專利名稱：永浮艦船及其防護和動力的制作方法
這是關于船舶生存力、動力和續(xù)航力、新形式的航空母艦和艦艇防護的技術發(fā)明，屬于船舶技術領域和武器技術領域。
如何能夠使船舶永不沉沒，是古老而迫切的技術課題。鐵塔尼克號的悲劇至今縈回人們的腦際。本發(fā)明的目的是提出使船舶永不沉沒的方法，并解決由此產(chǎn)生的大型艦船防護和動力問題。
大型艦船的損失不外兩類一是各種原因?qū)е碌呐撌疫M水沉沒；二是敵方的炸彈魚雷造成無法撲救的大火或引爆彈藥庫、油庫。
本發(fā)明的構思主要是1 使所有艙室全部進水后的船舶總平均比重仍比水輕全封閉艙室的數(shù)量有億萬個——使用泡沫塑料為基本填充材料，每一個微小的泡都是一個密封的艙室。滿載水線下的艙室使用泡沫塑料類輕材料填充后，即使船殼被炸開，水也無法進入；2 為了不影響艙室空間的使用，艙室內(nèi)預置發(fā)泡裝置，在遇險必要時噴出壓力發(fā)泡膠質(zhì)，以塑膠氣泡迅速填充滿整個艙室，也將已進入的水擠壓出艙，氣泡內(nèi)氣體可根據(jù)艙室情況設定，如裝載易燃物艙氣泡內(nèi)充不可燃不助燃氣體，人員艙室可考慮填充氧氣；塑膠氣泡填充艙室后，可以隔絕毒煙火焰沿艙室傳播，阻擋和緩沖臨近艙室爆炸的沖擊波；3 使用泡沫塑料貼層板塊制造航空母艦的飛行甲板，容易獲得足夠大飛行甲板和足夠長的飛行跑道，例如長1000米寬100米的跑道，使飛機起降特別是降落容易，對飛行員和艦載機的要求降低，視同地面機場；能夠起降大型飛機如運輸機和重型轟炸機，使補給和作戰(zhàn)半徑大為增加；避免技術復雜難于制造的起飛彈射器；由于泡塑板塊即使被大量魚雷和炸彈命中也仍然不沉而提供浮力，加上本發(fā)明提出的超高射速近程防護系統(tǒng)，使護衛(wèi)艦艇可大大簡?。? 引擎?zhèn)}可在水線之上多點分布，以傳動箱和軸系驅(qū)動水線下的螺旋槳，引擎永不會因水淹而熄火；以多點分布的較小功率引擎代替一個集中的大功率引擎，可各自獨立連接螺旋槳驅(qū)動，具有高度的可靠性，一個或幾個引擎被擊毀后，不影響其它引擎點，船不會失去動力；并且多點引擎的不同大小和方向的推力可以取代舵使船急劇敏捷地轉(zhuǎn)向，甚至原地轉(zhuǎn)向，具高度機動性；5 彈藥倉、燃料倉可放在水線之下、在十幾米以至數(shù)十米厚的泡沫塑料填充層的包圍之中，受到可靠保護，魚雷難以擊穿這樣厚的緩沖保護殼層，頂部的上層建筑和厚裝甲，使炸彈難以擊穿；6 由于甲板面積很大，飛機可分散放置，避免集中在一起被波及摧毀，各機庫分散置于厚跑道鋼板下，是獨立的儲放飛機、彈藥和燃油的單元，被包圍在泡沫塑料隔層之中，難于被擊毀，即使被擊毀引爆，也不致波及其它飛機，每個機庫可單獨升起飛機到甲板之上；7 彈藥倉和油庫的防護鋼板與飛行跑道甲板和結構鋼構件、龍骨兼用，可使用空心鋼管做龍骨，可以兼作油庫，管龍骨內(nèi)隔成許多段，任何一段被擊破，只能毀掉本段的燃油，不致于整庫燃油盡失甚至起火爆炸，強度要求管龍骨的壁厚具強防護力；同樣方法可儲液態(tài)彈藥；8 艦船的防御武器和遠程打擊武器均可使用本發(fā)明人提出的離心式發(fā)射機構武器系統(tǒng)；艦船上使用的離心發(fā)射機構直徑和功率較大，轉(zhuǎn)盤置于真空罩內(nèi)，可以兼作飛輪電池的飛輪；其主軸又可以與風輪機主軸經(jīng)變速器(同軸線地)連接，通過風輪機將海面上不穩(wěn)定的各向風能經(jīng)飛輪電池的調(diào)節(jié)儲存作用，穩(wěn)定地驅(qū)動船舶行駛，而飛輪電池的常態(tài)高速旋轉(zhuǎn)則為離心發(fā)射機構提供了一個高水平的戰(zhàn)備轉(zhuǎn)速，戰(zhàn)斗發(fā)射時如果需要更高的初速，可以用飛輪電池的4象限工作的電機迅速提升輪盤轉(zhuǎn)速到發(fā)射水平，將原已處在輪盤周緣、構成飛輪轉(zhuǎn)動慣量一部分的各個彈丸發(fā)射出去；離心發(fā)射機構—飛輪電池—風輪機合成系統(tǒng)的直徑越大越有利，頂部鋼板可兼停機頂坪；9 為了減小船舶行駛阻力，對于填充泡沫塑料的大體積不沉船舶，做成分體船是有利的，飛行甲板置于分體船之上兼做連接構件，可以取得足夠的長度；10 泡沫塑料板塊的飛行甲板可以折疊，折疊部在平常航行時疊起以減小興波阻力，兼做防護頂蓋，起落大型飛機時將折疊部展開浮鋪于海面上形成長度足夠的跑道，航行時還可以將折疊部豎立起來兼作風帆。
11 由于永浮艦船的面積很大，為了防止導彈和炮彈的飽和攻擊，需要足夠高射速的武器密集射出小彈丸作為最可靠有效的防衛(wèi)手段，為此本發(fā)明提出了串聯(lián)彈管、串聯(lián)彈管矩陣和多級串聯(lián)彈管武器。
12 艦載離心發(fā)射機構可以用過渡軌道消除離心力對固定軌道機殼的沖擊、螺線上升的過渡軌道可以避免彈丸卡住并使發(fā)射管取得高低射角，曲率半徑漸增的過渡軌道可以消除離心力對主軸軸承的沖擊，多輪盤反向旋轉(zhuǎn)的平衡分布可以使作用于機殼的離心力相互抵消，這些改進可以解決離心力沖擊的影響，使系統(tǒng)可以高射速發(fā)射重型彈丸并取得洲際戰(zhàn)略武器的遠射程。
對附圖的說明

圖1A是關于永浮航母及其折疊跑道的示意圖1B是永浮航母展開折疊跑道的俯視圖；圖1C是泡塑航母一種橫剖面結構舉例的示意圖；圖2A是串聯(lián)彈管武器的示意圖；圖2B是串聯(lián)彈管矩陣武器的示意圖；圖3是多級串聯(lián)彈管武器的示意圖；圖4是關于離心發(fā)射機構的過渡軌道的示意圖；圖5是離心發(fā)射機構過渡軌道和發(fā)射管螺線盤旋上升的示意圖；圖6是離心發(fā)射機構過渡軌道曲率半徑漸增的示意圖；圖7是多輪盤反向旋轉(zhuǎn)平衡分布使離心力相互抵消的示意圖；圖8是風輪機—飛輪電池—離心發(fā)射機構合成系統(tǒng)的示意圖；圖9是泡塑三體船形式的航空母艦的示意圖。
下面結合附圖和實施例詳細說明。
實施例1永浮航空母艦1在水線10以下的部分11，在船殼110內(nèi)大部艙室空間都填充滿泡沫塑料，形成泡塑艙室81、82、84、85、86、87、88、89等，這樣的填充滿泡沫塑料的泡塑艙室即使船殼被擊破，水也是進不去的；鋼制主甲板2由厚鋼板主跑道22和薄鋼板甲板21組成；近尾部(船沿圖1B箭頭方向航行)有上層建筑3；尾部設有多個引擎點如51、52、53、54，每一引擎點都有獨立的引擎、傳動系和螺旋槳，都可以獨立驅(qū)動，并可代替舵使航母轉(zhuǎn)向，例如引擎點51倒車、52停車其它引擎點推進時，航母就急劇左轉(zhuǎn)；虛線58表示轉(zhuǎn)向用的噴水推進水管，噴水推進是公知技術，橫向置于船頭時可以使管道長度較短阻力較小且利于艦船急劇轉(zhuǎn)向，例如如圖示L箭頭方向從左側吸水、向右側噴水時則艦船急劇左轉(zhuǎn)；折疊跑道13經(jīng)鉸鏈131連接于主甲板，是在跑道鋼板下襯以泡沫塑料鋪放于海面自身具有浮力，在大型飛機起降時提供足夠的跑道長度，平常航行時為了減少水阻力而收起，可立起作為帆為航行提供風動力如位置12(收放裝置略去未畫)，或覆蓋于主甲板上如位置15起到防止敵彈攻擊的保護作用；部分飛機可置于跑道兩側如圖中6的位置，部分重要飛機可置于主甲板下的機庫如61內(nèi)，機庫61可有多個，每個機庫內(nèi)放置1至數(shù)架飛機，防止現(xiàn)行的大型機庫集中放置幾十架飛機一旦被擊毀1架的燃燒爆炸就波及導致全部飛機毀滅的現(xiàn)象，每個機庫頂部有厚鋼板(兼跑道或甲板)周圍和底部有厚達數(shù)米至十幾米的泡塑層如泡塑艙室81、82、89，泡塑層對穿透船殼的敵彈施加巨大動能阻力并在敵彈爆炸后吸收緩沖其沖擊波的損壞作用；主甲板下還可以放置彈藥庫14，四周特別是頂部覆蓋有加厚的鋼板，周圍如上述放置有泡塑艙室的厚泡塑層如85、86、87、88、89阻止敵彈攻擊，彈藥庫應有多個以較大間距分開放置，其間填充泡塑緩沖防護區(qū)隔，即使一個被擊毀后，不致波及引爆其它彈藥庫。
