一种同步式舰载机弹射器及分散蓄能集中做功的方法技术

本发明专利技术提供一种同步式舰载机弹射器及分散蓄能集中做功的方法，包括风动设备、做功隧道、滑梭牵引车和控制器，控制器控制风动设备将高压空气分别引入做功隧道的两端，驱动位于做功隧道中的滑梭牵引车高速往返运动，带动滑梭从起点弹射到终点将舰载机弹射升空，然后带动滑梭自动返回到弹射起点，实现风动设备将动能向舰载机的传递，与现有技术的各种传统弹射器相比，具有结构简单，易于加工，工作可靠，人机功效高、占用空间小，能量利用率高，节能90％以上，对环境无污染，易于维修，因此隧道式舰载机弹射器弹射器可以在各种动力形式的航母或陆基机场上列装使用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及航母装备
，具体地说是一种同步式舰载机弹射器及分散蓄能集中做功的方法。
技术介绍
目前能看到重复运行的航母弹射器主要有二种，一种是美国10个航母战斗群上公开使用蒸汽弹射器，传统蒸汽弹射器是两根开口汽缸，加工精度高，加工难度大，耐用性差，需要经常维修，每弹射500-1000架次就要大修三个月，维修人员500人以上，汽缸活塞摩擦阻力大，能量转化率低、使用效率低，维修成本高，且蒸汽弹射器需要核反应堆提供高压蒸汽，还需要两个200立方米的蒸汽储罐，占用空间大，系统复杂，制造工艺只有美国掌握。第二种是美国正在研发的电磁弹射器，存在的不足是结构复杂，成本高，耗能高，电功率10万千瓦相当于整个上海市的用电量，使用时，10万千瓦的电能要经过强制蓄能机构转换成旋转动能存储起来，用时将旋转动能再转换成电能，转换成的电能输送给直线电机中的超导线圈转换成磁能，磁能驱动动子产生带动滑梭移动的动能，经过四次能量转换，10万千瓦的电能已经损耗掉60％以上，实际做功的电能不足30％。而且转换过程不仅产生大量的废热需要低温冷却系统迅速冷却，每次弹射还要产生超强磁暴，高强度的磁暴会对舰载雷达通讯设备产生严重损坏，因此巨大的功耗电磁弹射器只能在美国的福特级超级核动力航母上使用，而且研究者也公开表示，电磁弹射器能否完全代替蒸汽弹射器在未来服役航母上使用，目前仍是未知数，目前只有美国掌握电磁弹射技术，对于那些刚刚起步建造常规动力航母的国家，花巨资去研制具有众多弊端的电磁弹射器，的确是一种盲目的得不偿失的选择。蒸汽弹射器采用的两条开口汽缸和电磁弹射器采用的直线电机，两种弹射器的3秒内的单体功耗分别是7万千瓦和10万千瓦，功耗之大及级制造难度之大是可以想象的。通过对现有技术的两种舰载机弹射器研究可以看出，舰载机弹射器就是一种将电能或流体介质势能瞬间转换成滑梭在弹射跑道上带动舰载机高速滑行的动能转换机构，科学选择能量转换机制是舰载机弹射器能否实用、耐用、节能高效和降低加工工艺和成本的关键。
技术实现思路
本专利技术的技术任务是解决现有技术的不足，提供一种同步式舰载机弹射器及分散蓄能集中做功的方法。众所周知，涡扇发动机和涡轴发动机是迄今为止人们制造出的功率密度最高的动力设备，涡扇发动机目前被广泛应用在航空航天领域，比如民航飞机发动机，运载火箭发动机，蜗轴发动机被广泛应用在直升机、燃气轮机等
