CN105667821A - 航母舰载机重力加速度弹射 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种航母舰载机重力加速度弹射，是根据自由落体运动的规律由mg＝弹射推力，ν＝g·t＝弹射速度ν，以巨大质量的流线型配重铁，牵引着钢丝绳与弹射器，由前后两个定滑轮，将自由下落入海水里的钢丝绳的牵引力，改变为水平方向的弹射起飞推力，简称重力加速度弹射。重力加速度弹射是从零开始，弹射初对舰载机无撞击损伤，所以也可以弹射小型无人侦察机、轰炸机、空中加油机、反潜机、预警机。解决了因航母滑跑距离短，载弹量大的舰载机、及各种不同起飞速度的飞机无法起飞的难题。重力加速度弹射，能耗小、结构简单、安全可靠、快捷实用。

Description

航母舰载机重力加速度弹射

1、技术领域

本发明涉及一种航母舰载机重力加速度弹射，以巨大质量的流线型配重铁，牵引着钢丝绳与弹射器，由前后两个定滑轮将自由下落入海水里的钢丝绳的牵引力，改变为水平方向的弹射起飞推力，简称重力加速度弹射。重力加速度可以从零开始弹射，弹射初对舰载机无撞击损伤，所以也可以弹射小型无人侦察机、轰炸机、空中加油机、反潜机、预警机。解决了因航母滑跑距离短，载弹量大的舰载机、及各种不同起飞速度的飞机无法起飞的难题。

2、背景技术

航母舰载机的起飞方式：有垂直起飞、滑跃式起飞、和弹射起飞，滑跃式起飞：因为航母滑跑距离短，载弹量大的舰载机、预警机、轰炸机、加油机、反潜机和小型无人侦察机无法起飞，影响了战斗力。所以发达的美国采用蒸气弹射，蒸气弹射消耗大量的蒸气和淡水，耗能大、效率低、维护难度大、技术要求高，蒸气弹射初的蒸气压力最大、弹射速度也就最大、弹射初对舰载机产生巨大的撞击力、这就要求舰载机必须有抗撞击能力，否则舰载机就被撞毁，所以无法弹射小型无人侦察机、反潜机、轰炸机和预警机。因而正在研制电磁弹射，但是电磁弹射需要强大的电能供应，常规动力的航母解决不了强大电能供应，必需是核动力航母才能解决强大电能的问题，电磁弹射技术要求更加严格，到现在为止，发达的美国也未能真正的实现电磁弹射。为了解决以上问题，根据自由落体运动的规律，研究出以巨大质量的流线型配重铁牵引着钢丝绳与弹射器，由两个定滑轮将自由下落入海水里的钢丝绳的牵引力，改变为水平方向的重力加速度弹射的设计方案。重力加速度弹射与蒸气弹射、电磁弹射相比，有任意选择的mg：由 起飞速度υ是通过调节牵引钢丝绳的长度达到调节起飞速度的目的，不同起飞质量与不同的起飞速度的飞机所需的推力，配以不同质量的配重铁，根据自由落体运动位移s＝gt²/2，重力加速度υ＝gt＝弹射速度υ，就可以计算出所需钢丝绳的长度，也就是所需的弹射滑跑距离，由于重力加速度可以从零开始弹射，弹射初对飞机产生的撞击力要比蒸气弹射小的多，所以也可以弹射小型无人侦察机、轰炸机、空中加油机、反潜机、预警机，重力加速度弹射，①有任意选择的配重铁的质量mg＝弹射推力，②有恒定的重力加度弹射速度，也就说弹射推力和弹射速度，是根据由这两个公式：设计成重力加速度的弹射方案。重力加速度弹射，结构简单、技术要求低、造价低廉、易维修、安全实用。

3、发明内容

本发明是通过以下技术方案实现的，所述的航母舰载机重力加速度弹射，由流线型配重铁1、牵引钢丝绳2、前端定滑轮3、后端定滑轮4、反作用力定滑轮5、反作用力配重铁6、反作用力静止平台7、反作用力碰撞铁块8、卷扬机9、卷扬机反转驱动电机10、导向轨道11、弹射器主体架12、弹射器轨道轮13、推力支持架14、推力臂前杈15、钢丝绳牵引钩16、强力弹性钢板17、摩擦片18、弹力消除的拉线19，弹力消除拉杆20、钢棍拉断器21、钢棍拉断器牵引环22、弹性碰撞缓冲垫23、航母滑跑夹板24、航母前端外侧壁夹板25、卷杨机减速器26、水平线27，等结构组成重力加速度弹射系统。

