采用发动机/电动机为动力液力机械传动的舰载机弹射器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种采用发动机/电动机为动力液力机械传动的舰载机弹射器，包括动力系统、传动系统、自动控制系统、制动系统和人工控制台；其中，动力系统为发动机或电动机，传动系统设置在动力系统的输出端，包括依次连接的减速器、液力变矩器、变速器、钢缆卷扬筒和安装在钢缆上用于牵引飞机的牵引装置，变速器和液力变矩器均连接有为其进行冷却的油液冷却器，本实用新型设计巧妙结构简单，实现了提高我国舰载机满载油弹快速安全起飞，增强作战效能，保卫国家安全的目的。
【专利说明】
采用发动机/电动机为动力液力机械传动的舰载机弹射器
技术领域
[0001] 本实用新型属于航空母舰配套设备领域，具体涉及采用发动机/电动机为动力液 力机械传动的舰载机弹射器。
【背景技术】
[0002] 现在世界上只有美国和法国航母上有舰载机弹射器，对外宣称是蒸汽动力弹射和 电磁动力弹射，因弹射技术可大大提高舰载机作战效能，因此具体弹射技术对外一直保密 几十年，也不外卖，2015年12月底，我国公开宣称，因为弹射技术不成熟，我国正在建造的航 母依然是滑跃起飞，它是我国急欲攻克，而未攻克国防重点科研项目，因此，提出一种舰载 机弹射起飞的全新的技术方案是亟待解决的问题。 【实用新型内容】
[0003] 为了解决上述问题，本实用新型的目的是提供采用发动机/电动机为动力液力机 械传动的舰载机弹射器，本实用新型设计巧妙结构简单，实现了提高我国舰载机满载油弹 快速安全起飞，增强作战效能，保卫国家安全的目的。
[0004] 为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是:一种采用发动机/电动机为动 力液力机械传动的舰载机弹射器，包括动力系统、传动系统、自动控制系统、制动系统和人 工控制台；
[0005] 其中，动力系统为发动机或电动机，传动系统设置在动力系统的输出端，包括依次 连接的减速器、液力变矩器、变速器、钢缆卷扬筒和安装在钢缆上用于牵引飞机的牵引装 置，变速器和液力变矩器均连接有为其进行冷却的油液冷却器；
[0006] 制动系统包括串联在钢缆卷扬筒上的内张外束联合制动器，用于弹射完成后对钢 缆卷扬筒进行制动；
[0007] 自动控制系统包括自动控制器和用于启动自动控制器的触摸电开关，所述自动控 制器用于将发动机供油量减到怠速供油量、控制变速器内置离合器分离切断动力传递，以 及控制联合制动器启动制动；
[0008] 人工控制台，用于控制发动机的启动、加速和熄火，以及变速器弹射档、空挡和倒 档的切换，以及变速器倒档时钢缆卷扬筒的反转速度，所述人工控制台还用于控制联合制 动器的启动制动或取消制动。
[0009] 所述钢缆卷扬筒与触摸电开关之间的距离为牵引装置弹射行程，触摸电开关与定 滑轮之间的距离为牵引装置制动行程。
[0010] 所述钢缆卷扬筒用于缠绕钢缆，钢缆两端分别反向缠绕在钢缆卷扬筒的两端，钢 缆上设置有牵引装置，牵引装置嵌设于弹射导向槽内，弹射导向槽开设在飞行甲板上，弹射 导向槽的弹射引导方向前端设置有定滑轮，钢缆中段绕在定滑轮上，在弹射导向槽的弹射 引导方向前端还设置有一触摸电开关，牵引装置在弹射行程的末端碰触触摸电开关启动自 动控制器。
[0011] 所述变速器采用电控滑阀换挡变速器，所述变速器设置有3个档位，分别是用于弹 射牵引装置的弹射档、用于将完成弹射的牵引装置拉回初始位置的倒档和用于切断变速器 向钢缆卷扬筒输出旋转动力的空档。
