一种气动弹射装置及其方法与流程

1.本发明涉及一种气动弹射装置及其方法，特别是一种对投射物进行弹射的气动弹射装置及其方法。


背景技术：

2.现有的航母电磁弹射器由一种大型线性感应电动机安置于航母甲板的背面，电动机中的动子相对定子通过航母甲板开口槽弹射飞行器，航母甲板上的开口槽百米左右的长度要符合弹射起飞的要求，这种开口槽使得污物、腐蚀性海水和盐雾容易进入电磁弹射器中的电磁动力系统，以致影响或损害电磁动力系统，即使开口槽做了密封防水处理，频繁的弹射起飞会产生摩擦损坏，要对密封防水处理进行维修、更换。
3.在航母甲板上开几条如此长度的开口槽，会直接影响航母的整体结构强度；在开口长度方向钢制甲板也会因应力的作用产生变形，会对电磁弹射器的轨道直线度产生影响。
4.线性感应电动机安置于航母甲板的背面，强大的动力产生强大的电磁感应，会对甲板上飞行器运行的电子系统产生影响；强大动力的线性感应电动机重量大、系统复杂、造价昂贵。
5.现行的航母蒸汽弹射器是由高压蒸汽推动气缸柱塞带动甲板上的飞行器，蒸汽弹射器的长度也是弹射起飞的长度，蒸汽弹射器的重量要有上百吨重；飞机在跑道上助推加速的时间越长，越能使更重的飞机获得起飞的所需的加速度，这就要求气缸的长度相应的加长，对于现有蒸汽弹射器不容易做到，比如从长度50米的气缸做到长度100米的气缸，会使得蒸汽弹射器的系统更加的庞大、复杂。
6.作为以气缸推动的弹射器，如果用相对低压的气体推动气缸柱塞，要获得与高压蒸汽推动弹射器相同的助推力，就需要将气缸的直径相应的加大，这样也会使得系统庞大、复杂。
7.以上两种弹射器有一个共同的特点，都是直线型弹射助推装置，弹射器都安置在甲板的背面，不能将弹射器与甲板分离放置在甲板以下的位置，比如，放置在航母的中部或者底部。
8.现行的滑跃式航母，飞机通过上翘的滑跃翘板依靠飞机自身动力在短距离内起飞，这种起飞方式使得飞机的载油量和载弹量减少，飞机有效航程减少，由于滑跃式航母甲板起飞阶段是一个坡面，现有的滑跃式航母不能通过直线弹射助推方式使飞机在满载荷状态下起飞。
9.现行的导弹垂直发射存在两种形式，一种导弹点火后的热发射；一种是将导弹垂直冷弹射后点火发射。现有的导弹冷弹射方式是将装入储存发射筒中的导弹加上适配器，这种适配器起着导弹与筒之间的密封作用，导弹底部装置有将气体或液体与导弹分开的隔离器，导弹发射后还需要分离隔离器，这种发射方式结构复杂，加大了发射质量，储存发射筒经常为一次性使用部件。
10.导弹因作战要求分为多种形式，对地、对空、对舰等各种形式的导弹，它们重量不同，尺寸大小不同，将多种类型导弹的垂直发射在同一个发射架上冷发射和热发射，实现导弹垂直发射装置通用化，以节省大量的财力，这种通用化发射装置是目前研究的发展方向，发射方式决定了其是否能够深入的发展。
11.因此，开发一种新型的弹射装置，以解决上述问题，是本领域技术人员亟需解决的一项技术问题。


技术实现要素：

12.本发明的目的在于提供一种气动弹射装置及其方法，解决上述现行航母弹射装置存在的问题和不能做到的问题，解决导弹冷弹射和热发射通用化装置的问题，该弹射装置结构简单、实用，性能优越，造价经济。
13.本发明提供了一种气动弹射装置及其方法。
