專利名稱：前拉后推式航母艦載機(jī)彈射器及彈射方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種軍事裝備或航母艦載機(jī)彈射器，具體的說是一種前拉后推式航母 艦載機(jī)彈射器及其彈射方法。
背景技術(shù)：
目前，航空母艦上的艦載機(jī)起飛方式主要有兩種，一種是以美軍航母上使用的蒸 汽式彈射器，該彈射器使用蒸汽作動力通過汽缸活寒帶動牽引鉤拉動飛機(jī)加速起飛。蒸汽 彈射器設(shè)備體積龐大，占有較大空間，而且必須有蒸汽鍋爐，消耗能量大，運(yùn)行成本高，維修 成本高，還有消耗淡水量大，有消息報道，小鷹號或米尼茲的飛機(jī)彈射系統(tǒng)，每彈射一架飛 機(jī)消耗淡水近1噸，將淡水加熱成高溫高壓蒸汽，要消耗大量的能量，僅彈射器消耗的能量 占整個航母能量的20%，巨大的淡水消耗量是一個不可忽略的問題；蒸汽彈射器的制造工 藝相當(dāng)復(fù)雜，目前只有美國、法國和英國掌握有制造蒸汽彈射器的技術(shù)，目前已經(jīng)掌握的蒸 汽彈射器，其結(jié)構(gòu)是兩根并行的長度為90多米，直徑為.457mm的開縫氣缸，還需要配套兩 個巨大的直徑2米，長為20米儲汽罐，總體積約600立方米，體積如此龐大，通常在9萬噸以 上核動力航母上使用，目前只有美國有核動力航母。所謂蒸汽彈射器，實際就是一個蒸汽彈 射炮，根據(jù)有關(guān)資料報道，飛行員在彈射起飛時因為初速度過大會產(chǎn)生瞬間的昏迷，飛機(jī)需 要自動飛行儀自動控制，等飛行員醒來后在人工駕駛，蒸汽彈射的動力來自儲汽罐，彈射開 始壓力大，終點(diǎn)壓力減小，所以是由快到慢，一起步就達(dá)到75米/秒，突然達(dá)到高速會造成 飛行員瞬間昏迷，當(dāng)汽缸運(yùn)行到汽缸終點(diǎn)時，反而因蒸汽壓降低，推力下降，起飛速度下降， 用中國謗語來形容彈射出的飛機(jī)如同“強(qiáng)弩之末”，飛機(jī)因此墜海也是不稀奇的事。目前美 軍使用的蒸汽彈射器，除了體積大、造價高、耗能高、維修和使用壽命也使美軍倍感頭疼，根 據(jù)報道蒸汽彈射器使用500次就要大修，氣缸壽命是2000次，即彈射2000架次，氣缸就要 更換。所以美軍也正在尋找新的彈射器替換方案，目前還未有好的結(jié)果。俄羅斯航母上使用的時滑躍式起飛跑道，即飛機(jī)靠自身在甲板上加速通過一個向 上翹起的跑道實現(xiàn)滑躍式離艦飛行，滑躍式彈射方式存在的不足是甲板上必須修建滑躍式 起飛平臺，必須使用大推重比的雙引擎飛機(jī)，單引擎戰(zhàn)機(jī)無法使用，所以艦載機(jī)的機(jī)種收到 限制。另外，滑躍式起飛方式是靠飛機(jī)自身動力起飛，所以不能滿載起飛，通常起飛重量只 占滿載起飛重量的70%，以蘇33為例，滿載是33噸，而目前實際起飛重量只有27噸，滿負(fù) 荷起飛不了，損失掉6噸的載荷，據(jù)說，采用任何一種彈射器幫助都可以讓蘇33在滑躍式跑 道上滿載起飛，滿載起飛就意味著提高了戰(zhàn)斗力和加大了巡航半徑。目前成熟的正在使用 的彈射器只有美國的蒸氣式彈射器，美國對俄羅斯技術(shù)封鎖，俄羅斯也造不了，就連美國也 沒有適應(yīng)滑躍式起飛跑道的弧線蒸汽氣缸。已知的兩種彈射方式在實際應(yīng)用過程中存在的最大不足是，由于以美國為首西方 國家在艦載機(jī)彈射技術(shù)方面對中國進(jìn)行嚴(yán)格技術(shù)封鎖，俄羅斯的雙引擎艦載機(jī)對中國禁 售，如果解決了滑躍式航母艦載機(jī)的彈射任何集中經(jīng)過改造都可以做艦載機(jī)，俄羅斯對中 國的禁售也失去了實際意義，所以中國一定設(shè)計一種更好的艦載機(jī)彈射器實現(xiàn)中國的航母發(fā)展夢想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)任務(wù)是克服上述缺點(diǎn)，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計合理、體積小、使用 方便、安全性高，能在各噸位上使用的能適應(yīng)各種機(jī)種作艦載機(jī)的航母艦載機(jī)彈射器。