，因此涡扇发动机和涡轴发动机可以在舰载机弹射器上应用以减少舰载机在航母上的占用空间和提高弹射舰载机的吨位。本专利技术的技术方案是按以下方式实现的，采用若干套单体风动设备并联或串联的方式分散蓄能，然后通过控制器统一控制同步做功将动能集中到滑梭上，让滑梭做功与舰载机的起飞速率相同步，驱动舰载机在短距跑道上起飞。一种同步式舰载机弹射器，包括风动设备、做功隧道、滑梭牵引车和控制器，控制器控制风动设备将高压空气分别引入做功隧道的两端，驱动位于做功隧道中的滑梭牵引车高速往返运动，带动滑梭从起点弹射到终点将舰载机弹射升空，然后带动滑梭自动返回到弹射起点，实现风动设备将动能向舰载机的传递，其中：风动设备包括弹射风动设备和返回风动设备，弹射风动设备和返回风动设备分别设置在做功遂道的两侧或底部，弹射风动设备通过送风管道与做功隧道的右端弹射起点连接，返回风动设备通过送风管道与做功隧道左端弹射终点连接，做功隧道的右端弹射起点和左端返回终点的端部还设置有空气排放阀，做功隧道的两端部还设置有缓冲阻尼器、起点传感器和终点传感器，起点传感器和终点传感器通过数据线与控制器连接，在送风管道上还设置有风速传感器、风压传感器、温度传感器和冷却系统；做功隧道的上部开口设置有复合甲板，复合甲板中间设置有开缝，复合甲板是由安装板、密封条和跑道甲板由下向上复合组成，安装板固定在送风管道的顶部，安装板和跑道甲板相对水平伸向做功隧道中间并保留开缝，夹在安装板和跑道甲板之间的两根密封条的相对边在开缝处向下弯曲组成唇形密封结构；滑梭牵引车的两端设置有与做功隧道截面形状相吻合的密封板，密封板的外侧设置有与做功隧道截面形状相吻合的弹性密封件，滑梭牵引车的中间顶部设置有滑梭连接板，滑梭连接板的顶边穿过复合甲板的中间开缝向上伸出与滑梭连接在一起，滑梭牵引车的上下和两侧还设置有导向轮，导向轮与做功隧道的两侧和底部滚动连接，顶部的导向轮与安装板底部滚动连接；控制器是由遥控器、单片机组成，遥控器通过单片机接收终点传感器、起点传感器、风速传感器、温度传感器、风压传感器、风动设备功率控制器的工作参数，并控制高压空气供应设备的功率输出、控制换向阀、空气排放阀的开闭和冷却系统的工作，实现滑梭的弹射、返回和弹射功率输出。所述的一种同步式舰载机弹射器，风动设备是电动机驱动的串联式轴流风机、蜗轴发动机驱动的轴流风机或涡扇发动机。所述的一种同步式舰载机弹射器，终点传感器、起点传感器是红外光电传感器或磁感应式传感器。所述的一种同步式舰载机弹射器，风动设备功率控制器是涡扇发动机、蜗轴发动机的油门控制器或串联式轴流风机电机的变频器。所述的一种同步式舰载机弹射器，缓冲阻尼器是弹簧、气压缸或弹性海绵垫中的一种或两种以上的复合体。一种同步式舰载机弹射器的分散蓄能集中做功方法，包括风动设备、做功隧道、滑梭牵引车和控制器，控制器控制风动设备将高压空气分别引入做功隧道的两端，驱动位于做功隧道中的滑梭牵引车高速往返运动，带动滑梭从起点弹射到终点将舰载机弹射升空，然后带动滑梭自动返回到弹射起点，实现风动设备将动能向舰载机的传递，具体弹射步骤如下：设定做功隧道的右端为弹射起点，左端为弹射终点，用航空涡扇发动机或蜗轴发动机驱动轴流风机作风动设备产生高压空空气流；准备弹射舰载机时，做功隧道两端的空气排放阀打开，控制器启动若干台弹射风动设备高速运转使其