专利名称：前拉后推式航母舰载机弹射器及弹射方法
技术领域：
本发明涉及一种军事装备或航母舰载机弹射器，具体的说是一种前拉后推式航母 舰载机弹射器及其弹射方法。
背景技术：
目前，航空母舰上的舰载机起飞方式主要有两种，一种是以美军航母上使用的蒸 汽式弹射器，该弹射器使用蒸汽作动力通过汽缸活寒带动牵引钩拉动飞机加速起飞。蒸汽 弹射器设备体积庞大，占有较大空间，而且必须有蒸汽锅炉，消耗能量大，运行成本高，维修 成本高，还有消耗淡水量大，有消息报道，小鹰号或米尼兹的飞机弹射系统，每弹射一架飞 机消耗淡水近1吨，将淡水加热成高温高压蒸汽，要消耗大量的能量，仅弹射器消耗的能量 占整个航母能量的20%，巨大的淡水消耗量是一个不可忽略的问题；蒸汽弹射器的制造工 艺相当复杂，目前只有美国、法国和英国掌握有制造蒸汽弹射器的技术，目前已经掌握的蒸 汽弹射器，其结构是两根并行的长度为90多米，直径为.457mm的开缝气缸，还需要配套两 个巨大的直径2米，长为20米储汽罐，总体积约600立方米，体积如此庞大，通常在9万吨以 上核动力航母上使用，目前只有美国有核动力航母。所谓蒸汽弹射器，实际就是一个蒸汽弹 射炮，根据有关资料报道，飞行员在弹射起飞时因为初速度过大会产生瞬间的昏迷，飞机需 要自动飞行仪自动控制，等飞行员醒来后在人工驾驶，蒸汽弹射的动力来自储汽罐，弹射开 始压力大，终点压力减小，所以是由快到慢，一起步就达到75米/秒，突然达到高速会造成 飞行员瞬间昏迷，当汽缸运行到汽缸终点时，反而因蒸汽压降低，推力下降，起飞速度下降， 用中国谤语来形容弹射出的飞机如同“强弩之末”，飞机因此坠海也是不稀奇的事。目前美 军使用的蒸汽弹射器，除了体积大、造价高、耗能高、维修和使用寿命也使美军倍感头疼，根 据报道蒸汽弹射器使用500次就要大修，气缸寿命是2000次，即弹射2000架次，气缸就要 更换。所以美军也正在寻找新的弹射器替换方案，目前还未有好的结果。俄罗斯航母上使用的时滑跃式起飞跑道，即飞机靠自身在甲板上加速通过一个向 上翘起的跑道实现滑跃式离舰飞行，滑跃式弹射方式存在的不足是甲板上必须修建滑跃式 起飞平台，必须使用大推重比的双引擎飞机，单引擎战机无法使用，所以舰载机的机种收到 限制。另外，滑跃式起飞方式是靠飞机自身动力起飞，所以不能满载起飞，通常起飞重量只 占满载起飞重量的70%，以苏33为例，满载是33吨，而目前实际起飞重量只有27吨，满负 荷起飞不了，损失掉6吨的载荷，据说，采用任何一种弹射器帮助都可以让苏33在滑跃式跑 道上满载起飞，满载起飞就意味着提高了战斗力和加大了巡航半径。目前成熟的正在使用 的弹射器只有美国的蒸气式弹射器，美国对俄罗斯技术封锁，俄罗斯也造不了，就连美国也 没有适应滑跃式起飞跑道的弧线蒸汽气缸。已知的两种弹射方式在实际应用过程中存在的最大不足是，由于以美国为首西方 国家在舰载机弹射技术方面对中国进行严格技术封锁，俄罗斯的双引擎舰载机对中国禁 售，如果解决了滑跃式航母舰载机的弹射任何集中经过改造都可以做舰载机，俄罗斯对中 国的禁售也失去了实际意义，所以中国一定设计一种更好的舰载机弹射器实现中国的航母发展梦想。
发明内容
本发明的技术任务是克服上述缺点，提供一种结构简单、设计合理、体积小、使用 方便、安全性高，能在各吨位上使用的能适应各种机种作舰载机的航母舰载机弹射器。