CN103183133B - 航母舰载机弹射器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种航母舰载机弹射器，属于航母装备技术领域，弹射器包括动力装置、离合器、启动盘、传动盘、负载盘、传动钢索、松紧调节器、牵引钢索、负载拉钩、刹车机构，控制系统和往复车；启动盘、传动盘和负载盘为正圆锥台结构，其圆锥面上开有螺距沿母线方向的螺旋槽口，传动盘和负载盘通过主轴同轴固定成一体，传动盘的小端连接负载盘的大端，启动盘对应位于传动盘一侧，启动盘的大小端方向与传动盘的大小端方向相反；启动盘、传动盘和负载盘通过各自的安装支架安装在甲板下方的空间内，只需要根据弹射要求合理设计启动盘、传动盘和负载盘的规格参数，能方便和准确的得到舰载机弹射起飞所需的加速度。

Description

航母舰载机弹射器

技术领域

发明涉及航母舰载机的弹射起飞方式的一种弹射装置，具体涉及一种航母舰载机弹射器，属于航母装备技术领域。

背景技术

航母不仅要解决舰载机的问题，还要帮助他们从航母上起飞。面对舰载机起飞的世界性难题，世界主流的起飞方式有三种：滑跃起飞、蒸汽弹射和电磁弹射。

滑跃起飞由英国首创，用于本国研制的轻型航母，就是在航母甲板舰艏向上弯曲一定的角度，英国一般为12度，此种方式有助于飞机在滑行中产生一个向上的能量机动，帮组飞机减少起飞滑跑距离。前苏联的库茨涅佐夫级航母也采用了类似起飞方式，库茨涅佐夫级属于中型(重型)航母范畴，也等于是把此种起飞方式的作用发挥到极限化。滑跃起飞的优势在于，其结构比较简单，不产生多余的能量和人员消耗。也能在一定程度上减轻航母的研制成本和重量。减少控制流程等，比较适用于中小型航母；但是缺点也非常的明显：这种起飞方式就意味着航母舰载机必须依靠自身动力起飞。不能借助任何外力，这就必须要舰载机本身拥有足够的瞬时能量机动能力，且战机起飞的效率比较低。

目前，拥有蒸汽弹射器与电磁弹射器设计制造技术的只有美国，其中电磁弹射目前还停留在理论研究阶段。蒸汽弹射器实际就是一台往复式蒸汽机，只不过其动力冲程很长。蒸汽弹射器由发射系统、蒸汽系统、拖索张紧系统、润滑及控制系统等部分组成。工作时，由锅炉产生高压蒸汽，并把这种高压蒸汽储存在蒸汽室里，弹射前，用拖索将舰载机钩在往复车上，一旦将高压蒸汽充入汽缸筒，蒸汽的巨大压力推动活塞，活塞带动往复车，往复车带动舰载机飞速向前滑动，从而将飞机弹射出去。如美国的C-13型蒸汽弹射器，可将36.3吨重的舰载机以185节(即339公里/小时)的高速弹射出去。目前，美国海军的航空母舰弹射一架飞机仅需30秒种。

蒸汽弹射起飞方式对航母本身的要求就不是很高，航母甲板可以采用平直的直通型甲板。这种起飞方式，我们可以看到美国，法国等国家的航母一直在沿用，从克莱蒙梭到戴高乐，从美国号到尼米兹级都是采用的蒸汽弹射起飞方式，此种起飞方式，缺点在于其结构较为复杂，也就增加了发生故障的几率！还会产生额外的能量消耗，占用航母上宝贵的二层甲板空间，还会增加航母重量和研制，保养成本。弹射器的研制是一项非常复杂的工程,这是制约弹射器的最大技术瓶颈.而且弹射起飞也存在一些问题,如蒸汽弹射消耗不少宝贵的高纯度淡水,弹射器的操作,保养和维护都非常复杂,对人员素质要求很高，蒸汽弹射还有一项缺陷是不能控制能量释放大小，也就是说，其能够弹射诸如F-14，F/A-18E-2C这样的中/重型飞机，但却无法弹射重量较轻的舰载无人机。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种航母舰载机弹射器，能够在短距离内将舰载机加速到需要的起飞速度，其加速度和弹射距离便于控制。

