被動(dòng)磁懸浮電磁彈射器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種航母上用的被動(dòng)磁懸浮電磁彈射器。它包括固定的彈射底座和套裝在其上的彈射平臺(tái)和直線電機(jī)，利用被動(dòng)磁懸浮支承技術(shù)支承艦載機(jī)彈射平臺(tái)，采用大功率直線彈射電機(jī)驅(qū)動(dòng)彈射平臺(tái)，來(lái)實(shí)現(xiàn)艦載飛機(jī)彈射起飛的目的。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，引入了被動(dòng)磁懸浮支承技術(shù)，設(shè)有速度控制系統(tǒng)，從而大大提高了精度和彈射速度，實(shí)現(xiàn)了電氣化，縮短了彈射距離，延長(zhǎng)了使用壽命，具有無(wú)摩擦、節(jié)省能量、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無(wú)需潤(rùn)滑、無(wú)環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】被動(dòng)磁懸浮電磁彈射器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種航母上用的電磁彈射器，特別是一種被動(dòng)磁懸浮電磁彈射器。
【背景技術(shù)】
[0002]航母作為海上霸主，在海軍武器中占據(jù)核心地位。航母的關(guān)鍵部件之一彈射器一直是航母技術(shù)中的一大難點(diǎn)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速增長(zhǎng)，科技水平的不斷提升，我國(guó)已經(jīng)有一定的經(jīng)濟(jì)實(shí)力和技術(shù)能力來(lái)發(fā)展自己的航母。由瓦良格號(hào)改裝成的遼寧艦航母是中國(guó)航母的真正起點(diǎn)，但它是由我國(guó)從烏克蘭買來(lái)的未完工航母改裝的，根本沒(méi)有包括彈射器在內(nèi)的關(guān)鍵部件，只有比較落后的滑躍式助起飛甲板。
[0003]首先，從起飛方式上來(lái)說(shuō)，我國(guó)不可能停留在落后的滑躍式起飛，這會(huì)使我國(guó)的航母戰(zhàn)斗力大打折扣(相同噸位的航母滑躍式起飛艦載機(jī)掛彈量只有彈射起飛的25%)。其次，由于目前國(guó)外服役的蒸氣式彈射器技術(shù)復(fù)雜，我國(guó)也毫無(wú)建造經(jīng)驗(yàn)，況且美國(guó)不會(huì)把這項(xiàng)技術(shù)賣給中國(guó)，所以也不是最好的選擇。最后，更加先進(jìn)的下一代彈射器-電磁彈射器是我們最佳的選擇。所以，對(duì)電磁彈射器技術(shù)進(jìn)行研發(fā)十分重要。
[0004]美國(guó)是電磁彈射器研制最領(lǐng)先的國(guó)家，據(jù)報(bào)道，美國(guó)已經(jīng)在陸地上試驗(yàn)成功，預(yù)計(jì)將會(huì)裝備在下一代福特號(hào)航母上，據(jù)報(bào)道福特號(hào)航母將裝備四套電磁彈射器，但都是機(jī)械支承的，不是磁懸浮支承的。而我國(guó)國(guó)內(nèi)對(duì)此的研究如海軍工程大學(xué)研制的電磁彈射器樣機(jī)也是機(jī)械支承的，因此，需要對(duì)磁懸浮電磁彈射器投入相關(guān)的研究。
[0005]本發(fā)明申請(qǐng)的被動(dòng)磁懸浮電磁彈射器包含兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù):被動(dòng)磁懸浮支承技術(shù)和大功率直線彈射電機(jī)技術(shù)。
