采用發動機/電動機為動力液力機械傳動的艦載機彈射器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種采用發動機/電動機為動力液力機械傳動的艦載機彈射器，包括動力系統、傳動系統、自動控制系統、制動系統和人工控制臺；其中，動力系統為發動機或電動機，傳動系統設置在動力系統的輸出端，包括依次連接的減速器、液力變矩器、變速器、鋼纜卷揚筒和安裝在鋼纜上用于牽引飛機的牽引裝置，變速器和液力變矩器均連接有為其進行冷卻的油液冷卻器，本實用新型設計巧妙結構簡單，實現了提高我國艦載機滿載油彈快速安全起飛，增強作戰效能，保衛國家安全的目的。
【專利說明】
采用發動機/電動機為動力液力機械傳動的艦載機彈射器
技術領域
[0001] 本實用新型屬于航空母艦配套設備領域，具體涉及采用發動機/電動機為動力液 力機械傳動的艦載機彈射器。
【背景技術】
[0002] 現在世界上只有美國和法國航母上有艦載機彈射器，對外宣稱是蒸汽動力彈射和 電磁動力彈射，因彈射技術可大大提高艦載機作戰效能，因此具體彈射技術對外一直保密 幾十年，也不外賣，2015年12月底，我國公開宣稱，因為彈射技術不成熟，我國正在建造的航 母依然是滑躍起飛，它是我國急欲攻克，而未攻克國防重點科研項目，因此，提出一種艦載 機彈射起飛的全新的技術方案是亟待解決的問題。 【實用新型內容】
[0003] 為了解決上述問題，本實用新型的目的是提供采用發動機/電動機為動力液力機 械傳動的艦載機彈射器，本實用新型設計巧妙結構簡單，實現了提高我國艦載機滿載油彈 快速安全起飛，增強作戰效能，保衛國家安全的目的。
[0004] 為了實現上述目的，本實用新型采用的技術方案是:一種采用發動機/電動機為動 力液力機械傳動的艦載機彈射器，包括動力系統、傳動系統、自動控制系統、制動系統和人 工控制臺；
[0005] 其中，動力系統為發動機或電動機，傳動系統設置在動力系統的輸出端，包括依次 連接的減速器、液力變矩器、變速器、鋼纜卷揚筒和安裝在鋼纜上用于牽引飛機的牽引裝 置，變速器和液力變矩器均連接有為其進行冷卻的油液冷卻器；
[0006] 制動系統包括串聯在鋼纜卷揚筒上的內張外束聯合制動器，用于彈射完成后對鋼 纜卷揚筒進行制動；
[0007] 自動控制系統包括自動控制器和用于啟動自動控制器的觸摸電開關，所述自動控 制器用于將發動機供油量減到怠速供油量、控制變速器內置離合器分離切斷動力傳遞，以 及控制聯合制動器啟動制動；
[0008] 人工控制臺，用于控制發動機的啟動、加速和熄火，以及變速器彈射檔、空擋和倒 檔的切換，以及變速器倒檔時鋼纜卷揚筒的反轉速度，所述人工控制臺還用于控制聯合制 動器的啟動制動或取消制動。
[0009] 所述鋼纜卷揚筒與觸摸電開關之間的距離為牽引裝置彈射行程，觸摸電開關與定 滑輪之間的距離為牽引裝置制動行程。
[0010] 所述鋼纜卷揚筒用于纏繞鋼纜，鋼纜兩端分別反向纏繞在鋼纜卷揚筒的兩端，鋼 纜上設置有牽引裝置，牽引裝置嵌設于彈射導向槽內，彈射導向槽開設在飛行甲板上，彈射 導向槽的彈射引導方向前端設置有定滑輪，鋼纜中段繞在定滑輪上，在彈射導向槽的彈射 引導方向前端還設置有一觸摸電開關，牽引裝置在彈射行程的末端碰觸觸摸電開關啟動自 動控制器。
[0011] 所述變速器采用電控滑閥換擋變速器，所述變速器設置有3個檔位，分別是用于彈 射牽引裝置的彈射檔、用于將完成彈射的牽引裝置拉回初始位置的倒檔和用于切斷變速器 向鋼纜卷揚筒輸出旋轉動力的空檔。