7是管龍骨，軸向貫穿船的整個長度，一般是直徑數(shù)米的鋼管，其壁厚在滿足船龍骨的強度要求時也就滿足了防止附近炸彈爆炸時不被擊穿的防護要求。由于泡塑航空母艦的總長度很大，使用管龍骨可以在相對較輕的重量下?lián)碛凶銐驈姸?。管龍骨?nèi)如上述分段隔成燃油艙和(液態(tài))彈藥艙，使易燃易爆物得到多層鋼板和厚泡塑層的有效保護。管龍骨可以不放在船的底部，各艙室的隔層/防護鋼板與管龍骨焊接，整體構成泡塑船的鋼構骨架。船底、船殼和隔板可以用具有一定厚度的鋼板，也可以用比重輕的高強度工程尼龍板制造，或二者混用。
大面積的永浮式航空母艦目標大，易受攻擊，由于底部厚達數(shù)米乃至十幾米的泡塑層保護作用，魚雷攻擊一般是無效的——魚雷爆炸即使把泡塑層炸成千千萬萬個小塊，這些小塊仍然上浮頂起相應的水線上船殼和甲板，浮力不變，即使同一部位再受到魚雷攻擊，這些小碎塊泡塑對于魚雷爆炸的沖擊波仍然有很有效的吸收和防護作用。因此永浮式航空母艦主要考慮來自空中的攻擊，就是飛機和導彈的攻擊。本發(fā)明特別提出串聯(lián)彈管近防炮的概念，是一種超高射速的近防炮，原理參看圖2A，圖中，炮管(槍管)90內(nèi)，底部置有引信93，可以是電引信，92是發(fā)射藥包，911、912、913、…直至91N是N個串連的子彈，這些子彈具有相同的直徑，頭尾相接串連置于炮管內(nèi)，每發(fā)子彈的尖頭部曲面與下一發(fā)子彈尾部的凹入的曲面(如912子彈尾部沿軸線剖開的局部剖視圖所示)的曲率吻合，這些曲面都是對于子彈軸線對稱的，使得前一發(fā)子彈的推力可以通過其頭部曲面與下一發(fā)子彈底部凹入曲面曲率吻合地面接觸傳遞給下一發(fā)子彈，當引信93點燃發(fā)射藥92，火藥燃燒的巨大推力推動最底部子彈911并如上述原理依次面接觸傳遞推力給子彈912—子彈913…直至子彈91N，使這些串連子彈沿箭頭所示方向飛出炮管，在飛出管口的最初一段距離內(nèi)子彈仍保持頭尾緊密銜接子彈串形態(tài)飛行，只有一個承受主要空氣阻力的頭部和1個承受真空拉力的尾部，所以平均到每發(fā)子彈的空氣阻力極低，子彈串的速度衰減很慢，這在初段高速飛行時尤其有意義，使得子彈的總射程可以大大增加，子彈串在飛行一段時間后受到側向氣流等擾動因素將使串連的子彈鏈斷裂開來成每發(fā)子彈獨立飛行，按照動量守恒原理，子彈鏈斷裂分散成單發(fā)飛行后總的方向不變，子彈群以一定的散布高密度地射向目標。炮管90可以是滑膛的，以求得較高的初速，也可以是具膛線的，使得各串連子彈以相同的自旋轉(zhuǎn)速自旋，求得飛行中的方向穩(wěn)定。為了對應底部膛壓較大，炮管底部壁厚可以較厚，外徑可向底部呈逐漸增大的錐形，為了加大發(fā)射藥裝填量，裝發(fā)射藥包處的炮管內(nèi)徑也可以做得大一些。
本發(fā)明用“把一次戰(zhàn)斗使用的所有彈藥放在發(fā)射管內(nèi)”的概念，取代“更換彈藥”概念，取代諸如供彈鏈、彈夾、彈倉等供彈機構。上述串聯(lián)彈管可以多個密集在一起構成一門串聯(lián)彈管矩陣近防炮，構成串聯(lián)彈管矩陣的方式有多種，如圖2B所示的基座式串聯(lián)彈管矩陣(局部)，眾多的串聯(lián)彈管密集地以緊配合插在基座94之內(nèi)，每個串聯(lián)彈管/炮管90的尾部電引信93與固定電極95電接觸，固定電極95經(jīng)引線96匯成電纜97與控制器98連通，基座94是鋼制的，以緊配合箍緊各串聯(lián)彈管尾部，使得串聯(lián)彈管發(fā)射時火藥燃燒的巨大壓力不會炸裂串聯(lián)彈管尾部，發(fā)射后炮管可以裝填再用，需要發(fā)射使，控制器給出電信號，經(jīng)導線96、固定電極95傳給電引信93，點燃發(fā)射藥，使串聯(lián)彈管內(nèi)的串連子彈被射出?？刂破骺梢酝瑫r點燃各串聯(lián)彈管求得最大射速，也可以依次點燃部分串聯(lián)彈管求得需要的連續(xù)發(fā)射。基座94可以被高低機和方向機控制轉(zhuǎn)動，使串聯(lián)彈管得到需要的俯仰角和方向角，這是公知的，不贅述。串聯(lián)彈管發(fā)射后，可以迫擊炮式地直接再裝填，即依次將發(fā)射藥包92和各子彈自炮管口放入管內(nèi)，也可以將空炮管整個取下，換上新的裝填好的串聯(lián)彈管(換管式再裝填)。一般地，一座串聯(lián)彈管矩陣應該裝有足夠一次戰(zhàn)斗用的子彈數(shù)量，戰(zhàn)斗后整體換管，當然，戰(zhàn)斗中更換部分已發(fā)射彈管或戰(zhàn)斗中直接從炮管口再裝填(迫擊炮式再裝填)，也是允許的、方便的。
本發(fā)明所述的串聯(lián)彈管和串聯(lián)彈管矩陣避免了澳大利亞發(fā)明家發(fā)明的“金屬風暴”速射武器的每發(fā)子彈都設藥包、都設點火引信、都設密封環(huán)、排氣孔道的復雜結構，結構的復雜必然帶來系統(tǒng)的不可靠性——整個系統(tǒng)故障的概率約等于子系統(tǒng)故障概率與子系統(tǒng)數(shù)量的乘積，“金屬風暴”的元件數(shù)量是本發(fā)明的很多倍，因此本發(fā)明的可靠性多倍高于“金屬風暴”。
其次，眾所周知炮管長度與內(nèi)徑之比——“倍徑”數(shù)越大，火藥燃燒氣體膛內(nèi)相對做功時間越長，則彈丸的炮口初速越大。本發(fā)明的串聯(lián)彈管的火藥推力作用于底部首發(fā)彈底部而傳達于整串子彈，因此倍徑為底部首發(fā)彈以后的幾乎整個炮管長度與彈徑之比，這是很大的數(shù)值，遠大于“金屬風暴”的平均倍徑——大約是中間那個子彈藥包后面的身管長與彈徑之比。所以本發(fā)明的串聯(lián)彈管易于得到很高的初速。
第三，，金屬風暴雖然可以達到100萬發(fā)/分的高射速，但是并不能真的在短時間內(nèi)射出100萬發(fā)，它的一個例子是每根槍管十幾發(fā)子彈和藥包串連，36根槍管并在一起，那么一次在不到1秒的時間內(nèi)就將這幾百發(fā)子彈射出，幾百發(fā)子彈的密度對于擊落導彈等高速飛行物還是不夠的；本發(fā)明取消了每發(fā)子彈后面的藥包，每根槍管內(nèi)就可以放置更多的子彈；本發(fā)明是用槍管/炮管底部整體裝發(fā)射藥而管底部外徑加箍的方式防止炸膛，可以一次將管內(nèi)全部子彈同時射出，而不必象金屬風暴那樣為了防止子彈后的發(fā)射藥包連鎖爆炸炸膛，要等1發(fā)子彈出槍口再用電子裝置點燃下一發(fā)子彈的藥包，即兩發(fā)子彈間隔了一個子彈在槍管中的運行時間，使得本發(fā)明的串聯(lián)彈管矩陣可以擁有比金屬風暴高得多的實際有效的連續(xù)射速和高得多的一次發(fā)射的子彈量和子彈密度，這些對于擊毀高速飛行目標才是真正有意義的。
