本發(fā)明涉及軍工或海軍裝備技術領域,具體地說是一種多用途動態(tài)儲能式艦載機彈射器系統(tǒng)及其使用方法。

背景技術：

蒸汽彈射器已經(jīng)在美國的十個米尼茲級核動力航母上使用，電磁彈射器在陸基機場上試驗成功正在福特級核動力航母上試驗，上述兩種彈射器在應用過程中存在的致命不足是結構復雜、價格昂貴，耗能高，所以只能在核動力航母或超級核動力航母上使用或試驗，目前常規(guī)動力航母上艦載機只能采用滑躍式起飛，由于沒有彈射器，滑躍式起飛的艦載機不能滿載起飛，大型固定翼飛機比如反潛機、預警機和貨運固定翼機都不能上航母，制約了航母的作戰(zhàn)能力制約了中國航母的發(fā)展。

現(xiàn)有技術中，本發(fā)明人在201310272662.X號專利，發(fā)明名稱“一種帶式艦載機助推器系統(tǒng)及分散蓄能集中隨機助推做功方法”一文中公開了一種彈射器模塊和分散蓄能集中做功的方法，該彈射模塊全部采用外置式動力設備，存在的缺點是彈射模塊的功率密度小，動態(tài)蓄能功率小，滿足彈射60噸以上質(zhì)量的艦載機需要集成配置較多的彈射模塊，因而占用空間大，不能根據(jù)不同彈射質(zhì)量靈活合理分配彈射功率，不能滿足國產(chǎn)航母艦載機彈射器的需要。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種多用途動態(tài)儲能式艦載機彈射器系統(tǒng)及其使用方法。

本發(fā)明的目的是按以下方式實現(xiàn)的，包括彈射模塊、歸位模塊和外置動力設備，彈射模塊與歸位模塊結構相同，歸位模塊與一個以上彈射模塊配合進行分散動態(tài)蓄能和集中全部動能驅動鋼絲繩雙向牽引滑梭直線做功，將艦載機彈射升空，其中：

彈射模塊的結構是由機箱、傳動軸、鋼絲繩、盤式制動器、內(nèi)置蓄能電機、離合器、蓄能取力器、彈射控制器組成，傳動軸通過軸承設置在機箱的中間，鋼絲繩纏繞在位于機箱中的傳動軸上，機箱兩側伸出的傳動軸上對稱設置有圓盤制動器、蓄能電機、離合器和蓄能取力器；

圓盤制動器包括制動盤和制動鉗，制動盤的中心與傳動軸連接，制動盤的邊緣與設置在機箱外側的制動鉗配合，圓盤制動器的外側設置有內(nèi)置蓄能電機；

內(nèi)置蓄能電機是由轉子和定子繞組組成，轉子中心設置有軸承與傳動軸轉動連接，定子繞組通過電機殼體與機箱兩側連接固定；

離合器設置在傳動軸的最外端，離合器的內(nèi)摩擦盤中心與傳動軸固定，離合器的外摩擦盤的內(nèi)側面與內(nèi)置蓄能電機的轉子外側面連接固定；

蓄能取力器包括凹形蓄能盤和取力器，凹形蓄能盤的內(nèi)圓與離合器外摩擦盤的外圓連接在一起，取力器與外置動力設備的動力輸出軸連接；

歸位模塊只負責將滑梭牽引返回起點，功耗小，內(nèi)置蓄能電機功率足夠不用連接外置動力設備；

機箱的頂部設置有跑道溝，跑道溝中設置有導向輥，滑索連接板固定在鋼絲繩的中間，鋼絲繩經(jīng)導向輥延伸進跑道溝從托輥組的兩個托輥中間穿過，經(jīng)反向輥和各托輥組頂部的托輥上部滑動返回，再經(jīng)歸位模塊機箱上的導向輥與歸位模塊的傳動軸連接；

彈射控制器由單片機采用無線遙控方式，控制彈射模塊和歸位模塊中的圓盤制動器和離合器工作，彈射跑道的起點和終點設置有位置傳感器為彈射控制器提供控制信號；

所述的多用途動態(tài)儲能式艦載機彈射器系統(tǒng)，外置動力設備是指增加彈射質(zhì)量時通過蓄能取力器為內(nèi)置蓄能電機從模塊外部獲取額外動力的電動機、柴油機或渦軸發(fā)動機的一種或兩種以上動力設備的組合體。

