航母用艦載機彈射器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種新型航母用彈射器，其結構由單個或者若干個共軸的圓環(huán)缸體組成，每個圓環(huán)缸體的結構包括：圓環(huán)涵道缸體、螺旋筋板、轉動盤、耦合轉子，其中圓環(huán)涵道缸體內(nèi)腔軸面剖視圖形狀為圓形，螺旋筋板位于圓環(huán)形空腔內(nèi)沿圓環(huán)形空腔的圓弧面分布并與圓環(huán)涵道缸體聯(lián)結為一體，圓環(huán)形空腔的缸體開有缸體環(huán)槽，轉動盤位于缸體環(huán)槽中；耦合轉子安裝在轉動盤上，位于圓環(huán)形空腔內(nèi)，耦合轉子的外徑邊緣與圓環(huán)形空腔的內(nèi)表面相接觸，其轉動軸線與轉動盤轉動軸線垂直或接近垂直，耦合轉子沿半徑方向開有耦合槽，螺旋筋板可以穿過耦合槽，當耦合轉子和轉動盤與圓環(huán)涵道缸體發(fā)生相對轉動時，螺旋筋板與耦合槽的滑動嚙合推動耦合轉子自轉。
【專利說明】航母用艦載機彈射器 發(fā)明領域：
[0001] 本發(fā)明涉及一種航空母艦用彈射器。
[0002] 發(fā)明背景：
[0003] 本發(fā)明涉及一種新型彈射器，應用于國防軍事領域，特別是用于海軍航空母艦的 艦載機彈射起飛。
[0004] 目前已經(jīng)公開的或者應用成熟的，主要是直線開口汽缸形式，例如美軍的C-11、 C-13系列，彈射器本身包括：開口活塞筒體、活塞、彈射梭和牽引部分、密封條、導氣管、模 度氣動閥門、排氣閥、安全閥、測距儀及壓力傳感器等，其中彈射氣缸是彈射器最大的一個 部件，整個缸體是分段制造，最后連接而成的，整個汽缸要固定在彈射器安裝槽中。這種結 構有眾多的缺點：在結構上要應付缸體的熱變形，密封問題的解決難度大，密封組件易磨 損，體積龐大，重量大，維修保養(yǎng)工作量大，蒸汽的消耗量大，因此并不是我國海軍的最好選 擇。
[0005] 本發(fā)明提出了一種全新原理的彈射器的設計方案，具有結構簡單、體積小、重量 輕、運行可靠、效率高、安裝維護方便、功率密度大的特點。關于本發(fā)明專利敘述中的名詞解 釋：
[0006] 1.轉動軸線：轉動體或旋轉空間的轉動軸線。如圖1和圖4中的轉動軸線0。
[0007] 2.旋轉面視圖：與轉動軸線相垂直的平面上投影所得的視圖。如圖7的左側視 圖。
[0008] 3.軸面剖視圖：與轉動軸線相重合的平面上剖切所得的視圖。如圖1和圖4所 /_J、1 〇
[0009] 4.圓環(huán)軸線：軸面剖視圖為圓形的三維體圓環(huán)，其圓環(huán)的環(huán)繞軸線，如圖1、圖4和 圖7中的軸線Q。


【發(fā)明內(nèi)容】
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[0010] 本發(fā)明涉及一種新型航母用彈射器，其結構由單個或者若干個共軸的圓環(huán)缸體組 成，每個圓環(huán)缸體的結構包括：圓環(huán)涵道缸體、螺旋筋板、轉動盤、耦合轉子，其中圓環(huán)涵道 缸體是一個有圓環(huán)形空腔的固定缸體，圓環(huán)形空腔的軸面剖視圖形狀為圓形，螺旋筋板位 于圓環(huán)形空腔內(nèi)沿圓環(huán)形空腔的圓弧面分布，并與圓環(huán)涵道缸體聯(lián)結為一體，圓環(huán)形空腔 的缸體開有缸體環(huán)槽，轉動盤位于缸體環(huán)槽中；耦合轉子安裝在轉動盤上，位于圓環(huán)形空腔 內(nèi)，耦合轉子的外徑邊緣與圓環(huán)形空腔的內(nèi)表面相接觸，其轉動軸線與轉動盤轉動軸線垂 直或接近垂直，耦合轉子沿半徑方向開有耦合槽，螺旋筋板可以穿過耦合槽，當耦合轉子和 