CN102198865A - 航母舰载机蒸汽弹射器及其弹射方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种航母舰载机蒸汽弹射器及其弹射方法，其结构是由起飞跑道，滑车，滑车通道，主牵引绞车，副牵引绞车、弹射汽缸和弹射程序控制器，其中，滑车通道设置在航母滑跃式起飞跑道或水平式起飞跑道的中间，滑车设置在滑车通道之中，主牵引绞车和副牵引绞车设置在起飞跑道下方的机舱之中，主牵引绞车和副牵引绞车的钢索分别与滑车的前后两端连接，弹射汽缸设置在位于起飞跑道的起点处滑车通道的底部；本发明采用气动和机械两种牵引方式实现舰载机的弹射起飞，克服了传统蒸汽弹射器的体积大、耗能高、不易加工和使用寿命短的不足，为我国的航母建设提供一种全新的航母舰载机弹射器。

Description

航母舰载机蒸汽弹射器及其弹射方法

技术领域

本发明涉及一种军事装备或航母舰载机弹射器，具体的说是一种航母舰载机蒸汽弹射器及其弹射方法。

背景技术

目前，美军使用的蒸汽弹射器在使用中存在的不足是：蒸汽弹射器的两个汽缸都是开口汽缸，两个活塞是固定在一起的，直接通过活塞上的拉钩来驱动跑道上的滑梭，弹射速度是固定不变的。跑道上的滑梭复位是通过另外一套汽动装置来完成，因而，设备体积庞大，占有较大空间，消耗能量大，制造成本高，运行成本高，维修成本高，由于采用活塞直接驱动滑梭，所以在两个并行的活塞上设置滑梭连接板从98.5米厂的开缝汽缸中向外伸出，由于长长开缝的存在，不仅加大了汽缸加工难度，还必须采用特殊的密封装置对开缝密封，以保证汽缸内的200牛/平方厘米的蒸汽压力，由于长长开缝的存在，汽缸在使用过程中很容易变形，造成汽缸功率下降，影响汽缸的使用寿命，由于美军使用的蒸汽弹射器的制造工艺相当复杂，目前只有美国掌握制造蒸汽弹射器的技术，由于美国对外技术封锁，除了卖英国法国军方的航母上使用外，其他国家还无法获得蒸汽弹射技术。因此，目前美军使用的蒸汽弹射器，除了体积大、造价高、耗能高、维修和使用寿命也使美军倍感头疼，根据报道蒸汽弹射器使用500次就要大修，大修一次停用两天，气缸寿命是2000次，即弹射2000架次，气缸配件就要更换，更换一次停用2个月，所以美军也正在寻找新的弹射器替换方案，目前还未有好的结果。

发明内容

本发明的技术任务是克服上述缺点，提供一种结构简单、设计合理、体积小、使用方便、安全性高，能在各吨位上使用的能适应各种机种作舰载机的航母舰载机弹射器。

本发明的技术方案是按以下方式实现的：其结构是由起飞跑道，滑车，滑车通道，汽缸和弹射程序控制器组成，其中，汽缸是由弹射汽缸和阻尼汽缸组成，阻尼汽缸接在活塞弹射行程的末端，滑车通道设置在起飞跑道的中间，滑车设置在滑车通道之中，汽缸设置在滑车通道的下方，滑车的底部设置有牵引钢索平衡滑轮和返回钢索平衡滑轮，牵引钢索的中间绕在牵引钢索平衡滑轮上，牵引钢索的两个端头分别穿过汽缸两端的汽缸盖与设置在汽缸中的活塞左端固定，返回钢索的中间绕在返回钢索平衡滑轮上，返回钢索的两个端头分别穿过汽缸盖与气缸中活塞的右端固定，汽缸盖中心设置有与牵引钢索和返回钢索直径相吻合的圆孔，圆孔处设置有密封件，汽缸的两端通过管道与蒸汽储罐连接，管道上设置有电磁阀；

滑车通道是由上盖板、滑槽组成，滑槽的上部设置有翻边，翻边与起飞跑道的底部固定在一起，上盖板的中间设置有上开缝，上盖板两边与起飞跑道平行并与滑槽上部的翻边固定在一起，滑槽的两端分别设置有行程传感器，行程传感器通过数据线与弹射程序控制器连接提供开关控制信号。

