CN104890893A - 一种航母弹射器 - Google Patents
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Abstract
一种航母弹射器，本发明公开一种航母弹射方案，与蒸汽弹射等方法以力度控制速度不同，本方案以速度控制力度。本方案解决了把储备的预设速度及给定质量的物体能量转移到要弹射的轻、重飞机上。这主要由强迫储能转子和自锁加力离合器及多层薄钢带绳共轴卷绕牵引完成的。
Description
本发明涉及一种航空母舰，特别是涉及一种航母弹射器。
蒸汽弹射器是由蒸汽压力作功的，这决定了蒸汽压力控制弹射速度，虽可通过蒸汽流速、流量控制弹射速度，但终未能轻易的弹射质量悬殊的飞机；何况蒸汽弹射本身存在体积庞大，重量巨大、效益低下、结构复杂、维护困难等等问题。
本发明目的是提供一种使质量悬殊的飞机获得各自所需的离舰速度，且其体积相对小巧、重量较轻、效益较好、结构紧凑、维护方便的飞机弹射器。
本发明的技术方案是这样的，一、以给定质量的物体以预设速度控制弹射力度，把该物体的能量转移到要弹射的飞机上，以使重量悬殊的飞机获得各自所需的离舰速度；二、强迫储能转子，用于储存能量；三、自动锁止、离心加力离合器，轴向移动的滑套，依靠与之相连且接近径向的自锁推拉杆，该杆以大于0度又小于9度的角度挤开与该杆相连的径向摩擦蹄，以这种能自动锁止、又增力十几倍甚至几十倍的，并且离合器接合后，主要由摩擦蹄及推拉杆自身离心力工作的离合器；四、多层薄钢带绳共轴卷绕结构，2层及2层以上偶数层薄钢带绳共轴卷绕时，固定全部内层于共轴上，使其各层薄钢带绳由内向外依次包绕过由内向外依次加大外径又相互平行靠近且刚性排列的过渡滑轮，并且其滑轮个数为层数一半，并把全部外层拉紧固定在共轴上，卷绕时以达到自动取长补短、受力均匀的目的，该结构也适用于定长距离上的移动物体，例如，码头上装卸集装箱等；五、先导式控制气缸，利用稳定的较低气压，进入控制气缸，使系统先行动作，进入待命状态；六、自控加速条，多条平行安装于带绳内侧近卷筒中心一侧，卷绕时加大卷绕半径，在设定的行程处和与之相配的机构一起自动控制控制气缸两室气压，并在控制气缸组件失效情况下，通过与滚轮摩擦强行挤开与滚轮相连的控制杆，控制杆同时带动与之相连的滑块、滑套，及与滑套相连的推拉杆，实现离合器分离。
本发明效果与蒸汽弹射相比从本质上是预设速度控制与预设力度控制的关系，本发明是以给定质量的物体在预设速度范围内控制弹射力度的，理论上弹射1公斤物体时其速度也会被控制在预定速度内，完全以速度控制力度。蒸汽弹射则是一种爆发力难于控制，尤其在弹射质量悬殊的飞机时，其速度尤其难以控制，难以控制的力度，毫于异议的会使小飞机轻易的超过许可速度。强迫储能转子是很好能量载体，几乎是能无限次充放能量，并且体积小巧，重量较轻、效益较高、结构简单、维护方便。自动锁止、离心加力离合器，明显具有自锁，增力能力，且功率巨大。多层薄钢带绳共轴卷绕结构，解决了一般钢丝绳体积大，重复卷绕易互嵌钢丝，造成断丝、内耗，并且大直径钢丝绳最小卷绕尺寸有严格限制等情况。多层薄钢带绳共轴卷绕结构，是一定宽度的薄薄的钢带绳多层重复卷绕，且能自动取长补短，保持受力均匀的特点，毫无异议多层薄钢带绳能卷绕在直径相对较小的卷筒上。先导式控制气缸，能使牵引时冲击尽可能小，使整个弹射过程干净利落，工作柔和可靠。自控加速条，不仅自动控制系统，还能在弹射最后给被弹射飞机一把加速拉力，并保证系统工作可靠。
附图说明，附图1为多层薄钢带绳共轴卷绕方案的示意图。1、卷筒，2、薄钢带绳，3过渡滑轮，4、牵引钩，5、缓冲头。
实施方式由以下实施例给出。为了便于叙述技术方案必须设定几个重要参数。一、弹射飞机重量为32.5吨。二、离舰速度300公里／小时。三、弹射周期2分钟。四、卷筒直径400毫米。五、弹射末端速度280公里／小时。六、强迫储能转子外径1.5米，转动质量以12吨计。七、薄钢带绳厚0.5毫米。八、离合器接合后推拉杆与径向夹角5°21′。32.5吨飞机要在2秒内达到280公里／小时以上，需要3.6—4个G的加速度。以加速度a等于41计，所需推力1332.500千牛顿，减去飞机发动机推力117.6千牛，尚需1214.9千牛即123吨力要由弹射器提供，因此薄钢带绳最大拉力必须满足123吨力，以冷拔不锈钢302钢丝为例，抗拉强度1000～1200牛／平方毫米，取小值即101.9公斤力／平方毫米，所以钢带绳总载面等于123000公斤力除101.9公斤力／平方毫米，得1207平方毫米，则对于设定的0.5毫米钢带绳选用6层时其宽度就是40.23厘米。
对于设定的卷筒直径400毫米，有第一层周长为1.266米，第二层为1.2849米……第50层为2.2085米，有带绳工作长度(1.266+2.2085)50层÷2，即86.87米。设定的未端速度280公里／小时，所以有第50圈1转时间0.028396秒，据此可得到上述设定条件下强迫储能转子最低许可转速2113转／分。123吨力需由4块摩擦蹄产生的摩擦力传递，设每块为f则有f=F正压力×0.4摩擦系数=123吨力除以4只及2倍力臂=15.375吨力，所以F正压力=38.44吨力。
