的下方，内筒的下部内侧 为内筒活塞，上部轴向外侧为内筒顶盖，上部径向外侧为座椅连接器，内筒顶盖的外侧为上 端连接栓，用于和舱壁连接，内筒顶盖的左右两侧分别开有具有单向进气阀的进气孔和具 有单向排气阀的排气孔，其中进气孔用于通入气体提升座椅，排气孔用于缓冲时排放气体 以释放作用于座椅的能量；内筒活塞、内筒与内筒顶盖之间形成第一空腔，用于存储气体； 冲击头的径向外侧是外筒，外筒的径向外侧是外筒顶盖，外筒、内筒和冲击头之间形成第二 空腔，用于放置液体，外筒顶盖中部开有气孔，用于保证中筒运动时第二空腔中所注液体与 外界空气的压力平衡，第一空腔中所注气体和第二空腔中所注液体的分隔通过内筒活塞实 现；内筒底部分布有与外筒相通的对称的导向阻尼孔，用于液体受压时在内筒与外筒的导 向流动，外筒和内筒固定与底座上，底座的底部中心位置开有液体加注孔，用于向第二空腔 注入液体底座与座椅连接器分别固定在飞船舱壁和底部；座椅连接器、冲击头和中筒为缓 冲杆的运动部分，其余为静止部分，座椅连接器和冲击头随中筒可进行上下提升和缓冲滑 动。上述方案所述的液体为水或油、气体为空气或惰性气体，如氮气或氦气等；所述的 导向阻尼孔为均勻、对称分布在内筒底部并与外筒相通，其个数为4个或6个。所述座椅连接器随中筒的上下提升和缓冲滑动距离IOOmm 200mm。上述方案的原理是利用了液体的不可压缩和气体的可压缩原理，首先通过底座 底部中心位置的液体加注孔注入液体，使得第二空腔充满液体为止，然后封闭。工作时通过 单向进气阀的进气孔通入一定压强的氮气等惰性气体，迫使内筒活塞向下移动，使得第二 空腔的液体通过与导向阻尼孔流向外筒，强大的压力通过液体压向中筒，迫使中筒向上提 升至顶部，装置呈待冲击状态。在这个过程中，液体的作用是改变了作用力的方向。下一个 工作过程就是缓冲过程，飞船、空降车辆等着陆时乘员和座椅共同对缓冲杆施加作用力，缓 冲杆的中筒在座椅的冲击下，向下移动，并通过导向阻尼孔把液体压向内筒，同时挤压内筒 活塞向上移动，此时内筒中，具有一定压力的空气受压缩产生反作用力，阻止内筒活塞向上 移动，同时由单向排气阀的排气孔进行适量排气，排气过程完毕，中筒停止运动，刹车缓冲 过程结束。本实用新型与现有技术相比的优点在于(1)该装置不需要切削金属或挤压金属变形，所以不会发生刮刀式缓冲杆的刹车 不到底和增长率过大的问题，而且采用排气方式使得该装置不会发生气压式缓冲器的反弹 过大的问题。(2)缓冲杆只需调节排水和排气孔径及充气压力等较少参数，大大减少调控难 度；(3)该装置采用三层套管结构以减小体积，组件布局更加合理、紧凑；(4)缓冲杆是一种同时以液体和气体为阻尼介质的液压气刹冲击缓冲装置，利用 内筒和中筒间小孔结构实现减压及改变作用力方向，内筒气体受压产生阻力和排气释放能 量，提高了缓冲性能。
图1为本实用新型的液压气刹缓冲杆结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，为本实用新型的液压气刹缓冲杆，由座椅连接器1、内筒2、中筒4、冲 击头5、外筒6、内筒活塞7、底座8、上端连接栓12、外筒顶盖13和内筒顶盖14组成，其中内 筒2位于缓冲杆的中部，内筒2的中部径向外侧为中筒4和冲击头5，冲击头5位于中筒4 的下方，其内、外两侧分别分布三个凹槽，均内嵌橡胶密封圈，起密封和保护作用，内筒2的 下部内侧为内筒活塞7，上部轴向外侧为内筒顶盖14，上部径向外侧为座椅连接器1，内筒 顶盖14的外侧为上端连接栓12，用于和舱壁连接，内筒顶盖14的左右两侧分别开有具有单 向进气阀的进气孔10和具有单向排气阀的排气孔11，其中进气孔10用于通入气体提升座 椅，排气孔11用于缓冲时排放气体以释放作用于座椅的能量；内筒活塞7、内筒2与内筒顶 盖14之间形成第一空腔3，用于存储气体；冲击头5的径向外侧是外筒6，外筒6的径向外 侧是外筒顶盖13，外筒6、内筒2和冲击头5之间形成第二空腔16，用于放置液体，外筒顶 盖13中部开有气孔15，用于保证中筒4运动时第二空腔16中所注液体与外界空气的压力 平衡，第一空腔3中所注气体和第二空腔16中所注液体的分隔通过内筒活塞7实现；内筒 2底部分布有与外筒6相通的对称的导向阻尼孔9，用于液体受压时在内筒2与外筒6的导向流动，外筒6和内筒2固定与底座8上，底座8底部中心位置开有液体加注孔17，用于向 第二空腔16注入液体，底座8与座椅连接器1分别固定在飞船舱壁和底部；座椅连接器1、 冲击头5和中筒4为缓冲杆的运动部分，其余为静止部分，静止部分与运动部分之间涂有润 滑油，座椅连接器1和冲击头5随中筒4可进行上下提升和缓冲滑动。