所述的多用途動態(tài)儲能式艦載機彈射器系統(tǒng)，蓄能取力器是皮帶輪、聯(lián)軸器或離合器中的一種。

所述的多用途動態(tài)儲能式艦載機彈射器系統(tǒng)，離合器是氣動離合器或電磁離合器中的一種。

多用途動態(tài)儲能式艦載機彈射器系統(tǒng)的使用方法如下，

彈射系統(tǒng)是由彈射模塊、歸位模塊、跑道溝模塊、電能調(diào)配模塊和電能存儲模塊組成，為了防止多架艦載機同時彈射起飛發(fā)生撞機事故，航母上的四套彈射系統(tǒng)多是輪流進行艦載機彈射起飛作業(yè)，最多同時彈射起飛兩架艦載機，所以將兩套以上的彈射系統(tǒng)組成一個大系統(tǒng)，利用電能調(diào)配模塊對每個彈射模塊的內(nèi)置發(fā)電機發(fā)出的電能統(tǒng)一調(diào)配使用，將電能統(tǒng)一調(diào)配到正在彈射作業(yè)的彈射系統(tǒng)上或存儲到電能存儲模塊中備用；

彈射模塊中的內(nèi)置電機是電動發(fā)電兩用電機，每臺彈射模塊上的內(nèi)置電機在外置動力設備驅動下就是一臺小型發(fā)電站，一套彈射系統(tǒng)由多臺彈射模塊組成，一個彈射模塊的外置動力功率至少是1萬千瓦，三個彈射模塊至少是3萬千瓦，這是彈射60噸載荷的基本能量配置，一個航母是四套彈射系統(tǒng)，發(fā)電量是12萬千瓦，彈射系統(tǒng)不僅不用消耗航母的電能還能為航母提供電能，通過統(tǒng)一調(diào)配電能，四套彈射系統(tǒng)輪流進行彈射作業(yè)，即一套彈射系統(tǒng)進行彈射作業(yè)，另外三套彈射系統(tǒng)利用彈射間隙發(fā)出的電能為其彈射作業(yè)提供充足的電能，通過統(tǒng)一調(diào)配電能使四套彈射系統(tǒng)產(chǎn)生的電能相互冗余，非彈射訓練時產(chǎn)生的電能還能集中供航母其他用電系統(tǒng)使用，通過電能科學合理調(diào)配，能夠進一步提高能源的利用率，使國產(chǎn)航母更高效節(jié)能。

組成彈射系統(tǒng)的彈射模塊、歸位模塊、跑道溝模塊、電能調(diào)配系統(tǒng)模塊和電能存儲模塊，不僅能在核動力和常規(guī)動力航母上組裝成彈射系統(tǒng)，也能在陸基機場、島礁機場組裝成彈射系統(tǒng)，還能用于航院和各種娛樂場所組裝成模擬娛樂訓練系統(tǒng)。

本發(fā)明的有益效果是：結構簡單，造價低，能量利用率高，全部是模塊化和程控化，彈射質(zhì)量可調(diào)，彈射速度可調(diào)，方便加工、安裝和訓練，增加彈射模塊的數(shù)量同時增加蓄能電機和外置動力設備的功率，就可直接用于航母艦載機的彈射，將是未來中國航母艦載機彈射器的必選裝備。

附圖說明

圖1是一種多用途動態(tài)儲能式艦載機彈射器彈射模塊的整體結構示意圖。

圖2是彈射系統(tǒng)實施方式示意圖；

圖3是電能分配原理框圖。

附圖標記說明：機箱1、電機殼體2、傳動軸3、取力器4、蓄能盤5、離合器外摩擦盤6、離合器內(nèi)摩擦盤7、定子繞組8、轉子9、制動鉗10、制動盤11、彈射甲板12、滑梭13、滑梭連接板14、鋼絲繩15、直線軸承16、導向輥17、反向輥18、托輥組19、外置動力設備20、跑道溝21。

具體實施方式

參照說明書附圖對本發(fā)明機電一體化動態(tài)儲能式艦載機彈射器系統(tǒng)作以下詳細地說明。

本發(fā)明的機電一體化動態(tài)儲能式艦載機彈射器系統(tǒng)，包括彈射模塊、歸位模塊、外置動力設備、彈射控制器、電能調(diào)配模塊和電能存儲模塊，彈射模塊與歸位模塊結構相同，歸位模塊與一個以上彈射模塊配合進行分散動態(tài)蓄能和集中全部動能驅動鋼絲繩雙向牽引滑梭直線做功，滑梭將艦載機彈射升空，其中：

