CN102241276A - 蒸气弹射装置 - Google Patents

Abstract

一种能帮助舰载机迅速起飞的蒸汽弹射装置。其特点是行走系统结构简单实用，有良好的连续往复性且加速快主要配件有：近十米长的偏心圆开口气缸套或是同心圆的开口气缸套若干个、大型活塞、活塞销、保护盖板等件组成。

Description

蒸气弹射装置

本发明直接涉及航母的蒸汽弹射器确切的说它就是蒸汽弹射器中的一种。本发明能打破洋人对航母弹射器的垄断。 

随着国家的强胜中国越来越需要航母，可就是这个能让战机迅速起飞的蒸汽弹射器却让大家众说纷云。本发明的目地就是构想出一种能让帮助舰载机迅速起飞的蒸汽弹射装置。其特点就是行走系统结构简单实用，并有良好的连续往复性且加速快主要配件有：近十米长的偏心开口气缸套或是同心园的开口气缸套若干个、活塞、活塞销、船形锤、弧形(半园)瓦盖或平面瓦盖、回位弹簧、可用于导向或保护滑动瓦盖的盖板等件组成。 

注：为方便说明以下弧形瓦盖也称为半园瓦盖或滑动瓦盖或瓦盖，蒸汽开口气缸套简称开口气缸或气缸开口或气缸套管，船形撞击锤简称为船形锤，超高压容器特指改变功能的单缸内燃机。 

图1是偏心园蒸汽开口气缸套。 

图2是同心园蒸汽开口气缸套。 

图3是两端均有活塞环的大型活塞。 

图4上部是长方柱下部是园柱的活塞销。 

图5船形锤。 

图6是给战机加速的往复车。 

图7是弧形瓦盖，按图B所需则是平面瓦盖。 

图8是弧形瓦盖的盖板，按图B所需则是平面盖板。 

图9这是一张组合图。 

图10是往复车1与船形锤2与大型活塞4和活塞销3的连接示意图。下面结合符图加以说明。 

一、如图1立面图所示，这是一段蒸汽气缸套管的示意图，在它的缸体上分别设有：1气缸体，2气缸开口也是活塞销运行轨道，为减少气缸开口与 活塞与瓦盖上下之间的间隙，在能承受高压气体压力的情况下要把这气缸开口处的缸套厚度尽可能的造薄一点，同时在不影响活塞销强度的状态下气缸开口2也是越窄越好。3固定盖板的镙栓孔。4瓦盖回位弹簧座。5是活塞运行管道。如图1气缸剖面图所示，这是多个气缸套管中的一段在它的两端均有管口接头2和3，在多个气缸套拼装对接中2与3的对接是严密不泄露气体的，如每段开口气缸十米长那么一条船有七到八段就够用了。除此外在这些气缸套组合后的两头端口上，一头与耐超高压蒸气的大口径阀门连接。一头还另设有带镙牙的“水桶盖”在它镙紧后也可将它部分焊死在气缸套端口上。同时还要在这水桶盖的内侧安装一块元柱形(中间无孔)的扁磁铁和缓冲橡胶垫，并将和水桶盖相排斥的磁铁固定在活塞的端面上(注：磁铁的直径略小于活塞直径)以此免除因突发故障致使活塞运行到终点所出现的安全隐患。但这磁力一定要用最强的磁铁才有效。具体的说法是当完成弹射任务后仍在运行的活塞、在快要到达气缸套的终点时，它首先所感受到的就是互相排斥的磁阻力然后撞到的才是橡胶垫。不过平时往返运行的活塞完全是靠高压气体来控制的，正常情况下活塞是不会碰到缓冲橡胶垫的即使是撞到也没事。 

二、如图2立面图所示，这是一段同心园气缸套管示意图，1是气缸体、2是平面瓦盖的弹簧座、3是平面瓦盖滑动的工作平台、4是气缸体上部的开口更是活塞销的运行轨道、5是大型活塞运行气缸，6是滑动瓦盖保护盖板的固定镙栓孔。同心园开口气缸套的优点是平面瓦盖有滑动的工作平台，这样在加工它时也就相对的容易，不需象图A气缸套那样的弧形瓦盖不易加工。如图2剖面图所示，1气缸体、2是平面瓦盖回位弹簧抵座、3是平面瓦盖尾部导向孔、4是气缸与气缸的对接端口，在多个4与4的对接中(除气缸开口外)它们是密不漏气的、5是固定滑动瓦盖盖板的镙栓孔见图8中的立面图2。 