由巨大质量的流线型配重铁连接着钢丝绳的前端，然后将牵引钢丝绳后端先穿过前端定滑轮、穿过航母前端侧壁夹板上的钢丝绳通道孔、再从弹射器的导向轨道框架前端的向前上方弯曲上跷的中间，一直拉至弹射器的弹射初始位置，在弹射器前端的钢丝绳的牵引钩位置，将钢丝绳打成一个牢固双股接头绳节，这个双股绳节是牵引弹射器牵引钩的受力重要环节，能允许弹射器主体架上的钢丝绳牵引钩自动脱离钢丝绳牵引钩的要求，然后将后端的钢丝绳切断的断端穿过弹射纲丝绳前端的绳节里，然后也打成一个牢固的双股钢丝绳绳节，这样由两个绳节将弹射前段钢丝绳，与弹射后段钢丝绳连成一体的牵引钢丝绳，然后将钢丝绳的后端从弹射器主体架下面再穿过后端定滑轮的下面与后面向上，再从反作用力定滑轮的前面与上面绕过，然后将钢丝绳竖直向下，穿过反作力配重铁的钢丝绳通道孔穿过，最后再穿过反作用力配重铁的静止平台上的钢丝绳与碰撞卡块的通道孔，然后将碰撞卡块牢固的固定在所需的准确位置，然后将钢丝绳全部绕在卷扬机上，并将钢丝绳的最后端牢固的固定在卷扬机上，组成了钢丝绳前端有弹射力的配重铁、后端有反作用力的停止配重铁、卷扬机，与弹射器、弹射器导向轨道、强力弹性刹车制动装、及钢棍拉断器等结构组成的重力加速度弹射系统。卷扬机上设有空挡位与反转减速电机两个挡位等结构，由反转减速电动机与卷扬机组成弹射过程完成后，流线形配重铁弹与射器复位的动力结构。由导向(列车)轨道、由主体架、轨道轮、推力支持架、推力臂前杈、钢丝绳牵引钩、以及弹性自动刹车制动装置等组成弹射器结构。在弹射器后端设有固定在航母夹板上的纲棍拉断器的牵引环，与固定在飞机前轮立柱上的钢棍拉断器，组成由飞机本身发动机的推力与重力加速度的弹射力形成合力的控制装置，当起飞指挥员下达起飞指令后，重力加速度操作员启动卷扬机空挡后，巨大质量配重铁的重力与飞机的合力瞬间将钢棍器拉断，巨大的重力加速度才能与飞机的最大推力形成完美的合力，才能顺利的完成重力加速度弹射过程。

(1)首先在航母夹板的所需弹射起飞的合适位置，按照所需要求的长度、宽度，设置一条供弹射器的推力支持架，从航母夹板下面通向夹板上面所需要求的运动通道缝隙。是弹射器的推力支持架往复运动的通道。这个设有缝隙的弹射起飞的夹板可以在整个弹射器结构建造完工后，再将设有缝隙的夹板焊接到航母整体夹板上恢复夹板缝隙原貌。

(2)上述弹射器的导向轨道：用四根所需长度的列车轨道，根据列车轨道轮的宽度、和轨道轮的直径，将四根(列车)轨道焊接成上、下平行的长方型轨道框架空间，上、下轨道之间的距离只比轨道轮的直径大1-2毫米的间隙，在弹射起飞后的最后一小段轨道框架是设计成弯曲上跷的，目的是：解决牵引钢丝绳自动脱离弹射器的牵引钩作用。导向轨道框架安装在航母夹板上预先设置的运动通道缝隙下面的所需位置。导向轨道的中心平行线必须与航母夹板上设置的运动通道缝隙相互(通心)平行。然后将前端的定滑轮固定在航母前端侧壁夹板的外侧、航母前端的外侧壁上设有牵引纲丝绳的通道孔，是牵引钢丝绳自由往复运动于航母夹板内、外的弹射通道孔。后端的定滑轮固定在导向轨道的后端框架上，组成牵引钢丝绳的转动轴导向支持装置。装配上弹射器的四个轨道轮后，弹射器只能沿着导向轨道框架的空间里往复运动，决不会发生偏离轨道和侧翻現象(脱轨)的发生。在弹射起飞前，舰载机前轮的支撑立轴下面的两个前轮的横轴被弹射器的推力臂前杈锁定在推力支持架上，在弹射起飞过程中飞行员不必但心偏离轨道和侧翻(脱轨)现象的危险。

(3)上述弹射器的主体架：由四根槽钢焊接成所需要求的长方型框架构成弹射器主体架，弹射器主体架的前端设有钢丝绳牵引钩，是弹射动力牵引的受力部位，后端设有复位动力的牵引钩，推力支持架的下端焊接在主体架的合适位置上形成主体架整体，弹射器的主体架上设有强力弹性自动刹车制动装置，确保弹射起飞后，失去牵引力的弹射器自动刹车的目的，弹射器主体架的前端还另外设有缓冲弹簧，以预防弹性自动刹车制动失灵时，以确保弹射器与导向轨道的横框的直接碰撞目的。当弹射起飞以后，弹射器复位前，必需先将强力弹性纲板的自动刹车制动的弹性压力消除后，弹射器才能复位作好下一次的弹射准备工作。

