CN101954974A - 连发飞机弹射器 - Google Patents
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Abstract
本发明名称为连发飞机弹射器，是一种在陆地、军舰和航母甲板上为飞机在短距离内起飞提供动力的设备。连发飞机弹射器包括一级加速主轴，二级加速主轴，传动轴，加速螺旋轨道，减速螺旋轨道，配重螺旋轨道，变速齿轮，转动动力源，加速轨道，主轴定位轮，传动小车，小车启动勾，小车手臂，手臂闭合弹簧，小车加速轮，小车定位轮，小车回传轨道，回传马达，小车启动轮，启动轮马达，启动轮开关，压力开关，设备总开关，总电源，设备钢骨架，轴承或轴瓦，电磁铁等组成。本发明可在5秒内把重四十吨的飞机在105米的距离内加速到80米/秒。本发明的特点是辅助设备少，维护简单，动力设备技术成熟，可采用燃气机，蒸气轮机等，可连续加速飞机起飞。
Description
技术领域
本发明涉及一种飞机弹射器，尤其是一种可以用于陆地、军舰和航母甲板上为飞机在短距离内起飞提供动力，且无复位时间要求，可连续发送飞机的飞机弹射器。
背景技术
作为航空母舰关键性的弹射器技术是限制航母发展的一个重要因素。在弹射技术发展的过程中，前苏联忽视了弹射器技术的持续性研究，最终航母采用了效率较低的滑跃式甲板起飞，综合作战效能不及美国超级航母的千分之一。自二十世纪八十年代起，美国意识到弹射技术是美国海军保持技术领先的诀窍之一，因此不仅大力发展这项技术，还严格限制一切和弹射器制造有关的机械加工技术的输出。
中国要发展航空母舰，飞机弹射器是中国建造航母的瓶颈之一，能否设计出适合中国冶金技术、加工技术及财力的飞机弹射器，是中国航母成败的关键之一。
美国海军从A系列气动转盘式弹射器，P系列火药转盘式弹射器，F系列惯性飞轮弹射器，H系列液压机械式弹射器，J系列喷气轻型弹射器，M系列燃气蒸汽弹射器，C系列开槽气缸弹射器，已经发展了七代弹射器，积累了大量关于弹射器设计和和加工制造的经验。本发明吸取了美军的经验教训，采用更简单的原理设计了连发飞机弹射器。
发明内容
本发明连发飞机弹射器要解决的技术问题是在中国现有的生产能力，技术水平及财力条件下如何实现在短距离跑道、军舰和航母的甲板上，为飞机短距离加速起飞提供动力的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：通过两级加速主轴的转动，让加速主轴上的加速螺旋轨道推动传动小车加速运动，传动小车带动飞机加速，在达到预定速度后起飞，传动小车则进入减速螺旋轨道减速，之后进入小车回传轨道，达到循环作业。由于同时采用多台传动小车，使传动小车循环过程不影响设备的加速作业。
本发明的有益效果是：可在约5秒钟内把重量约四十吨的飞机加速到80米/秒(约155节)，并可做到连续加速作业，即前一架飞机升空的同时，后一架飞机可以马上开始加速。由于本发明的结构简捷，占用空间少，辅助设备少，设备所占空间不及国外相似功能的飞机弹射器的四分之一。加工制作要求的技术水平较低，国内厂家可以加工制造，操作维护方便，可实现全自动化，可扩展空间大，对转动动力源的输出功率适当增加，对设备结构规格适当调整就可增加加速飞机的总重量和最大速度。本发明所需动力源为转动动力源，技术成熟，可使用电动机，内燃机，燃气轮机，蒸汽轮机等作为动力。本发明可单独设置转动动力源，也可利用军舰或航母的动力作为转动动力源，加上动力传动设备即可实现。当转动动力源的输出功率有限时，也可通过增加飞机起飞间隔时间，利用加速主轴所储存的转动能量来加速飞机。
附图说明
图1为本发明内部构成原理示意图；图2为本发明立面示意图；图3为本发明的剖面示意图；图4为本发明的加速主轴和转动动力源，传动轴关系示意图；图5为本发明的传动小车在小车加速臂张开状态的正立面示意图；图6传动小车在小车加速臂张开状态的侧立面图示意图；图7为本发明的传动小车在小车加速臂闭合状态的侧立面示意图；图8为本发明内部构成原理局部示意图。