本发明的技术方案是按以下方式实现的其结构是由航母滑跃式起飞跑道，滑梭 牵引滑车，牵引滑车索道，主牵引绞车，副牵引绞车、前推汽缸和弹射程序控制器组成，其 中，牵引滑车索道设置在航母滑跃式起飞跑道或水平式起飞跑道的中间，滑梭牵引滑车设 置在牵引滑车索道之中，主牵引绞车和副牵引绞车设置在起飞跑道下方的船舱之中，主牵 引绞车和副牵引绞车的钢索分别与滑梭牵引滑车的前后两端连接，前推汽缸设置在位于起 飞跑道的起点处牵引滑车索道的底部；牵引滑车索道是由上盖板、滑槽组成，滑槽的上部设置有翻边，翻边与起飞跑道的 底部固定在一起，上盖板的中间设置有上开缝，上开缝两边与起飞跑道平行并与滑槽上部 的翻边固定在一起，位于起飞跑道的前半部滑槽的底部中间设置有下开缝下开缝与前推 汽缸活塞的伸出长度相等，滑槽的两端分别设置有行程传感器和测速传感器，为弹射程序 控制器提供开关控制信号，滑梭牵引滑车是由车架、滚轮、主牵引钢索平衡滑轮、副牵引钢 索平衡滑轮和滑梭连接板组成，主牵引钢索平衡滑轮和副牵引钢索平衡滑轮通过主滑轮轴 座和副滑轮轴座固定在车架的底部，车架呈水平放置的工字型，中间水平部分为车横梁，两 边垂直部分为滚轮固定板，滚轮分上下两排设置在车架两边的固定板上，固定板上部两边 的两排滚轮与上盖板底部滚动相接，固定板下部两边的两排滚轮与滑槽底部滚动相接，滑 梭连接板纵向设置在横梁的中间，其上部穿过上盖板中间的开缝向上露出与滑梭连接，滑 梭与飞机前轮连接，位于横梁的底部设置有主钢索平衡滑轮和副牵引钢索平衡滑轮，主钢 索平衡滑轮和副牵引钢索平衡滑轮分别通过主牵引钢索和副牵引钢索与主牵引绞车和副 牵引绞车连接，车体的端部中间设置有挡板；主牵引绞车，是由机座、动力机、离合器、飞轮、传动轴、绞车辊筒和刹车装置组成， 其中绞车辊筒设置在传动轴上，传动轴两端通过轴承座与机座固定，其中传动轴的一端穿 过轴承座与离合器连接，离合器与动力机动力输出轴端的飞轮连接，绞车辊筒的两端设置 有刹车装置，动力机和绞车辊筒采用两套对置的方式设置在机座上，两套绞车辊筒设置在 中间，动力机设置在机座的两边，两个绞车辊筒上使用一根主牵引钢索，主牵引钢索的端头 与绞车辊筒轴固定，主牵引钢索的中间与滑梭牵引滑车上的主牵引钢索平衡滑轮连接；副牵引绞车，是由副机座、电动机、副离合器、副传动轴、副绞车辊筒和副刹车装置 组成，其中副绞车辊筒的副传动轴两端通过副轴承座与副机座固定，副传动轴的两端穿过 副轴承座与副离合器连接，副离合器与电动机动力输出轴连接，副绞车辊筒的两端设置有 副刹车装置，电动机和副绞车辊筒采用两套对置的方式设置在副机座上，两套副绞车辊筒 设置在中间，电动机设置在副机座的两边，两个副绞车辊筒上使用一根副牵引钢索，副牵引 钢索的端头与两个副绞车辊筒轴固定，副牵引钢索的中间与滑梭牵引滑车上的副牵引钢索 平衡滑轮连接。主牵引绞车使用的动力机是指变频电动机、柴油机、汽油机、汽轮机、涡轮机及液 压马达。
位于滑槽的两端主牵引钢索往返经过的通道上设置的激光测速仪、光电传感器通 过数据线与弹射控制器连接。主牵引绞车和福牵引绞车上的刹车装置、离合器通过数据线与弹射控制器连接。前推汽缸的活塞前端部连接有连杆，连杆的另一端连接有推钩，推钩反向伸至前 推汽缸的后端，向上穿过滑槽底部的下中缝，与滑梭牵引滑车的后部的挡板相接；推钩的两 侧设置有支撑轮与滑槽滚动连接前推汽缸采用双缸并排设置，活塞的端部通过连扳与推钩连接，前推汽缸通过管 道与储汽罐连接，管道之间设置有电磁阀，储汽罐还通过管道与蒸汽锅炉连接。如果前推汽缸用前推气缸代替，前推汽缸通过管道与储气罐连接，储气罐通过管 道与空压机连接。从航母起飞跑道0到50米距离内通过前推汽缸为舰载机提供加速度，在前推汽缸 启动的同时，以动力机作为动力源配以飞轮蓄能，通过飞轮蓄量，在弹射程序控制器的控制 下以及在离合器和牵引钢索在牵引绳盘的缠绕变径作用下，将飞轮和动力机的能量集合起 来在0-130米的起飞跑道上为舰载机提供基本起飞速度，实现各类舰载机在航母起飞跑道 上的弹射起飞；具体弹射步骤如下1)通过弹射器控制器设置起飞飞机的种类、载荷和起飞速度，弹射器控制器控制 动力机带动飞轮同步转动，当动力机转速达到设定转速后，待机备用；2)滑梭牵引滑车位于起飞跑道的起点，与滑梭连接板连接的滑梭与停放在跑道起 点的飞机前轮连接，主牵引绞车和副牵引绞车的绞车辊筒通过制动器锁定，前推汽缸活塞 端部的推钩，与滑梭牵引滑车后部搭接，舰载机处于待命状态3)当调度员下达起飞命令后，弹射程序控制器控制控制电磁阀打开，储汽罐向汽 