一种同轴双向缠绕加速式舰载机弹射器的制作方法

专利名称：一种同轴双向缠绕加速式舰载机弹射器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种军事装备或航母舰载机弹射器技术领域，具体的说是一种同轴双向缠绕加速式舰载机弹射器。
背景技术：
目前，航空母舰上的舰载机起飞方式主要有三种第一种是以美军航母上使用的蒸汽式弹射器，该弹射器使用蒸汽作动力通过开口汽缸中的活塞带动牵引钩拉动飞机加速起飞。蒸汽弹射器设备体积庞大，占有较大空间，制作工艺复杂，还要消耗大量的淡水，由于美国的蒸汽弹射器采用的是开缝气缸，因而蒸汽泄漏量大，能耗大，气缸密封件使用寿命短，维修成本高，在严寒地区或冬季，泄漏的蒸汽会在甲板上结冰，严重影响舰载机的起飞或降落，这也是美国航母在冬季活动范围减小，或根本·不敢到北极范围活动的根本原因。由于技术对外保密，所以目前只有美军在11艘航母上配备蒸汽弹射器。第二种是俄罗斯航母上的滑跃式飞行甲板，即飞机靠自身在甲板上加速通过一个向上翘起的跑道实现滑跃式离舰飞行，滑跃式弹射方式存在的不足是甲板上必须修建滑跃式起飞平台，必须使用大推重比的双引擎飞机，单引擎战机无法使用，所以舰载机的机种收到限制。另外，滑跃式起飞方式是靠飞机自身动力起飞，所以不能满载起飞，通常起飞重量只占满载起飞重量的70%，以苏33为例，满载是33吨，而目前实际起飞重量只有27吨，满负荷起飞不了，损失掉6吨的载荷，据说，采用任何一种弹射器都可以帮助苏33满载起飞，不能满载起飞就意味着降低舰载机的战斗力和减小巡航半径。第三种电磁式舰载机弹射器，美国已经试制成功，前后耗时20多年，耗资26亿，但是由于体积庞大，耗电巨大、结构过于复杂，稳定性十分不可靠，美军至今也不敢装备航母。

发明内容
本发明的技术任务是克服上述缺点，提供一种结构简单、设计巧妙、科学合理、体积小、使用方便、安全性高、使用寿命长，能适应各种舰载机弹射起飞的的同轴双向驱动缠绕加速式舰载机弹射器。本发明的技术方案是按以下方式实现的在弹射器主机的双绞盘绞车上同轴设置牵引绞盘和返回绞盘，牵引带的两端与牵引绞盘和返回绞盘连接，牵引带的中间设置滑梭，滑梭在弹射跑道中间滑行，牵引带在牵引绞盘上的连续缠绕直径由小快速变大的加速方式，牵引弹射跑道上的滑梭对舰载机实施从低速到高速的加速弹射起飞，返回绞盘以同样连续缠绕直径由小快速变大的加速方式，牵引弹射跑道上的滑梭快速自动返回，牵引绞盘和返回绞盘的瞬间转动动能是通过设置在牵引绞盘和返回绞盘侧面的电磁离合器从主轴上获得；牵引绞盘和返回绞盘的瞬间制动能是通过牵引绞盘和返回绞盘的外圆与设置在机座上的电磁离制动器的摩擦获得。弹射器主机的结构包括机座、动力源、双绞盘绞车和弹射控制器，其中动力源和双绞盘绞车固定在机座上，动力源是由动力机、动力机电磁离合器、变速器和联轴器组成，动力机的动力输出轴连接动力机电磁离合器的动力输入端，动力机电磁离合器的动力输出端连接变速器的动力输入端，变速器的动力输出端通过联轴器与双绞盘绞车的主轴连接，变速器至少设置高、中、低速档，高速档用于弹射舰载攻击机，中速档用于弹射舰载运输机、舰载反潜机和减灾预警机，低速档用于弹射无人机；弹射步骤如下I)动力机电磁离合器将动力机与变速器分离,启动动力机,待动力机达到额定转速后，根据被弹射的舰载机机型吨位选择变速器的档位，动力机电磁离合器上电将动力机的动力传送给变速器的变速器将动力通过联轴器输出给双绞盘绞车的主轴，主轴开始转动；2)舰载机滑行到弹射跑道起点，机身或前起落架与滑梭连接定位，等待弹射起飞指令；3)塔台下达起飞指令，弹射器操作员按下弹射按钮，连接牵引绞盘和返回绞盘的电磁制动器释放，牵引绞盘电磁离合器吸合，转动的主轴通过牵引绞盘电磁离合器驱动牵 