航空母舰水力弹射器的制作方法

专利名称：航空母舰水力弹射器的制作方法
技术领域：
本发明涉及航空母舰上助推舰载机起飞的弹射设备，尤其涉及一种航空母舰水力弹射器。
背景技术：
弹射器的发展是随着航空母舰的问世而发展起来的。据资料表明，现在普遍采用的喷气 式舰载机起飞时，需要达到每小时330公里以上的速度才能拔地而起。以现行飞机的重量和 发动机功率来计算，若无助推，飞机需在跑道上滑跑几千米距离才能达到，即使当今最大的 "尼米兹"级航空母舰，甲板亦不过300余米，所以，依靠弹射器加快起飞速度是必不可少 的环节。
世界上最早的弹射器是由美国西奥多，埃利森海军上尉于1911年研制成功的。这种原始 的弹射器由3条绳索和1块砝码组成，几乎没起到什么作用。后来，埃利森又对这种原始的 弹射器进行改进，研制成功压縮空气弹射器，于1912年11月12日进行了人类史上第一次弹 射起飞。1951年英国海军航空兵后备队司令米切尔率先研制出蒸汽弹射器，并装备在海军"莫 仙座"号航空母舰上。后来美国人又于1960年研制成功了内燃式弹射器，并安装到"企业" 号核动力航空母舰上。不过，这种内燃式弹射器至今仍不能令人满意，所以，"企业"号除装 备内燃式弹射器之外，还装备有蒸汽弹射器。
蒸汽弹5t器实际就是一台往复式蒸汽机，只不过其动力冲程很长。蒸汽弹射器由发射系 统、蒸汽系统、拖索张紧系统、润滑及控制系统等部分组成。工作时，由锅炉产生高压蒸汽， 并把这种高压蒸汽储存在蒸汽罐里，弹射前，用拖索将舰载机钩在往复车上， 一旦将高压蒸 汽充入有缝汽缸筒，蒸汽的巨大压力推动活塞，活塞上的密封刀穿过汽缸筒的纵向缝隙带动 往复车，往复车带动舰载机加速向前滑跑，最终将飞机弹射出去。
这种蒸汽弹射器，从能量转换和传递角度，可分解为三部分能源设备、能量转换设备、 能量输出设备。能源设备包括锅炉、蒸汽罐，能量转换设备包括汽缸筒、活塞，能量输出设 备包括密封刀、往复车。
美国的C一13型蒸汽弹射器，可将34吨重的舰载机F14以185节(即339公里/小时) 的高速弹射出去。目前，美国海军的航空母舰弹射一架飞机仅需30秒。蒸汽弹射器现在只有 美国能制造，俄罗斯与法国研发多年，都未成功，这种东西绝对是"尖端且敏感的军用技术"， 不要指望美国向我们出口，怎么办？只有自己研制弹射器。
上述有关航空母舰弹射器的背景技术，在以下专著中有详细描述
1.雪巴，美国海军航母弹射飞行发展史，舰载武器第92期，郑州机电工程研究所，2007。2.曲立树，航空母舰及其克星，北京兵器工业出版社，2003。
纵观世界各国，没有那个国家和民族不是首先从海岸线上发展起来的。当今世界强国没 有不是海洋大国的。中华民族要复兴就必须走向海洋，走向世界。但是，海洋并不太平，作 为唯一超级大国的美国，不能容忍敢于为真每而呐喊的中国崛起于世界的东方。中华民族要 复兴首先要发展国防，只有强大的国防才是我国建设事业可靠的保障。航母是流动的国土， 是当代一个国家国防强大的标志，也是现代海军中最具战斗力的大型水面舰只，其作用和意 义都不言而喻。
我国发展航母，弹射器是绕不开的难题。现在普遍认为没有弹射器就不要造航母，蒸汽 弹射器技术难度大过航母本身。我国有造大船的经验，然而，弹射器却是中国航母的瓶颈。
目前世界上约有10个国家有能力建造航空母舰，但是只有美国能造蒸汽弹射器，蒸汽弹射器
的制造难度极大。
可以通过一些简单计算，得知美国蒸汽弹射器的主要性能参数。34吨重的舰载机F14以 185节(即339km/h，或94m/ )弹射起飞，跑道长为95m。假设舰载机滑跑是匀加速运 动，由力学公式
Vt2-Vo2=2as ，因为V(^0 ，所以a二VtV2s 加速度a为
a=942/ (2*95) =46.5(m/s2) 跑道长s为95m，滑跑时间计算，由力学公式
s=at2/2 ; t2=2s/a 得 t=2. 02 (s) 牵引力f计算，由力学公式
f=ma
其中，质量m为34000kg，则牵弓j力f为
f=34000*46.5=1581000(N)=1581(kN) 又得知舰载机F14有两台推力均为120kN的发动机，考虑到还有加力燃烧，总推力按300kN 计算，忽略空气阻力和飞行甲板摩擦力，则弹射器的牵引力f'应为
f' =1581-300=1281(kN) 舰载机F14起飞瞬间，速度Vt最快，为94m/s，同时牵引功率P最大，其值按力学公式
P=Vt*f'
计算得到
P=94*1281=120414 (kW)美国蒸汽弹射器的牵引力厂和牵引功率P的最大值，的确是通常舰载动力设备很难达到 的，因此成为美国借以称霸海洋的独有的军事垄断技术，但是，它也有如下严重的缺陷
(1) 维护成本高，密封件更换频繁而又十分麻烦，被称为"海军的噩梦"；
(2) 蒸汽弹射器成本高，配套设施多，系统烦琐，体积1000立方米，重量500吨；
(3) 因为蒸汽不能回收，消耗大量淡水，每弹射一架舰载机起飞，消耗一吨淡水；
(4) 蒸汽弹射器效率低，蒸汽能量利用率只有百分之六。

发明内容
本发明的目的是要给出一种航空母舰水力弹射器，它利用蒸汽喷水推动水轮机，水轮机 带动巻扬机，巻扬机拉动往复车，往复车带动舰载机滑跑，最终将舰载机弹射出去。蒸汽与 水均为循环使用，能量转换及弹射机构简单，工作可靠，成本低，蒸汽能量利用率高。
为达到上述目的，本发明给出的航空母舰水力弹射器由蒸汽给水器、给水控制器、循环 水箱、水轮机、水轮机控制器、巻扬机离合器、巻扬机、制动器、往复车、逆行车、逆行电 机、车道、拉力螺栓、终点传感器、蒸汽源、空气源、淡水源等共十七部分组成。
其中，蒸汽给水器、给水控制器、循环水箱共三部分称作给水器装置；巻扬机离合器、 巻扬机、制动器共三部分称作巻扬机装置；往复车、逆行车、逆行电机、车道、拉力螺栓、 终点传感器共六部分称作行车装置。
蒸汽源、空气源、淡水源等三部分为能源设备，蒸汽给水器、给水控制器、水轮机、水 轮机控制器、循环水箱等五部分为能量转换设备，巻扬机离合器、巻扬机、制动器、往复车、 逆行车、逆行电机、车道、拉力螺栓、终点传感器等九部分为能量输出设备。