(4)上述弹射器的轨道轮：用矿车轨道(四个轮两根轴)轮总成，固定在弹射器主体架上。组成了弹射器整体结构。弹射器的(四个)轨道轮只能在上、下四根(列车)轨道的框架空间里，沿着导向轨道的方向往复运动，决不会发生偏离轨道和侧翻(脱轨)现象的发生，是重力加速度弹射的导向支撑装置。

(5)上述弹射器的推力支持架：用两块厚钢板焊接成宽度小于航母夹板上设置的通道缝隙的长方型框架。下面焊接在弹射器主体架上，焊接完备后的要求：确保弹射器推力支持架在夹板通道缝隙中高速运动时，与航母夹板不相互摩擦为标准，在超出航母夹板以上部分的弹射器推力支持架上，设有安装弹射器推力臂前杈的转动轴孔，是重力加速度弹射的受力支撑装置。

(6)上述弹射器的推力臂前杈：推力臂前端设有卡在飞机前轮立柱下端的两轮的横轴上的左右两个前杈，是弹射推力的受力部件，后端两边设有与推力支持架轴孔相吻合的两支架个轴孔，用转动轴通过轴孔安装在推力支持架的轴孔孔上，推力臂前杈可以在推力支持架的转动轴上向上后方向转动，但是不能向下转动，目的是：当飞机达到起飞速度时前轮必然要抬高，推力臂前杈由转动轴的作用也随着前轮抬高而抬高角度，便于飞机前轮脱离推力臂前杈的作用，是重力加速度弹射的推力支撑装置，弹射前首先让飞机进入弹射位置，操作员将推力臂前杈锁定在飞机两个前轮的横轴上，做好弹射前的准备。

(7)上述弹射器的钢丝绳牵引钩：在弹射器主体架前端的横框架上设有向下后方向的钢丝绳牵引钩，是弹射器的牵引受力部件，当弹射起飞后，弹射器的前轮沿着弯曲上跷的导向轨道上跷时，弹射器的牵引拉钩也随着抬高离牵引钢丝绳越来越远，因而脱离开牵引钢丝绳的牵引力，达到了牵引钢丝绳自动脱离弹射器的牵引钩的目的。

(8)上述弹射器的弹性自动刹车制动装置：由强力弹性钢板的后端固定在弹射器的主体架上，弹性钢板的前端上面设有摩擦片，摩擦片在强力弹性钢板的弹力作用下紧紧的压在上边的导向轨道上面相互摩擦，产生巨大的摩擦力，弹性钢板的摩擦片前端还设有消除弹力的拉杆，弹力消除拉杆的位置设在钢丝绳牵引拉钩的后边的合适位置，当牵引钢丝绳对钢丝绳牵引拉杆施加拉力时，首先将弹力消除拉钩拉至弹射器的钢丝绳牵引钩上，将强力弹性钢板的弹力消除之后，弹性自动刹车制动才能消除，也就是说在正常弹射过程中，弹性自动刹车制动装置是不会刹车制动的，当弹射起飞之后，弹射器的轨道轮沿着上跷弯曲的导向轨道上跷时，钢丝绳牵引拉杆由于随着上跷即弯曲离牵引纲丝绳越来越远，因而便脱离开牵引钢丝绳的牵引力，所以强力弹性钢板的弹力作用即可将摩擦片紧紧的挤压在导向轨道上产生摩擦力，弹性自动刹车装置即可自动制动刹车，失去牵引力的弹射器便在巨大的摩擦力的作用下静止下来，然后以手动方式将弹性钢板的弹力消除后，在反转电动机与卷扬机拉回牵引钢丝绳及配重铁时，将弹射器同时牵引至弹射初始位置，作好下一次的弹射准备。

