航母气压电磁弹射器弹力源的制作方法
【专利说明】航母气压电磁弹射器弹力源 所属技术领域
[0001] 1、一端开口，一端密封气缸中的活塞运动。
[0002] 2、电磁铁的吸力与距离的关系。
[0003] 3、动滑轮、静滑轮与力的传递。
【背景技术】
[0004] 目前航母上用的大多是蒸汽弹射器，其重量重、体积大、配套设施多、系统烦琐，且 运行和维护的成本高，效率低，比如：u型密封条更换频繁而又十分麻烦，对材质要求高；每 起飞一架飞机，约消耗1吨淡水；〃尼米兹〃级航母上的四台C-13弹射器重量为2800吨， 体积为2265立方米，占用了 70多米长的甲板舱室空间，影响其他武器装备的配置。未来航 母的弹射器，各国都把原有的"电磁炮"理论用到航母弹射器上，但有几个瓶颈技术有待解 决，即强大而稳定的瞬发能源问题、高功率循环变频问题和屏蔽强大泄磁问题，且现有试验 及科研模型验证，电磁弹射器的能量利用率仍然低。
【发明内容】
[0005] 利用滑轮组，把两个，一端开口一端密封气缸中的活塞，所受的大气压力与电磁铁 对活塞的吸力的合力，利用电磁铁的吸力与距离的平方成反比的特性，使弹射器上舰载机 在起飞过程中获得很好的加速，提高能量利用率。
[0006] 技术方案 一、航母气压电磁弹射系统的一个弹力源零部件的命名和重要性能的注释 1、气缸：材质，抗磁金属材料制作，形状，圆管状，气缸密封的一端，叫气缸的前端，另外 一端叫开口端或后端；数量，2个；特性，气缸内壁光滑，摩擦系数极小，耐磨、几何稳定性 好。
[0007] 2、活塞：结构，一个活塞由6个不同的部分组成，①、活塞基体，用顺磁金属材料制 作，其还起到一个活塞电磁铁芯的作用；其上有动滑轮的轴承座，活塞电磁绕线环，气嘴 座，和能保证活塞直线运动的6个方向导孔；②、动滑轮，包括动滑轮轴，和轮轴两端的卡 簧，动滑轮可用POM树脂制作，动滑轮轴承，钢制作，形状，圆柱体，两端带有卡簧的卡槽；轴 承卡簧，弹簧钢制作，形状，缺口的圆环状；一个活塞有6个动滑轮;③、活塞电磁线圈，绕在 活塞电磁绕线环上，并引出两根接头；④、密封垫圈，由有弹性的橡胶材料制作，6个相同 的小密封圈和一个大的密封圈；⑤、气嘴，由位于活塞基体中央气嘴座，密封球、和气嘴头 组成，具有单向阀的作用；?、活塞电磁线圈的连接线，即活塞电磁线圈与气缸外的电缆连 接线，其外皮是具有弹性的螺旋管状。活塞数量，2个。
[0008] 3、电磁铁：由三个不同部件组成，①、电磁铁基体：由抗磁材料制作，外沿有6个固 定孔，中央即是电磁铁护洞，护洞两头的内径是气缸的外径，中部内径的大小是气缸的外径 减去气缸壁厚的一半；②、电磁铁芯，由顺磁材料制作，柱体状，柱面是环形凹槽，两底面周 围对应于活塞均匀分布6个方向导孔;③、电磁线圈，分两种，即粗线圈和细线圈，粗线圈的 导线比细线圈的导线粗，细线圈又叫电磁基线圈，粗线圈又叫电磁调节线圈。
[0009] 4、滑轮气缸接头：结构，两层，上层为静滑轮轴承基座和6个导向孔，下层为气缸 固定基座，外沿有6个固定孔，可用一定强度硬度的绝缘树脂制作；根据缆绳的起点和引出 点，滑轮气缸接头分两种，即后滑轮气缸接头和前滑轮气缸接头，两种接头有些区别，①、后 滑轮气缸接头的上层有7个静滑轮轴承基座和一个揽绳的起点固定杆，前滑轮气缸接头的 上层有8个静滑轮轴承基座，其中揽绳引出点是一个方向静滑轮；②、前、后滑轮气缸接头 的缆绳连接的导向静滑轮及其导向静滑轮基座，为同一平面上的镜像对称结构；一个静滑 轮包括一个静滑轮、静滑轮轴承，及两个静滑轮轴承卡簧。
[0010] 5、缆绳：用柔软，韧性好，抗拉的复合材料或者钢丝制作，能承受2千吨以上的拉 力，形状，绳状。
[0011] 6、防撞密封垫：选用具有弹性的有机材料制作，且这种材料对电磁没有阻碍作用， 两个防撞密封垫圈扣在电磁铁芯的两端，具有密封和防撞功能。