14.气动弹射装置由直线型阴阳弹射槽轨链装置与充气拉丝布弹射装置组成，所述的直线型阴阳弹射槽轨链装置由阴阳槽轨、弹射链、弹射连接装置和弹射推板组成，阴阳槽轨由两侧的阳槽轨和阴槽轨构成，阳槽轨上面长度方向设置开口槽，阴槽轨下面长度方向设置开口槽，阴阳槽轨内长度方向，上面设置导轨、下面设置导轨，上下导轨相互平行，阴阳槽轨内设置弹射链，弹射链的每个链节由链节板、销轴、轴承和槽轮组成，销轴、轴承和槽轮将相接的链节板连接，形成弹射链，弹射链通过槽轮安置在阴阳槽轨上下导轨之间，弹射连接装置与置于阳槽轨内的弹射链连接，弹射推板与置于阴槽轨内的弹射链连接；所述的充气拉丝布弹射装置，由充气拉丝布、担轴、升降平台、连接器和风洞气源装置组成，充气拉丝布长度方向分段设置担轴，担轴与充气拉丝布下面横向连接，担轴两端下面纵向设置升降平台，充气拉丝布一端以最大截面与连接器连接，连接器与风洞气源装置连接，连接器上设置排气装置，充气拉丝布另一端与弹射推板连接。
15.所述的直线型阴阳弹射槽轨链装置，将阳槽轨延续连接一段曲线阳槽轨，构成一种曲线型阴阳槽轨，曲线阳槽轨截面与阳槽轨截面相同，曲线型阴阳槽轨内设置弹射链，弹射连接装置与置于阳槽轨内的弹射链连接，弹射推板与置于阴槽轨内的弹射链连接，构成一种曲线型阴阳弹射槽轨链装置。
16.所述的直线型阴阳弹射槽轨链装置，将阳槽轨与阴槽轨之间连接过渡曲线槽轨，构成一种过渡曲线型阴阳槽轨，过渡曲线型阴阳槽轨内设置弹射链，弹射连接装置与置于阳槽轨内的弹射链连接，弹射推板与置于阴槽轨内的弹射链连接，构成一种过渡曲线型阴阳弹射槽轨链装置。
17.所述的直线型阴阳弹射槽轨链装置与直线型弹射助推装置连接，直线型弹射助推装置的驱动元件连接弹射推板，能够实现一种新型的直线型弹射助推装置。
18.所述的一种曲线型阴阳弹射槽轨链装置与直线型弹射助推装置连接，直线型弹射助推装置的驱动元件连接弹射推板，能够实现一种新型的曲线型弹射助推装置。
19.所述的一种过渡曲线型阴阳弹射槽轨链装置与直线型弹射助推装置连接，直线型弹射助推装置的驱动元件连接弹射推板，能够实现一种新型的过渡曲线型弹射助推装置。
20.所述的弹射连接装置能够成为一种通用型导弹弹射架，通用型导弹弹射架下端是底座，底座一侧，弹射钩通过连接轴与底座连接，底座另一侧，弹射钩通过连接轴和槽轮连
接在底座的滑槽上，弹射钩分别设置在各自的链节板上，底座上面纵向连接凹型槽架，凹型槽架一侧连接适配器，适配器内园面是锥形面，适配器底部设置环孔，导弹下端套装在适配器上，环孔边缘挡住导弹底部边缘，适配器内园面与导弹之间设置锥形泡沫塑料模块，导弹前端发射头部套装在泡沫塑料模块上，泡沫塑料模块下面设置塑料定位块，塑料定位块将泡沫塑料模块与凹型槽架连接在一起。
21.一种充气拉丝布弹射装置的方法，将排气状态的柔性充气拉丝布长度方向分段设置，有序折叠收拢充气拉丝布，充气拉丝布以最大截面与连接器连接，连接器与风洞气源连接，在气流气压作用下，拉丝布截面具有一个截面推力，拉丝布以板状方式约束气流向前伸展，截面推力方向不变，作用在被弹射物上，充气拉丝布长度方向伸展，使得被弹射物具有加速度的过程，最终获得弹射速度。
附图说明
22.图1为本实施例一种气动弹射装置及其方法结构示意图；
23.图2为图1左侧视剖面图；
24.图3为图1俯视局部剖面图；
25.图4为图1局部剖面图；
26.图5为充气拉丝布剖面图；
27.图6为一种曲线型阴阳弹射槽轨链装置示意图；
28.图7为图6的局部剖视图；
29.图8为一种过渡曲线型阴阳弹射槽轨链装置示意图。
具体实施方式