(9)上述的钢棍拉断器：纲棍拉断器是一根特制的两头设有拉钩的钢棍，钢棍拉断器的作用是：控制弹射牵引力与舰栽机的推力，形成完美的合力，才能顺利的完成弹射起飞的目的，否则不能形成合力，弹射就会失败，钢棍拉断力的大小要求：单凭舰载机的最大推力是不能将钢棍拉断器拉断的，比如说舰载机的最大推力为30万牛，那么钢棍拉断力必须大于32万牛，才不能被飞机的最大推力拉断，设配重铁的质量mg(重力)大于50万牛，二者的合力为80万牛，已远大于钢棍拉断力32万牛很多，因而80万牛的合力就很容易的将钢棍拉断器拉断，所以才形成完美的合力，完美的完成弹射过程，钢棍拉断器还有第二个作用那就是减轻巨大的弹射力对飞机的撞击力，也就是说钢棍拉断器对飞机缓冲了2万牛的撞击力，所以就必须做大量的钢棍拉断器的拉断试验，每种不同最大推力的飞机必须配以合适拉断力的钢棍拉断器，才能达到控制弹射牵引力与舰栽机的推力形成完美的合力控制作用。弹射前首先让被弹射的飞机进入弹射前的准备位置，操作员第一步先将弹射器的推力臂前杈锁定在飞机两个前轮的横轴上，然后再将钢棍拉断器前端的拉钩挂在飞机前轮立柱上的钢棍拉断器的牵引环上，然后再将钢棍拉断器后端的拉钩，挂在导向轨道后边的航母夹板上所设的钢棍拉断器的牵引环环上，这样飞机被钢棍拉断器，牢固的固定在航母的夹板上，操作员完成弹射前的准备工作后，将准备完成信号上转至起飞指挥员，指挥员下达飞机点火指令，飞机员点火后并将发动机的油门加至最大，(但由于钢棍拉断器将飞机锁定在航母夹板上的缘固，以飞机的最大推力无论如何也拉不断钢棍拉断器拉断)，当飞行员将油门加至最大化并稳定至最大推力信号后，飞行员将信号上转至起飞指挥员，起飞指挥员对弹射操作员下达弹射起飞指令，弹射起飞操作员即可启动卷扬机空挡，巨大质量的流线形配重铁的重力，牵引着纲丝绳与弹射器，瞬间将钢棍拉断器拉断，并同时与飞机的最大推力形成完美的合力，以重力加速度的恒力在几秒时间内，即可完成重力加速度弹射起飞过程。

(10)上述弹射器的牵引钢丝绳：牵引钢丝绳必需用特制的超强拉力钢丝绳，比如：可用航母舰载机降落在夹板上时的阻拦索钢丝绳，理由是：只要飞机以降落时的速度不能将阻拦索钢丝绳拉断，那么弹射起飞速度肯定小于降落时的速度，也就是说只要降落时不能将阻拦索钢丝绳拉断，那么弹射起飞速度的牵引力也不能将钢丝绳拉断，也就是说阻拦索纲丝绳，完全可以达到重力加速度弹射推力的要求，所需牵引钢丝绳多长？弹射时间多长？

【例题1】设轰炸机的起飞速度υ＝60米/秒²，利用重力加速度弹射起飞，求牵引钢丝绳的长度，达到弹射起飞速度υ＝60米/秒时，需要多长时间？

分析：虽然牵引弹射方向是水平方向，但加速度是重力加速度，方向是竖直向下，所以取竖直向下为正方向，加速度α＝g＝9.8米/秒，由起飞速度υ＝60米/秒²得到，υ_t＝υ₀，因此利用公式υ_t ²-υ₀ ²＝2αs，可求出牵引钢丝绳长度，也就是在航母夹板上弹射起飞所需的滑跑距离s，达到弹射起飞速度υ＝60米/秒，所用的时间t，可以用公式υ_t＝υ₀+αt求出时间t，

解：当达到起飞速度υ时，υ_t＝υ₀，α＝g＝9.8米/秒²，

根据υ_t ²-υ₀ ²＝2αs由此得到

s＝υ₀ ²/2g＝60×60/2×9.8米/秒＝184米

根据υ_t＝υ₀+αt，由此得到

t＝υ₀/g＝60/9.8米/秒＝6.1秒

【例题2】设航母夹板长度＝300米，弹射起飞前与弹射起飞末，都需留有25米的长度，供弹射起飞的滑跑距离还余250米，最大起飞速度为多少米/秒？

分析：分析：虽然牵引弹射方向是水平方向，但加速度是重力加速度，方向是竖直向下，所以取竖直向下为正方向，加速度α＝g＝9.8米/秒，题目给出了滑跑距离＝250米，由此得到，υ_t＝υ₀，因此利用公式υ_t ²＝2αs，可以求出起飞速度υ

解：当达到起飞速度υ时，υ_t＝υ₀

υ_t ²＝2αs

从上述例题2已知，在250米长的滑跑距离内，最大弹射起飞速度υ不能超过70米每秒，也就是说起飞速度在70米以内的飞矶，都可以利用重力加速度弹射起飞。从例题1已知要使一架起飞速度υ＝60米/秒的轰炸机，用重力加速度弹射起飞，所用的弹射时间仅为6.1秒，所需的牵引钢丝绳最小长度＝184米，也就是在航母夹板上用重力加速度弹射起飞的距离s，所需牵引钢丝绳长度，必需大于弹射起飞所需牵引钢丝绳184米长度的3倍以上，这是因为流线形配重铁，从前端定滑轮下落入海水里已大于184米，从前端定滑轮到卷扬机更大于184米长度，还有卷扬机上必需还要绕有余量的钢丝绳，以及弹射起飞以后刹车制动前钢丝绳的余量，所以要大于所需牵引钢丝绳长度的3倍以上，多余的钢丝绳都绕在卷扬机上，对弹射起飞并无影响。重力加速度弹射前，首先启动卷扬机倒转迫使牵引钢丝绳将流线形配重铁，悬吊在航母夹板外端的定滑轮下面，同时弹射器也被牵引至弹射初始位置，然后将牵引钢丝绳的双股牵引绳节，挂在弹射器的牵引拉钩上，做好弹射起飞前的准备。