本發(fā)明的技術(shù)方案是按以下方式實現(xiàn)的其結(jié)構(gòu)是由航母滑躍式起飛跑道，滑梭 牽引滑車，牽引滑車索道，主牽引絞車，副牽引絞車、前推汽缸和彈射程序控制器組成，其 中，牽引滑車索道設(shè)置在航母滑躍式起飛跑道或水平式起飛跑道的中間，滑梭牽引滑車設(shè) 置在牽引滑車索道之中，主牽引絞車和副牽引絞車設(shè)置在起飛跑道下方的船艙之中，主牽 引絞車和副牽引絞車的鋼索分別與滑梭牽引滑車的前后兩端連接，前推汽缸設(shè)置在位于起 飛跑道的起點(diǎn)處牽引滑車索道的底部；牽引滑車索道是由上蓋板、滑槽組成，滑槽的上部設(shè)置有翻邊，翻邊與起飛跑道的 底部固定在一起，上蓋板的中間設(shè)置有上開縫，上開縫兩邊與起飛跑道平行并與滑槽上部 的翻邊固定在一起，位于起飛跑道的前半部滑槽的底部中間設(shè)置有下開縫下開縫與前推 汽缸活塞的伸出長度相等，滑槽的兩端分別設(shè)置有行程傳感器和測速傳感器，為彈射程序 控制器提供開關(guān)控制信號，滑梭牽引滑車是由車架、滾輪、主牽引鋼索平衡滑輪、副牽引鋼 索平衡滑輪和滑梭連接板組成，主牽引鋼索平衡滑輪和副牽引鋼索平衡滑輪通過主滑輪軸 座和副滑輪軸座固定在車架的底部，車架呈水平放置的工字型，中間水平部分為車橫梁，兩 邊垂直部分為滾輪固定板，滾輪分上下兩排設(shè)置在車架兩邊的固定板上，固定板上部兩邊 的兩排滾輪與上蓋板底部滾動相接，固定板下部兩邊的兩排滾輪與滑槽底部滾動相接，滑 梭連接板縱向設(shè)置在橫梁的中間，其上部穿過上蓋板中間的開縫向上露出與滑梭連接，滑 梭與飛機(jī)前輪連接，位于橫梁的底部設(shè)置有主鋼索平衡滑輪和副牽引鋼索平衡滑輪，主鋼 索平衡滑輪和副牽引鋼索平衡滑輪分別通過主牽引鋼索和副牽引鋼索與主牽引絞車和副 牽引絞車連接，車體的端部中間設(shè)置有擋板；主牽引絞車，是由機(jī)座、動力機(jī)、離合器、飛輪、傳動軸、絞車輥筒和剎車裝置組成， 其中絞車輥筒設(shè)置在傳動軸上，傳動軸兩端通過軸承座與機(jī)座固定，其中傳動軸的一端穿 過軸承座與離合器連接，離合器與動力機(jī)動力輸出軸端的飛輪連接，絞車輥筒的兩端設(shè)置 有剎車裝置，動力機(jī)和絞車輥筒采用兩套對置的方式設(shè)置在機(jī)座上，兩套絞車輥筒設(shè)置在 中間，動力機(jī)設(shè)置在機(jī)座的兩邊，兩個絞車輥筒上使用一根主牽引鋼索，主牽引鋼索的端頭 與絞車輥筒軸固定，主牽引鋼索的中間與滑梭牽引滑車上的主牽引鋼索平衡滑輪連接；副牽引絞車，是由副機(jī)座、電動機(jī)、副離合器、副傳動軸、副絞車輥筒和副剎車裝置 組成，其中副絞車輥筒的副傳動軸兩端通過副軸承座與副機(jī)座固定，副傳動軸的兩端穿過 副軸承座與副離合器連接，副離合器與電動機(jī)動力輸出軸連接，副絞車輥筒的兩端設(shè)置有 副剎車裝置，電動機(jī)和副絞車輥筒采用兩套對置的方式設(shè)置在副機(jī)座上，兩套副絞車輥筒 設(shè)置在中間，電動機(jī)設(shè)置在副機(jī)座的兩邊，兩個副絞車輥筒上使用一根副牽引鋼索，副牽引 鋼索的端頭與兩個副絞車輥筒軸固定，副牽引鋼索的中間與滑梭牽引滑車上的副牽引鋼索 平衡滑輪連接。主牽引絞車使用的動力機(jī)是指變頻電動機(jī)、柴油機(jī)、汽油機(jī)、汽輪機(jī)、渦輪機(jī)及液 壓馬達(dá)。
位于滑槽的兩端主牽引鋼索往返經(jīng)過的通道上設(shè)置的激光測速儀、光電傳感器通 過數(shù)據(jù)線與彈射控制器連接。主牽引絞車和福牽引絞車上的剎車裝置、離合器通過數(shù)據(jù)線與彈射控制器連接。前推汽缸的活塞前端部連接有連桿，連桿的另一端連接有推鉤，推鉤反向伸至前 推汽缸的后端，向上穿過滑槽底部的下中縫，與滑梭牽引滑車的后部的擋板相接；推鉤的兩 側(cè)設(shè)置有支撐輪與滑槽滾動連接前推汽缸采用雙缸并排設(shè)置，活塞的端部通過連扳與推鉤連接，前推汽缸通過管 道與儲汽罐連接，管道之間設(shè)置有電磁閥，儲汽罐還通過管道與蒸汽鍋爐連接。如果前推汽缸用前推氣缸代替，前推汽缸通過管道與儲氣罐連接，儲氣罐通過管 道與空壓機(jī)連接。從航母起飛跑道0到50米距離內(nèi)通過前推汽缸為艦載機(jī)提供加速度，在前推汽缸 啟動的同時，以動力機(jī)作為動力源配以飛輪蓄能，通過飛輪蓄量，在彈射程序控制器的控制 下以及在離合器和牽引鋼索在牽引繩盤的纏繞變徑作用下，將飛輪和動力機(jī)的能量集合起 來在0-130米的起飛跑道上為艦載機(jī)提供基本起飛速度，實現(xiàn)各類艦載機(jī)在航母起飛跑道 上的彈射起飛；具體彈射步驟如下1)通過彈射器控制器設(shè)置起飛飛機(jī)的種類、載荷和起飛速度，彈射器控制器控制 動力機(jī)帶動飛輪同步轉(zhuǎn)動，當(dāng)動力機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到設(shè)定轉(zhuǎn)速后，待機(jī)備用；2)滑梭牽引滑車位于起飛跑道的起點(diǎn)，與滑梭連接板連接的滑梭與停放在跑道起 點(diǎn)的飛機(jī)前輪連接，主牽引絞車和副牽引絞車的絞車輥筒通過制動器鎖定，前推汽缸活塞 端部的推鉤，與滑梭牽引滑車后部搭接，艦載機(jī)處于待命狀態(tài)3)當(dāng)調(diào)度員下達(dá)起飛命令后，彈射程序控制器控制控制電磁閥打開，儲汽罐向汽 