缸注入高压蒸汽，活塞驱动滑梭牵引滑车移动，同时主牵引绞车的与动力机动力输出轴连 接飞轮通过飞轮离合器吸合，制动器同时释放，动力机加速运转，副牵引绞车的离合器和制 动器全部释放，此时主牵引绞车的动力机全速带动绞车辊筒转动，钢索向绞车辊筒轴上缠 绕的同时牵引滑车在滑槽中快速滑动同时带动滑梭牵引舰载机在起飞跑道上加速滑行，由 于绞车辊筒在转动初期，钢索在绞车辊筒轴部的缠绕是小直径缠绕，牵引速度慢，但牵引力 大，正好符合舰载机初始速度为零时的低速度大牵引力起飞条件，随着钢索在绞车辊筒轴 上缠绕圈数的增加，缠绕直径越来越大，因而牵引速度越来越快，当舰载机到达起飞跑道终 点时，钢索在绞车辊筒轴上缠绕的直径最大，钢索的缠绕速度就是舰载机的基本起飞速度， 这时滑梭与飞机前轮分离，舰载机升空4)当滑梭与舰载机分离的瞬间，起飞跑道终点处的传感器触发，弹射程序控制器 控制主牵引绞车和副牵引绞车绞车辊筒上的离合器全部释放，主牵引绞车和副牵引绞车绞 车辊简上的制动器同时制动，滑梭牵引滑车在起飞跑道终点停止；主牵引绞车上的动力机 按怠速运转，副牵引绞车上的电动机继续运转；5)弹射程序控制器控制主牵引绞车和副牵引绞车绞车辊筒上的制动器同时释放， 主牵引绞车绞车辊筒的离合器释放，副牵引绞车绞车辊筒上的离合器吸合，副牵引绞车牵 引滑梭牵引滑车返回起飞跑道起点，前推汽缸反向充汽，活塞回拉缩进缸筒内，弹射程序控 制器控制主牵引绞车和副牵引绞车上绞车辊筒的制动器同时制动，滑梭停止在起飞跑道起点待命。本发明的优异效果是，体积小，用空间少，起飞跑道不受距离限制，也不受弧度限 制，不仅可以在滑跃式航母上使用，也可以在平面普通航母上使用，不受跑道长度的限制。 本发明的滑槽长度不受限制，弯曲度不受限制，所以可以适应滑跃式起飞跑道，更可以适应 水平起飞跑道。动力机的选择范围更宽，可以使用航母上的任何动力，包括蒸汽、电力或内 燃机，本发明的弹射器与蒸汽弹射器相比，优异效果在于，各种大功率动力机已经是成熟技 术，在动力机提供充足功率的情况下，在起飞跑道90-130米的距离内，飞机实现0-75米/ 秒勻加速，即在90-130米的距离内将飞机加速到75-85米/秒的起飞速度，这种加速方式 是由慢变快，飞行员适应快，不会造成飞行员瞬间昏迷。
图1是滑跃式航母舰载机弹射器在滑跃式航母上的使用结构示意图；图2是滑跃式航母舰载机弹射器的整体结构示意3是滑梭牵引滑车在滑槽中结构示意图；图4是滑槽的断面结构示意图；图5是滑梭牵引滑车的仰视结构示意图；图6是滑梭牵引滑车的俯视结构示意图；图7是滑梭牵引滑车的主视结构示意图；图8是图1的局部放大结构示意图。附图标记说明起飞跑道1、上盖板2、钢索防护角铁3、滑槽4、挡块5、主牵引钢索 6、主牵引钢索平衡滑轮7、主滑轮轴座8、车架9、副牵引钢索平衡滑轮10、副滑轮轴座11、滚 轮12、副牵引钢索13、滑梭连接板14、动力机15、离合器16、刹车装置17、绞车辊筒18、轴承 座19、机座20、电动机21、副离合器22、副绞车辊筒23、副绞车牵引钢索M、副刹车装置25、 测速传感器26、触发开关27、弹射控制器观、飞轮四、传动轴30、副机座31、副传动轴32、副 轴承座33、前推汽缸34、连杆35、推钩36、支撑轮37、储汽罐38、上开缝39、下开缝40。具体实旌方式参照附图对前拉后推式航母舰载机弹射器及其弹射方法作以下详细的说明。