所述的液体为水或油，气体为空气或惰性气体，如氮气或氦气等。所述的导向阻尼 孔9为均勻、对称分布在内筒底部并与外筒相通，其个数为4个或6个。座椅连接器1随中 筒4的上下提升和缓冲滑动距离为IOOmm 200mm，为了使用方便，外筒6和中筒4的轴向 长度应大于内筒2轴向长度的一半；在使用时，内筒活塞7上的圆周上等间距套有三个ο型 橡胶密封圈，防止气液相互渗透。该实用新型所述的缓冲杆首先通过底座8底部中心位置的液体加注孔注入液体， 使得第二空腔16充满液体为止，然后封闭。工作时通过单向进气阀的进气孔10通入一定 压强的氮气等惰性气体，迫使内筒活塞7向下移动，使得第二空腔的液体通过与导向阻尼 孔9流向外筒6，强大的压力通过液体压向中筒，迫使中筒向上提升至顶部，装置呈待冲击 状态。在这个过程中，液体的作用是改变了作用力的方向。下一个工作过程就是缓冲过程， 飞船、空降车辆等着陆时乘员和座椅共同对缓冲杆施加作用力，缓冲杆的中筒4在座椅的 冲击下，向下移动，并通过导向阻尼孔9把液体压向内筒2，同时挤压内筒活塞7向上移动， 此时内筒2中，具有一定压力的空气受压缩产生反作用力，阻止内筒活塞7向上移动，同时 由单向排气阀的排气孔11进行适量排气，排气过程完毕，中筒4停止运动，刹车缓冲过程结 束ο
权利要求1.一种液压气刹缓冲杆，其特征在于由座椅连接器(1)、内筒O)、中筒G)、冲击头 (5)、外筒(6)、内筒活塞(7)、底座(8)、上端连接栓(12)、外筒顶盖(13)和内筒顶盖(14) 组成，其中内筒(2)位于缓冲杆的中部，内筒(2)的中部径向外侧为中筒(4)和冲击头(5)， 冲击头(5)位于中筒⑷的下方，内筒(2)的下部内侧为内筒活塞(7)，上部轴向外侧为内 筒顶盖(14)，上部径向外侧为座椅连接器(1)，内筒顶盖(14)的外侧为上端连接栓(12)，用 于和舱壁连接，内筒顶盖(14)的左右两侧分别开有具有单向进气阀的进气孔(10)和具有 单向排气阀的排气孔(11)，其中进气孔(10)用于通入气体提升座椅，排气孔(11)用于缓冲 时排放气体以释放作用于座椅的能量；内筒活塞(7)、内筒(2)与内筒顶盖(14)之间形成 第一空腔(3)，用于存储气体；冲击头( 的径向外侧是外筒(6)，外筒(6)的径向外侧是外 筒顶盖(13)，外筒(6)、内筒(2)和冲击头(5)之间形成第二空腔(16)，用于放置液体，外筒 顶盖(13)中部开有气孔(15)，用于保证中筒(4)运动时第二空腔(16)中所注液体与外界 空气的压力平衡，第一空腔(3)中所注气体和第二空腔(16)中所注液体的分隔通过内筒活 塞(7)实现；内筒(2)底部分布有与外筒(6)相通的对称的导向阻尼孔(9)，用于液体受压 时在内筒⑵与外筒(6)的导向流动，外筒(6)和内筒⑵固定与底座⑶上，底座⑶与 座椅连接器⑴分别固定在飞船舱壁和底部，底座⑶底部中心位置开有液体加注孔(17)， 用于向第二空腔(16)注入液体；座椅连接器(1)、冲击头( 和中筒(4)为缓冲杆的运动 部分，其余为静止部分，座椅连接器(1)和冲击头( 随中筒(4)可进行上下提升和缓冲滑 动。
2.根据权利要求1所述的液压气刹缓冲杆，其特征在于所述的液体为水或油。
3.根据权利要求1所述的液压气刹缓冲杆，其特征在于所述的气体为空气或惰性气体。
4.根据权利要求1所述的液压气刹缓冲杆，其特征在于所述的导向阻尼孔(9)为均 勻、对称分布在内筒底部并与外筒相通，其个数为4个或6个。
5.根据权利要求1所述的液压气刹缓冲杆，其特征在于座椅连接器(1)随中筒(4)的 上下提升和缓冲滑动距离为IOOmm 200mm。
专利摘要一种液压气刹缓冲杆，由上端连接栓、座椅连接器、内筒、内筒活塞、中筒、冲击头、外筒、底座组成，其中上端固定座两侧对称位置各有一个进气圆孔和排气圆孔。进气孔用于通入气体以提升座椅，排气孔用于缓冲时排放气体以释放能量。在内筒底部分布与外筒相通的对称的圆形导向阻尼孔，用于液体受压时在内筒与外筒的导向流动。缓冲杆两端由上端固定座与底座分别固定在飞船舱壁和底部。飞船座椅一端绞支在舱壁，一端由座椅连接器连接到缓冲杆上，座椅连接器固定在中筒上，座椅随中筒可做提升和缓冲滑动。本实用新型解决了一些现有缓冲器不能刹车到底、加速度增长率降低效果差及反弹较大等严重的缺点，具有性能可靠、利于控制的优点。
文档编号F16F9/06GK201875039SQ201020586858
公开日2011年6月22日 申请日期2010年11月2日 优先权日2010年11月2日
发明者于晓东, 刘炳坤, 李建军, 杨鸿慧, 白延强, 祝郁, 肖艳华, 谭成文, 陈晓萍, 马一兵, 马红磊 申请人:中国航天员科研训练中心