專利名稱：旁路汽缸汽動閉合拉鏈蜂窩動密封蒸汽彈射器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明旁路汽缸汽動閉合拉鏈蜂窩動密封蒸汽彈射器涉及到一種蒸汽彈射器，專 門應(yīng)用在在航空母艦上對飛機進行彈射起飛的場合。
背景技術(shù)：
公知的航空母艦是一種攻擊威力非常強大的大型水面戰(zhàn)斗艦艇，它的強大的攻擊 威力仰仗于自身的艦載戰(zhàn)斗機、電子戰(zhàn)飛機和空中預(yù)警機。這些各型的飛機在航空母艦上 起飛的方式有滑躍起飛和用彈射器彈射起飛兩種。其中由于空中預(yù)警機本身機體碩大沉 重，發(fā)動機又是比較省油的渦輪螺旋槳發(fā)動機而不能采用滑躍起飛而只能采取彈射起飛的 方式。目前，世界各國能制造并且在航空母艦上采用彈射器彈射起飛飛機的國家只有美國 海軍一家。在航空母艦上采用彈射器彈射起飛飛機有很多優(yōu)越性可以起飛重型飛機，特別 是可以彈射起飛空中預(yù)警機，可以增加在甲板停留的艦載機的數(shù)量，可以節(jié)約艦載機自身 攜帶的燃油，增加艦載機留空的時間，可以在甲板橫風(fēng)和零風(fēng)速的情況下起飛戰(zhàn)斗機等等。 美國海軍的航空母艦在幾十萬次的彈射起飛的實踐中已經(jīng)證明用蒸汽彈射器彈射飛機的 起飛方式是非常可靠的。但是，美國航空母艦上所采用的蒸汽彈射器卻有三點很大的不 足首先、美國在本國航空母艦上的蒸汽彈射器所采用的密封蒸汽的方式是用倒扣著 的“ η ”型橡膠密封膠條對汽缸縱向開口的本身進行密封，“ η ”型密封橡膠條的一部分塞入 汽缸的縱向開口中，由于彈射器活塞的往復(fù)運動，彈射器活塞的滑板就周而復(fù)始的對塞入 汽缸縱向開口內(nèi)部的密封橡膠條進行刮劃、壓縮、再放開的作用，使得這部分密封膠條不斷 地受到周期性的交變的應(yīng)力作用，再加上高壓蒸汽對于這部分密封膠條的加熱烘烤作用， 使得密封膠條非常容易疲勞、老化，而經(jīng)過一定數(shù)量次數(shù)的彈射之后就不得不進行更換。蒸 汽彈射器更換密封膠條的工作量是很大的，這既浪費了大量的密封件材料，又占用了大量 的維護工作量，降低了航母的戰(zhàn)斗值勤率。第二、美國航母上的開口汽缸的缸體本身的剛度較差在飛機彈射過程中高壓的 蒸汽進入汽缸，在高壓蒸汽壓力的作用下以及在彈射過程中彈射活塞對汽缸的動反力的雙 重作用下，在經(jīng)過一定次數(shù)的起飛彈射后，開口汽缸的開口開度就會逐漸變大，汽缸開口的 開度變大以后就會使得汽缸漏氣增大。維修人員在對汽缸進行維修的時候，首先要將汽缸 的每一節(jié)拆卸下來，再對每一節(jié)汽缸的開口開度、汽缸的直徑進行仔細的測量，最后再把開 口開度超差的那些部分用壓力加工的方法消除掉。上述的這些個工作都是精密、精細的工 作，維修量也是很大的。第三、美國航母上的彈射器的活塞減速器采用的是雙水剎錐插入水剎器的減速機 構(gòu)，這種減速機構(gòu)雖然避免了活塞和缸體外殼之間的剛性碰撞，但是活塞和水之間的“水沖 擊”卻不可避免。它對活塞的減速作用不是很“柔和”。

發(fā)明內(nèi)容
針對并要克服美國航母的蒸汽彈射器的上述三點不足，本發(fā)明旁路汽缸汽動閉合 拉鏈蜂窩動密封蒸汽彈射器所采用的技術(shù)方案是旁路汽缸汽動閉合拉鏈蜂窩動密封蒸汽彈射器采用雙彈射汽缸結(jié)構(gòu)，在縱向方向 上左、右對稱，坐落在同一個底座基礎(chǔ)之上，彈射汽缸在其長度方向上可以自由伸縮以抵消 熱膨脹帶來的溫度應(yīng)力，在橫截面方向上具有足夠的剛度以保證在彈射飛機的時候彈射器 本體不發(fā)生變形。將開口汽缸置于開口汽缸套內(nèi)并且開口對齊，開口的寬度、長度相等，將多個開 口汽缸套用螺栓連接的方式連接起來形成一個具有足夠長度行程的彈射汽缸，將彈射活塞 置于開口汽缸內(nèi)，在彈射活塞連接滑板梭處安裝尾板，把尾板的橫截面制成“計”的形 狀，在尾板的上部和兩邊的側(cè)部安裝蜂窩式汽封，尾板具有足夠的長度以及尾板的橫截面 要制作成迷宮式的結(jié)構(gòu)，彈射活塞帶動滑板梭的尾板能隨同彈射活塞在汽缸套的迷宮式的 通道結(jié)構(gòu)中自如滑動，彈射活塞的前端裝有永磁體減速錐體，在汽缸體的末端安裝用以使 永磁體減速錐體減速的可以閉合也可以不閉合的線圈。在縱向方向互相對稱的汽缸以及和汽缸緊密配合的汽缸套的內(nèi)側(cè)上開一系列的 等距離的小孔，小孔的數(shù)量與拉鏈塊的數(shù)量相同?？着c孔之間的距離等于拉鏈滑塊的長度， 用旁路管道將這些在汽缸套的側(cè)面的開孔與旁路汽缸相連接。