一种航母舰载机弹射器，包括动力装置、离合器、启动盘、传动盘、负载盘、传动钢索、松紧调节器、牵引钢索、负载拉钩、刹车机构，控制系统和往复车；其中动力装置由大功率电机和变速箱组成，其作用是输出恒定的转速，电机功率根据实际需要进行匹配；启动盘、传动盘和负载盘为正圆锥台结构，其圆锥面上开有螺距沿母线方向的螺旋槽口；往复车安装在甲板下方，往复车传送带上固定有挡块；

传动盘和负载盘通过主轴同轴固定成一体，传动盘的小端连接负载盘的大端，刹车机构与主轴配合安装，刹车机构在控制系统的控制下实现对主轴的制动；启动盘对应位于传动盘一侧，启动盘的大小端方向与传动盘的大小端方向相反；启动盘、传动盘和负载盘通过各自的安装支架安装在甲板下方的空间内，其轴线均与甲板的水平面平行且能绕各自轴线转动，启动盘的轴线与主轴的轴线平行；启动盘的大端通过离合器连接动力装置中变速箱的输出轴，启动盘在动力装置的驱动下实现转动；传动钢索的两端分别固定连接在启动盘小端和传动盘大端的螺旋槽口内；松紧调节器固定安装在甲板下方并与安装在轮架上的张紧轮圆周面相对，松紧调节器能够调节张紧轮与往复车上转轮之间的中心距，实现对牵引钢索的张紧，以补偿牵引钢索由于热胀冷缩以及变形产生的长度误差；牵引钢索绕在张紧轮的圆周面上，牵引钢索的一端固定连接在负载盘小端的螺旋槽口内，牵引钢索的另一端与负载拉钩固定连接，负载拉钩与甲板上的滑轨相配合，所述负载拉钩与所述往复车传送带上的挡块固定连接在一起；

工作过程和加速原理：当飞机需要弹射起飞时，首先用松紧调节器将牵引钢索张紧；控制系统控制离合器闭合同时启动电机，电机带动启动盘以恒定转速旋转，传动钢索从传动盘的螺旋槽口中依次退出向启动盘的螺旋槽口中顺序缠绕，传动钢索的缠绕带动传动盘以及同轴的负载盘转动，由于启动盘的螺旋半径越来越大，并且其转速恒定，启动盘在单位时间内缠绕传动钢索的长度递增，而传动盘螺旋半径的变化与启动盘正好相反，因此传动盘和负载盘的转速呈加速旋转，与此同时，负载盘对牵引钢索从小端开始缠绕，因此牵引钢索连接负载拉钩一端的直线运动速度加速递增，从而在短时间内得到飞机弹射需要的加速度，负载拉钩将动力装置的动力传递到舰载机上并拉动舰载机实现弹射起飞，为保证负载拉钩在舰载机起飞后能可靠减速停止，控制系统在电机启动时开始计时并控制刹车机构与主轴分离，使机构的运转不受影响，当达到对控制系统预设的加速时间后，控制系统给出刹车信号，刹车机构将主轴抱死，使主轴在短时间内转速降为零。

其中，所述传动盘上螺旋槽口的螺旋圈数大于启动盘的螺旋圈数，所述传动盘上螺旋槽口的螺旋总长大于启动盘的螺旋总长。，目的是防止在弹射后期启动盘的拉力直接作用在传动钢索与传动盘的固定端上以至造成机械损坏。

弹射结束后，断开动力装置与启动盘之间的离合器，然后启动往复车，往复车皮带上的挡块沿弹射方向的反向移动，往复车将负载拉钩推回初始位置。

负载拉钩加速度的大小由动力装置的转速以及启动盘、传动盘和负载盘的大端直径、小端直径和螺距决定。

有益效果：

1、本发明的弹射装置由启动盘、传动盘和负载盘实现对飞机弹射起飞加速度的调节，只需要根据弹射要求合理设计启动盘、传动盘和负载盘的规格参数，能方便和准确的得到舰载机弹射起飞所需的加速度，使加速度易于控制。

