专利名称：主动磁悬浮电磁弹射器的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及ー种航母上用的电磁弹射器，特别是一种主动磁悬浮电磁弹射器。
背景技术：
航母作为海上霸主，在海军武器中占据核心地位。航母的关键部件之一弹射器一直是航母技术中的一大难点。随着我国经济的飞速增长，科技水平的不断提升，我国已经有一定的经济实力和技术能力来发展自己的航母。由瓦良格号改装成的辽宁舰航母是中国航母的真正起点，但它是由我国从乌克兰买来的未完エ航母改装的，根本没有包括弹射器在内的关键部件，只有比较落后的滑跃式助起飞甲板。首先，从起飞方式上来说，我国不可能停留在落后的滑跃式起飞，这会使我国的航母战斗カ大打折扣。其次，由于目前国外服役的蒸气式弹射器技术复杂，我国也毫无建造经验，况且美国不会把这项技术卖给中国，所以也不是最好的选择。最后，更加先进的下一代弹射器-电磁弹射器是我们最佳的选择。所以，对电磁弹射器技术进行研发十分重要。美国是电磁弹射器研制最领先的国家，据报道，美国已经在陆地上试验成功，预计将会装备在下一代福特号航母上，据报道福特号航母将装备四套电磁弹射期，但都是机械支承的，不是磁悬浮支承的。而我国国内对此的研究如海军工程大学研制的电磁弹射器样机也是机械支承的，因此，需要对磁悬浮电磁弹射器投入相关的研究。本发明申请的主动磁悬浮电磁弹射器包含两项关键技术主动磁悬浮支承技术和大功率直线弹射电机技术。主动磁悬浮支承技术是世界公认的高新技术之一。它的最大特点就是实现了非接触、无摩擦支承。将磁悬浮技术应用于电磁弹射器上将对弹射器的性能带来很大的提升。电磁弹射器所采用的大功率直线弹射电机技术是ー种将电能直接转换成直线运动机械能的直线电机驱动技术，是ー种不需要通过任何中间转换机构(如链条、齿条或丝杠等)的新型直线驱动技术，它是20世纪下半叶电エ领域中出现的具有新原理、新理论的新技术，与微电子技术、计算机技术和旋转电机技术ー样，在人类的各个领域具有广阔的应用前景。目前，美国已经成功地在陆地上利用电磁弹射器对飞机进行了弹射，但美国目前研制的电磁弹射器只是把蒸汽弹射器的活塞换成了大功率直线弹射电机，弹射电机带有滚轮，带着一个往复行车在电磁力的作用下沿弹射器轨道运行，拉着飞机在甲板上沿弹射冲程加速到起飞速度，飞机还是通过轮子直接放在甲板上，并没有消除飞机轮子与甲板之间的滚动摩擦阻力。这一点可以从美国海军公布的电磁弹射器视频和众多电磁弹射器文献中均未提到主动磁悬浮支承技术这两方面加以证实。而本申请方案除了采用直线弹射电机作为驱动，还引入了主动磁悬浮支承技术，利用磁悬浮技术把放置飞机的弹射平台悬浮起来，消除了摩擦阻力的弹射器性能上会更加先进，不但会超过美国，还会达到国际领先水平
发明内容
本发明的目的在于针对已有技术存在的缺陷，提供一种主动磁悬浮电磁弹射器，它利用主动磁悬浮支承技术支承放置舰载机的弹射平台，并用大功率直线弹射电机驱动弹射平台，来实现舰载飞机弹射起飞的目的。为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案
一种主动磁悬浮电磁弹射器，包括固定在弹射底座上的磁悬浮导轨和套装在导轨上的弹射平台和直线电机，其特征在于还包含有弹射平台上面连接舰载飞机的连接部件、拥有磁悬浮导轨的弹射底座、嵌入在弹射平台上的磁性材料、与磁性材料相对应并固定在弹射底座的磁悬浮导轨上两边上、下面和侧面、受控制系统控制的承载和导向电磁铁及设置在该电磁铁旁边用来检测弹射平台位移变化的感应式传感器，位于弹射底座的磁悬浮导轨顶面中心线上用来提供弹射动力的直线弹射电机初级绕组和对应嵌入在弹射平台内顶上的次级绕组，设置在初级绕组旁边用来检测直线弹射电机驱动弹射平台速度的速度传感器和安装在弹射底座首端的连接所有有源电线的航空插座，该航空插座通过与之相配的航空插头连接到弹射器的控制柜上。