CN101850848A - 一种飞轮动力安全发射方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种飞轮动力安全发射方法及装置。本发明的目的在于克服现有技术缺点，提供一种本身动力小，重量轻，体积小，而发射动力大的一种飞轮动力安全发射方法及装置。所述方法是通过将作圆周动力的动力系统与一个质量大于发射体的飞轮惯性储能装置相连，动力系统将能量不断地输入给飞轮，飞轮将动力系统输入的能量以转动惯量的形式将能量累积储存起来，从而变成一个巨大的转动惯量，通过离合器瞬间传递给发射体，使发射体在瞬间获得足够能量，从而被加速到预先设定的速度，达到将发射体发射出去的目的。所述装置包括动力系统、惯性储能装置、离合器、动能输出装置、发射体。本发明用于汽车试验、飞机等的发射。

Description

一种飞轮动力安全发射方法及装置

技术领域

本发明涉及一种动力发射系统，特别涉及一种飞轮动力安全发射方法及装置。

技术背景

动力系统是用于发射汽车用于汽车碰撞试验以及飞机的常用装置，但由于汽车及飞机的质量大速度快，所以对动力系统的功率要求高，从而使发射装置的体积和重量增大，试验和使用成本增加。现在虽然也有相关技术对动力发射装置进行了一些改进，如中国专利局于1997.04.02公告的申请号94115859.4发明名称《飞机弹射及回收系统》，通过采用钢丝绳与活塞直接环连接的方式来发射，该发明虽然可靠实用，速度快，效率高，适于国产化等特点，但从工艺上难以做到发射飞机所需要的功率。又如中国专利局于2003.05.21公告的专利申请号为01807253.4发明名称《一种加速系统》也同样存在着功率达不到发射飞机所需要的要求。而美国海军所使用的是采用直径1米的蒸汽开口缸推动飞机的，每次使用的蒸汽量高达1吨，但该设备制造工艺复杂体积大，重量大，不利于安装使用，同时占据了船的大量空间和载重量。现在急需解决一种本身动力小，重量轻，体积小，而发射动力大的动力安全发射方法及装置。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺点，提供一种本身动力小，重量轻，体积小，而发射动力大的一种飞轮动力安全发射方法及装置。

为此，本发明提供了一种飞轮动力安全发射方法及装置，所述方法是通过将作圆周动力的动力系统与一个质量大于发射体的飞轮惯性储能装置相连，动力系统将能量不断地输入给飞轮，飞轮能将动力系统输入的能量以转动惯量的形式将能量累积储存起来，从而变成一个巨大的转动惯量，通过离合器瞬间传递给发射体，使发射体在瞬间获得足够能量，从而被加速到预先设定的速度；达到将发射体发射出去的目的。所述装置包括动力系统、飞轮、离合器、动能输出装置、发射体，其中所述的动力系统与飞轮惯性储能装置相连，动力系统将能源不断地输入给飞轮惯性储能装置，飞轮惯性储能装置能将动力系统输入的能量以转动惯量的形式将能量累积储存起来；所述离合器与飞轮惯性储能装置的位置相对应，当不相接触时离合器不起作用，两者之间不发生能量传递作用；当接触时离合器起作用，离合器将飞轮惯性储能装置的能量通过摩擦力的方式传递给连接在一起动能输出装置，所述动能输出装置与发射体相连，发射体获得动能后被发射出去。如将一个小功率的电动机与一个大重量的飞轮相连，飞轮的重量大于要发射的发射体的重量，通过电动机的不断地旋转带动与之相连的飞轮旋转，最后使飞轮的转速达到了与电动机所带动的转速，由于飞轮是作圆周运动，飞轮的线速度可以远大于发射体的速度，飞轮所贮存的能量已经远大于发射体发射时所需要的能量，当飞轮通过离合器将能量传递给发射体时，由于发射所需要的能量只是飞轮的很小一部分，所以飞轮在受到离合器的作用时并不会因为带动了发射体而停止旋转，仍然以比原来稍低的速度旋转，而发射体从飞轮获得能量后被发射出去。本发明通过飞轮的旋转速度的不断提高来累积获得能量，而在瞬间释放，从而有效地降低了发射所需要的功率。

