載機彈射器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種載機彈射器,包括動力系統(tǒng)、彈射器固定框、蝸桿、受力滑塊、滑板，所述彈射器固定框固定在航空母艦甲板下方，所述彈射器固定框上方的航空母艦甲板上開設(shè)有一條開口，即滑道，所述滑板一端位于航空母艦甲板上方，另一端套在受力滑塊的凸頭上，所述受力滑塊嵌入在彈射器固定框的滑軌內(nèi)并可在滑軌內(nèi)滑動，所述受力滑塊下方咬合有一蝸桿，所述動力系統(tǒng)帶動蝸桿轉(zhuǎn)動，本發(fā)明的有益效果在于：體積小、能實現(xiàn)均衡加速度彈射、能實現(xiàn)航母在不逆風情況下快速彈射、每分鐘彈射架次大幅度提高、不耗淡水、沒有電磁輻射、彈射器制造成本和制造難度大幅降低、制造周期短、維護費用低、耗能低。
【專利說明】載機彈射器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種彈射器，尤其涉及一種航母艦載機彈射器。

【背景技術(shù)】
[0002]目前世界上在用的航空母艦彈射器是美國的蒸汽彈射器；美國最新的電磁彈射器也實驗了數(shù)年，接近成功；國內(nèi)目前還沒有蒸汽彈射器和電磁彈射器制造成功的報道，更沒有彈射試驗的報道。
[0003]經(jīng)查詢，國內(nèi)有十來個相關(guān)領(lǐng)域的彈射器專利，但取得專利權(quán)的幾個發(fā)明專利中，預期能實現(xiàn)的主要技術(shù)指標，沒有一個能夠超越美國在用的最新型號的蒸汽彈射器和美國最新的電磁彈射器。
[0004]六十多年前，在生產(chǎn)加工技術(shù)及材料技術(shù)相對落后情況下，蒸汽彈射器和電磁彈射器技術(shù)原理就提了出來，即這二個類型的彈射器都是60多年前的老舊的技術(shù)方案。其中蒸汽彈射器當時制造并試驗成功，美國購買了這個專利技術(shù)，美國海軍在運用蒸汽彈射器的過程中，不斷對蒸汽彈射器進行改良，并產(chǎn)生了很多型號的蒸汽彈射器，經(jīng)過多次的實戰(zhàn)考驗；而電磁彈射器由于制造技術(shù)等方面的制約而被擱置三十多年，近三十年前才重新開發(fā)試制，而最近幾年取得根本性的突破，即試驗成功。
[0005]由于原理落后，以至造成美國的這二個彈射器至今存在多個嚴重缺陷，它們的共同缺陷是:總重量過大、彈射速度或彈射周期(每分鐘彈射架次)較底、制造難度高、制造費用高、占用航空母艦內(nèi)部空間過大等；而蒸汽彈射器的缺陷還有維護費用高、維護周期長、彈射時加速度不均勻而無法彈射無人機、耗用淡水等；電磁彈射器的缺陷還有:耗電量大、使用壽命短、有電磁輻射等，這些問題都是美國至今大部分無法解決的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有彈射器技術(shù)方案老舊、總重量過大、彈射速度或彈射周期過底、制造難度高、制造費用高、維護費用高、占用航空母艦內(nèi)部空間過大等問題的不足而提供的一種新的技術(shù)方案:運用數(shù)臺大功率柴油機，合理運用蝸桿等機械的作用，強迫艦載機在100米距離內(nèi)達到起飛速度的艦載機彈射器。
[0007]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的一種載機彈射器:設(shè)有動力系統(tǒng)、彈射器固定框、蝸桿、受力滑塊、滑板；所述彈射器固定框固定在航空母艦甲板滑道下方；所述彈射器固定框上方的航空母艦甲板上開設(shè)有一條開口，即滑道；所述滑板位于航空母艦甲板開口下方，并穿過航空母艦甲板開口與艦載機連接；所述受力滑塊上方有5個圓柱形凸頭套入滑板，所述受力滑塊下方咬合有一蝸桿，所述動力系統(tǒng)帶動蝸桿轉(zhuǎn)動。