上述的主动磁悬浮电磁弹射器中，所述安装在弹射平台上的磁性材料和弹射底座的磁悬浮导轨上的电磁铁构成磁悬浮支承装置，该装置采用吸力型磁悬浮技术，对应于弹射平台的同一截面上，弹射底座的磁悬浮导轨的两边上、下面分别安装一对承载差动电磁铁和相应感应传感器，而在该导轨的两侧面安装一对导向差动电磁铁和相应感应式传感器，分别由3路控制电路控制，在弹射平台运行的过程中至少有2, 3路控制电路控制着弾射平台使之稳定悬浮在弹射底座的磁悬浮导轨上，整个磁悬浮轨道上共有2,3n路控制电路，每路控制电路由模拟控制电路或数字控制芯片组成；在磁悬浮导轨的中间安装直线弹射电机的初级绕组，在相应弹射平台上安装直线弹射电机的次级绕组，所有有源电线都在弹射底座内部集中连接通到弹射底座首端的航空插座上，再由与之相配的航空插头连接到控制柜上。上述的主动磁悬浮电磁弹射器中，所述用于检测弹射平台位移的感应式传感器的电信号输出连接一个磁悬浮控制器的输入，控制器的控制电路由模拟控制电路或数字控制芯片组成，该磁悬浮控制器的输出经功率放大器而连接承载和导向电磁鉄；所述的速度传感器的电信号输出连接一个变频调速控制器的输入，该变频调速控制器的输出连接直线弹射电机的初级绕组；其控制过程如下弹射平台在磁浮力的作用下达到平衡位置后，如果有一个扰动使得弹射平台有了除弹射行进方向的微小振动偏移，首先通过ー对感应式传感器监测这个偏移，然后将检测信号输入ー个控制器，经过该控制器的信号处理后输出控制电流来控制ー对电磁铁的电流大小，从而控制电磁力大小使得弹射平台重新回到平衡位置。而ー个变频调速控制器给直线弹射电机的初级绕组输入速度可调的直线运动磁场，驱动弹射平台上的次级绕组作直线弹射运动，弹射平台的弹射速度由速度传感器测出。上述的主动磁悬浮电磁弹射器中，所述直线弹射电机采用初级长定子、次级短动子的形式。上述的主动磁悬浮电磁弹射器中，所述安装在弹射平台上的固定舰载飞机的连接部件起到把舰载飞机牢固连接在弹射平台上的作用，该连接部件由牵引杆和拖拽杆组成，它们的作用是舰载飞机起飞前弹射平台通过牵引杆牵引着舰载飞机运行，同时舰载飞机的引擎启动也拖拽着弾射平台运行；由于弹射舰载飞机时，必须在直线弹射电机和舰载飞机共同驱动下才能完成舰载飞机的弹射起飞，在弹射加速期连接部件主要作用是牵引舰载飞机并拖拽着弾射平台共同加速；在弹射末期，也就是舰载飞机已经加速到其起飞速度吋，连接部件将自动放开舰载飞机与弹射平台的连接，舰载飞机将利用弹射惯性和自身引擎的驱动カ弹射起飞，而弹射平台改换反向驱动カ并在刹车制动装置阻力作用下刹车减速，到末端时停止，然后返回首端原位准备弹射下一架舰载飞机。本发明与现有蒸汽弹射器和美国电磁弹射器技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点本发明中采用承载电磁铁和导向电磁铁将弹射平台悬浮于导轨上，并设有弹射平台位置控制系统和速度控制系统，从而大大提高了弹射平台的定位精度和弹射速度，延长了使用寿命，并具有支承刚度阻尼可调、无摩擦、无需润滑、无环境污染等优点。主动磁悬浮技术是本发明的两大关键技术之一。由于弹射平台上的舰载飞机与弹射轨道之间有很大的相対速度，所以支承技术就显得非常重要。在蒸汽式弹射器和美国的电磁弹射器中，飞机直接通过飞机轮子与航母甲板接触，它们之间的摩擦属于滚动摩擦，再加上飞机速度很大，摩擦力是阻碍加速性能的ー个主要因素，而本发明采用主动磁悬浮技术，可以消除航母甲板与弹射平台上舰载飞机间的摩擦阻力，使得舰载机只受空气阻力，对于弹射器的弹射性能和舰载机的加速性能具有明显的提升效果。磁悬浮技术已在磁悬浮列车上成功地进行了应用，可以证明其可行性。本发明采用的是吸カ型磁悬浮技术(也可采用斥力型磁悬浮技木)。直线弹射电机是本发明的另ー项关键技木。但是弹射器由于自身的特点，设计要求不同于普通直线电机。第一个特点是因为弹射器要在短时间短行程内将飞机加速到起飞的速度，作为弹射器的心脏，这就要求直线弹射电机的功率非常大。另外，由于弹射平台要与航母甲板之间有较大的相対速度，所以要避免在弹射平台上布置有源电线，这是第二个特点。