滑车是由车架、滚轮、牵引钢索平衡滑轮、返回钢索平衡滑轮和滑梭连接板组成，牵引钢索平衡滑轮和返回钢索平衡滑轮通过轴座固定在车架的底部，车架呈水平放置的工字型，中间水平部分为车横梁，两边垂直部分为滚轮固定板，滚轮分上下两排设置在车架两边的固定板上，固定板上部两边的两排滚轮与上盖板底部滚动相接，固定板下部两边的两排滚轮与滑槽底部滚动相接，滑梭连接板纵向设置在横梁的中间，其上部穿过上盖板中间的开缝向上露出与滑梭连接，滑梭与飞机前轮连接，与牵引钢索平衡滑轮和返回钢索平衡滑轮连接的牵引钢索和返回钢索，在滑车通道两端分别绕过反向滑轮与穿过汽缸盖两端的圆孔汽缸中的活塞两端连接。

汽缸采用双缸平行设置，设定汽缸的左端为活塞的弹射起点，牵引钢索经滑槽左端换向滑轮换向后于起飞跑道右端飞机起飞起点的滑车连接，汽缸的左端的弹射汽缸设置有带电磁阀的三通管，三通管上设置大口径进汽口和三通管排气口，大口径进汽口与储气罐连接，汽缸右端的阻尼汽缸左端设置有带电磁阀的排汽管，阻尼汽缸的右端设置小口径进汽口，小口径进汽口通过管道与储汽罐连接，储汽罐通过管道与蒸汽锅炉连接，电磁阀全部通过导线与弹射控制器连接。

弹射汽缸分段设计，通过法兰连接，弹射汽缸的右端通过法兰连接阻尼汽缸。

弹射汽缸是气压缸，通过管道与储气罐连接，储气罐通过管道与空压机连接。

本发明的航母舰载机蒸汽弹射器的弹射方法，具体弹射步骤如下：

1)蒸汽锅炉向储汽罐充汽升压，当压力增至200N-300N/cm²时待机备用；

2)滑车位于起飞跑道的起点，与滑梭连接板连接的滑梭与停放在跑道起点的飞机前轮连接，舰载机处于待命状态；

3)当调度员下达起飞命令后，弹射程序控制器控制控制汽缸左端大口径进汽口的电磁阀打开，排气口的电磁阀关闭，储汽罐向汽缸注入高压蒸汽，驱动活塞高速向右移动，牵引钢索牵引滑车沿滑槽向同时高速左移动，起飞跑道上的滑梭同时推动飞机前轮高速向左滑行直至到达舰载机起飞速度，在即将到起飞跑道终点时飞机达到起飞速度，滑梭与飞机前轮分离，舰载机升空；

4)当滑梭与舰载机分离的瞬间，起飞跑道终点处的传感器触发，弹射程序控制器控制汽缸左端三通管的大口径进汽口电磁阀关闭，出汽口电磁阀打开，汽缸右端上的大口径排气口上的电磁阀关闭，活塞向右进入阻尼汽缸对阻尼汽缸中的汽体进行压缩，形成反弹制动阻止活塞继续右行，迫使活塞停止反弹向左返回，此时，弹射程序控制器控制弹射汽缸左端的排汽口电磁阀打开排汽减压，阻尼汽缸右端的小口径进汽口电磁阀开启，向阻尼汽缸右端充汽增压，推动活塞向左移动回到弹射汽缸左端起始点，由于飞机跑道上的滑梭通过牵引钢索与活塞联动，所以滑梭在牵引钢索的牵引下返回起飞起点待命，汽缸右端小口径反向进汽电磁阀关闭，大口径排气阀打开待机，等待下一次弹射。

本发明的优异效果是：

1)由于采用活塞通过牵引钢索滑车和滑梭的柔性联动机制，因而，弹射器不受起飞跑道长度限制，也不受跑道弧度限制，因此，不仅可以在滑跃式航母上使用，更可以在平面跑道上使用。

2)气缸和滑槽可以分段加工，然后连接组合，因此，气缸不受长度限制，跑道不受弯曲度限制，所以可以适应滑跃式起飞跑道，更可以适应水平起飞跑道。

3)弹射汽缸采用封闭式设计与美国的开口汽缸相比，具有工艺简单，易于加工，由于采用活塞通过牵引钢索联动滑车和滑梭，漏汽点只是牵引钢索穿与汽缸盖中孔之间的环形细小间隙，与美国弹射汽缸上的与气缸长度等长的开缝相比，具有良好密封效果，节约蒸汽，降低耗能，提高蒸汽的利用率；