所说水轮机为冲击式的水轮机，主要结构包括机壳、主轴、转轮、喷管、给水管等部分。 给水管内的来水，通过穿进机壳的喷管，在机壳内产生高速水射流，冲击水轮机主轴上的转 轮，带动水轮机旋转并对外做功。
蒸汽给水器是本发明的核心部件，它把蒸汽的热能转换为水的压力势能，再通过水轮机 对外做功。蒸汽给水器的工作过程近似于蒸汽给水泵，但是，蒸汽给水器的结构和工作原理 与蒸汽给水泵不同。
蒸汽给水器由汽水管、进水管、升压管共三根弯管和稳压罐组成。汽水管的上段为竖直 段，上端入口端板上有空气阀和蒸汽阀，下段为弯管，出口向上，在出口上有扰流阀；在汽 水管的中部连接进水管，在进水管水平段上设置进水阀，竖直段向下开口为进水口；升压管 竖直段向下开口与汽水管出口的扰流阀相接，其水平段有一个逆止阀，水平出口呈喇叭形。 蒸汽给水器的稳压罐是一个稳定出水压力的压力容器，它的入口接升压管出口，它的出口通 过出水阀接到水轮机的给水管。给水控制器是蒸汽给水器的阀门的控制装置，其内部，有控制空气阀、蒸汽阀、进水阀 和扰流阀四个电动阀门开闭的控制电路，四个电动阀门开闭的顺序是固定的，每个电动阀门 开闭时间的长短，可根据实际情况，通过改变电路中元件参数进行调整。
循环水箱是一个盛装与供给动力循环用水的容器，为蒸汽给水器和水轮机提供做功的媒 质水。水的温度、洁净度和水量要符合要求。水是循环使用的，循环水箱上设有散热器。循 环水箱要足够大，蒸汽给水器和水轮机都坐落在循环水箱上，蒸汽给水器的进水口浸没在水 面之下。
蒸汽给水器的工作原理与步骤如下
1. 启动
通过供水管向循环水箱内注水，当循环水箱的水位达到水箱侧壁四分之三高度时，停止 注水。
蒸汽给水器坐落在循环水箱上，蒸汽给水器的进水口在循环水箱水面以下。 关闭蒸汽给水器汽水管上的扰流阀，打开进水管上的进水阀，打开汽水管的蒸汽阀。蒸 汽源通过蒸汽连接管向蒸汽给水器内供给高温高压蒸汽，蒸汽吹扫并清除汽水管和进水管内 的积水和空气，使之通过进水口排出到循环水箱。然后，关闭进水阀，进水管内蒸汽溶于水， 循环水箱的水进入进水管，到达进水阀。
打开扰流阀，再打开汽水管的蒸汽阀。蒸汽源通过蒸汽连接管和蒸汽阀，向蒸汽给水器 内注入高温高压蒸汽。高温高压蒸汽吹扫并清除汽水管和升压管内的积水和空气，使之通过 扰流阀，冲开逆止阀，进入稳压罐。然后关闭扰流阀和蒸汽阀，逆止阀自动关闭。
2. 进水过程
打开进水管上的进水阀，蒸汽给水器内高温蒸汽迅速溶入进水阀阀口处的常温水表面， 汽水管内蒸汽压力下降，水向汽水管内涌入，并在阀口变径处溅起水花，增大了汽水接触面 积，促使蒸汽加快溶入水中，汽水管内蒸汽压力进一步下降，汽水相互结合的循环热力作用， 瞬间就产生雪崩式的蒸汽水击，循环水箱内的水爆炸式地冲进并占据了汽水管内空间，然后 关闭进水阀。
3. 进产.推水过程
打开汽水管的扰流阀和端板上的空气阀，空气源通过空气连接管向蒸汽给水器内供给少 许空气，在汽水管端板内表面与管内水体之间形成一个空气薄层，称之空气垫，然后关闭空 气阀。打开汽水管端板上的蒸汽阀，蒸汽源通过蒸汽连接管向蒸汽给水器内注入高温高压蒸 汽。由于空气垫的隔离作用，仅有极少量蒸汽溶入水中。其余绝大部分高温高压蒸汽推动空 气垫，同时垫着空气垫推动水体流动，不断加速。通过扰流阀时，溅起水花、飞沫，增大了汽水接触面积，升压管内的蒸汽迅速溶入水中，降低了升压管内的蒸汽压力与水的流动阻力， 进一步促进水流在升压管内加速。 4.升压过程
升压管内的高速水流冲开逆止阀，在流经升压管喇叭形的出口时，由于水流截面积逐渐 加大，流速减慢，根据伯努利方程，水流压力增高。从升压管流出的高压水，进入稳压罐。 从稳压罐出水阀流出高压水，提供给水轮机做功。
水轮机的工作过程如下
从稳压罐出水阀流出的高压水进入水轮机的给水管，经过这个给水管进入水轮机机壳内 的喷管，通过喷管的出口喷出，在水轮机的机壳内空间形成高速水射流，冲击水轮机主轴上 的转轮，带动主轴銜转并对外做功，做完功的水落入循环水箱。由于在蒸汽给水器内，部分 蒸汽溶入水中，做完功的水比循环水箱内的水温度高，导致循环水箱内的水升温，影响进水 管进水阀进水时的蒸汽水击，蒸汽水击过程是循环水箱向蒸汽给水器内快速供水的必要条件。 为防止循环水箱内的水升温，循环水箱内设有散热器。
巻扬机装置工作过程如下
巻扬机的巻筒在水轮机带动下旋转，牵引舰载机的钢丝绳沿着巻筒表面的导向螺旋槽进 行单层巻绕，巻筒是圆锥形的，转速恒定，巻绕钢丝绳的巻筒直径逐圈增大，巻绕钢丝绳的 速度逐圈加决，舰载机就越跑越快，达到起飞速度，舰载机离地，脱离牵引。
行车装置工作过程如下
行车装置是指跑道上参与舰载机弹射的往复车、逆行车、车道、逆行电机、拉力螺栓和 终点传感器。往复车受钢丝绳牵引，往复车位于飞行甲板下方的车道上，往复车上的一个立 杆，通过飞行甲板上的纵向开缝，向上伸出飞行甲板，并通过一小段牵引绳，牵引舰载机。 当弹射开始，舰载机挣脱拉力螺栓，加速滑跑，起飞，脱离牵引，往复车到达终点传感器， 终点传感器给出信号，逆行电机启动，带动逆行车阻尼往复车，使其停止，随后再将往复车 拉回到起点。
在能量输出设备中，巻扬机离合器位于水轮机轴头和巻扬机轴头的接合处，制动器靠近 巻扬机轴的另一端轴头，拉力螺栓位于飞行甲板的起点，终点传感器接近车道的终点。 本发明的优点是
1. 本发明^J蒸汽给水器利用蒸汽膨胀，直接作用于水，促成水体喷射，推动水轮机的转 轮做功，实现能量转换，机构简单，工作可靠，操作方便。
2. 本发明的巻扬机拉动往复车，往复车带动舰载机滑跑，最终将舰载机弹射出去。该弹 射机构远比^温高压的蒸汽弹射器的成本要低得多，维修量要小得多。3. 本发明的蒸汽给水器，蒸汽推动水体通过扰流阀时，溅起的水花增大了汽水接触面积, 升压管内的蒸汽迅速溶入水中，降低了升压管内的蒸汽压力，近似等于对应水温的饱和压力， 相当于火电厂冷凝器中的乏汽压力。蒸汽膨胀做功时，有较低的背压，可以实现充分的膨胀， 所以，在本发明中，蒸汽能量利用率较高；
