CN105416607A - 一种航母舰载机的海水弹射装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种航母舰载机的海水弹射装置,至少由高压海水罐、高压给水泵、高压空气罐、高压空气压缩机、高压活塞腔体、活塞、传动构件、常压滑动腔体、滑块（含锥体）、滑索、水刹器及辅助系统（包括预力系统、归位液压驱动系统、海水排放系统及自动控制系统）组成；高压活塞腔体采用耐高压无缝钢管制成；常压滑动腔体采用顶部沿纵向开槽口的管式结构，由耐磨、耐冲击材料制成；滑块通过顶部槽口与上面的滑索相连，滑索与飞机前轮牵引杆相连；活塞与滑块之间用刚性耐冲击传动构件连接。利用高压海水驱动活塞在高压活塞腔体内运动并同时驱动传动构件及滑块一起向前运动，牵引舰载机向前滑行直至达到起飞速度而脱离滑索起飞。
Description
技术领域
本发明属航母舰载机弹射技术领域，具体涉及一种航母舰载机的海水弹射装置。
背景技术
航空母舰（Aircraftcarrier）是一种以舰载机为主要作战武器的大型水面平台。依靠航母，一个国家可以在远离其国土的地方对敌人施加军事压力和进行作战，将打击范围扩展到世界各个角落。目前，航空母舰已是现代海军不可或缺的利器，也成为了一个国家综合国力的象征。
航空母舰的军事与战略价值，只有通过发挥舰载机的作战效能才能充分体现出来。搭配了先进舰载机的航空母舰，通过不同种类舰载机的配置，完成包括对地攻击、海域封锁、武装威慑、反潜、反舰等几乎所有作战任务。航母与舰载机的配合形成了一个不可分割的作战整体.新型航母的设计制造基本上都是围绕舰载机的性能来开展的,而对于已经服役的航母,新型舰载机的研发也需要考虑航母的结构特点。
舰载机的升空作战与返航着舰是航母舰队作战过程中最频繁也是最重要的动作,然而,航母的甲板相对于陆地机场要小得多，跑道长度很有限,一般在100-300米,必须使用一些特殊装备与手段，才能确保舰载机的正常起飞、降落、且携带尽可能多的燃料和挂载弹药。目前,航母舰载机起飞方式主要有两种,滑跃起飞与弹射起飞,如果加上特殊设计制造的舰载机,则还有垂直起飞方式。
滑跃式起飞是指舰载机沿着12°左右的滑跃式甲板迎风起飞,是通过飞机发动机全速推进获得的速度、迎风提供的初速及甲板末端上扬角度提供的额外升力共同完成的.目前英国、中国和俄罗斯的航母采用滑跃起飞方式。蒸汽弹射起飞则是在水平甲板上借助蒸汽在气缸里推动活塞产生的巨大推力外加飞机发动机的推力完成的，美国及法国采用蒸汽弹射起飞技术。近年,美国虽然已开发成功电磁弹射技术并装配在新型核动力航母上,但美国并未放弃蒸汽弹射技术而是不断升级改良,说明该技术的稳定性与可靠性是其它弹射方式尚不及的.垂直起飞则是不借助航母跑道而直接升空的，只局限于专门设计的舰载机如英国的鹞式飞机、俄罗斯的雅克飞机、美国的F-35B及V22鱼鹰飞机。
以上几种起飞方式各有特点。滑跃起飞的优点是技术简单，维护保养费用低，舰上人员编制少，不消耗淡水等。而最大的缺点是不能起飞大型的作战飞机如预警机、运输机等,即使普通舰载机,一般也要限制起飞重量，故载油量、载弹量少,作战半径小，对地攻击能力不足。弹射起飞方式则克服了滑跃起飞的弱点，它对起飞的条件要求低，可以全天候起飞，不会偏航，跑道长度短,最大的优势在于可以起飞重型飞机如预警机、运输机等，作战效能大,但这种起飞方式也有诸多的的不足：技术复杂，维护难度大，维修人员编制多，尤其是弹射装置的核心组件——开口汽缸的检修及密封材料的更换等非常麻烦,对操作人员的要求很高,专门针对蒸汽弹射装置的维护保养人员占了整个航母后勤保障团队很大比例。还有，该方式起飞时消耗大量的蒸汽（淡水制成），且能量利用率很低.另外，弹射起飞装置包含一个巨型蒸汽罐（200立方米左右），占用航母上宝贵的空间，而且战时一旦蒸汽弹射装置遭到破坏，修复难度比滑跃甲板困难。垂直起飞方式，仅适合特殊的舰载机，这里不再赘述。
