多用途动态储能式舰载机弹射器系统及其使用方法技术方案

本发明专利技术提供一种多用途动态储能式舰载机弹射器系统及其使用方法，包括弹射模块、归位模块和外置动力设备，弹射模块与归位模块结构相同，归位模块与一个以上弹射模块配合进行分散动态蓄能和集中全部动能驱动钢丝绳双向牵引滑梭直线做功，将舰载机弹射升空，该系统结构简单，造价低，能量利用率高，全部是模块化和程控化，弹射质量可调，弹射速度可调，方便加工、安装和训练，是军校训练和娱乐场所必备设备，增加弹射模块的数量或增加蓄能电机和外置动力设备的功率，就可直接用于航母舰载机的弹射，是中国航母的必选装备。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及军工或海军装备
,具体地说是一种多用途动态储能式舰载机弹射器系统及其使用方法。
技术介绍
蒸汽弹射器已经在美国的十个米尼兹级核动力航母上使用，电磁弹射器在陆基机场上试验成功正在福特级核动力航母上试验，上述两种弹射器在应用过程中存在的致命不足是结构复杂、价格昂贵，耗能高，所以只能在核动力航母或超级核动力航母上使用或试验，目前常规动力航母上舰载机只能采用滑跃式起飞，由于没有弹射器，滑跃式起飞的舰载机不能满载起飞，大型固定翼飞机比如反潜机、预警机和货运固定翼机都不能上航母，制约了航母的作战能力制约了中国航母的发展。现有技术中，本专利技术人在201310272662.X号专利，专利技术名称“一种带式舰载机助推器系统及分散蓄能集中随机助推做功方法”一文中公开了一种弹射器模块和分散蓄能集中做功的方法，该弹射模块全部采用外置式动力设备，存在的缺点是弹射模块的功率密度小，动态蓄能功率小，满足弹射60吨以上质量的舰载机需要集成配置较多的弹射模块，因而占用空间大，不能根据不同弹射质量灵活合理分配弹射功率，不能满足国产航母舰载机弹射器的需要。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种多用途动态储能式舰载机弹射器系统及其使用方法。本专利技术的目的是按以下方式实现的，包括弹射模块、归位模块和外置动力设备，弹射模块与归位模块结构相同，归位模块与一个以上弹射模块配合进行分散动态蓄能和集中全部动能驱动钢丝绳双向牵引滑梭直线做功，将舰载机弹射升空，其中：弹射模块的结构是由机箱、传动轴、钢丝绳、盘式制动器、内置蓄能电机、离合器、蓄能取力器、弹射控制器组成，传动轴通过轴承设置在机箱的中间，钢丝绳缠绕在位于机箱中的传动轴上，机箱两侧伸出的传动轴上对称设置有圆盘制动器、蓄能电机、离合器和蓄能取力器；圆盘制动器包括制动盘和制动钳，制动盘的中心与传动轴连接，制动盘的边缘与设置在机箱外侧的制动钳配合，圆盘制动器的外侧设置有内置蓄能电机；内置蓄能电机是由转子和定子绕组组成，转子中心设置有轴承与传动轴转动连接，定子绕组通过电机壳体与机箱两侧连接固定；离合器设置在传动轴的最外端，离合器的内摩擦盘中心与传动轴固定，离合器的外摩擦盘的内侧面与内置蓄能电机的转子外侧面连接固定；蓄能取力器包括凹形蓄能盘和取力器，凹形蓄能盘的內圆与离合器外摩擦盘的外圆连接在一起，取力器与外置动力设备的动力输出轴连接；归位模块只负责将滑梭牵引返回起点，功耗小，内置蓄能电机功率足够不用连接外置动力设备；机箱的顶部设置有跑道沟，跑道沟中设置有导向辊，滑索连接板固定在钢丝绳的中间，钢丝绳经导向辊延伸进跑道沟从托辊组的两个托辊中间穿过，经反向辊和各托辊组顶部的托辊上部滑动返回，再经归位模块机箱上的导向辊与归位模块的传动轴连接；弹射控制器由单片机采用无线遥控方式，控制弹射模块和归位模块中的圆盘制动器和离合器工作，弹射跑道的起点和终点设置有位置传感器为弹射控制器提供控制信号；所述的多用途动态储能式舰载机弹射器系统，外置动力设备是指增加弹射质量时通过蓄能取力器为内置蓄能电机从模块外部获取额外动力的电动机、柴油机或涡轴发动机的一种或两种以上动力设备的组合体。所述的多用途动态储能式舰载机弹射器系统，蓄能取力器是皮带轮、联轴器或离合器中的一种。