本发明涉及弹射设备技术领域，更具体的说是涉及一种具有并联、串联和分离功能的蒸汽弹射器。
背景技术：
众所周知航空母舰是一种攻击力非常强大的大型水面战斗舰艇，它强大的攻击力仰仗于舰载战斗机、电子战斗机和空中预警机，并且航空母舰上的飞机主要有滑跃飞行和弹射飞行两种。我国现有的辽宁号航空母舰使用的是滑跃式起飞方式；而空中预警机机体重量比较大，发动机又是省油的涡轮螺旋桨发动机，故不能采用滑跃式起飞方式；当今世界只有美国能制造舰载飞机短距起飞蒸汽助推装置，即蒸汽弹射器。美国研发成功并投入使用的蒸汽弹射器，采用的开缝气缸蒸汽弹射系统，不仅结构复杂、占用空间大、整个装置操控性差、蒸汽泄露及淡水损失严重、制作和安装难度大，而且弹射力小；同时目前研发的蒸汽弹射器大部分采用开缝式气缸，开缝气缸在高温高压的蒸汽作用下容易变形，并且弹射单元只能整体统一完成单一工作指令，无法分离操控。
因此，如何提供一种弹射力强、弹射速度快且可以进行分离操作的蒸汽弹射器是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提供了一种具有并联、串联和分离功能的蒸汽弹射器，不仅弹射力强、弹射速度快，而且结构紧凑、占用空间小、制作以及安装简单，后期维修方便。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种具有并联、串联和分离功能的蒸汽弹射器，包括：壳体；设置在所述壳体外部的储气罐；还包括：置于所述壳体内部的弹射单元；
所述弹射单元包括甲板、滑块、低压腔壳、气缸、张紧隧道管、支架、冲压水缸、前盖、压水活塞、承座梁、排水管、空心柱、锥形框、活塞套、冲击杆、制动器、冲击栓、张紧钢缆；设置在所述甲板内部的滑块隧道；位于所述滑块隧道内的滑块；设置在所述甲板下方的低压腔壳；所述气缸位于所述低压腔壳内部，并且所述气缸为一侧敞口的长筒形结构设计；所述支架用于固定所述气缸；所述张紧隧道管向左穿出所述支架的隧道管孔和所述低压腔壳，并且固接在所述低压腔壳上，所述张紧隧道管向右端连接所述冲压水缸，并且所述冲压水缸连接在所述前盖内；所述压水活塞向右穿出所述冲压水缸和所述前盖、压水活塞的卡槽固装所述承座梁；所述承座梁上固接所述进排水管、所述空心柱、并且所述空心柱固装在所述承座梁中间向左穿入所述前盖；所述空心柱与所述锥形框和所述活塞套固定安装，所述张紧隧道管与所述压水活塞为空心结构、作为所述冲击杆、所述制动器、所述冲击栓、所述张紧钢缆的往返通道；并且所述张紧隧道管与所述冲压水缸对称设置；
所述活塞内设有多个单向阀和一个开关阀，所述活塞由左右两部分构成，并通过活塞螺栓合扣紧固；在所述活塞的左侧固接有拉杆，所述拉杆均向左穿出所述气缸、低压腔壳与异形架固接，其中位于所述活塞中心的一根所述拉杆为空心结构，设置有空腔，并且空腔内固定设置有轴芯，所述轴芯中间固定安装有轴芯活塞；所述轴芯向左穿出所述拉杆左端，并穿过所述后冲压水缸、以及所述后冲压水缸的压水活塞后，与冲压水缸支架共同固紧在后仓壁上；所述轴芯向右穿出所述活塞、所述空心柱、所述承座梁固接在前仓壁上；所述后仓壁和所述前仓壁位于所述低压腔壳两端，并固定在所述甲板下方；所述张紧钢缆一端穿入所述滑块隧道连接在所述滑块上，另一端经换向轮换向后，穿过所述压水活塞、所述张紧隧道管与所述冲击栓连接；所述冲击栓与所述冲击杆连接，所述冲击杆穿过并固接所述制动器后与所述异形架固定连接，并且所述异形架与负载钢缆一端连接，另一端经所述换向轮换向后，穿入所述滑块隧道与所述滑块连接。
优选的，在上述一种具有并联、串联和分离功能的蒸汽弹射器中，所述弹射单元设置有3个并且设计参数一致，分别为后弹射单元、主弹射单元、前弹射单元，其中所述弹射单元之间通过低压管连接可进行气压交换；并且所述低压管上设置有电控阀门对气压交换进行控制。
优选的，在上述一种具有并联、串联和分离功能的蒸汽弹射器中，位于所述主弹射单元上方的所述甲板上还设置有引勾缝口，并且所述主弹射单元的所述滑块通过所述引勾缝口与引勾连接，引勾再与搭载体连接。