[0012] 所述液力变矩器为具有自动无级变矩变速功能的液力变矩器，所述发动机为涡轮 轴发动机，所述电动机为可控变速大功率电动机。
[0013] 所述牵引装置为滑梭，所述触摸电开关为双触摸双回路电开关。
[0014] 所述自动控制器还用于控制电动机的启停，所述人工控制台还用于控制电动机的 启停。
[0015] 所述变速器输出端连接有分动器，分动器设置有若干输出端，每个输出端对应驱 动与之对接的钢缆卷扬筒。
[0016] 当钢缆卷扬筒与分动器存在错位时，在钢缆卷扬筒与分动器之间设置有用于修整 错位进行动力传递的齿轮箱、链条传动箱或万向节传动装置，所述分动器内部针对每个输 出端均设置有连接和脱离驱动机构，所述分动器采用电动操控或手动操控。
[0017] 所述涡轮轴发动机的最大功率为6000~10000马力，最高转速超过10000转，经减 速器减速增矩后的减速器输出轴转速为3000r/min，采用最大变矩区为0.8的液力变矩器， 此时，液力变矩器的涡轮最高输出转速为2400r/min，变速器弹射档的传动比为3:1，使变速 器输出轴转速为800/min，变速器驱动钢缆卷扬筒转速800r/min，钢缆卷扬筒的直径为2m， 触摸电开关安装在距离牵引装置弹射初始位置150~180m处。
[0018] 与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果，现有的蒸汽弹射存在结构 大和弹射间隔时间长的缺点，电磁弹射对航空母舰电力系统有巨大负担，并存在线圈绕组 较长的问题，本实用新型抛弃了蒸汽动力弹射和电磁动力弹射的设计思路，具有结构简单， 设计巧妙的优点，通过合理的结构设计实现了以发动机或电动机为动力，在动力系统的输 出轴串联液力机械传动系统用于驱动钢缆卷扬筒转动，由钢缆卷扬筒上卷绕的钢缆牵拉滑 梭，助拉弹射舰载机起飞，以全新的设计方案解决了我国航母舰载机不能弹射起飞的问题， 实现了提高我国舰载机满载油弹快速安全起飞，增强作战效能，保卫国家安全的目的。
[0019] 进一步的，所述发动机选用涡轮轴发动机，大大减小了本实用新型的结构体积。
[0020] 进一步的，变速器只设置有3个档位，用于弹射的弹射档、空档和用于牵引钢缆回 位的倒挡，结构简单，增加了运行的稳定性和可靠性，人工控制台通过控制联合制动器，进 而控制钢缆卷扬筒在变速器倒档时的反转速度，进而控制滑梭以安全速度回归初始位置。
[0021] 进一步的，联合制动器采用内张外束联合制动器，保证本装置具有较好的制动效 果。通过钢缆牵引滑梭完成弹射，弹射时间短，弹射之后控制钢缆卷扬筒倒转，使滑梭回到 初始位置，结合双触摸双回路电开关，自动控制器的功能保证了弹射器完全在可控安全下 运行。
[0022] 因发动机可以连续运转，故不存在弹射间隔时间限制，能够连续进行弹射。
[0023] 进一步的，本实用新型通过在变速器后加装分动器，分动器设置有若干输出端，每 个输出端对应驱动与之对接的钢缆卷扬筒，实现了一套动力系统和传动系统驱动多条钢缆 卷扬弹射系统，有效的节省了空间，降低弹射成本。
[0024]此外，本实用新型还存在结构设计合理，体积小，布局方便灵活、同时方便维护，采 用现有成熟技术设备，安全可靠研发成本低，本实用新型的上述优点，是蒸汽弹射和电磁弹 射所不具备的。
【附图说明】
[0025]图1为本实用新型的结构不意图。
[0026]图2为本实用新型的另一结构不意图。
[0027] 附图中：1、钢缆卷扬筒，2、钢缆，3、牵引装置，4、定滑轮。
【具体实施方式】
