高效航母无缝蒸汽弹射器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种采用无缝蒸汽弹射器的航空母舰，主要特点是：1、采用无缝蒸汽弹射器；2、能够实现高效的双层起降模式；3、航母内置横向位移(原地转向)系统，对航母的机动性能提高显著；4、采用动力聚能筒，多级内置螺旋桨，对航母的航速提高显著。无缝蒸汽弹射器可设计从小直径到大直径汽缸依次弹射，余压蒸汽还能够用作升降机的动力，做到高效利用蒸汽节约淡水。能够做到蒸汽零泄漏，能够实现双向弹射，便于维护修理维护，制造成本低廉。验证试验装置设计制作简单，材料采购都较容易，预计从设计到制作可在两个月内完成。
【专利说明】高效航母无缝蒸汽弹射器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种采用无缝蒸汽弹射器的航空母舰，主要特点是:1、采用无缝蒸汽弹射器；2、能够实现高效的双层起降模式；3、航母内置横向位移(原地转向)系统，对航母的机动性能提高显著；4、采用动力聚能筒，多级内置螺旋桨，对航母的航速提高显著。
【背景技术】
[0002]中国现有的航母辽宁号采用滑跃起飞模式，载弹量小，飞机起飞时不能让回航的飞机同时降落，航母的机动性能差，只能作大半径的转弯，螺旋桨后部水压受限，不能高压推进提闻航速；
[0003]就是现有美国最先进的航母也无法做到原地转向及横向位移；采用的开缝蒸汽弹射系统结构复杂，占用空间巨大，整个系统笨重，蒸汽泄漏严重，淡水损失量大，制作及安装的精度及难度非常大，且维护人员众多，操作复杂，也很难做到飞机起飞和降落同时进行。
[0004]目前国产航母正在完善设计阶段，本专利能够较好的解决以上问题，且不需对原有结构作太大的变动。能够实现对美国现役航母技术的超越，大大提高国产航母的使用效率，为制造领先世界的海军国防装备创造机会。
【发明内容】
[0005]1、采用无缝蒸汽弹射器；
[0006]1.1、可设计多级压力，多种直径，能够做到从高压到低压，从小直径到大直径汽缸依次弹射，余压蒸汽还能够用作升降机的动力，做到高效利用蒸汽，弹射过程能够做到只有微量甚至无蒸汽泄漏。按4秒计算泄漏量，泄漏口的截面积能够控制在0.02mmX 50mm =lmm2以内，按照60米/秒的流速计算泄漏量仅为240毫升，而且这些泄漏的蒸汽还能够采用泄漏低压密封回收装置进行回收。与开口汽缸相比能够大量减少蒸汽的泄漏，也改善了飞行甲板的作业环境。如采用高压水密封，能够做到无蒸汽泄漏，从而大量的节约航母上宝贵的淡水资源。
[0007]1.2、能够实现双向弹射，提高弹射的效率，减少活塞的归位行程，也能减少飞机水平位移时间及消耗，便于选择迎风起飞的方向，减少航母本身的转弯。
[0008]1.3、加工及制造的难度大大减小，便于维护修理，一旦损坏，分段更换即可。汽缸采用普通不锈钢无缝钢管及分段连接用法兰即可，制造成本低廉，大大减少日常维护人员的数量。
[0009]1.4、也可以建于隐蔽洞库内，作为紧急起飞的备份口。
[0010]1.5、可以减少整套装置占用航母的宝贵空间。可通过压力调节调整弹射飞机的种类，型号及重量，压力调整的范围较宽。与开口汽缸比较弹射飞机的重量范围优势明显。
[0011]1.6、验证试验装置设计制作简单，材料采购都较容易，预计从设计到制作可在两个月内完成。
[0012]2、能够实现高效的双层起降模式；[0013]可以上下两层共用(甲板上和甲板下同时降落和起飞；甲板下的飞机跑道需增设到位释放装置，防止与顶层飞行甲板接触，依靠牵引杆与释放装置确保起飞是按直线轨迹移动；能够做到I分钟内一个蒸汽弹射器牵引起飞两架战机)，还可以在二层甲板单独设置两套蒸汽弹射器，使弹射器的数量达到6个甚至更多。理论上能够做到8台，达到一台航母超过两台航母以上的起降效率，可以通过DCS控制系统做到立体同时起飞和降落。飞机牵引飞梭7不能高于飞行甲板，可以做到全天候的起降飞机，减少了飞机的升降，提高了飞行甲板的使用效率，不但减少了飞机升降及位移的能耗，还可以做到任意时间起飞二层机库内的飞机随时保障航母的安全，且同时不影响空中回航飞机的降落。
