一种基于电涡流制动的航母阻拦索系统的制作方法

本发明涉及一种基于电涡流制动的航母阻拦索系统，属于航母舰载机着舰拦阻技术领域。

背景技术：

现代固定翼舰载机飞行速度约200-300km/h，为使其在长度有限的航母甲板上安全着舰，必须安装航母阻拦装置。

现有技术中大多数航母采用液压缓冲式阻拦装置，它包含多种精密控制阀，动密封等，结构复杂，成本高昂，技术难度大。

技术实现要素：

本发明克服了液压缓冲式阻拦装置的不足，提供了一种结构简单，成本低廉，控制方便的基于电涡流制动的航母阻拦索系统。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：本发明提供了一种基于电涡流制动的航母阻拦索系统，该系统包括阻拦机(1)、复位装置(2)、钢索(3)、阻拦索(4)、阻拦索支撑(5)、导向滑轮组(6)、滑轮缓冲系统(7)、循环水冷却装置(8)、控制柜(9)；利用循环水冷却装置(8)散热，防止制动力矩热衰退，增强其持续制动能力；利用复位装置(2)对阻拦后的阻拦索进行回收复位，为下次着舰做准备；利用控制柜(9)采集阻拦索(4)的张力信号与阻拦机传动轴(1.5)上转速信号，通过调节励磁电流，对阻拦索系统进行实时控制。

进一步，所述阻拦机包含四台液冷式电涡流制动器(左右各两台)，左/右边两台液冷式电涡流制动器定子(1.3)通过轴承(1.4)与传动轴(1.5)连接；转子(1.1)通过连接件与传动轴(1.5)连为一体，两根钢索(3)的一端分别绕在这两个传动轴(1.5)上，另一端穿过导向滑轮组(6)分别与阻拦索(4)两端相连。

进一步，所述定子(1.3)内层与外层均为圆筒形，并由环形筒底连接。定子(1.3)外层表面有进出水口，内部有冷却水道；所述转子(1.1)主要由沿圆周分布的导磁齿组成，这些导磁齿“嵌在”定子(1.3)内外层之间，并通过连接件与传动轴(1.5)相连，转子(1.1)随传动轴(1.5)一起旋转。

进一步，所述转子(1.1)导磁齿位于定子(1.3)内层与外层之间，定子(1.3)外层内表面与内层外表面均受磁力线切割。所述转子(1.1)导磁齿的齿顶圆弧与所述定子(1.3)外层内表面圆弧之间保持约2毫米的间隙；所述转子(1.1)导磁齿的齿底圆弧与所述定子(1.3)内层外表面圆弧之间保持约2毫米的间隙。

本发明一种基于电涡流制动的航母阻拦索系统的工作原理如下：

当飞机着舰并钩住阻拦索(4)时，会通过钢索(3)带动传动轴(1.5)转动，同时转子(1.1)也随之旋转；此时因励磁线圈(1.2)通电，与导磁齿正对的定子(1.3)表面受磁力线切割并产生电涡流，从而产生阻碍转子(1.1)持续转动的阻力矩，该阻力矩通过传动轴(1.5)，钢索(3)传递到阻拦索(4)上，形成对舰载机的制动力；制动时，由于电涡流只在定子(1.3)上产生，因而只有定子(1.3)上产生热量，这些热量通过定子(1.3)内部冷却水道中的冷却水带走；不需要制动时，线圈(1.2)中的励磁电流通过控制柜(9)断开，此时线圈(1.2)也就不会产生磁力线，定子(1.3)表面就不会产生电涡流，即不会产生制动力矩。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果。

本发明作为一种舰载机着舰阻拦装置，其结构简单，控制方便。阻拦索(4)通过钢索(3)、以及连接件带动制动器转子(1.1)旋转，转子导磁齿位于定子(1.3)内层和外层之间，定子(1.3)内部有冷却水道，转子(1.1)随传动轴转动时，与导磁齿正对的定子(1.3)表面受磁力线切割而产生电涡流，从而在定子(1.3)表面产生热量，这些热量最后通过冷却水道中的冷却水带走，本发明就是利用这种原理不断地消耗和转化飞机的机械能，从而起到制动的作用。

本发明最大的特点是钢索(3)绕在阻拦机(1)的两根传动轴(1.5)上，结构简单；阻拦机(1)采用液冷式电涡流制动器，结构简单，可靠性高；阻拦机转子(1.1)转动惯量小，对传动系统影响小；利用循环水冷却装置(8)散热，散热效果好；线圈(1.2)集中且直接绕制在定子(1.3)上，使得加工工艺更加简单；线圈(1.2)产生的环形磁路是一个整体，减少了磁损失，提高了工作效率，安装简便，可靠性高，并且可以实现制动力矩的无极调节，实时控制。