最后，金屬風暴與普通槍炮一樣是每發(fā)子彈自出膛起就獨立飛行的，每發(fā)子彈都受到各自頭部和尾部的空氣阻力，速度急劇衰減，而本發(fā)明串聯(lián)彈管射出的子彈串在出膛后一段時間內(nèi)——這段剛出膛的時間正是子彈高速飛行空氣阻力很大的時候，空氣阻力是隨飛行速度以指數(shù)關系上升的——仍保持一個子彈串的姿態(tài)飛行，子彈串只有一個頭部和一個尾部，相應空氣阻力降為每發(fā)獨立飛行的幾十分之一，這一獨具優(yōu)點可以使射程大大增加。
上面這些特具優(yōu)點，使得本發(fā)明是已有各種普通槍炮包括金屬風暴所無法比擬的。
串聯(lián)彈管矩陣除了使用上述的基座式的以外，也可以將各串聯(lián)彈管密排并機械地管束在傳送鏈上，當傳送鏈運行到哪個串聯(lián)彈管到達發(fā)射方向的位置，就點燃發(fā)射該彈管內(nèi)的串連子彈，當射空的彈管運行到裝填位置，則對該彈管再裝填，用換管式再裝填比較方便，在發(fā)射位置設一塊后座板，串聯(lián)彈管轉(zhuǎn)到發(fā)射位置則底部抵觸在后座板上，將發(fā)射的后坐力傳給后座板，串聯(lián)彈管底部的電引信可以裝在底部側面，接觸側面的固定電極。
串聯(lián)彈管矩陣的另一種型式是轉(zhuǎn)鼓式，蜂巢狀布滿孔的轉(zhuǎn)鼓型基座的每個孔插有一支串聯(lián)彈管，發(fā)射時轉(zhuǎn)鼓緩慢轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)到上面的彈管發(fā)射，轉(zhuǎn)到下面的空彈管再裝填，用人工做換管式再裝填比較方便。
串聯(lián)彈管矩陣的再裝填還可以用其它各種現(xiàn)有的供彈機構和供彈方式，無非是把現(xiàn)行供彈機構所裝填供應的一發(fā)發(fā)子彈、炮彈，改成一支支串聯(lián)彈管而已，所以不必一一敘述。
實施例2基座式串聯(lián)彈管矩陣，基座94是一塊外廓尺寸為水平方向長1.65米高度1.45米厚0.5米的矩形鋼，沿厚度方向鉆有直徑11毫米深度0.46米的盲孔1萬個，相鄰孔心距16毫米，橫向每排100個孔，相鄰兩排孔錯開布置以節(jié)約空間，即相鄰兩排的孔心連線與水平橫向的夾角為60度，這樣100排孔的高度約1.4米，各孔內(nèi)緊配合插有外徑11毫米內(nèi)徑5毫米管身長5米的串聯(lián)彈管1萬個，每個串聯(lián)彈管內(nèi)底部裝有長約0.5米的發(fā)射藥包，是高能低速燃燒的發(fā)射藥，以配合約900倍徑這樣巨大的倍徑數(shù)取得高初速，從發(fā)射藥包到管口串連放置比重每立方厘米9克的鎢鋼子彈50發(fā)，每發(fā)直徑5毫米長度約85毫米重約5克，如上述每發(fā)的尖頭曲率配合地頂入下一發(fā)底部的內(nèi)錐孔內(nèi)，發(fā)射時電引信點燃發(fā)射藥包產(chǎn)生巨大氣體推力一直推送子彈串完全出管口，子彈串飛出管口一段距離后才會斷裂分散成一發(fā)發(fā)的獨立狀態(tài)散開飛行，子彈串離開管口的初速約1000每秒米，但是出膛后一段時間內(nèi)50發(fā)子彈仍保持一個頭部和一個尾部的子彈串姿態(tài)飛行，空氣阻力因此只有普通的單發(fā)飛行的幾十分之一，高速的初段飛行的空氣阻力極小，使得按彈道學計算得到的有效射程可以增加數(shù)倍，一般反導武器的1000每秒米初速重量十幾克的單發(fā)飛行子彈的有效射程約1500-3000米，本實施例的有效射程估算為5000-9000米，與雷達發(fā)現(xiàn)來襲飛行物距離的較小值相當，大于間接命中機制武器的射程，更遠大于直接命中機制武器的射程。
按一發(fā)直徑0.35米的導彈對準我艦飛行其正面投影面積約0.1平米，考慮子彈擊中邊緣可能滑脫，因此有效的密度應該是每0.1平米2發(fā)，即每平米20發(fā)，困難的情況是導彈以不規(guī)則波狀軌跡向我艦飛行，按照導彈速度1馬赫垂直于主軸線的波動速度分量約為40每秒米估算導彈在1秒鐘內(nèi)可能出現(xiàn)的區(qū)間斷面面積為以主軸線為圓心的半徑40米的圓內(nèi)，即約5000平米，保守地忽略導彈波狀軌跡飛行暴露的側面面積使被彈面積增加的成分，仍然按照每平米20發(fā)的密度，要有充分把握擊毀這發(fā)導彈，就要有在1秒鐘內(nèi)發(fā)射20*5000＝10萬發(fā)的射速，并且是確實將10萬發(fā)子彈打出去，而不僅是每分鐘600萬發(fā)的計算射速。
那么，本實施例中，1萬個串聯(lián)彈管乘以每管50發(fā)子彈，總的子彈數(shù)是50萬發(fā)，可以在0.1秒內(nèi)同時射出，得到每分鐘3億發(fā)子彈的計算射速，這并不等于實際效果。本實施例的實際效果是由控制器98控制在1秒鐘內(nèi)令2000個串聯(lián)彈管連續(xù)發(fā)射得到10萬發(fā)/秒的有效射速，可靠擊毀來襲的這枚導彈，比照現(xiàn)行密集陣類武器30009000發(fā)/分的計算射速、1000每秒米初速、每發(fā)獨立飛行的速度衰減及其彈丸重一次發(fā)射數(shù)百發(fā)子彈取得約0.5左右的擊毀導彈概率，那么按照動能相當和密度折算，本實施例在上述的低速度衰減因素下一次在1秒鐘內(nèi)發(fā)射10萬發(fā)的擊毀導彈概率計算值約在0.999以上。并且本實施例能夠連續(xù)實施5次這樣的射擊，連續(xù)打擊來襲的5個目標。
可以采取多個措施使得子彈到達目標附近時不是以主軸線為心的正態(tài)分布，而是隨機均勻分布例如減小串聯(lián)彈管插入基座的深度就可以增大炮管口在發(fā)射時微微抖動的幅度，增加彈著離散度；再如使子彈頭部金屬略微偏離對軸線的對稱分布，那么子彈串散開后，單發(fā)子彈由于氣阻中心和子彈重心對軸線的不對稱而可以沿弧線飛行，使得子彈可以擊中導彈的側面---在導彈1秒鐘飛過的幾百米距離內(nèi)，有10萬發(fā)子彈以弧線密集地隨機攻擊，導彈被擊中側面而摧毀的概率大大增加。子彈串先是以整串姿態(tài)直線飛行，臨近目標散開成單發(fā)弧線飛行，妥善設計得到的這種效果是以直接命中機制發(fā)射而呈現(xiàn)間接命中機制的效果。