[0006]被動(dòng)磁懸浮支承技術(shù)是世界公認(rèn)的高新技術(shù)之一。它的最大特點(diǎn)就是實(shí)現(xiàn)了微接觸、微摩擦支承。將磁懸浮技術(shù)應(yīng)用于電磁彈射器上將對(duì)彈射器的性能帶來(lái)很大的提升。
[0007]電磁彈射器所采用的大功率直線彈射電機(jī)技術(shù)是一種將電能直接轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)機(jī)械能的直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)，是一種不需要通過(guò)任何中間轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)(如鏈條、齒條或絲杠等)的新型直線驅(qū)動(dòng)技術(shù)，它是20世紀(jì)下半葉電工領(lǐng)域中出現(xiàn)的具有新原理、新理論的新技術(shù)，與微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和旋轉(zhuǎn)電機(jī)技術(shù)一樣，在人類的各個(gè)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0008]目前，美國(guó)已經(jīng)成功地在陸地上利用電磁彈射器對(duì)飛機(jī)進(jìn)行了彈射，但美國(guó)目前研制的電磁彈射器只是把蒸汽彈射器的活塞換成了大功率直線彈射電機(jī)，彈射電機(jī)帶有滾輪，帶著一個(gè)往復(fù)行車在電磁力的作用下沿彈射器軌道運(yùn)行，拉著飛機(jī)在甲板上沿彈射沖程加速到起飛速度，飛機(jī)還是通過(guò)輪子直接放在甲板上，并沒(méi)有消除飛機(jī)輪子與甲板之間的滾動(dòng)摩擦阻力。這一點(diǎn)可以從美國(guó)海軍公布的電磁彈射器視頻和眾多電磁彈射器文獻(xiàn)中均未提到磁懸浮支承技術(shù)這兩方面加以證實(shí)。而本申請(qǐng)方案除了采用直線彈射電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)，還引入了被動(dòng)磁懸浮支承技術(shù)，利用磁懸浮技術(shù)把放置飛機(jī)的彈射平臺(tái)懸浮起來(lái)，大大減小了摩擦阻力的彈射器性能上會(huì)更加先進(jìn)，可以縮短彈射距離，將會(huì)超過(guò)美國(guó)并達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于針對(duì)已有技術(shù)存在的缺陷，提供一種被動(dòng)磁懸浮電磁彈射器，它利用被動(dòng)磁懸浮支承技術(shù)支承放置艦載機(jī)的彈射平臺(tái)，并用大功率直線彈射電機(jī)驅(qū)動(dòng)彈射平臺(tái)，來(lái)實(shí)現(xiàn)艦載飛機(jī)彈射起飛的目的。
[0010]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種被動(dòng)磁懸浮電磁彈射器，包括固定的彈射底座和套裝在其上的彈射平臺(tái)、固定在彈射底座和彈射平臺(tái)上的永磁條、安裝在彈射平臺(tái)上防止平臺(tái)與底座碰撞的導(dǎo)向保護(hù)小滾輪和裝在彈射底座和彈射導(dǎo)軌上的直線電機(jī)兩級(jí)，其特征在于還包含有彈射平臺(tái)上面連接艦載飛機(jī)的連接部件、位于彈射底座的磁懸浮導(dǎo)軌底面中心線上用來(lái)提供彈射動(dòng)力的直線彈射電機(jī)初級(jí)繞組和對(duì)應(yīng)嵌入在彈射平臺(tái)內(nèi)底面上的次級(jí)繞組、設(shè)置在初級(jí)繞組旁邊用來(lái)檢測(cè)直線彈射電機(jī)驅(qū)動(dòng)彈射平臺(tái)速度的速度傳感器和安裝在彈射底座首端的連接所有有源電線的航空插座，該航空插座通過(guò)與之相配的航空插頭連接到彈射器的控制柜上。
