[原创]简单可靠高效!电动摩擦带式弹射器让辽宁舰战力上一层楼

redsock2009 收藏 114 52804
导读:现有的电磁弹射器在弹射时要能够在几毫秒内迅速流过定子线圈中对应动子的那部分线圈,这样就造成短时间内流过这部分线圈的电流很大,产生过热现象,在弹射过程中所有的定子线圈都要在短时间内被加热一次,而工作的时间非常短,这样一来用弹射的能量有一半都被转化为热能,弹射能量的转化损失非常大。与液压弹射器和蒸汽弹射器相比,电磁弹射器具有机械能量密度低、造价高昂、弹射产生的热量太大等缺点。相比蒸汽弹射器电磁弹射器的体积大和重量据说可以降低40%以上,但从美国电磁弹射器的发展现状看,电磁弹射器的重量并不比蒸汽弹射器

现有的电磁弹射器在弹射时要能够在几毫秒内迅速流过定子线圈中对应动子的那部分线圈,这样就造成短时间内流过这部分线圈的电流很大,产生过热现象,在弹射过程中所有的定子线圈都要在短时间内被加热一次,而工作的时间非常短,这样一来用弹射的能量有一半都被转化为热能,弹射能量的转化损失非常大。与液压弹射器和蒸汽弹射器相比,电磁弹射器具有机械能量密度低、造价高昂、弹射产生的热量太大等缺点。相比蒸汽弹射器电磁弹射器的体积大和重量据说可以降低40%以上,但从美国电磁弹射器的发展现状看,电磁弹射器的重量并不比蒸汽弹射器低多少。

电动摩擦带式弹射器解决现有装置以上的缺陷,为各种需要弹射起飞的飞机和无人机提供一种更为简单、轻便、造价低、体积小、维修简单的电动机械式弹射器,本作品吸取了娱乐设备用电动磨擦板式弹射器的主要特点,但将硬质的磨擦板换成了软柔软的磨擦带,通过让磨擦轮驱动磨擦带的形式达到电能向动能的能量转换形式。与已经出现的电磁弹射器相比,电动磨擦带式弹射器没有线圈发热及电流烧蚀问题,不存在电流分配问题,功率峰值比较低,降低了对弹射能量提供装置的要求。不但同样具有加速平稳的优点同时还具有结构简单、重量轻和能量转换效率高的特点。另外由于弹射轨道只让磨擦带及弹射滑车通过,还具有轨道槽截面小的特点,甚至可以小到一本杂志大小的程度,这使得这种弹射器在体积上也具有不小的优势,十分有利于航母的建造或改装。

由于在牵引过程中磨擦牵引带被加速的部分是不断缩短,因此在弹射结束后需要制动的部分质量也非常小,到最后几乎只剩下弹射滑车需要制动减速,这就为简化制动创造了条件。弹射行程可以根据需要加长,这只需增加牵引带长度就可达到目的,弹射功率加大可以通过增加电机单位功率实现,也可以通过增加电动机数量达到目的,还可以利用多台并列的形式实现弹射功率成倍数增加。也许有人担心这种弹射器的能量转换效率,其实这与汽车轮胎的工作原理是一样的,从来没人对汽车的能量转换效率提出疑问。还人有担心磨擦带的强度能否满足弹射需要,特殊不知皮带传动的技术历史悠久!其长时间的工作条件远要比磨擦轮驱动磨擦带还要恶劣。还有人担心能不能提供飞机起飞时的未速度,这个也可用高铁三百公里时速来说明。在现实中也有类似技术范例;美国陆基飞机使用磨擦式阻拦装置,其阻拦索的主体就是尼龙制做的皮带,可承受着陆速度为四百公里降落重量为三十吨以上的战斗机冲击。还人担心这种装置的可靠性,这一点就更是多余!美国的娱乐过山车到现在还在大量使用电动磨擦式弹射器,更极端的例子是在坦克上已经出现整体式牺履带,这种履带不但要承受拉力,更要承受剪切力工作环境非常恶劣,但行驶距离仍然能达到上千公里,相比之下弹射器用磨擦带的可靠性是不容置疑的。更有人认为电机转动惯性不可能达到大功率,其实电磁弹射器就是电动机,只不过是直线,它能做到,电动摩擦带式弹射器照样做到!