為了避免不對稱發(fā)射時基座震動導致的彈著點偏離，可以由控制器98控制令每次發(fā)射是對于串聯(lián)彈管矩陣重心對稱的一對或多對串聯(lián)彈管同時發(fā)射，例如本實施例中，串聯(lián)彈管矩陣的重心在第50排的第50個管(孔)附近，以此為中心對稱地成對發(fā)射串聯(lián)彈管就可以消除發(fā)射后坐力不平衡引起的基座微量偏轉(zhuǎn)，例如令第10排第10管與第90排第90管同時發(fā)射，就是對稱成對發(fā)射，上述1秒鐘內(nèi)發(fā)射2000管就可以是每次對稱發(fā)射1對管連射1000次，或是每次對稱發(fā)射2對管連續(xù)發(fā)射500次等等。
計算表明，由于本發(fā)明的有效射程可達5000米以上，所以10萬發(fā)子彈不必在1秒鐘內(nèi)射出導彈自距離5000米至1000米以1馬赫速度約飛行11秒，在此11秒內(nèi)，如果每次對稱發(fā)射100對管1萬發(fā)子彈，即使每次同時射出的1萬發(fā)子彈摧毀導彈的概率仍為現(xiàn)行密集陣武器每次幾百發(fā)達到的0.5-0.6左右，那么在11秒內(nèi)對照導彈飛行軌跡有射向微調(diào)整修正地連續(xù)發(fā)射10次，即使不計導彈距離縮短和子彈末段保持較高速度弧線飛行等有利因素，粗略計算的摧毀導彈的概率也達到0.999。
本實施例的未填充子彈和發(fā)射藥的系統(tǒng)(包括高低機和方向機及電機等驅(qū)動調(diào)整機構，鋼制基座)的重量近6.5噸，1萬個滿裝填50萬發(fā)子彈(重2.5噸)和發(fā)射藥包的鋼制發(fā)射管重約32噸，系統(tǒng)滿裝填總重約39噸。因此除了艦載系統(tǒng)外，本實施例也可做成車載系統(tǒng)成為陸軍武器。當然，本實施例的50萬發(fā)子彈的總裝填量是連續(xù)可靠擊毀5個高速飛行目標的最大需要量。如果按照一次裝填可靠擊毀1個高速飛行目標的標準，那么總裝填量10萬發(fā)子彈的串聯(lián)彈管矩陣系統(tǒng)重量約9噸，可制成輕型車載系統(tǒng)。更輕的系統(tǒng)也可以做成。對比重約5噸的9000發(fā)/分射速每次密集射擊幾百發(fā)的現(xiàn)行密集陣類系統(tǒng)，本發(fā)明對應這個性能指標的滿裝填系統(tǒng)重量僅不到500公斤。
利用串聯(lián)彈管的原理，還可以做成多級串聯(lián)彈管套裝形成的多級串聯(lián)彈管武器，如原理示意3所示的3級套裝彈管，串聯(lián)彈管90C的管口探出最前面—發(fā)子彈91NC的尖頭部以取得小的飛行阻力，90C的管口相應制成坡狀與91NC的尖頭部曲面平滑連接成串聯(lián)彈管90C的整體飛行小阻力尖頭部，90C彈管的外徑等于2級彈管90B的內(nèi)徑，90B的底部裝有2級發(fā)射藥包92B及其引信93B，可以是遙控引信或預設定時間引信等，2級彈管903的外徑與固定彈管90A的內(nèi)徑相等，90B套裝于90A內(nèi)，固定彈管90A底部裝有固定藥包92A及其引信93A。固定彈管90A內(nèi)一般設有膛線，二級彈管90B內(nèi)則可設或不設膛線，當發(fā)射時，固定彈管的引信93A當然固定藥包92A，將2級彈管90B發(fā)射出去，2級彈管靠90A的膛線得到自旋穩(wěn)定，2級彈管飛行到一定位置時，其引信93B被遙控或按設定時間點燃2級發(fā)射藥包92B，將3級彈管90C發(fā)射出去，90C的3級彈管臨近目標后如前述射出內(nèi)部的91NC等各個串連的子彈。這樣，可以避免高初速帶來的與速度成指數(shù)規(guī)律增高的空氣阻力減速度，使彈藥得到多次加速，射程大大延長，而有不必象導彈那樣依靠制導—本發(fā)明是依靠炮彈膛線自旋穩(wěn)定的，二次彈管、三次彈管和/或后面的多次彈管射出時均可獲得在上一次彈管內(nèi)膛線作用下的自旋穩(wěn)定，如果需要，僅在末級彈管加上末端制導也就夠了。
為了造就更高的持續(xù)射速，需要使用本發(fā)明人提出的離心式發(fā)射機構。為了進一步提高離心發(fā)射機構的性能，本發(fā)明再次提出如下改進為了減小彈丸離開圓形軌道進入直線軌道發(fā)射管時因離心力驟然消失而給發(fā)射機構固定軌道殼體帶來的沖擊，提出如圖4那樣設置一段曲率半徑漸增的過渡軌道204，當彈丸200A從中空主軸201進入多個均衡分布的輪中管道206，因于輪盤202以角速度n旋轉(zhuǎn)得到離心力而沿輪中管道向外運動出輪中管道進入不轉(zhuǎn)動的固定軌道203，沿固定軌道203的內(nèi)圓周軌道滑行的彈丸200有多個，滑行到過渡軌道204的彈丸為200B，過渡軌道是與固定軌道203和直線發(fā)射管即炮管205平滑連接、曲率半徑從固定軌道的曲率半徑到發(fā)射管等效無窮大的曲率半徑沿角速度n箭頭的轉(zhuǎn)向逐漸增大以平滑過渡的，因此彈丸200B在脫離半徑不變的固定軌道進入直線發(fā)射管205時得以避免離心力驟然消失帶來的對固定軌道殼體的巨大沖擊力，由于該離心力是與過渡軌道曲率半徑成反比的，曲率半徑逐漸增大，就使得彈丸對軌道殼體的離心力逐漸減小，過渡軌道因此起到直線火炮發(fā)射時駐退機那樣的緩沖作用。
為了防止彈丸在出輪中管道后在固定軌道與過渡軌道交界處卡住，可以如圖5那樣，在接近過渡軌道204的一段固定軌道可以沿軸向螺旋上升，過渡軌道軸線成為曲率半徑漸增同時軸向高度漸增的螺線形狀的空間曲線，使發(fā)射管205有一個與中空主軸201的小于90度的夾角形成高低角A，當狀似螺線彈簧的過渡軌道具有一定的彈性，那么頂起或壓下其末端連接的發(fā)射管就使發(fā)射管的高低角A成為可調(diào)整的；請對照圖4，彈丸在過渡軌道初段覆蓋的一段弧度內(nèi)滑出輪中管道出口的，仍被導入固定軌道再滑行一周，而后再在接近過渡軌道起點的一段固定軌道內(nèi)被逐漸加深的淺槽引導到螺旋上升的過渡軌道進入發(fā)射管。
為了防止彈丸離開輪中管道出口時對中空主軸軸承的離心力驟然消失對主軸軸承的沖擊，可以如圖6那樣，固定軌道203A與輪盤202在很大的圓周包角內(nèi)都是貼緊的(固定軌道203A內(nèi)徑略微大于輪盤202的外徑，其間間隙很小)，使得彈丸200A被封鎖在輪中管道206的出口處無法離開，其離心力大部分由輪盤承受小部分由固定軌道承受，對中空主軸而言可以形成對稱均衡分布而相互抵消，彈丸沿角速度n箭頭方向轉(zhuǎn)到200B1位置就進入曲率半徑逐漸增大的過渡軌道204A，因此彈丸200B1逐漸從輪中管道出口探出，重心逐漸外移，其離心力由過渡軌道承受的部分逐漸增大而由中空主軸承受的部分逐漸減小，直至彈丸完全脫離輪中管道206，沿箭頭所示方向進入發(fā)射管射出，這樣彈丸不是驟然整體脫離輪中管道出口而是經(jīng)過一個彈體逐漸從輪盤過渡到軌道的漸進的過程，對中空主軸的離心力不是驟然消失而是逐漸減小，得到良好的消除沖擊力的效果。
需要說明彈丸進入固定軌道和過渡軌道時的頭部、身側部的曲面與軌道相應的內(nèi)凹曲面是曲率一致或極為接近的，這使得軌道以面接觸輕松承受彈丸離心力壓力，并且易于形成空氣動力膜——空氣在離心力作用下從輪中管道出口高速射出在固定軌道和過渡軌道內(nèi)徑凹面形成緊貼的壓力氣體層，當上述曲率極為接近的彈丸高速沿軌道滑過時，(如圖6K點所示)就形成楔形動力空氣膜隔絕了彈丸與軌道的機械摩擦，使得彈丸沿軌道滑行的機械摩擦阻力可以忽略，而彈丸與上述壓力氣體層運轉(zhuǎn)的方向一致，所以彈丸沿軌道滑行時所受的空氣阻力也很小。當然，若為了進一步減小(輪盤等受到的)空氣阻力，或使離心發(fā)射機構的輪盤兼起到飛輪電池的儲能作用，那么仍然可以讓固定軌道兼起真空罩的作用，內(nèi)部抽成真空，此時彈丸與軌道的摩擦可以用潤滑劑在曲率接近的高速相對運動時形成的楔形動力油膜來隔絕，這是公知技術，無需贅述。