三、如图3侧面图所示这是一个很大的活塞。在它的两端均设有活塞环槽其中1是气环槽、2是油环槽、3是活塞销孔、4是维修活塞时用的凹陷式外拉“把手”有了它在维修时就能十分方便的将它拉出。如图3俯视图所示，它代表着这个活塞一定是个园型的。4凹陷式外拉“把手”设置地儿、5是活塞体。 

四、如图4正面图所示这是一个专用的活塞销，其中1是安装甲板上面往复车用的部位、2是在甲板下面安装撞击锤的部位、3是安装在活塞销孔的部位。从其侧面图和俯视图来看这根活塞销上部是长方柱扁型的，其意思就是要最大限度的让蒸汽气缸套的开口、尽可能的小而窄以此减少气缸套开口的宽度，因为这个气缸开口的宽度越窄那么“瓦盖”封闭开口的速度就越快。所以活塞销上部要采用扁平的长方柱体用以适合窄的气缸开口。它的下半部则是园柱型的以便它能很好的安装在大型的活塞销孔内。不过这活塞销的下部最好采用镙杆旋入安装在活塞上，不过在活塞销的顶部同样要设有凹陷式外拉把手。在俯视图中1是活塞销的扁长方柱、2是活塞销中空、3是活塞销下部的园柱部份也是安装在活塞上的部分。 

五、如图5俯视图所示，这是一个很特殊的船型锤，1是船形锤的锤身、2是活塞销孔。它和开山用的大铁锤在功能上没什么区别，它是力大无比并打开动力与速度之门的神锤！有了它蒸汽弹射器就有了希望。不过这个锤的木柄孔内安装的不是木柄而活塞销。注意船形锤的船头其宽度、永远小于并排安装于气缸开口两边可滑动瓦盖它背后上方突起凸形的三角钢块的相间距离，也就是图7立面图三角钢块1到三角钢块2的宽度要大于船形锤其船头的宽度，否则各个滑动瓦盖将被船形锤击碎。注意船形锤其锤身的宽度略大于气缸开口的宽度，船形锤的长度与气缸开口两侧可单个滑动的瓦盖其宽度相同，注意滑动瓦盖的宽度越窄其关闭气缸开口的速度就越快。另外侧面图是实心的无话多说。 

六、如图6俯视图所示，这是在航母甲板上人们经常看见的往复车，1是车体、2是安装在活塞长方柱顶端的安装孔。至于它的侧面图是实心的无话多说。 

七、如图7平面图所示，这是一个非常关健的部件也是本发明的权力要求之一，它是关闭蒸汽气缸套管上方开口的大门。它由五个部分组成：1是三角型突起凸形的受冲击钢块并以钢琴键盘的方式排列，不同的是琴键是向下按键而且是单边设置，而本发明则是将三角钢块分别安装在气缸开口的两边排列。由于受到船形锤运动所击，因此气缸开口两边的每一个三角钢块，将被无情的向气缸开口两侧挤压并给锤柄即活塞销让出通道。建议三角形的钢块必须与整 个瓦盖铸造而成，其位设置于弧形瓦盖背后的上方(见图7平面图1和2)在工作时三角钢块它将不停的遭受到船形锤的巨大冲击且速度极快。2是瓦盖体。3是滑动轨用以在保护盖盖板下能自由的滑动。4是用来连接张力弹簧的弹簧座，有了它张力弹簧才有用武之地。5是张力弹簧它的作用就是在船形锤过后能迅速的让滑动瓦盖关闭气缸开口。现在来说立面图，图1和2就是三角型的突起凸形钢块。3是半园瓦盖体。4是张力弹簧座。5是滑动瓦盖的对接结合端面(也可把5做成凹凸的对接口)。下面再看正立面图、1是三角突起凸形受击钢块。2是半园瓦盖两边的沟槽，用此沟槽可把众多的瓦盖连成即可单独在气缸套开口两边滑动，又可防止蒸汽从汽缸开口处直接串出。为了让这些个瓦盖与蒸汽气缸体外园能很好的吻合，除上好的加工精度和弧度外，最好在它的下面还涂有润滑油自然其侧滑阻力将大大的减少。 