轉動盤與圓環(huán)涵道缸體發(fā)生相對轉動時，螺旋筋板與耦合槽的滑動嚙合推動耦合轉子圍繞 自身轉動軸線自轉；螺旋筋板沿圓環(huán)形空腔的圓弧表面分布，使得耦合轉子隨轉動盤與圓 環(huán)涵道缸體產(chǎn)生相對轉動并以均勻轉速轉動時，耦合轉子因耦合槽與螺旋筋板的滑動嚙合 而圍繞自身轉動軸線以均勻轉速自轉；螺旋筋板的起始端位于轉動盤的一側，與耦合轉子 的耦合槽開始滑動嚙合，隨著轉動盤與圓環(huán)涵道缸體之間的相對轉動，耦合轉子在螺旋筋 板的推力作用下自轉，到達轉動盤的另一側的螺旋筋板的終止端，則螺旋筋板與耦合槽脫 離嚙合，并繼續(xù)轉動，回到螺旋筋板起始端的一側，又開始下一次的滑動嚙合；耦合轉子將 圓環(huán)涵道缸體的圓弧面、轉動盤、螺旋筋板三者之間的空間分隔成高壓區(qū)和低壓區(qū)，高溫高 壓蒸汽進入高壓區(qū)推動耦合轉子在所述圓環(huán)形空腔內(nèi)圍繞轉動盤的轉動軸心向低壓區(qū)一 側轉動，從而帶動轉動盤輸出扭矩。
[0011] 彈射器的圓環(huán)涵道缸體的轉動盤附近的高壓區(qū)一側的位置，為蒸汽噴入的位置， 低壓區(qū)一側的位置，為排氣的位置；單個的圓環(huán)涵道缸體內(nèi)，裝有多個螺旋筋板和多個耦合 轉子；單個的圓環(huán)涵道缸體內(nèi)的多個螺旋筋板，可以并聯(lián)排布也可以串聯(lián)排布；多個耦合 轉子以轉動盤的轉動軸線為對稱軸對稱排布；單個缸體內(nèi)的耦合轉子的數(shù)量不同于螺旋筋 板的數(shù)量。
[0012] 轉子是由若干個分體轉子組合而成的復合轉子，使得作用在單個轉子上的蒸汽的 壓力可以分散作用在若干個分體轉子上；轉子上開有斜槽孔或者楔面，開孔的方向或者楔 面與轉子公轉的方向成夾角，使得蒸汽通過斜槽孔或者楔面在轉子自轉方向上產(chǎn)生分力； 彈射器的多個共軸圓環(huán)缸體按照蒸汽的壓力降低的方向從高氣壓區(qū)排列到低氣壓區(qū)，高氣 壓區(qū)的圓環(huán)缸體所排放的具有一定壓力的蒸汽繼續(xù)進入到低氣壓區(qū)的圓環(huán)缸體，在需要大 功率輸出的工況下，高氣壓區(qū)的蒸汽可以直接輸入到低氣壓區(qū)的圓環(huán)缸體。
[0013] 彈射器與儲氣罐、驅(qū)動輪、導輪、彈射皮帶、彈射梭、制動裝置、復位裝置、以及控制 裝置等等共同組成艦載機彈射系統(tǒng)。

【專利附圖】

【附圖說明】：
[0014] 圖1本發(fā)明單個缸體實施例之一的剖視圖
[0015] 圖2圖1所示實施例轉子和轉動盤組合示意圖
[0016] 圖3圖1所示實施例的工作原理簡圖
[0017] 圖4本發(fā)明單個缸體實施例之二的剖視圖
[0018] 圖5圖4所示實施例的轉子視圖
[0019] 圖6圖4所示實施例的工作原理簡圖
[0020] 圖7本發(fā)明單個缸體實施例之三的視圖
[0021] 圖8圖7所示實施例的轉動盤組件視圖
[0022] 圖9圖7所示實施例的工作原理簡圖
[0023] 圖10螺旋筋板的排列方式之一的示意圖
[0024] 圖11復合轉子實施例之一的示意圖
[0025] 圖12耦合轉子結構的實施例之一示意圖
[0026] 圖13耦合轉子結構的實施例之二示意圖
[0027] 圖14二缸體組合的實施例之一的剖視圖
[0028] 圖15二缸體組合的實施例之二的剖視圖
[0029] 圖16二缸體組合的實施例之三的剖視圖
[0030] 圖17和圖18艦載機彈射系統(tǒng)不意圖
[0031] 在本發(fā)明專利的【專利附圖】

【附圖說明】中，圖示的零部件的結構、尺寸及形狀并不代表實際的 零部件的結構、尺寸及形狀，也不代表零部件之間的實際大小比例關系，圖示只是用簡明的 方式對本發(fā)明實施例予以說明。