在汽缸套拉鏈塊導(dǎo)槽內(nèi)安裝一套旁路汽缸汽動閉合拉鏈，每一個拉鏈滑塊都和旁 路汽缸的小活塞頂桿相連接，當彈射活塞在高壓蒸汽的推動下彈射飛機的時候，高壓蒸汽 也同時通過旁路管道進入旁路汽缸，推動旁路汽缸里面的小活塞，小活塞推動拉鏈塊，汽動 閉合拉鏈塊就隨著彈射活塞滑板梭在汽缸套開口中的向前滑動而逐一跟進閉合，這條同步 跟進的、略微滯后的汽動閉合拉鏈就將彈射汽缸內(nèi)從汽缸開口處噴出的高壓蒸汽的絕大部 分封閉，從而在彈射汽缸開口的外部平行于汽缸的開口的上方建立了一條有效的封閉地 帶，這條封閉地帶就將從彈射汽缸縱向開口泄漏出來的蒸汽的絕大部分封閉。而不是對汽 缸開口的本身進行直接的封閉。這條旁路汽缸汽動閉合拉鏈的閉合跟進速度略微滯后并同步于彈射活塞滑板梭 的滑動速度，從而在汽動閉合拉鏈和滑板梭之間留下部分間隙，這個間隙值將會隨著彈射 活塞彈射速度的增大而增大，就會有極少部分汽體從這個間隙中泄漏出去。為了把從這個 間隙中泄露出去的蒸汽最大限度地封閉，就要在彈射活塞尾板梭“傘”結(jié)構(gòu)和汽缸套之 間、在彈射活塞尾板梭的上部和汽動閉合拉鏈的底部之間安裝迷宮式的蜂窩式汽封，當汽 缸內(nèi)的汽體從尾板梭、汽缸套開口、汽動閉合拉鏈底部之間的間隙流過的時候，高壓的蒸汽 汽體在蜂窩式汽封中旋轉(zhuǎn)、膨脹、降壓、消耗內(nèi)能，這樣，迷宮式的蜂窩式汽封就產(chǎn)生了一種 綜合作用的阻尼復(fù)壁效應(yīng)把這部分在尾板梭、汽缸套開口、汽動閉合拉鏈底部之間流通過 的汽體就被蜂窩式汽封所封閉。這就是蜂窩式汽封在運動狀態(tài)下對蒸汽的封閉作用，簡稱 “蜂窩動密封”。在汽動閉合拉鏈密封和蜂窩動密封的雙重密封作用下，從汽缸內(nèi)排出的絕大部分 蒸汽都將被封閉，只有極少量的蒸汽泄漏出去，而絕大部分蒸汽都用來推動彈射活塞去彈 射飛機升空。當彈射活塞彈射一架飛機的過程行將結(jié)束，彈射活塞也將要運動到達彈射汽缸的末端，當彈射活塞運動到彈射汽缸的末端的時候，在彈射活塞前部安裝的永磁減速錐體就 要進入彈射汽缸的減速密封段。當彈射活塞前端裝有的永磁體減速錐體插入減速密封段的 閉合線圈的時候，閉合線圈就要產(chǎn)生一種阻礙彈射活塞繼續(xù)前進的阻力使彈射活塞的運動 減速，彈射活塞本身所具有的動能將在電磁減速器中被吸收直至活塞運動停止。在彈射活塞在復(fù)位牽引機拉動下開始返程歸位的時候，將汽缸內(nèi)部余下的蒸汽排 入凝汽器冷卻成凝結(jié)水。汽動閉合拉鏈的所有拉鏈塊在復(fù)位彈簧的拉動下復(fù)位，這時把電 磁減速器的閉合線圈斷開變?yōu)殚_路，彈射活塞前端的永磁體將不再受到來自閉合線圈對永 磁體返程時的拉力，再用牽引機牽引彈射活塞復(fù)位到起始位置準備下一次飛機的彈射。本技術(shù)方案的要點是本旁路汽缸汽動閉合拉鏈蜂窩動密封蒸汽彈射器采用雙彈射汽缸結(jié)構(gòu)。將開口 彈射汽缸體壓入開口的汽缸套中，多節(jié)的汽缸套通過螺栓連接的方式連接成為具有足夠行 程長度的彈射器。左右兩排汽缸縱向?qū)ΨQ。汽缸套的足夠的剛度可以保證開口汽缸的縱向 開口的開度永遠不會發(fā)生變化。本技術(shù)方案不是對蒸汽彈射器汽缸縱向開口的本身進行密封，而是采用旁路汽缸 汽動閉合拉鏈靜密封技術(shù)和蜂窩式汽封的動密封技術(shù)復(fù)合的雙重密封作用原理在平行于 開口汽缸的縱向開口的外部建立一道封閉地帶，這樣就可以淘汰掉并省略不用美國現(xiàn)役航 空母艦上蒸汽彈射器所采用的密封膠條。在本蒸汽彈射器的彈射活塞前面安裝一個永磁減速錐體，在永磁減速錐體上安裝 布置足夠數(shù)量的永磁體，在永磁減速錐體插入一個閉合的線圈的過程中，根據(jù)楞次定律當 外來磁場接近并引起穿過一個閉合線圈內(nèi)的橫截面的磁通量增加的時候，在這個閉合的線 圈內(nèi)部就要產(chǎn)生感生電流，這種感生電流的磁場就要反抗外來磁場引起的磁通量的增加。 當外來磁場離開并引起穿過一個閉合線圈的橫截面的磁通量減少的時候，在這個閉合的線 圈內(nèi)部就要產(chǎn)生感生電流，這種感生電流的磁場就要反抗并彌補外來磁場引起的磁通量的 減少。這樣，閉合的線圈所產(chǎn)生的感生電流的磁場就會阻止永磁錐體和彈射活塞的運動，直 到將活塞阻礙停止。當彈射活塞返程復(fù)位的時候?qū)㈤]合的線圈斷開，使之變?yōu)椴婚]合的線 圈，所以在彈射活塞返程時候，由于線圈本身已經(jīng)不是閉合線圈，也不會產(chǎn)生感生電流，也 就不會有感生電流的磁場。彈射活塞在復(fù)位機的牽拉下返程時將不再受到線圈的拉力。