30.参照图1、图2、图3和图4所示，一种气动弹射装置由直线型阴阳弹射槽轨链装置9与充气拉丝布直线弹射装置28组成；直线型阴阳弹射槽轨链装置9由阴阳槽轨1、弹射链5、弹射钩12和弹射推板18组成；阴阳槽轨1安置在舰甲板24的背面，阴阳槽轨1以分界线53为界，左侧是阳槽轨8，右侧是阴槽轨2，阳槽轨8上面长度方向设置开口槽30，开口槽30与舰甲板24设置的开口槽11重合，右侧的阴槽轨2下面长度方向设置开口槽31，阴阳槽轨1内长度方向，上面设置一对对称的导轨6，下面设置一对对称的导轨7，导轨6与导轨7相互平行；阴阳槽轨1内设置弹射链5，弹射链5贯穿于阴阳槽轨1的阴槽轨2和阳槽轨8之间，弹射链5的每个链节由链节板26、销轴29、轴承34和槽轮27组成，轴承34、销轴29和一对槽轮27将相接的链节板26连接，形成弹射链5，弹射链5通过槽轮27安置在阴阳槽轨1的导轨6和导轨7之间，置于阳槽轨8内的弹射链5左侧端设置弹射钩12，弹射钩12连接在链节板26的上面，弹射钩12通过开口槽30和开口槽11置于舰甲板24表面，弹射钩12连接置于舰甲板24的飞行器23，置于阴槽轨2内的弹射链5右侧端设置弹射推板18，弹射推板18连接在链节板26的下面。
31.充气拉丝布直线弹射装置28，由充气拉丝布3、担轴4、升降平台17、升降气缸16、连接器13、和风洞气源装置25组成，充气拉丝布3是种三维立体结构充气拉丝布，图2所示的是充气后最大截面积的充气拉丝布3，充气拉丝布3内部设置均匀分布的拉丝47，使得充气拉丝布3充气后上下两个平面相互平行，充气拉丝布3呈现板状，截面近似于矩形，充气拉丝布3截面在气压作用下获得一个垂直于充气拉丝布3截面的气压推力；本实施例充气拉丝布3
是由一种聚对苯撑苯并双噁唑纤维材料编织而成，表面硅胶涂层或者树脂涂层，充气拉丝布3充气压力能够达到2.5兆帕，使用压力1.5兆帕左右，设计充气拉丝布的充气厚度0.5米，宽2米，充气拉丝布3截面能够获得150吨的气压推力，该种充气拉丝布3按100米长度计，其重量1吨左右；充气拉丝布3长度方向分段设置担轴4，担轴4与充气拉丝布3下面横向连接，担轴4两端下面纵向设置升降平台17，升降平台17下连接纵向设置的升降气缸16，升降平台17和升降气缸16在纵向都是分段设置。
32.风洞气源装置25采用暂冲式风洞前段部分，由相互连接的压缩空气泵21、高压气罐20、环状缝隙型调压阀22和风洞管54组成，风洞管54与连接器13连接，连接器13下端设置排气真空泵19；充气拉丝布3一端与弹射推板18正面弹射接触连接，另一端与连接器13连接，充气拉丝布3与连接器13连接处10，充气拉丝布3最大截面边缘由压板52用螺栓51密封压装在密封环板47上，密封环板47用螺栓50压装在连接器13的主体48上，密封环板47与主体48之间设置密封环49，风洞管54与主体48连接处的通气截面积不小于充气拉丝布3的最大截面积。
33.本实施例一种气动弹射装置及其方法实施过程，置于舰甲板24上的飞行物23位于阳槽轨8右端接近分界线53，位于阴阳槽轨1内的弹射链5的长度符合飞行物在舰甲板24上弹射起飞的行程距离，弹射链5右端位于阴槽轨2的右端，与弹射链5连接的弹射推板18的正面面对充气拉丝布3的左端，充气拉丝布3通过担轴4将长度方向的充气拉丝布3分段放置在两侧的升降平台17上，充气拉丝布3处于柔性有序的折叠状态，压缩空气泵21对高压气罐20蓄气，高压气罐20处于高压状态，准备弹射起始，用气路通过连接器13，将充气拉丝布3低压输入气流，由于飞行物23重量的惯性，或者通过弹射钩12预拉紧飞行物23，折叠状态的充气拉丝布3处于绷紧状态，升降气缸16降下，升降平台17离开