[0028] 下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步说明。
[0029] 参见图1，本实用新型固定安装在航空母舰飞行甲板的下层，包括动力系统、传动 系统、制动系统、自动控制系统和人工控制台；
[0030] 其中，动力系统包括预设以大功率涡轮轴发动机(6000~10000马力），我国目前已 能生产大功率涡轮轴发动机，同等功率时，体积质量是活塞发动机的1/3，弹射时是大功率， 高转速，待弹射时是小功率低转速，节省能源，弹射响应快，准备时间短，可连续弹射，没有 间隔时间限制；
[0031]传动系统设置在动力系统的输出端，包括依次连接的减速器、液力变矩器、变速 器、钢缆卷扬筒和安装在钢缆上用于牵引飞机的牵引装置，所述变速器采用电控滑阀换挡 变速器，所述变速器设置有3个档位，分别是弹射档、空档和倒档，弹射档用于弹射牵引装 置，倒档用于将完成弹射的牵引装置拉回初始位置，空档用于减小发动机启动时的负荷以 及在等待弹射时切断变速器向钢缆卷扬筒输出旋转动力，变速器和液力变矩器均连接有为 其进行冷却的油液冷却器;如图1所示，钢缆卷扬筒1用于缠绕钢缆2，钢缆2两端分别缠绕在 钢缆卷扬筒1的两端，且钢缆2两端的缠绕方向相反，钢缆2上设置有牵引装置3,牵引装置嵌 设于导向槽内，导向槽开设在飞行甲板上，导向槽的弹射引导方向前端设置有定滑轮，钢缆 2中段绕在定滑轮4上，在导向槽的弹射引导方向前端还设置有一触摸电开关，牵引装置3在 弹射行程末端触摸电开关启动自动控制器；
[0032] 制动系统为串联在钢缆卷扬筒上的内张外束联合制动器，包括外束制动机构和内 张制动机构，用于对钢缆卷扬筒进行制动；
[0033] 自动控制系统包括自动控制器和双触摸双回路电开关，牵引装置在弹射行程的末 端碰撞双触摸双回路电开关接通自动控制器电路，自动控制器用于控制涡轮轴发动机瞬间 将发动机供油量减到最小，同时控制变速器内置离合器分离切断动力传递，同时控制联合 制动器启动制动；
[0034] 人工控制台，用于控制涡轮轴发动机的启动、加速和熄火，变速器的弹射档、空挡 和倒档的切换，人工控制台通过控制联合制动器的制动力大小进而控制钢缆卷扬筒的转 速，达到控制牵引装置以安全的速度回归弹射初始位置。
[0035] 参见图2,本实用新型通过在变速器后加装分动器，分动器的每个输出端均连接一 个钢缆卷扬筒，当钢缆卷扬筒与分动器存在错位，采用齿轮箱、链条传动箱或万向节传动装 置修整错位进行动力传递;在分动器的内部，针对每个输出端均设置有连接和脱离驱动机 构，可根据弹射需要操控连接驱动任意一个输出端;分动器采用电动操控或手动操控。
[0036] 当分动器连接多个钢缆卷扬筒时，只能分别进行弹射，由分动器的换档操纵机构 实现切换，实现了一套动力系统和传动系统驱动多条钢缆卷扬筒弹射系统，有效的节省了 空间，降低弹射成本。
[0037]作为优选实施例的，本实用新型采用的涡轮轴发动机的最大功率为6000~10000 马力（马力越大弹射效果越好），最高转速超过l〇〇〇〇r/min，经减速器减速增矩后的减速器 输出轴转速为3000r/min，采用最大变矩区为0.8的液力变矩器，此时，液力变矩器的涡轮最 高输出转速为2400r/min，变速器的弹射档采用传动比为3:1，使变速器输出轴转速为800r/ min，变速器驱动钢缆卷扬筒转速800r/min，钢缆卷扬筒的直径为2m，此时牵引装置的最大 速度为83m/s(即300km/h)，双触摸双回路电开关安装在导向槽一侧距离牵引装置弹射初始 位置150~180m(弹射行程)处，即牵引装置在弹射行程末端碰触双触摸双回路电开关，为接 通自动控制器电路，自动控制器同时进行制动操作，结束弹射，当牵引装置反向回位时，触 碰双触摸双回路电