弓I绞盘转动，牵引带在牵引绞盘轴上进行缠绕，缠绕直径由小到大,牵引速度由小到快；而此时返回绞盘处于自由转动状态，缠绕在返回绞盘上的与弹射跑道等长的牵引带，在牵引绞盘对牵引带的缠绕过程中将牵引带释放出，释放过程是与牵引绞盘的缠绕过程相反，牵引带的缠绕直径从大到小，转速由慢变快，滑梭以相同的速度变化，随牵引带的释放在弹射跑道上快速移动对舰载机实施拖曳，为舰载机提供最佳起飞速度；4)当滑梭移动到弹射跑道终点时，舰载机达到起飞速度，起飞离舰，滑梭触发终点传感器，弹射控制器立即控制牵引绞盘电磁离合器释放，牵引绞盘电磁制动器和返回绞盘电磁制动器吸合，同时对牵引绞盘和返回绞盘实施制动，滑梭在弹射跑道终点停止；5)牵引绞盘和返回绞盘实施制动后，弹射控制器通过换向电路立即控制牵弓I绞盘电磁制动器和返回绞盘电磁制动器释放，返回绞盘电磁离合器吸合，主轴通过返回绞盘电磁离合器驱动返回绞盘转动，对牵引带进行反向缠绕，此时，牵引绞盘处于自由转动状态，缠绕在牵引绞盘上的牵引带在返回绞盘对牵引带的缠绕过程中将牵引带释放给返回绞盘，滑梭随牵引带的反向释放在弹射跑道上反向移动返回起弹射道起点，滑梭返回起点经过起点传感器时，起点传感器触发，返回绞盘电磁离合器释放，牵引绞盘电磁制动器和返回绞盘电磁制动器制动，将滑梭定位在弹射跑道起点上，准备对下一架舰载机实施弹射。双绞盘绞车是由主轴、轴承架、牵引绞盘、返回绞盘、牵引绞盘电磁离合器、牵引绞盘电磁制动器、返回绞盘电磁离合器、返回绞盘电磁制动器、制动器支架和牵引带组成，其中主轴的两端与轴承架连接，主轴中间设置有牵引绞盘和返回绞盘，牵引绞盘和返回绞盘中心设置有轴承与主轴自由转动连接，牵引绞盘和返回绞盘的左右两侧分别设置有牵引绞盘电磁离合器和返回绞盘电磁离合器，牵引绞盘电磁离合器和返回绞盘电磁离合器的一侧与牵引绞盘和返回绞盘连接同步转动，另一侧与主轴连接同步转动，牵引绞盘电磁制动器和返回绞盘电磁制动器设置在牵引绞盘和返回绞盘之间，牵引绞盘电磁制动器7和返回绞盘电磁制动器之间设置有制动器支架，牵引绞盘电磁制动器和返回绞盘电磁制动器的一侧分别与对应的牵引绞盘和返回绞盘的一侧连接同步转动，另一侧共同与制动器支架连接固定，制动器支架下端与机座固定；弹射跑道是由H型滑槽、托辊、槽型滑板、滑梭和跑道盖板组成，H型滑槽的顶部设置有翻边，跑道盖板与翻边水平连接，两块跑道盖板之间留有开缝，滑梭底部与槽型滑板连接，上部从开缝中向上伸出，H型滑槽的中间隔板上下两边设置有托辊，槽型滑板的底部和牵引带与设置在H型滑槽中间隔板上下两边的托辊滚动连接，连接在槽型滑板底部的牵引带与托辊滚动连接。滑梭通过槽型滑板固定在牵引带的中间，滑梭在弹射跑道中间的开封中往返滑行，牵引带的两端分别绕过弹射跑道两端的反向滑轮与牵引绞盘和返回绞盘中间的滚筒外圆连接。在弹射跑道的起点和终点上设置有起点位置传感器和终点位置传感器，起点位置传感器和终点位置传感器将感应信号发送给弹射控制器，弹射控制器控制牵引绞盘电磁制动器、返回绞盘电磁制动器、牵引绞盘电磁制动器和返回绞盘电磁离合器按程序交替动作；动力机是指变频电动机、柴油机、汽油机、汽轮机、涡轮机及液压马达中的一种。牵引带是尼龙片基带或钢丝绳编织带。·本发明的弹射器工作原理如下充分利用了大功率电机转子的转动蓄能，由于弹射器工作是电机始终以额定转速工作，只有在需要弹射飞机时，电子离合器才把电机的功率外加转子转动蓄能瞬间传递给绞盘，且牵引带是在小直径绞盘轴上缠绕，此时电机输入的扭矩大，而绞盘轴上扭矩小，巧妙借用杠杆原理对舰载机提供低速大扭矩牵引起动，随着牵引带在绞盘轴上的缠绕速度越来越快，外加飞机自身的发动机推力，飞机在起动I. 5秒时就能达到75秒/米以上的速度，由于飞机已经75米/秒的惯性速度，绞盘只要保持恒定转速，牵引带就会不断地在绞盘上变径缠绕加速，飞机就会继续变加速，直到跑道终点飞机即可达到设定的起飞速度。