[0008]進一步地，所述蝸桿包括若干段蝸桿輪及蝸桿主軸，所述每段蝸桿輪為長2-3米的空心柱體，所述蝸桿輪的外壁上設(shè)有蝸桿螺紋，所述蝸桿主軸套入并固定在蝸桿輪內(nèi)，所述蝸桿長103米，所述蝸桿主軸上均勻設(shè)有10個蝸桿主軸齒，所述每個蝸桿主軸齒位于兩段相鄰蝸桿輪部位中的蝸桿主軸上，每兩段蝸桿輪之間的蝸桿主軸上設(shè)有軸承，所述軸承通過固定桿固定連接在彈射器固定框上，形成固定點，通過這樣的若干個相距約3米的固定點，可確保所述蝸桿主軸固定在所述彈射器固定框中；所述蝸桿主軸的固定不影響蝸桿的轉(zhuǎn)動或制動，這樣既把所述蝸桿固定在所述彈射器固定框中，又確保不影響所述蝸桿的轉(zhuǎn)動或動力系統(tǒng)中發(fā)動機輸出齒輪的制動，所述蝸桿主軸103米，由每段長為15-20米的蝸桿主軸連接而成。
[0009]進一步地，所述每段蝸桿輪之間的間距不宜超過12厘米；即各固定點、傳動點、制動點寬度不宜超過12厘米。
[0010]進一步地，所述蝸桿主軸103米，由每段15-20米的蝸桿主軸通過法蘭方式連接而成，其所有連接點均位于空心的蝸桿輪內(nèi)。
[0011]進一步地，所述受力滑塊上部設(shè)有若干個凸頭，所述受力滑塊兩側(cè)面設(shè)有突出的滑翼，所述滑翼嵌入在所述彈射器固定框的滑軌內(nèi)，所述受力滑塊下部全部設(shè)有受力齒，所述受力齒與所述蝸桿螺紋的一部分相互咬合，全部受力齒接受蝸桿螺紋的強力傳動，使得受力滑塊在滑軌內(nèi)平穩(wěn)高速滑行。
[0012]進一步地所述受力滑塊長3米，所述受力滑塊上部設(shè)有5個直徑為6厘米，高4厘米的圓柱形凸頭，所述彈射器固定框的滑軌長120米，固定在120米長的方形彈射器固定框中，受力滑塊在彈射末了，在減速器的作用下停止，回到蝸桿后用發(fā)動機倒檔快速回位。
[0013]進一步地，所述滑板下方設(shè)有5個與受力滑塊圓柱形凸頭位置相應的圓孔，所述滑板上方用厚鋼板通過滑道開口與滑輪架固定為一整體，滑輪架下方設(shè)有滑輪，所述滑輪架與飛機前輪支架通過拉桿連接。
[0014]進一步地，所述動力系統(tǒng)包括1500馬力國產(chǎn)坦克柴油發(fā)動機5臺，所述每臺柴油發(fā)動機設(shè)有相同的自動變速箱，所述每個自動變速箱分動連接有兩個輸出齒輪，變速箱能使輸出齒輪達到適當?shù)母咿D(zhuǎn)速，變速箱同時設(shè)有倒檔，所述輸出齒輪附近裝有觸發(fā)停車器；所有發(fā)動機共10個輸出齒輪，來共同傳動或制動103米長的圓形蝸桿主軸上的對應蝸桿主軸齒，5臺各1500馬力的柴油發(fā)動機均有相同的自動變速箱、觸發(fā)停車器、分動裝置以及各自獨立的排煙管道等，組成一個動力系統(tǒng)，實行統(tǒng)一控制，每臺發(fā)動機較為均勻地分布安裝在蝸桿下方同一側(cè)。
[0015]通過上述技術(shù)方案，運用5臺大功率柴油機傳動蝸桿，在100米的距離內(nèi)、在與甲板上方載機連接之后、通過速度自動控制系統(tǒng)使受力滑塊加速，在彈射器強大動力與載機自身動力合成后，自動控制產(chǎn)生一個2.2G的較為均衡的重力加速度，迫使艦載機在100米的彈射距離內(nèi)達到起飛的速度。完成彈射后，受力滑塊脫離了蝸桿螺紋的影響，在慣性力及彈射器固定框的滑軌的控制下朝前滑行并在減速器作用下急速停止；而蝸桿在觸發(fā)停車器的作用下停止，后受力滑塊在小型電機及機械的作用下快速回到蝸桿末端，并運用倒車檔快速將受力滑塊及滑板回位。