[0038]开关，为断开自动控制器电路。
[0039]本实用新型最优实施例设计参数配置表
[0041 ]综上所示，本实用新型进行弹射操作过程如下：
[0042] 1、当控制台人员收到甲板人员告知已将弹射滑梭与飞机前起落架挂好可以弹射 起飞指令后，电控操作变速器从空挡切换到弹射档；
[0043] 2、松开制动器，接着快速踏下电传式发动机加速踏板，使发动机瞬间达到最大功 率转速(超过l〇〇〇〇r/min)输出给减速器，通过具有自动无级变速变矩的液力机械传动系 统，自动适应从〇加速到300km/h的加速过程，在200米内和4秒内即可完成一架飞机的弹射， 牵引装置在弹射行程末端碰触双触摸双回路电开关，电开关启动自动控制器，自动控制器 用于控制发动机瞬间将发动机供油量减到怠速供油量，同时控制变速器内置离合器分离 (即空挡），同时控制联合制动器启动制动，结束弹射。
[0044] 最后，通过人工控制台控制变速器切换倒档，同时通过控制联合制动器的制动力 大小进而控制钢缆卷扬筒的转速，达到控制牵引装置以安全的速度回归弹射初始位置，然 后，制动器完全制动保证安全，随时待命再弹射下一架飞机。
[0045] 弹射器关键技术瓶颈是必须能够将8吨以上的物体，在4秒内和200米行程内，从0 加速到300km/h，这就要求动力系统功率要大，并且传动系统必须具备在弹射起步时低速大 扭矩和巨大的加速度，必须具备无级变矩变速功能，本实施例中采用大功率涡轮轴发动机 和具有自动无级变矩变速功能的液力机械传动系统;经理论匹配计算传动比之后进行串联 组装，攻克了舰载机弹射器的上述难题。
[0046] 在其他的实施方案中，本实用新型中的涡轮轴发动机也可用其它类型的发动机或 可变速大功率电动机代替作为弹射动力，替换其它类型的发动机后只需对传动系的传动比 作相应的匹配设计即可。
[0047] 综上所述，本实用新型存在以下优点：
[0048] 1、本实用新型所用技术设备，都是现有成熟技术设备，安全可靠，只要按目标要 求，匹配选用，匹配设计就可以，开发设计成本低；
[0049] 2、体积小，功率大，结构简单，安装布局方便，维护方便。
[0050] 3、只需要快速将油门踏板踩到最大功率4秒，就可完成弹射一架飞机，就相当我们 平时开汽车，快速踩了一脚油门。
[0051] 4、实现了一套动力系统和传动系统可驱动多条钢缆卷扬弹射系统，有效的节省了 空间，降低弹射成本。
[0052] 5、以上优点，是蒸汽弹射和电磁弹射所不具备的。
[0053]以上仅就本实用新型较佳的实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限 制。本实用新型不仅局限于以上实施例，其具体步骤允许有变化，除此之外，同在本实用新 型构思下存在其它的实现方案，需要说明的是，上述实施例仅为本实用新型实现的优选方 案，并非限定性穷举，在不脱离本实用新型构思的前提下，任何显而易见的替换均在本实用 新型保护范围之内。
【主权项】