我國航空母艦的蒸汽彈射器若是采用本旁路汽缸汽動閉合拉鏈蜂窩動密封蒸汽 彈射器的技術(shù)方案所能得到的益處是本蒸汽彈射器彈射推力大，并且彈射推力可以在0. 7MN至1. 5MN之間無級調(diào)節(jié)彈 射推力的大小，以適應(yīng)正常彈射起飛各種型號的輕型、中型、重型艦載機，特別是可以正常 彈射起飛機體碩大沉重的空中預(yù)警機的要求?？梢栽诤侥讣装迳瞎?jié)省下來很多用于飛機滑跑的跑道面積，以便在航空母艦的甲 板上停留比較多的戰(zhàn)斗機和其它作戰(zhàn)飛機?？梢钥s短使飛機升空的時間，節(jié)省戰(zhàn)斗機在升空過程中多消耗的寶貴的燃料，增 大戰(zhàn)斗機作戰(zhàn)半徑和留空的時間?？梢远嗖贾脦讞l不同型號的彈射器，以便在較短的時間里同時彈射比較多的飛機 升空作戰(zhàn)?？梢栽跈M風(fēng)、零風(fēng)速、甚至是在較為惡劣的海況下都照樣能彈射飛機升空作戰(zhàn)。
本蒸汽彈射器結(jié)構(gòu)簡單，易于制造安裝，使用壽命長，維護量少，后勤保障方便有 力，戰(zhàn)斗值勤率高。本蒸汽彈射器整體剛性好，不易變型，使用安全可靠，特別是彈射汽缸和汽缸套的 縱向開口的開度永遠不會發(fā)生變化，從而節(jié)省了大量的維護工作量。由于本蒸汽彈射器淘汰掉了密封橡膠條，也就節(jié)省下了大量的更換維護工作量， 也節(jié)省下了大量的密封件，節(jié)省了大量密封材料所占有的資金。由于本蒸汽彈射器淘汰掉了密封橡膠條，相對于美國航母的蒸汽彈射器的隨艦出 行的維修工人數(shù)量來說可以節(jié)省近450個維修工人。那也就是節(jié)省了 450個工人所居住 的生活空間所占有的艙室，同時也就是節(jié)省了為450個艦員提供生活保障所必須的后勤供 應(yīng)。提高了航空母艦在海上的自持力，減少了航母對于后勤供應(yīng)的依賴。由于本彈射器采用了汽動閉合拉鏈靜密封技術(shù)和蜂窩式汽封動密封技術(shù)的雙重 復(fù)合密封作用使本彈射器的密封更加安全可靠，易損件很少。由于對本蒸汽彈射器的彈射活塞采用了電磁阻尼減速的裝置，可以使彈射活塞的 減速過程很“柔和”、很平穩(wěn)、無沖擊。


為了能更加清楚地說明本旁路汽缸汽動閉合拉鏈蜂窩動密封蒸汽彈射器所采用 的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖做進一步的說明。圖1是彈射器整體外形與主要部件結(jié)構(gòu)原理示意圖。 圖2是彈射活塞結(jié)構(gòu)與主要部件原理示意圖。圖3是蜂窩式動密封的原理示意圖，上面的圖為主視圖，下面的圖為俯視圖。 圖4是汽動閉合拉鏈塊對于開口汽缸縱向開口密封的原理示意圖。 圖5是圖1在B-B處的剖視圖。圖中表示壓力為Po的高壓蒸汽已經(jīng)通過旁路導(dǎo)管進 入旁路汽缸并推動拉鏈塊將汽缸開口封閉。圖6是雙彈射汽缸的后部活塞圓柱面把汽缸側(cè)壁的開孔暫時封閉，彈射汽缸內(nèi)部的 高壓蒸汽Po還沒有進入旁路管道和旁路汽缸情形示意圖。圖7是左視圖表示汽缸套迷宮式“豐”形狀的結(jié)構(gòu)，拉鏈塊導(dǎo)槽結(jié)構(gòu)示意圖和彈射活 塞尾板在迷宮式結(jié)構(gòu)中封閉蒸汽的原理汽示意圖。圖8是彈射活塞受到原動蒸汽壓力為Po的高壓蒸汽的推動準備向前運動還沒有開始 運動的那個時刻，即彈射活塞初始狀態(tài)示意圖。圖9是當雙彈射活塞以不斷增加的速度V向前滑動的時候，彈射活塞的后圓柱面將逐 一掃過汽缸壁上的旁路汽缸開孔示意圖。圖10是表示蜂窩動密封的原理示意圖。圖中表示彈射活塞以不斷增加的速度V向前 滑動的時候，彈射活塞的尾板將拉鏈塊與滑板梭之間的間隙封閉原理。圖11是表示旁路汽缸、活塞、活塞頂桿、拉鏈塊、復(fù)位彈簧之間安裝關(guān)系原理示意圖。 圖12是高壓蒸汽還沒有進入旁路汽缸，拉鏈塊還沒有將汽缸開口封閉時拉鏈塊再導(dǎo) 槽中的位置以及緩沖橡膠墊的安裝的原理示意圖。圖13是壓力為Po的高壓蒸汽進入旁路汽缸并推動拉鏈塊已經(jīng)將從汽缸開口噴出的高 壓蒸汽封閉的原理示意圖。圖14是蜂窩式汽封密封蒸汽時蒸汽在汽封中旋轉(zhuǎn)膨脹降壓原理示意圖。 圖15是電磁阻尼減速器使彈射活塞減速原理示意圖。 圖16是彈射器活塞返程復(fù)位示意圖。圖1是彈射器整體外形原理示意圖。