一种弹射器制造技术

本发明专利技术一种弹射器，用于航母舰载机的弹射起飞和运载火箭的冷发射及各种导弹的垂直发射系统。本发明专利技术先将原动机发出的机械能通过飞轮储能，然后再由准恒速旋转的变螺距螺杆驱动牵引小车实现弹射。当牵引小车上的滑块插入变螺距螺杆的起始槽后，变螺距螺杆便能通过螺旋升角升降变化的螺线槽和结束槽将恒加速度的弹射和制动停车这一整套精准运动一气呵成；多滑块液压均衡受力机构可以在一条变螺距螺线槽里同时使用多个滑块，解决了单个滑块无法提供足够推力的问题。本发明专利技术原动机功率小，系统重量轻、效率高，弹射加速度平稳、弹射频率高，制造工艺简单、成本低廉，抗电磁打击能力强，维修保养简单，维修人员少，综合性能优于蒸汽弹射器和电磁弹射器。

【技术实现步骤摘要】
一种弹射器
本专利技术涉及一种弹射器，适用于航母舰载机的弹射起飞和运载火箭的冷发射及各种导弹的垂直发射系统。
技术介绍
众所周知，舰载机采用弹射器起飞的主要优点是可以保证舰载战斗机满载起飞，从而充分发挥舰载机的作战半径和战斗力。现有在服役的航母舰载机弹射器主要有蒸汽弹射和电磁弹射两种形式。蒸汽弹射器是先将水通过锅炉烧成将高温、高压水蒸汽存储在专门的高压容器中，然后通过一个特殊的开口气缸和活塞转将高压水蒸气转化为弹射动力；电磁弹射则是将存储在电容器或蓄电池或飞轮电池里的电能通过一套电力电子变换器激励直线电机的定子，驱使直线电机的动子推动舰载机运动。弹射一架舰载机起飞所需要的能量并不大，一般也就几十个kWh的能量，但要在不足2秒的时间内释放出这么大的能量，其功率将是十分巨大的，至少要达到数十万kW。所以弹射起飞的技术难点是如何在极短时间内获取如此强大的电功率的电源以及如何转化并输出如此强大的机械功率，将数十吨重的舰载机在不足百米的距离从静止加速到起飞速度以上。按照弹射装置最终动力的提供者来划分，可以分为纯机械式、热机式和电机式等各种型式。蒸汽弹射器、内燃活塞弹射器都属于热机式，电磁弹射属于电机式，弹簧弹射、飞轮-钢丝等则属于机械式。虽然蒸汽弹射器是目前实际应用最多的弹射器，但高压、高温的锅炉、容器、管路、阀门和开口气缸的维护以及需要消耗大量的纯净水等诸多问题使得蒸汽弹射器越来越不受待见。电磁弹射是一种使用超大功率电子运行直线电机直接驱动的弹射方式。为此必须配置相应的超大功率的电源、电子换流设备和直线电机，将事先存储在大功率电池里的电能通过电机迅速的以机械动能的形式释放出来。电磁弹射作为一种新技术，优点很多，但缺点也很明显。首先它的主要电气设备功率都与弹射瞬间的最大功率相同，这些设备的零部件、元器件和导线数量巨大，战时可靠性难保；其次，由于结构的原因，无法对直线电机的电枢进行屏蔽，电磁弹射器一旦遭到电磁脉冲武器的攻击，立马就可能彻底瘫痪。为了替代蒸汽弹射器，除了电磁弹射器，人们还提出了不少新型弹射器设想，比较有典型的有黄上立专利技术的CN103121509B螺旋飞轮弹射器及其应用、魏伯卿专利技术的201210527653.6航母舰载机用变频螺杆弹射器和张涛专利技术的210420517797.8螺旋式航母飞机起飞弹射装置。黄上立CN103121509B的弹射器是机械型式，优点是直接将存储在飞轮里的机械动能通过变径绳筒缠绕牵引绳来拖动舰载机，系统结构较为简单、能量转化效率高；缺点是其变径绳筒的转动惯量巨大，要将其与飞轮结合必需要一个强有力的快速离合器，另外弹射完成后还需要一个强有力的制动器将变径绳筒和牵引滑车迅速制动。魏伯卿201210527653.6的弹射器实质上属于电机式，螺杆滑块机构的作用只是将旋转运动变成直线运动，最终的弹射动力源是功率巨大的旋转电机。旋转电机的制造工艺成熟、对电磁回路较容易进行屏蔽，缺点是与现行的电磁弹射一样需要一套短时功率巨大的电源和电力电子变换器。由于螺杆的转动惯量将给电机的拖动增添额外负担，所以该方案不如采用直线电机的现行电磁弹射器优越。张涛的210420517797.8的弹射器实质上也属于电机式，变螺距螺杆的作用仅是做旋转运动与直线运动的转换，“需要强大扭力的引擎”作为其动力来源，该方案与魏伯卿201210527653.6的弹射机构并无本质区别。
技术实现思路