[0014]3、航母内置横向位移(原地转向)系统，对航母的机动及节能性能提高显著；
[0015]在航母的前后两侧底部区域，可设置扁平管道(也可由小管径的圆排管排列组合而成，再用大管径的集合管与泵连接，减少占用空间)在船底板部位安装转向轴流高速泵(蒸汽轮机驱动)连接两侧，通过正反转实现小半径向左或右回转，能够实现航母的横向移动，还能实现原位360度转向，增强了航母的机动性能，可以省去靠岸时的拖船，且不影响航母的前部阻力，通过泵的高速水流实现转向。减少了外置螺旋桨的阻力，且不易受到异物的缠绕。
[0016]4、采用动力聚能筒，多级内置螺旋桨，对提高航母的航速提高显著。
[0017]可采用内置高速多级螺旋桨，采用动力聚能筒，增设水流进出口开启门，能够实现水下维修螺旋桨，还能够提高航母的航速，在水流出入口需设置异物过滤网及网口清理装置。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1无缝蒸汽弹射器图【具体实施方式】
[0019]多节不锈无缝汽缸16 可作到 DN160，50Kg/cm2 ；DN250, 20Kg/cm2 ；DN350,10Kg/cm2 ；DN500，5Kg/cm2。最大的汽缸操作压力也能达到美国开缝汽缸的两倍，即采用单缸就能满足使用需要。采用四级压力缸分级按从高到低的顺序依次弹射，余压可用作升降机使用，充分高效利用蒸汽，弹射时高强不锈钢牵引带2与汽缸法兰端盖4长条孔间隙的微量泄漏蒸汽可通过隔离罩导引入回收冷凝水池，整个弹射过程尽量减少淡水的损耗。可以做到整个弹射过程无论是在舰面还是在操控机房都看不到蒸汽，大大提高了蒸汽的使用效率和舰面甲板的作业视线，也减少了对舰上宝贵淡水资源浪费，基本做到淡水零损耗。
[0020]汽缸法兰端盖4的密封可采用水冷空心橡胶密封圈15密封，采用高压循环水冷降温保护密封橡胶圈。水冷空心橡胶密封圈15应设计成空心的，牵引时为了减少阻力，采用负压收缩，远离牵引带，当牵引完成需要密封时内部加压，从而密封高强不锈钢牵引带2与汽缸法兰端盖4的缝隙，为了防止水冷空心橡胶密封圈15易损坏，高强不锈钢牵引带2的侧面为半圆截面，且便于密封，每端可设置多套密封胶圈，防止损坏一个就影响密封性能。
[0021]甲板可设计成直通和滑跃式两用可变甲板，在弹射器出故障时就可以改用滑跃式。还可以设计成双侧双向弹射，双侧舰岛，便于平衡。
[0022]为了保证密封良好，高强不锈钢牵引带2采用耐高温的长方形截面超高强(减少牵引系统的惯量)不锈薄钢带(如:2_X100mm，截面尺寸根据材料的耐高温性能和抗拉强度决定，尽量采用小的截面，需要考虑高温对牵引带抗拉强度的影响，现已知的不锈弹簧钢带的抗拉强度能够达到19吨/cm2,如采用2倍的安全系数，ImmX IOOmm = Icm2的截面就能满足牵引要求，整条牵引钢带(按不锈钢的密度)的重量为200mX0.797Kg/m = 159.4Kg ；就算按400米长计算，也不过320Kg重，多节不锈无缝汽缸16的活塞可以大大减小，直径能做到160mm，远小于开口汽缸约500mm的直径，且能做到一个弹射装置只用一个单缸就能满足使用，且能够做到一个弹射装置弹射上下两层的飞机。基本能够做到双向活塞I加高强不锈钢牵引带2的总重量与美国使用的开口汽缸活塞的重量相当，甚至还小的多。