[0012] 7、紧固螺丝：数量：6个，功能，使气缸、电磁线圈基座、滑轮气缸接头，正位且紧合 8、导向滑杆：数量6个，功能，保证活塞在气缸中正常直线运动。
[0013] 9、电缆：里面含有多组电源。
[0014] 二、航母气压电磁弹射弹力源零部件的位置关系 电磁基线圈和电磁调节线圈绕在电磁铁芯上，电磁铁芯位于电磁铁基体中，前、后滑轮 气缸接头，通过6根紧固螺丝、6根导向滑杆及气缸壁厚，将两气缸和两个防撞密封垫紧贴 于电磁线圈基座的两端，并固定电磁铁；两活塞，镜像对称地位于两气缸中，活塞上的电磁 线圈通过活塞电磁线圈的连接线与气缸外的电源电缆相连，前、后滑轮气缸接头上的静滑 轮与活塞上的动滑轮，从垂直投影来看，它们处于同一半径的圆周上，且它们的直径相间、 均匀分布，即每个滑轮的直径占住该圆周的十二分之一的弧长，这样能保证缆绳在动、静滑 轮之间滑动时，是垂直活塞的，不会滑出滑轮；缆绳从后滑轮气缸接头的缆绳起点固定杆出 发，按着顺时针的方向，依次绕过后活塞上的动滑轮和后滑轮气缸接头的静滑轮，后绕过后 滑轮气缸接头的，和前滑轮气缸接头的缆绳导向静滑轮，再按逆时针方向（仍然是从气压电 磁弹射弹力源的后往前看）依次绕过前活塞上的动滑轮和前滑轮气缸接头的静滑轮，最后 从前滑轮气缸接头的缆绳引导静滑轮引出。
[0015] 三、航母气压电磁弹射弹力源的工作描述 弹射前，舰载机前轮滑车回位器，拉着舰载机前轮滑车，带着缆绳向后移动，缆绳通过 静滑轮和动滑轮，拉着活塞向气缸的开口端移动，同时电磁铁的基线圈和调节线圈产生的 磁场方向是与活塞电磁线圈产生的磁场是相斥的，斥力大于活塞所受到的大气压力；准备 弹射时，电磁铁的基线圈电流方向改变，调节线圈断电，此时活塞受到了电磁铁的基线圈对 其产生的吸力和大气压力，在弹射前某一时刻，与电磁铁的基线圈的电流方向一样，接通调 节线圈，使其能够在弹射时，电磁铁产生的磁场已开始加强，这样能给气缸中的活塞更强大 的吸力，且随着活塞离电磁铁的磁芯越来越近，吸力来越大，这样活塞通过动滑轮传递给缆 绳的拉力越来越大，当所有活塞贴上防撞密封垫时，这样一轮弹射结束，进入下一轮弹射回 位过程。
[0016] 四、原理 1、大气压力，活塞受到的气体压力，应该等于活塞两边的气体压力差，因活塞与电磁铁 之间为真空，或近似真空，则不论活塞与电磁铁的距离是多少，这个密封的空间对活塞的压 力可以忽略，即为零，所以活塞所受的气体压力就等于大气压强乘以活塞底面面积。为一常 数。
[0017] 2、电磁铁的吸力，与其距离的平方成反比，原因是：电磁铁周围的磁感应强度B与 其离磁铁的距离的平方成反比，严格地说，这只适合真空中磁单极子的磁铁。实际中有型电 磁铁的吸力与磁铁的形状，被吸物体的形状和材质、它们之间的位置及周围的介质都有关 系。但总的趋势仍然是，距离越小，吸力越大。
[0018] 3、气缸中活塞的动滑轮及气缸接头上的静滑轮，静滑轮只是改变缆绳滑动的方向 即拉力的方向，动滑轮具有杠杆作用，所以动滑轮一边的缆绳所受的拉力，是动滑轮所受的 拉力的1/2。沿着缆绳来看，从起点到引出点，任何一处缆绳的移动速度是：①、在后气缸 中，从起点到该处所包含的所有动滑轮的个数乘以后活塞移动速度的两倍，②、在前气缸 中。从缆绳进入前气缸到该处所包含的所有动滑轮的个数乘以前活塞移动速度的两倍再 加上缆绳进入前气缸的速度。
[0019] 本发明的有益效果是：弹射时启动平稳，加速度渐增，效果优异。由于电源频率变 化慢，热效应小，加之磁力线集中利用率高，所以比起"电磁炮"的弹射器，要节约能量。
【附图说明】
[0020] 1、本说明书所有图片由3DMAX软件制作，立体感强，一目了然，图中零部件的颜 色，属软件自动分配，并不是材料本身的颜色，是3DMAX立体化的一个方法，，利于辨识各零 部件的外形、区别、和衔接，比黑白图更易