绞盘的缠绕变速就和汽车的自动离合器一样，低速提供大扭矩，高速则提供小扭矩，加速度是靠油门控制，所以汽车在刚启动时，加大油门让发动机则高速运转，通过一级一级变速来提高行车速度，一旦汽车在高速当上高速行驶时，只要轻轻踏动油门，就会明显感到汽车加速，这是因为发动机已经靠惯性运转，如果向在已有的速度基础上继续加速，只要增加少量的燃料即可明显提高速度。本发明的弹射器正是利用牵引带在绞盘轴上的缠绕变径无级变速原理对舰载机进行变加速牵引弹射，由于这种变加速是在固定长度的牵引带上瞬间实现的，所以更安全可靠，弹射器的所有数据参数是可以设计和计算的，包括速度、时间、使用功率和机械强度，当牵引带长度一定，厚度一定，绞盘的直径就一定，如果知道一定长度的牵引带在绞盘上缠绕的层数，因为每一层等于绞盘转一圈，就能确定绞盘在规定时间内缠完一定长度牵引带所需要的转速，知道绞盘的转速就能计算出电机需要提供的转速和变速比，根据牵引带的断面积就能计算出抗断强度和绞盘的宽度，根据滑梭的末速度和牵引载荷，就能计算出所需电动机的功率，由于采用与飞机起飞速度相吻合的缠绕变速方式，所以电机的实际功率应该小于理论计算功率。本发明的优异效果是，I)设计超级合理，弹射器的加速方式通过速度时间曲线可以看出，速度是由慢变快，匀变加速，如果飞机在100米跑道上起飞时间是2. 5秒，第一秒末的起飞速度不超过30米，第二秒末的起飞速度即可达到80米以上的起飞速度要求，所以，功率利用率可以达到90%以上，由于本发明的弹射器是巧妙运用了纯机械原理，所有数据参数都是可以设计和计算的，包括速度、时间、使用功率和机械强度，根据目前的科技水平，包括动力源、电子控制器和牵引带，都能满足弹射器弹射目前已知的各种舰载机的要求，所以使用蒸汽弹射方式和电磁弹射方式不是中国航母的最佳选择，从成本上讲，已知现役的美国一台蒸汽弹射器至少售价8000万美元，电磁弹射器至少26亿美元，而本发明的弹射器满打满算也用不了500万人民币，投资远不及上述两种弹射器的零头。2)高度人性化，弹射过程具有较慢的初速度和可控的起飞末速度，非常人性化，飞行员弹射起飞过程对过载反应适应快，不会像传统舰载机弹射器那样使用恒定的弹射速度，造成飞行员弹射起飞时出现的瞬间昏迷。2)体积小，结构简单，占用空间少，弹射跑道长度不受限制，也不受弧度限制，不仅可以在滑跃式航母甲板上使用，也可以在平面航母甲板上使用，弹射跑道在飞行甲板上的开槽深度不超过30公分，宽度不超过50公分，截面积不超过O. 15平米，可以为航母节省大量的使用空间，主机占用机舱面积不超过10平米,如果使用的绞盘直径为两米,机舱高度是3米即可。 3)动力源选择范围宽，输入功率2000KW以上，即可使舰载机在90-130米的弹射跑道内获得80米/秒以上起飞速度，所以，动力源可以使用航母上的任何动力，包括蒸汽机、电动机或内燃机。4)操作实现智能控制，可以通过无线遥控操作，实现滑梭自动弹射和自动返回，弹射速度有多种选择，能够适应各种舰载机包括无人机的弹射需要，


图I是航母舰载机弹射器主机的结构示意图；图2是牵引绞盘与返回绞盘上扭矩和速度变化示意图；图3弹射跑道的断面结构示意图；图4是滑板的仰视结构示意图；图5是滑板的俯视结构示意图；图6是弹射器使用状态结构示意图；图7是弹射器的速度曲线图。附图标记说明动力机I、动力机电磁离合器2、变速器3、联轴器4、牵引绞盘5、返回绞盘6、牵引绞盘电磁离合器7、牵引绞盘电磁制动器8、返回绞盘电磁离合器9、返回绞盘电磁制动器10、主轴11、轴承架12、底座13、牵引带14、制动器支架15、槽型滑板16、滑梭17、跑道盖板18、H型滑槽19、托辊20、牵引带扣板21、终点传感器17、起点传感器20、反向滑轮21、弹射控制器22。