近年来，中国面临的周边形势越来越严峻,美日等国在东海,南海的挑衅活动日趋频繁,为捍卫国家的领土、领海和领空，亟需提升航空母舰的作战及威慑能力。除了加大力度研发制造新的航母以外，首先应着眼于现有航母的升级换代，尤其是增加舰载机的作战能力。通过前面分析，国产航母“辽宁号”由于采用滑跃起飞方式，存在舰载机携油携弹少，航程短，不能起飞大型预警机及运输机的缺点。
为此,本人发明了一种利用高压海水弹射起飞各型号舰载机包括重型舰载机的技术。其原理是利用高压海水的压力能推动活塞在活塞缸中高速运动从而带动舰载机向前加速，在短时间内（三秒左右）使飞机达到约100m/s的速度而顺利起飞。本发明的技术原理简单，所用到的设备包括活塞缸、活塞、滑块、耐高压海水罐、高压给水泵、高压空气压缩机等均有成熟的技术，毋需从基础理论研究做起，经过短期的试验探索即能投入实战，形成战力。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种成本低、体积小、能满足各类型舰载机弹射需求的弹射装置。
一种航母舰载机的海水弹射装置，至少由如下部分组成：高压海水罐、高压给水泵、高压空气罐、高压空气压缩机、高压活塞腔体、活塞、传动构件、常压滑动腔体、滑块（含锥体）、滑索、水刹器及辅助系统如预力系统、归位液压驱动系统、海水排放系统及自动控制系统。
所述的利用高压海水弹射航母舰载机的装置，舰载机弹射前，飞机固定在位持器上,飞机前轮的牵引杆接在滑索的一端,滑索的另一端通过常压滑动腔体顶部的槽口与滑块相连；接到起飞指令后，飞机引擎启动并达到足够功率,同时高压海水罐的底阀解锁并自动打开，海水立刻进入高压活塞腔体并推动活塞向前运动，与活塞相连的传动构件及与传动构件相连的滑块也随之向前运动，最终滑块向前的推力及飞机引擎的推力使位持器的钢圈断开，飞机加速向前滑行，直到达到起飞速度而脱离滑索顺利起飞；滑块前端的锥体刺入水刹器使滑块、传动构件及活塞减速并停止；辅助系统则排除腔体内的海水并使活塞、传动构件及滑块归位，准备下一次弹射。
所述的高压海水罐为卧式或立式罐，耐压强度不低于35MPa,由高强度金属材料或合金制成，与海水接触表面均做防腐处理。
所述的高压空气罐为卧式或立式罐，耐压强度高于高压海水罐,由高强度金属材料或合金制成。
所述的高压活塞腔体采用耐高压无缝钢管制成，耐压强度不低于20MPa;腔体内壁做防腐及抛光处理。
所述的常压滑动腔体采用顶部沿纵向开槽口的管式结构，由耐磨、耐冲击的金属材料制成；直径不低于高压活塞腔体，内表面须进行抛光处理。
所述的传动构件可由轻质耐冲击刚性材料制成，可以是光滑的球体或圆柱体；球体或圆柱体用高强度柔性缆绳串在一起。
进一步的，所述的传动构件可以采用金属材料也可以采用非金属材料；采用金属材料时，可采用空心球体、空心圆柱体或其它形状以减轻重量。
所述的高压海水罐的压力可由高压空气罐提供，也可由高压给水泵产生或由两者共同提供。
进一步的，所述高压空气罐的压力由高压空气压缩机维持。
所述的利用高压海水弹射航母舰载机的装置，弹射时的海水压力与压缩空气压力可以根据所弹射舰载机的质量随时调节；压缩空气压力应高于海水压力。
本发明的有益效果在于：1），可全天候弹射各型号飞机包括预警机、运输机这类重型飞机；2），装置体积小，占用作战空间少；3）不消耗淡水；4），装置结构简单、维护保养容易；5),避免了蒸汽弹射高温带来的意外伤害以及厚重保温材料导致的管道臃肿与空间狭窄。
附图说明
附图1为航母舰载机的海水弹射装置原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步的描述。
如图所示，本发明至少由高压海水罐1、高压给水泵2、高压空气罐3、高压空气压缩机4、高压活塞腔体5、活塞6、传动构件7、常压滑动腔体8、滑块9（含锥体）、滑索10、水刹器11及辅助系统如预力系统、归位液压驱动系统、海水排放系统及自动控制系统。
起飞前阶段：首先确认高压海水罐1中的液位处于规定范围，罐内压力处于规定范围；同时确认高压海水罐1的罐底阀与高压活塞腔体5连接正常，确保罐底阀处于关闭状态并锁死。
起飞前准备阶段：将飞机固定在位持器上,飞机前轮的牵引杆接在滑索10上,滑索与滑块9相连。