2、本发明的动力来源是由电力提供，电机功率以及输出转速可控，因此相对于蒸汽弹射来说，其能量释放可以得到准确的控制，保证一套弹射装置既能弹射中/重型飞机，也能弹射重量较轻的舰载无人机。

附图说明

图1为本发明航母舰载机弹射器中启动盘、传动盘和负载盘的俯视图；

图2为本发明航母舰载机弹射器中往复车、张紧轮和松紧调节器的主视图；

图3为本发明中启动盘的A向视图。

其中，1-启动盘，2-传动盘、3-负载盘、4-启动电机、5-离合器、6-传动钢索、7-主轴、8-螺旋槽口、9-松紧调节器、10-张紧轮、11-牵引钢索、12-负载拉钩、13-往复车。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

如附图1和2所示，本发明提供了一种航母舰载机弹射器，包括动力装置4、离合器5、启动盘1、传动盘2、负载盘3、传动钢索6、松紧调节器9、牵引钢索11、负载拉钩12、刹车机构，控制系统和往复车13；其中动力装置4由大功率电机和变速箱组成，其作用是输出恒定的转速，电机功率根据实际需要进行匹配；启动盘1、传动盘2和负载盘3为正圆锥台结构，其圆锥面上开有螺距沿母线方向的螺旋槽口8，如附图3所示；往复车13安装在甲板下方，往复车13传送带上固定有挡块；

传动盘2和负载盘3通过主轴7同轴固定成一体，传动盘2的小端连接负载盘3的大端，刹车机构与主轴7配合安装，刹车机构在控制系统的控制下实现对主轴的制动；启动盘1对应位于传动盘2一侧，启动盘1的大小端方向与传动盘2的大小端方向相反；启动盘1、传动盘2和负载盘3通过各自的安装支架安装在甲板下方的空间内，其轴线均与甲板的水平面平行且能绕各自轴线转动，启动盘1的轴线与主轴7的轴线平行；启动盘1的大端通过离合器5连接动力装置4中变速箱的输出轴，启动盘1在动力装置4的驱动下实现转动；传动钢索6的两端分别固定连接在启动盘1小端和传动盘2大端的螺旋槽口8内；松紧调节器9固定安装在甲板下方并与安装在轮架上的张紧轮10圆周面相对，松紧调节器9能够调节张紧轮10与往复车13上转轮之间的中心距，实现对牵引钢索11的张紧，以补偿牵引钢索11由于热胀冷缩以及变形产生的长度误差；牵引钢索11绕在张紧轮10的圆周面上，牵引钢索11的一端固定连接在负载盘3小端的螺旋槽口8内，牵引钢索11的另一端与负载拉钩12固定连接，负载拉钩12与甲板上的滑轨相配合，负载拉钩12与往复车上的挡块固定连接在一起；

工作过程和加速原理：当舰载机需要弹射起飞时，负载拉钩12挂住舰载机的牵引部位，然后由松紧调节器9调节牵引钢索11的张紧度；控制系统控制离合器闭合同时启动电机，电机带动启动盘1以恒定转速旋转，传动钢索6从传动盘2的螺旋槽口8中依次退出后向启动盘1的螺旋槽口8中顺序缠绕，传动钢索6的缠绕带动传动盘2以及同轴的负载盘3转动，如表一所示，启动盘1转动后的螺旋半径越来越大，动力装置以2.5r/s的转速转动，启动盘1在每一秒的时间内缠绕传动钢索的长度依次递增，而传动盘2螺旋半径的变化与启动盘1正好相反，因此传动盘2和负载盘3的转速加速旋转，与此同时，负载盘3对牵引钢索11从小端开始缠绕，因此牵引钢索11连接负载拉钩12一端的直线运动速度也加速递增，牵引钢索11的在负载盘3上的缠绕长度为80m，负载拉钩12第一秒的加速度达到5.3m/s²，第四秒的加速度能达到46.2m/s²，从而在4秒钟内得到舰载机弹射需要的加速度，负载拉钩12将动力装置4的动力传递到舰载机上并拉动舰载机实现弹射起飞，为保证负载拉钩12在舰载机起飞后能可靠减速停止，控制系统在电机启动时开始计时并控制刹车机构与主轴分离，使主轴7的运转不受影响，当达到对控制系统预设的加速时间后，控制系统给出刹车信号，刹车机构将主轴7抱死，使主轴7在短时间内转速降为零。