具体实施例方式参照附图对同轴双向驱动缠绕加速式舰载机弹射器作以下详细的说明。如图1-7所示，本发明的同轴双向驱动缠绕加速式舰载机弹射器，在弹射器主机的双绞盘绞车上同轴设置牵引绞盘和返回绞盘，牵引带的两端与牵引绞盘和返回绞盘连接，牵引带的中间设置滑梭，滑梭在弹射跑道中间滑行，牵引弹射跑道上的滑梭对舰载机实施从低速到高速的加速弹射起飞，并采用与牵引绞盘同轴设置在返回绞盘以同样连续缠绕直径由小快速变大的加速方式牵引弹射跑道上的滑梭快速自动返回，牵引绞盘和返回绞盘的瞬间转动动力是通过设置在牵引绞盘和返回绞盘侧面的电磁离合器从主轴上获得；牵引绞盘和返回绞盘的瞬间制动力是通过牵引绞盘和返回绞盘的外圆与设置在机座上的电磁离制动器的摩擦获得；如图I所示，弹射器主机的结构包括机座、动力源、双绞盘绞车和弹射控制器22，其中动力源和双绞盘绞车固定在机座13上，动力源是由动力机I、动力机电磁离合器2、变速器3和联轴器4组成,动力机I的动力输出轴连接动力机电磁离合器2的动力输入端,动力机电磁离合器2的动力输出端连接变速器3的动力输入端，变速器3的动力输出端通过联轴器4与双绞盘绞车的主轴11连接，变速器3至少设置高、中、低速档，高速档用于弹射舰载攻击机，中速档用于弹射舰载运输机、舰载反潜机和减灾预警机，低速档用于弹射无人机；双绞盘绞车是由主轴11、轴承架12、牵引绞盘6、返回绞盘9、牵引绞盘电磁离合器
7、牵引绞盘电磁制动器8、返回绞盘电磁离合器9、返回绞盘电磁制动器10、制动器支架15和牵引带14组成，其中主轴11的两端与轴承架12连接，主轴11中间设置有牵引绞盘6 和返回绞盘9，牵引绞盘5和返回绞盘6中心设置有轴承与主轴11自由转动连接，牵引绞盘5和返回绞盘6的左右两侧分别设置有牵引绞盘电磁离合器7和返回绞盘电磁离合器9，牵引绞盘电磁离合器7和返回绞盘电磁离合器9的一侧与牵引绞盘6和返回绞盘连接同步转动，另一侧与主轴11连接同步转动，牵引绞盘电磁制动器7和返回绞盘电磁制动器10设置在牵引绞盘5和返回绞盘6之间，牵引绞盘电磁制动器7和返回绞盘电磁制动器10之间设置有制动器支架15，牵引绞盘电磁制动器7和返回绞盘电磁制动器10的一侧分别与对应的牵引绞盘6和返回绞盘的一侧连接同步转动，另一侧共同与制动器支架15连接固定，制动器支架15下端与机座13固定；如图3-5所示，弹射跑道是由H型滑槽19、托辊20、槽型滑板16、滑梭17和跑道盖板18组成，H型滑槽19的顶部设置有翻边，跑道盖板18与翻边水平连接，两块跑道盖板18之间留有开缝，滑梭17底部与槽型滑板16连接，上部从开缝中向上伸出，H型滑槽19的中间隔板上下两边设置有托辊20，槽型滑板16的底部和牵引带14与设置在H型滑槽19中间隔板上下两边的托辊20滚动连接，连接在槽型滑板16底部的牵引带14与托辊20滚动连接；滑梭17通过槽型滑板16固定在牵引带14的中间，滑梭17在弹射跑道中间的开封中往返滑行，牵引带14的两端分别绕过弹射跑道两端的反向滑轮21与牵引绞盘6和返回绞盘9中间的滚筒外圆连接；如图6所示，在弹射跑道的起点和终点上设置有起点位置传感器和终点位置传感器，起点位置传感器和终点位置传感器将感应信号发送给弹射控制器，弹射控制器控制牵引绞盘电磁制动器、返回绞盘电磁制动器8、牵引绞盘电磁制动器7和返回绞盘电磁离合器8按程序交替动作；所述的动力机I是指变频电动机、柴油机、汽油机、汽轮机、涡轮机及液压马达中的一种。实施例设计步骤如下