實施例3上述離心發(fā)射機構可以制成極高連續(xù)射速的近程防衛(wèi)艦炮。固定軌道真空罩內(nèi)的中空主軸連接4象限電機形成飛輪電池，在臨戰(zhàn)前將直徑3米的輪盤轉(zhuǎn)速n從戰(zhàn)備轉(zhuǎn)速n1提升到3900轉(zhuǎn)每分鐘的戰(zhàn)斗轉(zhuǎn)速n2，此時輪盤圓周線速度約612每秒米，輪盤內(nèi)設有內(nèi)徑1厘米的輪中管道600條從中空主軸(軸向多層)到輪盤圓周(軸向單層)均衡勻布，戰(zhàn)斗發(fā)射時，中空主軸的輸彈機構控制閥門打開使重20克最大外徑接近1厘米的棗核形金屬彈丸在離心力作用下首尾相接地被從中空主軸輸送到輪中管道出口并逐漸進入過渡軌道滑行后沿發(fā)射管射出，射出的初速仍為610每秒米左右，射出的彈丸是首尾相接的，最大射速等于初速除以彈丸長，這里約1.9萬發(fā)每秒，由于彈丸是在輪中管道中與輪盤一起被加速的，600條輪中管道外層儲存的約1200發(fā)彈丸在最初的0.06秒內(nèi)以19000發(fā)每秒的爆發(fā)射速射出，而敵方導彈飛近我方艦艇的末端速度按400每秒米計算直徑按400毫米時，在0.06秒內(nèi)飛行約24米，正投影截面掃略過的空間體積約3立方米，當彈丸散布密度為100發(fā)每立方米(該導彈必然被擊中1發(fā)以上)時，那么1200發(fā)彈丸在0.06秒內(nèi)散布12立方米為導彈掠過體積的4倍，形成很高的一次擊毀概率，對比現(xiàn)有密集陣參數(shù)可以認為這個擊毀概率在0.6以上。
此后，電池組在短時間內(nèi)驅(qū)動4象限電機以短時1萬千瓦的功率連續(xù)以約2500發(fā)每秒的持續(xù)射速射出20克彈丸，以導彈速度從上述首次打擊到臨艦約飛行4秒時間，要承受10000發(fā)彈丸的密集射擊，以上述1200發(fā)擊毀概率0.6并且不計導彈距離臨近后擊毀概率增大的因素，則可估算導彈被擊毀的概率在0.9997以上。發(fā)射管的方向角可用轉(zhuǎn)動與發(fā)射管一體的固定軌道敏捷地得到，高低角可如前述調(diào)整具彈性過渡軌道也可以敏捷地實現(xiàn)。
20克彈丸初速610每秒米對固定軌道和主軸軸承的最大離心力是506公斤，并且如上述采取措施后是逐漸平滑地過渡的，這個力極為輕微，即使普通民用軸承也可以輕松承受。如果加大彈丸重量到200克，動能不變時則初速約193每秒米，最大離心力仍為506公斤不變。若彈丸重量提高到300克而初速仍為610每秒米，則軸承承受的最大離心力約為7600公斤，仍在民用軸承輕松承受的范圍。
實施例4上述離心發(fā)射機構，以初速600每秒米發(fā)射2公斤重的子母彈丸實行較遠距離的“間接打擊制度”，最大射程5000米在母彈丸臨近導彈時靠內(nèi)裝藥爆發(fā)向前錐形角度噴射出20克子彈頭60發(fā)，設對子彈頭的加速補償了5000米距離的母彈速度損失，即子彈頭末速仍為600每秒米，與導彈相對速度1000每秒米，即使不計首次的輪盤儲存彈丸的爆發(fā)射速，1萬千瓦持續(xù)功率發(fā)射約每秒射出27發(fā)母彈丸等于1620發(fā)子彈頭，導彈從5000米到臨艦飛行約12秒將經(jīng)受19440發(fā)子彈頭的打擊，被擊毀的概率按上述估算在0.999999以上。如果扣除2次、每次2秒的轉(zhuǎn)移瞄準時間，那么擊毀同時來襲的3枚導彈的概率在0.97左右。
2公斤子母彈600每秒米初速對主軸軸承的最大離心力約49000公斤，仍在民用軸承可以承受的范圍。
綜上述，本發(fā)明可以提供無法突破的水面艦艇近程防衛(wèi)系統(tǒng)。
雖然主軸軸承在漸進式離心力變動下可以承受更大的離心力，但是必須考慮固定軌道殼體承受的同等大小的離心力即使是漸進式變動的，在連續(xù)發(fā)射時仍然產(chǎn)生與發(fā)射方向垂直的“后坐力”——在離心發(fā)射機構中應該叫做“側坐力”更準確，這個側坐力數(shù)值很大且在高射速連續(xù)發(fā)射時，會使離心發(fā)射機構產(chǎn)生位移影響射擊精度，在車載系統(tǒng)上使用時也會使車結構產(chǎn)生很大的“側坐”載荷。解決辦法可以是使側坐力反向抵消的辦法，例如圖7所示的原理，同軸線的4個輪盤，中間的兩個在固定軌道殼體221和222內(nèi)以角速度n21和n22如圖示箭頭等速順時針旋轉(zhuǎn)，其彈丸分別沿發(fā)射管521和522以初速V同向射出；兩邊的兩個輪盤在固定軌道殼體21l和212內(nèi)以角速度n11和n12如圖示箭頭等速反時針轉(zhuǎn)動，其彈丸分別沿發(fā)射管5ll和512以初速V同向射出；兩側的固定軌道殼體受到的離心力為F11和F12，方向與V垂直且向上(可視為在固定軌道內(nèi)滑行的彈丸合力，在一發(fā)彈丸進入發(fā)射管改直時產(chǎn)生)，而中間的2個的固定軌道殼體受到的離心力為F21和F22，方向與V垂直且向下，所有固定軌道殼體是固連一體的，因此兩側固定軌道殼體向上的離心力與中間固定軌道殼體的向下的離心力完全抵消，其對主軸的彎曲力矩也相互抵消了。這樣盡管每個主軸上和反轉(zhuǎn)軸套上的軸承都產(chǎn)生很大的平滑漸進變動的離心力，但是主軸所受合力為零，避免了任何影響精度的沖擊和位移，這就允許發(fā)射更重的彈丸和使用更高的初速。
實施例5圖7所示的平衡式離心發(fā)射機構，4個輪盤每個直徑6米，發(fā)射轉(zhuǎn)速為2548轉(zhuǎn)每分鐘，中間2個的轉(zhuǎn)向與兩側的相反，輪盤的發(fā)射時圓周線速度即發(fā)射管口初速約800每秒米，發(fā)射口徑155毫米40公斤重的火箭彈或前述多級串聯(lián)彈，高低角在50度至66度范圍，使彈丸到達高度高于30千米的同溫層中，空氣密度已近似真空，可忽略空氣阻力，此時在恰當時刻點燃火箭發(fā)動機或爆發(fā)串聯(lián)彈的2次藥包，使彈丸在同溫層得到高線速度，可以飛行極遠的距離，再入后可到達數(shù)百公里遠。4個輪盤每個的短時驅(qū)動功率為25000千瓦，4個共10萬千瓦短時功率，以800每秒米初速發(fā)射口徑155毫米40公斤彈丸可以達到75發(fā)每秒即每分鐘4500發(fā)的高持續(xù)射速(等同于1000門口徑155毫米的超遠程重炮同時射擊)，打擊200海里遠處的敵航母編隊，彈丸戰(zhàn)斗部約25公斤，直徑6米輪盤圓周可裝載不少于80發(fā)彈丸，即初始爆發(fā)射速為瞬間射出320發(fā)已經(jīng)隨同輪盤逐漸加速到發(fā)射轉(zhuǎn)速的彈丸，隨后在10分鐘內(nèi)以75發(fā)每秒的持續(xù)射速共射出45320發(fā)口徑155毫米炮彈，這個打擊密度，航母編隊的任何反導彈武器都是無濟于事的，編隊的每艘軍艦視其甲板面積大小都會挨上幾十發(fā)至幾百發(fā)火箭彈，造成軍艦劇烈燃燒爆炸，足以摧毀整個航母編隊。每個輪盤的軸承上雖然會受到870噸平滑變動的離心力，但是這是相應尺寸的軸承在對于發(fā)射炮彈來說足夠長的有限壽命下完全可以承受的，而4個輪盤的主軸及其整體的固定軌道殼體卻不會受到任何發(fā)射離心力，等于不受力。設想如果4個輪盤的離心力疊加將達到3480噸的每秒75次的離心力作用，這是離心發(fā)射系統(tǒng)及其基礎很難承受的，造成的位移也必然嚴重影響發(fā)射精度。所以，使用本發(fā)明的平衡式離心發(fā)射機構，才能允許大重量彈丸高初速遠射程的連續(xù)高速射擊。