图中：1.一级加速主轴，2.二级加速主轴，3.传动轴，4.加速螺旋轨道5.减速螺旋轨道，6.配重螺旋轨道7.变速齿轮，8.转动动力源，9.加速轨道，10.主轴定位轮，11.传动小车，12.小车启动勾，13.小车手臂，14.手臂闭合弹簧，15.小车加速轮，16.小车定位轮，17.小车回传轨道，18.回传马达，19.小车启动轮，20.启动轮马达，21.启动轮开关，22.压力开关，23.设备总开关，24.总电源，25.设备钢骨架，26.轴承或轴瓦，27.电磁铁。
具体实施方式
见图1，图2，图8：本发明，连发飞机弹射器包括一级加速主轴(1)，二级加速主轴(2)，传动轴(3)，加速螺旋轨道(4)，减速螺旋轨道(5)配重螺旋轨道(6)，变速齿轮(7)，转动动力源(8)，加速轨道(9)，主轴定位轮(10)，传动小车(11)，小车启动勾(12)，小车手臂(13)，手臂闭合弹簧(14)，小车加速轮(15)，小车定位轮(16)，小车回传轨道(17)，回传马达(18)，小车启动轮(19)，启动轮马达(20)，启动轮开关(21)，压力开关(22)，设备总开关(23)，总电源(24)，设备钢骨架(25)，轴承或轴瓦(26)，电磁铁(27)等组成。
见图1，图3，图4：一级加速主轴(1)，二级加速主轴(2)均为一定壁厚的钢管。在一级加速主轴(1)，二级加速主轴(2)，在各级加速主轴外表面装设有加速螺旋轨道(4)。加速螺旋轨道(4)的螺旋距离均是由小变大。在二级加速主轴(2)上加速螺旋轨道(4)的末端是减速螺旋轨道(5)，螺距是由大变小。加速螺旋轨道(4)的螺距是根据预先设定的飞机加速度来确定的，减速螺旋轨道(5)的螺距是根据预先设定的传动小车(11)减速时的加速度来确定的。
在一级加速主轴(1)，二级加速主轴(2)上设有配重螺旋轨道(6)，与加速螺旋轨道(4)和减速螺旋轨道(5)以加速主轴的轴心对称设置。当加速螺旋轨道(4)和减速螺旋轨道(5)的螺距较大时，配重螺旋轨道(6)装设于加速主轴钢管壁的外表面，当加速螺旋轨道(3)的螺距过小，无法加入配重螺旋轨道(5)时，配重螺旋轨道(5)装设于加速主轴钢管壁的内表面。
见图4：一级加速主轴(1)，二级加速主轴(2)，通过变速齿轮(7)，传动轴(3)与同一转动动力源(8)相连接。并通过变速齿轮(7)使二级加速主轴(2)的设定转速是一级加速主轴(1)设定转速的整倍数。一级加速主轴(1)和二级加速主轴(2)上的加速螺旋轨道(4)的转动重合点应是位于加速轨道(9)上经过此处的小车加速轮(15)的圆面的切线交点。
为一级加速主轴(1)和二级加速主轴(2)提供动力的转动动力源(8)可以是电动机，也可以是内燃机，燃气轮机，蒸汽轮机，但设备各项性能参数必须达到本发明自身运行及加速飞机的需要。转动动力源(8)可为本发明单独设置，也可和军舰或航母共用同一转动动力源(8)。
当配备的转动动力源(8)较小时，需要利用一级加速主轴(1)和二级加速主轴(2)所储存的转动动能，设定时应增加一级加速主轴(1)和二级加速主轴(2)的设定转速，以消除一级加速主轴(1)，二级加速主轴(2)为飞机加速过程中转速下降的影响。
见图3，加速轨道(9)位于一级加速主轴(1)和二级加速主轴(2)的正上方，并与一级加速主轴(1)和二级加速主轴(2)同向设置。
见图1，图5，图6，图7：加速轨道(9)上的装有传动小车(11)，传动小车(11)上设有小车加速轮(15)，小车加速轮(15)与加速螺旋轨道(4)侧面相接，当一级加速主轴(1)，二级加速主轴(2)转动时加速螺旋轨道(4)可推动传动小车(11)先做加速运动，至二级加速主轴(2)的末段，在减速螺旋轨道(5)的阻挡下作减速运动。
在加速轨道(9)上按一定距离装设有小车定位轮(16)，能保证传动小车(11)顺畅平稳通行。