[0011]上述的被動(dòng)磁懸浮電磁彈射器中，所述安裝在彈射平臺(tái)和彈射底座上的永磁條構(gòu)成磁懸浮支承裝置，該裝置采用斥力型磁懸浮技術(shù)，對(duì)應(yīng)于彈射平臺(tái)的同一截面上，彈射底座的磁懸浮導(dǎo)軌的兩邊上、下面分別安裝一對(duì)斥力支承的承載永磁條，而在該導(dǎo)軌的兩側(cè)面上、下邊分別安裝一對(duì)斥力支承的導(dǎo)向永磁條，與主動(dòng)磁懸浮技術(shù)不同的是它不需要控制電路，彈射平臺(tái)與彈射底座之間由永磁條之間的斥力支承導(dǎo)向控制著彈射平臺(tái)使之懸浮在彈射底座的磁懸浮導(dǎo)軌上，另外彈射平臺(tái)上還安裝有導(dǎo)向保護(hù)小滾輪防止平臺(tái)與底座直接接觸產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦力；在彈射底座的中間安裝直線彈射電機(jī)的初級(jí)繞組，在彈射平臺(tái)上相應(yīng)位置安裝直線彈射電機(jī)的次級(jí)繞組，源電線都在彈射底座內(nèi)部集中連接通到彈射底座首端的航空插座上，再由與之相配的航空插頭連接到控制柜上。
[0012]上述的被動(dòng)磁懸浮電磁彈射器中，速度傳感器的電信號(hào)輸出連接一個(gè)變頻調(diào)速控制器的輸入，該變頻調(diào)速控制器的輸出連接直線彈射電機(jī)的初級(jí)繞組；其控制過(guò)程如下:一個(gè)變頻調(diào)速控制器給直線彈射電機(jī)的初級(jí)繞組輸入速度可調(diào)的直線運(yùn)動(dòng)磁場(chǎng)，驅(qū)動(dòng)彈射平臺(tái)上的次級(jí)繞組作直線彈射運(yùn)動(dòng)，彈射平臺(tái)的彈射速度由速度傳感器測(cè)出，可以控制彈射平臺(tái)彈射飛機(jī)并返回原點(diǎn)的過(guò)程。
[0013]上述的被動(dòng)磁懸浮電磁彈射器中，所述直線彈射電機(jī)采用初級(jí)長(zhǎng)定子、次級(jí)短動(dòng)子的形式。
[0014]上述的被動(dòng)磁懸浮電磁彈射器中，所述安裝在彈射平臺(tái)上的固定艦載飛機(jī)的連接部件起到把艦載飛機(jī)牢固連接在彈射平臺(tái)上的作用，該連接部件由牽引桿和拖拽桿組成，它們的作用是艦載飛機(jī)起飛前彈射平臺(tái)通過(guò)牽引桿牽引著艦載飛機(jī)運(yùn)行，同時(shí)艦載飛機(jī)的引擎啟動(dòng)也拖拽著彈射平臺(tái)運(yùn)行；由于彈射艦載飛機(jī)時(shí)，必須在直線彈射電機(jī)和艦載飛機(jī)共同驅(qū)動(dòng)下才能完成艦載飛機(jī)的彈射起飛，在彈射加速期連接部件主要作用是牽引艦載飛機(jī)并拖拽著彈射平臺(tái)共同加速；在彈射末期，也就是艦載飛機(jī)已經(jīng)加速到其起飛速度時(shí)，連接部件將自動(dòng)放開艦載飛機(jī)與彈射平臺(tái)的連接，艦載飛機(jī)將利用彈射慣性和自身引擎的驅(qū)動(dòng)力彈射起飛，而彈射平臺(tái)在彈射電機(jī)改換反向驅(qū)動(dòng)力并在剎車制動(dòng)裝置阻力作用下剎車減速，到末端時(shí)停止，然后返回首端原位準(zhǔn)備彈射下一架艦載飛機(jī)。