担轴4，绷紧折叠的充气拉丝布3四周无阻挡物，打开环状缝隙型调压阀22，使得风洞管54获得要求压力的气流，风洞气流流经连接器13通过充气拉丝布3最大截面单向输入充气拉丝布3，在充气拉丝布3长度方向，充气拉丝布3以板状方式约束气流向前伸展，垂直于充气拉丝布3截面的气压推力方向始终不变，充气拉丝布3左端连接推动弹射推板18，使得弹射链5在阴阳槽轨1内滚动向前弹射，放开预紧拉力的弹射钩12带动飞行物23，使得飞行物23获得起飞加速度，在舰甲板24上弹射起飞；弹射链5弹射终了，会冲击其前方设置的橡胶减震块15进行减震，或者以阻拦索的方式，将钢丝绳横拦在弹射推板18的背面，钢丝绳一端固定，另一端与液压缸柱塞相连，弹射推板18背面冲击钢丝绳时，钢丝绳拉拽柱塞，油缸排出油液处的节流阀会给柱塞产生背压，将冲击减缓下来；
34.设计飞行物23的负荷是30吨，150吨的气压推力，能够使飞行物23获得4g以上的加速度，能够达到航母弹射装置要求的弹射助推力；
35.阳槽轨8下面设置排污装置14，通过排污装置14清除自舰甲板24通过开口槽11进入阴阳槽轨1的污物、污水；
36.将弹射装置回到起始状态，升起升降气缸16，升降平台17托起担轴4和充气拉丝布3，通过连接器13的真空泵19将充气拉丝布3内的空气排出，充气拉丝布3变成柔性体自然下垂，在舰甲板24上面推动弹射钩12自左向右移动，通过弹射链5和弹射推板18推动充气拉丝布3和担轴4在两侧的升降平台17上自左向右有序的折叠，最终将充气拉丝布3折叠堆放在升降平台17的右端。
37.参照图5所示，由于充气拉丝布3是一种板状形态，将两条充气拉丝布3叠加连接，有充足的气流供应，就能获得双倍的截面推力，能够实现更大型、重载飞行器的弹射起飞。
38.由于充气拉丝布3是一种编织物，重量轻，充气拉丝布3能够根据需要来增加长度，以增加弹射起飞的航道长度，如由100米长加长到150米，重量增加不到1吨，只是增加相应的空间，这能使重载飞行物弹射起飞获得有利的支持；上述这种充气拉丝布3所使用的聚对苯撑苯并双噁唑纤维，由于其断裂强度高、耐热、耐磨、耐冲击和质轻柔软的特性，充气拉丝布3作为弹射装置主动力元件，其使用状态时的维护、保养相对现行的电磁弹射、蒸汽弹射所使用的人力、物力都将大幅度的降低，能够轻易的更换充气拉丝布3；由于充气拉丝布3弹射状态时是一种自身无阻挡的自由伸展状态，进入充气拉丝布3截面的气压推力除去拉丝47的阻挡全部作用在弹射推板18上，实现了高效率的助推力，也实现了截面大面积、低气压压力的弹射助推力；这种弹射装置对弹射飞行物无不良影响；置于舰甲板24开口槽11下的阳槽轨8以一种凹槽的方式封闭了甲板24开口槽11，有效防止舰甲板因为开口槽11造成的变形和对舰整体结构强度的影响；
39.弹射链5在阴阳槽轨1中轴承滚动摩擦传动，效率高，只是增加了弹射链5自身重量的载荷，阴阳弹射槽轨链装置9对开口槽11的应力变形要求相对电磁弹射器和蒸汽弹射器要求的要低，更适合环境要求和温度的变化。
40.参照图6所示，将直线型阴阳弹射槽轨链装置9中的阳槽轨8延续连接一段曲线阳槽轨33，构成一种曲线型阴阳弹射槽轨，曲线阳槽轨33截面与阳槽轨8截面相同，弹射链5贯穿于阴槽轨8、阳槽轨2和曲线阳槽轨33之间，弹射链5上端连接弹射钩12，下端连接弹射推板18构成一种曲线型阴阳弹射槽轨链装置55，由于弹射链5能够挠曲运动，推动弹射推板18，弹射链5能够在曲线阳槽轨33中实现弹射运动。
