可伸出航母艦體外的艦載機跑道的製作方法

2023-06-12 18:51:41

專利名稱：可伸出航母艦體外的艦載機跑道的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及航空母艦的構造，具體涉及一種可伸出航母艦體外的艦載機跑道。
背景技術：
航空母艦(簡稱航母)作為一種"超級"主戰武器，威力主要在於其搭載的數十甚至上百架艦載戰鬥機所具有的控制極廣大海域的能力。進可以攻擊處於方圓數萬平方公里海域內的目標，守可以防禦來自同樣廣大海域內的各種武器的攻擊。衡量航母的戰鬥力主要是衡量，在該航母上起飛的能發揮最大水平的艦載機的戰鬥力。
當今，世界各國海軍航母艦載機的起飛方式主要有彈射起飛、滑躍起飛(滑翹起飛)和垂直/短距滑跑起飛等。彈射起飛是利用飛行甲板上布置的彈射裝置，在一定行程內對艦載機施加推力，使其達到離艦起飛速度。滑躍起飛是利用航母艏部的上翹甲板，在機載發動機的大推力下實現起飛。垂直/短距滑跑起飛則是利用機載發動機的推
力矢量控制來實現起飛，鑑於前蘇聯"雅克-38"垂直/短距離攻擊機已隨著"基輔"級航母一起退役，以及英國垂直/短距起降式"海鳴"戰鬥機的卸載量和航程難以滿足需要，因此這種起飛方式目前用得較少。蒸汽彈射起飛
二戰後，噴氣式艦載機相繼搭載上艦。以當時艦載機的重量和發動機功率計算，需要滑跑IOOO多米的距離。即使當今。屯位最大的"尼米茲"級航母，甲板跑道也不過300餘米。如果沒有大功率彈射器的助飛，全掛載的艦載機將難以升空。因此世界軍工界都在觀注研製功率更大的新型彈射器。
蒸汽彈射器問世於1950年8月，原型是英國海軍航空兵預備隊司令米切爾研製的，美國海軍購買了專利並將其發展成熟。在工作原理上，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，把與之相連的艦載機彈射出去。時至今日，只有美國全面掌握了蒸汽彈射器技術，連法國的中型"戴高樂"號核動力航母釆用的也是美國蒸汽
彈射技術。美國大型航母上的C-13-l型蒸汽彈射器衝程達到94.6米，可將36.3呻重的艦載機以185節(即339千米/小時)的高速彈射出去，能夠滿足F-14戰鬥機和E-2預警機的起飛要求。滑躍起飛
滑躍起飛原理是把甲板斜坡上翹角視為拋射角。艦載機沿著上翹的斜坡衝向斜上方，形成斜拋運動。俄羅斯、英國、義大利、西班牙和印度等國由於技術限制，無法研製在技術上和工藝上過關的蒸汽彈射器，所以只能在本國航母艦艏安裝一個躍臺(斜坡甲板上翹角10。~15°)幫助起飛。艦載機在起飛的時候以自己的動力經由躍臺的協助衝上空中。滑躍起飛的起飛重量及起飛效率不如彈射起飛。其作戰效率遠不如蒸汽彈射器。如蘇-33戰機戰鬥力強於F-14戰機，是指當兩者均能充分發揮各自的戰鬥力時。但當它們從各自的航母起飛後，情況就不是這樣了。在美軍航母上，F-14利用蒸汽彈射器起飛，即使全掛載也能順利升空；而在俄羅斯"庫茲湟佐夫"航母上，蘇-33滑躍起飛時只能攜帶相當於實際掛載能力50%的有效掛載，這就重挫了這款重型制空戰鬥機的空戰能力和作戰半徑。所以普遍認為"庫茲湟佐夫"不是美國航母的對手。
研發中的電磁彈射
當然蒸汽彈射器也有不少缺點
1、 彈射器不僅佔據較大甲板空間，還要在甲板下方設彈射器蒸汽儲氣罐，彈射器管路倉等設施。
2、 需要自制淡水。蒸汽彈射器除了在艙內留出自身設備位置外，還需留出位置給大型水箱，以存放淡水。彈射l架中型戰鬥機，大約要消耗1頓淡水。
3、 能耗高，為了將淡水燒成蒸汽，必須耗費大量能源，因此要為貯存燃料再留出額外空間。
4、 彈射器建造技術難度大，密封要求高，部件加工精度高，造價高。
5、 戰時易受損且難以修復。
6、 維護使用要求很高，每彈射3000-3200次需海上停飛檢修或返港檢修。