[0015]本發(fā)明與現(xiàn)有蒸汽彈射器和美國(guó)電磁彈射器技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明中采用永磁體之間的斥力將彈射平臺(tái)懸浮于導(dǎo)軌上，并設(shè)有彈射平臺(tái)速度控制系統(tǒng)，從而大大提高了彈射平臺(tái)的精度和彈射速度，縮短了彈射距離，延長(zhǎng)了使用壽命，并具有微摩擦、節(jié)省能量、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無(wú)需潤(rùn)滑、無(wú)環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)。
[0016]被動(dòng)磁懸浮技術(shù)是本發(fā)明的兩大關(guān)鍵技術(shù)之一。由于彈射平臺(tái)上的艦載飛機(jī)與彈射軌道之間有很大的相對(duì)速度，所以支承技術(shù)就顯得非常重要。在蒸汽式彈射器和美國(guó)的電磁彈射器中，飛機(jī)直接通過(guò)飛機(jī)輪子與航母甲板接觸，它們之間的摩擦屬于滾動(dòng)摩擦，再加上飛機(jī)速度很大，摩擦力是阻礙加速性能的一個(gè)主要因素，而本發(fā)明采用被動(dòng)磁懸浮技術(shù)，可以大大減小航母甲板與彈射平臺(tái)上艦載飛機(jī)間的摩擦阻力，使得艦載機(jī)只受空氣阻力，對(duì)于彈射器的彈射性能和艦載機(jī)的加速性能具有明顯的提升效果，縮短了彈射距離。本發(fā)明采用的是斥力型被動(dòng)磁懸浮技術(shù)。
[0017]直線彈射電機(jī)是本發(fā)明的另一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。但是彈射器由于自身的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)要求不同于普通直線電機(jī)。第一個(gè)特點(diǎn)是因?yàn)閺椛淦饕诙虝r(shí)間短行程內(nèi)將飛機(jī)加速到起飛的速度，作為彈射器的心臟，這就要求直線彈射電機(jī)的功率非常大。另外，由于彈射平臺(tái)要與航母甲板之間有較大的相對(duì)速度，所以要避免在彈射平臺(tái)上布置有源電線，這是第二個(gè)特點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2是圖1彈射平臺(tái)截面中的永磁條布置與磁懸浮原理和直線電機(jī)兩級(jí)分布的結(jié)構(gòu)圖。
[0020]圖3表示艦載機(jī)與彈射平臺(tái)連接件的原理圖。
[0021]圖4表示彈射平臺(tái)速度控制系統(tǒng)中速度傳感器信號(hào)采集的電路圖。
[0022]圖5表示檢測(cè)信號(hào)經(jīng)過(guò)控制器處理后輸出控制電流給變頻調(diào)速控制系統(tǒng)對(duì)直線電機(jī)初級(jí)的控制電路原理圖。
[0023]圖6是大功率直線彈射電機(jī)的基本原理示意圖(圖中(a)圖為常見直線電機(jī)橫截面圖，(b)為常見電機(jī)的展開圖，(C)為本發(fā)明彈射電機(jī)展開圖)。
【具體實(shí)施方式】
[0024]本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例結(jié)合【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】如下:
實(shí)施例一:
參見圖廣圖3，本被動(dòng)磁懸浮電磁彈射器包含有被彈射的艦載機(jī)I和放置艦載飛機(jī)并套裝在導(dǎo)軌上的彈射平臺(tái)2，其特征在于還包含有彈射平臺(tái)2上面連接艦載飛機(jī)I的連接部件3、擁有磁懸浮導(dǎo)軌的彈射底座4、分別嵌入在彈射平臺(tái)2兩側(cè)凸條上下面和彈射底座4兩側(cè)凹槽上下面的永磁條甲5乙5’、安裝在彈射平臺(tái)2兩側(cè)的4個(gè)導(dǎo)向保護(hù)小滾輪6滾動(dòng)抵靠在彈射底座4的兩側(cè)內(nèi)壁、位于彈射底座4的磁懸浮導(dǎo)軌底面中心線上用來(lái)提供彈射動(dòng)力的直線彈射電機(jī)初級(jí)繞組8和對(duì)應(yīng)嵌入在彈射平臺(tái)2內(nèi)底面凹槽壁上的次級(jí)繞組7，設(shè)置在初級(jí)繞組8旁邊用來(lái)檢測(cè)直線彈射電機(jī)驅(qū)動(dòng)彈射平臺(tái)2速度的速度傳感器10和安裝在彈射底座4首端的連接所有有源電線的航空插座9，該航空插座通過(guò)與之相配的航空插頭連接到彈射器的控制柜上。[0025]實(shí)施例二:
本實(shí)施實(shí)例與實(shí)施實(shí)例一基本相同，特別之處如下:
所述的被動(dòng)磁懸浮電磁彈射器，其特征在于安裝在彈射平臺(tái)2上的永磁條甲5構(gòu)成磁懸浮支承裝置，該裝置采用斥力型磁懸浮技術(shù)，對(duì)應(yīng)于彈射平臺(tái)2的同一截面上，彈射底座4的磁懸浮導(dǎo)軌的兩邊上、下面分別安裝一對(duì)斥力支承的承載永磁條乙5’，而在該導(dǎo)軌的兩側(cè)面上、下邊各安裝I對(duì)斥力支承的導(dǎo)向永磁條丙5’’，與主動(dòng)磁懸浮技術(shù)不同的是它不需要控制電路；所述在磁懸浮導(dǎo)軌的中間安裝直線彈射電機(jī)的初級(jí)繞組8以及在相應(yīng)彈射平臺(tái)2上安裝直線彈射電機(jī)的次級(jí)繞組7，所有有源電線都在彈射底座4內(nèi)部集中連接通到彈射底座4首端的航空插座9上，再由與之相配的航空插頭連接到控制柜上。
[0026]所述速度傳感器10的電信號(hào)輸出連接一個(gè)變頻調(diào)速控制器的輸入，該變頻調(diào)速控制器的輸出連接直線彈射電機(jī)的初級(jí)繞8 ;其控制過(guò)程:一個(gè)變頻調(diào)速控制器給直線彈射電機(jī)的初級(jí)繞組8輸入速度可調(diào)的直線運(yùn)動(dòng)磁場(chǎng)，驅(qū)動(dòng)彈射平臺(tái)2上的次級(jí)繞組7作直線彈射運(yùn)動(dòng)，彈射平臺(tái)2的彈射速度由速度傳感器10測(cè)出，可以控制彈射平臺(tái)彈射飛機(jī)并返回原點(diǎn)的過(guò)程。
[0027]所述的直線彈射電機(jī)采用初級(jí)長(zhǎng)定子、次級(jí)短動(dòng)子的形式。
[0028]所述的安裝在彈射平臺(tái)上固定艦載飛機(jī)的連接部件3起到牢固連接艦載飛機(jī)和彈射平臺(tái)的作用，該連接部件由牽引桿11和拖拽桿12組成，它們的作用是艦載飛機(jī)起飛前彈射平臺(tái)通過(guò)牽引桿11牽引著艦載飛機(jī)運(yùn)行，同時(shí)艦載飛機(jī)的引擎啟動(dòng)也拖拽著彈射平臺(tái)運(yùn)行；由于彈射艦載飛機(jī)時(shí)，必須在直線彈射電機(jī)和艦載飛機(jī)共同驅(qū)動(dòng)下才能完成艦載飛機(jī)的彈射起飛，在彈射加速期連接部件主要作用是牽引艦載飛機(jī)并拖拽著彈射平臺(tái)共同加速；在彈射末期，也就是艦載飛機(jī)已經(jīng)加速到其起飛速度時(shí)，連接部件將自動(dòng)放開艦載飛機(jī)與彈射平臺(tái)的連接。
[0029]實(shí)施例三:
參見圖1和圖2,本被動(dòng)磁懸浮電磁彈射器,包含有被彈射的艦載機(jī)I和放置艦載飛機(jī)并套裝在導(dǎo)軌上的彈射平臺(tái)2，其特征在于還包含有彈射平臺(tái)2上面連接艦載飛機(jī)I的連接部件3、擁有磁懸浮導(dǎo)軌的彈射底座4、分別嵌入在彈射底座4兩側(cè)凹槽上下面和彈射平臺(tái)2兩側(cè)凸條上下面的永磁條甲5、乙5’、安裝在彈射平臺(tái)2兩側(cè)用于防止平臺(tái)2與底座4兩側(cè)內(nèi)壁接觸的導(dǎo)向保護(hù)滾輪組6、位于彈射底座4上對(duì)應(yīng)彈射平臺(tái)底面中心線位置用來(lái)提供彈射動(dòng)力的直線彈射電機(jī)初級(jí)繞組8和對(duì)應(yīng)嵌入在彈射平臺(tái)2內(nèi)底面上的次級(jí)繞組7，設(shè)置在直線電機(jī)上用來(lái)檢測(cè)直線彈射電機(jī)驅(qū)動(dòng)彈射平臺(tái)2速度的速度傳感器10和安裝在彈射底座4首端的連接所有有源電線的航空插座9，該航空插座通過(guò)與之相配的航空插頭連接到彈射器的控制器上。