优选的，在上述一种具有并联、串联和分离功能的蒸汽弹射器中，所述冲压水缸和所述后冲压水缸连接有进水管。
优选的，在上述一种具有并联、串联和分离功能的蒸汽弹射器中，所述储气罐设置有高压进气阀，并且所述高压进气阀经进气管穿过所述低压腔壳与所述气缸连接，当发出弹射命令时所述高压进气阀打开，高压蒸汽进入到所述气缸内推动所述活塞高速运动。
优选的，在上述一种具有并联、串联和分离功能的蒸汽弹射器中，所述低压腔壳的内壁上安装有冷却器，所述冷却器用于冷却蒸汽使其凝集成水进行回收；所述低压腔壳安装有预热排空阀门与电控空气排放阀配合工作，可排空空气使弹射器达到预备弹射状态。
优选的，在上述具有并联、串联和分离功能的蒸汽弹射器中，所述气缸的外壁上安装有压力传感器、温度传感器，用于监测所述低压腔壳内的压力值与温度值。
优选的，在上述具有并联、串联和分离功能的蒸汽弹射器中，所述甲板内部依次排列有三条隧道，分别为后滑块隧道、主滑块隧道、前滑块隧道，并且在所述后滑块隧道、所述主滑块隧道、所述前滑块隧道的内部均设置有滑块；所述后滑块隧道、所述主滑块隧道、所述前滑块隧道的两端均设有排水槽用于排放渗漏进隧道内的液体；其中所述后滑块隧道与所述主滑块隧道之间设置有后并联缝口，所述前滑块隧道与所述主滑块隧道之间设置有前并联缝口。
优选的，在上述具有并联、串联和分离功能的蒸汽弹射器中，设置在所述前滑块隧道中所述滑块内的偏心锁肖，所述偏心锁肖经电机反转，并由前并联缝口插入相邻的所述主滑块隧道中所述滑块的偏心锁肖孔锁住；设置在所述主滑块隧道中的所述滑块内的偏心锁肖经电机反转，由后并联缝口插入相邻的所述后滑块隧道中所述滑块的偏心锁肖孔锁住；所述3个弹射单元形成并联结构；设置在所述前滑块隧道中所述滑块内的偏心锁肖经电机正转，并从所述主滑块隧道中所述滑块的偏心锁肖孔抽出，使所述前弹射单元与所述主弹射单元分离；设置在所述主滑块隧道中的所述滑块的偏心锁肖经电机正转，并从所述后滑块隧道中的所述滑块偏心锁肖孔抽出，使所述主弹射单元与所述后弹射单元分离。
优选的，在上述具有并联、串联和分离功能的蒸汽弹射器中，所述压水活塞与所述步控阀上设置有进排水孔，所述步控阀能够在控制单元的命令下轴向移动，控制所述压水活塞与所述步控阀上进排水孔的相对应数量，从而控制水流量。
优选的，在上述具有并联、串联和分离功能的蒸汽弹射器中，所述拉杆设置有三根，三根所述拉杆平行固接在所述活塞的左侧中心及上下两侧，当活塞直径较小时，只需设置一根所述拉杆，并固接在所述活塞左侧中心，当活塞直径足够大时，所述拉杆平行设置三根。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，一方面本发明的气缸部分采用无缝设计，不仅能够提高气缸的刚度，使其在高温高压下不易发生变形，并且降低了活塞卡滞的几率，保证装置的正常运行；同时气缸设计为敞口结构，使活塞运动距离增大，做功更多，加强了弹射单元的弹射力量；另一方面三个弹射单元可以通过控制位于滑块上的偏心锁肖，实现三个弹射单元之间的并联和分离，提高了弹射单元操控的灵活性，并且弹射单元具有较好的密闭性，不仅能够提高高压蒸汽的能量转化率和弹射速度，为后续的工作提供强劲的动力，而且可以使蒸汽回收的更加彻底，进而节约淡水资源。
因此，本发明是一种不仅结构设计合理、弹射力强、弹射速度快，而且淡水回收率高、便于安装和后期维护的具有并联、串联和分离功能的蒸汽弹射器。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1是本发明的截面示意图；
图2是本发明在初始位置时的及其连接示意图；
图3是本发明在弹射将结束时的及其连接示意图；
图4是本发明在初始位置时的头顶局部位剖视示意图；
图5是本发明在初始位置时的头局部位剖视示意图；
图6是本发明在初始位置时的中尾局部位剖视示意图
图7是本发明在弹射完毕位置时的头顶局部位剖视示意图；
图8是本发明在弹射完毕位置时的头局部位剖视示意图；
图9是本发明在弹射完毕位置时的中尾局部位剖视示意图；
图10是本发明的活塞剖视示意图；