舰载机在100米的跑道上必须得到30m/s2的加速度才能起飞，飞机起飞速度和加速度运动时间计算公式如下V = V (2aL) = V (200X30) ^ 77. 46m/s(I)t = V (2L/a) = V (200/30) ^ 2. 58s(2)牵引带的长度=跑道的长度，L=缠绕在绞盘上各层牵引带长度之和，牵引带的长度L = (L1+L2+…LN) = 100米=弹射跑道的长度⑶绞盘每层牵引带的长度计算公式Li = 3. 14 (D+2dn)(4)D是绞盘轴的直径， d =牵引带的厚度；η =牵引带的层数L = 100 = 3. 14 [ (D+2dl) + (D+2d2) + (D+2d3) +. · · (D+2dn) ] (5)已知弹射跑道的长度=牵引带的长度=100米，忽略牵引带缠绕的密度，设定绞盘轴的直径D轴=O. 3米；牵引带的厚度d = O. 02米；每层牵引带的缠绕长度(米)Li =3. 14 (D+2dn)根据公式(4)计算各层牵引带的长度分别是LI = 3. 14(0. 3+0. 04*1) = 3. 14*0. 34 = I. 676I. 676L2 = 3. 14(0. 3+0. 04*2) = 3. 14*0. 38 = I. 19322. 8692L3 = 3. 14(0. 3+0. 04*3) = 3. 14*0. 42 = I. 31884. 188L4 = 3. 14(0. 3+0. 04*4) = 3. 14*0. 46 = I. 44445. 6324L5 = 3. 14(0. 3+0. 04*5) = 3. 14*0. 5 = I. 577. 2024L6 = 3. 14(0. 3+0. 04*6) = 3. 14*0. 54 = I. 69568. 898L7 = 3. 14(0. 3+0. 04*7) = 3. 14*0. 58 = I. 821210. 7192L8 = 3. 14(0. 3+0. 04*8) = 3. 14*0. 72 = 2. 260812. 98L9 = 3. 14(0. 3+0. 04*9) = 3. 14*0. 66 = 2. 072415. 0524LlO = 3. 14(0. 3+0. 04*10) = 3. 14*0. 7 = 2. 19817. 2504Lll = 3. 14(0. 3+0. 04*11) = 3. 14*0. 74 = 2. 323619. 574L12 = 3. 14(0. 3+0. 04*12) = 3. 14*0. 78 = 2. 449222. 0232L13 = 3. 14(0. 3+0. 04*13) = 3. 14*0. 82 = 2. 574824. 6016L14 = 3. 14(0. 3+0. 04*14) = 3. 14*0. 86 = 2. 727. 3016L15 = 3. 14(0. 3+0. 04*15) = 3. 14*0. 9 = 2. 82630. 2532L16 = 3. 14(0. 3+0. 04*16) = 3. 14*0. 94 = 2. 951633. 2048L17 = 3. 14(0. 3+0. 04*17) = 3. 14*0. 98 = 3. 077236. 282L18 = 3. 14(0. 3+0. 04*18) = 3. 14*1. 02 = 3. 202839. 4848L19 = 3. 14(0. 3+0. 04*19) = 3. 14*1. 06 = 3. 328442. 8132L20 = 3. 14(0. 3+0. 04*20) = 3. 14*1. I = 3. 45446. 2672L21 = 3. 14(0. 3+0. 04*21) = 3. 14*1. 14 = 3. 579649. 8468L22 = 3. 14(0. 3+0. 04*22) = 3. 14*1. 18 = 3. 705253. 552L23 = 3. 14(0. 3+0. 04*23) = 3. 14*1. 22 = 3. 830857. 3828