见图8：在加速轨道(9)前端设有小车启动轮(19)，启动轮马达(20)，电磁铁(27)，启动轮开关(21)，通过小车启动轮(19)可以把小车送入加速轨道(9)，小车启动轮(19)与传动小车(11)上的小车启动勾(12)相对应，通过小车启动轮(19)上的电磁铁(27)配合工作，可保证传动小车(11)在小车启动轮(19)上向上运动时不打滑，不脱落，准确进入加速轨道(9)。
见图5，图6，图7，图8：传动小车(11)设有小车手臂(13)和手臂闭合弹簧(14)。当传动小车(11)处于小车启动轮(19)位置时，由于自重作用，小车手臂(13)为半张开，如果进入加速轨道(9)时有飞机前轮阻挡，可导致小车手臂(13)完全张开，托住飞机前轮。如果没有飞机前轮的阻挡，小车手臂(13)在手臂闭合弹簧(14)的拉力作用下闭合。
在加速轨道(9)的末端与小车回传轨道(17)相连，小车回传轨道(17)的末端与小车启动轮(19)相对应。小车回传轨道(17)由专用的回传马达(18)驱动。由于传动小车(11)是全套设备最容易损坏的部分，所以需在小车回传轨道(17)上装设数十辆传动小车(11)。并在小车回传轨道(17)上为传动小车(11)做必须的检查及相应的更换。
本发明设备设有设备总开关(23)及总电源(24)，以便于本发明设备启动和关闭。
本发明设备的设有设备钢骨架(25)，并在各转动部件的相应固定位置设置轴承或轴瓦(26)等辅助配件形成一套完整的设备。
本发明设备的各部分具体参数举例(一)：一级加速主轴(1)和二级加速主轴(2)可采用直径为1500mm，壁厚为40mm的钢管。一级加速主轴(1)的钢管长为3米，二级加速主轴(2)的钢管长为112米。加速螺旋轨道(4)和减速螺旋轨道(5)采用50mmX50mm以上截面的方钢，加速螺旋轨道(4)和减速螺旋轨道(5)与一级加速主轴(1)和二级加速主轴(2)的连接可采用焊接，也可采用半镶入式螺栓连接。二级加速主轴(2)的后十米装设减速螺旋轨道(5)。按飞机起飞加速度为30m/s2计算，一级加速主轴(1)的转速设定为300转/分，加速螺旋轨道(4)的初始螺距为0.3米，终端螺距为2.08米。二级加速主轴(2)的转速设定为1200转/分，加速螺旋轨道(4)的初始螺距为0.63米，终端螺距为3.93米。小车送在减速段的加速度为按400m/s2计算，减速螺旋轨道(5)初始螺距为3.93米，终端螺距为0.3米。所配转动动力源(8)功率约50兆瓦。以上配置的优点是多架飞机完全连续加速，无需等待时间。每架飞机加速的理论时间可以缩短到5秒种。飞机起飞准备时间需根据实际情况另外计算。
本发明设备的各部分具体参数举例(二)：本发明设备的各部分具体参数举例(一)：一级加速主轴(1)和二级加速主轴(2)可采用直径为1500mm，壁厚为40mm的钢管。一级加速主轴(1)的钢管长为3米，二级加速主轴(2)的钢管长为112米。加速螺旋轨道(4)和减速螺旋轨道(5)采用50mmX50mm以上截面的方钢，加速螺旋轨道(4)和减速螺旋轨道(5)与一级加速主轴(1)和二级加速主轴(2)的连接可采用焊接，也可采用半镶入式螺栓连接。二级加速主轴(2)的后十米装设减速螺旋轨道(5)。按飞机起飞加速度为30m/s2计算，一级加速主轴(1)的转速设定为330转/分，加速螺旋轨道(4)的初始螺距为0.3米，终端螺距为2.08米。二级加速主轴(2)的转速设定为1320转/分，加速螺旋轨道(4)的初始螺距为0.63米，终端螺距为3.93米。小车送在减速段的加速度为按400m/s2计算，减速螺旋轨道(5)初始螺距为3.93米，终端螺距为0.3米。所配转动动力源功率约10兆瓦。加速前要给一级加速主轴(1)，二级加速主轴(2)约3分种以上的启动时间，每架飞机加速后需考虑一级加速主轴(1)，二级加速主轴(2)转速恢复时间约20秒。本方案优点是可以充分利用两架飞机起飞的间隔时间，节省大量的转动动力源(8)的配置。缺点是飞机的实际加速效果不易准确控制。
采用本发明连发飞机弹射器加速起飞的飞机，其前轮应适当加固，以防止在加速过程中前轮脱落或连接部件出现变形。