4. 本发明航空母舰水力弹射器的蒸汽与水都是循环使用的，不存在原理上的损耗。
5. 与蒸汽弹射器相比，本发明航空母舰水力弹射器不需要庞大的高温高压蒸汽储罐，散 热损失小；不需要百米长的开口汽缸，加工难度小。


图1是本发明航空母舰水力弹射器实施例的蒸汽给水器结构图； 图2是本发明航空母舰水力弹射器实施例的循环水箱结构图； 图3是本发明航空母舰水力弹射器实施例的给水器装置图； 图4是本发明航空母舰水力弹射器实施例的给水器装置工作原理图； 图5是本发明航空母舰水力弹射器实施例的给水控制器的电路图； 图6是本发明航空母舰水力弹射器实施例的水轮机结构图； 图7是本发明航空母舰水力弹射器实施例的水轮机控制器原理图； '图8是本发明航空母舰水力弹射器实施例的巻扬机装置图； 图9是本发明航空母舰水力弹射器实施例的行车装置图； 图IO是本发明航空母舰水力弹射器实施例的蒸汽源结构图； 图11是本发明航空母舰水力弹射器实施例的空气源结构图； 图12是本发明航空母舰水力弹射器实施例的淡水源结构图； 图13是本发明航空母舰水力弹射器实施例的总体图。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例，对本发明作进一步详细描述。
图1是本发明航空母舰水力弹射器实施例的蒸汽给水器结构图，蒸汽给水器由进水管、 汽水管、升压管和稳压罐组成，其中，进水管、汽水管、升压管又合称作换能器。
蒸汽给水器1的进水管IO是一个直角弯管，其入口垂直向下，为进水口 11，在出水口 前，设置一个进水阀12。
蒸汽给水器l的汽水管24是一个J形弯管，其竖直段上端为入口，被端板17封闭，在端板 17上设置一个空气阀16和一个蒸汽阀15。空气阀16通过连接管与空气源相连，蒸汽阀15 通过连接管与蒸汽源相连。在汽水管24的中部有一个进水口，与进水管10的出水口相接， 汽水管24的下端为弯管，出口向上，出口设置一个扰流阀13。扰流阀13的阀孔内，设置扰流片，扰流片是一个孔板，其外圆直径等于扰流阀13的阀孔内径，其内圆直径等于外圆直径 的四分之三，扰流片平面垂直于流道。
蒸汽给水器l的升压管26也是一个直角弯管，其朝下的端口为入口，与汽水管24出口 的扰流阀13相接，其上部的水平的出口 19，呈喇叭形，在这个喇叭形管段之前设置一个逆 止阀14，单向流水。逆止阀14的结构是特制的，对正向流水的阻力很小，当正向流水动力 使它的两扇Jf圆门合在一起时，流道流向与截面积几乎都没有变化。
蒸汽给水器1的稳压罐20，用于稳定出水压力，稳压罐20是竖放的圆形压力容器，容 积为20m^储水占5W，其余为压縮空气。它的入口 22与升压管26的喇叭形的出口 19相接， 它的出水口有出水阀23，与水轮设备的给7jC管相连。蒸汽阀15前的进汽压力等于锅炉出口 蒸汽压力，为lOMPa，稳压罐20中水的压力为8MPa，稳压罐20出水到达水轮机的给水管时， 水头为800m。从端板17到扰流阀13的汽水管总长度为5m，直径为0. 5m，内部储水容积为 0.98m3，由进水管、汽水管、升压管组成的换能器每完成一个循环，即进水、进空气、进蒸 汽、膨胀做力，推动水体进入稳压罐(20)，总共需要2s,则一个换能器通过升压管出口每 秒钟向稳压罐(20)供水为0.49m3。每个稳压罐(20)安装3个换能器，换能器每秒钟向稳 压罐(20)供水总量为1.47m3，可以保证弹射舰载机时，水压波动很小。水位的高度由水位 传感器25检测，根据水位信号调整稳压罐20的进水量，使稳压罐20的水位保持在规定范围 内。稳压罐20的筒体21的上端椭圆封头上设置一个安全阀29，这个阀的作用是放掉多余的 空气，这部分多余的空气是升压管26向稳压罐20注水时带进来的。稳压罐20的下端椭圆封 头部设有一个排污阀27，在稳压罐筒体21上有压力表28。
蒸汽给水器1的进水阀12、扰流阀13、蒸汽阀15、空气阀16、出水阀23等五个阀门都 是依靠电磁力动作的电动阀门，通电时开启，断电时关闭。其中，出水阀23的开闭受飞行甲 板上的终点传感器控制，舰载机起飞后，自动关闭出水阀23。
图2是本发明航空母舰水力弹射器实施例的循环水箱结构图，循环水箱是一个盛装与供 给动力循环用水的容器，为蒸汽给水器和水轮机提供和回收做功的媒质水。循环水箱30由箱 体31、进水阀32、水位计33、换热器34、溢流管35、排污阀36、温度计37组成。水的温 度、洁净度和水量要符合要求。水是循环使用的，循环水箱30内的散热器34呈蛇形管状， 管内水流带走热量，通过进出口与外部其它，热设备相接，最终将热量传到大气中。水的温 度由温度计37检测，当水温偏离规定值范围时，人工调节散热器34内水流速，提速降温， 减速升温。水位的高度由水位计33检测。当因为水消耗而水位下降时，打开进水阀32，使 循环水箱的水位恢复到规定值。循环水箱需要足够大，蒸汽给水器和水轮机都坐落在循环水 箱上，蒸汽给水器的进水口浸没在水面之下。图3是本发明航空母舰水力弹射器实施例的给水器装置图，给水器装置由蒸汽给水器1、 给水控制器18和循环水箱30组成。本图重点表示了给水器装置的两个主要部件蒸汽给水 器1和循环水箱30的相互位置和装配关系。蒸汽给水器的稳压罐20，位于循环水箱箱体31 中间的位置，它坐落在大支架38上，而大支架38坐落在箱体31的底版上。蒸汽给水器的汽 水管24坐落在小支架39上，而小支架39也坐落在箱体31的底版上。稳压罐20的最低点、 汽水管24的最低点与循环水箱30内的水面，三者基本都位于箱体31侧壁的四分之三高度的 位置上。蒸汽给水器1大约占据了循环水箱30上表面五分之三的面积。给水控制器18固定 在循环水箱30的一侧，它接出的四根控制线，分别接到蒸汽给水器l的四个电动阀门上。图4是本发明航空母舰水力弹射器实施例的给水器装置工作原理图，给水器装置的工作 原理可分解为四个过程来说明，对应地用4-l、 4-2、 4-3、 4-4等四个图来表示。