阅读说明：本技术 一种可重复锁解的多级气动伸缩机构 (Multistage pneumatic telescopic machanism that can repeatedly lock and separate ) 是由 崔琦峰 罗海军 王栋梁 周遇仁 李军 张晓东 王振剑 李红 宋佳 孙世超 姜强 于 2019-10-16 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种可重复锁解的多级气动伸缩机构。使用本发明能够为多级气动伸缩机构提供良好的锁定功能,并能进行有序解锁以实现缸筒的收拢功能。本发明包括多级缸筒、筒内锁、密封件、支撑环以及进气嘴等,将薄壁圆筒与楔形锁相结合,具备大承载能力和快速响应特点,能够在高压气体作用下高速伸出并保持锁定。在锁定状态下,从解锁进气嘴通入一定压力气体能够实现筒内锁的自动解锁功能。本发明可维修性高,易损易耗件更换方便,具备可重复锁定承载及解锁收拢功能,可靠性高,可用于具有大承载能力需求的可重复使用运载器或航天器的地面着陆支腿。(The invention discloses a multi-stage pneumatic telescopic mechanism capable of being locked and unlocked repeatedly. The multi-stage pneumatic telescopic mechanism can provide a good locking function for the multi-stage pneumatic telescopic mechanism, and can be unlocked orderly to realize the folding function of the cylinder barrel. The invention comprises a multi-stage cylinder barrel, a barrel inner lock, a sealing piece, a support ring, an air inlet nozzle and the like, combines a thin-wall cylinder with a wedge-shaped lock, has the characteristics of large bearing capacity and quick response, and can extend out at a high speed and keep locking under the action of high-pressure gas. Under the locking state, certain pressure gas is introduced from the unlocking gas inlet nozzle to realize the automatic unlocking function of the cylinder inner lock. The landing leg has high maintainability, is convenient to replace easily-damaged and consumable parts, has the functions of repeated locking, bearing, unlocking and folding, has high reliability, and can be used as a ground landing leg of a reusable carrier or spacecraft with large bearing capacity.)

一种可重复锁解的多级气动伸缩机构

技术领域

本发明属于机械领域，涉及一种多级气动伸缩机构。

背景技术

重复使用技术被认为是降低空间运输费用的重要手段，也是提升快速响应空间能力的有效途径。目前，美、欧、俄、日本、印度等国都对重复使用运载器技术进行了大量研究，其中影响比较大的是美国SpaceX公司和蓝色起源公司，通过火箭一子级的地面着陆实现了箭体的回收与利用。

可展开支腿式着陆方式在运载器或着陆器的软着陆应用方面较广，随着运载器或着陆器的重型化、经济化需求愈加迫切，着陆支腿在大承载性能、可重复使用性及可靠性方面的要求越来越高。而传统的着陆支腿通常具有结构复杂、无法自动解锁的缺点，且承载能力有限，重复使用性能差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：本发明提供一种具有重复锁定与解锁功能、快速展开锁定、大承载能力及高可靠性的多级伸缩机构。

本发明所采用的技术方案是：一种可重复锁解的多级气动伸缩机构，包括底部端盖、顶部端盖、多级缸筒、筒内锁及进气嘴；

多级缸筒包括多个直径不同的圆筒，呈同轴嵌套结构，其中各级缸筒分别在其相邻的外侧缸筒中沿轴向滑动；

进气嘴分为展开进气嘴和解锁进气嘴，展开进气嘴安装在底部端盖上、解锁进气嘴安装在顶部端盖上；筒内锁安装在多级缸筒的相邻缸筒间，是具有在弹性作用力下自动上锁的楔形块锁定组件；

从展开进气嘴通入气体，多级缸筒在气压作用下伸出并到位锁定；多级缸筒在锁定状态下，从解锁进气嘴通入气体，筒内锁自动解锁，多级缸筒收缩。

筒内锁包括锁筒、楔形块、滑块、活塞、上锁弹簧、支撑环、解锁环；锁筒为台阶形圆筒，支撑环安装在锁筒小端内壁，锁筒大端内壁设置楔形块卡槽；解锁环、活塞安装在缸筒端部，上锁弹簧、滑块套在解锁环的中心圆筒上，解锁环的中心圆筒伸入活塞中，解锁环的中心圆筒端部的翻边结构对滑块进行限位；活塞一端沿周向设置多个楔形块安装孔，楔形块安装在楔形块安装孔中，滑块在上锁弹簧作用下沿活塞内壁移动，活塞安装在锁筒大端内，锁筒小端与下一级缸筒端部连接，支撑环沿下一级缸筒外壁滑动；在滑块的推动下，楔形块卡入锁筒内壁的楔形块卡槽中，实现锁定。