為此美國海軍從1982年開始進行電磁彈射系統的技術研究。直到2004年秋天電磁彈射器進入成品測試階段。電磁彈射器是一個複雜的繼承系統，其核心是直線彈射電動機。彈射電動機帶有滾輪，帶著一個往復車沿彈射器軌道滑行。工作時，電動機得到供電，往復車在電磁力的作用下，拉著艦載機沿彈射衝程加速到起飛速度。目前美國已接近竣工的"布希"號航母，造價達到80億美元，是以往同樣航母造價的一倍以上，將採用新型的電磁彈射器，屆時在美國航母上使用多年的蒸汽彈射器將退出歷史舞臺。
電磁彈射器的效率約60%,而蒸汽彈射器的效率僅4%-6%，其效率大大提高。但一次電磁彈射起飛電能的消耗雖然低於120兆焦，仍是一筆相當大的能耗。電磁彈射系統沒有了蒸汽彈射系統那些密如蛛網的高溫高壓蒸汽管道，但卻需100多米長的直線感應電動機，大功率電力控制設備，強迫儲能裝置，結構仍然頗為複雜。電磁彈射系統的維修人員比蒸汽彈射系統減少了 30%,但僅操作人員仍需90人。總之，雖然電磁彈射器比蒸汽彈射器有了很大的改進，但它仍然是一種結構複雜，研發建造昂貴，能耗大，平時維護操作要求高，戰時易受損而難於修復的系統。
其實，回到問題提出的起始點，航母艦載機起飛之所以困難，主要原因之一還是航母甲板跑道長度有限( 一般最長不過300米)。目前世界各國航母艦載機降落主要是著艦減速降落方式。釆用的
裝置是阻攔索和阻攔網。
阻攔索是艦載機正常降落時收短著艦滑跑距離的裝置;阻攔網是艦載機處於危急情況下著艦時使用的應急設備。
正在降落的艦載機，以高速運動的幾十噸重的飛機機體，突然鉤掛在阻攔索上，隨後在甲板跑道100米以內停下來。無疑，阻攔索有
很高的科技含量。而它通常設置在距甲板尾端55-60米處(艦載機著艦跑道正是從艦尾開始)。然後每14米設置一根，共4根。阻攔索距甲板表面僅35-50釐米。也就是說，飛行員要設法讓艦載機機身下的捕捉鉤掛上剛飛臨航母上方50米就開始出現的距甲板表面不到半米高的阻攔索，方能完成降落。這顯然有相當大的難度和風險，需要長期、高難、有如雜技般的專業訓練。
如果設想在第一道阻攔索之前跑道不是短短50米，而是100米，甚至150米，也就是說艦載機已經降落在某段跑道上減速滑跑了 100米甚至150米之後再捕捉阻攔索，那就安全、容易多了。此外，經過一段滑跑減速後，對阻攔索的要求將不會那麼高；甚或配置輕型簡易機械阻攔裝置，也可協助完成降落。
如前所述，這個有關跑道長度的問題，恰恰也是航母艦載機起飛的問題所在。據分析，如果跑道有450米長，連陸基航空兵都可起降,何況駕駛技術更高的航母艦載機飛行員。

實用新型內容
本實用新型的目的在於克服現有技術中的缺陷，設計一種可伸出航母艦體外的艦載機跑道。該艦載機跑道及艦載機跑道伸出的方法，可降低航母艦載機起飛和降落的難度和風險。
為實現上述目的，本實用新型的技術方案是採用 一種可伸出航母艦體外的艦載機跑道，在航母的甲板上設有整體式艦載機跑道，在航母艦體內設有驅動所述整體式艦載機跑道中的一部分伸出到艦體外
7的驅動機構，在所述艦載機跑道的下面設有升降式甲板，所述升降式甲板用於填補空缺，所述空缺是艦載機跑道一部分伸出艦體外後，在艦體上留下的空缺，所述艦載機跑道與所述升降式甲板相互配合拼接後，可使原有的艦載機跑道得到延長，或所述升降式甲板降回原位後將艦載機跑道伸出艦體外的部分收回來；所述艦載機跑道伸出艦外懸
於海面部分由浮船及若干個臨時漂浮物支撐；所述艦載機跑道的伸出或收回是依靠所述驅動機構的驅動和/或由所述浮船的輔助推拉；在所述艦載機跑道的下面或側邊設有鎖定機構，所述鎖定機構用於艦載機跑道中的一部分伸出艦體後，將留在艦體上的另一部分固定在艦體上，所述鎖定機構同時還可用於將與艦載機跑道對齊後的所述升降式甲板固定住。其中
所述艦載機跑道分為艦載機起飛跑和艦載機降落跑道，在所述艦載機起飛跑道的端部設有平滑上翹段，所述平滑上翹段的上翹角為
