CN107264827A - 一种用于蒸汽弹射器的气缸 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于蒸汽弹射器的气缸，包括活塞、导向板、外气缸以及沿所述外气缸轴向嵌套的若干内气缸；活塞通过时内气缸和外气缸开口重合，活塞通过后内气缸和外气缸开口错开形成气密结构，解决了开口气缸密封困难的问题。

Description

一种用于蒸汽弹射器的气缸
技术领域
本发明涉及一种航母舰载飞机的蒸汽弹射系统，特别是一种用于蒸汽弹射器的气缸。
背景技术
航母的蒸汽弹射系统已有几十年的使用历史，成功弹射了几十万架次的飞机。磁悬浮弹射装置虽然发展迅速，但仍处于试验阶段，即使发展成熟了，蒸汽弹射装置作为战争的一项技术储备也有存在的必要。哈尔滨工业大学硕士研究生论文《蒸汽弹射过程仿真与故障特征分析》详细介绍了蒸汽弹射系统的组成及工作原理，蒸汽弹射系统由7个主要的分系统组成，它们分别为：蒸汽系统、弹射机系统、润滑系统、索张紧系统、液压系统、复位与驱动系统以及弹射控制系统。弹射机系统是蒸汽弹射系统的核心，现有的蒸汽弹射器在结构设计上存在着先天不足，气缸采用的是开口气缸，在高压作用下密封刀顶开密封条时造成蒸汽从两者接缝处外泄，密封条的质量是关键，而目前国有的密封条对开口气缸密封困难，只有美国掌握了密封条的配方和制造工艺，因此需要一种气缸在不需要密封条的情况下仍能保持良好的密封状态。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于蒸汽弹射器的气缸，在弹射机分系统中的外气缸内部沿轴向嵌套若干个内气缸，活塞通过时内气缸和外气缸开口完全重合，活塞通过后内气缸和外气缸开口完全错开形成气密结构，解决了开口气缸密封困难的问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种用于蒸汽弹射器的气缸，包括活塞、导向板、外气缸以及沿所述外气缸轴向嵌套设置于所述外气缸内侧的若干个内气缸；
所述外气缸的顶端开设有槽口，侧面等距布置若干限位槽；
所述内气缸的顶端开设有缺口、一端设置有环形凹台，另一端设置环形凸台，侧面安装有闭合杆，所述闭合杆插在所述外气缸的限位槽中；静止状态时所述外气缸的槽口与所述内气缸的缺口错开形成气密结构，若干所述内气缸通过所述凸台嵌入所述凹台相连接，防止蒸汽从所述内气缸之间连接处外泄；
所述活塞的中部为圆柱体且设置有活塞颈，两端均设置有活塞鼻和活塞槽，所述活塞鼻嵌入所述内气缸的缺口中；
所述导向板上开设有颈槽和引导槽，所述活塞颈套入所述颈槽中，所述内气缸的闭合杆嵌入所述引导槽中，发射状态时所述引导槽控制所述闭合杆的转动将所述活塞颈前面的内气缸的缺口对准所述外气缸的槽口便于活塞颈通过，同时复位活塞颈后面的内气缸形成气密结构。
本发明的有益效果是：本发明采用内气缸和外气缸相匹配的结构形式有效解决了现有蒸汽弹射器热变形产生蒸汽泄漏的问题，设计合理、密封可靠、节约蒸汽用量，结构形式优于现有的蒸汽弹射器，由于内气缸自适应外气缸的热变形，故外气缸缸径可以做的大些，使蒸汽弹射系统只需要一个气缸而不是现在的两个气缸。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，还包括活塞环，所述活塞环卡入所述活塞槽中。
采用上述进一步方案的有益效果是：内气缸、外气缸和活塞热变形产生的间隙由活塞环弹性变形补偿，活塞的中部为圆柱体，圆柱体之前使用活塞环密封效果好、维修简单、保养容易。
进一步，所述内气缸的外径等于所述外气缸的内径。
采用上述进一步方案的有益效果是：内气缸和外气缸大小相匹配，两者之间始终保持紧密接触，有效防止蒸汽泄漏。
进一步，所述外气缸和所述内气缸采用相同的材质。
采用上述进一步方案的有益效果是：内气缸和外气缸使用相同的材质，热变形一致使两者之间始终保持紧密接触，有效防止蒸汽泄漏。
进一步，所述导向板上还开设有用以安装外部机构滑靴以拖曳飞机的靴槽。
进一步，所述外气缸的一端设置有进气口和排气口，另一端设置有进水口和排水口。
采用上述进一步方案的有益效果是：用于提供蒸汽驱动以及带液压减震器效应的水力制动。
附图说明
图1初始状态内气缸和外气缸配合剖视图；
图2外气缸的结构示意图；
图3内气缸的结构示意图；
图4活塞结构示意图；
图5导向板结构示意图；
图6初始状态装配示意图；
图7活塞与内气缸动态配合示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1-外气缸；2-内气缸；3-活塞；4-活塞环；5-导向板；6-槽口；7-限位槽；8-缺口；9-凹台；10-凸台；11-闭合杆；12-活塞颈；13-活塞鼻；14-活塞槽；15-颈槽；16-靴槽；17-引导槽；18-进气口；19-排气口；20-进水口；21-排水口。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
参见图1，一种用于蒸汽弹射器的气缸，包括外气缸1、以及沿外气缸1轴向嵌套设置于外气缸1内侧的若干内气缸2、活塞3、活塞环4和导向板5。
参见图2，外气缸1顶端开设槽口6，侧面等距布置若干个限位槽7。
参见图3，内气缸2顶端开设缺口8、一端设置环形凹台9另一端设置环形凸台10，侧面安装闭合杆11；参见图6、7，闭合杆11插在外气缸1限位槽中7中；内气缸2外径等于外气缸1内径，沿外气缸1轴向嵌套若干个，初始状态外气缸1的槽口6与内气缸2的缺口8完全错开形成形成气密结构，若干内气缸2通过凸台10嵌入凹台9相连接，防止蒸汽从内气缸2之间连接处外泄。
参见图4，活塞3中部为圆柱体且设置有活塞颈12，活塞3两端设有活塞鼻13和活塞槽14，活塞环4卡入活塞槽14中，活塞鼻13嵌入内气缸2缺口8中。
参见图5、图6，导向板5上开设颈槽15、靴槽16、引导槽17，活塞颈12套入颈槽15，靴槽16用于安装外部机构滑靴来拖曳飞机，活塞3所在位置的内气缸2闭合杆11嵌入引导槽17中。
本发明是蒸汽弹射系统的一部分，以下具体介绍本发明在弹射飞机时的实施方式。在弹射准备阶段，进气口18、排气口19、进水口20、排水口21全部关闭，活塞3处于初始位置，参见图6，打开进气口18，蒸汽进入外气缸1、内气缸2，蒸汽达到规定值释放活塞3；活塞3加速向前运动，参见图7，导向板5的引导槽17控制闭合杆11的转动，闭合杆11将活塞颈12前面的内气缸2缺口8对准外气缸1槽口6便于活塞颈12通过，同时复位活塞颈12后面的内气缸2形成气密结构。活塞颈12是与外部系统联系的桥梁，活塞颈12带动滑靴运动从而实现飞机弹射。在活塞3加速阶段，打开进水口20(最佳时机由计算和试验获得)引入高压水，当活塞3达到飞机起飞速度时关闭进气口18切断蒸汽来源，同时打开排气口19。飞机起飞后活塞3继续运动遇到水流，快到弹射冲程末端时打开排水口21、关闭进水口20，活塞3挤压水流流出排水口21形成液压减震器效应，在水力的制动下活塞3减速到静止，关闭排水口21，完成一次弹射过程。弹射完成后，复位与驱动系统开始工作，驱动抓车将活塞复位到初始位置、水蒸汽被完全排出，关闭排气口19进入弹射准备阶段等待下一次弹射的进行。
在所有的动态密封结构中，圆柱体之前使用活塞环密封效果最好、维修简单、保养容易，活塞内燃机的发展史证明了这一点。内气缸和外气缸结构形式解决了现有蒸汽弹射器热变形产生蒸汽泄漏的问题，类圆柱体活塞、活塞环的组合继承了活塞内燃机的优点。本发明设计合理、密封可靠、节约蒸汽用量，结构形式优于美国的蒸汽弹射器。由于内气缸自适应外气缸的热变形，故缸径可以做的大些。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (6)