同时处于分散蓄能状态，涡喷发动机或蜗轴发动机工作喷出的气流，不仅有高流量和高风压，还具有2000℃以上的高温，高温气流将送风管道加热形成蓄热锅炉，弹射风动设备产生的高压空气流通过送风管道进入做功隧道的起点，从做功隧道起点的空气排放阀排空，此时滑梭牵引车位于做功隧道的起点，滑梭位于复合甲板开缝的右端弹射器点上，舰载机前起落架的牵引杆与滑梭钩挂连接在一起，舰载机处于待命起飞准备状态；当飞行塔台发出舰载机弹射起飞命令后，控制器立即控制关闭做功隧道起点处的空气排放阀，若干台高速运转处于分散蓄能状态的弹射风动设备产生的高压空气流立即集中进入做功隧道右端的起点，同时冷却系统向送风管道内喷入水雾和低压水蒸气，水雾和低压水蒸气在送气管道内与弹射风动设备尾喷出的高温空气流混合立即汽化膨胀，在降低送风管道温度的同时，产生高于原来体积数倍的高温高压混合气体作用在滑梭牵引车的右端，驱动滑梭牵引车高速向做功隧道的左端移动，同时带动甲板上面的滑梭从跑道起点移动到终点，完成风动设备的动能与速度通过滑梭向舰载机的传递，将舰载机弹射升空，由于弹射风动设备与舰载机的发动机都属于喷汽发动机，弹射风动设备的推力远远大于舰载机的发动机推力，且加速速率与舰载机相同步，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种同步式舰载机弹射器，其特征在于包括风动设备、做功隧道、滑梭牵引车和控制器，控制器控制风动设备将高压空气分别引入做功隧道的两端，驱动位于做功隧道中的滑梭牵引车高速往返运动，带动滑梭从起点弹射到终点将舰载机弹射升空，然后带动滑梭自动返回到弹射起点，实现风动设备将动能向舰载机的传递，其中：风动设备包括弹射风动设备和返回风动设备，弹射风动设备和返回风动设备分别设置在做功遂道的两侧或底部，弹射风动设备通过送风管道与做功隧道的右端弹射起点连接，返回风动设备通过送风管道与做功隧道左端弹射终点连接，做功隧道的右端弹射起点和左端返回终点的端部还设置有空气排放阀，做功隧道的两端部还设置有缓冲阻尼器、起点传感器和终点传感器，起点传感器和终点传感器通过数据线与控制器连接，在送风管道上还设置有风速传感器、风压传感器、温度传感器和冷却系统；做功隧道的上部开口设置有复合甲板，复合甲板中间设置有开缝，复合甲板是由安装板、密封条和跑道甲板由下向上复合组成，安装板固定在送风管道的顶部，安装板和跑道甲板相对水平伸向做功隧道中间并保留开缝，夹在安装板和跑道甲板之间的两根密封条的相对边在开缝处向下弯曲组成唇形密封结构；滑梭牵引车的两端设置有与做功隧道截面形状相吻合的密封板，密封板的外侧设置有与做功隧道截面形状相吻合的弹性密封件，滑梭牵引车的中间顶部设置有滑梭连接板，滑梭连接板的顶边穿过复合甲板的中间开缝向上伸出与滑梭连接在一起，滑梭牵引车的上下和两侧还设置有导向轮，导向轮与做功隧道的两侧和底部滚动连接，顶部的导向轮与安装板底部滚动连接；控制器是由遥控器、单片机组成，遥控器通过单片机接收终点传感器、起点传感器、风速传感器、温度传感器、风压传感器、风动设备功率控制器的工作参数，并控制高压空气供应设备的功率输出、控制换向阀、空气排放阀的开闭和冷却系统的工作，实现滑梭的弹射、返回和弹射功率输出。...