41.一种曲线型阴阳弹射槽轨链装置55实施例，将曲线型阴阳弹射槽轨链装置55安置在滑跃式航母甲板背面，曲线阳槽轨33的弧度或坡度与滑跃式航母甲板上翘的滑跃翘板的弧度或坡度相同，曲线型阴阳弹射槽轨链装置55连接直线型弹射助推装置，能够实现滑跃式航母弹射助推。
42.图6中曲线型阴阳弹射槽轨链装置55与直线型弹射助推装置结合，能够实现一种垂直弹射的弹射方式，曲线阳槽轨33转过90度的弧度；弹射链5通过弹射钩12与弹射架37连接，弹射钩12与弹射架37连接结构成一种弹射连接装置；
43.结合图7所示，一种通用型导弹弹射架，弹射架37下端是发射架底座44，底座44左侧，弹射钩12通过连接轴45与底座44连接，底座44右侧，弹射钩12通过连接轴45和槽轮43连接在底座44右侧的滑槽40上，左右两侧的弹射钩12分别设置在各自的链节板26上，弹射架37经过曲线阳槽轨33，两根连接轴45中心距发生变化，右侧连接轴45和槽轮43在滑槽40中左右移动，差补两根连接轴45中心距的变化，底座44上面纵向连接凹型槽架42，凹型槽架42右侧下端连接适配器36，适配器36内园面是锥形面，适配器36底部设置环孔38，导弹39下端套装在适配器36上，环孔38边缘挡住导弹39底部边缘，适配器36内园面与导弹39之间设置锥形泡沫塑料模块34，锥形泡沫塑料模块34根据导弹39底部外形，包括导弹底部尾翼35在内分块做型，导弹39左上端套装在泡沫塑料模块41上，泡沫塑料模块41下面设置塑料定位块46，塑料定位块46将泡沫塑料模块41与凹型槽架42连接在一起；导弹39依靠惯性脱离弹射架37垂直弹射起飞，泡沫塑料模块41和锥形泡沫塑料模块34自行破碎；不同的导弹外形
尺寸不同，设置不同规格的适配器36、锥形泡沫塑料模块34和泡沫塑料模块41，它们都能够与凹型槽架42匹配连接，弹射架37能够发射不同规格的导弹，成为一种通用型导弹弹射架37；这种垂直发射方式只需配置能重复使用的适配器36和低值易耗的泡沫塑料模型，就可实现不同规格导弹39的冷弹射和热发射；导弹发射行程大，导弹39经过阴槽轨2直线段弹射过程，能够使导弹39获得足够的弹射加速度。
44.参照图8，一种过渡曲线型阴阳弹射槽轨链装置56，由阳槽轨8、阴槽轨2、过渡曲线槽轨32、弹射钩12和弹射推板18构成，过渡曲线槽轨32呈现一种半圆弧状，过渡曲线槽轨32上面接续阳槽轨8，下面接续阴槽轨2，阳槽轨8与阴槽轨2上下相互平行，弹射链5贯穿于阳槽轨8、阴槽轨2和过渡曲线槽轨32之间，弹射链5上端连接弹射钩12，弹射链下端连接弹射推板18，过渡曲线槽轨32使得阳槽轨8与阴槽轨2之间形成间距。
45.过渡曲线型阴阳弹射槽轨链装置56能够将直线型弹射助推装置与舰甲板24分开，将直线弹射助推装置放置在舰的中部或者底部与过渡曲线型阴阳弹射槽轨链装置56结合使用，实现舰的弹射助推要求。
46.电磁弹射器和蒸汽弹射器都是一种现行的直线型弹射助推装置，电磁弹射器和蒸汽弹射器的动子和柱塞就是直线型弹射助推装置的驱动元件，直线型弹射助推装置与直线型阴阳弹射槽轨链装置9结合，将直线型弹射助推装置的驱动元件与弹射推板18连接，能够构成一种新型的直线型弹射助推装置；直线型弹射助推装置与曲线型阴阳弹射槽轨链装置55结合，将直线型弹射助推装置的驱动元件与弹射推板18连接，能够构成一种新型的曲线型弹射助推装置；直线型弹射助推装置与过渡曲线型阴阳弹射槽轨链装置56结合，将直线型弹射助推装置的驱动元件与弹射推板18连接，能够构成一种新型的过渡曲线型弹射助推装置。