[0032] 圖1顯示了本發(fā)明單個缸體實施例之一的軸面剖視圖，圖2顯示了本實施例的轉 動盤和耦合轉子組合體的三維視圖。其結構包括圓環(huán)涵道缸體GT、螺旋筋板LJ、轉動盤P、 耦合轉子C。圓環(huán)涵道缸體GT是一個有圓環(huán)形空腔K的固定缸體，其圓環(huán)形空腔的軸面剖 視圖形狀為圓形。圓環(huán)涵道缸體GT沿圓環(huán)形空腔K開有缸體環(huán)槽，轉動盤P位于缸體環(huán) 槽內(nèi)。螺旋筋板LJ位于圓環(huán)形空腔K中，沿K的圓弧面分布，并與圓環(huán)涵道缸體GT聯(lián)結成 一體。耦合轉子C安裝在轉動盤P上，并位于圓環(huán)形空腔K內(nèi)，耦合轉子C的外圓邊緣與圓 環(huán)形空腔K的內(nèi)表面形成機械配合，也就是說它們之間的配合可以是大的間隙配合，也可 以是小的間隙配合，耦合轉子C的轉動軸線R與轉動盤P的轉動軸線0相垂直，并與圓環(huán)形 空腔K的圓環(huán)軸線Q相切。耦合轉子C沿半徑方向開有耦合槽（如圖2所示），螺旋筋板 LJ可以穿過耦合槽，耦合轉子C隨著轉動盤P轉動時，螺旋筋板LJ與耦合槽發(fā)生滑動嚙合， 并推動耦合轉子C圍繞自身轉動軸線R自轉。螺旋筋板LJ沿圓環(huán)形空腔K的圓弧面分布， 使得耦合轉子C隨轉動盤P以均勻速度公轉時，耦合轉子C因耦合槽與螺旋筋板LJ的滑動 嚙合而圍繞自身轉動軸線R以均勻轉速自轉。
[0033] 如果設定耦合轉子按圖1所示的方向旋轉，則耦合轉子C與螺旋筋板LJ的起始端 從轉動盤P的左側開始嚙合，隨著轉動盤P的轉動，耦合轉子C在螺旋筋板LJ的推動力作 用下自轉一周到達轉動盤P的右側的螺旋筋板LJ的終止端，則耦合槽與螺旋筋板LJ脫離 嚙合。耦合槽隨耦合轉子C的自轉又回到轉動盤P的左側，與螺旋筋板LJ的起始端開始下 一個嚙合過程。耦合轉子C將圓環(huán)涵道缸體GT的圓弧面、轉動盤P和螺旋筋板LJ三者之 間的空間分隔為高壓區(qū)和低壓區(qū)。蒸汽從缸體GT在轉動盤P的左側開孔V進入高壓區(qū)膨 脹產(chǎn)生壓力，推動耦合轉子C在圓環(huán)形空腔K內(nèi)圍繞轉動盤P的轉動軸線0向低壓區(qū)一側 轉動，從而帶動轉動盤P輸出扭矩，同時在此缸體內(nèi)低壓區(qū)的作功后的氣體在轉子C的推 力作用下從右側開孔E排出。為了便于理解，圖2的組合之前的轉動盤P采用1/4剖視。
[0034] 為了說明上述過程，用圖3顯示了螺旋筋板LJ在圓環(huán)形空腔K的圓弧面1-m-n上 沿周向展開一周的平面圖。盡管空間的圓弧面展開為一個圓形的平面會失去精確性，但可 簡明地顯示其工作原理。
[0035] 圖3所示，為螺旋筋板LJ的展開曲線G。螺旋筋板LJ的起始端位于小直徑處的 31點位。耦合轉子C圍繞軸線0順時針方向開始旋轉，其耦合槽從31點位起與螺旋筋板 LJ開始嚙合，當耦合轉子C轉過1/4周，其耦合槽隨耦合轉子C轉到33點位時，高壓區(qū)為 31-32-33三個點之間的p區(qū)，32-33弧線約是1?η圓弧長度的1/4 ;耦合轉子C自轉1/2 周，其耦合槽到達35點位時，高壓區(qū)增加32-33-35-34四點之間的q區(qū)；耦合轉子C自轉過 3/4周，其耦合槽到達37點位時，高壓區(qū)再增加34-35-37-36四點之間的r區(qū)；耦合轉子C 自轉過一周，其耦合槽到達38點位時，高壓區(qū)增加36-37-38-31四點之間的s區(qū)。34-35、 36-37、31-38弧線長度分別約為1?η圓弧長的1/2、3/4及全長。