專利名稱：冷彈射方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及工程力學中的彈射方法及裝置，具體涉及一種在機械完全關閉的冷態(tài)下彈射方法及裝置，可廣泛應用于航空母艦、魚雷、導彈、事故救援、被毀機場、洞庫、海上鉆井平臺、島嶼聯(lián)絡等。
背景技術：
各國都把彈射器視為航母的命根子，由美國獨占鰲頭，其所以會成為世界難題，是因為真正有效的航母彈射途徑未被發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有彈射器有許多不足之處
如美國的蒸汽彈射器運用開口汽缸技術，系統(tǒng)龐大、復雜、昂貴、制造維修難度大、僅4-6%的效率，難以滿足更大飛機的彈射要求，已發(fā)展到了極限。
又如美國正在研制的電磁彈射器(EMALS)，采用飛輪強迫儲能和直線電機技術，不足之處是1)"強迫儲能"的效果不佳，EMALS采用飛輪(即轉子)強迫儲能難度大，飛輪小不起作用，轉速高不穩(wěn)定，做大飛輪， 一是艦上條件不允許，二是其儲能與負荷的耦合難實現(xiàn)，最終采用多臺集飛輪電動機發(fā)電機于一體的盤式發(fā)電機、成對安裝在扭矩框架上、以反向高速轉動強迫每個轉子儲一點有限的動能，每次備戰(zhàn)都必先啟動這些盤式發(fā)電機后，才有彈射的能量，這既暴露了目標，又錯失了戰(zhàn)機！整個備戰(zhàn)期間，其補能平均功率高達6.35麗，而所儲能量除用來強迫設備在6400rpm高速下磨損(作有害功)夕卜，僅有20%左右的峰值段在彈射的2-3秒鐘內(nèi)被利用，其彈射過程還有直線電動機的定子損耗、循環(huán)變頻器的熱損耗和盤式發(fā)電機的損耗，加在一起，即算EMALS在彈射的瞬間效率可達60y。，但整個備戰(zhàn)期間的總效率極低；2)中間環(huán)節(jié)多，由于航母所需的彈射速度單靠直線電動機的磁場移動速度是達不到的，要靠大功率電子設備來升高頻率和電壓后、EMALS才能用，因而再度增大了投入，美國研制航母電磁彈射器28年，耗資32億美元，至今EMALS還未用在艦上；3)它有強大的電磁干擾，阻礙其高靈敏度飛行器和制導系統(tǒng)的應用；4)它采用渦流加換相制動方式，不安全；5)重要的是武器性能，電磁彈射器平時應對突發(fā)事件、惡劣海況等不利條件，不能做到及時和擇機彈射，加之體積大影響艦載機的數(shù)量、重量大對艦艇的穩(wěn)定性和扶正力矩不利?？梢?，尋找航母的有效彈射途徑，勢在必行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是解決上述現(xiàn)有技術特別是現(xiàn)有航母彈射器存在的技術問題，而提供一種冷彈射方法及裝置，打破強迫儲能瓶頸，集能自由度大，彈射速度快，實現(xiàn)巨大能量的恒功率超高效傳動，彈射，以靜取勝，而且結構簡單，體積小，重量輕，易制造，功耗小，適應性好。
本發(fā)明采用的技術方案是-
本發(fā)明的冷彈射方法為遵循"集能驟釋+高效傳動=彈射運動"的彈射公式，采用氣液融合油缸作彈射主體，配合氣瓶和控制閥，在彈射器機械完全關閉的冷態(tài)下，用彈射器內(nèi)氣瓶集存的高能氣體，經(jīng)控制閥進入氣液融合油缸的氣至端驟釋能量，同步推動氣液融合油缸的液至端各級活塞，恒功率高效冷彈射負荷。
