专利摘要

本发明公开了一种固液混杂弹簧储能装置，属于航空结构设计技术领域，本发明的固液混杂弹簧储能装置分为液压缸和固体弹簧两部分，液压缸包括主液压缸和分流液压缸，两液压缸通过油管相连，主液压缸固定在折叠翼转轴处，分流液压缸固定在空间开敞、重量对飞机性能影响很小的部位并实现储能；分流液压缸可以有若干个，分流液压缸中液体体积之和与主液压缸中排出的液体体积相等；通过设计主、分液压缸的面积比和设计分流液压缸的个数，可以将力和位移的比例重新分配，满足弹簧的工作载荷、位移行程、刚度等的需求。

权利要求

1.一种固液混杂弹簧储能装置，包括主液压缸以及与之连接的分流液压缸，其特征在于，所述的分流液压缸与固体弹簧(11)合为一体，主液压缸、分流液压缸以及固体弹簧(11)构成固液混杂弹簧储能装置，所述的主液压缸包括主液压缸外筒(1)，所述的主液压缸外筒(1)内部设置有主液压缸活塞(3)；

所述的主液压缸外筒(1)底部通过油管(7)与分流液压缸连接；

所述的分流液压缸包括分流液压缸外筒(8)，所述的分流液压缸外筒(8)内部设置有分流液压缸活塞(9)，所述的分流液压缸活塞(9)包括分流液压缸活塞杆(10)；在分流液压缸外筒(8)的内部、且位于分流液压缸活塞杆(10)前端横向设置有固体弹簧(11)；所述的分流液压缸活塞杆(10)给固体弹簧(11)施加压力，使固体弹簧(11)产生变形，作为弹性势能储存；

主液压缸活塞(3)与主液压缸外筒(1)之间、分流液压缸活塞(9)与分流液压缸外筒(8)之间均储存油液(6)，通过主液压缸活塞给油液加压，将油液排出主液压缸，通过油管流入分流液压缸，各分流液压缸中油液体积之和与主液压缸中排出的油液体积相等；

所述的主液压缸安装于固定在折叠翼转轴处，所述的分流液压缸固定在机翼内部空间开敞、重量对飞机性能影响很小的部位并实现储能。

2.根据权利要求1所述的一种固液混杂弹簧储能装置，其特征在于，所述的主液压缸外筒(1)内部还固定设置有隔板(2)以及主液压缸活塞(3)，所述的隔板(2)上设置有中心孔，主液压缸活塞(3)上的主液压缸活塞杆(4)与隔板(2)上的中心孔形成配合；所述的主液压缸外筒的底端还设置有进油嘴(5)。

3.根据权利要求1所述的一种固液混杂弹簧储能装置，其特征在于，所述的分流液压缸上的分流液压缸活塞(9)与固体弹簧(11)之间固定设置有挡板(12)，所述的挡板(12)上设置有中心孔，分流液压缸活塞(9)上的分流液压缸活塞杆(10)与挡板(12)上的中心孔形成配合。

4.根据权利要求3所述的一种固液混杂弹簧储能装置，其特征在于，所述的分流液压缸底端装有下端盖(13)；所述的下端盖(13)与固体弹簧(11)之间预留有行程空间。

5.根据权利要求1所述的一种固液混杂弹簧储能装置，其特征在于，所述的固体弹簧(11)为圆柱弹簧或者片弹簧，所述的片弹簧形状为四个圆，材料使用碳素弹簧钢，片弹簧的厚度为8mm。

6.根据权利要求1所述的一种固液混杂弹簧储能装置，其特征在于，所述的分流液压缸设置若干个，分流液压缸中液体体积之和与主液压缸中排出的液体体积相等，通过调节位移分配，分流液压缸受到的力和位移比例是由主液压缸力和位移的比例、主分液压缸面积比共同决定；满足以下关系：

其中，A1是主液压缸内腔面积，A2是分流液压缸内腔面积；F1为主液压缸活塞杆受力，F2为分流液压缸活塞杆受力；x1为主液压缸活塞杆轴向位移，x2为分流液压缸活塞杆轴向位移。