如附图1、2、8所示，本发明的前拉后推式航母舰载机弹射器，其结构是由航母滑 跃式起飞跑道，滑梭牵引滑车，牵引滑车索道，主牵引绞车，副牵引绞车、前推汽缸和弹射程 序控制器组成，其中，牵引滑车索道设置在航母滑跃式起飞跑道或水平式起飞跑道的中间， 滑梭牵引滑车设置在牵引滑车索道之中，主牵引绞车和副牵引绞车设置在起飞跑道下方的 机舱之中，主牵引绞车和副牵引绞车的钢索分别与滑梭牵引滑车的前后两端连接，前推汽 缸设置在位于起飞跑道的起点处牵引滑车索道的底部；如附图3、4所示，牵引滑车索道是由上盖板2、滑槽4、钢索防护角铁3组成，滑槽 4的上部设置有翻边，翻边与起飞跑道1的底部固定在一起，上盖板2的中间设置有上开缝 39，上开缝39两边与起飞跑道1平行并与滑槽4上部的翻边固定在一起，位于起飞跑道1起 点的滑槽4底部开有下开缝40，下中缝40与前推汽缸34活塞的伸出长度相等，滑槽4的两 端分别设置有行程传感器27和测速传感器沈为弹射程序控制器观提供开关控制信号；如附图5、6、7所示，滑梭牵引滑车是由车架9、滚轮12、主牵引钢索平衡滑轮7、副牵引钢索平衡滑轮10和滑梭连接板14组成，主牵引钢索平衡滑轮7和副牵引钢索平衡滑 轮10通过主滑轮轴座8和副滑轮轴座11固定在车架9的底部，车架9呈水平放置的工字 型，中间水平部分为车横梁，两边垂直部分为滚轮固定板，滚轮12分上下两排设置在车架9 两边的固定板上，固定板上部两边的两排滚轮12与上盖板2底部滚动相接，固定板下部两 边的两排滚轮12与滑槽9底部滚动相接，滑梭连接板14纵向设置在车架横梁的中间，其上 部穿过上盖板2中间的开缝向上露出与滑梭连接，滑梭与飞机前轮连接，位于车架横梁的 底部设置有主钢索平衡滑轮7和副牵引钢索平衡滑轮10，主钢索平衡滑轮7和副牵引钢索 平衡滑轮10分别通过主牵引钢索6和副牵引钢索13与主牵引绞车和副牵引绞车连接，主 牵引钢索6和副牵引钢索13在滑槽4两端与反向滑轮25连接如附图1、2、3、8所示，前推汽缸34的活塞前端部连接有连杆35，连杆35的另一端 连接有推钩36，推钩36反向伸至前推汽缸34的后端，向上穿过滑槽4底部的下开缝40，与 滑梭牵引滑车的后部的挡板5相接；推钩36的两侧设置有支撑轮37与滑槽4滚动连接；前推汽缸34采用双缸并排设置，活塞的端部通过连杆35与推钩36连接，前推汽 缸34通过管道与储汽罐38连接，管道之间设置有电磁阀，储汽罐38还通过管道与蒸汽锅 炉连接。前推汽缸34气压缸代替，气压缸通过管道与储气罐连接，储气罐通过管道与空压 机连接。如图2所示，主牵引绞车，是由机座20、动力机15、离合器16、飞轮四、传动轴30、 绞车辊筒18和刹车装置17组成，其中绞车辊筒18设置在传动轴30上，传动轴30两端通 过轴承座19与机座20固定，其中传动轴30的一端穿过轴承座19与离合器16连接，离合 器16与动力机15动力输出轴端的飞轮四连接，绞车辊筒18的两端设置有刹车装置17，动 力机15和绞车辊筒18采用两套对置的方式设置在机座20上，两套绞车辊筒18设置在中 间，动力机15设置在机座20的两边，两个绞车辊筒18上使用一根主牵引钢索6，主牵引钢 索6的端头与绞车辊筒轴固定，主牵引钢索6的中间与滑梭牵引滑车上的主牵引钢索平衡 滑轮7连接；副牵引绞车，是由副机座31、电动机21、副离合器22、副传动轴32、副绞车辊简23 和副刹车装置25组成，其中副绞车辊筒23的副传动轴32两端通过副轴承座33与副机座 31固定，副传动轴32的两端穿过副轴承座33与副离合器22连接，副离合器22与电动机动 力输出轴连接，副绞车辊筒23的两端设置有副刹车装置25，电动机和副绞车辊筒23采用 两套对置的方式设置在副机座31上，两套副绞车辊筒23设置在中间，电动机设置在副机座 31的两边，两个副绞车辊筒23上使用一根副牵引钢索M，副牵引钢索M的端头与两个副 绞车辊筒轴固定，副牵引钢索M的中间与滑梭牵引滑车上的副牵引钢索平衡滑轮10连接。主牵引绞车使用的动力机15是指变频电动机、柴油机、汽油机、汽轮机、涡轮机及 液压马达。位于滑槽的两端主牵引钢索往返经过的通道上设置的激光测速仪沈、光电传感器 27通过数据线与弹射控制器观连接。主牵引绞车和福牵引绞车上的刹车装置、离合器通过数据线与弹射控制器连接。