4-1图表示的是启动第一过程，关闭扰辦阀13，打开进水阀12，打开蒸汽阀15，由蒸汽 源向蒸汽给水器内注入高温高压蒸汽，吹扫蒸汽给水器的进水管10内的积水和漏入的空气， 通过进水口 11排到循环水箱30，然后，关闭蒸汽阀15和进水阀12。在进水口 11处，进水 管10内的高温蒸汽迅速溶入进水口 11下边的常温水，进水管10内蒸汽压下降，进水口 11 下边的水向进水管10内涌入，很快就占据了从进水口 11到进水阀12的进水管内空间。4-2图表示的是启动第二过程，打开扰流阀13,再打开蒸汽阀15，由蒸汽源向蒸汽给水 器内注入高温高压蒸汽，吹扫蒸汽给水器的汽水管24和升压管26中的积水和漏入的空气， 通过扰流阀13和逆止阀14，再通过升压管26的喇叭形出口 19进入稳压罐20。然后，关闭 扰流阀13和蒸汽阀15。4-3图表示的是两冲程的给水器装置的进水冲程打开进水阀12，进水阀12外是常温水， 进水阀12内是高温蒸汽，蒸汽溶于水，汽水'管24内蒸汽压力下降，水涌入进水阀12。由于 进水阀12的阀孔径比阀前后的管径都小，这个变径有扰流作用，使涌入的水流飞溅，形成水 花和飞沫，蒸汽更快溶于水，汽水管24内的汽压迅速下降，汽与水的循环互动，引发蒸汽水 击，进汽阀12外的水迅速冲进并占据从进水阀12到端板17，再到扰流阀13的汽水管24的 全部空间。然后，关闭进水阀12。4-4图表示的是两冲程的给水器装置的做功冲程打开扰流阀13，打开空气阀16，空气 源向汽水管内充进少量空气，在汽水管24内的水体与端板17之间，形成1到2厘米的空气 薄层，称作空气垫，关闭空气陶16。打开蒸汽阀15，蒸汽源向蒸汽给水器内注入高温高压蒸 汽，由于空气垫的隔离作用，仅有极少蒸汽溶入水中，其余高温高压蒸汽的进汽和膨胀过程 做功。高温高压蒸汽通过空气垫，推动蒸汽给水器内水体运动、加速，通过扰流阀13，冲开 逆止阀14，经过喇叭形出口 19时是减速增压，然后进入了稳压罐20。关闭扰流阀13和蒸汽阀15。在蒸汽给水器内水体通过扰流阀13时，由于扰流阀13孔道内的扰流叶片的扰流作用， 水流飞溅，产生大量水花和飞沫。在扰流阀13至逆止阀14间的高温蒸汽，迅速溶入常温的 飞溅水流。在此管段，蒸汽对水流的阻力很小，可以认为水流遇到的蒸汽压力近似等于水温 对应的饱和蒸汽压。所以，高温高压蒸汽膨胀做功，推动蒸汽给水器内水体在管内运动时， 背压是很低的。较高的进汽压力，'再加上较&的背压，蒸汽做功时有较高的热效率。启动后的蒸汽给水器反复进行两冲程循环，即进水冲程和做功冲程。启动的第一过程和 第二过程是手动电开关控制阀门，两冲程循环是由给水控制器自动控制阀门。图5是本发明航空母舰水力弹射器实施例的给水控制器的电路图，这是利用一个三级时 序定时器，按顺序驱动四个磁力电开关，控制蒸汽给水器的四个电动阀门的电路。采用三个 555集成电路，产生三个顺序脉冲，第三个555集成电路的输出端接到第一个555集成电路 的触发端，实现非稳态工作。第一个555集成电路120，为了能可靠复位，防止干扰的影响，其复位端(管脚4)和电 源端(管脚8)都直接与Vcc电源相接。集成电路120的接地端(管脚1)接地，控制端125 (管脚5)通过一个电容接地，防止干扰信号影响脉宽。其触发端122 (管脚2)的触发信号， 来自第三个555集成电路140的输出信号，经由电阻121和电容124所组成的微分电路产生 的触发脉冲，脉宽约1微秒，下跳沿起作用。当触发端122 (管脚2)被触发，且脉冲电压低 于Vcc/3时，内部触发比较器翻转，输出端(管脚3)输出高电平。放电端127 (管脚7)内 部开路，电源Vcc开始通过定时电阻128向定时电容129充电。定时电容129上充电到2Vcc/3 时，阈值端126(管脚6)内部的阈值比较器翻转，定时电容129迅速放电到地电位，输出端 回到低电平。定时时间约为1.1*定时电阻*定时电容。具体定时时间由实验决定，再根据定时 时间选取定时电阻和定时电容。例如当定时电阻为2兆欧，定时电容为l微法，定时时间约 为2秒。集成电路120的输出端123的输出信号经过电阻241接到电流放大管240的基极， 这是一个3DK4管，它的集电极回路中，有一个磁力电开关242，用于控制电动的进水阔的 开闭。 '第二个555集成电路130，其触发端132 (管脚2)的触发信号，来自第一个555集成电 路120的输出信号，经由电阻和电容所组成的微分电路产生的触发脉冲。放电端137(管脚7)、 阈值端136 (管脚6)共同与Vcc电源间有定时电阻138，与地间有定时电容139。具体定时 时间由实验决定，例如取1秒，再根据定时时间选取定时电阻和定时电容。其输出端133的 输出信号通过电阻151接到电流放大管150的基极，这是一.个3DK4管，它的集电极回路中， 有一个磁力电开关152，用于控制电动的空气阀。第三个555集成电路140，其触发端142 (管脚2)的触发信号，来自第二个555集成电路130的输出信号，经由电阻和电容所组成的微分电路产生的触发脉冲。放电端147(管脚7)、 阈值端146 (管脚6)共同与Vcc电源间有定时电阻148，与地间有定时电容149。具体定时 时间由实验决定，例如取2秒，再根据定时时间选取定时电阻和定时电容。其输出端143的 输出信号通过电阻161接到电流放大管160的基极，这是一个3DK4管，它的集电极回路中， 有一个磁力电开关162，用于控制电动的蒸汽阀。第二个555集成电路130的输出端133和第三个555集成电路140的输出端 143分别通过整流管后，合并连接到电阻171的一端，而电阻171的另一端接到电流放大管 170的基极，这是一个3DK4管，它的集电极'回路中，有一个磁力电开关172，用于控制电动 的扰流阀。电流放大管170的导通时间，也就是磁力电开关172控制扰流阀开启的时间，等 于第二个555集成电路130和第三个555集成电路140两个集成电路的定时时间之和，当两 个集成电路的定时时间分别为1秒和2秒时，电流放大管170导通的定时时间为3秒。图6是本发明航空母舰水力弹射器实施例的水轮机结构图，实施例的水轮机是多转轮的 切击式水轮机40。