缸注入高壓蒸汽，活塞驅(qū)動滑梭牽引滑車移動，同時主牽引絞車的與動力機(jī)動力輸出軸連 接飛輪通過飛輪離合器吸合，制動器同時釋放，動力機(jī)加速運(yùn)轉(zhuǎn)，副牽引絞車的離合器和制 動器全部釋放，此時主牽引絞車的動力機(jī)全速帶動絞車輥筒轉(zhuǎn)動，鋼索向絞車輥筒軸上纏 繞的同時牽引滑車在滑槽中快速滑動同時帶動滑梭牽引艦載機(jī)在起飛跑道上加速滑行，由 于絞車輥筒在轉(zhuǎn)動初期，鋼索在絞車輥筒軸部的纏繞是小直徑纏繞，牽引速度慢，但牽引力 大，正好符合艦載機(jī)初始速度為零時的低速度大牽引力起飛條件，隨著鋼索在絞車輥筒軸 上纏繞圈數(shù)的增加，纏繞直徑越來越大，因而牽引速度越來越快，當(dāng)艦載機(jī)到達(dá)起飛跑道終 點(diǎn)時，鋼索在絞車輥筒軸上纏繞的直徑最大，鋼索的纏繞速度就是艦載機(jī)的基本起飛速度， 這時滑梭與飛機(jī)前輪分離，艦載機(jī)升空4)當(dāng)滑梭與艦載機(jī)分離的瞬間，起飛跑道終點(diǎn)處的傳感器觸發(fā)，彈射程序控制器 控制主牽引絞車和副牽引絞車絞車輥筒上的離合器全部釋放，主牽引絞車和副牽引絞車絞 車輥簡上的制動器同時制動，滑梭牽引滑車在起飛跑道終點(diǎn)停止；主牽引絞車上的動力機(jī) 按怠速運(yùn)轉(zhuǎn)，副牽引絞車上的電動機(jī)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)；5)彈射程序控制器控制主牽引絞車和副牽引絞車絞車輥筒上的制動器同時釋放， 主牽引絞車絞車輥筒的離合器釋放，副牽引絞車絞車輥筒上的離合器吸合，副牽引絞車牽 引滑梭牽引滑車返回起飛跑道起點(diǎn)，前推汽缸反向充汽，活塞回拉縮進(jìn)缸筒內(nèi)，彈射程序控 制器控制主牽引絞車和副牽引絞車上絞車輥筒的制動器同時制動，滑梭停止在起飛跑道起點(diǎn)待命。本發(fā)明的優(yōu)異效果是，體積小，用空間少，起飛跑道不受距離限制，也不受弧度限 制，不僅可以在滑躍式航母上使用，也可以在平面普通航母上使用，不受跑道長度的限制。 本發(fā)明的滑槽長度不受限制，彎曲度不受限制，所以可以適應(yīng)滑躍式起飛跑道，更可以適應(yīng) 水平起飛跑道。動力機(jī)的選擇范圍更寬，可以使用航母上的任何動力，包括蒸汽、電力或內(nèi) 燃機(jī)，本發(fā)明的彈射器與蒸汽彈射器相比，優(yōu)異效果在于，各種大功率動力機(jī)已經(jīng)是成熟技 術(shù)，在動力機(jī)提供充足功率的情況下，在起飛跑道90-130米的距離內(nèi)，飛機(jī)實現(xiàn)0-75米/ 秒勻加速，即在90-130米的距離內(nèi)將飛機(jī)加速到75-85米/秒的起飛速度，這種加速方式 是由慢變快，飛行員適應(yīng)快，不會造成飛行員瞬間昏迷。


圖1是滑躍式航母艦載機(jī)彈射器在滑躍式航母上的使用結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是滑躍式航母艦載機(jī)彈射器的整體結(jié)構(gòu)示意3是滑梭牽引滑車在滑槽中結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是滑槽的斷面結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是滑梭牽引滑車的仰視結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是滑梭牽引滑車的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是滑梭牽引滑車的主視結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是圖1的局部放大結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記說明起飛跑道1、上蓋板2、鋼索防護(hù)角鐵3、滑槽4、擋塊5、主牽引鋼索 6、主牽引鋼索平衡滑輪7、主滑輪軸座8、車架9、副牽引鋼索平衡滑輪10、副滑輪軸座11、滾 輪12、副牽引鋼索13、滑梭連接板14、動力機(jī)15、離合器16、剎車裝置17、絞車輥筒18、軸承 座19、機(jī)座20、電動機(jī)21、副離合器22、副絞車輥筒23、副絞車牽引鋼索M、副剎車裝置25、 測速傳感器26、觸發(fā)開關(guān)27、彈射控制器觀、飛輪四、傳動軸30、副機(jī)座31、副傳動軸32、副 軸承座33、前推汽缸34、連桿35、推鉤36、支撐輪37、儲汽罐38、上開縫39、下開縫40。具體實旌方式參照附圖對前拉后推式航母艦載機(jī)彈射器及其彈射方法作以下詳細(xì)的說明。