順便說明，短時功率10萬千瓦燃氣輪機與驅(qū)逐艦額定功率5萬千瓦主機在一個級別，可以使用主機驅(qū)動離心發(fā)射機構。如果使用電池組——飛輪電池4象限電機的驅(qū)動形式也完全可行。例如安時成本僅比鉛酸電池高0.7倍的鉻氟鋰電池的能量密度可達每公斤0.3度，那么完全耗用電池組的上述10萬千瓦10分鐘連續(xù)發(fā)射所用電能只需60噸電池組就可以了，不僅艦載系統(tǒng)沒有問題，車載系統(tǒng)也是可能的。
更大的發(fā)射動能，應該考慮使離心發(fā)射機構輪盤的直徑更大，而這對于艦載系統(tǒng)恰恰是適宜的。大直徑的離心發(fā)射機構本身可以兼飛輪電池，可以與風輪機做成一體，節(jié)省材料和空間，能夠發(fā)揮儲存風能的效應。
實施例6風輪機—飛輪電池—離心發(fā)射機構合成系統(tǒng)如圖8的示意，垂直軸風輪機主軸301上有半徑50米的葉片302，垂直軸風輪機可以適應各種風向。風輪機的上蓋305可以兼作直升機頂坪。風輪機主軸301經(jīng)變速器307同軸線地驅(qū)動離心發(fā)射機構兼飛輪電池的中空主軸201，帶動輪盤202在固定軌道兼真空罩203A內(nèi)的真空內(nèi)旋轉(zhuǎn)，中空主軸201的軸承因輪盤直徑大——也是100米——而轉(zhuǎn)速低故不必使用氣隙軸承或磁浮軸承等非接觸軸承，它與4象限電機207(可以是同軸線地)連接，但是這個4象限電機，由于儲能時是從風輪機——變速器輸入能量，故實際上電機主要在發(fā)電機象限工作，可以提供電能給驅(qū)動艦艇主螺旋槳的驅(qū)動電機、其它離心發(fā)射機構的驅(qū)動電機或其它用電裝置。
輪盤202連同已經(jīng)在各個輪中管道出口附近的大量彈丸具有巨大的質(zhì)量，可以在輪盤圓周上均布輪中管道(出口)600個，常態(tài)放置口徑300毫米重量200公斤的大型彈丸6000發(fā)，與輪盤一起轉(zhuǎn)動形成巨大的轉(zhuǎn)動慣量，若發(fā)射初速為2000每秒米時，輪盤轉(zhuǎn)速為382轉(zhuǎn)每分鐘，射程可達數(shù)百至上前公里，使用火箭增程彈或串連多級彈射程(采用上述在大氣層外緣飛行的方式)可達數(shù)千公里，瞬時發(fā)射6000發(fā)大型常規(guī)彈丸或核彈丸，就形成任何現(xiàn)有方法都無法防御的同時攻擊彈頭數(shù)量，成為無法防御的洲際戰(zhàn)略打擊武器。在發(fā)射預儲在輪盤圓周的20克小彈丸做近程防御時，持續(xù)功率已經(jīng)不重要，因為常態(tài)儲能轉(zhuǎn)速下的初速已經(jīng)達到1500每秒米左右，預儲在輪盤圓周的20克小彈丸數(shù)量可達上億個，射速取決于有多少個過渡軌道和發(fā)射管，每個發(fā)射管的射速為1500每秒米除以小彈丸長度，約為45000發(fā)每秒，按前述計算9000發(fā)小彈丸的密集近程射擊擊落1發(fā)導彈的概率達到0.99，高初速允許的較遠射程允許每個發(fā)射管擊落同時來襲的導彈3發(fā)左右，則1億發(fā)預儲小彈丸可以擊落同時來襲的導彈1萬發(fā)，按具有50個獨立調(diào)整發(fā)射管計算也可以擊落同時來襲的150發(fā)導彈，使艦船具有足夠的防御飽和攻擊的能力。
作為兼用的飛輪電池，可以設定輪盤在300轉(zhuǎn)每分鐘為常態(tài)儲能轉(zhuǎn)速，儲有轉(zhuǎn)動動能約68萬千瓦小時，可以驅(qū)動螺旋槳主電機運轉(zhuǎn)10個小時，使艦船航行約200海里。
作為風輪機儲能系統(tǒng)，由于處于海面上數(shù)十米高度，可以認為得到的平均風速在15每秒米左右，但是由于具有了飛輪電池儲能系統(tǒng)，就可以把短時高風速的巨大能量儲存下來，風輪機功率與風速的3次方成正比，在風速曲線下3次積分函數(shù)表達的平均能量密度，可以折算為有儲能的等效平均風速為16-20每秒米，當取為17每秒米時，根據(jù)已有風輪機資料計算得到的本實施例有儲能風輪機的軸端平均功率約為1萬千瓦，經(jīng)變速器強有力地將風能源源不斷地儲進飛輪電池——離心發(fā)射機構真空罩內(nèi)的輪盤，約70小時就可以提供上述的常態(tài)滿儲能量，由此可知風輪機——離心發(fā)射機構合成系統(tǒng)的優(yōu)良綜合效果。
此外，在風輪機頂坪甲板305、風輪機、真空罩203A、輪盤202的多重保護下，離心發(fā)射機構下面、泡塑填充船體甲板上面、圖8電機207周圍的約7000平方米的固懸在真空罩203A下空間，是最為安全的區(qū)域上面因有多重保護使導彈炮彈炸彈難以擊穿，水下面的魚雷也不可能飛上來，船體的泡塑填充又使船不會進水沉沒，因此最重要的設施可安置在這個真空罩下懸區(qū)域內(nèi)。
上述的100米直徑，只是現(xiàn)行風輪機做到的尺寸。以現(xiàn)代工程技術水平，做出直徑150米—200米的風輪機—飛輪電池—離心發(fā)射機構合成系統(tǒng)應該不成問題。更大直徑就會有更好的效果。
對于本發(fā)明提出的填充泡塑永浮船舶，由于吃水體積大，要解決經(jīng)濟的推進動力問題，上述風輪機—飛輪電池—離心發(fā)射機構合成系統(tǒng)就解決了這個問題。
在如上述解決了防護問題和動力問題后，就可以造就大型泡塑永浮型船舶，下面提出一個大型泡塑永浮型航空母艦的方案。