切击式水轮机40又称作水斗式水轮机，是冲击式水轮机的一种主要类型。 它靠从喷管41中出来的射流水，沿转轮44节圆切线方向冲击转轮44而做功。喷管41中， 有一个针阀42，转动调针轮43可以调节针阀42的位置，达到控制喷管出口大小的目的。转 轮44被水冲击而旋转，带动轮轴45旋转，轮轴45对外做功。本实施例的水轮机的卧式轮轴 上有4个相同的转轮，转轮直径为2.15m，每个转轮上有20个水斗。对应每个转轮，有4个 喷管，来自两个稳压罐的供水。全部转轮和喷管被机壳46罩住，以防溅水和噪音。机壳46 并不是密不透风的，设有通风孔，维持机壳46内外气压平衡。该机主要参数为设计水头 800m，每个转轮最大水流量5.6mVs，额定转速375r/min，水轮机效率0. 86，每个转轮最大 输出功率为38000kW，总共最大输出功率为152000kW，这个输出功率超过了美国的蒸汽弹 射器。其中，直径为2.15m，有4个喷管，输出功率为38000kW的单个水轮机转轮，重庆水 轮机厂能够生产。图7是本发明航空母舰水力弹射器实施例的水轮机控制器原理图，水轮机控制器是控制 水轮机喷管喷水量的装置，它由变频器50、变频电机54、减速机离合器55、减速机57、针阀标尺58所组成。根据舰载机的总质量确定弹射的功率，根据弹射功率和经验决定变频器50输出频率；当 弹射开始，变频器50输出并驱动变频电机54，变频电机54通过减速机离合器55，带动减速 机57，减速机57带动调针轮43转动，喷管41内的针阀42开始移动，喷管41的出口面积 持续增大，喷出水量持续增大，弹射功率持续增大，水轮机保持在额定转速下运行，直到弹 射结束；针阀标尺58用于确定针阀42的位置。水轮机的4个转轮共对应16个喷管，要同步控制，变频器50是共用的，其它装置是每 个喷管单独配置，本图给出了其中一个喷管的控制装置，具体控制过程为1. 首先观察针阀42的尾端在针阀标尺58的位置，确定喷管41内的针阀42是否在指 定的起点，如偏离，予以调整；2. 根据待弹射的舰载机的总质量，计算所需牵引力及最大牵引功率，为在弹射过程中 保证水轮机运行在额定转速375r/min，根据计算和经验确定喷管41的加水速率，换 算成变频电机54的设定频率，将变频器50的频率旋钮53调整到设定频率；3. 启动蒸汽给水器，当稳压罐的水量、水压达到规定，打开稳压罐的出水阀，确认喷 管41已经喷水；4. 启动变频器50，合上变频器开关52:变频电机54开始运转；5. 当接到弹射命令，合上减速机离合器开关56，减速机离合器55使减速器57与变频 电机54接合，减速器57带动调针轮43旋转，喷管41内的针阀42连续移动，喷管 的出口面积持续增大，喷水量持续增大。6. 舰载机起飞离舰时，飞行甲板上的终点传感器给出信号，不仅自动切断稳压罐的出 水阀，也对给水控制器的操作人员提示扳动变频器50上的正反转开关51，使变频 电机54反转，使针阔42回复到起点；7. 断开减速机离合器开关56，断开变频器开关52，将正反转开关51扳到正转位置， 准备下一次弹射。图8是本发明航空母舰水力弹射器实施例的巻扬机装置图，巻扬机装置由巻扬机60、巻 扬机离合器62、制动器65等三部分组成。巻扬机离合器62是湿式多摩擦片电磁离合器，另 有供油装置未画出，巻扬机离合器开关63的功能有两个， 一个是手动接通或断开巻扬机离合 器62的电源，另一个是当舰载机起飞时，飞行甲板上的终点传感器给出信号，自动切断巻扬 机离合器62的电源，使巻扬机离合器62分离。即巻扬机离合器开关63受双重控制， 一个是 手动控制，另一个是由飞行甲板上的终点传感器自动控制。制动器65是带式摩擦式电动制动 器，电磁铁66通电后，拉动制动杠杆，使制动钢带压紧制动轮，靠摩擦实现制动。电磁铁开 关67的功能有两个， 一个是手动制动或松闸，另一个是当舰载机起飞时，飞行甲板上的终点 传感器给出信号，通过电磁铁开关67自动接合电磁铁66的电源，使制动器65制动，使巻扬 机的巻筒61迅速停止转动。即电磁铁开关67受双重控制， 一个是手动控制，另一个是由飞 行甲板上的终点传感器自动控制。巻扬机装置工作过程如下巻扬机60的巻筒61，通过巻扬机离合器62和联轴器64，在水轮机轴带动下旋转，其转速与水轮机相同，为375r/min。牵引舰载机的钢丝绳68沿着巻筒表面的导向螺旋槽进行 单层巻绕，巻筒61是圆锥形的，巻绕钢丝绳68的巻筒直径逐圈增大，巻绕速度逐圈加快， 舰载机就越跑越快，达到起飞速度，舰载机离地，往复车作用于车道上的终点传感器，终点 传感器给出的信号，使巻扬机离合器62分离；同时使制动器65制动，巻筒61迅速停止转动。 为了保证舰载机在滑跑到终点前达到起飞速度，即94m/s，对巻筒61的最大直径d需要计算， 方法是375r/min=6. 25r/s94/6. 25=15. 04m/r 这个15. 04m就是巻筒的最大周长，记作Ll，巻筒的最大直径d为 d= Ll/3. 14= 15, 04/3. 14=4. 79 (m)要说明的是，沿着巻筒表面的导向螺旋槽的直径是变化的，上述4. 79m是巻筒的最大周 长处的直径，在巻筒61的最大直径处，钢丝绳68的巻绕速度为94m/s。沿着巻筒表面的导 向螺旋槽的展开总长度应等于飞行甲板跑道的长度，即95m。巻筒的最大直径d是根据舰载 机起飞速度和巻筒转速计算出来的。钢丝绳68沿着锥形巻筒表面的导向螺旋槽巻绕时，每巻绕一圈，长度变化是多少，按照 舰载机匀加速滑跑的假定，距离和时间的力学公式为S=a*tV2即距离S和时间t的平方成正比，即l: 4: 9: 16……。巻筒的转速恒定，每转一圈的时间相同，因此，巻筒各圈的展开长度比也应为1: 4: 9: 16……。按照这样的比例加工锥形巻筒的导向螺旋槽，在小直径的几圈中，直径太小，而且 相邻两圈长度变化太大。考虑牵引钢丝绳的挠性，在巻筒上，最小几圈的巻筒锥度可以小一 点，亦即放大了最小圈的直径，同时减少相邻两圈长度的变化，但导向螺旋槽的展开总长度仍为95m不变，巻筒的最大直径d不变。