CN105501458B - 轨道滑车链舰载机弹射器 - Google Patents

Abstract

轨道滑车链舰载机弹射器是一种机械式弹射器。该弹射器制造工艺简单，可以借鉴高速铁路的制造技术，不存在技术瓶颈。本发明采用的技术方案是：在航母飞行甲板（6）下面竖直方向，围绕飞机库及其它舱室敷设两对环形铁轨（4、5）和电力接触网，形状如同田径跑道。铁轨上运行一列头尾相连的由众多滑车组成的环形滑车链，滑车之间采用连接杆及电缆连接，滑车按功能分为受电滑车、驱动滑车和弹射牵引滑车。***运动部分总质量大于60吨，滑车链运行速度100米∕秒。当操作手柄（1）向后拉动滑板（3）使滑梭（2）的钩子掉进轨道内时，钩子就会钩住滑车上的弹射牵引杆，弹射开始。到了轨道末端，固定凸块（7）压下牵引杆完成脱钩，弹射结束。

Description

轨道滑车链舰载机弹射器

技术领域

本发明涉及一种舰载机弹射器，特别是涉及一种机械式舰载机弹射器。

背景技术

现阶段弹射器主要有两种，蒸汽弹射器和电磁弹射器，目前使用的主要是蒸汽弹射器。蒸汽弹射器是一项复杂的***工程，除了弹射器本身的设备，还有海水淡化设备、贮水池、高压水泵、锅炉、加热装置等诸多附属设施。据已公开资料显示，现役蒸汽弹射器总重量接近500吨，平均每次弹射消耗近700公斤蒸汽。淡水对航母来说是很宝贵的，海水淡化需要消耗能源。此外蒸汽弹射器还存在维护成本大，U型密封条更换频繁而又十分麻烦等缺点。电磁弹射器与蒸汽弹射器相比有很多优点，但也存在一些缺点，一是弹射时消耗大量电能，对于常规动力航母来说，发电能力有限，无法满足弹射器的需要，只能装在核动力航母上。二是电磁辐射严重，对舰上电子设备造成严重干扰，必须做好电磁防护。

除了以上缺点外，无论是蒸汽弹射器还是电磁弹射器都存在一个共同缺点：制造技术存在瓶颈。蒸汽弹器的储气罐、开口气缸和金属密封条对材料、加工工艺要求极高。电磁弹射器的高功率循环变频器具有极高的技术含量。大多数国家无力克服这些技术困难，所以目前世界上只有少数国家的航母安装弹射器，且这些弹射器大多产自美国。

发明内容

为了克服现有弹射器的制造困难，本发明提供了一种机械式弹射器的制造方案。该弹射器制造工艺简单不存在技术瓶颈。与现有弹射器相比具有体积小、重量轻、不消耗淡水、不消耗大量电能的优点。

本发明采用技术方案是：在航母的飞行甲板（图1中6）下面竖直方向，围绕飞机库及其它舱室敷设两对环形铁轨，内外环各一对（图1中4、5），形状如同田径跑道，之不过它不是水平布置而是竖直布置。铁轨上运行一列头尾相连的环形滑车链（图2所示），滑车之间采用连接杆（图2中10）连接起来，链中有一辆滑车装有牵引杆（图2中15），当甲板上的弹射滑梭（图1中2）钩住牵引杆时，滑车链凭借本身的惯性牵引飞机高速向前滑行。

挂钩：弹射挂钩是通过装在弹射轨道首端的挂钩屏蔽滑板（3）控制，当3***作手柄（1）向后拉到一定位置时，钩子掉进轨道中，高速运行的牵引杆（15）就会被钩子挂住，弹射开始。脱钩：脱钩是通过装在弹射轨道末端的脱钩屏蔽凸块（7）实现，当牵引杆带动钩子运行到轨道末端时，牵引杆被凸块7压下与钩子脱离，弹射结束。

弹射器主要参数：运动部分总质量大于60吨，驱动功率大于1200kw，滑车链总长度约200米，弹射距离80米，滑车链运行速度100米/秒。按舰载机起飞速度80米/秒计算，弹射器输出能量108兆焦，介于美国的蒸汽弹射器和电磁弹射器之间。采用1200kw的驱动功率，每弹射一架30吨重的飞机需要80秒时间补充能量，如果嫌时间长可以增加驱动功率。

弹射滑梭返回：方案一：制作一台沿滑槽行驶的遥控电动牵引车，飞机弹出后，首端操作人员按下牵引车前进按钮，牵引车自动驶向末端，到达末端后，末端操作人员先将滑梭钩子抬起锁好（使钩子离开弹射滑槽），然后再将滑梭挂到牵引车上，按下返回按钮将滑梭拖回首端。方案二：滑梭进入缓冲区后自动与滑槽脱离落进回收网，集中送回首端，首端在滑槽中始终保持两个滑梭，这样可以避免因装入滑梭延误时间。

附图说明

图1是弹射器整体示意图，图A─A、B─B是图1的轨道剖面图，图2是滑车链结构示意图，图3是牵引杆结构示意图，图4是供电变压器与驱动电机绕组接线图，图5是方案二轨道结构示意图，图C─C、D─D是图5的轨道剖面图，图6是方案二的滑车链结构示意图，图E─E是图6的连接钢索及电缆剖面图，图7是方案三的轨道结构示意图，图8是方案三的滑车链结构示意图。