L24 = 3. 14(0. 3+0. 04*24) = 3. 14*1. 26 = 3. 956461. 3392L25 = 3. 14(0. 3+0. 04*25) = 3. 14*1. 3 = 4. 08265. 4212L26 = 3. 14(0. 3+0. 04*26) = 3. 14*1. 34 = 4. 207669. 6288L27 = 3. 14(0. 3+0. 04*27) = 3. 14*1. 38 = 4. 333273. 962L28 = 3. 14(0. 3+0. 04*28) = 3. 14*1. 42 = 4. 45878. 42L29 = 3. 14(0. 3+0. 04*29) = 3. 14*1. 46 = 4. 584483. 0044L30 = 3. 14(0. 3+0. 04*30) = 3. 14*1. 5 = 4. 7187. 754L31 = 3. 14(0. 3+0. 04*31) = 3. 14*1. 54 = 4. 835692. 5896·
L32 = 3. 14(0. 3+0. 04*32) = 3. 14*1. 58 = 4. 961297. 5508L33 = 3. 14(0. 3+0. 04*33) = 3. 14*1. 6 = 5. 0868102. 6376将每一层牵引带的长度放在速度时间曲线坐标中，制成速度时间曲线，如图7所示；根据计算第33层牵引带的总长度是L = (LI+L2+…L21) = 102. 6米，最外圈牵引带直径是I. 6米，计算绞盘的最大直径选用2米。已知飞机在100米跑道上加速起飞时间约2. 5秒，每秒缠绳33/2. 5 ^ 13圈，牵引带在33层的累计长度是102米，如果选用柴油机提供动力，柴油机的额定转速是1500转/分钟，每秒转速是25转，通过变速调整为13转/秒，变速比25/13，为绞盘提供13转/秒的转速即可达到舰载机的起飞速度。如图6加速曲线查出，第一秒飞机速度约24米，第二秒飞机行程约70米，2. 5秒时飞行97米，牵引带在辊筒上共缠绕44圈，飞机在2. 5秒内跑完跑道全程，飞机在弹射跑道上的加速方式与牵引带在弹射绞盘上的缠绕速度完全同步，且加速方式非常人性化，不会对驾驶员和飞机造成损害。图6中的斜直线是蒸汽弹射器的恒速加速曲线。牵引带的选用，选用尼龙片基带，厚度2mm,宽度60mm,抗断强度是2吨,如果宽度不变，厚度增加10倍，厚度2公分，抗断强度是20吨，如果宽度增加5倍，30公分，抗断强度可达100吨，苏33满载是33吨，有三倍的安全系数。弹射跑道在甲板开槽宽度只有40公分。如果选用钢丝绳编织带，直径20mm的钢丝绳的破断拉力是20吨，10根钢丝绳变成带，宽度只有20公分，破断拉力是200吨，苏33满载是33吨，有6倍的安全系数。能满足所有重型舰载机的弹射需要。弹射跑道在甲板开槽宽度只有30公分。为了减少牵引带重量产生的远东惯性，缠绕在返回绞车上的牵引带由于始终是空载传动，因此可以使用轻型带，既使用小抗断强度的牵引带。如果动力选用柴油机，柴油机通过调节油门提供额外的匀加速，舰载机的起飞速度还可以上下20 — 50%的浮动。弹射控制器内设置有单片机和存储器，单片机属于工业控制技术，为公知技术。动力机可选用大功率电动机、柴油机或涡轮机，大功率电动机具有体积小和稳定的输出公率，应该是首选，具体规格应该通过样机实际测试得到。选用大功率发动机，发动机的功率应至少在2000KW以上，大功率发动机是现有技术，有很大的选择余地。已知美国电磁弹射器的用电是无论是设备造价，还是使用成本，都要比蒸汽弹射器和电磁弹射器来的划算，技术难度要小，容易实现，关键是体积小，如图3所示，弹射跑道的基槽断面不足O. 