图1是本发明一个实施例的总体结构示意图。图2是图1弹射平台截面中的磁悬浮导轨与电磁铁和直线电机两级分布的结构图。图3表示位移传感器检测弹射平台振动位移和速度传感器检测弹射平台弹射速度的接线电路图。图4表示弹射平台位置控制系统中控制器的每路模拟控制电路图。图5表示检测信号经过控制器处理后输出控制电流给电磁铁和变频调速控制系统对直线电机初级的控制电路原理图。图6是大功率直线弹射电机的基本原理示意图。图7表示连接部件3的结构示意图。
具体实施例方式本发明的优选实施例结合
如下
实施例一參见图1和图2,本主动磁悬浮电磁弹射器,包含有被弹射的舰载机I和放置舰载飞机并套装在导轨上的弹射平台2，其特征在于还包含有弹射平台2上面连接舰载飞机I的连接部件3、拥有磁悬浮导轨的弹射底座4、嵌入在弹射平台2上的磁性材料5、与磁性材料5相对应并固定在弹射底座4的磁悬浮导轨上两边上、下面和侧面、受控制系统控制的承载和导向电磁铁6及设置在该电磁铁6旁边用来检测弹射平台位移变化的感应式传感器7，位于弹射底座4的磁悬浮导轨顶面中心线上用来提供弹射动力的直线弹射电机初级绕组8和对应嵌入在弹射平台2内顶上的次级绕组9，设置在初级绕组8旁边用来检测直线弹射电机驱动弹射平台2速度的速度传感器10和安装在弹射底座4首端的连接所有有源电线的航空插座11，该航空插座通过与之相配的航空插头连接到弹射器的控制柜上。实施例ニ
參见图1，本主动磁悬浮电磁弹射器包含有被弹射的舰载机模型I，放置舰载飞机的弹射平台2，其材料拟采用強度最大、密度最小、质量最轻的工程塑料制作，弹射平台上连接舰载飞机的连接部件3，它使得弹射平台在弹射时牢固连接并带动舰载机弹射运行，具有磁悬浮导轨的弹射底座4，其上的磁悬浮导轨使得2与4之间的相对运动体实现无机械接触无摩擦的磁悬浮技术支承，使得弹射平台上的舰载飞机只受空气阻力，嵌入在弹射平台上的磁性材料5，固定在导轨上受控制系统控制的电磁铁6，用来检测弹射平台位移变化的感应式传感器7，用来提供弹射动力的直线弹射电机初级8和次级9，检测直线弹射电机驱动弹射平台速度的速度传感器10和连接所有有源电线的航空插座11。參见图2，它是图1示例弹射平台截面中的磁悬浮导轨与电磁铁和直线电机两级分布的结构图，其中弹射平台上的磁性材料5与导轨上的电磁铁6采用吸力型磁悬浮原理，并由感应式传感器7检测平台2的位置并采用控制系统进行控制，此原理详见图3、图4和图5。8、9分别为直线电机(见图6)的初级和次级，上面弹射平台上的是次级，无连线，这样就避免了大功率电源与弹射平台的电线连接。下面轨道上的为初级，10为检测直线电机驱动弹射平台速度的速度传感器，所有的有源电线均从弹射器底座的内部通道连接到航空插座上，与其相配的航空插头与控制柜相连(图中未画出)。參见图3、图4和 和图5，它们是吸力型主动磁悬浮控制和直线弹射电机变频调速控制的基本接线电路原理图。图3表示位移传感器检测弹射平台振动位移和速度传感器检测弹射平台弹射速度的接线电路图。图4表示弹射平台位置控制系统中控制器的每路模拟控制电路图，如采用数字控制则选用相应的芯片代替。