[0016]測算如下:
(一)、測算彈射時的平均加速度。在100米的彈射距離內(nèi)，考慮航空母艦自身55公里/小時的速度，彈射艦載機的起飛速度為290公里/小時，求彈射時的平均重力加速度a的值。
V=290-55=235公里/小時=66米/秒 L=V2/2a100=662/2aa=22 所以彈射器以2.2個重力加速度彈射時，加上航母55公里/小時的速度，艦載機可以達到290公里/小時的起飛速度。
[0017](二)、測算國產(chǎn)殲11 (殲15類級別)載機和彈射器動力之和，在載機起飛的66米/秒高速時，是否還可以產(chǎn)生這樣一個2.2G的重力加速度。
[0018]已知國產(chǎn)殲11 (殲15類級別)的最大起飛重量是33000公斤；載機自身推力為25000公斤，這類動力是恒定的；彈射器動力為7500馬力(5512千瓦)，這類動力隨著速度急劇增加其推力急劇下降；設(shè)蝸桿傳動效率為80%，蝸桿自身加速度時損耗20%，則能否產(chǎn)生所需的加速度，則:
F=P/V a 彈射器=F/m=p/vm
a 彈射器=5512000X0.8X0.8 + (66X33000) =1.619 a 奸 15=25000 + 33000=0.757
載機和彈射器動力之和產(chǎn)生的加速度是0.757+1.619=2.376
大于載機起飛時所需2.2的重力加速度，即說明這樣一個動力系統(tǒng)，是能夠迫使載機在100米距離內(nèi)，以一個較均衡的加速彈射起飛的。
[0019]彈射器對于殲15這類載機的彈射要費力得多，主要是這類載機的自身動力較小，而有的無人機則是最大起飛重量小，所以相對于艦載固定翼預警機、艦載固定翼反潛機、艦載固定翼運補機、無人機等，彈射起飛就要更加容易。所以用這樣一個動力系統(tǒng)，是基本上能夠滿足彈射所有類型的載機的。
[0020]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明由于采用柴油發(fā)動機系統(tǒng)直接傳動，不需電磁彈射器較大的發(fā)電機組等設(shè)備，也不要蒸汽彈射器的高溫高壓爐、管等設(shè)備，較前二個美國彈射器，降低了總重量約50%左右，每分鐘彈射載機的架次增加一倍，即4架次/分鐘，可以做到以一個較為均衡的加速度彈射，可以實現(xiàn)不逆風情況下快速彈射，彈射器制造成本和制造難度低很多、制造周期短很多、維護費用低、耗能低等，所以有較顯著的效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明發(fā)動機與蝸桿的驅(qū)動示意圖；
圖2為本發(fā)明彈射器的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明蝸桿結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為本發(fā)明蝸桿剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5為本發(fā)明受力滑塊結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6為本發(fā)明滑板結(jié)構(gòu)示意圖；

【具體實施方式】
下面結(jié)合附圖及【具體實施方式】對本發(fā)明做進一步描述:
如圖1、圖2所示，一種載機彈射器，包括動力系統(tǒng)1、彈射器固定框2、蝸桿3、受力滑塊4、滑板5 ;所述彈射器固定框2固定在航空母艦甲板下方，所述彈射器固定框2上方的航空母艦甲板上開設(shè)有一開口，即通常所說的滑道；所述滑板5 —端位于航空母艦甲板上方，另一端與受力滑塊4套接；所述受力滑塊4的滑翼42嵌入在彈射器固定框2的滑軌21內(nèi)并可在滑軌內(nèi)滑動；所述受力滑塊4下方的全部受力齒43與蝸桿3的一部分咬合；所述動力系統(tǒng)I帶動蝸桿3轉(zhuǎn)動。
[0022]如圖2、圖3及圖4所示，所述蝸桿3包括若干段蝸桿輪31及蝸桿主軸32，所述每段蝸桿輪為長3米的空心柱體，所述蝸桿輪的外壁上設(shè)有蝸桿螺紋33，所述蝸桿主軸32套入并固定在蝸桿輪31內(nèi)，所述蝸桿3長103米，所述蝸桿主軸32上均勻設(shè)有10個蝸桿主軸齒34，所述每個蝸桿主軸齒34位于兩段相鄰蝸桿輪部位的蝸桿主軸32上，每兩段蝸桿輪31之間的蝸桿主軸上設(shè)有軸承35，所述軸承35通過固定桿22固定連接在彈射器固定框2上，形成固定點，通過這樣的若干個相距約3米的固定點，可確保所述蝸桿主軸32固定在所述彈射器固定框2中；所述蝸桿主軸32的固定不影響蝸桿3的轉(zhuǎn)動或制動，這樣既把所述蝸桿3固定在所述彈射器固定框2中，又確保不影響所述蝸桿3的轉(zhuǎn)動或動力系統(tǒng)I中發(fā)動機輸出齒輪13的制動。
[0023]優(yōu)選地，所述每段蝸桿輪31之間的間距及10個傳動或制動點寬度為不超過12厘米；所述每段蝸桿輪31在安裝調(diào)試時，所有蝸桿螺紋33要保持連續(xù)一致，即與受力滑塊4的咬合連續(xù)平穩(wěn)之后再最終固定。
[0024]如圖2及圖5所示，所述受力滑塊4上部設(shè)有若干個凸頭41，所述受力滑塊4兩側(cè)面設(shè)有突出的滑翼42，所述滑翼42嵌入在所述彈射器固定框2的滑軌21內(nèi)，所述受力滑塊4下部設(shè)有受力齒43，所述全部受力齒43與所述蝸桿的一部分螺紋33相互咬合，全部受力齒43接受蝸桿螺紋33的強力傳動，使得受力滑塊4在滑軌21內(nèi)平穩(wěn)高速滑行。
[0025]優(yōu)選地，所述受力滑塊4長3米，所述受力滑塊4上部設(shè)有5個直徑為6厘米，高4厘米的圓柱形凸頭41，所述彈射器固定框的滑軌21長120米，固定在120米長的方形彈射器固定框2中，受力滑塊4在彈射末了，在減速器的作用下停止，在小型電機及機械作用下快速回到蝸桿3后，用發(fā)動機倒檔快速回位。
[0026]如圖6所示，所述滑板5下方設(shè)有5個與受力滑塊圓柱形凸頭位置相應的圓孔51，所述滑板5與上方滑輪架52為固定的一個整體，滑輪架52下方設(shè)有滑輪53，所述滑輪架52與飛機前輪支架6通過拉桿7連接。
[0027]如圖1及圖2所示，所述動力系統(tǒng)I包括1500馬力國產(chǎn)坦克柴油發(fā)動機5臺，所述每臺柴油發(fā)動機11設(shè)有相同的自動變速箱12，所述每個自動變速箱12分動連接有兩個輸出齒輪13，變速箱12能使輸出齒輪13達到適當?shù)母咿D(zhuǎn)速，變速箱12同時設(shè)有倒檔，所述輸出齒輪13附近裝有觸發(fā)停車器；所有發(fā)動機共10個輸出齒輪，來共同傳動或制動103米長的圓形蝸桿主軸32上的對應蝸桿主軸齒34，5臺各1500馬力的柴油發(fā)動機均有相同的自動變速箱、觸發(fā)停車器、分動裝置以及各自獨立的排煙管道等，組成一個動力系統(tǒng)，實行統(tǒng)一控制，每臺發(fā)動機較為均勻地分布安裝在蝸桿下方同一側(cè)。