5°~15°。
所述艦載機起飛跑道可向艦體的前端滑動伸出，所述艦載機降落跑道可向艦體的後端滑動伸出，所述艦載機跑道伸出艦體外部分的長度為艦載機跑道全長的1/2~2/3。
所述艦載機跑道或是一條從艦艏到艦尾的中央加寬跑道，所述中央加寬跑道可向艦尾或艦艏伸出；或所述中央加寬跑道從艦體的中部分開成為兩段分別向艦尾和艦艏雙向伸出；所述艦載機跑道伸出艦體外部分的長度為艦載機跑道全長的1/2~2/3,所述加長的中央加寬跑道伸出後可用於艦載機及其它陸基戰機的起降。
在所述艦載機跑道上設有照明燈及螢光標記，所述照明燈及螢光標記用於夜間為艦載機導航。
在所述艦載機跑道的兩側或下面設有齒牙，所述齒牙用於與所述驅動機構中的齒輪相配合。所述浮船可自主海上行駛，所述漂浮物一部分為可充氣的物體。
本實用新型可行性、理論討論
1、 所述可滑動伸出艦體外的艦載機跑道縱向堅固性所述可滑動伸出艦體外的艦載機跑道為一整條堅固材質甲板，
其下方可與若干條縱向排列的鋼軌固定結合，使所述可滑動伸出艦體外的艦載機跑道被縱向加固，增強了所述可滑動伸出艦體外的艦載機跑道抗折力度。所述可滑動伸出艦體外的艦載機跑道的艦上段被固定在龐大的航母艦上，海上段被浮船和特製漂浮物均勻支撐，僅釆取這些初步措施後，可滑動伸出艦體外的艦載機跑道被縱向折扭的可能性
就甚微；何況現代材料力學還可以提供更科學的方法進一步確保之。
2、 所述可滑動伸出艦體外的艦載機跑道的可滑動性在所述可滑動伸出艦體外的艦載機跑道下面，如上所述可縱向
固定若干條鋼軌。在鋼軌下方，或為空間、或為某些支撐物。所述鋼軌與所述支撐物之間採取減少滑動摩擦的措施，如安置滾珠，鋼軌可以在滾珠上滑(滾)動而沒有太大摩擦阻力。在可滑動伸出艦體外的艦載機跑道兩邊鑄造成齒牙狀，該齒牙與另外的驅動機構中的齒輪匹配吻合，當齒輪順時針(或逆時針)轉動時，就可驅動可滑動伸出艦體外的艦載機跑道向艦外伸出(或收回)。上述水平驅動(並非上舉克服重力作功)應不消耗過大能量。驅動動力可來自電、蒸汽、或可直接從驅動航母螺旋槳(功率大都幾十萬千瓦)的機械傳動中分出。
3、 可滑動伸出艦體外的艦載機跑道海上段的穩定性幾萬噸重的龐大航母在風浪海上是相當穩定的。當可滑動伸出
艦體外的艦載機跑道海上段伸出艦外後，可滑動伸出艦體外的艦載機跑道艦上段被臨時固定在艦上，即被龐大的所述航母所"夾持"，從而使海上段也相對固定了。又因為]V^Fd (力矩M等於力F乘以力臂d),所述航母設艦長為300餘米，其重心距艦尾約150米以上，而所述海上段一般長100~150米(或略長些)，兩端力臂d相近；從力F分析，所述艦載機滿載也就三十幾噸，而所述航母則是幾萬噸甚至十萬口屯。所以所述艦載機在所述海上段產生的力矩通常只是另一端(所述航母端)的幾千分之一，產生不了足夠大的力矩M使所述海上段左右晃動。
4、艦載機在海上段起降滑跑時引起海上段上下沉浮將極微小海上段路面寬長，其重量遠比所述艦載機大得多，其下方已有很大浮力支撐。海上段下面漂浮物的寬度通常比海上段的路面還要寬
些，暫設為80米，所述艦載機(以蘇-33為例)在海上段起降滑跑時，海上段受波及的長度設為40米(蘇-33機長21米，前後各加10米),這樣80x40=3200 (平米)。在這個範圍內，根據阿基米德浮力定律，支撐海上段的漂浮物只要下沉1釐米，所增加的排開水量便可基本支撐蘇-33的起飛重量(26噸 33噸)。況且根據N二mg-L ,滑跑中的艦載機都具有一定升力L，其對海上段的正壓力N還要小於其自身重量mg;對於起飛，海上段是艦載機起飛滑跑的最後一段路程，這時所述艦載機已具有很大升力L,對海上段的正壓力N已甚小；而對於降落，由於返航時燃油、戰鬥掛載已大量消耗，所述艦載機實際重量mg本來就已低於起飛重量，況且海上段是艦載機降落滑跑的初始路程，所述艦載機仍有較高速度而具相當大的升力L，對海上段的正壓力N相對較小。所以當艦載機起降滑跑在海上段時，對海上段引起的上下沉浮將極輕微，對艦載機起降滑跑並無大礙。