所述的多用途动态储能式舰载机弹射器系统，离合器是气动离合器或电磁离合器中的一种。多用途动态储能式舰载机弹射器系统的使用方法如下，弹射系统是由弹射模块、归位模块、跑道沟模块、电能调配模块和电能存储模块组成，为了防止多架舰载机同时弹射起飞发生撞机事故，航母上的四套弹射系统多是轮流进行舰载机弹射起飞作业，最多同时弹射起飞两架舰载机，所以将两套以上的弹射系统组成一个大系统，利用电能调配模块对每个弹射模块的内置发电机发出的电能统一调配使用，将电能统一调配到正在弹射作业的弹射系统上或存储到电能存储模块中备用；弹射模块中的内置电机是电动发电两用电机，每台弹射模块上的内置电机在外置动力设备驱动下就是一台小型发电站，一套弹射系统由多台弹射模块组成，一个弹射模块的外置动力功率至少是1万千瓦，三个弹射模块至少是3万千瓦，这是弹射60吨载荷的基本能量配置，一个航母是四套弹射系统，发电量是12万千瓦，弹射系统不仅不用消耗航母的电能还能为航母提供电能，通过统一调配电能，四套弹射系统轮流进行弹射作业，即一套弹射系统进行弹射作业，另外三套弹射系统利用弹射间隙发出的电能为其弹射作业提供充足的电能，通过统一调配电能使四套弹射系统产生的电能相互冗余，非弹射训练时产生的电能还能集中供航母其他用电系统使用，通过电能科学合理调配，能够进一步提高能源的利用率，使国产航母更高效节能。组成弹射系统的弹射模块、归位模块、跑道沟模块、电能调配系统模块和电能存储模块，不仅能在核动力和常规动力航母上组装成弹射系统，也能在陆基机场、岛礁机场组装成弹射系统，还能用于航院和各种娱乐场所组装成模拟娱乐训练系统。本专利技术的有益效果是：结构简单，造价低，能量利用率高，全部是模块化和程控化，弹射质量可调，弹射速度可调，方便加工、安装和训练，增加弹射模块的数量同时增加蓄能电机和外置动力设备的功率，就可直接用于航母舰载机的弹射，将是未来中国航母舰载机弹射器的必选装备。附图说明图1是一种多用途动态储能式舰载机弹射器弹射模块的整体结构示意图。图2是弹射系统实施方式示意图；图3是电能分配原理框图。附图标记说明：机箱1、电机壳体2、传动轴3、取力器4、蓄能盘5、离合器外摩擦盘6、离合器内摩擦盘7、定子绕组8、转子9、制动钳10、制动盘11、弹射甲板12、滑梭13、滑梭连接板14、钢丝绳15、直线轴承16、导向辊17、反向辊18、托辊组19、外置动力设备20、跑道沟21。具体实施方式参照说明书附图对本专利技术机电一体化动态储能式舰载机弹射器系统作以下详细地说明。本专利技术的机电一体化动态储能式舰载机弹射器系统，包括弹射模块、归位模块、外置动力设备、弹射控制器、电能调配模块和电能存储模块，弹射模块与归位模块结构相同，归位模块与一个以上弹射模块配合进行分散动态蓄能和集中全部动能驱动钢丝绳双向牵引滑梭直线做功，滑梭将舰载机弹射升空，其中：弹射模块的结构是由机箱、传动轴、钢丝绳、盘式制动器、内置蓄能电机、离合器、蓄能取力器组成，传动轴通过轴承设置在机箱的中间，钢丝绳排的端部固定在位于机箱中的传动轴上，钢丝绳排的两侧设置有制动盘，与制动盘配合的制动钳固定在机箱的内侧，机箱两外侧伸出的传动轴上对称设置有蓄能电机、离合器和蓄能取力器；内置蓄能电机是由转子和定子绕组组成，转子中心设置有轴承与传动轴转动连接，定子绕组通过电机壳体与机箱两侧连接固定；离合器设置在传动轴的最外端，离合器的内摩擦盘中心与传动轴固定，离合器的外摩擦盘的内侧面与内置蓄能电机的转子外侧面连接固定；蓄能取力器包括凹形蓄能盘和取力器，凹形蓄能盘的內圆与离合器外摩擦盘的外圆连接在一起，取力器与外置动力设备的动力输出轴连接；机箱的顶部设置有跑道沟，跑道沟中设置有导向辊，滑索连接板固定在钢丝绳的中间，钢丝绳经导向辊延伸进跑道沟从托辊组的两个托辊中间穿过，经反向辊和各托辊组顶部的托辊上部滑动返回，再经归位模块机箱上的导向辊与归位模块的传动轴连接；弹射控制器由单片机采用无线遥控方式，控制弹射模块和归位模块本文档来自技高网...