4)使用密闭弹射汽缸，与美军的开口弹射汽缸相比，在相同汽缸直径和蒸汽压力下，具有更好的节能效果和较高的输出功率，还可以使用航母上的任何动力，比如即可以使用核动力航母的蒸汽，也可以使用常规航母上的电力或内燃机驱动空压机提供高压空气；

5)另外采用阻尼汽缸和反向充汽复位技术，省去了美军使用的外加滑梭蒸汽返回气缸系统，因而具有占有空间小，操作使用方便灵活，减少故障率有效延长使用寿命等特点。

6)汽缸采用平行排列，活塞独立在各自汽缸中运行，但又同时牵引同一根与滑车上平衡滑轮连接的牵引钢索的驱动方式，两个活塞既可以同时牵引一架告诉舰载机，也可以一个活塞单独工作驱动低速无人机，还可以先后接力式牵引弹射预警机或无人机，上述弹射方式美军的蒸汽弹射器无法实现，因为美军的蒸汽弹射器的两个活塞是固定在一起的，直接通过活塞来驱动跑道上的滑梭，弹射速度是固定不变的。

附图说明：

图1是航母舰载机弹射器在滑跃式航母上的使用结构示意图；

图2是蒸汽弹射器的断面结构示意图

图3是滑车的仰视结构示意图；

图4是滑车的俯视结构示意图；

图5是气缸的左端局部结构示意图；

图6是阻尼气缸的结构示意图。

附图标记说明：起飞跑道1、滑车2、汽缸3、牵引钢索4、上盖板5、滑槽6、储汽罐7、活塞8、导向滑轮9、曲面滑轮10、换向滑轮11、牵引钢索平衡滑轮12、返回钢索13、返回钢索平衡滑轮14、滚轮15、三通管16、三通管排汽口17、小口径进汽管18、阻尼汽缸19、弹射汽缸右端排汽口20、汽缸盖21、滑梭连接板22。

具体实施方式

参照附图对航母舰载机蒸汽弹射器及其弹射方法作以下详细的说明。

如附图所示，本发明的航母舰载机蒸汽弹射器，其结构是由其结构是由起飞跑道1，滑车2，滑车通道，汽缸3和弹射程序控制器组成，其中，汽缸3是由弹射汽缸3和阻尼汽缸19组成，阻尼汽缸19接在活塞弹射行程的末端，滑车通道设置在起飞跑道1的中间，滑车2设置在滑车通道之中，汽缸设置在滑车通道的下方，滑车2的底部设置有牵引钢索平衡滑轮12和返回钢索平衡滑轮14，牵引钢索4的中间绕在牵引钢索平衡滑轮12上，牵引钢索4的两个端头分别穿过汽缸两端的汽缸盖21与设置在汽缸中的活塞8左端固定，返回钢索13的中间绕在返回钢索平衡滑轮14上，返回钢索13的两个端头分别穿过汽缸盖21与气缸中活塞8的右端固定，汽缸盖21中心设置有与牵引钢索4和返回钢索13直径相吻合的圆孔，圆孔处设置有密封件，汽缸的两端通过管道与蒸汽储罐连接，管道上设置有电磁阀；

滑车通道是由上盖板5、滑槽6组成，滑槽6的上部设置有翻边，翻边与起飞跑道1的底部固定在一起，上盖板5的中间设置有上开缝，上盖板5两边与起飞跑道1平行并与滑槽6上部的翻边固定在一起，滑槽6的两端分别设置有行程传感器，行程传感器通过数据线与弹射程序控制器连接提供开关控制信号，

滑车2是由车架、滚轮15、牵引钢索平衡滑轮12、返回钢索平衡滑轮14和滑梭连接板22组成，牵引钢索平衡滑轮12和返回钢索平衡滑轮14通过轴座固定在车架的底部，车架呈水平放置的工字型，中间水平部分为车横梁，两边垂直部分为滚轮固定板，滚轮15分上下两排设置在车架2两边的固定板上，固定板上部两边的两排滚轮与上盖板5底部滚动相接，固定板下部两边的两排滚轮与滑槽6底部滚动相接，滑梭连接板22纵向设置在横梁的中间，其上部穿过上盖板5中间的开缝向上露出与滑梭连接，滑梭与飞机前轮连接，与牵引钢索平衡滑轮12和返回钢索平衡滑轮14连接的牵引钢索4和返回钢索13在滑车通道两端分别绕过反向滑轮11和穿过汽缸盖21两端的圆孔与汽缸中的活塞8两端连接。

