CN104443422B - 一种轨道式永磁磁悬浮弹射助飞*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轨道式永磁磁悬浮弹射助飞***，包括安装有永磁体（20）的固定轨道（2）及与其平行相对安装的安装有永磁体（30）的活动轨道（3），活动轨道（3）的上方固定安装磁性板（5）用于停驻飞行器（1），在固定轨道（2）和活动轨道（3）之间安装有跟随活动轨道（3）运动的动力盘（6），动力盘（6）的盘面与固定轨道（2）上的永磁体（20）平行相对，在电机的驱动下动力盘（6）旋转切割永磁体（20）产生的磁力线感生的电磁力推动活动轨道（3）带动飞行器（1）向前加速运动，并使飞行器（1）脱离活动轨道（3）上的磁性板（5）而独自起飞。本发明悬浮稳定且加速能耗低，助飞效果显著。
Description
技术领域
本发明涉及永磁悬浮技术领域，具体地说是一种轨道式永磁磁悬浮弹射助飞***。
背景技术
舰载机要在航母上顺利起飞需要借助弹射器，目前航母弹射器主要有蒸汽弹射器和电磁弹射器两种。蒸汽弹射器的技术较为成熟，但存在体积笨重，耗能大，维护劳动强度大，运行成本高等缺点。电磁弹射器采用电磁力对飞行器进行加速，其工作原理类似电磁直线电机，但为实现全程加速，电磁弹射器所需轨道较长，存在故障率高，维护难，能耗大和工作率低等缺点。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种新型的轨道式永磁磁悬浮弹射助飞***。
本发明的目的是通过以下技术方案解决的：
一种轨道式永磁磁悬浮弹射助飞***，包括成对设置的固定轨道和活动轨道，其特征在于：安装有永磁体的固定轨道与安装有永磁体的活动轨道平行相对安装，在活动轨道的上方固定安装磁性板用于停驻飞行器，在固定轨道和活动轨道之间安装有跟随活动轨道运动的动力盘，动力盘的盘面与固定轨道上的永磁体平行相对，在电机的驱动下动力盘旋转切割永磁体产生的磁力线感生的电磁力推动活动轨道带动飞行器向前加速运动，当飞行器加速到一定速度后获得足够的上升力，实现飞行器与活动轨道上的磁性板脱离而独自起飞。
所述固定轨道上的多层永磁体安装在钢轨的内侧，且活动轨道上的多层永磁体安装在钢轨的外侧使得固定轨道上的多层永磁体和活动轨道上的多层永磁体相互对应；固定轨道上的同层永磁体的N-S极方向相同且活动轨道上的同层永磁体的N-S极方向相同，位于相同高度且对应设置的固定轨道上的永磁体和活动轨道上的永磁体的N-S极方向相同；所述固定轨道上的相邻层永磁体的N-S极方向相反且活动轨道上的相邻层永磁体的N-S极方向相反。
所述固定轨道上的钢轨呈“工”字型且与之相对应的活动轨道上的钢轨呈倒“工”字型；所述的永磁体均对应设置在钢轨自身构成的空间内，相邻层的永磁体之间均填充密封隔离胶且相邻层的永磁体之间均填充密封隔离胶；在钢轨的底部设有用于支撑永磁体的支撑体且在钢轨的底部设有用于支撑永磁体的支撑体。
所述固定轨道上的钢轨和活动轨道上的钢轨皆采用导磁性材料制成以增强固定轨道和活动轨道之间的磁力作用，保证活动轨道悬浮的稳定和可靠。
所述的永磁体和永磁体分别采用非导磁性板封装在固定轨道和活动轨道上。
所述的飞行器脱离磁性板独自起飞后，电机驱动动力盘反向旋转，则动力盘反向切割固定轨道上的永磁体产生的磁力线，在动力盘上产生反向的感应电磁力对活动轨道进行减速制动。
所述的动力盘为铜盘或永磁体盘，且位于动力盘位置处的钢轨上未安装永磁体以防止动力盘旋转运动时切割永磁体产生的磁力线；且若干个动力盘与固定轨道一起构成轨道式永磁磁悬浮弹射助飞***的弹射推进及制动***。
所述飞行器的底部安装有连接在起落架上的铜钢复合板，铜钢复合板在磁场力的作用下吸附在磁性板使得飞行器跟随活动轨道一同加速前进，当飞行器获得的上升力大于铜钢复合板和磁性板之间的磁场引力时，飞行器底部的铜钢复合板脱离磁性板使得飞行器起飞。
所述的铜钢复合板包括钢板和位于钢板与磁性板之间的铜板，钢板位于铜板的上方使得钢板与磁性板之间有足够吸附力的同时降低飞行器起飞脱离磁性板所需的上升力，飞行器脱离磁性板起飞后，铜钢复合板随同飞行器的起落架一起收入到飞行器机腹内。
所述固定轨道的内侧还设有安装在活动轨道上的导向轮，导向轮安装在活动轨道中的永磁体上方并位于固定轨道中的钢轨的上端侧壁内侧，当活动轨道在外力作用下发生侧偏时，导向轮碰触到固定轨道上的钢轨并发生反弹以保证活动轨道沿中心运行；该导向轮采用滚动轴承结构使得活动轨道发生侧偏时，导向轮与固定轨道中的钢轨接触时产生滚动摩擦以减小摩擦阻力。