在本发明提供的另一种飞轮动力安全发射方法及装置中，在所述飞轮的周围安装一个或一个以上的滚轮，滚轮的外沿与飞轮相接触，防止飞轮在旋转过程中偏离飞轮的轴心。因为当飞轮高速旋转时，飞轮所贮存的能量非常巨大，如果飞轮在旋转过程中偏离中心轴特别是在发射时，由于带动发射体旋转会受到外力的作用，这时如果产生偏离旋转运动将产生安全事故。现在在飞轮的周围如在飞轮的外沿对称安装一定数量的滚轮，由于滚轮本身是处于固定状态，所以当飞轮产生偏离旋转时就会对滚轮产生偏心的推力，滚轮受到飞轮的推力后会产生相反的力将飞轮推回到中心轴的位置。当然，滚轮除安装在飞轮的外沿外也可以安装在飞轮的其它部位，如安装在飞轮的下部或上部起到支撑或保持飞轮稳定的作用。

在本发明提供的另一种飞轮动力安全发射方法及装置中，所述离合器是摩擦式离合器，摩擦式离合方式比较容易制造和控制。当然，根据不同情况和需求，也可以采用离心式离合器或其它离合器。在所述摩擦式离合器上安装有摩擦力控制系统，摩擦力控制系统能准确控制摩擦力的大小。通过准确控制摩擦力的大小就可以准确控制给予发射体的动力的大小，准确控制了给予发射体的动力大小就能准确控制发射体的速度。所述摩擦力控制系统可以是液压伺服系统，液压伺服系统容易控制和操作。为了减少其它不定因素对摩擦力的干扰，在摩擦力控制系统与摩擦片之间安装平面轴承，通过平面轴承将摩擦力传递离合器。

本发明提供的另一种飞轮动力安全发射方法及装置中，所述动力输出装置是一个钢丝绳滚筒，滚筒上绕钢丝绳，钢丝绳与发射体相连。当离合器在摩擦动力的作用下与飞轮相连后，离合器将逐渐地与飞轮同速旋转，与离合器相连的钢丝绳滚筒也将逐渐地与飞轮同步旋转，钢丝绳滚筒上的钢丝绳也同样与钢丝绳滚筒同步运动，其速度由钢丝绳滚筒的直径及转速所控制，从而在钢丝绳的拉动下被加速。在钢丝绳滚筒的钢丝绳与发射体上安装脱钩机构，当发射体达到预先设定的速度后，发射体通过脱钩机构与钢丝绳脱离，从而被发射出去。根据需要，动力输出装置也可以安装变速系统，调整发射速度。

本发明提供的飞轮动力安全发射方法及装置与现有方法相比具有以下优点：

1.装置简单：本发明的装置比现有的发射系统结构简单；

2.体积小重量轻：与美国同类产品比，体积只有十分之一，重量只有四分之一；

3.制造成本低：本发明产品只有同类产品的五分之一。

下面通过附图描述的本发明的实施例，可以更清楚地理解本发明的构思、方法。

附图说明

附图1是本发明提供的一种飞轮动力安全发射方法及装置的一个实施例的原理示意图；

附图2是本发明提供的一种飞轮动力安全发射方法及装置的飞轮防止偏离的示意图。

具体实施方式

参照附图1，附图1描述了本发明提供的一种飞轮动力安全发射方法及装置的一个实施例的原理示意图：电动机1将能量通过皮带及皮带轮2传递给飞轮3，飞轮3的重量远大于飞机12的重量；当摩擦式离合器4与飞轮3不相接触时，飞轮3在电动机1的带动下将电动机1传递过来的能量不断地贮存起来，随着能量的不断增加，速度越来越快，贮存的能量越来越多。当进行发射时，液压伺服动力系统5通过中心轴6将压力传递给平面轴承7，中心轴6由支撑架10固定，中心轴6可以在支撑架10里上下移动，支撑架10通过固定点9固定；平面轴承7位于中心轴6与动能输出装置8之间，当动能输出装置8旋转时通过平面轴承7的作用，中心轴6可以不随之旋转保持不动。在液压伺服动力系统5的压力作用下，摩擦式离合器4与飞轮3产生摩擦作用，能量输出装置8在摩擦力的作用下开始旋转，能量输出装置8旋转时上面的钢丝绳13也同时运动，钢丝绳13运动带动脱钩机构11及与之相连的飞机12一起运动。根据摩擦力定律，摩擦力的大小等于压力与摩擦系数的乘积，摩擦系数是一定的；因此，压力越大，产生的摩擦力就越大，根据飞机12的重量、跑道距离、起飞速度的要求，可以确定钢丝绳13的拉力的大小，确定了钢丝绳13的拉力就可以知道需要多大的摩擦力，需要多大的摩擦力就可以确定液压伺服系统5需要提供多大的压力。由于飞轮3的重量远大于飞机12的重量，同时飞轮3的转速也远大于飞机12起飞所需要的速度，所以飞轮3完全可以将飞机带动。当飞机12到达跑道的起飞地点时，脱钩机构11与飞机12分离，飞机被发射出去。