图11是本发明的压水的活塞剖视示意图；
图12是本发明的汽缸支架示意图；
图13是本发明的步控阀的剖视示意图；
图14是图8的c局部位放大图；
图15是图2的e局部位放大图；
图16是图3的b局部位放大图；
图17是本发明的滑块的侧视示意图；
图18是图17的a-a剖视示意图；
图19是本发明的滑块的正视图；
图20是图9的d局部位放大图；
图21是本发明的是活塞在活塞套中受压水活塞控制缓冲距离示意图；
图22是本发明的活塞与冲压水缸配合距离点设计原理示意图；
图23是本发明的活塞套与压水活塞连接原理示意图；
图24是本发明的三位四通阀示意图；
图25是本发明弹射单元串联原理图；
图26是本发明冲压水缸水循环原理示意图；
1活塞5冲压水缸8甲板23支架28排水槽29低压腔壳291前盖66进气管30气缸31气缸接口32套圈接口35储水箱36回水管37节门38低压管39电控阀门40高压水泵41电机42偏心锁肖43滑块44偏心锁肖孔45进水管46三位四通阀47压力传感器48水压传感器115轴芯活塞左侧管口116轴芯活塞右侧管口111通低压腔壳接口112通储气罐接口9储气罐901高压进气阀100预热排空阀门200电控空气排放阀59冷却器501压水活塞502步控阀503进排水管504承座梁505空心柱506锥形框507活塞套508卡槽509进排水孔511冲压水缸支架512后冲压水缸530冲击杆531齿牙532张紧隧道管534制动器535冲击栓201轴芯活塞202轴芯204后仓壁205前仓壁231隧道管孔221主弹射单元223后弹射单元222前弹射单元112引勾114张紧钢缆118异形架113换向轮101单向阀103位置速度传感器105活塞螺栓106拉杆107温度传感器108负载钢缆109开关阀821后并联缝口822前并联缝口823引勾缝口串联换向轮121
825后滑块隧道826主滑块隧道827前滑块隧道
400锁止器401串联锁止销
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种具有并联、串联和分离功能的蒸汽弹射器，通过向气缸中充入高温高压蒸气，推动活塞运动，同时活塞带动滑块一起运动，主滑块与引勾连接，引勾再搭载运载体，从而使搭载体在近距离短时间内弹射起飞，使其获得较高的速度。本发明弹射力量大，速度快，运转灵活，性能可靠，输出功率高，是一种较理想的弹射装备，并且制造安装简单，后期维护保养省时省力。
一种具有并联、串联和分离功能的蒸汽弹射器，包括：壳体；设置在壳体外部的储气罐9；还包括：置于壳体内部的弹射单元；
弹射单元包括甲板8、滑块43、低压腔壳29、气缸30、张紧隧道管532、支架23、冲压水缸5、前盖291、压水活塞501、承座梁504、排水管503、空心柱505、锥形框506、活塞套507、冲击杆530、制动器534、冲击栓535、张紧钢缆114；设置在甲板8内部的滑块隧道；位于滑块隧道内的滑块43；设置在甲板8下方的低压腔壳29；气缸30位于低压腔壳29内部，并且气缸30为一侧敞口的长筒形结构设计；支架23用于固定气缸30；张紧隧道管532向左穿出支架23的隧道管孔231和低压腔壳29，并且固接在低压腔壳29上，张紧隧道管532向右端连接冲压水缸5，并且冲压水缸5连接在前盖291内；压水活塞501向右穿出冲压水缸5的前盖291、压水活塞501的卡槽508固装承座梁504；承座梁504上固接进排水管503、空心柱505、并且空心柱505固装在承座梁504中间向左穿入前盖291；空心柱505与锥形框506和活塞套507固定安装，张紧隧道管532与压水活塞501为空心结构、作为冲击杆530、制动器534、冲击栓535、张紧钢缆114的往返通道；并且张紧隧道管532与冲压水缸5对称设置；