圖中的各部分數(shù)字表示彈射器汽缸體1 ；彈 射器滑板梭2 ；彈射器汽缸套連接法蘭3 ；彈射器初始密封段4 ；彈射活塞復(fù)位牽引孔5 ；外 缸體固定支座6 ；外缸體滑動支座7 ；彈射器排汽孔8 ；彈射器電磁減速密封段9 ；彈射活塞 滑板梭彎板10 ；連接板11 ；旁路汽缸12 ；旁路汽缸接管口 13 ；彈射器縱向開口 14 ；在圖1中可以看出本旁路汽缸汽動閉合拉鏈蜂窩動密封蒸汽彈射器采用雙彈射 汽缸結(jié)構(gòu)，兩個汽缸通過外缸體固定支座6、數(shù)量很多的外缸體滑動支座7共同坐落同一個 基礎(chǔ)上。由于彈射汽缸工作時蒸汽的加熱作用，彈射汽缸體沿軸向要發(fā)生熱膨脹而伸長。支 座基礎(chǔ)既要保證彈射汽缸的整體剛度又要保證彈射汽缸體沿軸向自由的伸縮。兩個汽缸通 過外缸體固定支座6 —端固定，數(shù)量很多的外缸體滑動支座7支持彈射汽缸沿軸向自由伸 縮。把很多節(jié)的彈射汽缸通過用連接法蘭3，再用螺栓連接的方式連接成為具有足夠 彈射行程的蒸汽彈射器。每相鄰的兩節(jié)彈射汽缸體其軸線要理論上要求重合，每兩節(jié)彈射 器缸體的軸線重合度的公差不得大于士0. 02mm。雙彈射汽缸體的兩根軸線在理論上要求在 空間平行，其平行度公差不得大于士0.02mm。這樣才能保證彈射活塞在整個彈射飛機的過 程中順利向前滑行而不發(fā)生卡澀的現(xiàn)象。在彈射器的初始密封段4的內(nèi)部要布置安裝彈射汽缸與外部蒸汽系統(tǒng)的管道接 口，還要布置安裝彈射活塞在復(fù)位返程的時候排出蒸汽的排汽管道接口。在彈射活塞在高壓蒸汽的推動下向前彈射的時候，雙彈射活塞在雙彈射汽缸內(nèi)向 前滑動，彈射活塞滑板梭彎板10帶動連接板11、彈射器滑板梭2向前滑動，彈射活塞就推動 前部的空氣從排氣孔8和彈射活塞前部的縱向開口處14排出以減少彈射活塞的阻力。在彈射器電磁減速密封段9的內(nèi)部布置安裝電磁阻尼減速線圈，這個電磁阻尼減 速線圈可以閉合也可以不閉合，線圈的閉合或是不閉合通過一個開關(guān)K的閉合或斷開來實 現(xiàn)。在雙彈射汽缸相對應(yīng)的內(nèi)側(cè)的彈射汽缸壁上安裝兩排，每排安裝若干個旁路汽缸 12，每一個旁路汽缸12都有一個旁路汽缸接管口 13。如果彈射器的彈射行程為95. 5米，若 是在每一米長度的彈射汽缸上安裝布置8個旁路汽缸的話，那么雙彈射汽缸將要總共安裝 布置2X764 = 1528個旁路汽缸和旁路汽缸接管口。當彈射汽缸內(nèi)的高壓蒸汽對彈射活塞完成了一次彈射做功以后，復(fù)位牽引機的牽 引鋼絲繩就牽引彈射活塞復(fù)位牽引孔5和彈射活塞回到初始彈射位置，準備下一次彈射。 在復(fù)位牽引機牽引彈射活塞復(fù)位的過程中，彈射活塞就在復(fù)位牽引機的拉動下將彈射活塞 后面的蒸汽將排出到凝汽器中變?yōu)槟Y(jié)水。圖2是彈射活塞結(jié)構(gòu)原理示意圖。圖中各部分的數(shù)字表示彈射器活塞1 ；彈射活 塞尾板2 ；活塞密封環(huán)3 ；永磁體4 ；彈射活塞滑板梭彎板5 ；彈射活塞滑板梭6 ；蜂窩式汽封 7 ；彈射活塞尾板頂部蜂窩式汽封8 ；永磁減速錐體9。圖中彈射活塞1是前后兩個等直徑的圓柱面，其圓柱公稱直徑和彈射汽缸的內(nèi)徑 相同。為了保證彈射活塞在汽缸內(nèi)前后高速自如地滑動，彈射活塞和汽缸內(nèi)徑之間要有合適的間隙公差配合，這個間隙值過大會產(chǎn)生軸向漏汽，間隙值過小又會使彈射活塞彈射運 動的阻力增大，影響彈射活塞不能實現(xiàn)高速彈射，這個間隙值在0. 5 0. 7mm之間較為適 宜?；钊麍A柱面和汽缸內(nèi)徑之間用活塞密封環(huán)3密封。密封環(huán)3的作用就是減少以至避免 彈射汽缸內(nèi)的高壓蒸汽在彈射活塞前后串汽，保證彈射活塞獲得足夠的蒸汽壓力來彈射飛 機。在彈射活塞的兩個圓柱面的中間是彈射活塞滑板梭彎板5，兩個彈射活塞滑板梭 彎板5和圖1中的連接板11相連接，連接板11和彈射器滑板梭2相連接，再由彈射器滑板 梭2將高壓蒸汽作用于彈射活塞上的動力輸出去彈射飛機。在彈射活塞滑板梭6的尾部連接彈射活塞尾板2，尾板2在A-A處做一個橫切剖 面，截面的形狀做成“ ”迷宮式結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)與汽缸套上的迷宮式結(jié)構(gòu)向配合，在尾 板兩側(cè)向外伸出的部份上安裝蜂窩式汽封7。在彈射活塞尾板的上部安裝蜂窩式汽封8。蜂 窩式汽封7、8都是固定在彈射活塞尾板上并與彈射活塞一同彈射運動的，這就構(gòu)成了蜂窩 動密封。為了保證彈射活塞尾板上的蜂窩式汽封在運動狀態(tài)下對高壓蒸汽的密封的效果， 尾板的長度L不能小于1300mm。在彈射活塞的前端安裝永磁減速錐體9 ；在永磁減速錐體上安裝足夠數(shù)量的永磁 體4。