[0028]通過上述技術(shù)方案，運用5臺大功率柴油機傳動蝸桿，在100米的距離內(nèi)、在與甲板上方載機連接之后、通過速度自動控制系統(tǒng)使受力滑塊4加速，在彈射器強大動力與載機自身動力合成后，產(chǎn)生一個2.2G的較為均衡的重力加速度，迫使艦載機在100米的彈射距離內(nèi)達到起飛的速度。完成彈射后，受力滑塊脫離了蝸桿螺紋的影響，在慣性力及彈射器固定框2的滑軌21控制下朝前滑行并在減速器作用下急速停止；而蝸桿在觸發(fā)停車器的作用下急速停止，后受力滑塊4及滑板5等在小型電機及機械的作用下快速回到蝸桿3末端，并運用倒車檔快速將受力滑塊4及滑板5等回位。
[0029]測算如下:
(一)、測算彈射時的平均加速度。在100米的彈射距離內(nèi)，航空母艦以30節(jié)(55公里/小時)的速度不逆風航行，彈射艦載機起飛速度為290公里/小時，求彈射時的平均重力加速度a的值。
V=290-55=235公里/小時=66米/秒 L=V2/2a100=662/2aa=22
所以彈射器以2.2個重力加速度彈射時，加上航母以30節(jié)的速度不逆風航行時所產(chǎn)生的甲板風55公里/小時，艦載機可以達到292公里/小時的起飛速度。
[0030](二)、測算國產(chǎn)殲11 (殲15類級別)載機和彈射器動力之和，在載機起飛的66米/秒高速時，是否還可以產(chǎn)生這樣一個2.2G的重力加速度。
[0031]已知國產(chǎn)殲11 (殲15類級別)的最大起飛重量是33000公斤；載機自身推力為25000公斤，這類動力是恒定的；彈射器動力為7500馬力(5512千瓦)，這類動力隨著速度急劇增加其推力急劇下降；設(shè)蝸桿傳動效率為80%，蝸桿自身加速度時損耗20%，則能否產(chǎn)生所需的加速度，則:
F=P/V a 彈射器=F/m=p/vm
a 彈射器=5512000X0.8X0.8 + (66X33000) =1.619 a 奸 15=25000 + 33000=0.757
載機和彈射器動力之和產(chǎn)生的加速度是0.757+1.619=2.376
大于載機起飛時所需2.2的重力加速度；即說明這樣一個動力系統(tǒng)，在起飛的高速時還能產(chǎn)生我們所需要的彈射加速度，所以能夠迫使載機在100米距離內(nèi)，以一個較均衡的加速彈射起飛的。
[0032]彈射器對于殲15這類載機的彈射要費力得多，主要是這類載機的自身動力較小，而有的無人機則是最大起飛重量小，所以相對于艦載固定翼預警機、艦載固定翼反潛機、艦載固定翼運補機、無人機等，彈射起飛就要更加容易和“輕松”。所以用這樣一個動力系統(tǒng)，是基本上能夠滿足彈射所有類型的載機的。
[0033]根據(jù)上述說明書的揭示和教導，本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以對上述實施方式進行適當?shù)淖兏托薷摹Ｒ虼?，本發(fā)明并不局限于上面揭示和描述的【具體實施方式】，對本發(fā)明的一些修改和變更也應當落入本發(fā)明的權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。此外，盡管本說明書中使用了一些特定的術(shù)語，但這些術(shù)語只是為了方便說明，并不對本發(fā)明構(gòu)成任何限制。
【權(quán)利要求】