本發(fā)明的冷彈射裝置，包括高能氣源、氣瓶、控制閥、氣液融合油缸，高能氣源連接氣瓶，并給氣瓶自由集能，氣瓶通過控制閥及連接管道連接至200910166299.7 有桿腔為液至端。
上述技術方案中，氣液融合油缸結構為缸體內(nèi)腔一端為無桿腔，無桿腔的缸壁上開有氣口；缸體內(nèi)腔還安裝有多級活塞，這些多級活塞依次連接，安裝在有桿腔內(nèi)，有桿腔內(nèi)充有液壓油，并且每級活塞缸壁上開有油口。工作時，氣瓶中集存的高能氣體由氣液融合油缸的氣口進入無桿腔，推動一級活塞前進， 一級活塞前進時， 一級活塞缸內(nèi)的液壓油進入二級活塞腔，推動二級活塞前進，二級活塞前進時，二級活塞缸內(nèi)的液壓油進入三級活塞腔，推動三級活塞前進，如此類推， 一直到推動n級活塞前進，實現(xiàn)恒功率長距離高效傳動彈射。
本發(fā)明的一種冷彈射能量回收裝置，包括能量回收泵、躍升缸、往復車、傳感器、限位擋油缸、導向滑軌，能量回收泵與躍升缸均安裝在作為飛行器載體的往復車上，往復車置于導向滑軌上，傳感器與限位擋油缸安裝在導向滑軌前端的適當位置。
上述技術方案中，能量回收泵的泵頭正對限位擋油缸，以吸收彈射系統(tǒng)的慣性能轉換成液壓能，能量回收泵的輸出端通過管道連接躍升缸，躍升缸前端與飛行器相連，躍升缸又將液壓能轉換成機械能，促成飛行器作半自主起飛。
上述技術方案中，能量回收泵、躍升缸和限位擋油缸均內(nèi)置有緩沖彈簧，限位擋油缸活塞上帶有阻尼孔。
本發(fā)明的另一種冷彈射能量回收裝置，包括能量回收泵，躍升缸、導向滑軌、活動滑軌、往復車、傳感器，導向滑軌前端鉸接活動滑軌，作為飛行器載體的往復車置于導向滑軌上，傳感器與能量回收泵安裝在活動滑軌前端，
能量回收泵的輸出端通過管道連接躍升缸，躍升缸頂端與活動滑軌相連。上述技術方案中，能量回收泵與躍升缸均內(nèi)置有緩沖彈簧。上述技術方案中，高能氣源既可以取用當?shù)氐膲簹饣蛘羝?，也可以自?br> 小型壓氣機，進行自由集能， 一旦氣瓶中集存的高能氣體能滿足彈射條件，
即可停機待命，彈射器進入機械完全關閉的冷態(tài)。技術原理
本發(fā)明從50年代研制的"氣動快速頂柱"，到后來多個快速機具發(fā)明專利的多年積累中，發(fā)現(xiàn)航母真正有效的彈射途徑是氣液融合彈射器結構，能充分發(fā)揮氣體的彈性和液壓能容量大的優(yōu)勢，很適合做航母彈射器，并推導出"集能驟釋+高效傳動二彈射運動"的彈射公式，直接用小功率聚少成多的自由集能，很容易就能獲得航母彈射器所需的巨大能量，直接用彈性體驟釋集能，就能達到各種彈射器對彈射速度的要求，直接用液壓傳動就能解決巨大能量的長距離恒功率超高效傳動的難題，直接用其內(nèi)集能量彈射，無需準備時間，就能實現(xiàn)出其不意、攻其不備的冷彈射，以靜取勝。
工作原理
遵循"集能驟釋+高效傳動二彈射運動"的彈射公式，采用一個無桿腔承載高能氣體釋能稱氣至端、其有桿腔充滿液壓油稱液至端的氣液融合油缸，作彈射的主體，配合一個氣瓶，中間加控制閥作開關，用管道連接，構成主彈射系統(tǒng)，平時由高能氣源按彈射條件向氣瓶中集存足夠的高能氣體后，停機待命，在其機械完全關閉的冷態(tài)下，彈射器始終保持待用待命即發(fā)狀態(tài)。戰(zhàn)時在其機械完全關閉的冷態(tài)下，無需準備時間，即可用控制閥開啟氣瓶中的部分高能氣體，進入氣液融合油缸的氣至端，其高能氣體釋能，在推動其活 塞前進的同時，壓縮缸筒與活塞之間環(huán)形體積中的液壓油，經(jīng)其油口進入下 一級活塞腔、推動下一級活塞連同往復車牽引飛機沿導向滑軌作恒功率高速 冷彈射負荷(含艦載機)，達到超高效冷彈射的目的。