参照附图2，附图2是本发明提供的一种飞轮动力安全发射方法及装置的飞轮防止偏离的示意图：在飞轮21的外沿分别安装了四个防止飞轮偏离的滚轮定位装置23、24、25、26。当飞轮21受到外力(如发射时)作用偏离飞轮中心轴22时，如偏向滚轮定位装置23时，飞轮21将对滚轮定位装置23的滚轮27产生推力，滚轮27受到飞轮21的推力后将通过滚轮27的滚轮中心轴28将推力传递到支撑架29上，由于支撑架29固定在固定壁30上，而固定壁30受到推力作用时产生反作用力，反作用力通过支撑架29、滚轮中心轴28传递到滚轮27上，滚轮27将反作用力作用在飞轮21上，使飞轮21又被推回到飞轮中心轴22。从而防止飞轮21偏离飞轮中心轴22，保证飞轮21的正常旋转，防止安全事故的发生。

上面所述实施例是对本发明进行说明，并非对本发明进行限定。本发明要求保护的构思、方法和范围，都记载在本发明的权利要求书中。

Claims (10)

1.一种飞轮动力安全发射方法及装置，其特征是：所述方法是通过将作圆周动力的动力系统与一个质量大于发射体的飞轮惯性储能装置相连，动力系统将能量不断地输入给飞轮，飞轮能将动力系统输入的能量以转动惯量的形式将能量累积储存起来，从而变成一个巨大的转动惯量，通过离合器瞬间将能量传递给发射体，使发射体在瞬间获得足够能量，从而被加速到预先设定的速度；达到将发射体发射出去的目的。

2.根据权利要求1所述的飞轮动力安全发射方法及装置，其特征是：所述装置包括动力系统、飞轮、离合器、动能输出装置、发射体，其中所述的动力系统与飞轮惯性储能装置相连，动力系统将能源不断地输入给飞轮惯性储能装置，飞轮惯性储能装置能将动力系统输入的能量以转动惯量的形式将能量累积储存起来；所述离合器与飞轮惯性储能装置的位置相对应，当不相接触时离合器不起作用，两者之间不发生能量传递作用；当接触时离合器起作用，离合器将飞轮惯性储能装置的能量通过摩擦力的方式传递给连接在一起动能输出装置，所述动能输出装置与发射体相连，发射体获得动能后被发射出去。

3.根据权利要求1或2所述的飞轮动力安全发射方法及装置，其特征是：在所述飞轮的周围安装一个或一个以上的滚轮，滚轮的外沿与飞轮相接触，防止飞轮在旋转过程中偏离飞轮的轴心。

4.根据权利要求1或2所述的飞轮动力安全发射方法及装置，其特征是：所述离合器是离心式离合器。

5.根据权利要求1或2所述的飞轮动力安全发射方法及装置，其特征是：所述离合器是摩擦式离合器。

6.根据权利要求5所述的飞轮动力安全发射方法及装置，其特征是：所述摩擦式离合器上安装有摩擦力控制系统，摩擦力控制系统能控制摩擦力的大小。

7.根据权利要求6所述的飞轮动力安全发射方法及装置，其特征是：所述摩擦力控制系统是液压伺服系统。

8.根据权利要求6或7所述的飞轮动力安全发射方法及装置，其特征是：所述摩擦力控制系统与摩擦式离合器之间通过平面轴承传递动力。

9.根据权利要求2所述的飞轮动力安全发射方法及装置，其特征是：所述动力输出装置是一个钢丝绳滚筒，滚筒上绕钢丝绳，钢丝绳与发射体相连。

10.根据权利要求9所述的飞轮动力安全发射方法及装置，其特征是：在所述与发射体相连的钢丝绳上安装脱钩机构。

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