如果將31-32以及38-41 之間設為開孔區(qū)域，耦合轉子C轉到32-33位置時開始受膨脹氣體的壓力，將31-38-39-33、 33-39-40-35、35-40-41-37、37-41-38點位之間的區(qū)域分別稱為t、u、v、w區(qū)，則除去ρ區(qū)域， 耦合轉子C所經(jīng)過的q的部分區(qū)域，以及^^^均為動力輸出位置的區(qū)域^從口區(qū)到 s區(qū)，耦合轉子C的受力面積迅速增大，從t區(qū)到w區(qū)，隨著介質(zhì)膨脹的繼續(xù)，耦合轉子C的 受力面積又逐步減少，從q區(qū)到s區(qū)的超過180°范圍內(nèi)，扭矩的輸出的連續(xù)性變大。當耦 合轉子C轉到t區(qū)時，耦合轉子C從起始位置已轉過一周的行程。這時，耦合轉子C的耦 合槽與螺旋筋板LJ的終止端脫離嚙合，并開始進入轉動盤P的起始端一側，與螺旋筋板LJ 的起始端再一次進入嚙合狀態(tài)，進入下一個作功周期。與本次循環(huán)相同，從31 - 33 - 35開 始下一個做功行程。因此，當耦合轉子C轉至38點位到39點位進入u區(qū)時，下一個膨脹作 功狀態(tài)同時進行。前面提到耦合轉子C從31點位開始循環(huán)之時，本次的上一個工作循環(huán)已 進入到了 t區(qū)，因此，每一次作功行程都有174周至172周，也就是450°?540°的作功范 圍。在2周720°的旋轉行程中，約有360°的行程是兩個膨脹做功同時進行。在耦合轉子 C的高壓區(qū)一側作功的同時，另一側逐步變?yōu)榈蛪簠^(qū)，同時正在排出氣體，因此本實施例具 有很高的效率和輸出扭矩，這也是本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，能夠節(jié)約蒸汽的一個重要原因。
[0036] 圖4所示，為本發(fā)明單個缸體實施例之二的軸面剖視圖，與上述實施例相同，其結 構包括圓環(huán)涵道缸體GT、螺旋筋板、轉動盤P、耦合轉子如圖5所示的三維圖像，以及缸體開 孔V和E，和這些開口的位置。轉動盤P的安裝、耦合轉子的公轉及自轉的方式，圓環(huán)涵道缸 體GT的工作方式等與上述實施例相同。所不同的是：圓環(huán)涵道缸體GT的圓弧表面分布著 以圓環(huán)軸線Q為對稱的4道螺旋筋板LJp LJ2、LJ3、LJ4，分別對應圖5所示耦合轉子的4道 耦合槽，在圖4所示的上半部剖切位置，螺旋筋板LJ 4剛好處于起始端和終止端之間的螺旋 涵道缸體開口槽的位置，因此被轉動盤P占據(jù)，為了方便說明，依然在圖4中指出了 LJ4的 位置，圖6顯示了圖4所述實施例的工作原理圖，在圖中顯示了 2個耦合轉子的安裝 位置及工作狀態(tài)，2個耦合轉子以圓弧軸線Q為對稱相互之間成同平面狀態(tài)，圖4所示的轉 動盤P和傳動軸X聯(lián)為一體，實際聯(lián)結的細節(jié)本行業(yè)技術人員均己知曉多種方式，在這里不 再贅述。
[0037] 與圖3相同，圖6顯示了 4道螺旋筋板Ι^、υ2、υ3、υ4在圓環(huán)形空腔K的圓弧面 1-m-n(圖4所示）上沿周向展開一周的平面圖，圖6所示，內(nèi)圓1-2-3-4表示與轉動盤Ρ - 側相鄰的螺旋筋板起始端的圓弧1，外圓8-12-16-20表示與轉動盤P另一側相鄰的螺旋筋 板的終止端的圓弧n，4條螺旋筋板Ι^、υ 2、υ3、υ4分別從點位1、2、3、4開始，終止于點位 8、12、16、20，每兩條相鄰的螺旋筋板之間的角度分別占有90 °的圓弧空間，也就是耦合轉 子上的兩個相鄰的耦合槽的徑向夾角為90° (圖5所示），例如1?17、17?14、14?11、 11?8分別占有1?8線段的長度1/4,其它如2?12、3?16、4?20之間依此相同。在 轉動盤兩側的缸體開口 V、E均沿著缸體的周向開口一圈（如圖4所示），在圖6中顯示，在 耦合轉子旋轉時作為進氣口和出氣口的V和E至少被一個耦合轉子隔開，這是必要的。