1.一種載機彈射器，其特征在于:包括動力系統(tǒng)、彈射器固定框、蝸桿、受力滑塊、滑板；所述彈射器固定框固定在航空母艦甲板滑道下方；所述彈射器固定框上方的航空母艦甲板上開設(shè)有一條開口，即滑道；所述滑板位于航空母艦甲板開口下方，并穿過航空母艦甲板開口與艦載機連接；所述受力滑塊通過凸頭套入滑板，所述受力滑塊下方咬合有一蝸桿，所述動力系統(tǒng)帶動蝸桿轉(zhuǎn)動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的載機彈射器，其特征在于:所述蝸桿包括若干段蝸桿輪及蝸桿主軸，所述每段蝸桿輪為長2-3米的空心柱體，所述蝸桿輪的外壁上設(shè)有蝸桿螺紋，所述蝸桿主軸套入并固定在蝸桿輪內(nèi)，所述蝸桿長103米，所述蝸桿主軸上均勻設(shè)有10個蝸桿主軸齒，所述每個蝸桿主軸齒位于兩段相鄰蝸桿輪部位中的蝸桿主軸上，所述每兩段蝸桿輪之間的蝸桿主軸上設(shè)有軸承，所述軸承通過固定桿固定連接在彈射器固定框上，形成固定點，通過這樣的若干個相距約3米的固定點，可確保所述蝸桿主軸固定在所述彈射器固定框中；所述蝸桿主軸的固定不影響蝸桿的轉(zhuǎn)動或制動，這樣既把所述蝸桿固定在所述彈射器固定框中，又確保不影響所述蝸桿的轉(zhuǎn)動或動力系統(tǒng)中發(fā)動機輸出齒輪的制動，所述蝸桿主軸103米，由每段長為15-20米的蝸桿主軸連接而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的載機彈射器，其特征在于:所述每段蝸桿輪之間的間距為不超過12厘米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的載機彈射器，其特征在于:所述受力滑塊上部設(shè)有若干個凸頭，所述受力滑塊兩側(cè)面設(shè)有突出的滑翼，所述滑翼嵌入在所述彈射器固定框的滑軌內(nèi)，所述受力滑塊下部全部設(shè)有受力齒，所述受力齒與所述蝸桿螺紋的一部分相互咬合，全部受力齒接受蝸桿螺紋的強力傳動，使得受力滑塊在滑軌內(nèi)平穩(wěn)高速滑行。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的載機彈射器，其特征在于:所述受力滑塊長3米，所述受力滑塊上部設(shè)有5個直徑為6厘米，高4厘米的圓柱形凸頭，所述彈射器固定框的滑軌長120米，固定在120米長的方形彈射器固定框中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的載機彈射器，其特征在于:所述滑板下方設(shè)有5個與受力滑塊圓柱形凸頭位置相應的圓孔，所述滑板上方用厚鋼板通過滑道開口與滑輪架固定為一整體，滑輪架下方設(shè)有滑輪，所述滑輪架與飛機前輪支架通過拉桿連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的載機彈射器，其特征在于:所述動力系統(tǒng)包括1500馬力國產(chǎn)坦克柴油發(fā)動機5臺，所述每臺柴油發(fā)動機設(shè)有相同的自動變速箱，所述每個自動變速箱分動連接有兩個輸出齒輪，變速箱能使輸出齒輪達到適當?shù)母咿D(zhuǎn)速，變速箱同時設(shè)有倒檔，所述輸出齒輪附近裝有觸發(fā)停車器；所有發(fā)動機共10個輸出齒輪，來共同傳動或制動103米長的圓形蝸桿主軸上的對應蝸桿主軸齒，5臺各1500馬力的柴油發(fā)動機均有相同的自動變速箱、觸發(fā)停車器、分動裝置以及各自獨立的排煙管道，組成一個動力系統(tǒng)，實行統(tǒng)一控制，每臺發(fā)動機較為均勻地分布安裝在蝸桿下方同一側(cè)。
【文檔編號】B64F1/06GK104443420SQ201410489189
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年9月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月23日
【發(fā)明者】宋朋東 申請人:宋朋東