本實用新型的優點和有益效果在於 一種可伸出航母艦體外的艦載機跑道，可降低了航母艦載機起飛和降落的難度和風險，可使海基甚至陸基重型戰鬥機、預警機、某些轟炸機等在航母上起降，該可伸出航母艦體外的艦載機跑道，具有結構簡單，操作方便，安全可靠的特點。


圖l是本實用新型可伸出航母艦體外的艦載機跑道俯視示意1圖2是本實用新型可伸出航母艦體外的艦載機跑道支撐結構示意
圖3是本實用新型可伸出航母艦體外的艦載機跑道的另一支撐結構示意圖4是本實用新型可伸出航母艦體外的艦載機跑道局部結構示意
圖5是本實用新型中央加寬艦載機跑道從艦體一端伸出的結構示
意圖6是本實用新型中央加寬艦載機跑道從艦體兩端端伸出的結構示意圖。
圖中1、航母；2、艦載機跑道；2-1、艦載機起飛跑道；2-2、艦載機降落跑道；3、升降式甲板；4、浮船；5、漂浮物；6、平滑上翹段；7、照明燈及螢光標記；8、齒牙。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例，對本實用新型的具體實施方式
作進一步描述。以下實施例僅用於更加清楚地說明本實用新型的技術方案，而不能以此來限制本實用新型的保護範圍。
如附圖1至3所示，本實用新型具體實施的技術方案是
實施例l
一種可伸出航母艦體外的艦載機跑道，在航母l的甲板上設有整體式艦載機跑道2，在航母艦體內設有驅動機構驅動所述整體式艦載機跑道滑動，使所述整體式艦載機跑道2的一部分伸出到艦體外；在所述艦載機跑道2的下面設有升降式甲板3，所述升降式甲板3用於填補空缺，所述空缺是艦載機跑道2—部分伸出艦體外後，在艦體上留下的空缺，所述艦載機跑道2與所述升降式甲板3相互配合拼接後，可使原有的艦載機跑道2得到延長，形成一條平坦的加長的艦載機跑道,或所述升降式甲板3降回原位後將艦載機跑道2伸出艦體外的部分收回來；所述艦載機跑道2伸出艦外懸於海面部分由浮船4及若干個臨時
漂浮物5支撐；所述艦載機跑道2的伸出或收回是依靠所述驅動機構的驅動和/或由所述浮船5的輔助推拉；在所述艦載機跑道2的下面或側邊設有鎖定機構，所述鎖定機構用於艦載機跑道2中的一部分伸出艦體後，將留在艦體上的另一部分固定在艦體上，所述鎖定機構同時還可用於將與艦載機跑道對齊後的所述升降式甲板3固定住。實施例2
在實施例1的基礎上，本實施例進一步設定，所述艦載機跑道2分為艦載機起飛跑2-1和艦載機降落跑道2-2,在所述艦載機起飛跑道2-1的端部設有平滑上翹段6,所述平滑上翹段6的上翹角為5°~15°。
實施例3
在實施例2的基礎上，本實施例進一步設定，所述艦載機起飛跑道2-l可向艦體的前端滑動伸出，所述艦載機降落跑道2-2可向艦體的後端滑動伸出，所述艦載機跑道2伸出艦體外部分的長度為艦載機跑道全長的1/2 2/3，即可使原有的艦載機跑道加長1/2~2/3。
實施例4
在實施例2的基礎上，本實施例進一步設定，所述艦載機跑道2或可是一條從艦艏到艦尾的中央加寬跑道，所述中央加寬跑道可向艦
尾或艦艏伸出；或所述中央加寬跑道從艦體的中部分開成為兩段分別向艦尾和艦艏雙向伸出；所述艦載機跑道2伸出艦體外部分的長度為
艦載機跑道全長的1/2~2/3,即中央加寬跑道可加長到450米 500米；所述加長的中央加寬跑道可用於艦載機及其它陸基戰機的起降。實施例5
在實施例3或4的基礎上，本實施例進一步設定，在所述艦載機跑道2上設有照明燈及螢光標記7，所述照明燈及螢光標記7用於夜間為艦載機導航，所述艦載機跑道海上段顏色與海洋對比鮮明。
實施例6
12在實施例5的基礎上，本實施例進一步設定，在所述艦載機跑道的兩側或下面設有齒牙8，所述齒牙8用於與所述驅動機構中的齒輪相配合。