如附圖1、2、8所示，本發(fā)明的前拉后推式航母艦載機(jī)彈射器，其結(jié)構(gòu)是由航母滑 躍式起飛跑道，滑梭牽引滑車，牽引滑車索道，主牽引絞車，副牽引絞車、前推汽缸和彈射程 序控制器組成，其中，牽引滑車索道設(shè)置在航母滑躍式起飛跑道或水平式起飛跑道的中間， 滑梭牽引滑車設(shè)置在牽引滑車索道之中，主牽引絞車和副牽引絞車設(shè)置在起飛跑道下方的 機(jī)艙之中，主牽引絞車和副牽引絞車的鋼索分別與滑梭牽引滑車的前后兩端連接，前推汽 缸設(shè)置在位于起飛跑道的起點(diǎn)處牽引滑車索道的底部；如附圖3、4所示，牽引滑車索道是由上蓋板2、滑槽4、鋼索防護(hù)角鐵3組成，滑槽 4的上部設(shè)置有翻邊，翻邊與起飛跑道1的底部固定在一起，上蓋板2的中間設(shè)置有上開縫 39，上開縫39兩邊與起飛跑道1平行并與滑槽4上部的翻邊固定在一起，位于起飛跑道1起 點(diǎn)的滑槽4底部開有下開縫40，下中縫40與前推汽缸34活塞的伸出長度相等，滑槽4的兩 端分別設(shè)置有行程傳感器27和測速傳感器沈為彈射程序控制器觀提供開關(guān)控制信號；如附圖5、6、7所示，滑梭牽引滑車是由車架9、滾輪12、主牽引鋼索平衡滑輪7、副牽引鋼索平衡滑輪10和滑梭連接板14組成，主牽引鋼索平衡滑輪7和副牽引鋼索平衡滑 輪10通過主滑輪軸座8和副滑輪軸座11固定在車架9的底部，車架9呈水平放置的工字 型，中間水平部分為車橫梁，兩邊垂直部分為滾輪固定板，滾輪12分上下兩排設(shè)置在車架9 兩邊的固定板上，固定板上部兩邊的兩排滾輪12與上蓋板2底部滾動相接，固定板下部兩 邊的兩排滾輪12與滑槽9底部滾動相接，滑梭連接板14縱向設(shè)置在車架橫梁的中間，其上 部穿過上蓋板2中間的開縫向上露出與滑梭連接，滑梭與飛機(jī)前輪連接，位于車架橫梁的 底部設(shè)置有主鋼索平衡滑輪7和副牽引鋼索平衡滑輪10，主鋼索平衡滑輪7和副牽引鋼索 平衡滑輪10分別通過主牽引鋼索6和副牽引鋼索13與主牽引絞車和副牽引絞車連接，主 牽引鋼索6和副牽引鋼索13在滑槽4兩端與反向滑輪25連接如附圖1、2、3、8所示，前推汽缸34的活塞前端部連接有連桿35，連桿35的另一端 連接有推鉤36，推鉤36反向伸至前推汽缸34的后端，向上穿過滑槽4底部的下開縫40，與 滑梭牽引滑車的后部的擋板5相接；推鉤36的兩側(cè)設(shè)置有支撐輪37與滑槽4滾動連接；前推汽缸34采用雙缸并排設(shè)置，活塞的端部通過連桿35與推鉤36連接，前推汽 缸34通過管道與儲汽罐38連接，管道之間設(shè)置有電磁閥，儲汽罐38還通過管道與蒸汽鍋 爐連接。前推汽缸34氣壓缸代替，氣壓缸通過管道與儲氣罐連接，儲氣罐通過管道與空壓 機(jī)連接。如圖2所示，主牽引絞車，是由機(jī)座20、動力機(jī)15、離合器16、飛輪四、傳動軸30、 絞車輥筒18和剎車裝置17組成，其中絞車輥筒18設(shè)置在傳動軸30上，傳動軸30兩端通 過軸承座19與機(jī)座20固定，其中傳動軸30的一端穿過軸承座19與離合器16連接，離合 器16與動力機(jī)15動力輸出軸端的飛輪四連接，絞車輥筒18的兩端設(shè)置有剎車裝置17，動 力機(jī)15和絞車輥筒18采用兩套對置的方式設(shè)置在機(jī)座20上，兩套絞車輥筒18設(shè)置在中 間，動力機(jī)15設(shè)置在機(jī)座20的兩邊，兩個絞車輥筒18上使用一根主牽引鋼索6，主牽引鋼 索6的端頭與絞車輥筒軸固定，主牽引鋼索6的中間與滑梭牽引滑車上的主牽引鋼索平衡 滑輪7連接；副牽引絞車，是由副機(jī)座31、電動機(jī)21、副離合器22、副傳動軸32、副絞車輥簡23 和副剎車裝置25組成，其中副絞車輥筒23的副傳動軸32兩端通過副軸承座33與副機(jī)座 31固定，副傳動軸32的兩端穿過副軸承座33與副離合器22連接，副離合器22與電動機(jī)動 力輸出軸連接，副絞車輥筒23的兩端設(shè)置有副剎車裝置25，電動機(jī)和副絞車輥筒23采用 兩套對置的方式設(shè)置在副機(jī)座31上，兩套副絞車輥筒23設(shè)置在中間，電動機(jī)設(shè)置在副機(jī)座 31的兩邊，兩個副絞車輥筒23上使用一根副牽引鋼索M，副牽引鋼索M的端頭與兩個副 絞車輥筒軸固定，副牽引鋼索M的中間與滑梭牽引滑車上的副牽引鋼索平衡滑輪10連接。主牽引絞車使用的動力機(jī)15是指變頻電動機(jī)、柴油機(jī)、汽油機(jī)、汽輪機(jī)、渦輪機(jī)及 液壓馬達(dá)。位于滑槽的兩端主牽引鋼索往返經(jīng)過的通道上設(shè)置的激光測速儀沈、光電傳感器 27通過數(shù)據(jù)線與彈射控制器觀連接。主牽引絞車和福牽引絞車上的剎車裝置、離合器通過數(shù)據(jù)線與彈射控制器連接。