说明书

技术领域

本发明属于航空结构设计技术领域，涉及一种固液混杂弹簧储能装置。

背景技术

折叠翼飞机可以在飞行过程中折起机翼，增加飞行的稳定性；舰载机停放时，将机翼折叠，可以减少所占空间，增加舰载机停放数量。其中，旋转驱动装置是一项关键性技术，旋转驱动装置的选取和负载大小有关，对于大负载，旋转驱动装置需要增大作动筒内径来满足功率需求，则其体积、重量会比较大。

增大负载能力，也可以使用辅助旋转驱动装置，将机翼展开时重力做功储存下来，在机翼折叠时释放，降低主驱动器的功率需求。弹簧储能器是其核心装置。

若将辅助旋转驱动装置直接装在折叠翼转轴上，体积会超出翼型，其重量会对飞机性能产生影响。在弹簧设计中，弹簧的工作载荷、位移行程、刚度受到了很严格的制约。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题，公开了一种固液混杂弹簧储能装置，该装置分为液压缸和固体弹簧两部分，液压缸包括主液压缸和分流液压缸，分流液压缸中通过设置固体弹簧，作为弹性势能储存，通过本发明的设计解决了现有技术中存在的问题。

本发明是这样实现的：

一种固液混杂弹簧储能装置，包括主液压缸以及与之连接的若干分流液压缸，所述的主液压缸包括主液压缸外筒，所述的主液压缸外筒内部设置有主液压缸活塞；所述的主液压缸外筒底部通过油管与分流液压缸连接。

本发明固液混杂弹簧储能装置分为液压缸和固体弹簧两部分，液压缸包括主液压缸和分流液压缸，固体弹簧与分流液压缸合为一体。两液压缸通过油管相连，主液压缸固定在折叠翼转轴处，分流液压缸固定在空间开敞、重量对飞机性能影响很小的部位并实现储能。主液压缸的内径和长度由所受的力和位移行程决定，并受到折叠翼转轴处翼型高度的限制。通过设计主、分液压缸的面积比，可以将力和位移的比例重新分配；分流液压缸可以有若干个，要求分流液压缸中液体体积之和与主液压缸中排出的液体体积相等，也可以调节位移分配，以此满足弹簧的工作载荷、位移行程、刚度等的需求；分流液压缸受到的力和位移比例是由主液压缸力和位移的比例、主分液压缸面积比共同决定；满足以下关系：

其中，A1是主液压缸内腔面积，A2是分流液压缸内腔面积；F1为主液压缸活塞杆受力，F2为分流液压缸活塞杆受力；x1为主液压缸活塞杆轴向位移，x2为分流液压缸活塞杆轴向位移。

分流液压缸包括分流液压缸外筒，所述的分流液压缸外筒内部设置有分流液压缸活塞，所述的分流液压缸活塞包括分流液压缸活塞杆；在分流液压缸外筒的内部、且位于分流液压缸活塞杆前端横向设置有固体弹簧。分流液压缸外筒固定在空间开敞、重量对飞机性能影响很小的部位，分流液压缸活塞杆与固体弹簧相接触，分流液压缸活塞杆给固体弹簧施加压力，使固体弹簧产生变形，作为弹性势能储存。

主液压缸活塞与主液压缸外筒之间、分流液压缸活塞与分流液压缸外筒之间均储存油液，通过主液压缸活塞给油液加压，将油液排出主液压缸，通过油管流入分流液压缸，各分流液压缸中油液体积之和与主液压缸中排出的油液体积相等。根据分流液压缸的受力和所需位移来设计固体弹簧，并进行储能，在需要的时候释放，其具体的工作方式如下：

正行程时，辅助旋转驱动装置与主动液压作动筒共同承担折叠翼展开的力和位移，将力和位移传到固液混杂弹簧储能装置，主液压缸活塞杆受到直线力和位移的作用，沿轴向下运动，通过主液压缸活塞给液体加压，将液体排出主液压缸，通过油管流入分流液压缸。

通过设计主、分液压缸面积比和设计分流液压缸的个数，将传入分流液压缸的力和位移重新分配，根据分流液压缸的受力和所需位移来设计固体弹簧。分流液压缸活塞受压，使活塞杆沿轴向下运动，两个挡板对活塞杆起到支撑和导向的作用，并限制活塞行程。分流液压缸活塞杆对固体弹簧施压，使固体弹簧产生变形，储存能量。当主液压作动筒和辅助旋转驱动装置合力与折叠翼展开时施加的力相平衡，并且达到所需位移时，将机构锁紧。

