【技术实现步骤摘要】
专利技术涉及储能弹射，具体涉及一种基于功率回流原理的储能弹射装置及储能弹射方法。
技术介绍
1、在部分能量转化系统中，往往通过高功率动力源得到较高的初速度，而高功率动力源在实际使用过程中又具有体积大以及重量高的问题，容易受环境因素的影响。
2、为解决上述问题，在储能弹射装置中往往使用相对体积较小以及重量较低的储能装置来替代高功率动力源。储能弹射装置包括储能装置与弹射释放装置，其中，储能装置可以将相对较低的功率输入存储起来，并且能够在需要的时候在短时间内输出较大的功率。弹射释放装置可以使被弹射物以更加合理、可控的加速度输出功率，从而减少对弹射物结构强度的要求。
3、相对体积小以及重量低的储能装置一般采用超高转速的惯量飞轮储能、液压储能以及弹簧储能，其中，超高转速的惯量飞轮储能方式是一种依靠扭矩增长提高存储功率的储能方式，其的安全性以及工艺性均有待提高。液压储能和弹簧储能方式的能量释放速率可控性还有待提高。而弹射释放装置一般采用电磁和蒸汽等弹射方式，这些弹射方式的装置均具有体积庞大、能量利用率小、能量释放速度率不可控等缺点。
技术实现思路
1、有鉴于此，专利技术提供一种基于功率回流原理的储能弹射装置，旨在提供一种功率体积比大、能量释放速率可控的储能弹射装置。
2、为实现上述目的，专利技术技术方案如下：
3、一种基于功率回流原理的储能弹射装置，包括储能系统和弹射系统，其特征在于：所述储能系统包括转动轴以及动力衔接在转动轴两端的动力源电机和液
4、采用上述结构，基于行星齿轮组具备功率分流和汇流的特征，在动力源电机与液压马达之间构建功率回流传递路径，使动力源电机的输出动力能够经转动轴→前排行星齿轮组→后排行星齿轮组→液压泵→液压马达回传至转动轴，利用回流功率累积的原理，将动力源电机输出的低功率不断累积。当累积储存的功率满足要求时，再通过前排行星齿轮组和后排行星齿轮组配合将储存的功率输出到弹射系统中去。
5、作为优选：所述前排行星齿轮组包括前排齿圈以及固套在转动轴上的前排太阳轮，所述前排太阳轮和前排齿圈之间布置有前排行星轮，所述前排齿圈固定安装，所述传动轴一端固装在前排行星轮上。采用上述结构，功率经转动轴依次传递到前排太阳轮→前排行星轮上，然后通过传动轴传递到后排行星齿轮组上。
6、作为优选：所述后排行星齿轮组包括后排齿圈以及动力衔接在液压泵上的后排太阳轮，所述后排太阳轮和后排齿圈之间布置有后排行星轮，所述后排齿圈与弹射系统动力输入端动力衔接，所述传动轴远离前排行星轮的一端固装在后排行星轮上；所述后排太阳轮转动套装在转动轴上。采用上述结构，功率经传动轴传递到后排行星轮上，会分别分流至后排齿圈和后排太阳轮上，传递到后排太阳轮上的功率会输送至液压泵上。若后排齿圈无法转动，动力源电机输出功率会不断汇流累积。
7、作为优选：所述弹射系统包括导轨以及滚筒装置，所述导轨上套装有可前后滑动的推杆，所述导轨起点设置有制动器，所述滚筒装置通过钢索拉动推杆移动，所述滚筒装置通过后排齿圈驱动。采用上述结构，打开制动器后，储能系统内累积的功率会通过后排齿圈释放，后排齿圈带动滚筒装置进行转动，快速收紧钢索，给推杆拉力，使推杆沿着导轨滑动。
8、作为优选：所述液压泵为变量液压泵，所述变量液压泵通过液压油管与液压马达相互连通。采用上述结构，输入变量液压泵的功率将变量液压泵内的油加压后通过液压油管送入液压马达内。
9、作为优选：所述弹射系统上固设有导向滑轮，所述导向滑轮用于改变钢索的方向。采用上述结构，能够增加钢索的布置方向，增加设计灵活性。
10、本专利技术还提供了一种权利要求1至6任一项所述基于功率回流原理的储能弹射装置所实施的储能弹射方法，其特征在于，包括以下步骤：
11、s1：将推杆恢复为起始位置，并关闭制动器锁死推杆；
12、s2：调节液压泵与液压马达的初始排量比，使液压马达的输出转速与动力源电机的输出转速相等；
13、s3：开启动力源电机进行储能，直到储能达到要求；
14、s4：调节液压泵与液压马达的排量比，使后排齿圈输出功率达到要求；
15、s5：松开制动器进行能量释放。
16、采用上述方法，能对动力源电机输出的功率进行累积，直到储能系统内累积的功率达到要求，在短时间内通过后排齿圈输出累积的全部功率，且能通过液压泵与液压马达的排量比控制能量释放速率。
17、作为优选：动力源电机储能过程中处于恒转速控制状态，由于步骤s2中动力源电机输入转速与液压马达的输出相等，因此要确保如下公式满足：
18、
19、其中：
20、k1—前排太阳轮与前排齿圈齿数比值；
21、k2—后排太阳轮与后排齿圈齿数比值；
22、ε0—液压泵与液压马达的初始排量比。
23、采用上述方法，确保了输入功率与回流功率在前排行星齿轮组的前排太阳轮处实现功率合成。
24、作为优选：在功率储存阶段，根据行星齿轮组传动原理可知如下公式：
25、n2s+k2n2r-(1+k2)n2p＝0
26、其中：
27、n2s—后排太阳轮的转速；
28、n2r—后排齿圈的转速；
29、n2p—后排行星轮的转速。
30、采用上述方法，可以得到功率储存阶段，行星齿轮组中个齿轮的参数
31、作为优选：根据储能系统(1a)结构可得以下公式：
32、n2s＝ε·ni
33、其中：
34、ε—液压泵(3)与液压马达(2)的排量比。