本专利技术为解决现有技术的不足，提供了一种弹射器，采用功率较小的原动机作为动力，通过飞轮蓄积能量，然后通过与飞轮联动的变螺距螺杆和只能沿轨道作直线运动的牵引小车上的可伸缩滑块共同作用，将变螺距螺杆的旋转运动直接转化为牵引小车的直线运动，借助变螺距螺杆的螺线槽的螺旋升角β的变化，牵引小车以平稳的加速度将舰载机加速到规定的起飞速度，然后牵引小车迅速减速、舰载机脱离，牵引小车停止后可伸缩滑块脱离变螺距螺杆，牵引小车上的复位装置会驱使牵引小车自动向后运动，重新回到弹射前的起始位置准备下一次弹射。由于本弹射器弹射瞬间所需要的能量主要来自于飞轮和变螺距螺杆储备的动能，所以本专利技术弹射器属于机械弹射器。本专利技术采用如下技术方案来实现的：一种弹射器，包括变螺距螺杆、牵引小车以及用于驱动变螺距螺杆旋转的动力驱动装置；其中，该变螺距螺杆为圆柱体结构，其正常工作时存储的动能能够达到被弹射物体所需动能的5倍以上，其两端活动安装，变螺距螺杆的外圆沿轴向依次开设有起始槽、螺线槽和结束槽，起始槽和结束槽均为圆环槽，起始槽为长度不足一周的不完整圆环槽，结束槽是一个完整的圆环槽，结束槽与螺线槽相接处有一段开口，螺线槽从起始槽的一端开始，螺旋升角β从零度开始逐渐增加，到达最高速度点后再逐渐减小为零，且起始槽和结束槽均与变螺距螺旋槽平滑过渡；牵引小车的上方设置有牵引钩，下方至少设置有一个伸缩缸，每个伸缩缸内的活塞与一个可伸缩滑块的一端连接，可伸缩滑块的另一端伸出至伸缩缸外，且可伸缩滑块能够在伸缩缸内上下滑动，当可伸缩滑块伸出至伸缩缸外的一端插入变螺距螺杆的螺线槽内，在变螺距螺杆旋转时，通过可伸缩滑块带动牵引小车及牵引小车上方的牵引钩沿着变螺距螺杆的轴向直线运动。本专利技术进一步的改进在于，动力驱动装置包括设置在变螺距螺杆任意一端的原动机，该原动机的输出轴与液力变矩器的输入端连接，液力变矩器的输出端与变速器的输入端连接，变速器的输出端驱动变螺距螺杆旋转；或者，动力驱动装置包括设置在变螺距螺杆任意一端的电机，该电机的输出轴通过齿轮减速器驱动变螺距螺杆旋转，齿轮减速器包括设置在电机输出轴的小齿轮以及设置在变螺距螺杆输入端的大齿轮；或者，动力驱动装置包括设置在变螺距螺杆任意一端内侧的电机，该变螺距螺杆的内侧设置有内齿圈，该电机的输出轴通过由太阳轮小齿轮、行星轮大齿轮和内齿圈构成的准行星齿轮驱动变螺距螺杆旋转。本专利技术进一步的改进在于，变速器的输出端还设置有飞轮，用于弥补变螺距螺杆储能的不足。本专利技术进一步的改进在于，螺线槽分为加速段和减速段，设定弹射过程中变螺距螺杆的转速为n，变螺距螺杆的直径为D，加速段的长度为L1，减速段的长度为L2，加速段的加速度为a1，减速段的加速度为a2，牵引小车的位移量为s，那么加速段的螺旋升角在加速段结束时，s1＝L1，螺旋升角β1达到最大值βM，牵引小车的速度达到最大值VT，VT＝n·π·D·tgβM，减速段的螺旋升角在加速段结束时s2＝L1+L2，螺旋升角β2为0°，牵引小车的速度减为零，停止前进。本专利技术进一步的改进在于，当作为航母舰载机弹射器时，该弹射器设置在甲板下方的弹射器地沟槽内，弹射器地沟槽上方为航母可拆甲板，航母可拆甲板上开设有开缝，弹射器地沟槽内的两侧开设有轨道，牵引小车下方的车轮设置在轨道内，牵引钩自航母可拆甲板上的开缝伸出至甲板上方，用于与舰载机的弹射杆连接，变螺距螺杆的两侧均设置有辅助支撑轮。本专利技术进一步的改进在于，牵引小车上设置有一个喷润滑油装置，在牵引小车前进过程中用于向螺线槽和可伸缩滑块喷射润滑油润滑。本专利技术进一步的改进在于，该弹射器还包括设置在牵引小车下方的多滑块液压自动均衡受力机构，其包括一组加速缓冲液压缸、一组减速缓冲液压缸和一个气囊式储能器，每一组缓冲液压缸均包括一组单向活塞油缸，设置在单向活塞油缸内的活塞，以及一端与活塞本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种弹射器，其特征在于，包括变螺距螺杆(7)、牵引小车(11)以及用于驱动变螺距螺杆(7)旋转的动力驱动装置；其中，该变螺距螺杆(7)为圆柱体结构，其正常工作时存储的动能能够达到被弹射物体所需动能的5倍以上，其两端活动安装，变螺距螺杆(7)的外圆沿轴向依次开设有起始槽(32)、螺线槽(8)和结束槽(33)，起始槽(32)和结束槽(33)均为圆环槽，起始槽(32)为长度不足一周的不完整圆环槽，结束槽(33)是一个完整的圆环槽，结束槽(33)与螺线槽(8)相接处有一段开口(49)，螺线槽(8)从起始槽(32)的一端开始，螺旋升角β从零度开始逐渐增加，到达最高速度点后再逐渐减小为零，且起始槽(32)和结束槽(33)均与变螺距螺旋槽平滑过渡；牵引小车(11)的上方设置有牵引钩(20)，下方至少设置有一个伸缩缸(35)，每个伸缩缸(35)内的活塞与一个可伸缩滑块(6)的一端连接，可伸缩滑块(6)的另一端伸出至伸缩缸(35)外，且可伸缩滑块(6)能够在伸缩缸(35)内上下滑动，当可伸缩滑块(6)伸出至伸缩缸(35)外的一端插入变螺距螺杆(7)的螺线槽(8)内，在变螺距螺杆(7)旋转时，通过可伸缩滑块(6)带动牵引小车(11)及牵引小车(11)上方的牵引钩(20)沿着变螺距螺杆(7)的轴向直线运动。...