11)上述弹射牵引推力的流线形配重铁：是重力加速度弹射起飞的弹射动力，流线形配重铁连接着牵引钢丝绳与弹射器，由前端的定滑轮与后端的定滑轮，将竖直下落入海水里的钢丝绳牵引方向，改变为水平弹射起飞的方向，弹射牵引力的配重铁为什么要做成流线形？这是为了减小落入海水里的阻力，减小对弹射力的影响，为了增加配重铁的密度，可用厚壁纲管里灌入密度较大的铅，以减小配重铁的体积从而减小阻力，流线形配重铁的后端设有钢丝绳牵引牵引环，所需弹射力的配重铁质量m多大？

【例题】设轰炸机：质量m＝15.0×10⁴kg，起飞过程中从静止开始滑跑的距离s＝184米，飞机受到的阻力是飞机重量的0.02倍，达到起飞速度υ＝60米/秒，求飞机受到的牵引力F.

分析：飞机原来是静止的，初动能E_k1＝0.飞机在水平方向上受到的外力是推力F和阻力f、在外力作用下飞机在夹板上滑跑一段距离s，外力对飞机做功，飞机的动能增加，最后达到起飞速度υ.末动能E_K2＝mυ²/2，外力所做的总功为：W＝Fs-fs.已知m、υ、f、s，根据动能定理即可求出推力F.

解：由动能定理可得

Fs-fs＝mυ²/2

已知m＝15.0×10⁴kg，υ＝60米/秒、s＝184米、f＝0.02×15.0×10⁴×9.8N、求F.由此可得：

F＝mυ²/2s+f

F＝15.0×10⁴×60²/368+0.02×15.0×10⁴×9.8＝14.67×10⁵N

从上述例题已知，要使一架质量m＝15.0×10⁴ _kg的轰炸机，从静止开始滑跑的距离s＝184米，飞机受到的阻力是飞机重量的0.02倍，达到起飞速度υ＝60米/秒的弹射速度起飞，所需的弹射牵引力＞14.67×10⁵N，也就是说配重铁的质量m＞14.67×10⁴kg，＝15.0×10⁴kg，这个弹射牵引力的数据是在空气中物体自由下落的理论数据，流线形配重铁在落入海水里的阻力要比空气阻力大，这就必然要影响到弹射牵引力的大小、与弹射速度的问题，但是流线形配重铁落入海水里的阻力到底是多么大，与在空气里下落时速度相差多少，那么必须作大量的实验才能证明一切，弹射牵引力不足时，①可以用增大配重铁的质量mg来解决，②理论计算的弹射牵引力，只是配重铁的重力mg＞14.67×10⁵N，没有包括飞机本身发动机的推力在内，那么加上发动机本身的推力后，流线形配重铁落入海水里的阻力与其它任何阻力的总合，要比飞机本身发动机的推力要小的多，这么一来这些外部影响就根本影响不了弹射速度，综上所述已知：起飞速度υ＝60米/秒左右的任何飞机，都可以从零开始利用重力加速度弹射起飞，对飞机无任何撞击损伤力，更适合小型无人侦察机的弹射起飞，这是因为小型无人侦察机的质量小、机翼面积大、起飞速度更低，弹射时根本不会对飞机产生撞击损伤，所以更加安全可靠、快捷实用。