[0038] 圖7顯示了本發(fā)明單個缸體實施例之三的視圖，其中左側為旋轉面視圖，右側為 軸面剖視圖，與圖4所示實施例相同，其結構包括圓環(huán)涵道缸體GT7、螺旋筋板LJ31、LJ32、 LJ33、LJ34、轉動盤P7、耦合轉子之一 C，其形狀如圖5所示的三維圖像，以及缸體開孔V和 E，耦合轉子的公轉及自轉的方式，圓環(huán)涵道缸體GT7的工作方式等與上述實施例相同。所 不同的是：轉動盤P7的結構和安裝方式、V和E開口的位置，在圖7所示的上半部剖切位置， 螺旋筋板LJ31剛好處于起始端和終止端之間的螺旋涵道缸體開口槽的位置，因此被轉動 盤P7占據(jù)，為了方便說明，依然在圖7中指出了 LJ31的位置，圖8通過三維視圖顯示了圖 7所示實施例的轉動盤P7與轉子組合的結構，高壓蒸汽經(jīng)過轉動盤P7的渦輪片PW、進氣口 V進入缸體GT7推動轉子旋轉做功，在高壓蒸汽經(jīng)過轉動盤P7的渦輪片PW時對渦輪片PW 施加的壓力，也推動轉動盤P7的旋轉做功。
[0039] 圖9顯示了圖7所述實施例的工作原理圖，在圖中顯示了 3個耦合轉子(；、（：2、（：3 的安裝位置及工作狀態(tài)，3個耦合轉子(^Χ2Χ3以圓弧軸線Q為對稱相互之間的夾角為120 度，三個轉子處于不同的受力狀態(tài)，這樣有利于作為彈射器的轉動盤輸出相對均勻的扭力。
[0040] 與圖6相同，圖9顯示了 4道螺旋筋板以31、以32、以33、以34在圓環(huán)形空腔的圓 弧面1-m-n (圖7所示）上沿周向展開一周的平面圖，內(nèi)圓51-52-53-54表示與轉動盤P7內(nèi) 側相鄰的螺旋筋板起始端的圓弧1，外圓58-62-66-70表示與轉動盤P7外側相鄰的螺旋筋 板的終止端的圓弧n，不同的是η的半徑比1的半徑大了轉動盤的厚度。4條螺旋筋板LJ31、 LJ32、LJ33、LJ34分別從點位51、52、53、54開始，終止于點位58、62、66、70，每兩條相鄰的螺 旋筋板之間的角度分別占有90°的圓弧空間，如果設定開始時，耦合轉子q位于51?58位 置，耦合轉子C 2、C3位于圖8所示的位置，以螺旋筋板LJ31和螺旋筋板LJ32之間的高壓區(qū) 和低壓區(qū)（圖9中的布點區(qū)域）的變化來說明工作原理：耦合轉子q從點位1?8轉到目 前C 2的位置，相應的耦合轉子C3從轉到目前Q的位置，此時，51-52-55區(qū)域為蒸汽進入的 過程，轉動過程中在螺旋筋板LJ31和LJ32之間，僅有耦合轉子C 2受到蒸汽的直接推力作 用，耦合轉子C2和C3之間的封閉區(qū)域的蒸汽體積隨著轉動而所處旋轉半徑逐步增加，因耦 合轉子C 2的59-56點位附近的受力區(qū)的半徑比耦合轉子C3的57-60點位附近受力區(qū)的半 徑小，因此，耦合轉子C 3受到順時針方向的推力，而耦合轉子q的58-61段進入排氣區(qū)則處 于不受力狀態(tài)。上述過程為耦合轉子C2和C 3之間的一個壓力區(qū)從高壓向低壓轉變的過程， 其它的壓力區(qū)也是同樣的方式轉變，這個轉變過程是蒸汽持續(xù)從51-52-53-54圓弧附近的 進氣口 V噴入并持續(xù)在58-62-66-70圓弧位附近的排氣口 E排出的過程，在這個過程中，每 個壓力區(qū)的蒸汽都在持續(xù)地推動耦合轉子轉動并通過轉動盤P7輸出扭矩。
[0041] 圖10顯示了本發(fā)明的螺旋筋板的排列方式之一的示意圖，其工作原理與圖4、圖7 所示實施例相同，不同的是：4個螺旋筋板之中，螺旋筋板LJ n和螺旋筋板LJ21為串聯(lián)，螺旋 筋板U12與螺旋筋板LJ22為串聯(lián)，也就是螺旋筋板LJ n和螺旋筋板LJ12的起始端或終止端 分別與轉動盤另一側的螺旋筋板LJ21和螺旋筋板LJ 22的終止端或起始端相對應，每個耦合 轉子圍繞轉動軸〇公轉一周，耦合轉子的同一個耦合槽與前后兩個螺旋筋板滑動嚙合，也 就是耦合轉子要自轉2周；而螺旋筋板LJ n和螺旋筋板LJ12為并聯(lián)，螺旋筋板LJ21與螺旋 筋板U22并聯(lián)，也就是本實施例中的2并聯(lián)2串聯(lián)螺旋筋板結構，并有若干個耦合轉子，但 每個耦合轉子只有兩個耦合槽，轉動盤每轉動一周，螺旋涵道缸體則吸入及排除2倍的缸 體容積的氣體。