图5表示检测信号经过控制器处理后输出控制电流给电磁铁和变频调速控制系统对直线电机初级的控制电路原理图，其中，电磁铁和直线电机初级定子及位移、速度传感器安装在弹射底座上面的导轨上，它们的电线在弹射底座内部集中连接通到弹射底座首端的航空插座11上，再由与之相配的航空插头连接到控制系统中，而弹射平台则嵌入安装无线铁磁体，这样可以避免在移动弹射平台上的连线需求。其控制过程如下弹射平台在磁浮力的作用下达到平衡位置后，如果有ー个扰动使得弹射平台有了除弹射行进方向的微小振动偏移，首先通过ー对感应传感器监测这个偏移，然后将检测信号输入控制器(图4)，经过控制器的信号处理后输出控制电流来控制一对电磁铁的电流大小，从而控制电磁力大小使得弹射平台重新回到平衡位置。而变频调速控制器给直线弹射电机的初级输入速度可调的直线运动磁场，驱动弹射平台上的次级作直线弹射运动，弹射平台的弹射速度由速度传感器测出。
參见图6，它是大功率直线弹射电机的基本原理示意图，由旋转电机把定子和转子展开成直线电机的初级(定子)和次级(动子)，本发明设计的展开形式中上面是次级，下面为初级。这与普通常见的直线电机初级次级顺序相反，而与高速磁悬浮列车的初级次级顺序相同，固定在弹射平台上的为永磁体次级，这样弹射平台上就不需要大功率电源了，避免了弹射平台与发射底座的电线连接。參见图7，它是连接部件3的结构示意图，该连接部件由牵引杆和拖拽杆组成，它们的作用是舰载飞机起飞前弹射平台通过牵引杆牵引着舰载飞机运行，同时舰载飞机的引擎启动也拖拽着弾射平台运行。由于弹射舰载飞机时，必须在直线弹射电机和舰载飞机共同驱动下才能完成舰载飞机的弹射起飞，在弹射加速期连接部件主要作用是牵引舰载飞机并拖拽着弾射平台共同加速；在弹射末期，也就是舰载飞机已经加速到其起飞速度时，连接部件将自动放开舰载飞机与弹射平台的连接。舰载飞机弹射过程舰载飞机放置在弹射平台上，由其上的连接部件3将舰载飞机I牢固连接在弹射平台2上，弹射平台与舰载飞机一起被磁力悬浮起来，在直线弹射电机和舰载飞机的共同驱动下在首端由静止出发，当加速到舰载飞机起飞速度时连接部件3自动松开舰载飞机与弹射平台的连接，舰载飞机在弹射惯性和自身驱动力作用下弹射飞向空中，而弹射平台改换成反向驱动カ并在刹车制动装置阻力作用下刹车减速，到末端时停止，然后返回首端原位准备弹射下一架舰载飞机。本实施例与现有蒸汽弹射器和美国电磁弹射器技术相比较，除了采用直线弹射电机作为驱动，还引入了主动磁悬浮支承技木，设有弹射平台位置控制系统和速度控制系统，从而大大提高了弹射平台的定位精度和弹射速度，实现了电气化，延长了使用寿命。利用磁悬浮技术把放置舰载飞机的弹射平台悬浮起来，消除了飞机与甲板之间的摩擦，具有支承刚度阻尼可调、无摩擦、无需润滑、无环境污染等优点，对于弹射器的弹射性能和舰载机的加速性能具有明显的提升效果。采用大功率直线电机具有弹射效率高、弹射舰载机机型的调节范围广、可控性好，响应迅速等一系列优点。消除了摩擦阻力的弹射器性能上会更加先进，不但会超过美国，还会达到国际领先水平。
权利要求
1.一种主动磁悬浮电磁弹射器，包含有被弹射的舰载机(I)和放置舰载飞机并套装在导轨上的弹射平台(2)，其特征在于还包含有弹射平台(2)上面连接舰载飞机(I)的连接部件(3)、拥有磁悬浮导轨的弹射底座(4)、嵌入在弹射平台(2)上的磁性材料(5)、与磁性材料(5)相对应并固定在弹射底座(4)的磁悬浮导轨上两边上、下面和侧面、受控制系统控制的承载和导向电磁铁(6)及设置在该电磁铁(6)旁边用来检测弹射平台位移变化的感应式传感器(7)，位于弹射底座(4)的磁悬浮导轨顶面中心线上用来提供弹射动力的直线弹射电机初级绕组(8)和对应嵌入在弹射平台(2)内顶上的次级绕组(9)，设置在初级绕组(8)旁边用来检测直线弹射电机驱动弹射平台(2)速度的速度传感器(10)和安装在弹射底座(4)首端的连接所有有源电线的航空插座(11)，该航空插座通过与之相配的航空插头连接到弹射器的控制柜上。