[0030]參見圖1，本被動(dòng)磁懸浮電磁彈射器包含有被彈射的艦載機(jī)模型1，放置艦載飛機(jī)的彈射平臺(tái)2，其材料擬采用強(qiáng)度最大、密度最小、質(zhì)量最輕的工程塑料制作，彈射平臺(tái)上連接艦載飛機(jī)的連接部件3，它使得彈射平臺(tái)在彈射時(shí)牢固連接并帶動(dòng)艦載機(jī)彈射運(yùn)行，具有磁懸浮導(dǎo)軌的彈射底座4，其上的磁懸浮導(dǎo)軌使得2與4之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)體實(shí)現(xiàn)無(wú)機(jī)械接觸無(wú)摩擦的磁懸浮技術(shù)支承，使得彈射平臺(tái)上的艦載飛機(jī)只受空氣阻力，安裝在彈射平臺(tái)2與彈射底座4上的永磁條5，安裝在彈射平臺(tái)用于防止平臺(tái)與底座接觸的導(dǎo)向保護(hù)滾輪6，用來(lái)提供彈射動(dòng)力的直線彈射電機(jī)初級(jí)8和次級(jí)7，用來(lái)檢測(cè)彈射平臺(tái)位移變化的感應(yīng)式傳感器10和連接有源電線的航空插座9。
[0031]參見圖2，它是圖1示例彈射平臺(tái)截面的永磁導(dǎo)軌和直線電機(jī)兩級(jí)分布的結(jié)構(gòu)圖，其中裝有永磁條并采用適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)布置使彈射平臺(tái)可以借助斥力懸浮起來(lái)。為了防止平臺(tái)和底座直接接觸，平臺(tái)上還裝有導(dǎo)向保護(hù)滾輪6。保護(hù)滾輪在一般運(yùn)行中是不接觸底座的，只是一種輔助支承手段，只有在平臺(tái)發(fā)生大的位置偏移時(shí)才會(huì)滾動(dòng)接觸底座。7和8為直線電機(jī)的兩級(jí)。其中安裝在彈射平臺(tái)上的次級(jí)7采用的也是無(wú)源永磁體，不需要外接電源。9是航空插座，所有的有源電線均從彈射器底座的內(nèi)部通道連接到航空插座上，與其相配的航空插頭與控制柜相連(圖中未畫出)。
[0032]參見圖3，它是連接部件3的結(jié)構(gòu)示意圖，該連接部件由牽引桿和拖拽桿組成，它們的作用是艦載飛機(jī)起飛前彈射平臺(tái)通過(guò)牽引桿牽引著艦載飛機(jī)運(yùn)行，同時(shí)艦載飛機(jī)的引擎啟動(dòng)也拖拽著彈射平臺(tái)運(yùn)行。由于彈射艦載飛機(jī)時(shí)，必須在直線彈射電機(jī)和艦載飛機(jī)共同驅(qū)動(dòng)下才能完成艦載飛機(jī)的彈射起飛，在彈射加速期連接部件主要作用是牽引艦載飛機(jī)并拖拽著彈射平臺(tái)共同加速；在彈射末期，也就是艦載飛機(jī)已經(jīng)加速到其起飛速度時(shí)，連接部件將自動(dòng)放開艦載飛機(jī)與彈射平臺(tái)的連接。