1. 采用发动机/电动机为动力液力机械传动的舰载机弹射器，其特征在于，包括动力系 统、传动系统、自动控制系统、制动系统和人工控制台； 其中，动力系统为发动机或电动机，传动系统设置在动力系统的输出端，包括依次连接 的减速器、液力变矩器、变速器、钢缆卷扬筒和安装在钢缆上用于牵引飞机的牵引装置，变 速器和液力变矩器均连接有为其进行冷却的油液冷却器； 制动系统包括串联在钢缆卷扬筒上的内张外束联合制动器，用于弹射完成后对钢缆卷 扬筒进行制动； 自动控制系统包括自动控制器和用于启动自动控制器的触摸电开关，所述自动控制器 用于将发动机供油量减到怠速供油量、控制变速器内置离合器分离切断动力传递，以及控 制联合制动器启动制动； 人工控制台，用于控制发动机的启动、加速和熄火，以及变速器弹射档、空挡和倒档的 切换，以及变速器倒档时钢缆卷扬筒的反转速度，所述人工控制台还用于控制联合制动器 的启动制动或取消制动。2. 根据权利要求1所述的采用发动机/电动机为动力液力机械传动的舰载机弹射器，其 特征在于，所述钢缆卷扬筒与触摸电开关之间的距离为牵引装置弹射行程，触摸电开关与 定滑轮之间的距离为牵引装置制动行程。3. 根据权利要求2所述的采用发动机/电动机为动力液力机械传动的舰载机弹射器，其 特征在于，所述钢缆卷扬筒用于缠绕钢缆，钢缆两端分别反向缠绕在钢缆卷扬筒的两端，钢 缆上设置有牵引装置，牵引装置嵌设于弹射导向槽内，弹射导向槽开设在飞行甲板上，弹射 导向槽的弹射引导方向前端设置有定滑轮，钢缆中段绕在定滑轮上，在弹射导向槽的弹射 引导方向前端还设置有一触摸电开关，牵引装置在弹射行程的末端碰触触摸电开关启动自 动控制器。4. 根据权利要求1所述的采用发动机/电动机为动力液力机械传动的舰载机弹射器，其 特征在于，所述变速器采用电控滑阀换挡变速器，所述变速器设置有3个档位，分别是用于 弹射牵引装置的弹射档、用于将完成弹射的牵引装置拉回初始位置的倒档和用于切断变速 器向钢缆卷扬筒输出旋转动力的空档。5. 根据权利要求1所述的采用发动机/电动机为动力液力机械传动的舰载机弹射器，其 特征在于，所述液力变矩器为具有自动无级变矩变速功能的液力变矩器，所述发动机为涡 轮轴发动机，所述电动机为可控变速大功率电动机。6. 根据权利要求1所述的采用发动机/电动机为动力液力机械传动的舰载机弹射器，其 特征在于，所述牵引装置为滑梭，所述触摸电开关为双触摸双回路电开关。7. 根据权利要求1所述的采用发动机/电动机为动力液力机械传动的舰载机弹射器，其 特征在于，所述自动控制器还用于控制电动机的启停，所述人工控制台还用于控制电动机 的启停。8. 根据权利要求1所述的采用发动机/电动机为动力液力机械传动的舰载机弹射器，其 特征在于，所述变速器输出端连接有分动器，分动器设置有若干输出端，每个输出端对应驱 动与之对接的钢缆卷扬筒。9. 根据权利要求8所述的采用发动机/电动机为动力液力机械传动的舰载机弹射器，其 特征在于，当钢缆卷扬筒与分动器输出端存在错位时，在钢缆卷扬筒与分动器之间设置有 用于修整错位进行动力传递的齿轮箱、链条传动箱或万向节传动装置，所述分动器内部针 对每个输出端均设置有连接和脱离驱动机构，所述分动器采用电动操控或手动操控。10.根据权利要求7所述的采用发动机/电动机为动力液力机械传动的舰载机弹射器， 其特征在于，所述涡轮轴发动机的最大功率为6000~10000马力，最高转速超过10000转，经 减速器减速增矩后的减速器输出轴转速为3000r/min，采用最大变矩区为0.8的液力变矩 器，此时，液力变矩器的涡轮最高输出转速为2400r/min，变速器弹射档的传动比为3:1，使 变速器输出轴转速为800/min，变速器驱动钢缆卷扬筒转速800r/min，钢缆卷扬筒的直径为 2m，触摸电开关安装在距离牵引装置弹射初始位置150~180m处。
【文档编号】B64F1/06GK205469870SQ201620280586
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月6日
【发明人】杨广祥
【申请人】杨广祥