2.根据权利要求1所述的主动磁悬浮电磁弹射器，其特征在于所述安装在弹射平台上的磁性材料(5)和弹射底座(4)的磁悬浮导轨上的电磁铁(6)构成磁悬浮支承装置，该装置采用吸力型磁悬浮技术，对应于弹射平台(2)的同一截面上，弹射底座(4)的磁悬浮导轨的两边上、下面分别安装ー对承载差动电磁铁(6)和相应感应传感器(7)，而在该导轨的两侧面安装ー对导向差动电磁铁(6)和相应感应式传感器(7)，分别由3路控制电路控制，在弹射平台(2)运行的过程中至少有2, 3路控制电路控制着弾射平台(2)使之稳定悬浮在弹射底座(4)的磁悬浮导轨上，整个磁悬浮轨道上共有2, 3n路控制电路，每路控制电路由模拟控制电路或数字控制芯片组成；在磁悬浮导轨的中间安装直线弹射电机的初级绕组(8)，在相应弹射平台(2)上安装直线弹射电机的次级绕组(9)，所有有源电线都在弹射底座(4)内部集中连接通到弹射底座(4)首端的航空插座(11)上，再由与之相配的航空插头连接到控制柜上。
3.根据权利要求1、或2所述的主动磁悬浮电磁弹射器，其特征在于所述用于检测弹射平台(2)位移的感应式传感器(7)的电信号输出连接一个磁悬浮控制器的输入，控制器的控制电路由模拟控制电路或数字控制芯片组成，该磁悬浮控制器的输出经功率放大器而连接承载和导向电磁铁出)；所述的速度传感器(10)的电信号输出连接一个变频调速控制器的输入，该变频调速控制器的输出连接直线弹射电机的初级绕组⑶；其控制过程如下弹射平台(2)在磁浮力的作用下达到平衡位置后，如果有ー个扰动使得弹射平台(2)有了除弹射行进方向的微小振动偏移，首先通过ー对感应式传感器(7)监测这个偏移，然后将检测信号输入ー个控制器，经过该控制器的信号处理后输出控制电流来控制ー对电磁铁(6)的电流大小，从而控制电磁力大小使得弹射平台(2)重新回到平衡位置，而ー个变频调速控制器给直线弹射电机的初级绕组(8)输入速度可调的直线运动磁场，驱动弹射平台(2)上的次级绕组(9)作直线弹射运动，弹射平台(2)的弹射速度由速度传感器(10)测出。
4.根据权利要求3所述的主动磁悬浮电磁弹射器，其特征在于所述的直线弹射电机采用初级长定子、次级短动子的形式。
5.根据权利要求1、或4所述的主动磁悬浮电磁弹射器，其特征在于所述的安装在弹射平台上固定舰载飞机的连接部件(3)起到牢固连接舰载飞机和弹射平台的作用，该连接部件由牵引杆和拖拽杆组成，它们的作用是舰载飞机起飞前弹射平台通过牵引杆牵引着舰载飞机运行，同时舰载飞机的引擎启动也拖拽着弾射平台运行；由于弹射舰载飞机时，必须在直线弹射电机和舰载飞机共同驱动下才能完成舰载飞机的弹射起飞，在弹射加速期连接.部件主要作用是牵引舰载飞机并拖拽着弾射平台共同加速；在弹射末期，也就是舰载飞机已经加速到其起飞速度时，连接部件将自动放开舰载飞机与弹射平台的连接。
全文摘要
本发明涉及一种航母上用的主动磁悬浮电磁弹射器，它包括固定在弹射底座上的磁悬浮导轨、套装在导轨上的弹射平台和直线电机，利用主动磁悬浮支承技术支承舰载机弹射平台，采用大功率直线弹射电机驱动弹射平台，来实现舰载飞机弹射起飞的目的。本发明引入了主动磁悬浮支承技术，设有弹射平台位置控制系统和速度控制系统，从而大大提高了弹射平台的定位精度和弹射速度，实现了电气化，延长了使用寿命，具有支承刚度阻尼可调、无摩擦、无需润滑、无环境污染等优点。
文档编号B64F1/06GK103057722SQ20131000573
公开日2013年4月24日 申请日期2013年1月8日 优先权日2013年1月8日
发明者张钢, 张海龙, 张坚, 李明彦, 孙昌, 孟庆涛, 支汉立, 姜笑颖 申请人:上海大学