實施例7
在實施例1的基礎上，本實施例進一步設定，所述浮船可自主海上行駛，所述漂浮物5—部分為可充氣的物體。
一種可伸出航母艦體外的艦載機跑道及，可降低了航母艦載機起飛和降落的難度和風險，可使海基甚至陸基重型戰鬥機、預警機、某些轟炸機等在航母上起降，該可伸出航母艦體外的艦載機跑道，具有結構簡單，操作方便，安全可靠的特點。
以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型技術原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護範圍。
權利要求1、一種可伸出航母艦體外的艦載機跑道，其特徵在於，在航母的甲板上設有整體式艦載機跑道，在航母艦體內設有驅動所述整體式艦載機跑道中的一部分伸出到艦體外的驅動機構，在所述艦載機跑道的下面設有升降式甲板，所述升降式甲板用於填補空缺，所述空缺是艦載機跑道一部分伸出艦體外後，在艦體上留下的空缺，所述艦載機跑道與所述升降式甲板相互配合拼接後，可使原有的艦載機跑道得到延長，或所述升降式甲板降回原位後將艦載機跑道伸出艦體外的部分收回來；所述艦載機跑道伸出艦外懸於海面部分由浮船及若干個臨時漂浮物支撐；所述艦載機跑道的伸出或收回是依靠所述驅動機構的驅動和/或由所述浮船的輔助推拉；在所述艦載機跑道的下面或側邊設有鎖定機構，所述鎖定機構用於艦載機跑道中的一部分伸出艦體後，將留在艦體上的另一部分固定在艦體上，所述鎖定機構同時還可用於將與艦載機跑道對齊後的所述升降式甲板固定住。
2、 如權利要求1所述的可伸出航母艦體外的艦載機跑道，其特 徵在於，所述艦載機跑道分為艦載機起飛跑和艦載機降落跑道，在所 述艦載機起飛跑道的端部設有平滑上翹段，所述平滑上翹段的上翹角 為5° 15。。
3、 如權利要求2所述的可伸出航母艦體外的艦載機跑道，其特 徵在於，所述艦載機起飛跑道可向艦體的前端滑動伸出，所述艦載機 降落跑道可向艦體的後端滑動伸出，所述艦載機跑道伸出艦體外部分 的長度為艦載機跑道全長的1/2 2/3。
4、 如權利要求2所述的可伸出航母艦體外的艦載機跑道，其特 徵在於，所述艦載機跑道或是一條從艦艏到艦尾的中央加寬跑道，所 述中央加寬跑道可向艦尾或艦艏伸出；或所述中央加寬跑道從艦體的 中部分開成為兩段分別向艦尾和艦艏雙向伸出；所述艦載機跑道伸出 艦體外部分的長度為艦載機跑道全長的1/2 2/3，所述加長的中央加寬跑道伸出後可用於艦載機及其它陸基戰機的起降。
5、 如權利要求3或4所述的可伸出航母艦體外的艦載機跑道， 其特徵在於，在所述艦載機跑道上設有照明燈及螢光標記，所述照明 燈及螢光標記用於夜間為艦載機導航。
6、 如權利要求5所述的可伸出航母艦體外的艦載機跑道，其特徵在於，在所述艦載機跑道的兩側或下面設有齒牙，所述齒牙用於與 所述驅動機構中的齒輪相配合。
7、 如權利要求1所述的可伸出航母艦體外的艦載機跑道，其特徵在於，所述浮船可自主海上行駛，所述漂浮物一部分為可充氣的物 體。
專利摘要本實用新型是一種可伸出航母艦體外的艦載機跑道，在航母的甲板上設有整體式艦載機跑道，在航母艦體內設有驅動機構驅動該跑道滑動，使該跑道的一部分伸出到艦體外；在該跑道的下面設有升降式甲板，該甲板用於填補該跑道一部分伸出艦外後艦上留下的空缺，該跑道與該甲板相互配合拼接後，形成一條平坦的加長的艦載機跑道；該跑道伸出艦外懸於海面部分由浮船及若干個臨時漂浮物支撐，該跑道的伸出或收回是依靠驅動機構的驅動和/或由浮船的輔助推拉。一種可伸出航母艦體外的艦載機跑道，可降低了航母艦載機起飛和降落的難度和風險。
文檔編號B64F1/36GK201385772SQ20092014891
公開日2010年1月20日 申請日期2009年4月3日 優先權日2009年4月3日
發明者王力豐 申請人:王力豐