汽缸采用双缸平行设置，设定汽缸的左端为活塞8的弹射起点，牵引钢索4经滑槽6左端换向滑轮11换向后于起飞跑道1右端飞机起飞起点的滑车2连接，汽缸的左端的弹射汽缸3设置有带电磁阀的三通管16，三通管16上设置大口径进汽口和三通管排气口17，大口径进汽口与储气罐7连接，汽缸右端的阻尼汽缸19左端设置有带电磁阀的排汽管20，阻尼汽缸19的右端设置小口径进汽口18，小口径进汽口18通过管道与储汽罐7连接，储汽罐7通过管道与蒸汽锅炉连接，电磁阀全部通过导线与弹射控制器连接。

为了降低传统98.5米长的汽缸加工难度，弹射汽缸3可以采用分段设计加工，然后将隔断汽缸通过法兰连接到所需要的长度，弹射汽缸3的右端通过法兰连接阻尼汽缸19。

弹射汽缸3可以是气压缸，通过管道与储气罐7连接，储气罐7通过管道与空压机连接。

本发明的蒸汽弹射器如果用于滑跃式航母，在起飞跑道终点的弯曲部分底部可设置曲面滑轮10和导向滑轮9为牵引钢索4导向和减少与甲板的摩擦。

本发明的航母舰载机蒸汽弹射器的具体结构不限于说明书的内容，在具体实施过程中可以灵活调整，以适应不同航母或舰载机的弹射。

本发明的航母舰载机蒸汽弹射器的弹射方法，具体弹射步骤如下：

1)蒸汽锅炉向储汽罐充汽升压，当压力增至200N-300N/cm²时待机备用；

2)滑车位于起飞跑道的起点，与滑梭连接板连接的滑梭与停放在跑道起点的飞机前轮连接，舰载机处于待命状态；

3)当调度员下达起飞命令后，弹射程序控制器控制控制汽缸左端大口径进汽口的电磁阀打开，排气口的电磁阀关闭，储汽罐向汽缸注入高压蒸汽，驱动活塞高速向右移动，牵引钢索牵引滑车沿滑槽向同时高速左移动，起飞跑道上的滑梭同时推动飞机前轮高速向左滑行直至到达舰载机起飞速度，在即将到起飞跑道终点时飞机达到起飞速度，滑梭与飞机前轮分离，舰载机升空；

4)当滑梭与舰载机分离的瞬间，起飞跑道终点处的传感器触发，弹射程序控制器控制汽缸左端三通管的大口径进汽口电磁阀关闭，出汽口电磁阀打开，汽缸右端上的大口径排气口上的电磁阀关闭，活塞向右进入阻尼汽缸对阻尼汽缸中的汽体进行压缩，形成反弹制动阻止活塞继续右行，迫使活塞停止反弹向左返回，此时，弹射程序控制器控制弹射汽缸左端的排汽口电磁阀打开排汽减压，阻尼汽缸右端的小口径进汽口电磁阀开启，向阻尼汽缸右端充汽增压，推动活塞向左移动回到弹射汽缸左端起始点，由于飞机跑道上的滑梭通过牵引钢索与活塞联动，所以滑梭在牵引钢索的牵引下返回起飞起点待命，汽缸右端小口径反向进汽电磁阀关闭，大口径排气阀打开待机，等待下一次弹射。

本发明的航母舰载机蒸汽弹射器与美军的蒸汽弹射器相比，无论是设备造价，还是使用成本，还是灵活性和安全性，都要比开缝汽缸的蒸汽弹射器好，技术难度要小容易实现，使用寿命也比开缝汽缸蒸汽弹射器要长。由于本发明的蒸汽弹射器采用模块化设计，无论是加工制作、安装使用，还是保全维修都非常简单方便。

目前中国急需强大的海防和足够数量的航母战斗群来保卫我们的380万平方公里的海洋国土，希望国知局尽快与中国军方联系，向他们推荐本发明的技术方案或供他们参考，尽快应用于我国的航母建设，实现现代化军事强国的中国航母梦。

Claims (5)