2平米，主机机舱占用空间不大于150立方米，由于本发明的设计全部是模块化，无论是加工制作、安装使用，还是更换维修都非常简单方便，使用寿命肯定比蒸汽弹射器和电磁弹射器长，而且性能更稳定，操作更方便、使用更安全。根据有关文献报道，蒸汽弹射器的售价是7000万美元，功率是47，500-63，333千瓦，飞行甲板上为安放汽缸留出的凹槽截面积可以通过航母照片来推算，大致是I. 6*1. 8=2. 88平方米，再考虑弹射器将近100米得长度，则这部分的体积接进300立方米。两个罐子的体积也在200立方米以上，再加上输汽管道等装置占据的地方，总体积就到了 600立方米了。4套就有4000吨。根据文献报道，美国的电磁弹射器的基槽宽度约4米，深度约2米，长度130米，容积约1000立方米。弹射一架F-35C或者是E-2的话，大约需要150兆焦的能量，而弹射时间不过两秒多，平均功率可达几万千瓦，而电磁弹射器并不是恒功率作功，在弹射末端最大功率可达十几万千瓦。所以在航母上使用电磁弹射器，仅耗电量一项，一般航母就值得慎重考虑。·
本发明的设计几乎接近完美，是中国航母舰载机弹射器的必然选择，结构如此简单，造价如此低廉，是个国家都能制造，目前样机正在积极试制过程中，所以希望在中国航母上使用之前不要将本专利的技术公开。
权利要求
1.一种同轴双向缠绕加速式舰载机弹射器，其特征在于，在弹射器主机的双绞盘绞车上同轴设置牵引绞盘和返回绞盘，牵引带的两端与牵引绞盘和返回绞盘连接，牵引带的中间设置滑梭，滑梭在弹射跑道中间滑行，牵引带在牵引绞盘上以连续缠绕直径由小快速变大的加速方式，牵引弹射跑道上的滑梭对舰载机实施从低速到高速的加速弹射起飞，返回绞盘以同样连续缠绕直径由小快速变大的加速方式，牵引弹射跑道上的滑梭快速自动返回，牵引绞盘和返回绞盘的瞬间转动动能是通过设置在牵引绞盘和返回绞盘侧面的电磁离合器从主轴上获得；牵引绞盘和返回绞盘的瞬间制动能是通过牵引绞盘和返回统盘的外圆与设置在机座上的电磁离制动器的摩擦获得。
2.根据权利要求I所述的舰载机弹射器，其特征在于弹射器主机的结构包括机座、动力源、双绞盘绞车和弹射控制器,其中动力源和双绞盘绞车固定在机座上，动力源是由动力机、动力机电磁离合器、变速器和联轴器组成，动力机的动力输出轴连接动力机电磁离合器的动力输入端，动力机电磁离合器的动力输出端连接变速器的动力输入端，变速器的动力输出端通过联轴器与双绞盘绞车的主轴连接，变速器至少设置高、中、低速档，高速档用 于弹射舰载攻击机，中速档用于弹射舰载运输机、舰载反潜机和减灾预警机，低速档用于弹射无人机； 弹射步骤如下 1)动力机电磁离合器将动力机与变速器分离，启动动力机，待动力机达到额定转速后，根据被弹射的舰载机机型吨位选择变速器的档位，动力机电磁离合器上电将动力机的动力传送给变速器的变速器将动力通过联轴器输出给双绞盘绞车的主轴,主轴开始转动； 2)舰载机滑行到弹射跑道起点，机身或前起落架与滑梭连接定位，等待弹射起飞指令； 3)塔台下达起飞指令，弹射器操作员按下弹射按钮，连接牵引绞盘和返回绞盘的电磁制动器释放，牵引绞盘电磁离合器吸合，转动的主轴通过牵引绞盘电磁离合器驱动牵引绞盘转动，牵引带在牵弓I绞盘轴上进行缠绕，缠绕直径由小到大,牵引速度由小到快；而此时返回绞盘处于自由转动状态，缠绕在返回绞盘上的与弹射跑道等长的牵引带，在牵引绞盘对牵引带的缠绕过程中将牵引带释放出，释放过程是与牵引绞盘的缠绕过程相反，牵引带的缠绕直径从大到小，转速由慢变快，滑梭以相同的速度变化，随牵引带的释放在弹射跑道上快速移动对舰载机实施拖曳，为舰载机提供最佳起飞速度； 4)当滑梭移动到弹射跑道终点时，舰载机达到起飞速度，起飞离舰，滑梭触发终点传感器，弹射控制器立即控制牵引绞盘电磁离合器释放，牵引绞盘电磁制动器和返回绞盘电磁制动器吸合，同时对牵引绞盘和返回绞盘实施制动，滑梭在弹射跑道终点停止； 