本发明相比现有技术有如下优点：
本发明通过在固定轨道的“工”字型钢轨的内侧安装若干层永磁体和活动轨道的倒“工”字型钢轨的外侧安装若干层永磁体，且合理布置各列永磁体的N-S极方向，能够产生较大的悬浮力支撑活动轨道；同时通过设置若干个跟随活动轨道运动的动力盘，巧妙利用动力盘正向/反向转动切割固定轨道中永磁体产生的磁力线所感生的不同方向的电磁力，构建飞行器的弹射推进***及活动轨道的制动***；通过安装滚动导向轮使得导向轮与固定轨道的工字型钢轨构成活动轨道的导向***，将悬浮***、弹射推进及制动***、导向***集成为一体的设计，极大简化了弹射助飞***的结构，具有运行能耗低、节能环保的特点，适宜推广使用。
附图说明
附图1是本发明的轨道式永磁磁悬浮弹射助飞***整体结构原理示意图。
其中：1—飞行器；2—固定轨道；20—永磁体；21—支撑体；22—密封隔离胶；23—钢轨；3—活动轨道；30—永磁体；31—支撑体；32—密封隔离胶；33—钢轨；4—导向轮；5—磁性板；6—动力盘；7—铜板；8—钢板；9—非导磁性板；10—铜钢复合板。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示：一种轨道式永磁磁悬浮弹射助飞***，包括成对设置的固定轨道2和活动轨道3，安装有永磁体20的固定轨道2与安装有永磁体30的活动轨道3平行相对安装，活动轨道3位于固定轨道2的内侧且由于固定轨道2和活动轨道3的相互作用构成了弹射助飞***的永磁悬浮***。具体来说，固定轨道2包括钢轨23和多层永磁体20，多层永磁体20安装在钢轨23的内侧；活动轨道3包括钢轨33和多层永磁体30，多层永磁体30安装在钢轨33的外侧使得固定轨道2上的多层永磁体20和活动轨道3上的多层永磁体30相互对应，并进而使得固定轨道2和活动轨道3的相互作用构成弹射助飞***的永磁悬浮***。详细至多层永磁体20和多层永磁体30的极性分布，固定轨道2上的同层永磁体20的N-S极方向相同且活动轨道3上的同层永磁体30的N-S极方向相同，位于相同高度且对应设置的固定轨道2上的永磁体20和活动轨道3上的永磁体30的N-S极方向相同；固定轨道2上的相邻层永磁体20的N-S极方向相反且活动轨道3上的相邻层永磁体30的N-S极方向相反。固定轨道2上安装的永磁体20和活动轨道3上安装的永磁体30中的N-S极方向的布置方式，保证了活动轨道3在外力作用下有向下运动趋势时，活动轨道3上的永磁体30将同时受到固定轨道2上同高度的永磁体20向上的吸引力和固定轨道2上低位处的永磁体20向上的排斥力；反之当活动轨道3在外力作用下有向上运动趋势时，活动轨道3上的永磁体30将同时受到固定轨道2上同高度的永磁体20向下的吸引力和固定轨道2上高位处的永磁体20向下的排斥力，以此实现活动轨道3的悬浮功能。且在上述结构中，该固定轨道2上安装永磁体20的钢轨23呈“工”字型且与之相对应的活动轨道3上安装永磁体30的钢轨33呈倒“工”字型，固定轨道2上的钢轨23和活动轨道3上的钢轨33皆采用导磁性材料制成以增强固定轨道2和活动轨道3之间的磁力作用，保证活动轨道3悬浮的稳定和可靠；上述的永磁体20设置在钢轨23自身构成的空间内且永磁体30设置在钢轨33自身构成的空间内，相邻层的永磁体20之间均填充密封隔离胶22且相邻层的永磁体30之间均填充密封隔离胶32；在钢轨23的底部设有用于支撑永磁体20的支撑体21且在钢轨33的底部设有用于支撑永磁体30的支撑体31。为进一步增强固定轨道2和活动轨道3之间的磁力作用，永磁体20和永磁体30分别采用非导磁性板9封装在固定轨道2和活动轨道3上，即永磁体20封闭在非导磁性板9和钢轨23之间且永磁体30封闭在非导磁性板9和钢轨33之间，该种安装、固定方式不需要在永磁体20、永磁体30上开设安装孔，不会破坏永磁体的磁场性能。