1.航母舰载机蒸汽弹射器，其特征在于，包括起飞跑道，滑车，滑车通道，弹射汽缸和弹射程序控制器，其中，滑车通道设置在起飞跑道的中间，滑车设置在滑车通道之中，弹射汽缸设置在滑车通道的下方，滑车的底部设置有牵引索平衡滑轮和返回索平衡滑轮，牵引索的中间绕在牵引索平衡滑轮上，牵引索的两个端头分别穿过两个汽缸盖与设置在弹射汽缸中的活塞左端固定，返回索的中间绕在返回索平衡滑轮上，返回索的两个端头分别穿过弹射汽缸的汽缸盖与气缸中活塞的右端固定，弹射汽缸的汽缸盖中心设置有与牵引索和返回索直径相吻合的圆孔，圆孔中设置有密封件，弹射汽缸的两端通过管道与蒸汽储罐连接，管道上设置有电磁阀；

滑车通道是由上盖板、滑槽组成，滑槽的上部设置有翻边，翻边与起飞跑道的底部固定在一起，上盖板的中间设置有上开缝，上开缝两边与起飞跑道平行并与滑槽上部的翻边固定在一起，滑槽的两端分别设置有行程传感器，行程传感器通过数据线与弹射程序控制器连接提供开关控制信号，

滑车是由车架、滚轮、牵引索平衡滑轮、返回索平衡滑轮和滑梭连接板组成，牵引索平衡滑轮和返回索平衡滑轮通过轴座固定在车架的底部，车架呈水平放置的工字型，中间水平部分为车横梁，两边垂直部分为滚轮固定板，滚轮分上下两排设置在车架两边的固定板上，固定板上部两边的两排滚轮与上盖板底部滚动相接，固定板下部两边的两排滚轮与滑槽底部滚动相接，滑梭连接板纵向设置在横梁的中间，其上部穿过上盖板中间的开缝向上露出与滑梭连接，滑梭与飞机前轮连接，位于横梁的底部设置有牵引索平衡滑轮和返回索平衡滑轮，与牵引索平衡滑轮和返回索平衡滑轮连接的牵引索和返回索在滑车通道两端分别绕过反向滑轮在穿过汽缸盖两端的圆孔弹射汽缸中的活塞两端连接；

2.据权利要求1所述的航母舰载机弹射器，其特征在于，弹射汽缸采用双缸并排设置，假设弹射汽缸的左端为活塞弹射起点，牵引索经滑槽左端换向滑轮换向后于起飞跑道右端飞机起飞起点的滑车连接，汽缸的左端设置有带电磁阀的大口径进汽口和排气口，大口径进汽口与储气罐连接，汽缸的右端设置有大口径排气口和小口径进汽口，小口径进汽口通过管道与储汽罐连接，储汽罐通过管道与蒸汽锅炉连接，电磁阀通过导线与弹射控制器连接。

3.据权利要求2所述的航母舰载机弹射器，其特征在于，弹射汽缸的两端分别设置有带电磁阀的排气口。

4.据权利要求1所述的航母舰载机弹射器，其特征在于，弹射汽缸是气压缸，通过管道与储气罐连接，储气罐通过管道与空压机连接。

5.航母舰载机蒸汽弹射器的弹射方法，具体弹射步骤如下：

1)蒸汽锅炉向储汽罐充汽升压，当压力增至200N-300N/cm²时待机备用；

2)滑车位于起飞跑道的起点，与滑梭连接板连接的滑梭与停放在跑道起点的飞机前轮连接，舰载机处于待命状态；

3)当调度员下达起飞命令后，弹射程序控制器控制控制汽缸左端大口径进汽口的电磁阀打开，排气口的电磁阀关闭，储汽罐向汽缸注入高压蒸汽，驱动活塞高速向右移动，牵引索牵引滑车沿滑槽向同时高速左移动，起飞跑道上的滑梭同时推动飞机前轮高速向左滑行直至到达舰载机起飞速度，在即将到起飞跑道终点时飞机达到起飞速度，滑梭与飞机前轮分离，舰载机升空；

4)当滑梭与舰载机分离的瞬间，起飞跑道终点处的传感器触发，弹射程序控制器控制汽缸左端大口径进汽口电磁阀关和右端大口径排气口电磁阀关闭，活塞对汽缸右端剩余行程中的汽体进行压缩，形成反弹制动气压阻止活塞继续右行，活塞弹射停止，然后弹射程序控制器控制小口径反向进汽电磁阀开启，向汽缸充汽，推动活塞向左移动到汽缸左端起始点，由于飞机跑道上的滑梭通过牵引索与活塞联动，所以滑梭在牵引索的牵引下返回起飞起点待命，汽缸右端小口径反向进汽电磁阀关闭，大口径排气阀打开待机，等待下一次弹射。

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