5)牵引绞盘和返回绞盘实施制动后，弹射控制器通过换向电路立即控制牵引绞盘电磁制动器和返回绞盘电磁制动器释放，返回绞盘电磁离合器吸合，主轴通过返回绞盘电磁离合器驱动返回绞盘转动，对牵引带进行反向缠绕，此时，牵引绞盘处于自由转动状态，缠绕在牵引绞盘上的牵引带在返回绞盘对牵引带的缠绕过程中将牵引带释放给返回绞盘，滑梭随牵引带的反向释放在弹射跑道上反向移动返回起弹射道起点，滑梭返回起点经过起点传感器时，起点传感器触发，返回绞盘电磁离合器释放，牵引绞盘电磁制动器和返回绞盘电磁制动器制动，将滑梭定位在弹射跑道起点上，准备对下一架舰载机实施弹射。
3.根据权利要求I所述的舰载机弹射器，其特征在于双绞盘绞车是由主轴、轴承架、牵引绞盘、返回绞盘、牵引绞盘电磁离合器、牵引绞盘电磁制动器、返回绞盘电磁离合器、返回绞盘电磁制动器、制动器支架和牵引带组成，其中主轴的两端与轴承架连接，主轴中间设置有牵引绞盘和返回绞盘，牵引绞盘和返回绞盘中心设置有轴承与主轴自由转动连接，牵引绞盘和返回绞盘的左右两侧分别设置有牵引绞盘电磁离合器和返回绞盘电磁离合器，牵引绞盘电磁离合器和返回绞盘电磁离合器的一侧与牵引绞盘和返回绞盘连接同步转动，另一侧与主轴连接同步转动，牵引绞盘电磁制动器和返回绞盘电磁制动器设置在牵引绞盘和返回绞盘之间，牵引绞盘电磁制动器和返回绞盘电磁制动器之间设置有制动器支架，牵引绞盘电磁制动器和返回绞盘电磁制动器的一侧分别与对应的牵引绞盘和返回绞盘的一侧连接同步转动，另一侧共同与制动器支架连接固定，制动器支架下端与机座固定； 弹射跑道是由H型滑槽、托辊、槽型滑板、滑梭和跑道盖板组成，H型滑槽的顶部设置有翻边，跑道盖板与翻边水平连接，两块跑道盖板之间留有开缝，滑梭底部与槽型滑板连接，上部从开缝中向上伸出，H型滑槽的中间隔板上下两边设置有托辊，槽型滑板的底部和牵引带与设置在H型滑槽中间隔板上下两边的托辊滚动连接，连接在槽型滑板底部的牵引带与 托辊滚动连接。
4.根据权利要求I所述的舰载机弹射器，其特征在于滑梭通过槽型滑板固定在牵引带的中间，滑梭在弹射跑道中间的开缝中往返滑行，牵引带的两端分别绕过弹射跑道两端的反向滑轮与牵引绞盘和返回绞盘中间的滚筒外圆连接。
5.根据权利要求I所述的舰载机弹射器，其特征在于在弹射跑道的起点和终点上设置有起点位置传感器和终点位置传感器，起点位置传感器和终点位置传感器将感应信号发送给弹射控制器，弹射控制器控制牵引绞盘电磁制动器、返回绞盘电磁制动器、牵引绞盘电磁制动器和返回绞盘电磁离合器按程序交替动作；
6.根据权利要求I所述的舰载机弹射器，其特征在于所述的动力机是指变频电动机、柴油机、汽油机、汽轮机、涡轮机及液压马达中的一种。
7.根据权利要求I所述的舰载机弹射器，其特征在于牵引带是尼龙片基带或钢丝绳编织带。
全文摘要
本发明提供一种同轴双向缠绕加速式舰载机弹射器，在弹射器主机的双绞盘绞车上同轴设置牵引绞盘和返回绞盘，牵引带在牵引绞盘上的连续缠绕直径由小快速变大的加速方式，牵引弹射跑道上的滑梭对舰载机实施从低速到高速的加速弹射起飞，返回绞盘以同样连续缠绕直径由小快速变大的加速方式，牵引弹射跑道上的滑梭快速自动返回，牵引绞盘和返回绞盘的瞬间转动动能是通过设置在牵引绞盘和返回绞盘侧面的电磁离合器从主轴上获得；牵引绞盘和返回绞盘的瞬间制动能是通过牵引绞盘和返回绞盘的外圆与设置在机座上的电磁离制动器的摩擦获得。该弹射器具有设计科学合理、体积小、占用空间小、结构简单、弹射功率大，弹射平稳安全人性化，不仅可以在各种航母上使用，也可作为陆基机场短距跑道飞机或无人机弹射起飞设备。
文档编号B64F1/06GK102910294SQ20121024542
公开日2013年2月6日 申请日期2012年7月17日 优先权日2012年7月17日
发明者姜明, 姜鹏, 李元贵 申请人:朱惠芬