冷彈射能量回收有多種，其中一種是在作為飛機載體的往復車上、安裝 帶有緩沖彈簧并用管道連通的能量回收泵和躍升缸，其泵頭正對限位擋油缸， 其躍升缸前端與飛機相連，又在導向滑軌前端適當位置安裝傳感器和帶阻尼 孔緩沖彈簧的限位擋油缸，每當牽引飛機的彈射系統(tǒng)即將進入緩沖制動階段， 傳感器立即發(fā)出信號，自動控制控制閥換向，打開氣液融合油缸卸荷，之后， 泵頭對準限位擋油缸的能量回收泵受彈射系統(tǒng)巨大慣性能的驅(qū)動，與限位擋 油缸相碰撞，泵出壓力油，將慣性能轉換成液壓能，經(jīng)連通管道進入躍升缸， 又將液壓能轉換成機械能，推動飛機作最后沖剌和躍升適當仰角的半自主起 飛，緊接著，在相互撞擊中受到壓縮的擋、泵、缸中的緩沖彈簧同時釋能， 在推動其擋、泵、缸自身復位的同時反推往復車復位，為再次彈射作準備。
本發(fā)明的另一種冷彈射能量回收是，其包括導向滑軌、活動滑軌、能量回 收泵、躍升缸、往復車、傳感器，導向滑軌前端鉸接活動滑軌，傳感器、能 量回收泵安裝在活動滑軌前端，其躍升缸頂端與活動滑軌相連。作為飛機載 體的往復車置于滑軌上，當往復車前進到即將緩沖制動的瞬間，傳感器發(fā)出 信號，控制閥換向，打開氣液融合油缸卸荷，之后往復車的巨大慣性與能量 回收泵相碰撞，能量回收泵泵出壓力油，經(jīng)連接管道進入躍升缸，躍升缸頂 舉活動滑軌，躍升適當仰角促成飛機半自主起飛。
突出的實質(zhì)特點及有益效果本發(fā)明由于采用上述方案，經(jīng)大小兩臺原理樣機驗證，取得如下有益效
果
1、由于是直接用氣體自由集能，國防上高度機密的強迫儲能瓶頸被打破， 集能自由度大。
2、 由于是直接用彈性體驟釋能量，各種彈射速度都能達到。
3、 由于是直接用液壓傳動，可實現(xiàn)巨大能量的恒功率超高效傳動。
4、 由于采用上述方案，冷彈射器的結構簡單，體積小，重量輕，易制造， 投入小，操作維修人員少。
5、 由于采用上述方案，冷彈射器能抓住彈射的有利時刻，克服艦載機在
惡劣海況、艦首下傾和夜間起飛的難題。
6、 由于采用上述方案，回收轉換利用慣性能，大幅減少彈射功耗、縮短
滑跑距離和增加彈射的連續(xù)性，以利于在各類型艦艇上使用。
7、 由于采用上述方案，彈射器可以在機械完全關閉的冷態(tài)下，出其不意 的彈射飛機，攻其不備的奪取制空權，以靜取勝。


圖1為本發(fā)明實施例1結構系統(tǒng)圖。 圖2為氣液融合油缸的縱剖視圖。 圖3為本發(fā)明實施例2結構系統(tǒng)圖
圖中，l一氣液融合油缸 l-l一控制閥 l-2 —油口 2—往復車 2-l—艦載機2-2 —躍升缸2-3 —連通管道2-4 —能量回收泵 2-5 —導向滑軌2-6—活動滑軌3—限位擋油缸 3-l —阻尼孔 4一傳感器，5 —高能氣源，6—氣瓶，7—氣口， 8 —無桿腔9一有桿腔10 — 一級活塞 ll一二級活塞 12—三級活塞13 —液壓油 14一缸體。
具體實施例方式
下面結合附圖介紹本發(fā)明的
具體實施例方式
參見圖l、圖2,本實施例l，采用三級氣液融合油缸l、 二位三通電磁控