八、如图8平面图所示1是滑动瓦盖的盖板，此盖即可是一块型的也可是多块型的，即可是弧形的也可是平面的。只是它们都要在2的位置上用镙栓将其固定在气缸套开口的两边排列，其作用就给瓦盖做保护盖和导向轨使用。而侧面图1是半园瓦盖盖体、2是镙栓孔。再说立面图1是半园瓦盖盖体，如果是按图2同心园气缸套需要的话，这块保护盖板和瓦盖则是平面的。2是镙栓孔。3是瓦盖的滑动槽。要知道不管是半园瓦盖的保护盖板或是平面瓦盖的保护盖板，都是由图8中的平面、侧面、立面三图所组成它们是一个整体，有了这个保护盖板就能让各个瓦盖按规矩滑动并开启或关闭动力与速度之门。 

九、如图9所示，这是一张集气缸开口7、气缸体8、船形锤6、张力弹簧5、由众多并列气缸开口两边的弧形瓦盖或是平面瓦盖所组成的图。在这里船形锤的宽度是等于或大于蒸汽气缸开口宽度的这是其一，其二此锤的船形长度与弧形瓦盖的宽度相等，且瓦盖回位弹簧张力越大其关闭气缸开口的速度越快。9是甲板维修吊装时使用的窗口，在左边维修窗口9的甲板下面有经过改造的单缸或双缸式的内燃机和跟弹射气缸口径相吻合的气体阀门。在右边维修窗口9的下面则可把大型活塞从气缸套内抽出以便维修或更新。下面结合本图描述一下它的工作状况。 

工作情况：为了能形象的说明此图本人不得不把这图中的瓦盖与气缸开口画开一定的距离以便说明(实际上这瓦盖与瓦盖之间是相互连接的而且是互不影响独立滑动的)注意当船形锤从左边向右运行时，其锤下面所连接的活塞会在力大无比的高压蒸汽气体压力的推动下，不用吹灰之力便可带动直立于活塞销长方柱上部的船形锤，向右冲撞瓦盖背后上部突起的三角钢块，在它撞开第一对瓦盖到最宽的地方时，活塞销便顺利的通过了第一对瓦盖。此时该瓦盖被强行推向气缸开口两边并强行压缩张力弹簧5。当船形锤冲撞第二对瓦盖时，第一对瓦盖早以在张力弹簧5的作用下迅速将气缸套开口瞬间闭合。接着当船形锤冲撞第三对瓦盖时，随后第二对瓦盖也在弹簧5的作用下迅速关闭气缸套的开口。在此要特别说明的是：活塞销距离活塞受压工作面是有数倍与瓦盖的(注：这要看实际需要才知它的倍数)也就是说船形锤撞开瓦盖时，这对被撞开启的瓦盖与活塞前面的高压蒸气是有防泄露安全距离的，有了这个防泄漏的安全距离，船形锤就能顺利的打开各瓦盖而不泄漏蒸气。同时高压蒸汽也可正常的推动活塞，真正做到相关组件互不干扰各行其道，自然活塞销就可带动往复车以最快的速度把战机推向远方。以后每对瓦盖都以此类推的完成机械封堵和机械开启功能，只要保证活塞运行、往复车就能顺利的完成弹射战机的任务。---------有关左边维修窗口9下面所属的相关设备将在文章的后面有更为详细的阐述。 

十、如图10所示，此图咋一看怎么它象似一个汉字“王”不错它确实是王字。1是航母甲板上的往复车。2是撞开封闭气缸开口滑动瓦盖的船形锤。3是特制的活塞销它是连接固定往复车、船形锤和大型活塞的中流砥柱。4是大型活塞在它的两边均有活塞气环和油环(见图3侧面图1和2)为了能让两端的活塞环在气缸套内能长久的运行，所以我们还要在这活塞内放置电子油泵润滑系统，以便让它们能安全的长期为战机服务。那么这个“王”字又是怎样的工作呢？当高压蒸气通过导管进入开口气缸并推动活塞高速向前运行时，与活塞销连动的船形锤，也将依次撞开封闭气缸开口上面各个可滑动的瓦盖，注意速度极快！那么往复车自然而然的也就和甲板下面的船形锤、活塞保持同速至此我们就有了自己的蒸汽弹射器。要说这往复车怎么回来的，很简单就是在活塞的另一头再充入少量的高压蒸气至此活塞、船形锤、往复车的一个往返行程 完毕。 