其中，所述传动盘2上螺旋槽口的螺旋圈数大于启动盘1的螺旋圈数，所述传动盘2上螺旋槽口的螺旋总长大于启动盘1的螺旋总长，目的是防止在弹射后期启动盘1的拉力直接作用在传动钢索与传动盘2的固定端上以至造成机械损坏。

弹射结束后，控制系统控制断开动力装置4与启动盘1之间的离合器5，然后启动往复车13，往复车皮带上的挡块沿弹射方向的反向移动，往复车13将负载拉钩12推回初始位置。

负载拉钩12加速度的大小由动力装置的转速以及启动盘1、传动盘2和负载盘3的大端直径、小端直径和螺距决定。

表一(启动盘、传动盘和负载盘在单位时间内的运行情况)

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种航母舰载机弹射器，其特征在于包括：动力装置(4)、离合器(5)、启动盘(1)、传动盘(2)、负载盘(3)、传动钢索(6)、松紧调节器(9)、牵引钢索(11)、负载拉钩(12)和往复车(13)；其中动力装置(4)由大功率电机和变速箱组成，电机功率根据实际需要进行匹配；启动盘(1)、传动盘(2)和负载盘(3)为正圆锥台结构，其圆锥面上开有螺距沿母线方向的螺旋槽口(8)；往复车(13)安装在甲板下方，往复车(13)传送带上固定有挡块；

所述传动盘(2)和负载盘(3)通过主轴(7)同轴固定成一体，传动盘(2)的小端连接负载盘(3)的大端，启动盘(1)对应位于传动盘(2)一侧，启动盘(1)的大小端方向与传动盘(2)的大小端方向相反；启动盘(1)、传动盘(2)和负载盘(3)通过各自的安装支架安装在甲板下方的空间内，其轴线均与甲板的水平面平行且能绕各自轴线转动，启动盘(1)的轴线与主轴(7)的轴线平行；启动盘(1)的大端通过离合器(5)连接动力装置(4)中变速箱的输出轴，启动盘(1)在动力装置(4)的驱动下实现转动；传动钢索(6)的两端分别固定连接在启动盘(1)小端和传动盘(2)大端的螺旋槽口(8)内；松紧调节器(9)固定安装在甲板下方并与安装在轮架上的张紧轮(10)圆周面相对，松紧调节器(9)能够调节张紧轮(10)与往复车(13)上转轮之间的中心距；牵引钢索(11)绕在张紧轮(10)的圆周面上，牵引钢索(11)的一端固定连接在负载盘(3)小端的螺旋槽口(8)内，牵引钢索(11)的另一端与负载拉钩(12)固定连接，负载拉钩(12)与甲板上的滑轨相配合，所述负载拉钩(12)与所述往复车传送带上的挡块固定连接在一起。

2.如权利要求1所述的航母舰载机弹射器，其特征在于还包括刹车机构和控制系统，刹车机构与主轴(7)配合安装，刹车机构在控制系统的控制下实现对主轴(7)的制动。

3.如权利要求1或2所述的航母舰载机弹射器，其特征在于，所述传动盘(2)上螺旋槽口的螺旋圈数大于启动盘(1)的螺旋圈数，所述传动盘(2)上螺旋槽口的螺旋总长大于启动盘(1)的螺旋总长。

4.如权利要求3所述的航母舰载机弹射器，其特征在于，所述负载拉钩(12)加速度的大小由动力装置(4)的转速以及启动盘(1)、传动盘(2)和负载盘(3)的大端直径、小端直径和螺距决定。