实施例从航母起飞跑道0到50米距离内通过前推汽缸为舰载机提供加速度，在前推汽缸 启动的同时，以动力机作为动力源配以飞轮蓄能，通过飞轮蓄量，在弹射程序控制器的控制 下以及在离合器和牵引钢索在牵引绳盘的缠绕变径作用下，将飞轮和动力机的能量集合起 来在0-130米的起飞跑道上为舰载机提供基本起飞速度，实现各类舰载机在航母起飞跑道 上的弹射起飞；具体弹射步骤如下1)通过弹射器控制器设置起飞飞机的种类、载荷和起飞速度，弹射器控制器控制 动力机带动飞轮同步转动，当动力机转速达到设定转速后，待机备用2)滑梭牵引滑车位于起飞跑道的起点，与滑梭连接板连接的滑梭与停放在跑道起 点的飞机前轮连接，主牵引绞车和副牵引绞车的绞车辊筒通过制动器锁定，前推汽缸活塞 端部的推钩，与滑梭牵引滑车后部搭接，舰载机处于待命状态；3)当调度员下达起飞命令后，弹射程序控制器控制控制电磁阀打开，储汽罐向汽 缸注入高压蒸汽，活塞驱动滑梭牵引滑车移动，同时主牵引绞车的与动力机动力输出轴连 接飞轮通过飞轮离合器吸合，制动器同时释放，动力机加速运转，副牵引绞车的离合器和制 动器全部释放，此时主牵引绞车的动力机全速带动绞车辊筒转动，钢索向绞车辊筒轴上缠 绕的同时牵引滑车在滑槽中快速滑动同时带动滑梭牵引舰载机在起飞跑道上加速滑行，由 于绞车辊筒在转动初期，钢索在绞车辊筒轴部的缠绕是小直径缠绕，牵引速度慢，但牵引力 大，正好符合舰载机初始速度为零时的低速度大牵引力起飞条件，随着钢索在绞车辊筒轴 上缠绕圈数的增加，缠绕直径越来越大，因而牵引速度越来越快，当舰载机到达起飞跑道终 点时，钢索在绞车辊筒轴上缠绕的直径最大，钢索的缠绕速度就是舰载机的基本起飞速度， 这时滑梭与飞机前轮分离，舰载机升空4)当滑梭与舰载机分离的瞬间，起飞跑道终点处的传感器触发，弹射程序控制器 控制主牵引绞车和副牵引绞车绞车辊筒上的离合器全部释放，主牵引绞车和副牵引绞车绞 车辊筒上的制动器同时制动，滑梭牵引滑车在起飞跑道终点停止；主牵引绞车上的动力机 按怠速运转，副牵引绞车上的电动机继续运转；5)弹射程序控制器控制主牵引绞车和副牵引绞车绞车辊筒上的制动器同时释放， 主牵引绞车绞车辊筒的离合器释放，副牵引绞车绞车辊筒上的离合器吸合，副牵引绞车牵 引滑梭牵引滑车返回起飞跑道起点，前推汽缸反向充汽，活塞回拉缩进缸筒内，弹射程序控 制器控制主牵引绞车和副牵引绞车上绞车辊筒的制动器同时制动，滑梭停止在起飞跑道起 点待命。通过控制绞车辊筒的宽度和钢索的缠绕直径来控制飞机离地的瞬间起飞速度，计 算公式由下式表示舰载机在100米的跑道上必须得到30m / s ν 2的加速度才能起飞成功，飞机起飞 速度和加速度运动时间计算公式如下V = V (2aX) = V (200X30) ^ 77. 46m/s (1)t = V (2X/a) = V (200/30) ^ 2. 58s (2)钢索的长度=跑道的长度，钢索的长度=各层钢索长度之和，钢索的长度
L = (L1+L2+"'LX)=起飞跑道的长度(3)绞车辊筒每层钢索的长度计算公式Li = 3. 14N(D+2dC) (4)D是缠绕在绞车辊筒轴的直径，N是每层钢索的圈数；Di =绞车辊筒轴的直径；d =钢索的直径；C =钢索的层数起飞跑道的长度=绞车辊筒上钢索的长度=100米，忽略钢索缠绕的密度，设定 绞车辊筒轴的直径D轴=0. 3米；钢索的直径d = 0. 02米；每层钢索的圈数N-2，根据公式 (4)各层钢索的长度分别是每层钢索的长度(米) 累计长度(米)Ll ==6. 28(0. 3+0. 04*1)=2.142. 14
L2 ==6. 28(0. 3+0. 04*2)=2.384. 52
L3 ==6. 28(0. 3+0. 04*3)=2.637. 14
L4 ==6. 28(0. 3+0. 04*4)=2.910. 05
L5 ==6. 28(0. 3+0. 04*5)=3.1413. 18
L6 ==6. 28(0. 3+0. 04*6)=3.3916. 57