【技术特征摘要】
1.一种弹射器，其特征在于，包括变螺距螺杆(7)、牵引小车(11)以及用于驱动变螺距螺杆(7)旋转的动力驱动装置；其中，该变螺距螺杆(7)为圆柱体结构，其正常工作时存储的动能能够达到被弹射物体所需动能的5倍以上，其两端活动安装，变螺距螺杆(7)的外圆沿轴向依次开设有起始槽(32)、螺线槽(8)和结束槽(33)，起始槽(32)和结束槽(33)均为圆环槽，起始槽(32)为长度不足一周的不完整圆环槽，结束槽(33)是一个完整的圆环槽，结束槽(33)与螺线槽(8)相接处有一段开口(49)，螺线槽(8)从起始槽(32)的一端开始，螺旋升角β从零度开始逐渐增加，到达最高速度点后再逐渐减小为零，且起始槽(32)和结束槽(33)均与变螺距螺旋槽平滑过渡；牵引小车(11)的上方设置有牵引钩(20)，下方至少设置有一个伸缩缸(35)，每个伸缩缸(35)内的活塞与一个可伸缩滑块(6)的一端连接，可伸缩滑块(6)的另一端伸出至伸缩缸(35)外，且可伸缩滑块(6)能够在伸缩缸(35)内上下滑动，当可伸缩滑块(6)伸出至伸缩缸(35)外的一端插入变螺距螺杆(7)的螺线槽(8)内，在变螺距螺杆(7)旋转时，通过可伸缩滑块(6)带动牵引小车(11)及牵引小车(11)上方的牵引钩(20)沿着变螺距螺杆(7)的轴向直线运动。2.根据权利要求1所述的一种弹射器，其特征在于，动力驱动装置包括设置在变螺距螺杆(7)任意一端的原动机(1)，该原动机(1)的输出轴与液力变矩器(2)的输入端连接，液力变矩器(2)的输出端与变速器(3)的输入端连接，变速器(3)的输出端驱动变螺距螺杆(7)旋转；或者，动力驱动装置包括设置在变螺距螺杆(7)任意一端的电机(21)，该电机(21)的输出轴通过齿轮减速器驱动变螺距螺杆(7)旋转，齿轮减速器包括设置在电机(21)输出轴的小齿轮(5)以及设置在变螺距螺杆(7)输入端的大齿轮(14)；或者，动力驱动装置包括设置在变螺距螺杆(7)任意一端内侧的电机(21)，该变螺距螺杆(7)的内侧设置有内齿圈(53)，该电机(21)的输出轴通过由太阳轮小齿轮(5)、行星轮大齿轮(14)和内齿圈(53)构成的准行星齿轮驱动变螺距螺杆(7)旋转。3.根据权利要求2所述的一种弹射器，其特征在于，变速器(3)的输出端还设置有飞轮(4)，用于弥补变螺距螺杆(7)储能的不足。4.根据权利要求1所述的一种弹射器，其特征在于，螺线槽(8)分为加速段和减速段，设定弹射过程中变螺距螺杆(7)的转速为n，变螺距螺杆(7)的直径为D，加速段的长度为L1，减速段的长度为L2，加速段的加速度为a1，减速段的加速度为a2，牵引小车(11)的位移量为s，那么加速段的螺旋升角在加速段结束时，s1＝L1，螺旋升角β1达到最大值βM，牵引小车(11)的速度达到最大值VT，VT＝n·π·D·tgβM，减速段的螺旋升角在加速段结束时s2＝L1+L2，螺旋升角β2为0°，牵引小车(11)的速度减为零，停止前进。5.根据权利要求1所述的一种弹射器，其特征在于，当作为航母舰载机弹射器时，该弹射器设置在甲板(19)下方的弹射器地沟槽(48)内，弹射器地沟槽(48)上方为航母可拆甲板(12)，航母可拆...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉少波，
申请(专利权)人：吉少波，
类型：发明
国别省市：陕西,61