實施例7泡塑三體船大型航空母艦，如圖9的示意，三個船體401、402和403軸線間距220米，每個船體長360米最大寬度60米吃水深度7米，吃水部分呈魚雷水滴型低阻船體，每船體排水量12萬噸，3船體總排水量36萬噸，每個船體吃水部分90％的艙室空間用泡塑填充，靠近核心的部位放置彈藥庫和管龍骨，也如前述設置了壓力發(fā)泡裝置，使得如何情況下船都不會進水沉沒。每個船體內(nèi)沿軸線貫穿一條長360米直徑8米壁厚8厘米的鋼制管龍骨，重5700噸，經(jīng)其它鋼結構連接船殼(工程尼龍板)和鋼甲板，連同泡塑等，每個船體空重約0.9萬噸，每個船體上各自固裝有一個直徑160米的離心發(fā)射機構—飛輪電池—風輪機合成系統(tǒng)405A、405B、405C(如圖9中虛線描述)，每套系統(tǒng)重約2萬噸，3個系統(tǒng)的頂坪與長600米寬160米的主飛行甲板405一體，主飛行甲板兩端各伸出一個長200米寬60米的舌甲板400A和400B，使飛行甲板總長度達到1000米，可以起降大型運輸機和重型轟炸機，而600米長的主飛行甲板則供中型戰(zhàn)機起降，160米的寬度使它可以同時起飛7架戰(zhàn)機，使機群能夠快速起飛和回收。主飛行甲板如前述在覆蓋機庫等重要部位處較厚，可以厚達20厘米，在其它面積則很薄，并可以部分使用工程尼龍，飛行甲板及其支承結構總重約3.4萬噸。主飛行甲板下有1條長600米直徑10米壁厚8厘米的中央管龍骨支承飛行甲板連接3個船體，重約1.2萬噸，這條中央管龍骨兼作為3個船體間的通道和各種人員的艙室，由于高出水面幾十米因此可以避免來自水下武器的攻擊，而它上面的飛行甲板和自身的壁厚又可以有效防御來自空中的炸彈和導彈的攻擊，很安全，當然最安全的地方是前述的離心機構真空罩下懸的位置，那里應該安排最需要保護的部分。兩側的兩個船體401和403對各自的離心發(fā)射機構—飛輪電池—風輪機合成系統(tǒng)405A和405C是彈性浮動支承，即能提供支承浮力，又可以吸收大浪幅波動造成的舉升兩側船體對飛行甲板靠近中間船體處的彎矩，同時使整體飛行甲板擺動幅度大為減小，在風浪中保持平穩(wěn)。
3個船體尾部(船前行方向如圖9箭頭所示)各自放置分開的2組柴油機—傳動箱—螺旋槳，每組3萬千瓦，每個船體在2×3萬千瓦推力下可以獲得25節(jié)巡航船速，即3體航空母艦在總共18萬千瓦推動下的巡航速度為25節(jié)。3個船體螺旋槳的不同輸出可以使航母靈活急劇地轉(zhuǎn)向，例如使左側401船體螺旋槳反轉(zhuǎn)而右側403船體的螺旋槳順轉(zhuǎn)、中間船體402的螺旋槳停轉(zhuǎn)，則航母可以急劇地原地向左旋轉(zhuǎn)。每套飛輪電池在183轉(zhuǎn)每分鐘常備轉(zhuǎn)速(對應離心發(fā)射機構輪盤圓周線速度1500每秒米)下儲能約120萬千瓦小時，可以在柴油機熄火時單獨驅(qū)動船以25節(jié)巡航速度行駛20小時約500海里，對于全部柴油機組戰(zhàn)斗損壞后船的續(xù)航脫險有重要意義。飛輪電池主軸經(jīng)另一臺變速減速器以機械軸方式直接連接主螺旋槳，將4象限電機作為掛接的輔助電機，以求得減小電機功率和加大傳遞功率，這樣，按照機械傳動系強度保守估計每套飛輪電池可提供給主螺旋槳的最大功率為10萬千瓦，則按照船速與功率的3次方根近似正比估算，3套飛輪電池按最大功率輸出時，加上柴油機組的功率，最高船速約在34節(jié)左右。6組柴油機組和3套飛輪電池變速減速器及其機械傳動軸系及其相關設施、艙室的總重約2萬噸。
每套風輪機在飛行甲板下離水面幾十米高度按前述得到可儲能的3次函數(shù)積分平均風速17每秒米折算的平均功率約2.6萬千瓦，理論上可以用這個功率單獨驅(qū)動航母以約18節(jié)航速做不耗燃油的風能驅(qū)動的持續(xù)航行；即使按照無儲能的9每秒米(4-5級風)風速，每套風輪機的軸輸出功率約3900千瓦，可驅(qū)動航母以約8-10節(jié)航速航行，這是一種無二次能源消耗的永續(xù)航行，使航母實際上具有低燃料消耗下的環(huán)球續(xù)航能力。
3套160米直徑的離心發(fā)射機構具有前述的瞬間發(fā)射320公斤重的大型常規(guī)彈頭或核彈頭18000發(fā)到數(shù)千公里遠(火箭增程彈)，因此是現(xiàn)行任何手段都無法防御的洲際戰(zhàn)略打擊武器。本實施例的航空母艦是這種無法防御的洲際戰(zhàn)略打擊武器的海上移動平臺。
這個海上移動平臺又是無法摧毀的3臺直徑160米的離心發(fā)射機構可以密集發(fā)射小動能彈丸可靠摧毀同時來襲的720枚導彈或炸彈、炮彈，本實施例航母還安排了實施例2所述的串聯(lián)彈管矩陣120座總重4800噸，可以同時發(fā)射50萬×120＝6000萬發(fā)子彈頭，在5000米射程內(nèi)摧毀共5×120＝600枚同時來襲的導彈或炸彈，這樣，航母抗飽和攻擊的能力是以0.99以上概率同時摧毀1320枚導彈和炸彈的飽和攻擊，即使不計艦載機的防衛(wèi)能力，這個防御能力已經(jīng)足夠。
當然，更好的安排是直徑百米級的大型離心發(fā)射機構主要用作遠程戰(zhàn)略打擊，發(fā)射重型彈頭；而近程防護任務由外圍分設的若干座數(shù)米級直徑的小型離心發(fā)射機構來完成，這些小型離心發(fā)射機構專門發(fā)射小型直接射擊機制或間接射擊機制的小彈丸，只做5000米以內(nèi)的近程反導等防護用。
對于水面下的攻擊是無需掛慮的，因為即使被1000發(fā)魚雷命中，被泡塑填滿的船體吃水部分也不會進水，航母的浮力絲毫不受損失。在20多米厚的泡塑層的保護下，魚雷命中也炸不壞什么，因為魚雷炸中的都是無可損壞的東西，泡塑層即使炸碎，也仍然是提供浮力的泡塑層。若將3個船體水線下所有工程尼龍板船殼全部炸碎，至少需要1500發(fā)重型魚雷(而且必須是觸發(fā)引信，不能用對金屬物的感應引信)，即使如此，炸碎的泡塑仍然被包絡在水線上船殼和甲板內(nèi)，仍然提供浮力，等于未受損壞。
當然，可以在3個船體各自周圍幾十米外掛上一圈防魚雷網(wǎng)，用飛行甲板提供防魚雷網(wǎng)的懸掛處是方便的，但總的來說必要性不大。
航母的其它結構、設施和艙室重約1.2萬噸，至此航母的不包括艦載機和彈藥燃油的空載總重約11萬噸。
按前述，部分飛機直接分散停放在面積達12萬平方米的飛行甲板上，部分重要飛機單架或2架一組分散放在厚甲板下的眾多機庫內(nèi)，這就徹底避免了現(xiàn)行航母艦載機密集放在一起的連鎖起火爆炸。
面積巨大的飛行甲板上和飛行甲板下機庫內(nèi)可以分散停放數(shù)量很大的艦載機，例如總共包括6架大型運輸機、4架空中加油機、2架預警指揮機、200架戰(zhàn)斗轟炸機、200架輕型戰(zhàn)斗機、8架偵察和電子戰(zhàn)飛機、160架各種武裝直升機(主要是反潛直升機和支援登陸作戰(zhàn)的陸航直升機)，20架地效飛機(掠海飛行具有極強的隱身攻擊能力和很經(jīng)濟的運輸能力)，總共600架艦載機。這些艦載機及其機庫總重約1萬噸。
為了支援登陸作戰(zhàn)，地效飛機的螺旋槳軸是可以調(diào)整角度的，做成螺旋槳的矢量調(diào)整系統(tǒng)，可以用萬向連軸節(jié)(不等角速萬向節(jié)還可以提供周期變漿效果取得變向推力矢量)，也可以將發(fā)動機—減速器和螺旋槳一體做成可軸線可擺動的，配合機翼角度調(diào)整機構，就可以敏捷地躍升，在登陸作戰(zhàn)時躍過地面障礙物，這種躍升機構當然也使地效飛機取得爬升至數(shù)千米高空作戰(zhàn)的能力，只不過那時地面效應消失，飛行經(jīng)濟性就沒有了。