活塞1内设有多个单向阀101和一个开关阀109，活塞1由左右两部分构成，并通过活塞螺栓105合扣紧固；在活塞1的左侧固接有拉杆106，拉杆106均向左穿出气缸30、低压腔壳29与异形架118固接，其中位于活塞1中心的一根拉杆106为空心结构，设置有空腔，并且空腔内固定设置有轴芯202，轴芯202中间固定安装有轴芯活塞201；轴芯202向左穿出拉杆106左端，并穿过后冲压水缸512、以及后冲压水缸512的压水活塞501后，与冲压水缸支架511共同固紧在后仓壁204上；轴芯202向右穿出活塞1、空心柱505、承座梁504固接在前仓壁205上；后仓壁204和前仓壁205位于低压腔壳29两端，并固定在甲板8下方；张紧钢缆114一端穿入滑块隧道连接在滑块43上，另一端经换向轮113换向后，穿过压水活塞501、张紧隧道管532与冲击栓535连接；冲击栓535与冲击杆530连接，冲击杆530穿过并固接制动器534后与异形架118固定连接，并且异形架118与负载钢缆108一端连接，另一端经换向轮113换向后，穿入滑块隧道与滑块43连接。
为了进一步优化上述技术方案，弹射单元设置有3个并且设计参数一致，分别为后弹射单元223、主弹射单元221、前弹射单元222，其中弹射单元之间通过低压管38连接，并且弹射单元之间通过低压管38进行气压交换；同时低压管38上设置有对气压交换进行控制的电控阀门39。
为了进一步优化上述技术方案，位于主弹射单元221上方的甲板8上还设置有引勾缝口823，并且主弹射单元221的滑块43通过引勾缝口823与引勾112连接，引勾112再与搭载体连接。
为了进一步优化上述技术方案，冲压水缸5和后冲压水缸512连接有进水管45。
为了进一步优化上述技术方案，储气罐9设置有高压进气阀901，并且高压进气阀901经进气管66与气缸30连接；当发出弹射命令时高压进气阀901打开，高压蒸汽进入到气缸30中推动活塞1进行高速运动。
为了进一步优化上述技术方案，低压腔壳29的内壁上安装有冷却器，冷却器59用于冷却蒸汽使其凝集成水进行回收；低压腔壳29安装的预热排空阀门100与电控空气排放阀200配合工作，可排空空气使弹射器达到预备弹射状态。
为了进一步优化上述技术方案，气缸30的外壁上安装有用于监测低压腔壳29内压力值的压力传感器47以及用于监测低压腔壳29内温度值的温度传感器107。
为了进一步优化上述技术方案，甲板8内部依次排列有三条隧道，分别为后滑块隧道825、主滑块隧道826、前滑块隧道827，并且在后滑块隧道825、主滑块隧道826、前滑块隧道827内均设置有滑块43；后滑块隧道825、主滑块隧道826、前滑块隧道827的两端均设有排水槽28用于排放渗漏进隧道内的液体；其中后滑块隧道825与主滑块隧道826之间设置有后并联缝口821，前滑块隧道827与主滑块隧道826之间设置有前并联缝口822。
为了进一步优化上述技术方案，设置在前滑块隧道827中滑块43内的偏心锁肖42，偏心锁肖42经电机41反转，并由前并联缝口822插入相邻的主滑块隧道826中滑块43的偏心锁肖孔44锁住；设置在主滑块隧道826中的滑块43内的偏心锁肖42经电机41反转，并由后并联缝口821插入相邻的后滑块隧道825中滑块43的偏心锁肖孔44锁住；3个弹射单元形成并联结构；设置在前滑块隧道827中滑块43内的偏心锁肖42经电机41正转，并从主滑块隧道826中滑块43的偏心锁肖孔44抽出，使前弹射单元222与主弹射单元221分离；主滑块隧道826中滑块43的偏心锁肖42经电机41正转，并从后滑块隧道825中滑块43的偏心锁肖孔44抽出，使主弹射单元221与后弹射单元223分离。
为了进一步优化上述技术方案，压水活塞501与步控阀502上设置有进排水孔509，步控阀502能够在控制单元的命令下轴向移动，控制压水活塞501与步控阀502上进排水孔509的相对应数量，从而控制水流量。
为了进一步优化上述技术方案，拉杆106设置有三根，三根拉杆106平行固接在活塞1的左侧中心及上下两侧，当活塞1直径较小时，只需设置一根拉杆106，并固接在活塞1左侧中心，当活塞1直径足够大时，拉杆106平行设置三根。