(12)上述的反作用力配重铁：反作力配重铁位于反方向定滑轮竖直向下的静止平台上，静止平台上设有钢丝绳与碰撞受力卡块自由通过比较大的通道孔，卷扬机设在这个平台下面，反作用力配重铁的竖直方向的重心位置，设有牵引钢丝绳从底部竖直向上自由通过的中空通道，能让钢丝绳最后端固定有受力碰撞卡块，自由通过并无摩擦为标准，这个碰撞卡块的作用是：当弹射起飞后的时刻，钢丝绳最后端的受力碰撞卡块，也正被牵引至反作用力配重铁的通道孔卡坐下面，反作用力配重铁最上边的这个通道卡坐孔，只允许钢丝绳自由通过，但不能允许碰撞受力卡块通过，碰撞卡坐下面设有缓冲垫以缓冲碰撞作用力，由于碰撞卡块无法通过，所以流线形配的牵引钢丝绳上的受力碰撞卡块，与反作用力配重铁产生碰撞后组成一个系统，并发生相互作用，迫使反作用力的配重铁，以竖直方向、向上共同运动，反作用力配重铁的反作用力，即可迫使流线形配重铁急剧减速，然后共同减速为零，由于反作用力配重铁的质量大于流线形配重铁，然后反作用力配重铁牵引着钢丝绳与流线形配重铁反方向，下落回到反作用力平台上静止下来，钢丝绳最后端的受力碰撞卡块的位置是：从牵引钢丝绳的双股牵引受力接头位置，也就是弹射器的牵引钢丝绳拉钩处的位置向后194米的位置，这个长度为什么要比所需牵引钢丝绳还长了10米的长度？这是给流线形配重铁下落入海水里的阻力比空气阻力大留下的余量，尽管留下余量理论数据也与实际有距离，只有实验数据才是真实的。当飞机被弹射起飞后，牵引钢丝绳后端的受力碰撞卡块即可与反方向配重铁，产生碰撞接合为一起共同向上运动，所以反方向的作用力迫使流线形配重铁急剧减速、然后减速为零后，最后停止下落过程，那么这个反作用力的配重铁的质量多么大，才能迫使质量m＝15.0×10⁴kg，以60米/秒的速度下落入海水里的流线形配重铁，在瞬间停下来，是个很困难的问题，根据牛顿第三定律：利用反作用力的配重铁就非常容易解决了这个问题，反作用力配重铁的质量，必须大于弹射起飞配重铁的质量，那么质量是多少？如何减速，怎样才能停下来呢？

设质量：m₁＝15.0×10⁴kg的流线形配重铁，以υ₁＝60米/秒的速度下落入海水里的运动过程中，在同一根钢丝绳的运动方向上，碰上m₂＝15.20×10⁴kg的反方向静止的配重铁，碰撞后反方向静止的配重铁沿竖直方向向上共同运动，根据重力加速度υ＝gt，己知要使静止的反方向的配重铁，向竖直方向运动，应取负g，＝-9.8，所以υ₂＝-9.8米/秒的反方向作用力，它们碰撞后接合为一体一起继续运动，求共同运动的速度，然后如何停下来？

分析：两个配重铁在一根钢丝绳上产生的碰撞过程中，发生相互作用，组成一个系统，系统所受的外力有：支持力、摩擦力、空气与水的阻力、由反方向定滑轮将竖直向下的纲丝绳的另一端改变为竖直向上，所以两个配重铁作用力的方向相反，且m₂＞m₁.由流线形配重铁下落方向为正方为m₁υ₁.反作用力配重铁为负方向为-m₂υ₂.支持力等于零，摩擦力和空气与水的阻力远小于碰撞过程中发生的内力，可以忽略不计，可以认为碰撞过程中动量守恒，可以用动量守恒来处理这个问题。

解：取碰撞前流线形配重铁下落方向为正方向，则有υ₁＝60米/秒，碰撞后反方向配重铁的运动方向竖直向上，所以为负方向，则υ₂＝-9.8米/秒，设两配重铁接合后的速度为υ，两配重铁碰撞前的总动量为P＝m₁υ₁碰撞后的总动量为P′＝(m₁+m₂υ₂)υ.由动量守恒定律P′＝P可得

(m₁+m₂υ₂)υ＝m₁υ₁由此得

υ＝m₁υ₁/m₁+m₂υ₂

υ＝15.0×10⁴kg×60/15.0×10⁴kg+15.20×10⁴kg×9.8＝5.6米/秒

碰撞后反方向配重铁沿竖直方向运动至第一秒时，υ₁＝5.5米/秒，由此第二秒得.

υ＝m₁υ₁/m₁+m₂υ₂

υ＝15.0×10⁴×5.6/15.0×10⁴+15.20×10⁴×9.8

＝0.5米/秒.由此第三秒得

υ＝m₁υ₁/m₁+m₂υ₂

υ＝15.0×10⁴×0.5/15.0×10⁴+15.20×10⁴×9.8＝0.05米/秒.

υ是正值，表示两配重铁结合后相互作用，第一秒末减速为5.6米/秒，第二秒末减速为0.5米/秒，第三秒减速为0.05米/秒.然后在三秒多点的时刻减速为零后，由于m₂＞m₁，然后反作用配重铁从升高约6.2米稍多一点的高度，开始自由下落，又将下落入海水里的流线形配重铁，反方向拉回反作用力配重铁的静止平台上静止下来。然后用其它外力将弹射器拉回至牵引钢丝绳的双股牵引受力接头位置处，然后再将纲丝绳双股牵引受力节位置挂在弹射器的钢丝绳拉钩上，然后再启动卷扬机上的反转电机，将剩余的钢丝绳与流线形配重铁收回到弹射初始位置，并做好下一次的弹射准备工作。