[0012] 所述液力變矩器為具有自動無級變矩變速功能的液力變矩器，所述發動機為渦輪 軸發動機，所述電動機為可控變速大功率電動機。
[0013] 所述牽引裝置為滑梭，所述觸摸電開關為雙觸摸雙回路電開關。
[0014] 所述自動控制器還用于控制電動機的啟停，所述人工控制臺還用于控制電動機的 啟停。
[0015] 所述變速器輸出端連接有分動器，分動器設置有若干輸出端，每個輸出端對應驅 動與之對接的鋼纜卷揚筒。
[0016] 當鋼纜卷揚筒與分動器存在錯位時，在鋼纜卷揚筒與分動器之間設置有用于修整 錯位進行動力傳遞的齒輪箱、鏈條傳動箱或萬向節傳動裝置，所述分動器內部針對每個輸 出端均設置有連接和脫離驅動機構，所述分動器采用電動操控或手動操控。
[0017] 所述渦輪軸發動機的最大功率為6000~10000馬力，最高轉速超過10000轉，經減 速器減速增矩后的減速器輸出軸轉速為3000r/min，采用最大變矩區為0.8的液力變矩器， 此時，液力變矩器的渦輪最高輸出轉速為2400r/min，變速器彈射檔的傳動比為3:1，使變速 器輸出軸轉速為800/min，變速器驅動鋼纜卷揚筒轉速800r/min，鋼纜卷揚筒的直徑為2m， 觸摸電開關安裝在距離牽引裝置彈射初始位置150~180m處。
[0018] 與現有技術相比，本實用新型至少具有以下有益效果，現有的蒸汽彈射存在結構 大和彈射間隔時間長的缺點，電磁彈射對航空母艦電力系統有巨大負擔，并存在線圈繞組 較長的問題，本實用新型拋棄了蒸汽動力彈射和電磁動力彈射的設計思路，具有結構簡單， 設計巧妙的優點，通過合理的結構設計實現了以發動機或電動機為動力，在動力系統的輸 出軸串聯液力機械傳動系統用于驅動鋼纜卷揚筒轉動，由鋼纜卷揚筒上卷繞的鋼纜牽拉滑 梭，助拉彈射艦載機起飛，以全新的設計方案解決了我國航母艦載機不能彈射起飛的問題， 實現了提高我國艦載機滿載油彈快速安全起飛，增強作戰效能，保衛國家安全的目的。
[0019] 進一步的，所述發動機選用渦輪軸發動機，大大減小了本實用新型的結構體積。
[0020] 進一步的，變速器只設置有3個檔位，用于彈射的彈射檔、空檔和用于牽引鋼纜回 位的倒擋，結構簡單，增加了運行的穩定性和可靠性，人工控制臺通過控制聯合制動器，進 而控制鋼纜卷揚筒在變速器倒檔時的反轉速度，進而控制滑梭以安全速度回歸初始位置。
[0021] 進一步的，聯合制動器采用內張外束聯合制動器，保證本裝置具有較好的制動效 果。通過鋼纜牽引滑梭完成彈射，彈射時間短，彈射之后控制鋼纜卷揚筒倒轉，使滑梭回到 初始位置，結合雙觸摸雙回路電開關，自動控制器的功能保證了彈射器完全在可控安全下 運行。
[0022] 因發動機可以連續運轉，故不存在彈射間隔時間限制，能夠連續進行彈射。
[0023] 進一步的，本實用新型通過在變速器后加裝分動器，分動器設置有若干輸出端，每 個輸出端對應驅動與之對接的鋼纜卷揚筒，實現了一套動力系統和傳動系統驅動多條鋼纜 卷揚彈射系統，有效的節省了空間，降低彈射成本。
[0024]此外，本實用新型還存在結構設計合理，體積小，布局方便靈活、同時方便維護，采 用現有成熟技術設備，安全可靠研發成本低，本實用新型的上述優點，是蒸汽彈射和電磁彈 射所不具備的。
【附圖說明】
[0025]圖1為本實用新型的結構不意圖。
[0026]圖2為本實用新型的另一結構不意圖。
[0027] 附圖中：1、鋼纜卷揚筒，2、鋼纜，3、牽引裝置，4、定滑輪。
【具體實施方式】
[0028] 下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步說明。