本發(fā)明旁路汽缸汽動閉合拉鏈蜂窩動密封蒸汽彈射器所特有的彈射活塞的結(jié)構(gòu) 是與美國航母彈射器的彈射活塞結(jié)構(gòu)是根本不同的。這個根本不同點就在于本彈射活塞 有一個彈射活塞尾板結(jié)構(gòu)而美國航母的彈射活塞沒有尾板；本彈射活塞的前部減速錐體上 安裝足夠數(shù)量的永磁體而美國航母彈射器彈射活塞前部就是安裝普通的空心減速錐體，其 上沒有安裝永磁體。這種結(jié)構(gòu)上的明顯不同體現(xiàn)了本發(fā)明旁路汽缸汽動閉合拉鏈蜂窩動密封蒸汽彈 射器的兩個區(qū)別于美國航母彈射器的最明顯的技術(shù)特征“蜂窩動密封原理”和“電磁阻尼 減速原理”。關(guān)于蜂窩動密封原理還要在以后結(jié)合對圖3、圖7、圖10的分析解讀中繼續(xù)詳 細分析。關(guān)于電磁阻尼減速原理還要在以后對圖15、圖16的分析解讀中繼續(xù)詳細分析。圖3是蜂窩式動密封的原理示意圖，上面的圖為主視圖，下面的圖為俯視圖。在主 視圖中各部分的數(shù)字表示汽動閉合拉鏈塊1' >2'、3'、4'；在俯視圖中對應(yīng)的汽動閉合 拉鏈塊為1、2、3、4 ；彈射活塞尾板5 ；拉鏈塊與彈射活塞滑板之間的間隙6 ；彈射活塞滑板 7 ；彈射活塞滑板梭彎板8 ；開口汽缸縱向開口 9。在圖3的俯視圖中，當彈射活塞滑板以某一高速度V向前彈射運動的時候，在彈射 活塞滑板和汽動閉合拉鏈快之間就留下了間隙6，這個間隙6的值隨著彈射活塞彈射速度V 的不斷增大而增大，在此時此刻彈射活塞滑板7與汽動閉合拉鏈塊之間的間隙6是三個汽 動閉合拉鏈塊的長度在加上一點點。在俯視圖中的滑塊1已經(jīng)將汽缸開口全部封閉?；瑝K 2將汽缸開口封閉了 3/4，滑塊3將汽缸開口封閉了 1/2，滑塊4將汽缸開口封閉了 1/4。在 圖3的主視圖中，間隙6被彈射活塞尾板5封堵。壓力為Po的原蒸汽經(jīng)過彈射活塞尾板5 頂部的蜂窩式汽封以后壓力降低為P1，此處的漏汽已經(jīng)非常小。此處的滑板梭尾板5對于 間隙6的封閉作用在以后的圖10中還要詳細說明。圖4是汽動閉合拉鏈塊對于開口汽缸縱向開口密封的原理示意圖。這個圖4也是圖11在C-C處的局部剖視圖。汽動閉合拉鏈對汽缸縱向開口的密封原理也就是汽動閉合 拉鏈的靜密封原理，這也是本發(fā)明汽動閉合拉鏈蜂窩動密封蒸汽彈射器的一大技術(shù)特征。在圖4中各部份數(shù)字表示的是中間汽動閉合拉鏈塊4 ；左邊汽動閉合拉鏈塊1 ； 右邊汽動閉合拉鏈塊5 ；蜂窩式汽封2、3。在圖4中表示的是一整條汽動閉合拉鏈，由于一條汽動閉合拉鏈由764塊拉鏈塊 組成，在此處只能畫出3塊來說明拉鏈塊之間的相互安裝關(guān)系。在圖4中，相鄰的拉鏈快1和4，相鄰的拉鏈快4和5，他們相互結(jié)合的表面都制作 成凹凸相間的迷宮狀結(jié)構(gòu)，在拉鏈塊凸出的部分上表面上安裝蜂窩式汽封3，在拉鏈塊凸出 的部分的下表面上安裝蜂窩式汽封2。這樣從彈射汽缸縱向開口處漏出到汽缸外部的汽體 的絕大部分就被這條汽動閉合拉鏈所封閉。極少部分蒸汽進入拉鏈塊1和4，拉鏈塊4和5 之間的間隙之中，并在這迷宮式的凹凸結(jié)構(gòu)中膨脹、減壓。蜂窩式汽封使蒸汽汽流經(jīng)過蜂窩 帶時產(chǎn)生湍流效應(yīng)，增加汽流阻尼作用，同時由于蜂窩式汽封帶的特殊結(jié)構(gòu)還同時產(chǎn)生吸 附效應(yīng)，以及摩阻密封等功能，來達到良好的密封效果。這種凹凸狀的迷宮式結(jié)構(gòu)使得在其 中流過的蒸汽旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的蒸汽產(chǎn)生一種附壁效應(yīng)，這種附壁效應(yīng)使得在迷宮式結(jié)構(gòu)中流 動的蒸汽受到很大的流動阻力，這種綜合作用的效果就使得漏到汽缸外部的汽體的壓力Pl 遠遠小于原蒸汽的壓力Po，從而使得汽動閉合拉鏈起到了對于高壓蒸汽的靜密封作用。如 果把這種凹凸狀的迷宮式結(jié)構(gòu)多做幾條，在上面安裝足夠長度的蜂窩式汽封，即是讓進入 拉鏈塊之間間隙的蒸汽有足夠長度的路徑進行減壓、膨脹，就完全可以做到使Pl = 0。即完 全封閉漏汽。我們在考慮對于彈射汽缸縱向開口進行密封的時候并不是追求100%的密封效 果，追求100%的密封效果也就是要求對彈射汽缸縱向開口的密封做到“滴汽不漏”，這其一 是不可能，其二也是沒有這個必要。對蒸汽彈射器的密封不可能做到“滴汽不漏”。我們追 求99. 5%、99%甚至是98%的密封效果就可以完全順利地達到使彈射活塞在整個彈射行 程中至始至終獲得足夠的蒸汽壓力來彈射各種型號的飛機是目的。