L7 ==6. 28(0. 3+0. 04*7) 36420. 21
L8 ==6. 28(0. 3+0. 04*8)=3.8924. 10
L9 ==6. 28(0. 3+0. 04*9)=4.1428. 24
LLO=6. 28(0. 3+0. 04*10)=4. 3932. 63
Lll=6. 28(0. 3+0. 04*11)=4. 6437. 27
L12=6. 28(0. 3+0. 04*12)=4. 942. 17
L136. 28(0. 3+0. 04*13)=51547. 32
L14=6. 28(0. 3+0. 04*14)=5. 452. 57
L15=6. 28(0. 3+0. 04*15)=5. 6558. 37
Lt6=6. 28(0. 3+0. 04*16)=5. 9，64. 27
L17=6. 28(0. 3+0. 04*17)=6. 1570. 42
L18=6. 28(0. 3+0. 04*18)=6. 476. 82
L196. 28(0. 3+0. 04*19)=66583. 47
L20=6. 28(0. 3+0. 04*20)=6. 990. 37
L21=6. 28(0. 3+0. 04*21)=7. 159 97. 53
L22=6. 28(0. 3+0. 04*22)=7. 41104. 9
L23=6. 28(0. 3+0. 04*23)=7. 66112. 6
L24=6. 28(0. 3+0. 04*24)=7. 91120.51第22层钢索的长度是L= (LI+L2+…L21) :104. 9米，第M层钢索的长度是L= (Li L2+...L21) :120. 51米，已知飞机在100米跑道上加速起飞时间是2. 58秒，每秒缠绳44/2. 58 17圈，17/2 = 8. 53层/秒，2. 58秒辊筒转2. 58*8. 53 = 22层，钢索在22层的累计长度是105米， 如果选用柴油机提供动力，柴油机的标准转速是1500转/分钟，每秒转速是25，通过变速调 整为18转/秒，为绞车辊筒提供18转/秒的转速即可达到舰载机的起飞速度。通过上述计算可以看出，第一秒钢索的长度是10米，第二秒钢索的长度是 64. 27米，加速40. 17米，第三秒钢索长度是120. 51米，第三秒与第二秒之间的加速是 56. M米，2. 58秒时105米钢索在辊筒上共缠绕44圈，此种加速方式非常人性化，不会对驾 驶员和飞机造成损害。前推汽缸设置在起飞跑道的前半程，飞机起飞速度从零开始，需要起 飞动能大，因而用前推汽缸提供初速度，飞机起跑到后半程时，动力机已经实现全速转动， 加上飞机自身动力，飞机很容易加速的起飞速度。当绞车辊筒转速一定时，通过钢索在辊筒 上缠绕层数的增加，为舰载机提供30m/Sv 2的加速度和77. 46m/s的起飞速度。如果柴 油机通过调节油门提供额外的勻加速，舰载机的起飞速度还可以提高20-50%。在转速一定的情况下，适当增加辊筒的直径或钢索得直径也增加舰载机的起飞速 度。主牵引绞车采用双配置，钢索中间通过滑轮与牵引滑车连接，使用时可以单机牵 引，用于低速舰载预警机的弹射，也可以双机同时牵引，通过控制动力机转速适应不同舰载 机的起飞。弹射控制器内设置有单片机和存储器，单片机属于工业控制技术，为公知技术。关于前推汽缸的加工，气缸长度选用起飞跑道的二分之一，不仅是减少气缸的加 工难度，更主要是采用封闭式气缸，除了节约能源外，可以将气缸工作压力提高，尤其是采 用气压缸，在同等功率下可以减小气缸的直径，减少设备占用的空问，提高设备的使用寿 命。动力机的选择要考虑到航母的大小，如果是核动力可以考虑使用蒸汽机或汽轮机，如果 是中型航母则使用柴油机或涡轮机，各种动力机是成熟技术，具有较宽的选择范围。即使选 用两台大功率航空发动机，也不会占用多大空间，如果一台航空发动机的动力是舰载机发 动机的两倍，那么两台航空发动机牵引一架舰载机，将会有4倍的动力冗余。