所述上锁弹簧以受压状态保持与滑块接触。

楔形块为弧形块，截面为梯形，沿活塞周向均匀布置。

筒内锁还包括密封件，密封件安装在锁筒小端内壁，防止漏气。

解锁环与缸筒内壁之间设置密封圈。

展开进气嘴通入气体，推动活塞沿缸筒移动，活塞端部进入锁筒后，处于压缩状态的上锁弹簧推动滑块移动，滑块将楔形块从楔形块安装孔中顶出并卡入锁筒的楔形块卡槽中，实现锁定。

解锁进气嘴通入气体，推动滑块释放楔形块，解除锁定，使得活塞在缸筒内移动，实现多级缸筒的收缩。

楔形块的数量为6或12个。

缸筒的材料为不锈钢。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)本发明采用气动压力作为驱动源，具有较高的展开速度，同时可实现有序逐级展开或收拢功能；

(2)本发明采用楔形块作为筒内锁的锁芯结构，具有布局紧凑、承载能力大的特点；本发明能够为多级气动伸缩机构提供良好的锁定功能，并能进行有序解锁以实现缸筒的收拢功能。

(3)本发明的结构组成简单，拆装方便，维修性好，可多次重复使用，大承载、长行程及能够快速展开，用于可重复使用运载器或航天器的地面着陆支腿。

附图说明

图1为本发明的可重复锁解的多级气动伸缩机构的展开锁定状态结构剖视图；

图2为本发明的可重复锁解的多级气动伸缩机构的收拢状态结构剖视图；

图3为本发明的锁筒的结构示意图；

图4为本发明的楔形块的结构示意图；

图5为本发明的活塞的结构示意图。

图中标号说明：

1为底部端盖、2为一级缸筒、3为一级筒内锁、4为二级缸筒、5为二级筒内锁、6为三级缸筒、7为三级筒内锁、8为四级缸筒、9为顶部端盖、10支撑环、11为密封圈、12为锁筒、13为楔形块、14为滑块、15为活塞、16为上锁弹簧、17为解锁环。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

如图1、图2所示，本发明的可重复锁解的多级气动伸缩机构，包括底部端盖1、顶部端盖9、多级缸筒、筒内锁及进气嘴。筒内锁包括锁筒12、楔形块13、滑块14、活塞15、上锁弹簧16、密封件11、支撑环10、解锁环17。

多级缸筒是由一系列直径不同的薄壁圆筒相互嵌套形成的同轴筒结构，各级缸筒分别可在其相邻的外侧缸筒中沿轴向滑动。

进气嘴分为展开进气嘴和解锁进气嘴，分别安装在多级气动伸缩机构的两端端盖上。从展开进气嘴通入高压气体，对每级缸筒底部的解锁环17产生向外的推力，解锁环17推动缸筒及筒内锁一起向外伸出并到位锁定；多级气动伸缩机构在锁定状态下，从解锁进气嘴通入一定压力气体，气体推力克服上锁弹簧16的弹性力使滑块14离开锁定位置，能够实现筒内锁的自动解锁功能。

筒内锁安装在多级缸筒的相邻缸筒间，是具有在弹性作用力下自动上锁的楔形块锁定组件，楔形块13嵌套在筒内锁的锁筒12和活塞15之间，并沿周向均布安装，作为锁芯实现多级缸筒的到位锁定功能。