附图一为电动磨擦带式牵引弹射器立体示意图。

图二为电动磨擦带式牵引弹射器的磨擦带结构图及磨擦带与弹射滑车的联接方式。

参照附图一;电动磨擦带式牵引弹射器由弹射用电动机、由电动机带动的磨擦轮、起到压紧作用的磨擦轮、磨擦牵引带、弹射滑车、弹射轨道、弹射电源、制动装置和牵引带收放盘、导向轮及收带电机等组成。弹射用电机磨擦轮与压紧磨擦轮用可调节相对距离的轴承架组合在一起,联接用螺栓采用电动螺栓精密调节两磨擦轮之间的距离,通过调整可将磨擦带紧紧夹在中间在一起。每对电动机磨擦轮与压紧磨擦轮形成一个模块,然后几对模块通过支撑块及联接杆联接形成弹射器发射装置的主体结构,从磨擦轮对中出来的磨擦带被收带盘圈起,另一头则与弹射滑车联接。在弹射器总成上设置有安装节点,以方便安装在舰体上。

参照附图二;磨擦牵引带截面呈偏平矩形,用高强度纤维材料和金属丝编织而成,两侧磨擦面上涂有增加磨擦系数的耐磨涂料。磨擦牵引带的一头固定在牵引带收放电机的轴上,另一头固定在弹射滑车下面联接套中。靠近弹射滑车的一段牵引带两侧面不涂耐磨涂料,厚度也有所减少,并且涂有耐磨润滑材料,可以在弹射未未端消除和减少磨擦轮的驱动力,以使为滑车减速创造条件。为减少磨擦牵引带下垂,弹射滑轨的下方设置数十个托带轮。考虑到电机在刚起动时功率增加较慢,还可设置数个小直径的起动加速电机,牵引带收放电机也可以在弹射开始时起到加速作用。 参照附图2:电动磨擦带式牵引弹射器的磨擦轮连同弹射电机共同安装在刚性的轮架上,为提高弹射过程中磨擦力的均衡和有效性,防止打滑,在牵引带一侧的磨擦轮2及弹射电机通过刚性轮架16固定安装在航母结构17上或地面基座上,另一侧的磨擦轮刚性轮架则设置在可左右调整位置的滑动基座18上,这个基座固定在航母结构或地面基座上,在这个轮架与滑动基座之间设置用来调整两磨擦轮间隙的调整螺栓19,在具体实施时,调整轮间隙的结构可以有最优化的结构,调整间隙用编制好的电脑程序来完成,采用带有自动控制反馈闭环的控制系统来确定两轮相对于磨擦牵引带的压力,可以根据电机功率、转速、磨擦牵引带的牵引速度自动确定压力的变化。

在具体实施中,磨擦轮之间的压力可用拉力测量装置结合电动螺杆自动调节两磨擦轮距离,形成自动调节回路精密确定磨擦力,以提高弹射平稳度,实际上在设计时可有意将两排摩擦轮相互靠近一些,仅凭摩擦拉力就可自动压紧在摩擦轮上,加装的这套装置可以让摩擦调节装置的体积和设计更为简单容易。电动磨擦牵引带式弹射器可以被设计成各种功率的型号,用以弹射大型舰载机或小型无人机。由于受到磨擦带的截面积限制,电动磨擦带式弹射器的缺点是单面截面上的能量传递密度相对较小,为解决这个问题,也可以将两台弹射器组合在一起形成功率增大一倍的装置,使用同一弹射轨道,为使磨擦带能集中在一起可以考虑再采用两个导向轮,以适应两套电机磨擦带式弹射模块的并列安装的需要。如果需要完全可以将四套模块组装在一起。还可以将电动机平放,通过共轴设计实现一套电动机可轮序依次带动多个磨擦带,以最大限度提高效费比。除了磨擦带未端通过减薄和涂润滑层外,还可以考虑主动调整磨擦轮之间的间隙以结束传动,例如可通过撞击机械或电子开启装置使磨擦轮在瞬间离开磨擦牵引带。弹射能量电源可以是自备电源,也可以用电缆传输舰船上电流。

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本文内容于 2013/7/8 8:32:54 被小编a44编辑

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热门评论

楼主的想法不错,可以做出实物模型来实践一下,即使不能满足在航母上弹射飞机的要求,可能在其他地方也能找到一席之地。不要对新事物妄加否定,即使它可能没有实现目标,但绝对不会是一无是处,比如火药就是炼丹的产物,虽然它没有让人长生不老,但绝对能把人送上西天。

还有人担心能不能提供飞机起飞时的未速度,这个也可用高铁三百公里时速来说明。------------------------------------------------------------以前有人质疑时有说达不到的,到了这个速度轮子也烂了,也有说是在距离有限的情况下达不到这个弹射未速,这个比较专业,前面的则是业余,但真要较真,专业的也不够专业,能否在一百米距离达到三百时速,与电机的功率有关,而这个可用电磁弹射器来提供对比,电磁能达到,电动怎么就达不到?

10楼五月0

我可没说用钢丝绳,我只是说你那个绳子不行,别人说用皮筋弹,那是嘲笑你的办法还不如用皮筋弹。

电磁弹射器,之所以想到用直线电机,就是因为类似你这样的用绳子的原理行不通。原因很简单,能满足弹射的绳子太重,减少运动部件的重量才是弹射器的关键要点。何况你那个挤压摩擦力拉飞机更是最没效率的能量转换。

还是甲板上装皮筋更好使

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