制閥l-l、高能氣源5、氣瓶6，能量回收泵2-4、躍升缸2-2與限位擋油缸3 內(nèi)均設置有緩沖彈簧，限位擋油缸3開設阻尼孔3 — 1。平時彈射器根據(jù)上級 給定的彈射條件，數(shù)控高能氣源5向氣瓶6集存所需高能氣體后，停機待命。 在其機械完全關閉的冷態(tài)下，彈射器始終保持待用待命即發(fā)狀態(tài)。戰(zhàn)時在其 機械完全關閉的冷態(tài)條件下，無需準備時間，即可給二位三通電磁控制閥1-1 通電、控制其氣瓶6的部分高能氣體經(jīng)氣口 7進入三級氣液融合油缸1的氣 至端釋能，推動其活塞前進的同時，壓縮缸筒與活塞之間環(huán)形體積中的液壓 油，經(jīng)其油口 1-2進入下一活塞腔，依次推動下一級活塞連同往復車2牽引 飛機2-1、沿導向滑軌2-5、作恒功率高速運動，實施彈射飛機。 一旦牽引飛 機2 — 1的往復車2前進到即將緩沖制動的瞬間，傳感器4發(fā)出信號，自動切 斷二位三通電磁控制閥1-1的電源，二位三通電磁控制閥1-1換向，打開氣 液融合油缸1卸荷，此后，泵頭正對限位擋油缸的能量回收泵2-4受彈射系 統(tǒng)巨大慣性能的驅(qū)動，與限位擋油缸3相碰撞，泵出壓力油，將慣性能轉換 成液壓能，經(jīng)連通管道2-3進入躍升缸2-2，又將液壓能轉換成機械能，推動 飛機2-1作最后沖刺和躍升適當仰角的半自主起飛，緊接著，在相互撞擊中 受到壓縮的擋、泵、缸中的緩沖彈簧同時釋能，在推動其擋、泵、缸自身復 位的同時，反推往復車2復位，為再次彈射作準備。
參見圖2，氣液融合油缸l結構為缸體14內(nèi)腔一端為無桿腔8，無桿腔8的缸體上開有氣口 7，缸體內(nèi)腔還安裝有多級活塞，如圖所示的一級活塞10、 二級活塞11、三級活塞12，并由這些多級活塞依次連接安裝在有桿腔9內(nèi)， 有桿腔9內(nèi)充有液壓油13，并且每級活塞缸體上開有油口 l一2。
參見圖2、圖3，本發(fā)明的冷彈射能量回收裝置的另一實施例，其包括導 向滑軌2 — 5、活動滑軌2—6、能量回收泵2—4、躍升缸2 — 2、往復車2、傳 感器4，其特征在于導向滑軌2 — 5前端鉸接活動滑軌2—6，其能量回收泵2 一4安裝在活動滑軌2—6的前端，其躍升缸2 — 2頂端與活動滑軌2—6相連。 一旦牽引飛機2 — 1的往復車2前進到即將緩沖制動的瞬間，傳感器4發(fā)出信 號，自動切斷二位三通電磁控制閥1 — 1的電源，二位三通電磁控制閥l一l 換向，打開氣液融合油缸1卸荷，此后，往復車2由彈射系統(tǒng)的巨大慣性能 驅(qū)動與能量回收泵2—4相碰撞，能量回收泵2—4泵出壓力油，將慣性能轉 換成液壓能，經(jīng)連通管道2 — 3進入躍升缸2—2，又將液壓能轉換成機械能， 頂舉活動滑軌2—6躍升適當仰角，促成飛機完成半自主起飛。 全程由數(shù)控作閉環(huán)控制，其自由補能不占用專門時間。 綜上所述，本發(fā)明的具體應用，就本領域的技術人員而言，將其用于發(fā)射 魚雷、導彈，用于事故救援、被毀機場和島嶼聯(lián)絡的彈射工具，顯然可行， 仍屬本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1、一種冷彈射方法，其特征在于遵循“集能驟釋+高效傳動＝彈射運動”的彈射公式，采用氣液融合油缸作彈射主體，配合氣瓶和控制閥，在彈射器機械完全關閉的冷態(tài)下，用彈射器內(nèi)氣瓶集存的高能氣體，經(jīng)控制閥進入氣液融合油缸的氣至端驟釋能量，同步推動氣液融合油缸的液至端各級活塞，恒功率高效冷彈射負荷。