起飞阶段：接到起飞指令后，飞机引擎启动并达到足够功率,同时，高压海水罐1的底阀解锁并自动打开，高压海水立刻进入高压活塞腔体5并推动活塞6向前运动，与活塞6相连的传动构件7及与传动构件7相连的滑块9也随之向前运动，滑块9向前的推力及飞机引擎的推力合在一起使位持器的钢圈断开，飞机加速向前滑行，直到达到起飞速度而脱离滑索10顺利起飞。
起飞后阶段：飞机离舰时滑索10自动与飞机脱离，高压海水罐1的底阀关闭；滑块9前端的锥体刺入水刹器11而使滑块9、传动构件7及活塞6减速并停止；辅助系统则排除高压活塞腔体2内的海水并使活塞6、传动构件7及滑块9归位，准备下一次弹射。
当高压海水罐1的液位低于规定值时,立即通过高压给水泵2进行补水；当高压空气罐3内的压力低于规定值时,立即用高压空气压缩机4进行增压。
以上实施例只是较优的实施方式之一，是为了让本领域的技术人员更好地理解本发明，不可理解为对本发明权力保护范围的限定，相反，对于本领域的普通科研人员而言，凡利用本发明进行的任何非实质性的改动或调整，均应落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种航母舰载机的海水弹射装置，其特征在于，至少由如下部分组成：高压海水罐、高压给水泵、高压空气罐、高压空气压缩机、高压活塞腔体、活塞、传动构件、常压滑动腔体、滑块（含锥体）、滑索、水刹器及辅助系统包括预力系统、归位液压驱动系统、海水排放系统及自动控制系统；舰载机弹射前，飞机固定在位持器上,飞机前轮的牵引杆接在滑索的一端,滑索的另一端通过常压滑动腔体顶部的槽口与滑块相连；接到起飞指令后，飞机引擎启动并达到足够功率,同时海水罐的底阀解锁并自动打开，高压海水立刻进入高压活塞腔并推动活塞向前运动，与活塞相连的传动构件及与传动构件相连的滑块也随之向前运动，滑块向前的推力及飞机引擎的推力使位持器的钢圈断开，飞机加速前滑行，直到达到起飞速度而脱离滑索顺利起飞；滑块前端的锥体刺入水刹器而使滑块、传动构件及活塞减速并停止；辅助系统则排除海水并使活塞、传动构件及滑块归位，准备下一次弹射。
2.根据权利要求1所述的一种航母舰载机的海水弹射装置，其特征在于，所述的高压海水罐为卧式或立式罐，耐压强度不低于35MPa,由高强度金属材料或合金制成，与海水接触表面均做防腐处理。
3.根据权利要求1所述的一种航母舰载机的海水弹射装置，其特征在于，所述的高压空气罐为卧式或立式罐，耐压强度高于高压海水罐,由高强度金属材料或合金制成。
4.根据权利要求1所述的一种航母舰载机的海水弹射装置，其特征在于，所述的高压活塞腔体采用耐高压无缝钢管制成，耐压强度不低于20MPa;腔体内壁做防腐及抛光处理。
5.根据权利要求1所述的一种航母舰载机的海水弹射装置，其特征在于，所述的常压滑动腔体采用顶部沿纵向开槽口的管式结构，由耐磨、耐冲击金属材料制成；直径不低于高压活塞腔体，内表面须进行抛光处理。
6.根据权利要求1所述的一种航母舰载机的海水弹射装置，其特征在于，所述的传动构件可由轻质耐冲击刚性材料制成，可以是光滑的球体或圆柱体，球体与圆柱体的外径略小于常压活塞腔体内内经；球体或圆柱体用高强度柔性缆绳串在一起。
7.根据权利要求6所述的一种航母舰载机的海水弹射装置，其特征在于，所述的传动构件可以采用金属材料也可以采用非金属材料；采用金属材料时，可采用空心球体、空心圆柱体或其它形状以减轻重量。
8.根据权利要求1所述的一种航母舰载机的海水弹射装置，其特征在于，所述的高压海水罐的压力可由与之相通的高压空气罐提供，也可由高压给水泵提供或由两者共同提供。
9.根据权利要求8所述的一种航母舰载机的海水弹射装置，其特征在于，所述的高压空气罐的压力由高压空气压缩机维持。
10.根据权利要求1-9所述的一种航母舰载机的海水弹射装置，其特征在于，弹射时的海水压力与压缩空气压力可以根据所弹射舰载机的质量随时调节；压缩空气压力高于海水压力。
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