1.一种用于蒸汽弹射器的气缸，其特征在于，包括活塞(3)、导向板(5)、外气缸(1)以及沿所述外气缸(1)轴向嵌套设置于所述外气缸(1)内侧的若干内气缸(2)；
所述外气缸(1)的顶端开设有槽口(6)，侧面等距布置若干限位槽(7)；
所述内气缸(2)的顶端开设有缺口(8)、一端设置有环形凹台(9)，另一端设置环形凸台(10)，侧面安装有闭合杆(11)，所述闭合杆(11)插入所述外气缸(1)的限位槽(7)中；静止状态时所述外气缸(1)的槽口(6)与所述内气缸(2)的缺口(8)错开形成气密结构，若干所述内气缸(2)通过所述凸台(10)嵌入所述凹台(9)相连接，防止蒸汽从所述内气缸(2)连接处外泄；
所述活塞(3)的中部为圆柱体且设置有活塞颈(12)，两端均设置有活塞鼻(13)和活塞槽(14)，所述活塞鼻(13)嵌入所述内气缸(2)的缺口(8)中；
所述导向板(5)上开设有颈槽(15)和引导槽(17)，所述活塞颈(12)套入所述颈槽(15)中，所述内气缸(2)的闭合杆(11)嵌入所述引导槽(17)中，发射状态时所述引导槽(17)控制所述闭合杆(11)的转动将所述活塞颈(12)前端的内气缸(2)的缺口(8)对准所述外气缸(1)的槽口(6)便于所述活塞颈(12)通过，同时复位所述活塞颈(12)后端的内气缸(2)形成气密结构。
2.根据权利要求1所述的用于蒸汽弹射器的气缸，其特征在于，还包括活塞环(4)，所述活塞环(4)卡入所述活塞槽(14)中。
3.根据权利要求1所述的用于蒸汽弹射器的气缸，其特征在于，所述内气缸(2)的外径等于所述外气缸(1)的内径。
4.根据权利要求1所述的用于蒸汽弹射器的气缸，其特征在于，所述外气缸(1)和所述内气缸(2)采用相同的材质。
5.根据权利要求1所述的用于蒸汽弹射器的气缸，其特征在于，所述导向板(5)上还开设有用以安装外部机构滑靴以拖曳飞机的靴槽(16)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的用于蒸汽弹射器的气缸，其特征在于，所述外气缸(1)的一端设置有进气口(18)和排气口(19)，另一端设置有进水口(20)和排水口(21)。
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