反行程时，当主动液压作动筒施加力达到力的平衡时，多施加一些力，打破平衡状态，使固液混杂弹簧储能装置所受外力小于其弹力，主液压缸液压减小，分流液压缸活塞受到弹簧弹力作用，沿轴向上运动，将分流液压缸内腔液体排出，通过油管流入液压腔内，主液压缸活塞沿轴向上运动，将储存能量释放，辅助驱动机翼折叠。

进一步，所述的主液压缸外筒内部还固定设置有隔板以及主液压缸活塞，所述的隔板上设置有中心孔，主液压缸活塞上的主液压缸活塞杆与隔板上的中心孔形成配合，对主液压缸活塞杆起到支撑和导向作用。主液压缸外筒的底端有进油嘴和油管，进油嘴起到加油和加压的作用，油管连接主液压缸和分流液压缸，将主液压缸排出的液体导入分流液压缸中。

进一步，所述的分流液压缸上的分流液压缸活塞与固体弹簧之间固定设置有挡板，所述的挡板上设置有中心孔，分流液压缸活塞上的分流液压缸活塞杆与挡板上的中心孔形成配合，主液压缸活塞和分流液压缸活塞要求密封良好，挡板对分流液压缸活塞杆起到支撑和导向作用。

进一步，所述的分流液压缸底端装有下端盖；所述的下端盖与固体弹簧之间预留有行程空间，下端盖上有安装孔，用于固定分流液压缸。

进一步，所述的主液压缸安装于固定在折叠翼转轴处，所述的分流液压缸固定在在机翼内部空间开敞、重量对飞机性能影响很小的部位并实现储能。本装置主液压缸部分与分流液压缸分离，主液压缸固定在折叠翼转轴处，分流液压缸固定在对空间开敞、重量对飞机性能影响很小的部位，因此，分流液压缸可固定位置范围大，可以有效降低装置对空间、重量要求，更适配于各类折叠翼结构。

进一步，所述的固体弹簧为圆柱弹簧或者片弹簧，所述的片弹簧形状为四个 圆，材料使用碳素弹簧钢，片弹簧的厚度为8mm，为使得结构紧凑，空间利用恰当，设计本发明的每个分流液压缸内固定弹簧为片弹簧，该片弹簧厚度的设计可以满足力和位移的要求。

本发明与现有技术相比的有益效果在于：

本发明通过固液混杂弹簧储能装置的主液压缸固定在折叠翼转轴处，负责承担外力，将分流液压缸可以固定在空间开敞、重量对飞机性能影响很小的部位并实现储能；将机翼展开时重力做功储存一部分在固液混杂弹簧储能装置里，在机翼折叠时，释放所储能量，可以提高折叠效率；

本发明中主液压缸、分流液压缸两部分通过液体进行力和位移的传递，分流液压缸中液体体积之和与主液压缸中排出的液体体积相等，该设计在增大折叠翼驱动机构的驱动能力的同时，降低对主驱动器的功率需求，能够解决辅助旋转驱动装置放在转轴处，体积会超出翼型，重量会对飞行性能产生影响的问题，解决弹簧工作载荷、位移行程、刚度的制约的缺陷；

本发明的主液压缸部分与分流液压缸分离，主液压缸固定在折叠翼转轴处，分流液压缸固定在对空间开敞、重量对飞机性能影响很小的部位，可以有效降低装置对空间、重量要求，更适配于各类折叠翼结构；通过设计主、分液压缸的面积比和设计分流液压缸的个数，可以将力和位移的比例重新分配，满足弹簧的工作载荷、位移行程、刚度等的需求。