汽缸活塞的反 向与滑车连接主要考虑汽缸的长度和减少夹板下方的空间，如果不考虑以上因素，可以采 用活塞端部止推设计。本发明的舰载机弹射器无论是设备造价，还是使用成本，都要比开口汽缸的蒸汽 弹射器来的划算，技术难度要小容易实现，使用寿命也比开口汽缸蒸汽弹射器要长。由于本 发明的设计全部是模块化，无论是加工制作、安装使用，还是保全维修都非常简单方便。中 国目前急需航母保卫我们的380万平方公里的海洋，希望国知局尽快与中国军方联系，向 他们推荐本发明的技术方案或供他们参考，尽快实现中国的航母梦。
权利要求
1.前拉后推式航母舰载机弹射器，其特征在于，包括起飞跑道，滑梭牵引滑车，牵引滑 车索道，主牵引绞车，副牵引绞车、前推汽缸和弹射程序控制器，其中，牵引滑车索道设置在 航母滑跃式起飞跑道或水平式起飞跑道的中间，滑梭牵引滑车设置在牵引滑车索道之中， 主牵引绞车和副牵引绞车设置在起飞跑道下方的机舱之中，主牵引绞车和副牵引绞车的钢 索分别与滑梭牵引滑车的前后两端连接，前推汽缸设置在位于起飞跑道的起点处牵引滑车 索道的底部；牵引滑车索道是由上盖板、滑槽组成，滑槽的上部设置有翻边，翻边与起飞跑道的底部 固定在一起，上盖板的中问设置有上开缝，上开缝两边与起飞跑道平行并与滑槽上部的翻 边固定在一起，位于起飞跑道的前半部滑槽的底部中间设置有下开缝，下开缝与前推汽缸 活塞的伸出长度相等，滑槽的两端分别设置有行程传感器和测速传感器，为弹射程序控制 器提供开关控制信号，滑梭牵引滑车是由车架、滚轮、主牵引钢索平衡滑轮、副牵引钢索平 衡滑轮和滑梭连接板组成，主牵引钢索平衡滑轮和副牵引钢索平衡滑轮通过主滑轮轴座和 副滑轮轴座固定在车架的底部，车架呈水平放置的工字型，中间水平部分为车横梁，两边垂 直部分为滚轮固定板，滚轮分上下两排设置在车架两边的固定板上，固定板上部两边的两 排滚轮与上盖板底部滚动相接，固定板下部两边的两排滚轮与滑槽底部滚动相接，滑梭连 接板纵向设置在横梁的中间，其上部穿过上盖板中间的开缝向上露出与滑梭连接，滑梭与 飞机前轮连接，位于横梁的底部设置有主钢索平衡滑轮和副牵引钢索平衡滑轮，主钢索平 衡滑轮和副牵引钢索平衡滑轮分别通过主牵引钢索和副牵引钢索与主牵引绞车和副牵引 绞车连接，车体的端部中间设置有挡板；前推汽缸的活塞前端部连接有连杆，连杆的另一端连接有推钩，推钩反向伸至前推汽 缸的后端，向上穿过滑槽底部的下中缝，与滑梭牵引滑车的后部的挡板相接；推钩的两侧设 置有支撑轮与滑槽滚动连接；主牵引绞车，是由机座、动力机、离合器、飞轮、传动轴、绞车辊筒和刹车装置组成，其中 绞车辊筒设置在传动轴上，传动轴两端通过轴承座与机座固定，其中传动轴的一端穿过轴 承座与离合器连接，离合器与动力机动力输出轴端的飞轮连接，绞车辊筒的两端设置有刹 车装置，动力机和绞车辊筒采用两套对置的方式设置在机座上，两套绞车辊筒设置在中间， 动力机设置在机座的两边，两个绞车辊筒上使用一根主牵引钢索，主牵引钢索的端头与绞 车辊筒轴固定，主牵引钢索的中间与滑梭牵引滑车上的主牵引钢索平衡滑轮连接；副牵引绞车，是由副机座、电动机、副离合器、副传动轴、副绞车辊筒和副刹车装置组 成，其中副绞车辊筒的副传动轴两端通过副轴承座与副机座固定，副传动轴的两端穿过副 轴承座与副离合器连接，副离合器与电动机动力输出轴连接，副绞车辊筒的两端设置有副 刹车装置，电动机和副绞车辊筒采用两套对置的方式设置在副机座上，两套副绞车辊筒设 置在中间，电动机设置在副机座的两边，两个副绞车辊筒上使用一根副牵引钢索，副牵引钢 索的端头与两个副绞车辊筒轴固定，副牵引钢索的中间与滑梭牵引滑车上的副牵引钢索平 衡滑轮连接。
2.据权利要求1所述的航母舰载机弹射器，其特征在于主牵引绞车使用的动力机是指 变频电动机、柴油机、汽油机、汽轮机、涡轮机及液压马达。