当有飞机准备被加速起飞时，首先开启设备总开关(23)，使连发飞机弹射器进入工作状态，一级加速主轴(1)和二级加速主轴(2)转动并达到设定的工作速度。飞机首先进入加速区域，机身正对加速轨道(9)，按参数举例(一)的情况下以约1.5米/秒的速度运动至加速轨道上；按参数举例(二)以约1.65米/秒的速度运动至加速轨道上。当飞机前轮压在加速轨道(9)起始端时，操作人员接通启动轮开关(21)，小车启动轮(19)带动传动小车(11)进入加速轨道(9)，小车手臂(13)触到飞机前轮时，完全张开并托住飞机前轮。传动小车(11)在加速螺旋轨道(4)的推动下加速运动，并带动飞机一起加速。当飞机达到起飞速度升空，飞机前轮与传动小车(11)脱离，小车手臂(13)闭合，传动小车(11)继续运动进入减速螺旋轨道(5)。传动小车(11)受减速螺旋轨道(5)的阻挡，速度下降至约6米/秒后进入小车回传轨道(17)，这样完成一次加速任务。
连发飞机弹射器可采用自动化工作，即在加速轨道(9)的初始端装设压力开关(22)，通过压力开关(22)控制启动轮开关(21)，当准备起飞的飞机准确运动到加速轨道(9)前端时，前轮压住压力开关(22)，启动轮开关(21)连通，小车启动轮(19)推动传动小车(11)进入加速轨道(9)带动被加速的飞机，实现飞机加速任务。
如果在加速轨道(9)前端装设感应装置、能测到飞机的准确运动情况并加电脑及相关程序控制，可使自动化程度更高，更安全准确；加速轨道(9)全段和小车回传轨道(17)全段装设感应装置、自动检测设备、电脑及相关程序控制等，可实现全自动化。
Claims (9)
1.本发明名称为连发飞机弹射器包括一级加速主轴，二级加速主轴，传动轴，加速螺旋轨道，减速螺旋轨道，配重螺旋轨道，变速齿轮，转动动力源，加速轨道，主轴定位轮，传动小车，小车启动勾，小车手臂，手臂闭合弹簧，小车加速轮，小车定位轮，小车回传轨道，回传马达，小车启动轮，启动轮马达，启动轮开关，压力开关，设备总开关，总电源，设备钢骨架，轴承或轴瓦，电磁铁等组成。
2.根据权利要求1所述的飞机弹射器，其特征是连发飞机弹射器上装设有一级加速主轴，二级加速主轴，通过变速齿轮，传动轴与同一转动动力源相连接。并通过变速齿轮保持二级加速主轴设定转速是一级加速主轴设定转速的整倍数。
3.根据权利要求1，2所述的飞机弹射器，其特征是在一级加速主轴，二级加速主轴上装设有加速螺旋轨道，加速螺旋轨道的螺旋距离是由小变大。在二级加速主轴的末端，接着加速螺旋轨道是减速螺旋轨道，螺距是由大变小。加速螺旋轨道的螺距是根据预先设定的飞机加速度来确定的，减速螺旋轨道的螺距是根据预先设定的传动小车减速时的加速度来确定的。
4.根据权利要求1，2，3所述的飞机弹射器，其特征是连发飞机弹射器上装设有一级加速主轴，二级加速主轴，也可只设有一级加速主轴或设有其它数量的加速主轴。
5.根据权利要求1所述的连发飞机弹射器，其特征是加速轨道上设有传动小车，小车配有小车加速臂，可通过传动小车带动飞机前轮直接对飞机加速，无须其它辅助工具。
6.根据权利要求1所述的飞机弹射器，其特征是小车回传轨道和多台传动小车配合工作，使传动小车通过小车回传轨道自动复位，无须人工操作，无须系统单独留出传动小车复位时间。
7.根据权利要求1，2，3，4，5，6所述的飞机弹射器，其特征是设备本身可单独使用一个转动动力源或一组转动动力源，也可与军舰或航母的动力系统共同使用一个转动动力源或一组转动动力源。
8.根据权利要求1，2，3，4，5，6所述的飞机弹射器，其特征是转动动力源可以是电动机，也可以是内燃机，燃气轮机，蒸轮机等，但设备各项性能参数需达到本发明使用要求。
9.根据权利要求1，2，3，4，5，7，8所述的飞机弹射器，其特征是装设检测设备、感应设备、电脑及相应程序等可实现全自动化。
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