附图说明

图1为本发明固液混杂弹簧储能装置结构图；

图2为本发明实施例中片弹簧剖面图；

其中，1-主液压缸外筒，2-隔板，3-主液压缸活塞，4-主液压缸活塞杆，5-进油嘴，6-油液，7-油管，8-分流液压缸外筒，9-分流液压缸活塞，10-分流液压缸活塞杆，11-固体弹簧，12-挡板，13-下端盖。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚，明确，以下列举实例对本发明进一步详细说明。应当指出此处所描述的具体实施仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明的装置包括主液压缸外筒1、隔板2、主液压缸活塞3、主液压缸活塞杆4、进油嘴5、油液6、油管7、分流液压缸外筒8、分流液压缸活塞9、分流液压缸活塞杆10、固体弹簧11、挡板12、下端盖13；主液压缸外筒1固定在折叠翼转轴处，主液压缸外筒1上端装有隔板2，隔板2的中心孔与主液压缸活塞杆4形成配合，对主液压缸活塞杆4起到支撑和导向作用，活塞杆4上端与外部驱动源相连，主液压缸活塞3和分流液压缸活塞9要求密封良好，主液压缸外筒1的底端有进油嘴5和油管7，进油嘴5起到加油和加压的作用，油管7连接主液压缸和分流液压缸，将主液压缸排出的液体导入分流液压缸中。

分流液压缸外筒8固定在空间开敞、重量对飞机性能影响很小的部位，分流液压缸活塞杆10与固体弹簧11相接触，活塞杆10给固体弹簧11施加压力，使固体弹簧11产生变形，作为弹性势能储存。挡板12对活塞杆10起到支撑和导向作用。分流液压缸外筒8底部预留固体弹簧11的行程空间，并在底端装有下端盖13，下端盖13上有安装孔，用于固定分流液压缸。通过设计主、分液压缸面积比和设计分流液压缸的个数，将传入分流液压缸的力和位移重新分配，要求分流液压缸中液体体积之和与主液压缸中排出的液体体积相等。

根据分流液压缸的受力和所需位移来设计固体弹簧，位移较大，受力较小时，可以使用圆柱弹簧，调节弹簧丝直径和弹簧中径来满足力和位移要求；位移较小，受力较大时，可以使用片弹簧，通过调节片弹簧厚度、长度和使用材料来满足力和位移要求。如图2所示，本实施例采用的固体弹簧11为片弹簧，片弹簧形状为四个 圆，材料使用碳素弹簧钢，片弹簧的厚度为8mm。弹簧达到最大变形时，其内部应力需满足许用应力。

假设折叠机翼所需最大力矩是5000N·m，由辅助旋转驱动装置承担的力矩为2020N·m，辅助旋转角度为90°。

通过旋转变直线装置等传动装置，主液压缸活塞杆受力为F1＝56250N，所需行程是Δh＝50.42mm。由力和位移行程，在考虑折叠翼转轴处翼型高度的限制后，设计主液压缸内径为D1＝150mm,长度为80mm。

设计固体弹簧使用片弹簧，由片弹簧承力较大、位移较小的性质，设置分流液压缸内径D2＝200mm且有4个分流液压缸。

根据位移比和面积比的关系，每个分流液压缸活塞杆的位移是 每个分流液压缸活塞杆受力是 其中A1是主液压缸内腔面积，A2是分流液压缸内腔面积。设计分流液压缸高度是40mm。为使得结构紧凑，空间利用恰当，设计每个分流液压缸内的片弹簧形状为四个 圆，材料使用碳素弹簧钢。为了满足力和位移，设计片弹簧的厚度为8mm。

正行程时，主液压缸液体压强 液体通过油管从主液压缸流入分流液压缸，则分流液压缸内腔液压p2＝p1。当达到平衡时，分流液压缸活塞受力F2＝p2·A2＝100000N，片弹簧受力F弹＝F2＝100000N，此时，片弹簧端部与活塞杆接触点位移x＝7.09mm，达到所需力和位移，且满足片弹簧许用应力的要求，将机构锁紧。

反行程时，当主动液压作动筒施加力达到力的平衡时，多施加一些力，打破平衡状态，使固液混杂弹簧储能装置所受外力小于其弹力。设主液压缸活塞杆输出直线力为F1′，分流液压缸活塞在弹力作用下向上位移，将液体排出。则主液压缸活塞杆受力 装置输出直线力F1′＝F1，辅助驱动机翼折叠。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

一种固液混杂弹簧储能装置专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。