(13)上述的卷扬机：卷扬机位于反作用力配重铁静止平台的下面，卷扬机设有空档位与反转挡位，空挡位是重力加速度弹射起飞时高速施放牵引钢丝绳的支撑装置，反转挡位通过减速机与电动机连接，作用是弹射起飞完成后，用来回收牵引钢丝绳与弹射器复位于弹射初始位置的动力，卷扬机上的纲丝绳，是竖直方向穿过静止平台及反作用力配重铁的通道孔，再从反作用力定滑轮的上面穿过，然后再将钢丝绳从导向轨道后端的定滑轮的下面，一直通过导向轨道的全长度，再从航母夹板前侧壁上的钢丝绳通道孔穿到夹板外面的前端定滑轮的上面穿过，最后固定在流线形配重铁最上端的牵引环上，流线形配重铁被悬吊在航母前方的定滑轮上，只要启动将卷扬机的空档位，巨大质量的流线形配重铁的重力，从零开始以自由落体的重力加速度，下落入海水里完成重力加速度弹射过程。

综上所述：重力加速度弹射起飞后，反作用配重铁与流线形配重铁在钢丝绳之间的相互碰撞，相互作用时间只有两秒的时间，相互作用力非常大，也就是说牵引钢丝绳的拉断力：不得小于弹射牵引力，＝15.0×10⁵N＞14.67×10⁵N也就是说牵引钢丝绳的最小拉断力必须大于15.0×10⁵N，才能不被两个反方向的配重铁拉断，由mg＝弹射推力，重力加速度υ＝gt＝弹射速度υ，这两个公式已知：重力加速度弹射的是完全可以解决 的难题，那就是只要就一定能够实现耗能小、更加安全、可靠、快捷的航母舰载机的弹射起飞，根据舰载机降落在夹板上时，阻拦索在瞬间能迫使飞机静止下来，而阻拦索不被拉断，可见阻拦索的抗拉断力是非常大的，可以用阻拦索钢丝绳做重力加速度弹射的牵引钢丝绳，理由是：飞机降落时的速度比起飞速度大的多，即然降落时不被拉断，那么起飞时也不会被拉断，只要阻拦索钢丝绳能用于牵引钢丝绳，第四难题也就不存在了，如果拦阻索钢丝绳，还不能解决牵引钢丝绳不被拉断的问题时，那么就必须研制纳米材料的碳纤维绳索，解决钢丝绳不被拉断的第四个难题，只要解决了牵引钢丝绳不被拉断的难题，那么重力加速度弹射起飞，就一定会万无一失，这是因为其它的部件，一般的工艺就都可以解决。

4、附图说明

图1、是由弹射初始段、与弹射末端衔接成的，重力加速度弹射初始位置的主视结构图，这是因为全长180多米，在一张上无法绘制，所以只得采取首尾相接的方式。航母夹板上的缝隙通道左面被剖去，舰载机左边的前后两轮已剖去，两前轮的横轴被弹射器推力臂前杈锁定在推力支持架上，钢棍拉断器前端的拉钩挂在飞机前轮立柱的牵引环上，后端的拉钩也挂在航母夹板上的牵引环上，前段钢丝绳后端的双股绳节，将弹力消除拉杆与钢丝绳牵引钩都挂在绳节里，已做好了弹射前的准备。

图2、是弹射起飞末的主视图，钢棍拉断器已被拉断，落在航母夹板上，飞机已飞去，卷扬机上的牵引钢丝已剩很少部分，反作用力配重铁，已被流线形配重铁的相互作用力，升高了6.2米多高，正在下落的那一刻，弹射器已越过导向轨道弯曲上跷的末端，自动刹车系统的弹力消除拉杆脱离了牵引钢丝绳的约束，摩擦片在弹性钢板的弹力作用下，四块摩擦片同时紧紧的压在四根导向轨道上，巨大的摩擦力瞬间便迫使弹射器静止下来。

图3、是卷扬机、卷扬机减速器与反转电机，固定在一个机座上的左视图，上面是反作用力配重铁，静止在反作用力平台上。

图4、是弹射器的导向轨道、在导向轨道框架里的左视图。

图5、是弹射器主体架、轨道轮、推力支持架、推力臂前杈、前后两段牵引钢丝绳的两个绳节连为一体，停在下轨道上，上轨道已剖去的府视图。

图6、是弹射器在导向轨道上运动时的主视图，牵引钢丝绳的牵引力，已将刹车制动的弹力消除拉杆，拉至钢丝绳牵引钩上，弹性钢板的弹力被消除，所以摩擦片离开导向轨道，刹车制动的摩擦被消除

图7、是弹射起飞末，弹射器已静止在导向轨道弯曲上跷末端的主视图，弹射器上的牵引钩，已脱离了钢丝绳的牵引作用，刹车制弹性钢板的弹力，将四块摩擦片，紧紧的压在四根导向轨道上，巨大的摩擦力即可迫使弹射器静止在导向轨道上。