[0033]參見圖4和圖5，它們是直線彈射電機(jī)變頻調(diào)速控制的基本接線電路原理圖。圖4表示速度傳感器檢測(cè)彈射平臺(tái)彈射速度的接線電路圖。圖5表示檢測(cè)信號(hào)經(jīng)過(guò)控制器處理后輸出控制電流給變頻調(diào)速控制系統(tǒng)對(duì)直線電機(jī)初級(jí)的控制電路原理圖，其中，直線電機(jī)初級(jí)定子及速度傳感器安裝在彈射底座上，它們的電線在彈射底座內(nèi)部集中連接通到彈射底座首端的航空插座9上，再由與之相配的航空插頭連接到控制系統(tǒng)中。變頻調(diào)速控制器給直線彈射電機(jī)的初級(jí)輸入速度可調(diào)的直線運(yùn)動(dòng)磁場(chǎng)，驅(qū)動(dòng)彈射平臺(tái)上的次級(jí)作直線彈射運(yùn)動(dòng)，彈射平臺(tái)的彈射速度由速度傳感器測(cè)出。
[0034]參見圖6，它是大功率直線彈射電機(jī)的基本原理示意圖，由旋轉(zhuǎn)電機(jī)把定子13和轉(zhuǎn)子14展開成直線電機(jī)的初級(jí)8 (定子)和次級(jí)7 (動(dòng)子)，本發(fā)明設(shè)計(jì)的展開形式中上面是次級(jí)8，下面為初級(jí)7。這與普通常見的直線電機(jī)初級(jí)次級(jí)順序相反，而與高速磁懸浮列車的初級(jí)次級(jí)順序相同，固定在彈射平臺(tái)上的為永磁體次級(jí)，這樣彈射平臺(tái)上就不需要大功率電源了，避免了彈射平臺(tái)與發(fā)射底座的電線連接。
[0035]本實(shí)施例與現(xiàn)有蒸汽彈射器和美國(guó)電磁彈射器技術(shù)相比較，除了采用直線彈射電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)，還引入了被動(dòng)磁懸浮支承技術(shù)，設(shè)有速度控制系統(tǒng)，從而大大提高了彈射平臺(tái)的精度和彈射速度，實(shí)現(xiàn)了電氣化，延長(zhǎng)了使用壽命。利用磁懸浮技術(shù)把放置艦載飛機(jī)的彈射平臺(tái)懸浮起來(lái)，大大減小了飛機(jī)與甲板之間的摩擦，具有微摩擦、節(jié)省能量、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無(wú)需潤(rùn)滑、無(wú)環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于彈射器的彈射性能和艦載機(jī)的加速性能具有明顯的提升效果，縮短了彈射距離。采用大功率直線電機(jī)具有彈射效率高、彈射艦載機(jī)機(jī)型的調(diào)節(jié)范圍廣、可控性好、響應(yīng)迅速等一系列優(yōu)點(diǎn)。大大減小了摩擦阻力的彈射器所需的彈射長(zhǎng)度將縮短，性能上會(huì)更加先進(jìn)，將會(huì)超過(guò)美國(guó)，達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。
【權(quán)利要求】
1.一種被動(dòng)磁懸浮電磁彈射器,包含有被彈射的艦載機(jī)(I)和放置艦載飛機(jī)并套裝在導(dǎo)軌上的彈射平臺(tái)(2)，其特征在于還包含有彈射平臺(tái)(2)上面連接艦載飛機(jī)(I)的連接部件(3)、擁有磁懸浮導(dǎo)軌的彈射底座(4)、分別嵌入在彈射平臺(tái)(2)兩側(cè)凸條上下面和彈射底座(4)兩側(cè)凹槽上下面的永磁條甲乙(5、5’)、安裝在彈射平臺(tái)(2)兩側(cè)的4個(gè)的導(dǎo)向保護(hù)小滾輪(6)滾動(dòng)抵靠在彈射底座(4)的兩側(cè)內(nèi)壁、位于彈射底座(4)的磁懸浮導(dǎo)軌底面中心線上用來(lái)提供彈射動(dòng)力的直線彈射電機(jī)初級(jí)繞組(8)和對(duì)應(yīng)嵌入在彈射平臺(tái)(2)內(nèi)底面凹槽壁上的次級(jí)繞組(7)，設(shè)置在初級(jí)繞組(8)旁邊用來(lái)檢測(cè)直線彈射電機(jī)驅(qū)動(dòng)彈射平臺(tái)(2)速度的速度傳感器(10)和安裝在彈射底座(4)首端的連接所有有源電線的航空