活动轨道3的上方固定安装有磁性板5用于停驻飞行器1，在飞行器1的底部安装有连接在起落架上的铜钢复合板10，铜钢复合板10在磁场力的作用下吸附在磁性板5使得飞行器1能够跟随活动轨道3一同加速前进。且在固定轨道2和活动轨道3之间安装有跟随活动轨道3运动的动力盘6，动力盘6的盘面与固定轨道2上的永磁体20平行相对，在电机的驱动下动力盘6旋转切割永磁体20产生的磁力线感生的电磁力推动活动轨道3带动飞行器1向前加速运动，当飞行器1加速到一定速度后获得足够的上升力，且飞行器1获得的上升力大于铜钢复合板10和磁性板5之间的磁场引力时，飞行器1底部的铜钢复合板10脱离活动轨道3上的磁性板5使得飞行器1起飞；当飞行器1脱离磁性板5起飞后，铜钢复合板10随同飞行器1的起落架一起收入到飞行器机腹内。当飞行器1脱离磁性板5独自起飞后，电机驱动动力盘6反向旋转，则动力盘6反向切割固定轨道2上的永磁体20产生的磁力线，在动力盘6上产生反向的感应电磁力对活动轨道3进行减速制动。上述的动力盘6为铜盘或永磁体盘，且位于动力盘6位置处的钢轨33上未安装永磁体30以防止动力盘6旋转运动时切割永磁体30产生的磁力线；若干个动力盘6与固定轨道2一起构成轨道式永磁磁悬浮弹射助飞***的弹射推进及制动***。同时为保证铜钢复合板10与磁性板5之间有足够吸附力的同时降低飞行器1起飞脱离磁性板5所需的上升力，该铜钢复合板10包括钢板8和位于钢板8与磁性板5之间的铜板7，即钢板8位于铜板7的上方。
在固定轨道2的内侧还设有安装在活动轨道3上的导向轮4，导向轮4通过支撑架安装在活动轨道3中的永磁体30上方的钢轨33上并位于固定轨道2中的钢轨23的上端侧壁内侧，当活动轨道3在外力作用下发生侧偏时，导向轮4碰触到固定轨道2上的钢轨23并发生反弹以保证活动轨道3沿中心运行；且导向轮4采用滚动轴承结构使得活动轨道3发生侧偏时，导向轮4与固定轨道2中的钢轨23接触时产生滚动摩擦以减小摩擦阻力。即导向轮4和钢轨23的协同作用构成该轨道式永磁磁悬浮弹射助飞***的导向***，保证活动轨道3沿固定轨道2的中心运行。
本发明通过在固定轨道2的“工”字型钢轨23的内侧安装若干层永磁体20和活动轨道3的倒“工”字型钢轨33的外侧安装若干层永磁体30，且合理布置各列永磁体的N-S极方向，能够产生较大的悬浮力支撑活动轨道3；同时通过设置若干个跟随活动轨道3运动的动力盘6，巧妙利用动力盘6正向/反向转动切割固定轨道2中永磁体20产生的磁力线所感生的不同方向的电磁力，构建飞行器的弹射推进***及活动轨道的制动***；通过安装滚动导向轮4使得导向轮4与固定轨道2的工字型钢轨23构成活动轨道3的导向***，将悬浮***、弹射推进及制动***、导向***集成为一体的设计，极大简化了弹射助飞***的结构，具有运行能耗低、节能环保的特点，适宜推广使用。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内；本发明未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。
Claims (10)
1.一种轨道式永磁磁悬浮弹射助飞***，包括成对设置的固定轨道（2）和活动轨道（3），其特征在于：安装有永磁体（20）的固定轨道（2）与安装有永磁体（30）的活动轨道（3）平行相对安装，在活动轨道（3）的上方固定安装磁性板（5）用于停驻飞行器（1），在固定轨道（2）和活动轨道（3）之间安装有跟随活动轨道（3）运动的动力盘（6），动力盘（6）的盘面与固定轨道（2）上的永磁体（20）平行相对，在电机的驱动下动力盘（6）旋转切割永磁体（20）产生的磁力线感生的电磁力推动活动轨道（3）带动飞行器（1）向前加速运动，当飞行器（1）加速到一定速度后获得足够的上升力，实现飞行器（1）与活动轨道（3）上的磁性板（5）脱离而独自起飞。
2.根据权利要求1所述的轨道式永磁磁悬浮弹射助飞***，其特征在于：所述固定轨道（2）上的多层永磁体（20）安装在钢轨（23）的内侧，且活动轨道（3）上的多层永磁体（30）安装在钢轨（33）的外侧使得固定轨道（2）上的多层永磁体（20）和活动轨道（3）上的多层永磁体（30）相互对应；固定轨道（2）上的同层永磁体（20）的N-S极方向相同且活动轨道（3）上的同层永磁体（30）的N-S极方向相同，位于相同高度且对应设置的固定轨道（2）上的永磁体（20）和活动轨道（3）上的永磁体（30）的N-S极方向相同；所述固定轨道（2）上的相邻层永磁体（20）的N-S极方向相反且活动轨道（3）上的相邻层永磁体（30）的N-S极方向相反。
