本申請提供一種飛機彈射起飛裝置與航空母艦，該彈射起飛裝置包括彈性繩索、作功輪、主動力裝置；彈性繩索用于拖拽飛機，作功輪包括通過回轉軸連接的齒輪飛輪和作功輪本體，且兩者可繞回轉軸的軸線旋轉；作功輪本體外周開設螺旋槽，該螺旋槽中心線包圍形成螺旋線體，螺旋線體沿回轉軸線依次包括圓柱形的第一部分和圓錐形的第二部分；作功輪旋轉時，彈性繩索纏繞于螺旋槽中，并隨作功輪旋轉而被拉動。該彈射起飛裝置能夠在彈射起飛過程中實現繩索和飛機的動平衡。該飛機彈射起飛裝置彈射所需能量來源穩定且不影響艦船自身運行狀況，能夠保證飛機以恒定加速度彈射起飛，彈射效率可達90％以上，因此可以實現更快的節拍時間，可用于滑躍式甲板上。
【技術實現步驟摘要】
【專利說明】 本申請要求于2015年03月31日提交中國專利局、申請號為201510149658. 3、發 明名稱為"一種飛機彈射起飛裝置與航空母艦"的中國專利申請的優先權，其全部內容通過 引用結合在本申請中。
本專利技術涉及一種飛機起飛的輔助裝置，具體涉及一種飛機彈射起飛裝置。本專利技術 同時涉及一種使用該飛機彈射起飛裝置的航空母艦。
技術介紹
航空母艦（Aircraft Carrier)簡稱"航母"、"空母"，是一種以艦載機為主要作戰 武器的大型水面艦船，通常擁有巨大的甲板和坐落于左、右其中一側的艦島。航空母艦通常 為一支航空母艦戰斗群的核心艦船。 依靠航空母艦，一個國家可以在遠離其國土的地方且不依靠當地機場的情況下， 施加軍事壓力和進行作戰。時至今日，航空母艦已是現代海軍不可或缺的利器，也成為了一 個國家綜合國力的象征。隨著遼寧號航空母艦的服役，中國成為世界上第十三個擁有航母 的國家。 對于航空母艦而言，艦載機或其他類型的飛機的起飛速度和質量是一項衡量航空 母艦作戰能力的重要標準。現有航母飛機的起飛方式分為滑躍起飛和彈射起飛兩種。 滑躍起飛即飛機在自身發動機的驅動下在甲板上運動，達到起飛速度起飛的方 式。根據其起飛原理可知，滑躍起飛對甲板長度要求較高。為縮短甲板長度和提高起飛的 效率，甲板通常設計成一端上翹的形狀，即滑躍式甲板。 由于甲板長度的局限性，該起飛方式對飛機的發動機推力要求較高，并且，飛機自 身重量也應盡可能降低，這將導致飛機載彈量和載油量大幅度降低，戰斗力大打折扣。 彈射起飛即飛機在自身發動機和彈射裝置的作用下在甲板上運動，達到起飛速度 起飛的方式。 現有技術中彈射起飛的方式包括蒸汽彈射和電磁彈射兩種。 蒸汽彈射即使用一個平的甲板作為飛機跑道，起飛時由蒸汽驅動的彈射裝置帶動 飛機在短時間內達到起飛速度的起飛方式。目前只有美國具備生產這種蒸汽彈射器的成熟 技術。在工作原理上，蒸汽彈射所采用的蒸汽彈射器是以高壓蒸汽推動活塞帶動彈射軌道 上的滑塊，把與之相連的飛機彈射出去。 電磁彈射則是采用電磁的能量來推動被彈射的飛機沿甲板運動，使得飛機在短時 間內達到起飛速度的起飛方式。與蒸汽彈射器相比，電磁彈射器的優點主要是體積減小了 很多，操縱人數也要少百分之三十左右，而且電磁彈射器的彈射力大小可控。 由上述描述可知，彈射起飛較滑躍起飛，由于彈射起飛中飛機還受到彈射裝置的 作用，因此，彈射起飛中航母甲板長度可大大縮短，并且對飛機自身發動機的推力要求降 低，對載彈量和載油量的限制也大幅度減少，起飛時間也進一步縮短，因此，是未來航空母 艦發展的趨勢。但是現有技術的彈射起飛具有很多局限性。 首先，蒸汽彈射所采用的蒸汽彈射器體積龐大，工作時需消耗大量蒸汽，且功率浪 費嚴重。彈射起飛只有約6%的蒸汽被利用。為制造和輸送蒸汽，航母還需備有海水淡化裝 置、大型鍋爐和無數管線，工作維護量驚人。而且，由于彈射功率太大且無法調節，因此無法 發射無人機等自重較輕的飛行裝置。 其次，蒸汽彈射器在起始位置有巨大的爆發能量被傳遞到飛機上，在彈射過程中 加速度變化劇烈。 再次，電磁彈射所采用的電磁彈射器雖然克服了蒸汽彈射器體積龐大、彈射功率 固定等問題，但其耗電嚴重，動力轉化率低，而且由于結構復雜，技術含量很高，因此電磁彈 射器的研制難度大，可靠性低。已經在美國新澤西雷克赫斯特基地進行的1967次電磁彈射 中，有201次失敗。據此數據計算出來的電磁彈射器上艦后的彈射故障發生率為240分之 1，這樣的可靠性指標是不可用的。
技術實現思路