而如果真的是出現(xiàn)了 0. 5% 2%的高壓蒸汽泄漏，那么我們在考慮高壓蒸汽進汽的時候要預(yù)留出一部分用以泄 漏的余量，譬如在正常彈射飛機的時候需要進入彈射汽缸3. 6Mpa的高壓蒸汽，而此時就 要加大一些壓力，如進汽壓力選為3. 8MPa,以此預(yù)留出一部分泄漏的余量來保證彈射飛機 時所必須保證的那個3. 6MPa的蒸汽壓力。如若是追求100%的密封效果就必然要提高加工制造的精度，這也就是同時提高 了安裝、調(diào)試的難度，而這是得不償失的。彈射一架次飛機的時間只有3秒鐘左右，在這么 短暫的彈射時間內(nèi)容許適當?shù)男孤┮徊糠终羝?，卻換來了適當?shù)募庸ぶ圃炀?，換來了比 較容易達到的安裝、調(diào)試精度，這在使用上、平時對蒸汽彈射器的維護上都是劃算的。在圖5中各部分數(shù)字表示的是汽動閉合拉鏈塊1 ；彈射器縱向開口 2 ；旁路汽缸 活塞頂桿3 ；旁路汽缸4 ；旁路汽缸連接導(dǎo)管5 ；連接板6 ；航母甲板7 ；滑板梭彎板8 ；右彈射 汽缸側(cè)壁上開孔9 ；左彈射汽缸側(cè)壁上開孔10。圖5是圖1在B-B處的剖視圖，表示的是當彈射活塞向前滑動的時候，雙彈射活 塞的后部的圓柱面分別掃描過并打開了汽缸側(cè)壁上的開孔9和10，彈射汽缸內(nèi)部的高壓蒸 汽Po通過側(cè)壁上的開孔9、開孔10、再從旁路汽缸連接導(dǎo)管5進入旁路汽缸4，旁路汽缸內(nèi) 部的高壓蒸汽Po推動旁路汽缸活塞，旁路汽缸活塞推動活塞頂桿3，活塞頂桿3推動汽動閉合拉鏈塊1，汽動閉合拉鏈塊1將彈射器縱向開口 2封閉。彈射汽缸內(nèi)部的原蒸汽壓力為 Po，進入旁路汽缸內(nèi)部的蒸汽壓力也為Po。在連接導(dǎo)管5內(nèi)部產(chǎn)生的節(jié)流現(xiàn)象會使蒸汽壓 力產(chǎn)生微小的下降，在此忽略不計。在圖6中各部分數(shù)字表示的是雙彈射汽缸的基礎(chǔ)底座1 ；彈射汽缸2 ；彈射汽缸 套3 ；汽動閉合拉鏈塊4 ；滑板梭彎板5 ；旁路汽缸6 ；連接板7 ；彈射器滑板梭8 ；旁路汽缸導(dǎo) 管9 ；旁路汽缸活塞頂桿10 ；彈射活塞11。在圖6中表示的是雙彈射汽缸的后部活塞圓柱面把汽缸側(cè)壁的開孔暫時封閉， 彈射汽缸內(nèi)部的高壓蒸汽Po還沒有進入旁路汽缸的情形，在這種狀況下旁路汽缸內(nèi)部還 沒有進入高壓蒸汽，旁路汽缸內(nèi)部的小活塞也還是沒有獲得高壓蒸汽，因而汽動閉合拉鏈 塊也都還沒有將開口汽缸的縱向開口密封。在圖7中各部分數(shù)字表示的是彈射汽缸1 ；彈射汽缸套2 ；滑板側(cè)面蜂窩式汽封 3 ；左滑板梭尾板上“ I: ”形狀的結(jié)構(gòu)上安裝的左邊的蜂窩式汽封4 ；汽缸套迷宮式導(dǎo)槽5 ； 滑板梭尾板6 ；右滑板梭尾板上蜂窩式汽封7 ；汽動閉合拉鏈塊安裝滑道8 ；汽缸套上與滑 板梭尾板配合的“ ”形狀迷宮式結(jié)構(gòu)9。在圖7中，左視圖是表示汽缸套迷宮式“豐”形狀的結(jié)構(gòu)示意圖和汽動閉合拉 鏈安裝滑道示意圖，其中右邊的局部放大圖表示滑板梭尾板上安裝的蜂窩式汽封與汽缸套 迷宮式導(dǎo)槽之間的安裝配合關(guān)系。其中汽動閉合拉鏈塊安裝滑道8就是安裝汽動閉合拉鏈 的安裝位置。在圖7的局部放大視圖中，滑板梭尾板6與汽缸套上迷宮式結(jié)構(gòu)9之間形成左、右 兩側(cè)迷宮式間隙，當汽缸內(nèi)的高壓蒸汽Po在兩側(cè)的間隙中曲折上升的時候，高壓蒸汽在蜂 窩式汽封中旋轉(zhuǎn)、膨脹消耗內(nèi)能，紊亂旋轉(zhuǎn)的蒸汽在迷宮式結(jié)構(gòu)的壁上產(chǎn)生的一種附壁效 應(yīng)使得高壓蒸汽的流動產(chǎn)生了極大的阻礙，這就使得泄漏出去的蒸汽的壓力Pl遠遠小于 初始蒸汽壓力Po，即是產(chǎn)生非常微小的蒸汽泄漏。我們期望的這個Pl值就是0. 5 1 % Po。這就是滑板梭尾板動密封的原理。這就是滑板梭尾板對在兩側(cè)的間隙中流過的蒸汽的 密封作用原理。在圖8中各部分數(shù)字表示的是彈射汽缸側(cè)壁上的開口 1、2、3、4、5、6、7 ；汽動閉合 拉鏈塊1'、2'、3'、4'、5'、6'、7'；滑板梭尾板8;彈射器活塞9;滑板梭彎板10;滑板 梭11 ；第二個旁路汽缸連接導(dǎo)管12 ；俯視圖中在縱向開口中的滑板梭13 ；縱向開口 14 ；待 閉合的拉鏈塊15 ；第一個旁路汽缸連接導(dǎo)管16。在圖8中彈射活塞9在原動蒸汽壓力為Po的高壓蒸汽的推動下準備向前滑動，圖 中所示的時刻是彈射活塞還沒有開始運動的那個時刻。