彈射模塊的結構是由機箱、傳動軸、鋼絲繩、盤式制動器、內(nèi)置蓄能電機、離合器、蓄能取力器組成，傳動軸通過軸承設置在機箱的中間，鋼絲繩排的端部固定在位于機箱中的傳動軸上，鋼絲繩排的兩側設置有制動盤，與制動盤配合的制動鉗固定在機箱的內(nèi)側，機箱兩外側伸出的傳動軸上對稱設置有蓄能電機、離合器和蓄能取力器；

內(nèi)置蓄能電機是由轉子和定子繞組組成，轉子中心設置有軸承與傳動軸轉動連接，定子繞組通過電機殼體與機箱兩側連接固定；

離合器設置在傳動軸的最外端，離合器的內(nèi)摩擦盤中心與傳動軸固定，離合器的外摩擦盤的內(nèi)側面與內(nèi)置蓄能電機的轉子外側面連接固定；

蓄能取力器包括凹形蓄能盤和取力器，凹形蓄能盤的內(nèi)圓與離合器外摩擦盤的外圓連接在一起，取力器與外置動力設備的動力輸出軸連接；

機箱的頂部設置有跑道溝，跑道溝中設置有導向輥，滑索連接板固定在鋼絲繩的中間，鋼絲繩經(jīng)導向輥延伸進跑道溝從托輥組的兩個托輥中間穿過，經(jīng)反向輥和各托輥組頂部的托輥上部滑動返回，再經(jīng)歸位模塊機箱上的導向輥與歸位模塊的傳動軸連接；

彈射控制器由單片機采用無線遙控方式，控制彈射模塊和歸位模塊中的圓盤制動器和離合器工作，彈射跑道的起點和終點設置有位置傳感器為彈射控制器提供控制信號；

所述的多用途動態(tài)儲能式艦載機彈射器系統(tǒng)，外置動力設備是指增加彈射質(zhì)量時通過蓄能取力器為內(nèi)置蓄能電機從模塊外部獲取額外動力的電動機、柴油機或渦軸發(fā)動機的一種或兩種以上動力設備的組合體。

所述的多用途動態(tài)儲能式艦載機彈射器系統(tǒng)，蓄能取力器是皮帶輪、聯(lián)軸器或離合器中的一種。

所述的多用途動態(tài)儲能式艦載機彈射器系統(tǒng)，離合器是氣動離合器或電磁離合器中的一種。

實施例1

彈射器系統(tǒng)分散蓄能集中做功原理如下：

1）每個彈射模塊設置兩個內(nèi)置蓄能電機，同時通過變頻器控制內(nèi)置蓄能電機的轉速，內(nèi)置蓄能電機的轉子在傳動軸上空載轉動同時帶動蓄能取力器轉動進入動態(tài)蓄能狀態(tài)，取力器上的蓄能凹盤是一個與電機轉子直徑質(zhì)量相當?shù)娘w輪，盤式制動器處于制動狀態(tài)，離合器處于釋放狀態(tài)，傳動軸靜止，纏繞在傳動軸上的鋼絲繩不對滑梭牽引做功，靜止在歸位模塊上方的彈射跑道起點；

在彈射模塊彈射大質(zhì)量物體時，兩個內(nèi)置蓄能電機分別通過兩個蓄能取力器與兩個外置動力設備連接，獲取額外的軸功率以增加模塊的彈射功率；

兩個蓄能電機不通電時，由兩臺外置動力設備通過蓄能取力器帶動其轉動，兩個蓄能電機作飛輪使用；

由于兩個內(nèi)置蓄能電機和兩個外置動力設備能夠通過取力器將軸功率分開或合并，使彈射模塊能夠靈活地選擇不同的軸功率彈射不同質(zhì)量的艦載機；

若干彈射模塊縱向排列在跑道溝的底部，每個彈射模塊都有一組鋼絲繩連接在傳動軸與滑梭之間，以纖夫拉纖或眾人把河的方式把所有內(nèi)置蓄能電機、蓄能取力器和外置動力設備的轉動軸功率傳遞給滑梭，滑梭則把牽引功率和牽引速度傳遞給艦載機；