[0029] 參見圖1，本實用新型固定安裝在航空母艦飛行甲板的下層，包括動力系統、傳動 系統、制動系統、自動控制系統和人工控制臺；
[0030] 其中，動力系統包括預設以大功率渦輪軸發動機(6000~10000馬力），我國目前已 能生產大功率渦輪軸發動機，同等功率時，體積質量是活塞發動機的1/3，彈射時是大功率， 高轉速，待彈射時是小功率低轉速，節省能源，彈射響應快，準備時間短，可連續彈射，沒有 間隔時間限制；
[0031]傳動系統設置在動力系統的輸出端，包括依次連接的減速器、液力變矩器、變速 器、鋼纜卷揚筒和安裝在鋼纜上用于牽引飛機的牽引裝置，所述變速器采用電控滑閥換擋 變速器，所述變速器設置有3個檔位，分別是彈射檔、空檔和倒檔，彈射檔用于彈射牽引裝 置，倒檔用于將完成彈射的牽引裝置拉回初始位置，空檔用于減小發動機啟動時的負荷以 及在等待彈射時切斷變速器向鋼纜卷揚筒輸出旋轉動力，變速器和液力變矩器均連接有為 其進行冷卻的油液冷卻器;如圖1所示，鋼纜卷揚筒1用于纏繞鋼纜2，鋼纜2兩端分別纏繞在 鋼纜卷揚筒1的兩端，且鋼纜2兩端的纏繞方向相反，鋼纜2上設置有牽引裝置3,牽引裝置嵌 設于導向槽內，導向槽開設在飛行甲板上，導向槽的彈射引導方向前端設置有定滑輪，鋼纜 2中段繞在定滑輪4上，在導向槽的彈射引導方向前端還設置有一觸摸電開關，牽引裝置3在 彈射行程末端觸摸電開關啟動自動控制器；
[0032] 制動系統為串聯在鋼纜卷揚筒上的內張外束聯合制動器，包括外束制動機構和內 張制動機構，用于對鋼纜卷揚筒進行制動；
[0033] 自動控制系統包括自動控制器和雙觸摸雙回路電開關，牽引裝置在彈射行程的末 端碰撞雙觸摸雙回路電開關接通自動控制器電路，自動控制器用于控制渦輪軸發動機瞬間 將發動機供油量減到最小，同時控制變速器內置離合器分離切斷動力傳遞，同時控制聯合 制動器啟動制動；
[0034] 人工控制臺，用于控制渦輪軸發動機的啟動、加速和熄火，變速器的彈射檔、空擋 和倒檔的切換，人工控制臺通過控制聯合制動器的制動力大小進而控制鋼纜卷揚筒的轉 速，達到控制牽引裝置以安全的速度回歸彈射初始位置。
[0035] 參見圖2,本實用新型通過在變速器后加裝分動器，分動器的每個輸出端均連接一 個鋼纜卷揚筒，當鋼纜卷揚筒與分動器存在錯位，采用齒輪箱、鏈條傳動箱或萬向節傳動裝 置修整錯位進行動力傳遞;在分動器的內部，針對每個輸出端均設置有連接和脫離驅動機 構，可根據彈射需要操控連接驅動任意一個輸出端;分動器采用電動操控或手動操控。
[0036] 當分動器連接多個鋼纜卷揚筒時，只能分別進行彈射，由分動器的換檔操縱機構 實現切換，實現了一套動力系統和傳動系統驅動多條鋼纜卷揚筒彈射系統，有效的節省了 空間，降低彈射成本。
[0037]作為優選實施例的，本實用新型采用的渦輪軸發動機的最大功率為6000~10000 馬力（馬力越大彈射效果越好），最高轉速超過l〇〇〇〇r/min，經減速器減速增矩后的減速器 輸出軸轉速為3000r/min，采用最大變矩區為0.8的液力變矩器，此時，液力變矩器的渦輪最 高輸出轉速為2400r/min，變速器的彈射檔采用傳動比為3:1，使變速器輸出軸轉速為800r/ min，變速器驅動鋼纜卷揚筒轉速800r/min，鋼纜卷揚筒的直徑為2m，此時牽引裝置的最大 速度為83m/s(即300km/h)，雙觸摸雙回路電開關安裝在導向槽一側距離牽引裝置彈射初始 位置150~180m(彈射行程)處，即牽引裝置在彈射行程末端碰觸雙觸摸雙回路電開關，為接 通自動控制器電路，自動控制器同時進行制動操作，結束彈射，當牽引裝置反向回位時，觸 碰雙觸摸雙回路電