3.根据权利要求2所述的轨道式永磁磁悬浮弹射助飞***，其特征在于：所述固定轨道（2）上的钢轨（23）呈“工”字型且与之相对应的活动轨道（3）上的钢轨（33）呈倒“工”字型；所述的永磁体（20、30）均对应设置在钢轨（23、33）自身构成的空间内，相邻层的永磁体（20）之间均填充密封隔离胶（22）且相邻层的永磁体（30）之间均填充密封隔离胶（32）；在钢轨（23）的底部设有用于支撑永磁体（20）的支撑体（21）且在钢轨（33）的底部设有用于支撑永磁体（30）的支撑体（31）。
4.根据权利要求2或3所述的轨道式永磁磁悬浮弹射助飞***，其特征在于：所述固定轨道（2）上的钢轨（23）和活动轨道（3）上的钢轨（33）皆采用导磁性材料制成以增强固定轨道（2）和活动轨道（3）之间的磁力作用，保证活动轨道（3）悬浮的稳定和可靠。
5.根据权利要求1或2所述的轨道式永磁磁悬浮弹射助飞***，其特征在于：所述的永磁体（20）和永磁体（30）分别采用非导磁性板（9）封装在固定轨道（2）和活动轨道（3）上。
6.根据权利要求1所述的轨道式永磁磁悬浮弹射助飞***，其特征在于：所述的飞行器（1）脱离磁性板（5）独自起飞后，电机驱动动力盘（6）反向旋转，则动力盘（6）反向切割固定轨道（2）上的永磁体（20）产生的磁力线，在动力盘（6）上产生反向的感应电磁力对活动轨道（3）进行减速制动。
7.根据权利要求1或6所述的轨道式永磁磁悬浮弹射助飞***，其特征在于：所述的动力盘（6）为铜盘或永磁体盘，且位于动力盘（6）位置处的钢轨（33）上未安装永磁体（30）以防止动力盘（6）旋转运动时切割永磁体（30）产生的磁力线；且若干个动力盘（6）与固定轨道（2）一起构成轨道式永磁磁悬浮弹射助飞***的弹射推进及制动***。
8.根据权利要求1所述的轨道式永磁磁悬浮弹射助飞***，其特征在于：所述飞行器（1）的底部安装有连接在起落架上的铜钢复合板（10），铜钢复合板（10）在磁场力的作用下吸附在磁性板（5）使得飞行器（1）跟随活动轨道（3）一同加速前进，当飞行器（1）获得的上升力大于铜钢复合板（10）和磁性板（5）之间的磁场引力时，飞行器（1）底部的铜钢复合板（10）脱离磁性板（5）使得飞行器（1）起飞。
9.根据权利要求8所述的轨道式永磁磁悬浮弹射助飞***，其特征在于：所述的铜钢复合板（10）包括钢板（8）和位于钢板（8）与磁性板（5）之间的铜板（7），钢板（8）位于铜板（7）的上方使得钢板（8）与磁性板（5）之间有足够吸附力的同时降低飞行器（1）起飞脱离磁性板（5）所需的上升力，飞行器（1）脱离磁性板（5）起飞后，铜钢复合板（10）随同飞行器（1）的起落架一起收入到飞行器机腹内。
10.根据权利要求1或2所述的轨道式永磁磁悬浮弹射助飞***，其特征在于：所述固定轨道（2）的内侧还设有安装在活动轨道（3）上的导向轮（4），导向轮（4）安装在活动轨道（3）中的永磁体（30）上方并位于固定轨道（2）中的钢轨（23）的上端侧壁内侧，当活动轨道（3）在外力作用下发生侧偏时，导向轮（4）碰触到固定轨道（2）上的钢轨（23）并发生反弹以保证活动轨道（3）沿中心运行；该导向轮（4）采用滚动轴承结构使得活动轨道（3）发生侧偏时，导向轮（4）与固定轨道（2）中的钢轨（23）接触时产生滚动摩擦以减小摩擦阻力。
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| GR01 | Patent grant | ||
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Denomination of invention: A track type permanent magnet maglev ejection flight aid system Effective date of registration: 20210923 Granted publication date: 20170426 Pledgee: Nanjing Zidong sub branch of Bank of Nanjing Co., Ltd Pledgor: NANJING ALING ENERGY EFFICIENCY TECH. Co.,Ltd. Registration number: Y2021980009743 |
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