航母可以在3個船體的3條直徑8米的管龍骨的端部停放3-6艘排水量1000噸左右的小型子潛艇，需要使釋放這些子潛艇在航母外圍海域提供反潛、偵察、末制導平臺、隱蔽遠程攻擊等任務。船體管龍骨內(nèi)還可以停放登陸部隊的可浮渡坦克、裝甲車、自行火炮和其它登陸作戰(zhàn)車輛達200輛，連同船體甲板停放的普通裝甲車輛，共約1200輛裝甲車輛，即總共可以運載約2個裝甲師的登陸部隊，連同其攜帶的彈藥燃油等物資，共約6萬噸登陸部隊載運量。
船體內(nèi)管龍骨也可以作為噴水推進管道，特別是從船頭部吸進水可以減小船的航行阻力。船體內(nèi)管龍骨的連接結構分支可以安排放置遠程重型魚雷發(fā)射管。
本實施例的航母的巨大的排水量，允許為了支援登陸作戰(zhàn)和打擊水面目標而放置大量的重型艦炮。例如放置口徑400毫米的重炮300管，每3管為一座炮塔，即100座主炮炮塔，每座用重甲防護總重達600噸，100座共6萬噸。相當于30艘戰(zhàn)列艦的主炮火力。能夠迅速摧毀一切射程內(nèi)的水面目標和陸上敵方目標，特別是使用鉆地彈頭攻擊地下工事。為了登陸打擊的需要，航母還可以安置重型火箭和導彈發(fā)射架，例如可載運并發(fā)射重達160噸的重型艦對地末制導火箭100發(fā)，每發(fā)均可有效摧毀洞庫機場或深埋地下的目標，使用空氣燃料戰(zhàn)斗部可以造成相當于戰(zhàn)術核武器的效果。
這樣，包括裝載武器和登陸部隊的重量約25萬噸。
剩余的11萬噸排水量可以考慮載運5萬噸彈藥和4萬噸燃油以及2萬噸生活物資。艦員和飛行人員約1萬人，登陸部隊約2萬余人。
需要說明本發(fā)明大量使用實心的動能小彈丸，上萬噸的實心小彈丸儲備本身也是良好的防護層，這種彈藥庫應盡量放置在暴露的外圍，充當防護裝甲。
具有上述完備防護能力的航空母艦，可以省略其它護衛(wèi)艦艇，將一個航母編隊的功能由一艘超大型永浮航母來完成。并且，它的造價極低，只相當于同樣艦載機數(shù)量的8個大型航母編隊總造價的幾十分之一，而運行維護費用相比就更低了。因此，對于中國國情是特別適合的。
權利要求
1一種使船舶永不沉沒的方法，其特征在于，使艙室無法進水，使船舶總平均比重比水輕——在水線下艙室填充滿比重極輕的泡沫塑料或在艙室內(nèi)設置壓力發(fā)泡裝置在水進入艙室時打開發(fā)出高氣壓塑膠泡充滿艙室。
2一種永不沉沒的船舶，其特征在于，其水線下艙室內(nèi)填充滿比重極輕的泡沫塑料或在艙室內(nèi)設置壓力發(fā)泡裝置在水進入艙室時打開發(fā)出高氣壓塑膠泡充滿艙室，從而即使船殼損壞也使水無法進入艙室，其引擎?zhèn)}可在水線之上多點分布，以傳動箱和軸系驅(qū)動水線下的螺旋槳，使引擎永不會因水淹而熄火；以多點分布的較小功率引擎代替一個集中的大功率引擎，各自獨立連接螺旋槳驅(qū)動，具有高可靠性并且多點引擎的不同大小和方向的推力可以取代舵使船急劇敏捷地轉(zhuǎn)向。
3根據(jù)權利要求2所述的船舶，其特征在于，它是航空母艦，使用泡沫塑料貼層板塊制造航空母艦的船殼和飛行甲板，獲得與地面機場相等大小的大飛行甲板，使飛機起降特別是降落容易，并能夠起降大型飛機如運輸機和重型轟炸機飛機可分散放置，飛機分散置于飛行甲板上和分散置于厚跑道鋼板下的多個機庫內(nèi)。
4根據(jù)權利要求3所述的船舶，其特征在于，彈藥倉、燃料倉放在厚甲板和多層鋼機構之下并處于十幾米以至數(shù)十米厚的泡沫塑料填充層的包圍之中，或放置于厚壁的鋼管龍骨之中受到可靠保護。
5一種串連彈管速射炮，其特征在于，串聯(lián)彈管的彈管90底部置有引信93和發(fā)射藥包92，發(fā)射藥包后依次頭尾緊密銜接地串連放置N個子彈，每發(fā)子彈的尖頭部曲面與下一發(fā)子彈尾部的凹入的曲面的曲率吻合，這些曲面都是對于子彈軸線對稱的，當引信93點燃發(fā)射藥92，火藥燃燒的巨大推力推動最底部子彈911并依次面接觸地傳遞推力給后面的子彈直至首發(fā)子彈91N，使這些串連子彈在飛出彈管口的最初一段距離內(nèi)仍保持頭尾緊密銜接子彈串形態(tài)飛行，只有一個承受主要空氣阻力的頭部和1個承受真空拉力的尾部，所以平均到每發(fā)子彈的空氣阻力極低，子彈串在飛行一段時間后受到側向氣流等擾動因素將使串連的子彈鏈斷裂開來成每發(fā)子彈獨立飛行.
6根據(jù)權利要求5的串聯(lián)彈管速射炮，其特征在于，所述串聯(lián)彈管有多個，密集地以緊配合插在板式基座94之內(nèi)或轉(zhuǎn)鼓式基座內(nèi)或輸送彈鏈內(nèi)，各串聯(lián)彈管可以依次發(fā)射或同時發(fā)射或部分位置對稱的串聯(lián)彈管同時發(fā)射。
7根據(jù)權利要求5的串聯(lián)彈管速射炮，其特征在于，它是多級串聯(lián)彈管套裝形成的多級串聯(lián)彈管武器，下一級串聯(lián)彈管套裝在上一級彈管內(nèi)，可因膛線而自旋穩(wěn)定飛行因而可以減省制導系統(tǒng)，各級串聯(lián)彈管可以一次自上一級彈管內(nèi)被發(fā)射藥包射出而不斷接力飛行，臨近目標的末級串聯(lián)彈管最后發(fā)射其子彈摧毀目標。
8一種依靠離心力發(fā)射彈藥的離心發(fā)射機構，具有中空主軸、輪盤、固定軌道機殼和發(fā)射管，輪盤轉(zhuǎn)動使彈丸獲得離心力和高圓周速度從而經(jīng)固定軌道和發(fā)射管被發(fā)射出去，其特征在于，在固定軌道和發(fā)射管之間平滑地連接有曲率半徑逐漸增大的過渡軌道消除離心力對固定軌道殼體和對主軸軸承的沖擊，過渡軌道沿中空主軸軸向的高度可以螺線式升高并具有彈性從而避免彈丸卡住并使發(fā)射管得到適宜的發(fā)射角度。
9根據(jù)權利要求8的離心發(fā)射機構，其特征在于，有多個輪盤及其射向相同的發(fā)射管，多個輪盤相互反向旋轉(zhuǎn)并沿主軸對稱平衡分布，使作用于主軸和機殼的離心力相互抵消。
10根據(jù)權利要求8的離心發(fā)射機構，其特征在于，還連接有可4象限工作的電機和直徑相近的風輪機和變速器，其輪盤置于固定軌道兼用的真空罩內(nèi)形成飛輪電池，風輪機將風能經(jīng)變速器存儲入飛輪電池，飛輪電池主軸可經(jīng)機械傳動系直接驅(qū)動船舶的螺旋槳和其它設施，輪盤圓周附近儲放的大量彈藥兼作飛輪電池的飛輪形成大轉(zhuǎn)動慣量并得以以高爆發(fā)射速在瞬間射出，大直徑輪盤的離心發(fā)射機構—飛輪電池—風輪機合成系統(tǒng)具有大量密集遠程發(fā)射重型彈丸和儲存風能驅(qū)動船舶的能力。
全文摘要
一種永不沉沒的船舶，在水線下艙室填充滿比重極輕的泡沫塑料或設置能夠在將進水時打開發(fā)射高壓塑膠氣泡的壓力發(fā)泡裝置，使船舶的總平均比重比水輕，從而造就永浮船舶。特別適于建造大型艦船和航空母艦，使艦載機得到與地面機場相等大小的飛行甲板。依靠高初速和極高實際連續(xù)射速的串聯(lián)彈管武器和離心發(fā)射機構形成對艦船的完備防護。與風輪機一體兼作飛輪電池的離心發(fā)射機構可以儲備風能驅(qū)動船舶和形成戰(zhàn)略武器發(fā)射平臺。
文檔編號B63B9/00GK1721269SQ20041006888
公開日2006年1月18日 申請日期2004年7月14日 優(yōu)先權日2004年7月14日
發(fā)明者鄭悅 申請人:鄭悅