[0038]開關，為斷開自動控制器電路。
[0039]本實用新型最優實施例設計參數配置表
[0041 ]綜上所示，本實用新型進行彈射操作過程如下：
[0042] 1、當控制臺人員收到甲板人員告知已將彈射滑梭與飛機前起落架掛好可以彈射 起飛指令后，電控操作變速器從空擋切換到彈射檔；
[0043] 2、松開制動器，接著快速踏下電傳式發動機加速踏板，使發動機瞬間達到最大功 率轉速(超過l〇〇〇〇r/min)輸出給減速器，通過具有自動無級變速變矩的液力機械傳動系 統，自動適應從〇加速到300km/h的加速過程，在200米內和4秒內即可完成一架飛機的彈射， 牽引裝置在彈射行程末端碰觸雙觸摸雙回路電開關，電開關啟動自動控制器，自動控制器 用于控制發動機瞬間將發動機供油量減到怠速供油量，同時控制變速器內置離合器分離 (即空擋），同時控制聯合制動器啟動制動，結束彈射。
[0044] 最后，通過人工控制臺控制變速器切換倒檔，同時通過控制聯合制動器的制動力 大小進而控制鋼纜卷揚筒的轉速，達到控制牽引裝置以安全的速度回歸彈射初始位置，然 后，制動器完全制動保證安全，隨時待命再彈射下一架飛機。
[0045] 彈射器關鍵技術瓶頸是必須能夠將8噸以上的物體，在4秒內和200米行程內，從0 加速到300km/h，這就要求動力系統功率要大，并且傳動系統必須具備在彈射起步時低速大 扭矩和巨大的加速度，必須具備無級變矩變速功能，本實施例中采用大功率渦輪軸發動機 和具有自動無級變矩變速功能的液力機械傳動系統;經理論匹配計算傳動比之后進行串聯 組裝，攻克了艦載機彈射器的上述難題。
[0046] 在其他的實施方案中，本實用新型中的渦輪軸發動機也可用其它類型的發動機或 可變速大功率電動機代替作為彈射動力，替換其它類型的發動機后只需對傳動系的傳動比 作相應的匹配設計即可。
[0047] 綜上所述，本實用新型存在以下優點：
[0048] 1、本實用新型所用技術設備，都是現有成熟技術設備，安全可靠，只要按目標要 求，匹配選用，匹配設計就可以，開發設計成本低；
[0049] 2、體積小，功率大，結構簡單，安裝布局方便，維護方便。
[0050] 3、只需要快速將油門踏板踩到最大功率4秒，就可完成彈射一架飛機，就相當我們 平時開汽車，快速踩了一腳油門。
[0051] 4、實現了一套動力系統和傳動系統可驅動多條鋼纜卷揚彈射系統，有效的節省了 空間，降低彈射成本。
[0052] 5、以上優點，是蒸汽彈射和電磁彈射所不具備的。
[0053]以上僅就本實用新型較佳的實施例作了說明，但不能理解為是對權利要求的限 制。本實用新型不僅局限于以上實施例，其具體步驟允許有變化，除此之外，同在本實用新 型構思下存在其它的實現方案，需要說明的是，上述實施例僅為本實用新型實現的優選方 案，并非限定性窮舉，在不脫離本實用新型構思的前提下，任何顯而易見的替換均在本實用 新型保護范圍之內。
【主權項】
1. 采用發動機/電動機為動力液力機械傳動的艦載機彈射器，其特征在于，包括動力系 統、傳動系統、自動控制系統、制動系統和人工控制臺； 其中，動力系統為發動機或電動機，傳動系統設置在動力系統的輸出端，包括依次連接 的減速器、液力變矩器、變速器、鋼纜卷揚筒和安裝在鋼纜上用于牽引飛機的牽引裝置，變 速器和液力變矩器均連接有為其進行冷卻的油液冷卻器； 制動系統包括串聯在鋼纜卷揚筒上的內張外束聯合制動器，用于彈射完成后對鋼纜卷 揚筒進行制動； 自動控制系統包括自動控制器和用于啟動自動控制器的觸摸電開關，所述自動控制器 用于將發動機供油量減到怠速供油量、控制變速器內置離合器分離切斷動力傳遞，以及控 制聯合制動器啟動制動； 人工控制臺，用于控制發動機的啟動、加速和熄火，以及變速器彈射檔、空擋和倒檔的 切換，以及變速器倒檔時鋼纜卷揚筒的反轉速度，所述人工控制臺還用于控制聯合制動器 的啟動制動或取消制動。