为了进一步优化上述技术方案，在弹射单元下方设置与弹射单元相同结构的弹射单元，并通过钢缆108与串联换向轮121进行传动连接，使两个弹射单元能够串联，进而提供更加强劲的动力，钢缆108的使用数量根据弹射功率的大小按需配置，同时在两个弹射单元串联使用的钢缆108上设置串联锁止销401，在异形架118上设置锁止器400，进而准确控制钢缆108运动的路径，控制两个弹射单元串联或断开状态的切换。
参阅图2、图3，低压腔壳29通过固定底座与船舱板固定连接，使低压腔壳29在弹射过程中更加稳定。
参阅图8、图9、图14、图20、图21、图22；其中标注h表示距离、x表示活塞1的长度。
工作原理：
请参照图2、图3、图4、图5、图6、图9、图22、图23、图24；
当控制单元发出弹射指令时、高压进气阀901、开关阀109打开、制动器534制动解除、三位四通阀46动作左位，轴芯活塞右侧管口116与储气罐管口112相通、轴芯活塞左侧管口115与通低压腔壳接口111相通、蒸汽经进气管66、进入气缸30的同时经开关阀109进入轴芯活塞201右侧、由于轴芯活塞201固装在轴芯202上、轴芯202又紧固在后壁204和前壁205上、使活塞1所在气缸30的空间内和轴芯活塞201所在轴芯202空腔空间内的蒸汽膨胀力共同推动活塞1向右钻入活塞套507，当活塞ⅰ与活塞套507平齐时、冲击栓535刚好与压水活塞501接触，此时与冲击杆530左端平行固连的齿牙531与位置速度传感器103对正发出信号，使控制单元控制冲压水缸5的步控阀502和连接在回水管36末端并与储水罐35相连接的节门37动作，冲压水缸5的压水活塞501右端套接固定的步控阀502动作，高压进气阀901关闭，停止蒸汽的供应；令三位四通阀46中位，轴芯活塞左侧管口115与轴芯活塞右侧管口116相通、通低压腔壳接口111关闭、储气罐管口112关闭、冲压水缸5内的水经回水管36、节门37开始回流到储水罐35中，活塞1在活塞套507内与活塞套507同步移动，与此同时高压蒸汽经气缸接口31和活塞套507的套圈接口32处，并且经冷却器59冷却后实现快速降温泄压，当气缸接口31和活塞套507的套圈接口32距离为h时、齿牙531与位置速度传感器103对正发出信号，控制单元控制与冲压水缸5连接的步控阀502和节门37关闭动作、弹射完成。
当控制单元发出返回指令时；高压水泵40控制水流经进水管45、进排水管503经步控阀502多步全开，水经进水管45进入冲压水缸5和后冲压水缸512，使冲压水缸512压水活塞501回位运动，冲压水缸5的压水活塞501受水压作用，拖带承座梁504、进排水管503、空心柱505、锥形框506和活塞套507同步左移，由于后冲压水缸512无载荷故先到顶点，使水压略升，此时水压传感器48发出信号，控制单元接收到命令后控制冲压水缸512的步控阀502关闭，活塞套507的套圈接口32快速到达与气缸30的气缸接口31接近位置时，控制单元令两个冲压水缸5的步控阀502多步动作、使两个步控阀502和两个压水活塞501的进排水孔509能递减到只有一个进排水孔509相流通，使水流减弱，从而套圈接口32与气缸30的气缸接口31进行柔和缓慢接触并压紧；这时控制单元根据水压传感器48信号令两个步控阀502关闭，高压水泵40也关闭，控制单元令开关阀109保持打开、三位四通阀右位，轴芯活塞左侧管口115与储气罐管口112相通、轴芯活塞右侧管口116与通低压腔壳接口111相通，活塞1内的多个单向阀101旋转打开使活塞1左右相通，活塞1快速从活塞套507内退出，并回位到接近初始位置时，控制单元根据预置程序对位置速度传感器103与齿牙531对正次数进行计算，当控制单元预置程序中的齿牙531与位置速度传感器103对准前数个信号出现时，控制单元令后冲压水缸512的步控阀502关闭、制动器534动作制动、三位四通阀46中位轴芯活塞左侧管口115与轴芯活塞右侧管口116相通、通低压腔壳接口111关闭、储气罐管口112关闭，开关阀109旋转关闭、活塞1内的多个单向阀101旋转关闭使活塞1左右不通、活塞1停止在图2、图5所示初始位置、返程过程结束，下一个循环不再冗述。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。