【技术保护点】
多用途动态储能式舰载机弹射器系统，其特征在于包括弹射模块、归位模块、外置动力设备、弹射控制器、电能调配模块和电能存储模块，弹射模块与归位模块结构相同，归位模块与一个以上弹射模块配合进行分散动态蓄能和集中全部动能驱动钢丝绳双向牵引滑梭直线做功，滑梭将舰载机弹射升空，其中：弹射模块的结构是由机箱、传动轴、钢丝绳、盘式制动器、内置蓄能电机、离合器、蓄能取力器组成，传动轴通过轴承设置在机箱的中间，钢丝绳排的端部固定在位于机箱中的传动轴上，钢丝绳排的两侧设置有制动盘，与制动盘配合的制动钳固定在机箱的内侧，机箱两外侧伸出的传动轴上对称设置有蓄能电机、离合器和蓄能取力器；内置蓄能电机是由转子和定子绕组组成，转子中心设置有轴承与传动轴转动连接，定子绕组通过电机壳体与机箱两侧连接固定；离合器设置在传动轴的最外端，离合器的内摩擦盘中心与传动轴固定，离合器的外摩擦盘的内侧面与内置蓄能电机的转子外侧面连接固定；蓄能取力器包括凹形蓄能盘和取力器，凹形蓄能盘的內圆与离合器外摩擦盘的外圆连接在一起，取力器与外置动力设备的动力输出轴连接；机箱的顶部设置有跑道沟，跑道沟中设置有导向辊，滑索连接板固定在钢丝绳的中间，钢丝绳经导向辊延伸进跑道沟从托辊组的两个托辊中间穿过，经反向辊和各托辊组顶部的托辊上部滑动返回，再经归位模块机箱上的导向辊与归位模块的传动轴连接；弹射控制器由单片机采用无线遥控方式，控制弹射模块和归位模块中的圆盘制动器和离合器工作，弹射跑道的起点和终点设置有位置传感器为弹射控制器提供控制信号；弹射器系统分散蓄能集中做功原理如下：一艘航母按四个弹射系统配置，每个弹射系统与一个电能调配模块和一个电能存储模块连接，电能调配模块还通过数据线与弹射控制器连接接受分配电能的指令；1）每个弹射模块设置两个内置蓄能电机，同时通过变频器控制内置蓄能电机的转速，内置蓄能电机的转子在传动轴上空载转动同时带动蓄能取力器转动进入动态蓄能状态，取力器上的蓄能凹盘是一个与电机转子直径质量相当的飞轮，盘式制动器处于制动状态，离合器处于释放状态，传动轴静止，缠绕在传动轴上的钢丝绳不对滑梭牵引做功，静止在归位模块上方的弹射跑道起点；在弹射模块弹射大质量物体时，两个内置蓄能电机分别通过两个蓄能取力器与两个外置动力设备连接，获取额外的轴功率以增加模块的弹射功率；两个蓄能电机不通电时，由两台外置动力设备通过蓄能取力器带动其转动，两个蓄能电机作飞轮使用；由于两个内置蓄能电机和两个外置动力设备能够通过取力器将轴功率分开或合并，使弹射模块能够灵活地选择不同的轴功率弹射不同质量的舰载机；若干弹射模块纵向排列在跑道沟的底部，每个弹射模块都有一组钢丝绳连接在传动轴与滑梭之间，以纤夫拉纤或众人把河的方式把所有内置蓄能电机、蓄能取力器和外置动力设备的转动轴功率传递给滑梭，滑梭则把牵引功率和牵引速度传递给舰载机；2）舰载机滑行到弹射跑道的起始端，舰载机的牵引杆与滑梭钩挂在一起进入准备弹射状态；3）指挥员通过无线遥控器发出弹射信号，弹射控制器控制离合器吸合，内置蓄能电机进入动态蓄能做工状态，传动轴通过离合器向内置蓄能电机的转子取力，传动轴转动牵引钢丝绳在传动轴上缠绕，每缠绕一圈，钢丝绳就牵引滑梭行进一个周长的长度，同时增加一个加速度，当传动轴在设定的转速下3秒内100米长的钢丝绳全部缠绕到传动轴上时，滑梭就将舰载机模拟训练车牵引到弹射跑道终点，舰载机就能加速到设定的加速度，调节内置蓄能电机的转速就能获得所需要的设定弹射速度；4）当滑梭行进到弹射跑道终点时，触发制动传感器，弹射模块和归位模块的盘式制动器同时制动，弹射模块的离合器同时释放，传动轴不再从内置蓄能电机上取力，传动轴瞬间刹车制动，同时钢丝绳反向牵引滑梭制动，滑梭质量产生的弹射惯性被钢丝绳的弹性张力抵消，滑梭停止在弹射跑道终点；5）弹射控制器控制弹射模块和归位模块的盘式制动器同时制动延时1‑3秒，再同时释放，归位模块的离合器吸合，传动轴向转动的内置蓄能电机转子取力，传动轴转动反向缠绕弹射介质，牵引滑梭返回弹射跑道起点时，同时触发起点传感器，弹射控制器再次控制弹射模块和归位模块的盘式制动器同时制动，归位模块离合器释放，滑梭静止在弹射跑道起点，等待下次弹射信号。...