2）艦載機滑行到彈射跑道的起始端，艦載機的牽引桿與滑梭鉤掛在一起進入準備彈射狀態(tài)；

3）指揮員通過無線遙控器發(fā)出彈射信號，彈射控制器控制離合器吸合，內(nèi)置蓄能電機進入動態(tài)蓄能做工狀態(tài)，傳動軸通過離合器向內(nèi)置蓄能電機的轉子取力，傳動軸轉動牽引鋼絲繩在傳動軸上纏繞，每纏繞一圈，鋼絲繩就牽引滑梭行進一個周長的長度，同時增加一個加速度，當傳動軸在設定的轉速下3秒內(nèi)100米長的鋼絲繩全部纏繞到傳動軸上時，滑梭就將艦載機模擬訓練車牽引到彈射跑道終點，艦載機就能加速到設定的加速度，調(diào)節(jié)內(nèi)置蓄能電機的轉速就能獲得所需要的設定彈射速度；

4）當滑梭行進到彈射跑道終點時，觸發(fā)制動傳感器，彈射模塊和歸位模塊的盤式制動器同時制動，彈射模塊的離合器同時釋放，傳動軸不再從內(nèi)置蓄能電機上取力，傳動軸瞬間剎車制動，同時鋼絲繩反向牽引滑梭制動，滑梭質(zhì)量產(chǎn)生的彈射慣性被鋼絲繩的彈性張力抵消，滑梭停止在彈射跑道終點；

5）彈射控制器控制彈射模塊和歸位模塊的盤式制動器同時制動延時1-3秒，再同時釋放，歸位模塊的離合器吸合，傳動軸向轉動的內(nèi)置蓄能電機轉子取力，傳動軸轉動反向纏繞彈射介質(zhì)，牽引滑梭返回彈射跑道起點時，同時觸發(fā)起點傳感器，彈射控制器再次控制彈射模塊和歸位模塊的盤式制動器同時制動，歸位模塊離合器釋放，滑梭靜止在彈射跑道起點，等待下次彈射信號。

實施例2

多用途動態(tài)儲能式艦載機彈射器系統(tǒng)的使用方法，彈射系統(tǒng)是由彈射模塊、歸位模塊、跑道溝模塊、電能調(diào)配模塊和電能存儲模塊組成，為了防止多架艦載機同時彈射起飛發(fā)生撞機事故，航母上的四套彈射系統(tǒng)多是輪流進行艦載機彈射起飛作業(yè)，最多同時彈射起飛兩架艦載機，所以將兩套以上的彈射系統(tǒng)組成一個大系統(tǒng)，利用電能調(diào)配模塊對每個彈射模塊的內(nèi)置發(fā)電機發(fā)出的電能統(tǒng)一調(diào)配使用，將電能統(tǒng)一調(diào)配到正在彈射作業(yè)的彈射系統(tǒng)上或存儲到電能存儲模塊中備用；

彈射模塊中的內(nèi)置電機是電動發(fā)電兩用電機，每臺彈射模塊上的內(nèi)置電機在外置動力設備驅動下就是一臺小型發(fā)電站，一套彈射系統(tǒng)由多臺彈射模塊組成，一個彈射模塊的外置動力功率至少是1萬千瓦，三個彈射模塊至少是3萬千瓦，這是彈射60噸載荷的基本能量配置，一個航母是四套彈射系統(tǒng)，發(fā)電量是12萬千瓦，彈射系統(tǒng)不僅不用消耗航母的電能還能為航母提供電能，通過統(tǒng)一調(diào)配電能，四套彈射系統(tǒng)輪流進行彈射作業(yè)，即一套彈射系統(tǒng)進行彈射作業(yè)，另外三套彈射系統(tǒng)利用彈射間隙發(fā)出的電能為其彈射作業(yè)提供充足的電能，通過統(tǒng)一調(diào)配電能使四套彈射系統(tǒng)產(chǎn)生的電能相互冗余，非彈射訓練時產(chǎn)生的電能還能集中供航母其他用電系統(tǒng)使用，通過電能科學合理調(diào)配，能夠進一步提高能源的利用率，使國產(chǎn)航母更高效節(jié)能。

根據(jù)權利要求6所述的多用途動態(tài)儲能式艦載機彈射器系統(tǒng)的使用方法，組成彈射系統(tǒng)的彈射模塊、歸位模塊、跑道溝模塊、電能調(diào)配系統(tǒng)模塊和電能存儲模塊，不僅能在核動力和常規(guī)動力航母上組裝成彈射系統(tǒng)，也能在陸基機場、島礁機場組裝成彈射系統(tǒng)，還能用于航院和各種娛樂場所組裝成模擬娛樂訓練系統(tǒng)。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換或改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。

除本發(fā)明的說明書公開的技術特征外均為本專業(yè)技術人員的公知技術。