插座(9)，該航空插座通過(guò)與之相配的航空插頭連接到彈射器的控制柜上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的被動(dòng)磁懸浮電磁彈射器，其特征在于:所述安裝在彈射平臺(tái)(2)上的永磁條甲(5)構(gòu)成磁懸浮支承裝置，該裝置采用斥力型磁懸浮技術(shù)，對(duì)應(yīng)于彈射平臺(tái)(2)的同一截面上，彈射底座(4)的磁懸浮導(dǎo)軌的兩邊上、下面分別安裝一對(duì)斥力支承的承載永磁條乙(5’)，而在該導(dǎo)軌的兩側(cè)面上、下邊各安裝I對(duì)斥力支承的導(dǎo)向永磁條丙(5’ ’)，與主動(dòng)磁懸浮技術(shù)不同的是它不需要控制電路；所述在磁懸浮導(dǎo)軌的中間安裝直線彈射電機(jī)的初級(jí)繞組(8)以及在相應(yīng)彈射平臺(tái)(2)上安裝直線彈射電機(jī)的次級(jí)繞組(7)，所有有源電線都在彈射底座(4)內(nèi)部集中連接通到彈射底座(4)首端的航空插座(9)上，再由與之相配的航空插頭連接到控制柜上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、或2所述的被動(dòng)磁懸浮電磁彈射器，其特征在于:所述速度傳感器(10)的電信號(hào)輸出連接一個(gè)變頻調(diào)速控制器的輸入，該變頻調(diào)速控制器的輸出連接直線彈射電機(jī)的初級(jí)繞組(8);其控制過(guò)程:一個(gè)變頻調(diào)速控制器給直線彈射電機(jī)的初級(jí)繞組(8)輸入速度可調(diào)的直線運(yùn)動(dòng)磁場(chǎng)，驅(qū)動(dòng)彈射平臺(tái)(2)上的次級(jí)繞組(7)作直線彈射運(yùn)動(dòng)，彈射平臺(tái)(2)的彈射速度由速度傳感器(10)測(cè)出，可以控制彈射平臺(tái)彈射飛機(jī)并返回原點(diǎn)的過(guò)程。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的被動(dòng)磁懸浮電磁彈射器，其特征在于所述的直線彈射電機(jī)采用初級(jí)長(zhǎng)定子、次級(jí)短動(dòng)子的形式。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的被動(dòng)磁懸浮電磁彈射器，其特征在于:所述的安裝在彈射平臺(tái)上固定艦載飛機(jī)的連接部件(3)起到牢固連接艦載飛機(jī)和彈射平臺(tái)的作用，該連接部件由牽引桿(11)和拖拽桿(12)組成，它們的作用是艦載飛機(jī)起飛前彈射平臺(tái)通過(guò)牽引桿(11)牽引著艦載飛機(jī)運(yùn)行，同時(shí)艦載飛機(jī)的引擎啟動(dòng)也拖拽著彈射平臺(tái)運(yùn)行；由于彈射艦載飛機(jī)時(shí)，必須在直線彈射電機(jī)和艦載飛機(jī)共同驅(qū)動(dòng)下才能完成艦載飛機(jī)的彈射起飛，在彈射加速期連接部件主要作用是牽引艦載飛機(jī)并拖拽著彈射平臺(tái)共同加速；在彈射末期，也就是艦載飛機(jī)已經(jīng)加速到其起飛速度時(shí)，連接部件將自動(dòng)放開艦載飛機(jī)與彈射平臺(tái)的連接。
【文檔編號(hào)】B64F1/06GK103754384SQ201410000453
【公開日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2014年1月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月2日
【發(fā)明者】張鋼, 張海龍, 張堅(jiān), 支漢立, 姜笑穎, 孟慶濤, 劉飛, 倪曉艇, 朱琳 申請(qǐng)人:上海大學(xué)