彈射活塞后部到第一個汽缸開孔1 的距離為“d”，和汽動閉合拉鏈塊的長度都相等，都是“d”。這樣當彈射活塞向前滑動的時 候就依次掃過彈射器缸側(cè)壁上的開孔1、2、3、4、5、6、7……相應(yīng)的彈射活塞的后部也就依次 的打開了彈射汽缸側(cè)壁上的開孔1、2、3、4、5、6、7……。高壓蒸汽Po就進入連接導(dǎo)管12、 16……再進入旁路汽缸19，高壓蒸汽再推動旁路汽缸活塞17，活塞17帶動活塞桿18，活塞 桿18再推動汽動閉合拉鏈塊Γ、2'、3'、4'、5'、6'、7'……這些汽動閉合拉鏈塊就 逐一的將縱向開口 14密封。假如設(shè)定彈射汽缸的縱向開口 14的寬度為30mm，設(shè)定汽動閉合拉鏈塊的外部 尺寸為厚度60X寬度100X長度125mm，那么每一個拉鏈塊的理論質(zhì)量就是5. 8875Kgo設(shè)定旁路汽缸小活塞的直徑為Φ 45mm，那么小活塞的面積就是1589.625mm2。設(shè)定推動 彈射活塞的蒸汽壓力Po = 3. 6MPa，那么，作用在旁路汽缸小活塞上的蒸汽壓力也是Po = 3. 6MPa，那么蒸汽作用于小活塞上的推動力為5722. 65牛頓。旁路汽缸的小活塞推動汽動 閉合拉鏈塊運動去將縱向開口 14閉合，產(chǎn)生的加速度為972米/秒2，汽動閉合拉鏈塊將彈 射汽缸縱向開口 14封閉所用的時間為0. 00785秒。這個閉合的時間是非常迅疾快捷的。經(jīng)計算滑板梭尾板的長度L不小于1300mm?；逅笪舶宓母叨菻不小于100mm。在圖9中各部分的數(shù)字表示的是彈射活塞1 ；彈射活塞滑板梭2 ；汽缸壁上旁路 汽缸開孔3 ；彈射汽缸4 ；彈射汽缸縱向開口 5。在圖9中，當雙彈射活塞以一定的速度V向前滑動的時候，彈射活塞的后部將逐一 掃過汽缸壁上的旁路汽缸開孔，彈射汽缸內(nèi)部的高壓蒸汽就將通過汽缸開孔、旁路汽缸導(dǎo) 管再進入旁路汽缸，旁路汽缸內(nèi)部的旁路汽缸小活塞就將推動汽動閉合拉鏈塊將汽缸的縱 向開口封閉。在圖10中表示蜂窩動密封的原理示意圖。在圖10的上面的圖是主視圖，下面的 圖是俯視圖。各部分數(shù)字表示的是在主視圖中，汽動閉合拉鏈塊1'、2'、3'、4'、5'、 6'、7'、8'、9'；對應(yīng)的在俯視圖中汽動閉合拉鏈塊為1、2、3、4、5、6、7、8、9 ；滑板梭彎板 10 ；彈射器滑板梭11 ；彈射汽缸縱向開口 12 ；滑板梭尾板13 ；汽動閉合拉鏈塊與滑板梭之 間的間隙14 ；彈射器活塞15。在圖10的俯視圖中，汽動閉合拉鏈塊1、2、3、4、5、6已經(jīng)完成了對縱向開口的封 閉，而拉鏈塊7、8、9還沒有完全完成對汽缸縱向開口的封閉，其中拉鏈塊7已經(jīng)完成了對彈 射汽缸縱向開口 12的3/4封閉，拉鏈塊8完成了 1/2封閉，拉鏈塊9僅完成了 1/4封閉。由 于彈射滑板梭以一定的速度V高速向前滑動從而留下了間隙14。這個間隙14是由將近4 個拉鏈塊的長度構(gòu)成的。4個拉鏈塊的長度為500mm。圖10中所表示的這個間隙值大約是 465mm。而對這個間隙14的密封就是靠彈射活塞尾板上的蜂窩式汽封來實現(xiàn)的。在圖10中汽動閉合拉鏈塊與滑板梭之間的間隙14的間隙值的大小與彈射活塞彈 射運動的速度有關(guān)，它是隨著彈射活塞彈射速度的增大而增大。設(shè)定在彈射某種型號的艦載機的時候，進入彈射汽缸推動彈射活塞的高壓蒸汽的 初始壓力是Po = 3. 6MPa，被彈射的飛機的質(zhì)量是M = 35000Kg，彈射此飛機時勻加速運 動的加速度是a = 33. 5米/秒2，被彈射的飛機離艦的速度是V = 80米/秒，彈射行程 是S = 95. 5 米。下面通過一個表格的數(shù)字來說明一下這個間隙值14的大小與彈射活塞運動速度 的關(guān)系；通過這個表格的數(shù)字可以看出彈射活塞的運動速度與整個的彈射行程的各個點 的位置關(guān)系；通過這個表格的數(shù)字也可以看出彈射活塞的彈射運動的速度與拉鏈塊的位置關(guān) 系表1
權(quán)利要求