[0042] 圖11所示為復合轉子實施例之一的示意圖，圖中上部依次顯示了左中右三種分 體轉子，中間轉子和右側轉子的開孔面積依次增大，圖中下側顯示了這三種分體轉子組成 一個復合轉子安裝在轉動盤上的狀態(tài)，在彈射器進行艦載機起飛操作時，每個轉子將受到 高壓蒸汽施加的幾千公斤力的巨大壓力，復合轉子使得作用在單個轉子上的蒸汽壓力可以 分散作用在三個分體轉子上，這樣可以降低轉子的強度指標要求并提高轉子的使用壽命， 圖示的開孔面積最大的分體轉子首先經(jīng)受蒸汽的直接壓力，然后蒸氣通過其開孔向中間的 分體轉子施加壓力，同樣蒸氣會通過中間分體轉子的開孔向不開孔或者開孔面積最小的最 后的分體轉子施加壓力。通過調(diào)整每個分體轉子的開孔位置和開孔面積，可以使得每個分 體轉子承受均勻的壓力。
[0043] 圖12所示為耦合轉子結構的實施例之一示意圖，轉子上開有斜槽孔，開孔的方向 與轉子公轉的方向成夾角，也就是開孔的方向與轉子平面不是垂直關系，使得蒸汽通過斜 槽孔在轉子自轉方向上產(chǎn)生分力；圖示的轉子為順時針方向自轉，因此蒸汽通過斜槽孔在 順時針方向上產(chǎn)生分力，由此降低轉子受到螺旋筋板的摩擦推力，通過調(diào)整斜槽孔的開孔 形式、開孔面積、開孔角度等可以使得轉子與螺旋筋板之間的摩擦力降低到最低程度。
[0044] 圖13顯示了另一種耦合轉子結構的實施例示意圖，轉子的耦合槽的一側接觸面 為楔面，楔面與轉子公轉的方向成夾角α，使得蒸汽作用在楔面上并在轉子自轉方向上產(chǎn) 生分力，由此降低轉子受到螺旋筋板的摩擦推力，通過調(diào)整楔面的面積、楔面與轉子公轉方 向的角度等可以使得轉子與螺旋筋板之間的摩擦力降低到最低程度。圖12和圖13所示的 轉子的不同結構可以應用在同一個轉子上，也可以應用于復合轉子的每個分體轉子上。
[0045] 圖14顯示了一種2缸體組合的彈射器實施例之一的剖示圖，圖示的彈射器由螺旋 涵道缸體GT3、GT4組成，它們各自的轉動盤Ρ3、Ρ4傳動軸Χ3聯(lián)結在一起，其中GT3的出氣 口 Ε3與GT4的進氣口 V4連通，因此彈射器的進氣口就是GT3的進氣口 V3,彈射器的排氣口 就是GT4的排氣口 Ε4,缸體GT3、GT4采用多道螺旋筋板并聯(lián)多道螺旋筋板串聯(lián)結構以及采 用多個耦合轉子結構，例如GT3采用4并聯(lián)筋板和2或3轉子結構，GT4采用4并聯(lián)2串聯(lián) 筋板和4或6轉子結構，而每個轉子可以采用如圖11所示的復合結構的轉子；這樣轉動盤 每轉動一周缸體GT3、GT4分別通過自身體積的1倍、2的氣體，因此本實施例的彈射器的2 個共軸圓環(huán)缸體按照蒸汽的壓力降低的方向從高氣壓區(qū)排列到低氣壓區(qū)，高氣壓區(qū)的圓環(huán) 缸體GT3所排放的具有一定壓力的蒸汽繼續(xù)進入到低氣壓區(qū)的圓環(huán)缸體GT4繼續(xù)作功，在 保證艦載機彈射要求的前提下，這樣作的目的是可以最大程度利用蒸氣的能量使得蒸氣消 耗量降到最低。
[0046] 圖15顯示了另一種2缸體組合的彈射器實施例的剖示圖，圖示的彈射器由螺旋涵 道缸體GT5、GT6組成，它們各自的轉動盤P5、P6傳動軸聯(lián)結在一起，其中GT5的進氣口 V5 與GT7的進氣口 V7相對并連通，因此彈射器的進氣口在2缸體之間，如圖所示的進氣指示 箭頭，彈射器的排氣口就是GT5、GT6的排氣口 E5、E6,缸體GT5、GT6采用多道螺旋筋板并聯(lián) 多道螺旋筋板串聯(lián)結構以及采用多個耦合轉子結構，例如采用4并聯(lián)筋板和2或3轉子結 構，或者采用4并聯(lián)2串聯(lián)筋板和4或6轉子結構，而每個轉子可以采用如圖11所示的復 合結構的轉子，與圖14所示實施例不同，本實施例的2個缸體的轉子直接受到初始高壓蒸 汽的推力作用，適用于需要大功率輸出的工況下，而且2個圓環(huán)缸體受到2個相反方向的相 互抵消的反作用力，對缸體的基座的安裝是有益的。