實施例從航母起飛跑道0到50米距離內(nèi)通過前推汽缸為艦載機(jī)提供加速度，在前推汽缸 啟動的同時，以動力機(jī)作為動力源配以飛輪蓄能，通過飛輪蓄量，在彈射程序控制器的控制 下以及在離合器和牽引鋼索在牽引繩盤的纏繞變徑作用下，將飛輪和動力機(jī)的能量集合起 來在0-130米的起飛跑道上為艦載機(jī)提供基本起飛速度，實現(xiàn)各類艦載機(jī)在航母起飛跑道 上的彈射起飛；具體彈射步驟如下1)通過彈射器控制器設(shè)置起飛飛機(jī)的種類、載荷和起飛速度，彈射器控制器控制 動力機(jī)帶動飛輪同步轉(zhuǎn)動，當(dāng)動力機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到設(shè)定轉(zhuǎn)速后，待機(jī)備用2)滑梭牽引滑車位于起飛跑道的起點(diǎn)，與滑梭連接板連接的滑梭與停放在跑道起 點(diǎn)的飛機(jī)前輪連接，主牽引絞車和副牽引絞車的絞車輥筒通過制動器鎖定，前推汽缸活塞 端部的推鉤，與滑梭牽引滑車后部搭接，艦載機(jī)處于待命狀態(tài)；3)當(dāng)調(diào)度員下達(dá)起飛命令后，彈射程序控制器控制控制電磁閥打開，儲汽罐向汽 缸注入高壓蒸汽，活塞驅(qū)動滑梭牽引滑車移動，同時主牽引絞車的與動力機(jī)動力輸出軸連 接飛輪通過飛輪離合器吸合，制動器同時釋放，動力機(jī)加速運(yùn)轉(zhuǎn)，副牽引絞車的離合器和制 動器全部釋放，此時主牽引絞車的動力機(jī)全速帶動絞車輥筒轉(zhuǎn)動，鋼索向絞車輥筒軸上纏 繞的同時牽引滑車在滑槽中快速滑動同時帶動滑梭牽引艦載機(jī)在起飛跑道上加速滑行，由 于絞車輥筒在轉(zhuǎn)動初期，鋼索在絞車輥筒軸部的纏繞是小直徑纏繞，牽引速度慢，但牽引力 大，正好符合艦載機(jī)初始速度為零時的低速度大牽引力起飛條件，隨著鋼索在絞車輥筒軸 上纏繞圈數(shù)的增加，纏繞直徑越來越大，因而牽引速度越來越快，當(dāng)艦載機(jī)到達(dá)起飛跑道終 點(diǎn)時，鋼索在絞車輥筒軸上纏繞的直徑最大，鋼索的纏繞速度就是艦載機(jī)的基本起飛速度， 這時滑梭與飛機(jī)前輪分離，艦載機(jī)升空4)當(dāng)滑梭與艦載機(jī)分離的瞬間，起飛跑道終點(diǎn)處的傳感器觸發(fā)，彈射程序控制器 控制主牽引絞車和副牽引絞車絞車輥筒上的離合器全部釋放，主牽引絞車和副牽引絞車絞 車輥筒上的制動器同時制動，滑梭牽引滑車在起飛跑道終點(diǎn)停止；主牽引絞車上的動力機(jī) 按怠速運(yùn)轉(zhuǎn)，副牽引絞車上的電動機(jī)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)；5)彈射程序控制器控制主牽引絞車和副牽引絞車絞車輥筒上的制動器同時釋放， 主牽引絞車絞車輥筒的離合器釋放，副牽引絞車絞車輥筒上的離合器吸合，副牽引絞車牽 引滑梭牽引滑車返回起飛跑道起點(diǎn)，前推汽缸反向充汽，活塞回拉縮進(jìn)缸筒內(nèi)，彈射程序控 制器控制主牽引絞車和副牽引絞車上絞車輥筒的制動器同時制動，滑梭停止在起飛跑道起 點(diǎn)待命。通過控制絞車輥筒的寬度和鋼索的纏繞直徑來控制飛機(jī)離地的瞬間起飛速度，計 算公式由下式表示艦載機(jī)在100米的跑道上必須得到30m / s ν 2的加速度才能起飛成功，飛機(jī)起飛 速度和加速度運(yùn)動時間計算公式如下V = V (2aX) = V (200X30) ^ 77. 46m/s (1)t = V (2X/a) = V (200/30) ^ 2. 58s (2)鋼索的長度=跑道的長度，鋼索的長度=各層鋼索長度之和，鋼索的長度
L = (L1+L2+"'LX)=起飛跑道的長度(3)絞車輥筒每層鋼索的長度計算公式Li = 3. 14N(D+2dC) (4)D是纏繞在絞車輥筒軸的直徑，N是每層鋼索的圈數(shù)；Di =絞車輥筒軸的直徑；d =鋼索的直徑；C =鋼索的層數(shù)起飛跑道的長度=絞車輥筒上鋼索的長度=100米，忽略鋼索纏繞的密度，設(shè)定 絞車輥筒軸的直徑D軸=0. 3米；鋼索的直徑d = 0. 02米；每層鋼索的圈數(shù)N-2，根據(jù)公式 (4)各層鋼索的長度分別是每層鋼索的長度(米) 累計長度(米)Ll ==6. 28(0. 3+0. 04*1)=2.142. 14
L2 ==6. 28(0. 3+0. 04*2)=2.384. 52
L3 ==6. 28(0. 3+0. 04*3)=2.637. 14
L4 ==6. 28(0. 3+0. 04*4)=2.910. 05
L5 ==6. 28(0. 3+0. 04*5)=3.1413. 18
L6 ==6. 28(0. 3+0. 04*6)=3.3916. 57