沿着巻筒表面的导向螺旋槽进行巻绕的钢丝绳长度等于飞行甲板跑道的长度，以保证舰载机滑跑到终点时，恰好巻筒上巻绕完最大一圈钢丝绳， 牵引舰载机达到起飞速度。按照34吨重的舰载机以185节(即339km/h，或94m/s)弹射起飞，跑道长为95m，前面已计算得出牵引力r为「 =1281(kN)关于牵引舰载机的钢丝绳的选择，考虑牵引力f'、挠性和安全系数，在GB/T8918-1996 中进行挑选，例如，可选6*373+ (:，纤维芯，公称直径52mm，最小破断拉力为1660kN。图9是本发明航空母舰水力弹射器实施例的行车装置图，行车装置是跑道上具体参与舰载机弹射的往复车80、逆行车83、车道82、逆行电机88、拉力螺栓87和终点传感器86。 车道82位于飞行甲板81的下方，与飞行甲板81平行，长度相等，往复车80在车道82与飞 行甲板81间运行。巻筒61在水轮机的带动下，巻绕钢丝绳68，往复车80受钢丝绳68牵引， 在车道82上滑跑，往复车80上的一个立杆，通过飞行甲板81上的纵向开缝，向上伸出飞行 甲板81，并通过一小段牵引绳，拉动舰载机2滑跑。舰载机2起飞后，往复车80作用于终 点传感器86，终点传感器86给出信号，使逆行电机开关89接通电源，逆行电机88启动， 带动逆行车83阻尼往复车80，使其停止，i后再将往复车80拉回到起点。在飞行甲板81 上的弹射起点，有一个拉力螺栓87，当舰载机2起跑前，拉力螺栓87将舰载机.2拉住，当 舰载机2的牵引力大于一个设定值时，拉力螺栓87松开舰载机2，舰载机2开始滑跑。此外， 大滑轮85用于钢丝绳68的折向，小滑轮84与逆行电机88上的动力轮盘共同承载着逆行车 83的环行牵引绳。图IO是本发明航空母舰水力弹射器实施例的蒸汽源结构图，这是一台船用燃油锅炉，沉 降式炉膛锅炉，生产过热蒸汽，简称船用锅炉70。出口蒸汽参数压力为lOMPa，温度为510 °C，蒸发量为100t/h。在汽包71和水筒72之间，有对流管束73。水冷壁76是从汽包71向 下连接到下集箱78，而连接水筒72和下集箱78的是下降管77。燃烧器75布置在前炉墙， 因而，炉膛前墙水冷壁向前延伸，.使火焰能自由伸展。火焰及高温烟气迂回扫过水冷壁76、 过热器74、对流管束73，最后从烟箱79排出。本发明的水轮机的最大出力约为15万千瓦， 而一台船用锅炉70的出力约为3万千瓦，考虑到弹射舰载机是断续的，稳压罐具有储能作用， 一台航空母舰水力弹射器需配置2到4台同样的船用锅炉。图11是本发明航空母舰水力弹射器实施例的空气源结构图，这是一个有压力的空气源 100。空气源100由空压机102、气压罐101、出气管103、气压表104组成。空压机102生 产的压縮空气，经过连接管，进入气压罐IOI。通过气压罐IOI的出气管103和外接连接管， 将压力空气输送到使用设备。图12是本发明航空母舰水力弹射器实施例的淡水源结构图，这是一个利用热源加热海水 并闪蒸的海水淡化装置90。海水淡化装置卯的海水泵92，从设置在舷外海水门91抽取海水， 经过多级闪蒸器95的换热管93时被预热。然后进入热源94，被加热到135'C。从热源94出 来，进入多级闪蒸器95的第一个闪蒸室，再依次进入以后的闪蒸室。逐级闪蒸、降压，闪 蒸的蒸汽在换热管93的表面凝结成淡水，滴落到淡水盘96。各个闪蒸室收集的淡水，通过 管路集中，经过淡水阀98提供给用户。海水在各个闪蒸室闪蒸时，海水中所含不凝气同时析 出，经过管路集中，通过不凝气阀99排出。闪蒸后剩余的高浓度盐水，通过盐水阀97排出。 海水淡化方案90所利用的热源94的具体装置可以是锅炉，也可以是核反应堆。图13是本发明航空母舰水力弹射器实施例的总体图。在空气源100参与下，船用锅炉 70提供的蒸汽，作为蒸汽给水器1的能源，船用锅炉70提供蒸汽的压力为10MPa，温度为 510°C。在给水控制器的控制下，蒸汽给水器1从循环水箱30中吸水，在蒸汽给水器l内使 水加压并聚集在稳压罐20内，稳压罐20内水压为8MPa，稳压罐20的出水到达水轮机的给 水管时，水头为800m。 一个稳压罐的出水供给两个喷管，每个转轮4个喷管需要两个稳压罐， 水轮机上4个转轮共需要8个稳压罐。给水通过喷管41出口形成射流高速喷出，冲击水轮机 的转轮44，使转轮转动，再通过离合器，带动巻扬机的巻筒61旋转，并巻绕钢丝绳，钢丝 绳拉动往复车68奔跑，往复车68带动舰载机2在飞行甲板上加速前进，直到舰载机2起飞。 由于巻扬机的巻筒61是圆锥形的，往复车68带动舰载机2在飞行甲板上奔跑时，速度越来 越快，需要的牵引功率越来越大，'为此，变類电机54通过减速器57，连续增大喷管41出口 面积，使其出水量越来越大，每个转轮最终达到最大流量为5.6m3/s。当往复车68到达终点 传感器86时，传感器86给出的信号，使逆行电机启动并带动逆行车83，阻尼往复车68，使 其停止，然后推动往复车68回到弹射的起点。循环水箱30水中有散热器，通过连接管和水 泵散热到舷外的海水中。尽管媒质水、蒸汽都是封闭循环，但在循环水箱30、船用锅炉70、 各处管路中，避免不了水消耗，补给水来自航空母舰上的海水淡化装置。
权利要求