[0047] 圖16顯示了第三種2缸體組合的彈射器實施例的剖示圖，圖示的彈射器由螺旋涵 道缸體GT7、GT8組成，2個缸體與圖7所示實施例相同，它們各自的轉動盤P7、P8傳動軸X 聯(lián)結在一起，其中GT7的進氣口 V7與GT8的進氣口 V8通過各自轉動盤的渦輪片相對并連 通，因此彈射器的進氣口 V78在2缸體之間，如圖所示的進氣指示箭頭，彈射器的排氣口就 是GT7、GT8的排氣口 E7、E8,缸體GT7、GT8采用多道螺旋筋板并聯(lián)多道螺旋筋板串聯(lián)結構 以及采用多個耦合轉子結構，例如采用4并聯(lián)筋板3轉子結構，或者采用4并聯(lián)2串聯(lián)筋板 和6轉子結構，而每個轉子可以采用如圖11所示的復合結構的轉子，與圖15所示實施例不 同，本實施例的2個缸體的轉子不僅直接受到初始高壓蒸汽的推力作用，而且如圖7所示實 施例一樣，缸體內(nèi)部封閉空間的蒸氣依然在作功，本實施例不僅適用于需要大功率輸出的 工況，而且使得蒸氣的能量得以進一步的利用。
[0048] 圖17和圖18的艦載機彈射系統(tǒng)不意圖顯不了本發(fā)明之彈射器的應用，圖18是圖 17的局部放大圖，圖中顯示了彈射系統(tǒng)的部分組件：彈射器T52、驅(qū)動輪QD、導輪DL、彈射 皮帶H)、彈射梭S、制動裝置ZD等等；艦載機起飛時彈射器TSQ的驅(qū)動輪QD帶動彈射皮帶 ro運轉，彈射皮帶ro帶動彈射梭s高速運動，從而實現(xiàn)艦載機的彈射起飛。艦載機達到起 飛的速度后，彈射梭S與皮帶ro脫離進入制動裝置ZD進行制動，彈射模量閥門關閉后，彈 射器缸體內(nèi)部的進汽區(qū)沒有蒸氣進入，則會迅速變成真空負壓區(qū)，而排汽區(qū)給與一定的壓 力，這樣彈射皮帶ro以及彈射器tsq等會在極短時間內(nèi)制動，彈射梭s在復位裝置拖動下 回到起飛等待位置準備下一次彈射。彈射皮帶ro是無端的環(huán)狀結構，形狀可以為履帶或齒 形帶，并選擇高分子材料（例如起重機用吊帶、大型艦船用纜繩、防彈衣用線材、宇航服用 材料等等）以及進行適合的防火耐高溫處理，這些在相關【技術領域】已成熟應用在此不再贅 述。
[0049] 以圖16所示實施例為例，轉子直徑0660mm、缸體圓環(huán)軸線直徑01260mm、轉 子內(nèi)圈直徑0200mm，彈射器的缸體外型尺寸為2100*2100*2220mm3,計算彈射器的輸出扭 矩和功率：轉子在螺旋涵道缸體內(nèi)的受力面積為2848cm 2,在每個分涵道內(nèi)的受力面積為 1/4即712cm2,如果蒸汽進入彈射器的工作壓力22kg/cm 2,轉子的1/4扇面與進氣口蒸汽 直接接觸的平均受力半徑大于40cm，轉子與轉子之間封閉區(qū)的體積最小與最大之比約為 1 : 1.80,按照前面的分析可知：
[0050]

【權利要求】
1. 本發(fā)明涉及一種航母用艦載機彈射器，其結構由單個或者若干個共軸的圓環(huán)缸體 組成，每個圓環(huán)缸體的結構包括：圓環(huán)涵道缸體、螺旋筋板、轉動盤、耦合轉子，其特征在于： 所述圓環(huán)涵道缸體是一個有圓環(huán)形空腔的固定缸體，所述圓環(huán)形空腔的軸面剖視圖形狀為 圓形，所述螺旋筋板位于所述圓環(huán)形空腔內(nèi)，沿圓環(huán)形空腔的圓弧面分布，并與所述圓環(huán)涵 道缸體聯(lián)結為一體，所述圓環(huán)形空腔的缸體開有缸體環(huán)槽，所述轉動盤位于缸體環(huán)槽中； 