L7 ==6. 28(0. 3+0. 04*7) 36420. 21
L8 ==6. 28(0. 3+0. 04*8)=3.8924. 10
L9 ==6. 28(0. 3+0. 04*9)=4.1428. 24
LLO=6. 28(0. 3+0. 04*10)=4. 3932. 63
Lll=6. 28(0. 3+0. 04*11)=4. 6437. 27
L12=6. 28(0. 3+0. 04*12)=4. 942. 17
L136. 28(0. 3+0. 04*13)=51547. 32
L14=6. 28(0. 3+0. 04*14)=5. 452. 57
L15=6. 28(0. 3+0. 04*15)=5. 6558. 37
Lt6=6. 28(0. 3+0. 04*16)=5. 9，64. 27
L17=6. 28(0. 3+0. 04*17)=6. 1570. 42
L18=6. 28(0. 3+0. 04*18)=6. 476. 82
L196. 28(0. 3+0. 04*19)=66583. 47
L20=6. 28(0. 3+0. 04*20)=6. 990. 37
L21=6. 28(0. 3+0. 04*21)=7. 159 97. 53
L22=6. 28(0. 3+0. 04*22)=7. 41104. 9
L23=6. 28(0. 3+0. 04*23)=7. 66112. 6
L24=6. 28(0. 3+0. 04*24)=7. 91120.51第22層鋼索的長度是L= (LI+L2+…L21) :104. 9米，第M層鋼索的長度是L= (Li L2+...L21) :120. 51米，已知飛機(jī)在100米跑道上加速起飛時間是2. 58秒，每秒纏繩44/2. 58 17圈，17/2 = 8. 53層/秒，2. 58秒輥筒轉(zhuǎn)2. 58*8. 53 = 22層，鋼索在22層的累計長度是105米， 如果選用柴油機(jī)提供動力，柴油機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速是1500轉(zhuǎn)/分鐘，每秒轉(zhuǎn)速是25，通過變速調(diào) 整為18轉(zhuǎn)/秒，為絞車輥筒提供18轉(zhuǎn)/秒的轉(zhuǎn)速即可達(dá)到艦載機(jī)的起飛速度。通過上述計算可以看出，第一秒鋼索的長度是10米，第二秒鋼索的長度是 64. 27米，加速40. 17米，第三秒鋼索長度是120. 51米，第三秒與第二秒之間的加速是 56. M米，2. 58秒時105米鋼索在輥筒上共纏繞44圈，此種加速方式非常人性化，不會對駕 駛員和飛機(jī)造成損害。前推汽缸設(shè)置在起飛跑道的前半程，飛機(jī)起飛速度從零開始，需要起 飛動能大，因而用前推汽缸提供初速度，飛機(jī)起跑到后半程時，動力機(jī)已經(jīng)實現(xiàn)全速轉(zhuǎn)動， 加上飛機(jī)自身動力，飛機(jī)很容易加速的起飛速度。當(dāng)絞車輥筒轉(zhuǎn)速一定時，通過鋼索在輥筒 上纏繞層數(shù)的增加，為艦載機(jī)提供30m/Sv 2的加速度和77. 46m/s的起飛速度。如果柴 油機(jī)通過調(diào)節(jié)油門提供額外的勻加速，艦載機(jī)的起飛速度還可以提高20-50%。在轉(zhuǎn)速一定的情況下，適當(dāng)增加輥筒的直徑或鋼索得直徑也增加艦載機(jī)的起飛速 度。主牽引絞車采用雙配置，鋼索中間通過滑輪與牽引滑車連接，使用時可以單機(jī)牽 引，用于低速艦載預(yù)警機(jī)的彈射，也可以雙機(jī)同時牽引，通過控制動力機(jī)轉(zhuǎn)速適應(yīng)不同艦載 機(jī)的起飛。彈射控制器內(nèi)設(shè)置有單片機(jī)和存儲器，單片機(jī)屬于工業(yè)控制技術(shù)，為公知技術(shù)。關(guān)于前推汽缸的加工，氣缸長度選用起飛跑道的二分之一，不僅是減少氣缸的加 工難度，更主要是采用封閉式氣缸，除了節(jié)約能源外，可以將氣缸工作壓力提高，尤其是采 用氣壓缸，在同等功率下可以減小氣缸的直徑，減少設(shè)備占用的空問，提高設(shè)備的使用壽 命。動力機(jī)的選擇要考慮到航母的大小，如果是核動力可以考慮使用蒸汽機(jī)或汽輪機(jī)，如果 是中型航母則使用柴油機(jī)或渦輪機(jī)，各種動力機(jī)是成熟技術(shù)，具有較寬的選擇范圍。即使選 用兩臺大功率航空發(fā)動機(jī)，也不會占用多大空間，如果一臺航空發(fā)動機(jī)的動力是艦載機(jī)發(fā) 動機(jī)的兩倍，那么兩臺航空發(fā)動機(jī)牽引一架艦載機(jī)，將會有4倍的動力冗余。汽缸活塞的反 向與滑車連接主要考慮汽缸的長度和減少夾板下方的空間，如果不考慮以上因素，可以采 用活塞端部止推設(shè)計。本發(fā)明的艦載機(jī)彈射器無論是設(shè)備造價，還是使用成本，都要比開口汽缸的蒸汽 彈射器來的劃算，技術(shù)難度要小容易實現(xiàn)，使用壽命也比開口汽缸蒸汽彈射器要長。由于本 發(fā)明的設(shè)計全部是模塊化，無論是加工制作、安裝使用，還是保全維修都非常簡單方便。中 國目前急需航母保衛(wèi)我們的380萬平方公里的海洋，希望國知局盡快與中國軍方聯(lián)系，向 他們推薦本發(fā)明的技術(shù)方案或供他們參考，盡快實現(xiàn)中國的航母夢。