附图说明

图1为本发明一种基于电涡流制动的航母阻拦索系统等轴测视图；

图2为本发明一种基于电涡流制动的航母阻拦索系统阻拦机主视图；

图3为本发明一种基于电涡流制动的航母阻拦索系统液冷式电涡流制动器定子结构；

图4为本发明一种基于电涡流制动的航母阻拦索系统液冷式电涡流制动器转子结构；

图5为本发明一种基于电涡流制动的航母阻拦索系统液冷式电涡流制动器主要结构参数；

图中：1、阻拦机，2、复位装置，3、钢索，4、阻拦索，5、阻拦索支撑，6、导向滑轮组，7、滑轮缓冲系统，8、循环水冷却装置，9、控制柜，1.1、转子，1.2、线圈，1.3、定子，1.4、轴承，1.5、传动轴。

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。

如图1所示，一种基于电涡流制动的航母阻拦索系统，该系统包括阻拦机(1)、复位装置(2)、钢索(3)、阻拦索(4)、阻拦索支撑(5)、导向滑轮组(6)、滑轮缓冲系统(7)、循环水冷却装置(8)、控制柜(9)；阻拦机(1)由四台相互对称布置的液冷式电涡流制动器，以及轴承(1.4)和传动轴(1.5)组成，每台液冷式电涡流制动器由转子(1.1)、线圈(1.2)、定子(1.3)组成；定子(1.3)通过轴承(1.4)与传动轴(1.5)连接；转子(1.1)通过连接件与传动轴(1.5)连为一体，两根钢索(3)的一端分别绕在两个传动轴(1.5)上，两根钢索(3)的另一端穿过导向滑轮组(6)、滑轮缓冲系统(7)后再分别与阻拦索(4)两端相连；转子(1.1)导磁齿的齿顶圆弧与所述定子(1.3)外层内表面圆弧之间保持约2毫米的间隙；所述转子(1.1)导磁齿的齿底圆弧与所述定子(1.3)内层外表面圆弧之间保持约2毫米的间隙。复位装置(2)设置在传动轴(1.5)的端部，定子(1.3)的外侧设有循环水冷却装置(8)，控制柜(9)与线圈(1.2)连接。

所述转子(1.1)由沿圆周分布的导磁齿组成，转子(1.1)随传动轴(1.5)一起转动。定子(1.3)的内层与外层均为圆筒形，并通过环形筒底连接；定子(1.3)的内部设有冷却水道；所述线圈(1.2)集中且直接绕制在所述定子(1.3)上，所述线圈(1.2)和定子(1.3)均为静止部件；所述线圈(1.2)通电后形成环形磁路，所述环形磁路为一个整体，以减少磁损失。所述控制柜(9)通过导线与所述线圈(1.2)相连接，控制线圈(1.2)的通断电以及电流大小，以达到控制制动力矩的目的。

工作时，控制柜(9)使电瓶与线圈(1.2)连通，使线圈(1.2)能够获得励磁能力；磁路从定子(1.3)内层开始，经过转子(1.1)导磁齿，到达定子(1.3)外层，并形成一个完整磁路。转子(1.1)与定子(1.3)之间的气隙中形成磁场，该磁场与励磁电流相关；当飞机着舰并钩住阻拦索(4)时，会通过钢索(3)带动传动轴(1.5)转动，同时转子(1.1)也随之旋转；此时因励磁线圈(1.2)通电，与导磁齿正对的定子(1.3)表面受磁力线切割并产生电涡流，从而产生阻碍转子(1.1)持续转动的阻力矩，该阻力矩通过传动轴(1.5)，钢索(3)传递到阻拦索(4)上，形成对舰载机的制动力；制动时，由于电涡流只在定子(1.3)上产生，因而只有定子(1.3)上产生热量，这些热量通过定子(1.3)内部冷却水道中的冷却水带走；不需要制动时，线圈(1.2)中的励磁电流通过控制柜(9)断开，此时线圈(1.2)也就不会产生磁力线，定子(1.3)表面就不会产生电涡流，即不会产生制动力矩。

实施例

设计一款电涡流制动器，转子与定子材料采用低碳钢，气隙长度1.5mm。其它主要参数如下：定子外层外径；定子外层内径；定子内层外径；定子内层内径；制动器宽度w＝475mm；导磁齿齿数；D＝1000mm；线圈匝数N＝1000匝；四台制动器总重约20吨。

通过仿真计算得当电流I＝45A时，能产生的平均制动力F≈1300kN；假设舰载机重量m＝30000kg，着舰速，不考虑偏心、偏航、空气阻力、摩擦力等因素时；通过计算得：平均减速度a＝43m/s²；制动时间，制动距离。控制柜可以通过调节电流，调节制动时间和制动距离。