至于锅炉、锅炉用的高压蒸气容器、导汽管路、压力传感器、排气阀、蒸气回收、球型直通阀门、弹射控制糸统等相关辅助设备本案不能一一说明。 

总而言之本发明也许就是美国人长期保守技术秘密的关健之一。虽然它是个古老的技术，但要想把它搞出来却是十分困难和复杂的，要说最难的应该是加工蒸汽气缸和耐高压的蒸气容器。又如加工半园瓦盖，因为它的弧形不仅要与气缸套的外园配合，而且瓦盖它自身上的所有的凹陷槽也是要加工精度的，否则它不仅盖不严气缸开口导致漏蒸气还不能自由滑动，还将严重影响活塞的动力。要的就是好的设备，没有好设备则无法加工弹射器所需的相关配件。至于图2所需要的气缸开口是平面盖板的则更容易加工。为了这个气缸套管有足够的强度，所以同心园气缸套从内径到外径的厚度较大，但它的优点是气缸开口两边其瓦盖却有了较大的滑动工作平台(见图2才立面图3)至于热涨冷缩而导致气缸套内径大小的微小差异将由活塞环的张力来补偿。还有一个疑问就是在活塞环与气缸开口与瓦盖之间确实是有间隙，这是由图1偏心园气缸所用的半园瓦盖所决定的，也是舰载机弹射起飞后会在甲板上留下一缕蒸气的原因所在。对此这就要看设计加工水平了水平越高甲板冒的蒸气就越少。然而图2同心园的气缸套则不存在这个问题，若能把平面瓦盖假焊死或用镙栓固定在同心园气缸开口上然后再镗缸，则更容易解决瓦盖与气缸活塞不相吻合的问题，因此强烈建议使用图2所示的气缸套，因为用平面瓦盖的气缸其开口的密封性能是最好的。 

下面就弹射器所用的高压蒸气“容器”再另加着重说明，对于这个容器可以说是人者见人智者见智。本人以为不管你用什么高压容器，如果仅凭烧锅炉而产生的高压蒸气，再导入高压容器并用它来弹射战机的话那注定是要失败的是绝对不行的！为了得到弹射战机所需要的巨大而突发的能量，所以我们必须要人为的给船上高压蒸气锅炉所产生的高压蒸气再加压这才是硬道理！那就是我们完全可以利用本案所述的“开口气缸套”和其口径完全相同的气缸套来解决这个问题。只是这个气缸套不再是开口的，它是全封闭加强型的气缸套约有20米长。想像一下我们能不能把一台特制大型“单缸内燃机的气缸”给它再 加长为有20米长的气缸套？回答肯定是能。然后在这加长20米的气缸基础上，再想象一下能不能把这20米长的气缸再变成超“高压容器”答案是肯定的能。既然有了这特制大型“单缸内燃机”和加长20米的气缸套，我想任何一家大型造船厂都能办得到！只是这个超高压容器要用和弹射器相同口径的活塞和相同的气缸而已。同时还要把这大型内燃机的进气接口，用大口径耐热耐高压导气管直接与锅炉的高压容器相连接。而另一头则用大口径阀门与本案所述的“蒸气弹射器”相连接。简明的说这段所谓超“高压容器”它就是一台不烧油体积很大的单缸内燃机。用电动机做动力并驱动飞轮曲轴转动，通过连杆推动活塞再压缩已有的(锅炉所产生的)高压容器内的蒸气。众所周知内燃机作功有进、压、爆、排四个功能，而本案所指的“单缸内燃机”它只有进气、压缩和排气三个功能。至于用多大多长的活塞连杆、用多长的曲轴臂(尽量延长曲臂才能得到较大活塞行程)用多长的气缸套这要根据实际最大弹射用气量来选择。现在就以专业语言来形容、这只有三个功能的单缸内燃机其作功顺序(注：为了叙述方便易懂我只能把水平与甲板下的气缸套故意说成是竖立的气缸套) 

一进气：当活塞从气缸上止点向下止点运行时，将主动吸入已有(锅炉所产生)的高压蒸气、而且是吸足了高压蒸气其动作极快也不需动力。 

二压缩：当活塞从气缸下止点向上止点运行时就自然压缩那吸足的高压蒸气，并使高压蒸气其能量达到超高压状态。这时将遇到一个问题就是活塞所压 缩的超高压蒸气它能弹射多少吨重的飞机，那就要看它所设计的最大进气量了和最大弹射吨位了。如要弹射一架全重为30吨的战机需要100立方米的高压蒸气，那你所设计的“高压容器”就要能自然充入(或装进)这么多的高压蒸气，再经过活塞压缩把它变成超高压气体，然后就可弹射这30吨的战机了，如要弹射15吨的战机那就要向容器充入50立方米的高压蒸气就可弹射这架战机了。由于活塞从上止点到下止点的行程是固定的，所以我们只能是通过控制进气量的多少来弹射轻重不一的战机了。 