權(quán)利要求
1.前拉后推式航母艦載機(jī)彈射器，其特征在于，包括起飛跑道，滑梭牽引滑車，牽引滑 車索道，主牽引絞車，副牽引絞車、前推汽缸和彈射程序控制器，其中，牽引滑車索道設(shè)置在 航母滑躍式起飛跑道或水平式起飛跑道的中間，滑梭牽引滑車設(shè)置在牽引滑車索道之中， 主牽引絞車和副牽引絞車設(shè)置在起飛跑道下方的機(jī)艙之中，主牽引絞車和副牽引絞車的鋼 索分別與滑梭牽引滑車的前后兩端連接，前推汽缸設(shè)置在位于起飛跑道的起點(diǎn)處牽引滑車 索道的底部；牽引滑車索道是由上蓋板、滑槽組成，滑槽的上部設(shè)置有翻邊，翻邊與起飛跑道的底部 固定在一起，上蓋板的中問設(shè)置有上開縫，上開縫兩邊與起飛跑道平行并與滑槽上部的翻 邊固定在一起，位于起飛跑道的前半部滑槽的底部中間設(shè)置有下開縫，下開縫與前推汽缸 活塞的伸出長度相等，滑槽的兩端分別設(shè)置有行程傳感器和測速傳感器，為彈射程序控制 器提供開關(guān)控制信號，滑梭牽引滑車是由車架、滾輪、主牽引鋼索平衡滑輪、副牽引鋼索平 衡滑輪和滑梭連接板組成，主牽引鋼索平衡滑輪和副牽引鋼索平衡滑輪通過主滑輪軸座和 副滑輪軸座固定在車架的底部，車架呈水平放置的工字型，中間水平部分為車橫梁，兩邊垂 直部分為滾輪固定板，滾輪分上下兩排設(shè)置在車架兩邊的固定板上，固定板上部兩邊的兩 排滾輪與上蓋板底部滾動相接，固定板下部兩邊的兩排滾輪與滑槽底部滾動相接，滑梭連 接板縱向設(shè)置在橫梁的中間，其上部穿過上蓋板中間的開縫向上露出與滑梭連接，滑梭與 飛機(jī)前輪連接，位于橫梁的底部設(shè)置有主鋼索平衡滑輪和副牽引鋼索平衡滑輪，主鋼索平 衡滑輪和副牽引鋼索平衡滑輪分別通過主牽引鋼索和副牽引鋼索與主牽引絞車和副牽引 絞車連接，車體的端部中間設(shè)置有擋板；前推汽缸的活塞前端部連接有連桿，連桿的另一端連接有推鉤，推鉤反向伸至前推汽 缸的后端，向上穿過滑槽底部的下中縫，與滑梭牽引滑車的后部的擋板相接；推鉤的兩側(cè)設(shè) 置有支撐輪與滑槽滾動連接；主牽引絞車，是由機(jī)座、動力機(jī)、離合器、飛輪、傳動軸、絞車輥筒和剎車裝置組成，其中 絞車輥筒設(shè)置在傳動軸上，傳動軸兩端通過軸承座與機(jī)座固定，其中傳動軸的一端穿過軸 承座與離合器連接，離合器與動力機(jī)動力輸出軸端的飛輪連接，絞車輥筒的兩端設(shè)置有剎 車裝置，動力機(jī)和絞車輥筒采用兩套對置的方式設(shè)置在機(jī)座上，兩套絞車輥筒設(shè)置在中間， 動力機(jī)設(shè)置在機(jī)座的兩邊，兩個絞車輥筒上使用一根主牽引鋼索，主牽引鋼索的端頭與絞 車輥筒軸固定，主牽引鋼索的中間與滑梭牽引滑車上的主牽引鋼索平衡滑輪連接；副牽引絞車，是由副機(jī)座、電動機(jī)、副離合器、副傳動軸、副絞車輥筒和副剎車裝置組 成，其中副絞車輥筒的副傳動軸兩端通過副軸承座與副機(jī)座固定，副傳動軸的兩端穿過副 軸承座與副離合器連接，副離合器與電動機(jī)動力輸出軸連接，副絞車輥筒的兩端設(shè)置有副 剎車裝置，電動機(jī)和副絞車輥筒采用兩套對置的方式設(shè)置在副機(jī)座上，兩套副絞車輥筒設(shè) 置在中間，電動機(jī)設(shè)置在副機(jī)座的兩邊，兩個副絞車輥筒上使用一根副牽引鋼索，副牽引鋼 索的端頭與兩個副絞車輥筒軸固定，副牽引鋼索的中間與滑梭牽引滑車上的副牽引鋼索平 衡滑輪連接。
2.據(jù)權(quán)利要求1所述的航母艦載機(jī)彈射器，其特征在于主牽引絞車使用的動力機(jī)是指 變頻電動機(jī)、柴油機(jī)、汽油機(jī)、汽輪機(jī)、渦輪機(jī)及液壓馬達(dá)。
3.據(jù)權(quán)利要求1所述的滑躍式航母艦載機(jī)彈射器，其特征在于，位于滑槽的兩端主牽 引鋼索往返經(jīng)過的通道上設(shè)置的激光測速儀、光電傳感器通過數(shù)據(jù)線與彈射控制器連接。
4.據(jù)權(quán)利要求1所述的航母艦載機(jī)彈射器，其特征在于，主牽引絞車和福牽引絞車上 的剎車裝置、離合器以及開關(guān)調(diào)速裝置均通過數(shù)據(jù)線與彈射控制器連接。