自动锁止离心加力离合器，该离合器滑套推力F总=4F正压力tg5°21′=14.4吨力，由此可得滑套上滑块推力面积S两个=14400公斤力除以许用应力150公斤力／平方厘米=96平方厘米，所以S单个为48平方厘米。设定滑块高为2.5厘米，其弧长等于48平方厘米除以2.5厘米=19.2厘米，即20厘米以上。滑套依靠与之相连且接近径向的自动锁止推拉杆，该杆以大于0度又小于9度的角度挤开与杆相连的径向摩擦蹄，在上述5°21′时，以10.67倍增加了正压力，当角度为2度时增力达28.63倍。
设定离合器蹄块顶厚2厘米，宽11.5厘米，弧长50厘米，侧厚1.5厘米，长约400毫米，侧面均高65毫米，可有193000立方毫米，用铁质时即15.054公斤。蹄块质量中心约在0.53米处，所以在上述2113转／分情况下，线速度117.27米／秒，F离心力390623.52牛顿，即39.82吨力。可见在2秒内后部分，该自锁加力离合器的摩擦蹄自身离心力达39.82吨力，在不计推拉杆离心力情况下已经大于所需的正压力。值得提出的是分离离合器时，蹄块离心力将由自锁推拉杆和蹄块支承销共同分担，理论上各约为一半，这为迅速分离离合器打下了伏笔。
多层薄钢带绳共轴卷绕结构，由上述设定的0.5毫米6层薄钢带绳宽40.23厘米，共轴卷绕时，先固定全部内层于共轴上，使其各层薄钢带绳如附图1，由内向外依次包绕过由内向外的依次加大外径又相互平行靠近且刚性排列的过渡滑轮，且其滑轮个数必定是层数一半，并把全部外层均匀加力拉紧后固定在共轴上，卷绕时以达到自动取长补短、受力均匀的目的。
先导式控制气缸，上述自锁加力离合器滑套上滑块14.4吨推拉力通过与之相连的联杆来自先导式控制气缸。如果设定气缸直径300毫米则通入25公斤／平方厘米空气时最大推拉力17.67吨力，如果在弹射待命状态，即绷紧薄钢带绳要100千牛，则先导气压经计算约为1.7公斤／平方厘米，此时短路先导组件，25公斤／平方厘米的压缩空气将使4块摩擦蹄都达到38.44吨正压力，由此正压力产生的摩擦力通过2倍力臂及4块摩擦蹄共力，通过设定的6层薄钢带绳将该力传递到与牵引钩固定联接的3只过渡滑轮上，使力到达牵引钩。
自控加速条及与之相配的机构在设定行程处自动控制控制气缸的两室气压，并在控制气缸组件失效情况下通过与滚轮摩擦强行挤开与滚轮相连的控制杆，控制杆同时带动与之相连的滑块、滑套，及与滑套相连的推拉杆，实现离合器分离。该自控加速条多条平行，安装在薄钢带绳内层近卷筒中心一侧，卷绕时加大卷绕半径，加速牵引是必然的。随各自控加速条的高度不同，可提速20-50公里／小时。
理论上驱动强迫储能转子的功率是相当大的。按上述设定在2秒内123吨力移动86.87米其功率将是534.2505万马力。补充其功耗的功率随时间延长而快递增减。2分钟完成补充要4.4587万马力，3分钟完成补充要2.9725万马力，4分钟完成补充要2.2293万马力，5分钟完成补充要1.7835万马力，6分钟完成补充要1.4862万马力，7分钟完成补充要1.2739万马力……10分钟完成补充0.8917万马力，15分钟完成补充要0.5945万马力，以电力或气力还可用蒸汽带动强迫储能转子，本人倾向气力，因为大量的污浊空气从航母底部被送到航母首部有以下益处。
一、大量压缩空气释放能量后从弹射轨道，尤其是航母首部适宜位置涌出，形成气流将大大提高被弹射飞机的升力，这是我们非常渴望的目的。
二、极大改善了航母底舱及水密封线下的舱室空气流通情况，明显改善有关人员的生活质量。
三、大重量的原动机及其设备，被放置到底舱，十分有利于航母稳定性提高。
Claims (6)
1.一种给定质量的物体以预设速度控制弹射力度，把该物体的能量转移到要弹射的飞机上，以使质量悬殊的飞机获得各自所需的离舰速度。
2.强迫储能转子。
3.自动锁止、离心加力离合器，轴向移动的滑套，依靠与之相连且接近径向的自动锁止推拉杆，该杆以大于0度又小于9度的角度挤开与杆相连的径向摩擦蹄，以这种能自动锁止、又增力十几甚至几十倍的，并且离合器接合后，主要由摩擦蹄及推拉杆自身离心力工作的离合器。
4.多层薄钢带绳共轴卷绕结构，2层及2层以上偶数层薄钢带绳共轴卷绕时，固定全部内层于共轴上，使其各层薄钢带绳由内向外依次包绕过由内向外依次加大外径又相互平行靠近且钢性排列的过渡滑轮，并且其滑轮个数为层数一半，并把全部外层拉紧固定在共轴上，卷绕时以达到自动取长补短、受力均匀的目的，该结构也适用于定长距离上的移动物体，例如：码头上装卸集装箱。
5.先导式控制气缸，利用稳定的较低气压进入控制气缸使系统先行动作，进入待命状态。
6.自控加速条，多条平行安装于薄钢带绳内侧，近卷筒中心一侧，卷绕时加大卷绕半径，并联动控制控制气缸两室气压。
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