5、具体实施方式

本发明所述的重力加速度弹射，由流线型配重铁1、牵引钢丝绳2、前端定滑轮3、后端定滑轮4、反作用力定滑轮5、反作用力配重铁6、反作用力静止平台7、反作用力碰撞铁块8、卷扬机9、卷扬机反转驱动电机10、导向轨道11、弹射器主体架12、弹射器轨道轮13、推力支持架14、推力臂前杈15、钢丝绳牵引钩16、强力弹性钢板17、摩擦片18、弹力消除的拉线19，弹力消除拉杆20、钢棍拉断器21、钢棍拉断器牵引环22、弹性碰撞缓冲垫23、航母滑跑夹板24、航母前端外侧壁夹板25、卷杨机减速器26、水平线27，等结构组成重力加速度弹射系统。

流线形配重1，是根据起飞质量的要求配以合适质量的配重铁，用耐海水腐蚀钢材制成流线形，后端设有牵引钢丝绳2的牵引环，被钢丝绳2悬吊在前端定滑轮3的下面，是重力加速度弹射的核心部件。

牵引钢丝绳2的前端牢固的固定在流线形配重铁1上，根据所需长度在弹射初始位置，在弹射器钢丝绳牵引钩16的位置切断，将钢丝绳打成一个牢固的绳节，挂在牵引钩16上，与后端的绳节连成一体，然后将钢丝绳2的后端在后端定滑轮4的下边，再从反作用力定滑轮5前面套在后边，再穿过反作用力配重铁6的通道孔，然后牢固的固定在卷扬机9上，然后将多余的纲丝绳2都绕在卷扬机9上，反作用力碰撞铁块8，牢固的固定在钢丝绳2所需的准确位置上。

导向轨道11，固定在航母缝隙下面的合适位置，是重力加速度弹射的导向支撑装置。

弹射器的主体架12，是固定安装轨道轮13、推力支持架14、推力臂前杈15、钢丝绳牵引钩16、强力弹性钢板17、摩擦片18、弹力消除的拉线19，弹力消除拉杆20、等结构的载体。由导向轨道轮13、推力支持架14、推力臂前杈15、钢丝绳牵引钩16、组成弹射系统。由强力弹性钢板17、摩擦片18、弹力消除的拉线19，弹力消除拉杆20、组自动刹车制动系统。

反作用力配重铁6的中心通道孔，是牵引钢丝绳2运动通道，当弹射起飞末的时刻，钢丝绳2后端的反作用力碰撞铁块8与反作用力配重铁6产生碰撞发生相互作用，流线形配重铁1的高速运动，迫使反用力配重铁6升高了6.2米多高后，同时静止下来，然后反作用力配重铁6，又将流线形配重铁1拉回，反作用力静止平台上。

Claims (6)

1.重力加速度弹射由流线形配重铁1，后端固定着牵引钢丝绳2，牵引钢丝绳2的后端，从前端定滑轮3，后端定滑轮4，反作用力定滑轮5，穿过反作用力配重铁6的通道孔，然后将后端牢固的固定在卷扬机9上，反作用力碰撞铁块8，固定在牵引钢丝绳2后段的准确位置，剩余的牵引钢绳都绕在卷扬机上，在弹射器的钢丝绳牵引钩16的位置，由前后两个钢丝绳节，连为一体，其特征在于：将前端的钢丝绳节挂在钢丝绳牵引钩16上，摩擦片18固定在弹性钢板17上，弹性钢板17固定在主体架12上，其特征在于：弹力消除拉线19固定在弹力消除拉杆上，轨道轮13可在导向轨道11上往复运动。

2.按照权利要求1，所述的牵引钢丝绳2：其特征在于：由前端定滑轮3，后端定滑轮4，将流线形配重铁1竖直向下的重力，改变为水平方向的弹射推力，由后端定滑轮4，与反作用力定滑轮5，卷扬机9，将反作用力配重铁6的重力，改变为流线形配重铁1的反作用力，迫使高速下落的流线形配重铁1在瞬间静止下来。

3.按照权利要求1，所述的反作用力碰撞铁块8：其特征在于：固定在牵引钢丝绳2的准确位置上。

4.按照权利要求1，所述的摩擦片18：其特征在于：固定在弹性钢板17上，弹性钢板17固定在主体架12上。

5.按照权利要求1，所述的流线形配重铁1：特征在于：其后端固定在牵引钢丝绳1上，悬吊在前端定滑轮的下面，具有巨大的势能。

6.按照权利要求1，所述的反作用力配重铁6：其特征在于：牵引钢丝绳2在反作用力配重铁6的中心通道运动过程中，由反作用力碰撞铁块8与反作用力配重铁6，产生碰撞后反作用力配重铁6的重力，迫使高速下落入海水里的流线形配重铁1，在瞬间静止下来。