图中：1─操作手柄，2─弹射滑梭，3─挂钩屏蔽滑板，4─内环铁轨，5─外环铁轨，6─飞行甲板，7─脱钩屏蔽凸块， 8─电力接触网，9─弹射滑槽，10─连接杆及电缆，11─受电弓，12─普通轮轴, 13─滑车链张紧弹簧，14─加强轮轴，15─牵引杆，16─弹射缓冲弹簧，17─内轨轮，18─外轨轮，19─驱动电机，20─拉力弹簧，21─压力弹簧，,22─供电变压器绕组，23─驱动电机绕组，24─滚轮，25─钢索，26─电缆，27─直线驱动电机定子模块，28─直线驱动电机动子模块。

具体实施方式

制造技术可以参照高铁相关技术，只是尺寸缩小而已。

滑车结构：每辆滑车两根轴，每根轴安装两对轮子，内外铁轨各一对（图2中17、18），轮子外形为锥型踏面。安装两对轮子的目的是内外铁轨对应各自的轮子，防止滑车变轨时因轮子改变转动方向产生摩擦。轮子分两种，一是滑动轮，轮与轴之间安装轴承；二是驱动轮，轮与轴之间固定。

驱动方式：为了简化设备，首先考虑三相交流供电方式，在轨道内敷设电力接触网（图A─A中8），接触网为两相，另外一相用铁轨作导体，供电变压器和驱动电机绕组接线如图4所示。滑车分几种类型，车上安装飞机牵引杆（图2中15）为牵引滑车、安装受电弓（图2中11 ）为受电滑车、安装电动机（图2中19）为驱动滑车。驱动滑车占多数，受电滑车占少数，牵引滑车只需一辆。无动力滑车8个轮子均为滑动轮。驱动滑车有所不同，每根轴各有一对驱动轮（图2中18）和滑动轮（图2中17），分别对应内轨和外轨。

为了保证雨天或启用消防设备后仍能正常使用，电气设备需按户外标准设计。除牵引滑车外，其它滑车最好安装防护罩；为了简化驱动滑车结构，用一台电动机驱动两根轴，电动机纵向布置、两头输出动力。关于滑车进入圆弧段时两根轴的差速问题，可以通过改变圆弧段铁轨的踏面形状来解决；牵引滑车前后分别用弹簧与其它滑车连接，前端为弹射缓冲弹簧（图2中16），后端为滑车链张紧弹簧（图2中13）；为了方便维修，采用螺栓将铁轨固定在舰体上，而非焊接；为了降低噪音，铁轨与舰体之间加装减震橡胶垫。驱动功率可以参照高铁动力参数20kw/吨估算。

参考方案一：滑车数量68辆，其中牵引滑车1辆、受电滑车3辆、驱动滑车64辆。滑车长度1.5米，连接杆长度1.44米。三相交流供电，线电压3.0kv。每辆驱动滑车安装一台20kw三相异步电动机。为了在不使用降压变压器的情况下避免使用高压大功率电机，将驱动滑车分成8组，每组8辆，将8台电机的定子绕组串联连接。电机需要专门设计，绕组的匝间绝缘按0.4kv设计，相间和对地绝缘按3.0kv设计。每辆滑车自重700公斤，每台电机重200公斤左右，加上连接杆、电缆等，运动部分总质量60吨左右，驱动功率1280kw。

参考方案二：滑车数量26辆，其中牵引滑车1辆、驱动滑车24辆、配重滑车1辆，每辆重2.3吨（驱动滑车含电机重量）。滑车长1.5米（越短越好），每辆驱动滑车安装一台55kw电机。三相交流供电，线电压3.0kv。驱动滑车分成3组，每组8辆，每组中有一辆安装受电弓。电机绝缘设计和绕组链接方式与方案一相同。每辆滑车之间用钢索和电缆相连（图6中25、26），钢索长度6米左右。在轨道弧形段的内侧安装若干滚轮支撑钢索（图5中24）。电缆穿在弹簧中间（图E─E中26），过弯时弹簧与滚轮接触，防止电缆磨损。***运动部分总质量60吨左右，驱动功率1320kw。

参考方案三：采用三相异步直线电动机驱动（电机参数需要具体设计），在轨道直线段的内侧安装驱动电机定子模块（图7中27），在驱动滑车上安装动子模块（图8中28）。与前两个方案相比，该方案构造精致、设备简单，无需接触网和受电弓，维修方便、运行可靠。由于动子模块是平板形状，可以有效降低轨道截面积；由于滑车上所有轮子都是滑动轮，不存在曲线段的差速问题，无需专门设计铁轨踏面。缺点：定子端部磁场畸变造成损耗大、效率低；定子部分不参与储能，增加一些额外重量；为了减小气隙改善直线电机性能，对轨道的平直度和滑车的加工精度要求较高，由此给制造和安装带来一定麻烦。

Claims (2)

1.一种轨道滑车链舰载机弹射器，其是***上用来协助飞机起飞的机械装置，其特征是：在航母的飞行甲板下面竖直方向、围绕飞机库及其它舱室敷设两对环形铁轨，内外环各一对；两对环形铁轨上运行一列头尾相连、由若干辆滑车连接而成的环形滑车链；所述环形滑车链采用三相交流供电方式，在轨道内敷设电力接触网，接触网为两相，另外一相用铁轨作导体；环形滑车链中有一辆滑车装有能够被甲板上的弹射滑梭钩住的弹射牵引杆，当甲板上的弹射滑梭钩住牵引杆时，滑车链牵引飞机高速向前滑行；弹射轨道首端装有控制弹射滑梭与牵引杆挂钩的屏蔽滑板，弹射轨道末端装有控制弹射滑梭与牵引杆脱钩的固定凸块。

2.根据权利要求1所述的一种轨道滑车链舰载机弹射器，其特征是：每辆滑车装有两根车轴，每根车轴装有两对轮子，分别对应内环铁轨和外环铁轨。