筒内锁包括锁筒12、楔形块13、滑块14、活塞15、上锁弹簧16、支撑环10、解锁环17、密封件11；如图3所示，锁筒12为台阶形圆筒，支撑环10、密封件11安装在锁筒12小端内壁，锁筒12大端内壁设置楔形块卡槽；解锁环17、活塞15安装在缸筒端部，上锁弹簧16、滑块14套在解锁环17的中心圆筒上，解锁环17的中心圆筒伸入活塞15中；如图5所示，活塞15一端沿周向设置多个楔形块安装孔，楔形块13安装在楔形块安装孔中，滑块14在上锁弹簧16作用下沿活塞15内壁移动，活塞15安装在锁筒12大端内，锁筒12小端与下一级缸筒端部连接，支撑环10沿下一级缸筒外壁滑动；在滑块14的推动下，楔形块13卡入锁筒12内壁的楔形块卡槽中，实现锁定。如图4所示，楔形块13为弧形块，截面为梯形，沿活塞15周向均匀布置。解锁环17与缸筒内壁之间设置密封圈。

展开进气嘴通入气体，推动活塞15沿缸筒移动，活塞15端部进入锁筒12后，处于压缩状态的上锁弹簧16推动滑块14移动，滑块14将楔形块13从楔形块安装孔中顶出并卡入锁筒12的楔形块卡槽中，实现锁定。

解锁进气嘴通入气体，推动滑块14释放楔形块13，解除锁定，使得活塞15在缸筒内移动，实现多级缸筒的收缩。

密封件11和支撑环10安装在锁筒12端口，保证多级气动伸缩机构在伸缩过程中的气密性要求，并对多级缸筒进行径向支承以实现多级缸筒的同轴性要求。

多级气动伸缩机构，从展开进气嘴通入气体，可使多级缸筒伸出实现多级气动伸缩机构逐级展开功能；从解锁进气嘴通入气体，可使筒内锁解锁，并在解锁环的配合下实现多级气动伸缩机构的逐级解锁功能。

多级缸筒的数量及长度可依据使用需求适应性调整。

筒内锁的楔形块的数量可依据多级缸筒布局空间及多级气动伸缩机构的承载要求合理确定。

实施例：

本发明实施例以四级气动伸缩机构为例，其展开锁定状态结构组成如图1所示，底部端盖1上配置有展开进气口，底部端盖1与一级缸筒2固连，一级筒内锁3分别与一级缸筒2、二级缸筒4保持连接，二级筒内锁5分别与二级缸筒4、三级缸筒6保持连接，三级筒内锁7分别与三级缸筒6、四级缸筒8保持连接，顶部端盖9安装在四级缸筒8的端部，其上配置有解锁进气口，支撑环10、密封圈11随筒内锁配套使用并与缸筒内壁或外壁形成滑移运动副。四级气动伸缩机构可在底部端盖1的展开进气口通气实现可靠展开锁定功能，在顶部端盖9的解锁进气口通气可实现解锁功能。

本发明实施例的筒内锁安装在多级缸筒的相邻两个缸筒之间，楔形块13约束在活塞15的锁定孔中，将锁筒12与活塞15连接为整体，上锁弹簧16套在解锁环17的外圆柱面上，且以受压状态保持与滑块14接触。多级气动伸缩机构展开到位时，筒内锁在上锁弹簧16的弹性作用力下，滑块14自动将楔形块13沿径向推出，并嵌套在锁筒12和活塞15之间，实现上锁锁定功能。

从顶部端盖9的解锁进气口通气，推动滑块14，解锁楔形块13，楔形块13向内移动，实现解锁，推动活塞15沿下一级缸筒内壁滑动，实现各级缸筒收缩。

本发明实施例的筒内锁，楔形块13的数量及大小受所述多级缸筒的布局空间及承载要求限制，其原则是楔形块13沿活塞15周向均匀间隔布置，其较佳的数量为6或12。

本发明实施例的多级缸筒可以是薄壁不锈钢材料，结构尺寸允许的条件下采用厚壁轻质非金属材料也是较佳的选择。

本发明实施例的多级缸筒的壁厚、直径等应兼顾所述多级气动伸缩机构的承载强度及稳定性能，多级缸筒的数量可依据所述多级气动伸缩机构的收拢高度及展开长度需求进行调整，但较佳的方案应是多级缸筒的数量越少越佳。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定权利要求。任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，所作的任何变动和修改、等同替换及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

本发明未详细说明部分属于本领域技术人员的公知技术。