2. 根據權利要求1所述的采用發動機/電動機為動力液力機械傳動的艦載機彈射器，其 特征在于，所述鋼纜卷揚筒與觸摸電開關之間的距離為牽引裝置彈射行程，觸摸電開關與 定滑輪之間的距離為牽引裝置制動行程。3. 根據權利要求2所述的采用發動機/電動機為動力液力機械傳動的艦載機彈射器，其 特征在于，所述鋼纜卷揚筒用于纏繞鋼纜，鋼纜兩端分別反向纏繞在鋼纜卷揚筒的兩端，鋼 纜上設置有牽引裝置，牽引裝置嵌設于彈射導向槽內，彈射導向槽開設在飛行甲板上，彈射 導向槽的彈射引導方向前端設置有定滑輪，鋼纜中段繞在定滑輪上，在彈射導向槽的彈射 引導方向前端還設置有一觸摸電開關，牽引裝置在彈射行程的末端碰觸觸摸電開關啟動自 動控制器。4. 根據權利要求1所述的采用發動機/電動機為動力液力機械傳動的艦載機彈射器，其 特征在于，所述變速器采用電控滑閥換擋變速器，所述變速器設置有3個檔位，分別是用于 彈射牽引裝置的彈射檔、用于將完成彈射的牽引裝置拉回初始位置的倒檔和用于切斷變速 器向鋼纜卷揚筒輸出旋轉動力的空檔。5. 根據權利要求1所述的采用發動機/電動機為動力液力機械傳動的艦載機彈射器，其 特征在于，所述液力變矩器為具有自動無級變矩變速功能的液力變矩器，所述發動機為渦 輪軸發動機，所述電動機為可控變速大功率電動機。6. 根據權利要求1所述的采用發動機/電動機為動力液力機械傳動的艦載機彈射器，其 特征在于，所述牽引裝置為滑梭，所述觸摸電開關為雙觸摸雙回路電開關。7. 根據權利要求1所述的采用發動機/電動機為動力液力機械傳動的艦載機彈射器，其 特征在于，所述自動控制器還用于控制電動機的啟停，所述人工控制臺還用于控制電動機 的啟停。8. 根據權利要求1所述的采用發動機/電動機為動力液力機械傳動的艦載機彈射器，其 特征在于，所述變速器輸出端連接有分動器，分動器設置有若干輸出端，每個輸出端對應驅 動與之對接的鋼纜卷揚筒。9. 根據權利要求8所述的采用發動機/電動機為動力液力機械傳動的艦載機彈射器，其 特征在于，當鋼纜卷揚筒與分動器輸出端存在錯位時，在鋼纜卷揚筒與分動器之間設置有 用于修整錯位進行動力傳遞的齒輪箱、鏈條傳動箱或萬向節傳動裝置，所述分動器內部針 對每個輸出端均設置有連接和脫離驅動機構，所述分動器采用電動操控或手動操控。10.根據權利要求7所述的采用發動機/電動機為動力液力機械傳動的艦載機彈射器， 其特征在于，所述渦輪軸發動機的最大功率為6000~10000馬力，最高轉速超過10000轉，經 減速器減速增矩后的減速器輸出軸轉速為3000r/min，采用最大變矩區為0.8的液力變矩 器，此時，液力變矩器的渦輪最高輸出轉速為2400r/min，變速器彈射檔的傳動比為3:1，使 變速器輸出軸轉速為800/min，變速器驅動鋼纜卷揚筒轉速800r/min，鋼纜卷揚筒的直徑為 2m，觸摸電開關安裝在距離牽引裝置彈射初始位置150~180m處。
【文檔編號】B64F1/06GK205469870SQ201620280586
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月6日
【發明人】楊廣祥
【申請人】楊廣祥