还要说明的是活塞上止点上方的空间便是“燃烧室”。而本案所涉及的“燃烧室”是指至少有十米长全封闭加强型的气缸套，绝不是内燃发动机那小小的燃烧室。而这无开口加强型的气缸套，也正是我们急需要的超“高压容器”。以100米长的气缸套为例，其中气缸没有开口的超“高压容器”要占到20米，这20米中有活塞运行区域十米，高压蒸气被加压成超高压蒸气占十米。然后剩下的80米才是弹射战机用的开口气缸套。注意在20米与80米之间的接合处就是耐超高压阀门。 

三排气：当战机停在“往复车”前等待弹射时、超“高压容器”将迅速启动，在超高压容器内的活塞、运行到上止点时，耐高压阀门将被突然打开。那么怎样才能自动开启或关闭超“高压容器”即气缸终端的耐高压阀门呢？有三种选择：一、可以通过古老的磨盘推杆方式，也就是把长长的推杆安装在气缸体外，并选择飞轮与活塞上止点的飞轮正时点、在活塞到达上止点时，飞轮正时点上所安装的推杆在便可顶开球型直通阀门的手柄。显然这个办法太笨不可取，最好的方法是选择气动阀或是电磁阀简单易行好用，并推动本案所述的蒸气弹射装置作功，然而关闭这个直通阀将由弹簧的张力来完成。想像一下这烧锅炉所产生的高压蒸气被大型活塞在气缸内再加压后，它所产生的能量是巨大的超前的。如果觉得一台超高压容器所产生的蒸气力量还不够的话，那么就再弄它一台与它并联安装。或是把两套活塞连杆组件共用一根曲轴，但两个活塞必须是同时进气同时压缩。从而得到一条双活塞，即出现两个超高压容器内的蒸气专供一个弹射器使用状态，那个能量是不言而喻的。由此可见让它弹射一架战机不是轻而易举的事吗？要提醒的是本超高压容器的作功与内燃发动机的作功是有区别的，内燃发动机的曲轴活塞每分钟可转几千转，而本案所提超高压容器的活塞曲轴每分钟可能才作一个行程。也正是因为有了这个慢动作，所以弹射几十吨重的大型飞机其梦想才能成为现实。其实超高压容器与弹射器这两个大家伙，它们是不可分的一家兄弟谁也离不开谁，而且工作起来的效率是非常高也非常的默契时间短速度快，只要几分钟就能弹射一架战机。最后要说的是由于单缸内燃机的附图过于复杂，本人又缺乏制图经验所以想把它画出来实在太难，因此有关单缸内燃机这个超“高压容器”的说明书附图就不得不省略了还请谅解为盼。 

Claims (8)

1.一种能帮助战机迅速起飞的蒸汽弹射装置。其特点是在蒸气气缸套开口两边装有受船形锤撞击后，便可向两侧滑动的半园瓦盖或是平面瓦盖。

2.根据权力要求1所述的半园瓦盖或是平面瓦盖它们的背后上方都有突起的凸形三角钢块。

3.一种能把活塞、船形锤、往复车、活塞销连为一体的“王”字结构。

4.根据权力要求3所述的一种可在气缸套内用于蒸汽弹射的活塞、船形锤、往复车、活塞销连为一体所组成的“王”字形组件结构。

5.可在气缸套上部通体开口，并能承受高压蒸汽的高强度气缸套。

6.根据权力要求5所述的可在气缸套上部通体开口，并能承受高压蒸汽的高强度气缸套有两种：一种通体是偏心园的开口气缸套，另一种通体是同心园的开口气缸套。

7.一种只有三个作功性能并用它来给高压蒸气再加压的单缸内燃机。

8.根据权力要求7所述的一种只有三个作功性能并用它来给高压蒸气再加压的单缸内燃机。它的进气是用导气管和锅炉高压容器相连接的，它的排气是用直通阀门连接蒸气弹射器的。

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