[0023]多节不锈无缝汽缸16采用无缝不锈钢管，采用分段法兰8连接，每段汽缸管道与法兰焊接制作后用机械精密加工内圆尺寸，达到与双向活塞I的间隙配合尺寸。汽缸要设置安全阀(超压保护，图中未画出)；安装疏水器(图中未画出)，排放密封保护冷却水和蒸汽冷凝水用。牵引行程完毕后增设末端机械阻尼缓冲器12 (为了保险在汽缸两侧或用管道连接放置在便于使用的空间，专门设置末端外置缓冲罐11作为双重缓冲备份，但逆向弹射时需要关闭汽缸与缓冲罐的DCS控制球阀6，防止反向牵引弹射时蒸汽进入缓冲罐，造成无用的浪费)，作为降速气腔，防止其中一种缓冲失效时对双向活塞I及高强不锈钢牵引带2等高速运动系统进行缓冲阻尼保护。设置超压自动开启DCS控制缓冲阀18 (可由大到小直至关闭)；多节不锈无缝汽缸16两端多层减惯动液摩擦导轮3处要设置牵引拉长及热膨胀伸长补偿用的弹力补偿支撑14，弹力要保证整个行程中高强不锈钢牵引带2不与多节不锈无缝汽缸16壁发生接触磨损，防止多次磨损后影响汽缸与活塞的密封性能。
[0024]高强不锈钢牵弓I带2不与多节不锈无缝汽缸16可以上下垂直设置，也可以水平设置，还可以任意斜角设置，能够充分利用空间(双层起降航母必须水平设置或斜角设置)。多层减惯动液摩擦导轮3的直径以不影响高强不锈钢牵引带2的疲劳强度为宜，为了减少布置空间，可增设导引轮。多层减惯动液摩擦导轮3要设计成空心多层，采用铝合金轮毂，以减少整个高速运动系统的惯量，可采用多层滑动(或滚动及滑滚结合，还可采用动液摩擦副)副轴承，利用层间摩擦移动减少整套蒸汽弹射运动系统的初始惯量。
[0025]飞机牵引飞梭7及双向活塞I与高强不锈钢牵引带2的连接，可采用连接夹板17钻孔后用不锈钢螺栓紧固连接。飞机牵引飞梭7与连接夹板17连接处要设置铰链转轴16，防止牵引受力后对高强不锈钢牵引带2产生交变弯曲断裂。
[0026]高强不锈钢牵引带2可以上下两层共同使用，也可在机库层采用高压小直径弹射，减少占用空间，做到二层甲板起飞，同时顶层甲板降落的高效运转。
[0027]蒸汽喷口导流板5的方向应该与高强不锈钢牵引带2平行，尽量减少对高强不锈钢牵引带2的扰动。
[0028]在航母的前后两侧底部区域，可设置扁平管道(也可由小管径的圆排管排列组合而成，再用大管径的集合管与泵连接，减少占用空间)在船底板部位安装转向轴流高速泵(透平驱动)连接两侧，通过正反转实现小半径向左或右回转，能够实现航母的横向移动，还能实现原位360度转向，增强了航母的机动性能，可以省去靠岸时的拖船，且不影响航母的前部阻力，通过泵的高速水流实现转向。减少了外置螺旋桨的阻力，也减少了缠绕的风险。
[0029]弹射器两端汽缸法兰端盖4泄漏蒸汽可采用二次低压软金属弹片密封隔舱负压收集导入冷凝水池。
[0030]汽包(蒸汽储罐)与多节不锈无缝汽缸16之间可采用DCS控制球阀控制管路的开启和关闭及流量；
[0031]为了增强高强不锈钢牵引带2的使用寿命，减少弯曲疲劳应力，可考虑使用多层薄型钢带。
[0032]可采用内置高速多级螺旋桨，采用动力聚能筒，提高螺旋桨尾部的反推水压，从而提高航母的航速。增设水流进出口开启门，能够实现水下维修螺旋桨，在水流出入口需设置异物过滤网及网口清理装置。
[0033]另外建议航母采用高空气球(多隔舱，氦气)承载预警系统，设置在周边护卫舰上牵引(牵引绳与通信电缆及电源一体设置)，不影响战机的起降，从而达到减少预警飞机的起降消耗。
【权利要求】
1.无缝蒸汽弹射器。
2.双层起降模式。
3.航母内置横向位移(原地转向)系统。
4.米用动力聚能筒，多级内直螺旋奖。
5.高空气球(多隔舱，氦气)承载预警系统。
【文档编号】B63G11/00GK103895848SQ201210586453
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2012年12月31日 优先权日:2012年12月31日
【发明者】冯艳华, 向涛 申请人:冯艳华, 向涛