【技术特征摘要】
1.一种同步式舰载机弹射器，其特征在于包括风动设备、做功隧道、滑梭牵
引车和控制器，控制器控制风动设备将高压空气分别引入做功隧道的两端，驱动
位于做功隧道中的滑梭牵引车高速往返运动，带动滑梭从起点弹射到终点将舰载
机弹射升空，然后带动滑梭自动返回到弹射起点，实现风动设备将动能向舰载机
的传递，其中：
风动设备包括弹射风动设备和返回风动设备，弹射风动设备和返回风动设备
分别设置在做功遂道的两侧或底部，弹射风动设备通过送风管道与做功隧道的右
端弹射起点连接，返回风动设备通过送风管道与做功隧道左端弹射终点连接，做
功隧道的右端弹射起点和左端返回终点的端部还设置有空气排放阀，做功隧道的
两端部还设置有缓冲阻尼器、起点传感器和终点传感器，起点传感器和终点传感
器通过数据线与控制器连接，在送风管道上还设置有风速传感器、风压传感器、
温度传感器和冷却系统；
做功隧道的上部开口设置有复合甲板，复合甲板中间设置有开缝，复合甲板
是由安装板、密封条和跑道甲板由下向上复合组成，安装板固定在送风管道的顶
部，安装板和跑道甲板相对水平伸向做功隧道中间并保留开缝，夹在安装板和跑
道甲板之间的两根密封条的相对边在开缝处向下弯曲组成唇形密封结构；
滑梭牵引车的两端设置有与做功隧道截面形状相吻合的密封板，密封板的外
侧设置有与做功隧道截面形状相吻合的弹性密封件，滑梭牵引车的中间顶部设置
有滑梭连接板，滑梭连接板的顶边穿过复合甲板的中间开缝向上伸出与滑梭连接
在一起，滑梭牵引车的上下和两侧还设置有导向轮，导向轮与做功隧道的两侧和
底部滚动连接，顶部的导向轮与安装板底部滚动连接；
控制器是由遥控器、单片机组成，遥控器通过单片机接收终点传感器、起点
传感器、风速传感器、温度传感器、风压传感器、风动设备功率控制器的工作参
数，并控制高压空气供应设备的功率输出、控制换向阀、空气排放阀的开闭和冷
却系统的工作，实现滑梭的弹射、返回和弹射功率输出。
2.根据权利要求1所述的一种同步式舰载机弹射器其特征在于，风动设备是
电动机驱动的串联式轴流风机、蜗轴发动机驱动的轴流风机或涡扇发动机。
3.根据权利要求1所述的一种同步式舰载机弹射器，其特征在于，终点传感
器、起点传感器是红外光电传感器或磁感应式传感器。
4.根据权利要求1所述的一种同步式舰载机弹射器，其特征在于，风动设备
功率控制器是涡扇发动机、蜗轴发动机的油门控制器或串联式轴流风机电机的变
频器。
5.根据权利要求1所述的一种同步式舰载机弹射器，缓冲阻尼器是弹簧、气

\t压缸或弹性海绵垫中的一种或两种以上的复合体。
6.一种同步式舰载机弹射器的分散蓄能集中做功方法，其特征在于，包括风
动设备、做功隧道、滑梭牵引车和控制器，控制器控制风动设备将高压空气分别
引入做功隧道的两端，驱动位于做功隧道中的滑梭牵引车高速往返运动，带动滑
梭从起点弹射到终点将舰载机弹射升空，然后带动滑梭自动返回到弹射起点，实
现风动设备将动能向舰载机的传递，具体弹射步骤如下：
设定做功隧道的右端为弹射起点，左端为弹射终点，用航空涡扇发动机或蜗
轴发动机驱动轴流风机作风动设备产生高压空空气流；
准备弹射舰载机时，做功隧道两端的空气排放阀打开，控制器启动若干台弹
射风动设备高速运转使其同时处于分散蓄能状态，涡喷发动机或蜗轴发动机工作
喷出的气流，不仅有高流量和高风压，还具有2000℃以上的高温，高温气流将送
风管道加热形成蓄热锅炉，弹射风动设备产生的高压空气流通过送风管道进入做
功隧道的起点，从做功隧道起点的空气排放阀排空，此时滑梭牵引车位于做功隧
道的起点，滑梭位于复合甲板开缝的右端弹射起点上，舰载机前起落架的牵引杆
与滑梭钩挂连接在一起，舰载机处于待命起飞准备状态；
当飞行塔台发出舰载机弹射起飞命令后，控制器立即控制关闭做功...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜明，杨宏伟，李长红，王华荣，霍刚，
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