35、与现有技术相比，专利技术的有益效果是：
36、储能系统通过前排行星齿轮组和后排行星齿轮组在动力源电机与液压马达之间构建功率回流传递路径，其中，液压马达与液压泵联通，动力源电机输出的功率依次经过转动轴→前排行星齿轮组→后排行星齿轮组→液压泵、液压马达，最后再次回传至转动轴上，与动力源电机输出的功率累积进行储能。储能完成后，可通过调节液压泵与液压马达之间的排量比来控制能量释放速率，将累积储能的功率可控的释放到弹射系统上。使得该基于功率回流原理的储能弹射装置具有功率体积比大和能量释放速率可控的优势。
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1.一种基于功率回流原理的储能弹射装置，包括储能系统(1a)和弹射系统(2a)，其特征在于：所述储能系统(1a)包括转动轴(6)以及动力衔接在转动轴(6)两端的动力源电机(1)和液压马达(2)，所述液压马达(2)配置有与其连通的液压泵(3)，所述液压泵(3)与液压马达(2)之间的排量比能够进行调节；
2.根据权利要求1所述的基于功率回流原理的储能弹射装置，其特征在于：所述前排行星齿轮组(b1)包括前排齿圈(b12)以及固套在转动轴(6)上的前排太阳轮(b11)，所述前排太阳轮(b11)和前排齿圈(b12)之间布置有前排行星轮(b13)，所述前排齿圈(b12)固定安装，所述传动轴(4)一端固装在前排行星轮(b13)上。
3.根据权利要求1所述的基于功率回流原理的储能弹射装置，其特征在于：所述后排行星齿轮组(b2)包括后排齿圈(b22)以及动力衔接在液压泵(3)上的后排太阳轮(b21)，所述后排太阳轮(b21)和后排齿圈(b22)之间布置有后排行星轮(b23)，所述后排齿圈(b22)与弹射系统(2a)动力输入端动力衔接，所述传动轴(4)远离前排行星轮(b13)
4.根据权利要求3所述的基于功率回流原理的储能弹射装置，其特征在于：所述弹射系统(2a)包括导轨(21a)以及滚筒装置(24a)，所述导轨(21a)上套装有可前后滑动的推杆(22a)，所述导轨(21a)起点设置有制动器(23a)，所述滚筒装置(24a)通过钢索(25a)拉动推杆(22a)移动，所述滚筒装置(24a)通过后排齿圈(b22)驱动。
5.根据权利要求1所述的基于功率回流原理的储能弹射装置，其特征在于：所述液压泵(3)为变量液压泵，所述变量液压泵通过液压油管与液压马达(2)相互联通。
6.根据权利要求4所述的基于功率回流原理的储能弹射装置，其特征在于：所述弹射系统(2a)上固设有导向滑轮(26a)，所述导向滑轮(26a)用于改变钢索(25a)的方向。
7.一种基于权利要求1至6任一项所述基于功率回流原理的储能弹射装置所实施的储能弹射方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的一种基于功率回流原理的储能弹射装置所实施的储能弹射方法，其特征在于，所述步骤S3包括：动力源电机(1)储能过程中处于恒转速控制状态，由于步骤S2中动力源电机(1)输入转,与液压马达(2)的输出相等，因此要确保如下公式满足：
9.根据权利要求7所述的一种基于功率回流原理的储能弹射装置所实施的储能弹射方法，其特征在于，在功率储存阶段，根据行星齿轮组件传动原理可知如下公式：
10.根据权利要求7所述的一种基于功率回流原理的储能弹射装置所实施的储能弹射方法，其特征在于，根据储能系统(1a)结构可得以下公式：
...【技术特征摘要】
1.一种基于功率回流原理的储能弹射装置，包括储能系统(1a)和弹射系统(2a)，其特征在于：所述储能系统(1a)包括转动轴(6)以及动力衔接在转动轴(6)两端的动力源电机(1)和液压马达(2)，所述液压马达(2)配置有与其连通的液压泵(3)，所述液压泵(3)与液压马达(2)之间的排量比能够进行调节；
2.根据权利要求1所述的基于功率回流原理的储能弹射装置，其特征在于：所述前排行星齿轮组(b1)包括前排齿圈(b12)以及固套在转动轴(6)上的前排太阳轮(b11)，所述前排太阳轮(b11)和前排齿圈(b12)之间布置有前排行星轮(b13)，所述前排齿圈(b12)固定安装，所述传动轴(4)一端固装在前排行星轮(b13)上。
3.根据权利要求1所述的基于功率回流原理的储能弹射装置，其特征在于：所述后排行星齿轮组(b2)包括后排齿圈(b22)以及动力衔接在液压泵(3)上的后排太阳轮(b21)，所述后排太阳轮(b21)和后排齿圈(b22)之间布置有后排行星轮(b23)，所述后排齿圈(b22)与弹射系统(2a)动力输入端动力衔接，所述传动轴(4)远离前排行星轮(b13)的一端固装在后排行星轮(b23)上；所述后排太阳轮(b21)转动套装在转动轴(6)上。
4.根据权利要求3所述的基于功率回流原理的储能弹射装置，其特征在于：所述弹射系统(2a)包括导轨(21a)以及滚筒装置(24a)，所述导轨(21a...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙琦玮，
申请(专利权)人：重庆市名校联合中学校，
类型：发明
国别省市：
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