所述耦合轉子安裝在轉動盤上，位于所述圓環(huán)形空腔內(nèi)，耦合轉子的外徑邊緣與圓環(huán) 形空腔的內(nèi)表面相接觸，其轉動軸線與轉動盤轉動軸線垂直或接近垂直，所述耦合轉子沿 半徑方向開有耦合槽，螺旋筋板可以穿過耦合槽，當耦合轉子和轉動盤與圓環(huán)涵道缸體發(fā) 生相對轉動時，螺旋筋板與耦合槽的滑動嚙合推動耦合轉子圍繞自身轉動軸線自轉； 所述螺旋筋板沿所述圓環(huán)形空腔的圓弧表面分布，使得耦合轉子隨轉動盤與圓環(huán)涵道 缸體產(chǎn)生相對轉動并以均勻轉速轉動時，耦合轉子因耦合槽與螺旋筋板的滑動嚙合而圍繞 自身轉動軸線以均勻轉速自轉； 所述螺旋筋板的起始端位于轉動盤的一側，并與耦合轉子的耦合槽開始滑動嚙合，隨 著轉動盤與圓環(huán)涵道缸體之間的相對轉動，耦合轉子在螺旋筋板的推力作用下自轉，到達 轉動盤的另一側的螺旋筋板的終止端，則螺旋筋板與耦合槽脫離嚙合，并繼續(xù)轉動，回到螺 旋筋板起始端的一側，又開始下一次的滑動嚙合； 所述耦合轉子將圓環(huán)涵道缸體的圓弧面、轉動盤、螺旋筋板三者之間的空間分隔成高 壓區(qū)和低壓區(qū)，高溫高壓蒸汽進入高壓區(qū)推動耦合轉子在所述圓環(huán)形空腔內(nèi)圍繞轉動盤的 轉動軸心向低壓區(qū)一側轉動，從而帶動轉動盤輸出扭矩。
2. 根據(jù)權利要求1所述的彈射器，其特征在于：所述圓環(huán)涵道缸體的轉動盤附近的高 壓區(qū)一側的位置，為蒸汽噴入的位置，所述圓環(huán)涵道缸體的轉動盤附近的低壓區(qū)一側的位 置，為排氣的位置。
3. 根據(jù)權利要求1所述的彈射器，其特征在于：所述單個的圓環(huán)涵道缸體內(nèi)，裝有多個 螺旋筋板和多個耦合轉子。
4. 根據(jù)權利要求3所述的彈射器，其特征在于：所述單個的圓環(huán)涵道缸體內(nèi)的多個螺 旋筋板，可以并聯(lián)排布，也可以串聯(lián)排布。
5. 根據(jù)權利要求3所述的彈射器，其特征在于：所述圓環(huán)涵道缸體內(nèi)的多個耦合轉子， 以轉動盤的轉動軸線為對稱軸對稱排布。
6. 根據(jù)權利要求3所述的彈射器，其特征在于：所述單個圓環(huán)涵道缸體內(nèi)的耦合轉子 的數(shù)量不同于螺旋筋板的數(shù)量。
7. 根據(jù)權利要求1所述的彈射器，其特征在于：所述轉子是由若干個分體轉子組合而 成的復合轉子，使得作用在單個所述轉子上的蒸汽的壓力可以分散作用在若干個分體轉子 上。
8. 根據(jù)權利要求7所述的彈射器，其特征在于：所述轉子上開有斜槽孔或者楔面，開孔 的方向或者楔面與轉子公轉的方向成夾角，使得蒸汽通過所述斜槽孔或者楔面在轉子自轉 方向上產(chǎn)生分力。
9. 根據(jù)權利要求1所述的彈射器，其特征在于：所述彈射器由多個共軸圓環(huán)缸體組成， 其圓環(huán)缸體按照蒸汽的壓力降低的方向從高氣壓區(qū)排列到低氣壓區(qū)，高氣壓區(qū)的圓環(huán)缸體 所排放的具有一定壓力的膨脹介質(zhì)繼續(xù)進入到低氣壓區(qū)的圓環(huán)缸體，使得蒸汽的能量得到 盡量大程度的利用。
10.根據(jù)權利要求9所述的彈射器，其特征在于：由多個圓環(huán)缸體組成的所述彈射器， 在所述彈射器需要大功率輸出的工況下，高氣壓區(qū)的蒸汽可以直接輸入到低氣壓區(qū)的圓環(huán) 缸體。
【文檔編號】B64F1/06GK104290917SQ201310308690
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2013年7月19日 優(yōu)先權日:2013年7月19日
【發(fā)明者】劉勇 申請人:劉勇