1.一种航空母舰水力弹射器，它包括能源设备、能量转换设备、能量输出设备；它的能源设备包括蒸汽源、淡水源，它的能量输出设备包括往复车、车道；淡水源向蒸汽源提供给水，在蒸汽源中，燃料燃烧加热使给水变成蒸汽，蒸汽进入能量转换设备膨胀做功，最后，通过能量输出设备的往复车拉动舰载机在飞行甲板上滑跑、起飞，其特征在于(1)所述能源设备还包括空气源，主要由空压机和气压罐组成，当蒸汽进入能量转换设备膨胀做功，推动给水时，空气源向能量转换设备供给空气，在水与蒸汽间形成空气垫；(2)所述能量转换设备由蒸汽给水器、给水控制器、水轮机、水轮机控制器、循环水箱共五部分组成，其中，蒸汽给水器由汽水管、进水管、升压管共三根弯管和稳压罐组成，汽水管的入口端板上有空气阀和蒸汽阀，出口上有扰流阀，在汽水管的中部连接进水管，在进水管上有一个进水阀，一个进水口，升压管与汽水管出口的扰流阀相接，升压管上有一个逆止阀，升压管出口呈喇叭形，蒸汽给水器的稳压罐是一个压力容器，它的入口接升压管出口，它的出口通过出水阀接到水轮机的喷管进口；水轮机是卧轴多转轮的切击式水轮机；(3)所述能量输出设备还包括卷扬机离合器、卷扬机、制动器、逆行车、逆行电机、拉力螺栓、终点传感器；其中，卷扬机离合器、卷扬机、制动器合称卷扬机装置，逆行车、逆行电机、拉力螺栓、终点传感器与往复车、车道合称行车装置；卷扬机离合器位于水轮机轴头和卷扬机轴头的接合处；制动器制动卷扬机，它靠近卷扬机轴另一端轴头；卷扬机的卷筒是圆锥形的，转速恒定，牵引舰载机的钢丝绳沿着圆锥形卷筒表面的导向螺旋槽卷绕，卷筒直径逐圈增大，卷绕钢丝绳的速度逐圈加快；拉力螺栓位于飞行甲板的起点，终点传感器接近车道的终点；当舰载机起飞，逆行电机带动逆行车阻尼往复车，并将往复车拉回到弹射起点。
2. 按照权利要求1所述的一种航空母舰水力弹射器，其特征在于所述蒸汽源是船用锅炉(70)，沉降式炉膛锅炉，生产过热蒸汽，出口蒸汽参数压力为10MPa，温度为51(TC， 蒸发量为100t/h，在汽包(71)和水筒(72)之间，有对流管束(73)，水冷壁(76)是从汽 包(71)向下连接到下集箱(78)，而连接水筒(72)和下集箱(78)的是下降管(77)，燃 烧器(75)布置在前炉墙，火焰及高温烟气迂回扫过水冷壁(76)、过热器(74)、对流管束 (73)，最后从烟箱(79)排出。
3. 按照权利要求1所述的一种航空母舰水力弹射器，其特征在于所述淡水源是一个利 用热源加热海水并闪蒸的海水淡化装置(90)，海水淡化装置(90)的海水泵(92)，从舷外 海水门(91)抽取海水，经过多级闪蒸器(？5)的换热管(93)时被预热，进入热源(94) 被加热到135°C，再依次进入多级闪蒸器(95)的各个闪蒸室，闪蒸蒸汽在换热管(93)的 表面凝结成淡水，滴落到淡水盘(96)，再经过淡水阀(98)提供给用户，海水闪蒸时，所含不凝气同时析出，通过不凝气阀(99)排出，闪蒸后剩余的高浓度盐水，通过盐水阀(97) 排出，所用的热源(94)可以是锅炉，也可以是核反应堆。
4. 按照权利要求1所述的一种航空母舰水力弹射器，其特征在于所述空气源是有压力 的空气源(100),空气源(100)由一压机(102)、 ^压罐(101)、出气管(103)、气压表(104) 组成，空压机(102)生产的压縮空气，进入气压罐(101)，气压罐(101)的出气管(103) 外接用气设备。
5. 按照权利要求1所述的一种航空母舰水力弹射器，其特征在于所述蒸汽给水器由进 水管、汽水管、升压管和稳压罐组成，其中，进水管、汽水管、升压管又合称作换能器；蒸 汽给水器的进水管(10)是一个直角弯管，其入口垂直向下，为进水口 (11)，在出水口前， 设置一个进水阀(12);汽水管(24)是一个J形弯管，其竖直段上端为入口，被端板(17) 封闭，在端板(17)上有空气阀(16)和蒸汽阀(15)，汽水管(24)的中部有进水口，与进 水管(10)的出水口相接，汽水管(24)的下端为弯管，出口向上，出口有扰流阀13，扰流 阀(13)的阀孔内设置扰流片，扰流片是孔板，其外圆直径等于扰流阀(13)的阀孔内径， 其内圆直径等于外圆直径的四分之三，扰流片平面垂直于流道；升压管(26)是直角弯管， 朝下的端口为入口，与汽水管(24)出口的扰流阀(13)相接，其上部的水平出口 (19)呈 喇叭形，在喇叭形管前有逆止阀(14);稳压罐(20)是竖放的圆形压力容器，容积为20m3, 储水占5rtf，其余为压縮空气，它的入口 (22)与升压管(26)的出口 (19)相接，它的出水 口通过出水阀(23)，与水轮机的给水管相连；蒸汽阀(15)前的进汽压力等于锅炉出口蒸汽 压力，为lOMPa，稳压罐(20)中水的压力为8MPa，稳压罐(20)出水到达水轮机的给水管 时，水头为800m;在换能器中，从端板(17)到扰流阀(13)的汽水管总长度为5m，直径为 0.5m，内部储水容积为0.98m3，由进水管、汽水管、升压管组成的换能器每完成一个循环， 即进水、进空气、进蒸汽、膨胀做功，推动水体进入稳压罐(20)，总共需要2s， 一个换能 器通过升压管出口每秒钟向稳压罐(20)供水为0. 49m3 ;每个稳压罐(20)安装3个换能器， 换能器每秒钟向稳压罐(20)供水总量为1.47m3，弹射舰载机时，稳压罐水压波动很小；稳 压罐(20)上有水位传感器(25)、安全阀(29)、排污阀(27)、压力表(28);进水阀(12)、 扰流阀(13)、蒸汽阀(15)、空气阀(16)、出水阀(23)等五个阀门都是依靠电磁力动作的 电动阀门，通电时开启，断电时关闭。
6. 按照权利要求1所述的一种航空母舰水力弹射器，其特征在于所述给水控制器是蒸 汽给水器阀门的控制装置，其内部，有控制空气阀、蒸汽阀、进水阀和扰流阀四个电动阀门 开闭的控制电路，四个电动阀门开闭的顺序是固定的，每个电动阀门开闭时间的长短，可通 过改变电路中定时元件的参数进行调整；第一个555集成电路(120)，复位端和电源端与Vcc电源相接，接地端接地，控制端(125) 通过一个电容接地，触发端(122)的触发信号，来自第三个555集成电路(140)的输出信 号，经由电阻(121)和电容(124)所组成的微分电路产生的触发脉冲，放电端(127)和阈 值端(126)共同与Vcc电源间有定时电阻(128)，与地间有定时电容(129)，集成电路(120) 的输出端(123)的输出信号经过电阻(241)接到电流放大管(240)的基极，这是一个3DK4 管，它的集电极回路中，有一个磁力电开关(242),用于控制电动的进水阀的开闭；第二个555集成电路(130)，触发端(132)的触发信号，来自第一个555集成电路(120) 的输出信号，放电端(137)、阈值端(136)共同与Vcc电源间有定时电阻(138)，与地间有 定时电容(139)，输出端(133)的输出信号通过电阻(151)接到电流放大管(150)的基极， 