1.一種旁路汽缸汽動閉合拉鏈蜂窩動密封蒸汽彈射器由多段開口彈射汽缸用法蘭螺 栓連接方式連接而成具有足夠彈射行程的雙彈射汽缸并安裝在同一基座之上，雙彈射活塞 分別在各自彈射汽缸內(nèi)前后滑動并帶動滑板梭在彈射汽缸套的開口內(nèi)前后滑動，其特征 是旁路汽缸汽動閉合拉鏈蜂窩動密封蒸汽彈射器采用雙彈射汽缸結(jié)構(gòu)、用彈射活塞在高 壓蒸汽的推動下向前滑動逐一打開彈射汽缸側(cè)壁上開孔、用導(dǎo)管連接彈射汽缸側(cè)壁上的開 口和旁路汽缸、用旁路汽缸內(nèi)的高壓蒸汽驅(qū)動旁路汽缸小活塞、小活塞驅(qū)動汽動閉合拉鏈 塊使之閉合、用汽動閉合拉鏈塊上安裝蜂窩式汽封進行靜密封、用復(fù)位彈簧的彈力作用使 拉鏈塊復(fù)位、用彈射活塞滑板梭尾板上安裝的蜂窩式汽封進行動密封、用汽動閉合拉鏈靜 密封技術(shù)和蜂窩動密封技術(shù)復(fù)合密封作用密封彈射汽缸的縱向開口、雙彈射活塞分別在活 塞前部安裝永磁減速錐體和永磁體、用閉合線圈對于外來運動磁場的電磁阻尼減速作用來 吸收彈射活塞彈射運動后的剩余能量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旁路汽缸汽動閉合拉鏈蜂窩動密封蒸汽彈射器，其特征是 彈射汽缸套的起始端接起始封頭密封段，彈射汽缸套的末端接電磁阻尼減速器密封段，電 磁阻尼減速器密封段內(nèi)安裝可以閉合也可以不閉合的足夠的多匝線圈及線圈內(nèi)安裝鐵芯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旁路汽缸汽動閉合拉鏈蜂窩動密封蒸汽彈射器，其特征是 在彈射汽缸套上加工用以使汽動閉合拉鏈閉合、打開的導(dǎo)軌槽，在導(dǎo)軌槽內(nèi)安裝汽動閉合 拉鏈塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旁路汽缸汽動閉合拉鏈蜂窩動密封蒸汽彈射器，其特征是 汽動閉合拉鏈塊在復(fù)位的時候，每一個拉鏈塊都可以在兩個復(fù)位彈簧的彈力的作用下復(fù) 位。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旁路汽缸汽動閉合拉鏈蜂窩動密封蒸汽彈射器，其特征是 汽動閉合拉鏈的每一對相鄰的拉鏈塊之間相互接觸的表面都制作成為部分凹凸相間的迷 宮式結(jié)構(gòu)，在凸的結(jié)構(gòu)的上、下部分安裝蜂窩式汽封。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旁路汽缸汽動閉合拉鏈蜂窩動密封蒸汽彈射器，其特征是 在彈射汽缸的汽動閉合拉鏈密封槽的底部安裝尼龍橡膠墊板以吸收汽動閉合拉鏈塊的在 封閉彈射汽缸縱向開口時的沖擊能量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旁路汽缸汽動閉合拉鏈蜂窩動密封蒸汽彈射器，其特征是 在彈射活塞滑板梭加裝尾板、在滑板梭尾板的頂部上、兩個側(cè)面的凸出的迷宮式結(jié)構(gòu)上、下 安裝蜂窩式汽封帶，蜂窩式汽封帶綁定在滑板梭尾板上隨彈射活塞共同彈射滑動。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旁路汽缸汽動閉合拉鏈蜂窩動密封蒸汽彈射器，其特征是 在彈射活塞前端安裝的永磁減速錐體要采用非鐵磁性材料制造，為空心結(jié)構(gòu)，在其減速錐 體上安裝數(shù)量足夠的多個永磁體，永磁體的軸向與彈射活塞的運動方向垂直。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旁路汽缸汽動閉合拉鏈蜂窩動密封蒸汽彈射器，其特征是 在每一個汽動閉合拉鏈塊的后部安裝一個旁路汽缸、用導(dǎo)管將彈射汽缸側(cè)壁上的旁路開孔 與旁路汽缸相連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旁路汽缸汽動閉合拉鏈蜂窩動密封蒸汽彈射器，其特征是 彈射活塞在彈射滑動的時候逐一地打開每一個彈射汽缸側(cè)壁上的旁路開孔、彈射汽缸內(nèi)部 的高壓蒸汽再逐個地通過導(dǎo)管進入旁路汽缸驅(qū)動小活塞、再逐個地推動拉鏈塊使之將彈射 汽缸的縱向開口封閉。
全文摘要
一種新型的航空母艦用旁路汽缸汽動閉合拉鏈蜂窩動密封蒸汽彈射器，由多節(jié)開口彈射汽缸用法蘭螺栓連接而成具有足夠的彈射行程的雙彈射汽缸、彈射汽缸活塞、滑板梭尾板、汽動閉合拉鏈、蜂窩動密封、電磁阻尼減速裝置等組成。由于采用了汽動閉合拉鏈蜂窩動密封技術(shù)和電磁阻尼減速技術(shù)使得這種彈射器結(jié)構(gòu)簡單、動作可靠、使用壽命長、戰(zhàn)勤率高、后勤保障方便、維護工作量少。
文檔編號B64F1/06GK102040007SQ201010162618
公開日2011年5月4日 申請日期2010年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月19日
發(fā)明者李家春 申請人:李家春, 李恒謙