本專利技術提供一種飛機彈射起飛裝置，以解決現有飛機彈射起飛裝置體積龐大、結 構復雜、效率低和可靠性差的問題。 本專利技術提供一種飛機彈射起飛裝置，包括彈性繩索、作功輪和主動力裝置； 所述彈性繩索為彈性體，用于拖拽飛機使飛機運動，該彈性繩索通過自身彈性變 形把能量傳遞至飛機； 所述作功輪包括齒輪飛輪以及一個或兩個作功輪本體，所述作功輪本體和齒輪飛 輪為通過回轉軸連接的回轉件，所述回轉軸通過軸承設置于基座上；所述作功輪本體和齒 輪飛輪在所述主動力裝置的驅動下繞所述回轉軸的軸線旋轉； 所述作功輪本體外周開設有連續的、可容置所述彈性繩索的螺旋槽；該螺旋槽中 心線包圍形成的幾何體稱為螺旋線體，所述螺旋線體沿所述作功輪本體的回轉軸線依次包 括第一部分和第二部分；所述第一部分為圓柱，所述第二部分為圓錐形，該圓錐形自與所述 第一部分連接處開始，回轉直徑增大； 所述作功輪旋轉時，所述彈性繩索纏繞于所述螺旋槽中，并隨作功輪旋轉而被拉 動。 可選的，所述作功輪本體起始端位置設置有可與所述作功輪本體結合和分離的同 步裝置，所述彈性繩索一端與該同步裝置相連，在該同步裝置與所述作功輪本體結合并共 同旋轉時，實現所述彈性繩索纏繞于所述螺旋槽中；在所述同步裝置與所述作功輪本體分 離后，該彈性繩索從所述螺旋槽中脫離。 優選的，所述第二部分滿足以下關系式 其中，a為飛機彈射過程中要求的目標加速度，X為在回轉軸線方向上，彈性繩索 纏繞位置與彈性繩索起始位置之間的距離，nx為彈性繩索纏繞至X位置處所述作功輪的轉 速，S為所述螺旋槽中心線螺距，e xSx位置處所述螺旋線體徑寬比，所述徑寬比e x = Λ d/Δχ，Δχ為X方向增加量，Ad為作功輪本體直徑方向的增加量。 可選的，所述螺旋線體還包括第三部分，所述第三部分為自與所述第二部分結束 處開始的圓柱，所述圓柱的直徑小于或等于所述第二部分結束處的回轉直徑。 優選的，所述作功輪為兩個作功輪本體的情況時，分別稱兩個作功輪本體為第一 作功輪本體和第二作功輪本體；所述齒輪飛輪位于兩個作功輪本體之間，且所述第一作功 輪本體和所述第二作功輪本體在所述齒輪飛輪兩側對稱設置。 優選的，還包括結構相同的兩套復位裝置，第一復位裝置和第二復位裝置；所述第 一復位裝置與所述第一作功輪本體對應，所述第二復位裝置與所述第二作功輪本體對應； 所述第一復位裝置包括第一剝離電機、第一徑向進位組件和第一復位電機； 所述第二復位裝置包括第二剝離電機、第二徑向進位組件和第二復位電機； 所述第一剝離電機和第二剝離電機分別設置于所述第一作功輪本體和第二作功 輪本體的結束端，該第一剝離電機包括軸線與所述作功輪回轉軸線重合的第一內轉子和第 一外轉子；該第二剝離電機包括軸線與所述作功輪回轉軸線重合的第二內轉子和第二外轉 子；所述第一內轉子和第二內轉子分別固定設置于所述第一作功輪本體和第二作功輪本體 的結束端；所述第一外轉子和第二外轉子的外端開口為開口槽且開口槽開口方向與所述作 功輪旋轉方向相同； 所述第一徑向進位桿組件和第二徑向進位桿組件分別設置于所述第一剝離電機 和第二剝離電機的上方位置；該第一徑向進位桿組件包括第一徑向進位桿和第一徑向進位 氣缸；該第二徑向進位桿組件包括第二徑向進位桿和第二徑向進位氣缸；所述第一徑向進 位桿和第二徑向進位桿的其中一端為開口槽，另一端分別于所述第一徑向進位氣缸和第二 徑向進位氣缸連接； 所述第一復位電機和第二復位電機分別連接一根彈性繩索； 回收彈性繩索時，所述第一徑向進位桿開口槽卡住彈性繩索，且徑向移動至所述 第一剝離電機的軸線位置，使所述第一外轉子外端的開口槽卡住彈性繩索，然后，所述彈性 繩索本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種飛機彈射起飛裝置，其特征在于，包括彈性繩索、作功輪和主動力裝置；所述彈性繩索為彈性體，用于拖拽飛機使飛機運動，該彈性繩索通過自身彈性變形把能量傳遞至飛機；所述作功輪包括齒輪飛輪以及一個或兩個作功輪本體，所述作功輪本體和齒輪飛輪為通過回轉軸連接的回轉件，所述回轉軸通過軸承設置于基座上；所述作功輪本體和齒輪飛輪在所述主動力裝置的驅動下繞所述回轉軸的軸線旋轉；所述作功輪本體外周開設有連續的、可容置所述彈性繩索的螺旋槽；該螺旋槽中心線包圍形成的幾何體稱為螺旋線體，所述螺旋線體沿所述作功輪本體的回轉軸線依次包括第一部分和第二部分；所述第一部分為圓柱，所述第二部分為圓錐形，該圓錐形自與所述第一部分連接處開始，回轉直徑增大；所述作功輪旋轉時，所述彈性繩索纏繞于所述螺旋槽中，并隨作功輪旋轉而被拉動。
【技術特征摘要】
...
【專利技術屬性】
技術研發人員：謝庭涌，方曉，楊新軍，何小華，
申請(專利權)人：北京道永科技有限公司，
類型：發明
國別省市：北京;11
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