这是一个3DK4管，它的集电极回路中，有一个磁力电开关(152)，用于控制电动的空气阀；第三个555集成电路(140)，触发端(142)的触发信号，来自第二个555集成电路(130) 的输出信号，放电端(147)、阈值端(146)共同与Vcc电源间有定时电阻(148)，与地间有 定时电容(M9)，输出端(143)的输出信号通过电阻(161)接到电流放大管(160)的基极， 这是一个3DK4管，它的集电极回路中，有一个磁力电开关(162)，用于控制电动的蒸汽阀；第二个555集成电路(130)的输出端(133)和第三个555集成电路(140)的输出端(143) 分别通过整流管后，合并连接到电阻(171)的一端，电阻(171)的另一端接到电流放大管 (170)的基极，这是一个3DK4管，它的集'电极回路中，有一个磁力电开关(172)，用于控 制电动的扰流阀。
7. 按照权利要求1所述的一种航空母舰水力弹射器，其特征在于所述卧轴多转轮的切 击式水轮机(40)，从喷管(41)出来的射流水，冲击转轮(44)旋转而做功，喷管(41)中， 有针阀(42)，转动调针轮(43)调节针阔(42)的位置，控制喷管(41)出口大小，在水轮 机的卧式轮轴上有4个相同的转轮，转轮直径为2.15m，每个转轮上有20个水斗，对应每个 转轮，有4个喷管，全部转轮和喷管被机壳(46)罩住，设有通风孔，机壳(46)内外气压 平衡，主要参数为设计水头800m，每个转轮最大水流量5.6mVs，额定转速375r/min，水 轮机效率0. 86，每个转轮最大输出功率为38000kW，总共最大输出功率为152000kW。
8. 按照权利要求1所述的一种航空母舰水力弹射器，其特征在于所述水轮机控制器是 控制水轮机喷管喷水量的装置，它由变频器(50)、变频电机(54)、减速机离合器(55)、减 速，几(57)、针阀标尺(58)所组成；当弹射开始，变频器(50)输出并驱动变频电机(54)， 变频电机(54)通过减速机离合器(55)，带动减速机(57)，减速机(57)带动调针轮(43) 转动，喷管(41)内的针阀(42)开始连续移动，喷管(41)的出口面积持续增大，喷出水 量持续增大，弹射功率持续增大，水轮机保持在额定转速下运行，直到弹射结束；针阀标尺(58)用于确定针阀(42)的位置。
9. 按照权利要求1所述的一种航空母舰水力弹射器，其特征在于所述循环水箱(30)是一个盛装动力循环用水的容器，为蒸汽给水器和水轮机提供与回收做功的媒质水；循环水箱(30)由箱体(31)、进水阀(32)、水位计(33)、换热器(34)、溢流管(35)、排污阀(36)、 温度计(37)组成；水是循环使用的，循环水箱(30)内的散热器(34)呈蛇形管状，管内 水流带走热量，通过进出口与外部其它散热设备相接；循环水箱需要足够大，蒸汽给水器和 水轮机都坐落在循环水箱上，蒸汽给水器的进水口浸没在水面之下。
10. 按照权利要求1所述的一种航空母舰水力弹射器，其特征在于所述由巻扬机(60)、 巻扬机离合器(62)、制动器(65)共三部分组成的巻扬机装置中，巻扬机离合器(62)是湿 式多摩擦片电磁离合器，巻扬机离合器开关乂63)受双重控制， 一个是手动控制，另一个是 由飞行甲板上的终点信号传感器自动控制；制动器(65)是带式摩擦式电动制动器，电磁铁(66)通电后，拉动制动杠杆，使制动钢带压紧制动轮，靠摩擦实现巻扬机制动，电磁铁开 关(67)受双重控制， 一个是手动控制，另一个是由飞行甲板上的终点传感器自动控制；巻 扬机(60)的巻筒(61)，通过巻扬机离合器(62)和联轴器(64),在水轮机带动下旋转， 其转速与水轮机相同，恒定为375r/min;牵引舰载机的钢丝绳(68)沿着巻筒表面的导向螺 旋槽进行单层巻绕，巻筒(61)是圆锥形的，钢丝绳(68)巻绕直径逐圈增大，巻绕速度逐 圈加快；圆锥形巻筒(61)的最大直径为4.79m，在巻筒(61)的最大直径处，钢丝绳(68) 的巻绕速度为94m/s。
11. 按照权利要求1所述的一种航空母攀水力弹射器，其特征在于所述由往复车(80)、 逆行'车(83)、车道(82)、逆行电机(88)、拉力螺栓(87)和终点传感器(86)组成的行车 装置中，车道(82)位于飞行甲板(^)的下方，与飞行甲板(81)平行，长度相等，往复 车(80)在车道(82)与飞行甲板(81)间运行；当往复车(80)受钢丝绳68牵引，往复车(80)上的一个立杆，伸出飞行甲板(81)上的纵向开缝，牵引舰载机(2);在飞行甲板(81) 弹射起点有拉力螺栓(87)将舰载机(2)拉住，当牵引力大于设定值时，拉力螺栓(87)松 开舰载机(2)，往复车(80)拉动舰载机(2)滑跑；舰载机(2)起飞后，往复车(80)作 用于终点传感器(86)，终点传感器(86)使逆行电机(88)启动，带动逆行车(83)阻尼往 复车(80)，再将往复车(80)拉回到起点；大滑轮(85)用于钢丝绳(68)的折向，小滑轮(84)与逆行电机(88)上的动力轮盘共同承载着逆行车(83)的环行牵引绳。
全文摘要
本发明公开一种航空母舰上助推舰载机起飞的航空母舰水力弹射器，它包括蒸汽给水器、给水控制器、循环水箱、水轮机、水轮机控制器、卷扬机、往复车、逆行车、拉力螺栓、终点传感器、蒸汽源、空气源和淡水源。本发明利用蒸汽喷水推动水轮机，水轮机带动卷扬机，卷扬机拉动往复车，往复车带动舰载机滑跑，最终将舰载机弹射出去。蒸汽给水器是本发明的核心部件，它把蒸汽的热能转换为水的压力势能，再通过水轮机对外做功；蒸汽给水器由汽水管、进水管、升压管、稳压罐和一些阀门组成。本发明的优点是能量转换机构简单，工作可靠，操作方便；成本低，维修量小；蒸汽能量利用率较高；蒸汽与水循环使用；热损失小，加工难度小。
文档编号B64F1/00GK101301933SQ20071010623
公开日2008年11月12日 申请日期2007年5月11日 优先权日2007年5月11日
发明者尚德敏 申请人:尚德敏