5.據(jù)權(quán)利要求1所述的航母艦載機(jī)彈射器，其特征在于，前推汽缸采用雙缸并排設(shè)置， 活塞的端部通過連扳與推鉤連接，前推汽缸通過管道與儲汽罐連接，管道之間設(shè)置有電磁 閥，儲汽罐還通過管道與蒸汽鍋爐連接。
6.據(jù)權(quán)利要求1所述的航母艦載機(jī)彈射器，其特征在于，前推汽缸是氣壓缸，通過管道 與儲氣罐連接，儲氣罐通過管道與空壓機(jī)連接。
7.前拉后推式航母艦載機(jī)彈射器的彈射方法，其特征在于，從航母起飛跑道0到50米 距離內(nèi)通過前推汽缸為艦載機(jī)提供加速度，在前推汽缸啟動的同時，以動力機(jī)作為動力源 配以飛輪蓄能，通過飛輪蓄量，在彈射程序控制器的控制下以及在離合器和牽引鋼索在牽 引繩盤的纏繞變徑作用下，將飛輪和動力機(jī)的能量集合起來在0-130米的起飛跑道上為艦 載機(jī)提供基本起飛速度，實現(xiàn)各類艦載機(jī)在航母起飛跑道上的彈射起飛；具體彈射步驟如 下1)通過彈射器控制器設(shè)置起飛飛機(jī)的種類、載荷和起飛速度，彈射器控制器控制動力 機(jī)帶動飛輪同步轉(zhuǎn)動，當(dāng)動力機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到設(shè)定轉(zhuǎn)速后，待機(jī)備用；2)滑梭牽引滑車位于起飛跑道的起點(diǎn)，與滑梭連接板連接的滑梭與停放在跑道起點(diǎn)的 飛機(jī)前輪連接，主牽引絞車和副牽引絞車的絞車輥筒通過制動器鎖定，前推汽缸活塞端部 的推鉤，與滑梭牽引滑車后部搭接，艦載機(jī)處于待命狀態(tài)；3)當(dāng)調(diào)度員下達(dá)起飛命令后，彈射程序控制器控制控制電磁閥打開，儲汽罐向汽缸注 入高壓蒸汽，活塞驅(qū)動滑梭牽引滑車移動，同時主牽引絞車的與動力機(jī)動力輸出軸連接飛 輪通過飛輪離合器吸合，制動器同時釋放，動力機(jī)加速運(yùn)轉(zhuǎn)，副牽引絞車的離合器和制動器 全部釋放，此時主牽引絞車的動力機(jī)全速帶動絞車輥筒轉(zhuǎn)動，鋼索向絞車輥筒軸上纏繞的 同時牽引滑車在滑槽中快速滑動同時帶動滑梭牽引艦載機(jī)在起飛跑道上加速滑行，由于絞 車輥筒在轉(zhuǎn)動初期，鋼索在絞車輥筒軸部的纏繞是小直徑纏繞，牽引速度慢，但牽引力大， 正好符合艦載機(jī)初始速度為零時的低速度大牽引力起飛條件，隨著鋼索在絞車輥筒軸上纏 繞圈數(shù)的增加，纏繞直徑越來越大，因而牽引速度越來越快，當(dāng)艦載機(jī)到達(dá)起飛跑道終點(diǎn) 時，鋼索在絞車輥筒軸上纏繞的直徑最大，鋼索的纏繞速度就是艦載機(jī)的基本起飛速度，這 時滑梭與飛機(jī)前輪分離，艦載機(jī)升空4)當(dāng)滑梭與艦載機(jī)分離的瞬間，起飛跑道終點(diǎn)處的傳感器觸發(fā)，彈射程序控制器控制 主牽引絞車和副牽引絞車絞車輥筒上的離合器全部釋放，主牽引絞車和副牽引絞車絞車輥 筒上的制動器同時制動，滑梭牽引滑車在起飛跑道終點(diǎn)停止主牽引絞車上的動力機(jī)按怠 速運(yùn)轉(zhuǎn)，副牽引絞車上的電動機(jī)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)5)彈射程序控制器控制主牽引絞車和副牽引絞車絞車輥筒上的制動器同時釋放，主牽 引絞車絞車輥筒的離合器釋放，副牽引絞車絞車輥筒上的離合器吸合，副牽引絞車牽引滑 梭牽引滑車返回起飛跑道起點(diǎn)，前推汽缸反向充汽，活塞回拉縮進(jìn)缸筒內(nèi)，彈射程序控制器 控制主牽引絞車和副牽引絞車上絞車輥筒的制動器同時制動，滑梭停止在起飛跑道起點(diǎn)待 命。
全文摘要
本發(fā)明提供一種前拉后推式航母艦載機(jī)彈射器及彈射方法，其結(jié)構(gòu)是由動力機(jī)、離合器、飛輪、傳動軸、牽引絞車和放繩絞車，其中牽引絞車和飛輪設(shè)置在傳動軸上，飛輪與傳動軸固定在一起，牽引絞車通過軸承與傳動軸連接，飛輪與牽引絞車之間設(shè)置飛輪離合器，傳動軸通過軸承架固定，傳動軸的端部通過電機(jī)離合器與動力機(jī)連接。該飛輪蓄能加速式艦載機(jī)彈射器和現(xiàn)有技術(shù)相比，具有設(shè)計合理、結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠、體積小、自動化程度高、使用方便、易于維護(hù)等特點(diǎn)，具有很好的推廣使用價值。
文檔編號B64F1/06GK102107737SQ20101028605
公開日2011年6月29日 申請日期2010年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月19日
發(fā)明者姜明 申請人:朱惠芬