【技术特征摘要】
1.多用途动态储能式舰载机弹射器系统，其特征在于包括弹射模块、归位模块、外置动力设备、弹射控制器、电能调配模块和电能存储模块，弹射模块与归位模块结构相同，归位模块与一个以上弹射模块配合进行分散动态蓄能和集中全部动能驱动钢丝绳双向牵引滑梭直线做功，滑梭将舰载机弹射升空，其中：弹射模块的结构是由机箱、传动轴、钢丝绳、盘式制动器、内置蓄能电机、离合器、蓄能取力器组成，传动轴通过轴承设置在机箱的中间，钢丝绳排的端部固定在位于机箱中的传动轴上，钢丝绳排的两侧设置有制动盘，与制动盘配合的制动钳固定在机箱的内侧，机箱两外侧伸出的传动轴上对称设置有蓄能电机、离合器和蓄能取力器；内置蓄能电机是由转子和定子绕组组成，转子中心设置有轴承与传动轴转动连接，定子绕组通过电机壳体与机箱两侧连接固定；离合器设置在传动轴的最外端，离合器的内摩擦盘中心与传动轴固定，离合器的外摩擦盘的内侧面与内置蓄能电机的转子外侧面连接固定；蓄能取力器包括凹形蓄能盘和取力器，凹形蓄能盘的內圆与离合器外摩擦盘的外圆连接在一起，取力器与外置动力设备的动力输出轴连接；机箱的顶部设置有跑道沟，跑道沟中设置有导向辊，滑索连接板固定在钢丝绳的中间，钢丝绳经导向辊延伸进跑道沟从托辊组的两个托辊中间穿过，经反向辊和各托辊组顶部的托辊上部滑动返回，再经归位模块机箱上的导向辊与归位模块的传动轴连接；弹射控制器由单片机采用无线遥控方式，控制弹射模块和归位模块中的圆盘制动器和离合器工作，弹射跑道的起点和终点设置有位置传感器为弹射控制器提供控制信号；弹射器系统分散蓄能集中做功原理如下：一艘航母按四个弹射系统配置，每个弹射系统与一个电能调配模块和一个电能存储模块连接，电能调配模块还通过数据线与弹射控制器连接接受分配电能的指令；1）每个弹射模块设置两个内置蓄能电机，同时通过变频器控制内置蓄能电机的转速，内置蓄能电机的转子在传动轴上空载转动同时带动蓄能取力器转动进入动态蓄能状态，取力器上的蓄能凹盘是一个与电机转子直径质量相当的飞轮，盘式制动器处于制动状态，离合器处于释放状态，传动轴静止，缠绕在传动轴上的钢丝绳不对滑梭牵引做功，静止在归位模块上方的弹射跑道起点；在弹射模块弹射大质量物体时，两个内置蓄能电机分别通过两个蓄能取力器与两个外置动力设备连接，获取额外的轴功率以增加模块的弹射功率；两个蓄能电机不通电时，由两台外置动力设备通过蓄能取力器带动其转动，两个蓄能电机作飞轮使用；由于两个内置蓄能电机和两个外置动力设备能够通过取力器将轴功率分开或合并，使弹射模块能够灵活地选择不同的轴功率弹射不同质量的舰载机；若干弹射模块纵向排列在跑道沟的底部，每个弹射模块都有一组钢丝绳连接在传动轴与滑梭之间，以纤夫拉纤或众人把河的方式把所有内置蓄能电机、蓄能取力器和外置动力设备的转动轴功率传递给滑梭，滑梭则把牵引功率和牵引速度传递给舰载机；2）舰载机滑行到弹射跑道的起始端，舰载机的牵引杆与滑梭钩挂在一起进入准备弹射状态；3）指挥员通过无线遥控器发出弹射信号，弹射控制器控制离合器吸合，内置蓄能电机进入动态蓄能做工状态，传动轴通过离合器向内置蓄能电机的转子取力，传动轴转动牵引钢丝绳在传动轴上缠绕，每缠绕一圈，钢丝绳就牵引滑梭行进一个周长的长度，同时增加一个加速度，当传动轴在设定...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨祥红，姜明，姜鹏，任毅，孙晋艳，郝晔，
申请(专利权)人：济南环太机电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37