2、 一種冷彈射裝置，其特征在于包括高能氣源、氣瓶、控制閥、氣液融合油缸，高能氣源連接氣瓶，并給氣瓶自由集能，氣瓶通過控制閥及連接管道連接至氣液融合油缸的氣至端，氣液融合油缸的無桿腔為氣至端，氣液融合油缸的有桿腔為液至端。
3、 根據(jù)權利要求1所述的冷彈射方法，其特征在于氣液融合油缸結構為缸體內(nèi)腔一端為無桿腔，無桿腔的缸壁上開有氣口；缸體內(nèi)腔還安裝有多級活塞，這些多級活塞依次連接，安裝在有桿腔內(nèi)，有桿腔內(nèi)充有液壓油，并且每級活塞缸壁上開有油口 。
4、 根據(jù)權利要求2所述的冷彈射裝置，其特征在于氣液融合油缸結構為缸體內(nèi)腔一端為無桿腔，無桿腔的缸壁上開有氣口；缸體內(nèi)腔還安裝有多級活塞，這些多級活塞依次連接，安裝在有桿腔內(nèi)，有桿腔內(nèi)充有液壓油，并且每級活塞缸壁上開有油口。
5、 一種冷彈射能量回收裝置，其特征在于包括能量回收泵、躍升缸、往復車、傳感器、限位擋油缸、導向滑軌，能量回收泵與躍升缸均安裝在作為飛行器載體的往復車上，往復車置于導向滑軌上，傳感器與限位擋油缸安裝在導向滑軌前端的適當位置。
6、 根據(jù)權利要求5所述的冷彈射能量回收裝置，其特征在于能量回收泵的泵頭正對限位擋油缸，吸收其彈射系統(tǒng)的慣性能，轉換成液壓能，能量回收泵的輸出端通過管道連接躍升缸，躍升缸前端與飛行器相連。
7、 根據(jù)權利要求5所述的冷彈射能量回收裝置，其特征在于能量回收泵、躍升缸和限位擋油缸均內(nèi)置有緩沖彈簧，限位擋油缸活塞上帶有阻尼孔。
8、 一種冷彈射能量回收裝置，其特征在于包括能量回收泵，躍升缸、導向滑軌、活動滑軌、往復車、傳感器，導向滑軌前端鉸接活動滑軌，作為飛行器載體的往復車置于導向滑軌上，傳感器與能量回收泵安裝在活動滑軌前端，能量回收泵的輸出端通過管道連接躍升缸，躍升缸頂端與活動滑軌相連。
9、 根據(jù)權利要求8所述的冷彈射能量回收裝置，其特征在于能量回收泵與躍升缸均內(nèi)置有緩沖彈簧。
10、 根據(jù)權利要求2所述的冷彈射裝置，其特征在于高能氣源取用當?shù)氐膲簹饣蛘羝?，或者自備小型壓氣機，進行自由集能， 一旦氣瓶中集存的高能氣體滿足彈射條件，即停機待命，彈射器進入機械完全關閉的冷態(tài)。
全文摘要
一種冷彈射方法及裝置，遵循“集能驟釋+高效傳動＝彈射運動”的彈射公式，采用氣液融合油缸作彈射主體，配合氣瓶和控制閥，在彈射器機械完全關閉的冷態(tài)下，用彈射器內(nèi)氣瓶集存的高能氣體，經(jīng)控制閥進入氣液融合油缸的氣至端驟釋能量，同步推動氣液融合油缸的液至端各級活塞，恒功率高效冷彈射負荷。冷彈能量回收裝置則采用往復車上安裝能量回收泵、躍升缸、導向滑軌上安裝的限位擋油缸；或者采用導向滑軌前端鉸接活動滑軌，活動滑軌上安裝的能量回收泵及躍升缸。本發(fā)明冷彈射方法及裝置，打破了強迫儲能瓶頸，集能自由度大，彈射速度快，實現(xiàn)巨大能量的恒功率超高效傳動，冷態(tài)條件下彈射，以靜取勝，而且結構簡單，體積小，重量輕，易制造，功耗小，適應性廣。
文檔編號B64F1/06GK101676174SQ200910166299
公開日2010年3月24日 申請日期2009年8月18日 優(yōu)先權日2008年9月19日
發(fā)明者炯 劉, 胡宣哲, 胡愛武, 胡真華 申請人:胡宣哲