3.据权利要求1所述的滑跃式航母舰载机弹射器，其特征在于，位于滑槽的两端主牵 引钢索往返经过的通道上设置的激光测速仪、光电传感器通过数据线与弹射控制器连接。
4.据权利要求1所述的航母舰载机弹射器，其特征在于，主牵引绞车和福牵引绞车上 的刹车装置、离合器以及开关调速装置均通过数据线与弹射控制器连接。
5.据权利要求1所述的航母舰载机弹射器，其特征在于，前推汽缸采用双缸并排设置， 活塞的端部通过连扳与推钩连接，前推汽缸通过管道与储汽罐连接，管道之间设置有电磁 阀，储汽罐还通过管道与蒸汽锅炉连接。
6.据权利要求1所述的航母舰载机弹射器，其特征在于，前推汽缸是气压缸，通过管道 与储气罐连接，储气罐通过管道与空压机连接。
7.前拉后推式航母舰载机弹射器的弹射方法，其特征在于，从航母起飞跑道0到50米 距离内通过前推汽缸为舰载机提供加速度，在前推汽缸启动的同时，以动力机作为动力源 配以飞轮蓄能，通过飞轮蓄量，在弹射程序控制器的控制下以及在离合器和牵引钢索在牵 引绳盘的缠绕变径作用下，将飞轮和动力机的能量集合起来在0-130米的起飞跑道上为舰 载机提供基本起飞速度，实现各类舰载机在航母起飞跑道上的弹射起飞；具体弹射步骤如 下1)通过弹射器控制器设置起飞飞机的种类、载荷和起飞速度，弹射器控制器控制动力 机带动飞轮同步转动，当动力机转速达到设定转速后，待机备用；2)滑梭牵引滑车位于起飞跑道的起点，与滑梭连接板连接的滑梭与停放在跑道起点的 飞机前轮连接，主牵引绞车和副牵引绞车的绞车辊筒通过制动器锁定，前推汽缸活塞端部 的推钩，与滑梭牵引滑车后部搭接，舰载机处于待命状态；3)当调度员下达起飞命令后，弹射程序控制器控制控制电磁阀打开，储汽罐向汽缸注 入高压蒸汽，活塞驱动滑梭牵引滑车移动，同时主牵引绞车的与动力机动力输出轴连接飞 轮通过飞轮离合器吸合，制动器同时释放，动力机加速运转，副牵引绞车的离合器和制动器 全部释放，此时主牵引绞车的动力机全速带动绞车辊筒转动，钢索向绞车辊筒轴上缠绕的 同时牵引滑车在滑槽中快速滑动同时带动滑梭牵引舰载机在起飞跑道上加速滑行，由于绞 车辊筒在转动初期，钢索在绞车辊筒轴部的缠绕是小直径缠绕，牵引速度慢，但牵引力大， 正好符合舰载机初始速度为零时的低速度大牵引力起飞条件，随着钢索在绞车辊筒轴上缠 绕圈数的增加，缠绕直径越来越大，因而牵引速度越来越快，当舰载机到达起飞跑道终点 时，钢索在绞车辊筒轴上缠绕的直径最大，钢索的缠绕速度就是舰载机的基本起飞速度，这 时滑梭与飞机前轮分离，舰载机升空4)当滑梭与舰载机分离的瞬间，起飞跑道终点处的传感器触发，弹射程序控制器控制 主牵引绞车和副牵引绞车绞车辊筒上的离合器全部释放，主牵引绞车和副牵引绞车绞车辊 筒上的制动器同时制动，滑梭牵引滑车在起飞跑道终点停止主牵引绞车上的动力机按怠 速运转，副牵引绞车上的电动机继续运转5)弹射程序控制器控制主牵引绞车和副牵引绞车绞车辊筒上的制动器同时释放，主牵 引绞车绞车辊筒的离合器释放，副牵引绞车绞车辊筒上的离合器吸合，副牵引绞车牵引滑 梭牵引滑车返回起飞跑道起点，前推汽缸反向充汽，活塞回拉缩进缸筒内，弹射程序控制器 控制主牵引绞车和副牵引绞车上绞车辊筒的制动器同时制动，滑梭停止在起飞跑道起点待 命。
全文摘要
本发明提供一种前拉后推式航母舰载机弹射器及弹射方法，其结构是由动力机、离合器、飞轮、传动轴、牵引绞车和放绳绞车，其中牵引绞车和飞轮设置在传动轴上，飞轮与传动轴固定在一起，牵引绞车通过轴承与传动轴连接，飞轮与牵引绞车之间设置飞轮离合器，传动轴通过轴承架固定，传动轴的端部通过电机离合器与动力机连接。该飞轮蓄能加速式舰载机弹射器和现有技术相比，具有设计合理、结构简单、安全可靠、体积小、自动化程度高、使用方便、易于维护等特点，具有很好的推广使用价值。
文档编号B64F1/06GK102107737SQ20101028605
公开日2011年6月29日 申请日期2010年9月19日 优先权日2010年9月19日
发明者姜明 申请人:朱惠芬