飞轮螺锥弹射器,可行or不可行?

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/28 17:36:11


航母弹射器,除了蒸汽和电磁之外,历史上曾经用尝试过许多种,但都被淘汰下来。
在下收集了有关飞轮螺锥弹射的各种设想,综合起来。

以在下的理解,原理上并无不可,实际中可能遇到的困难有许多。除我列出的这些之外,请大家再指出一些各种方案的可行与不可行之处。


参数:
以飞轮螺锥提供100兆焦的机械能释放,将飞机加速到100米/秒左右。
螺锥转速每秒10转,大端直径3米左右,小端直径0.3米。
弹射开始时,牵引索往螺锥尖端上挂,初速10米/秒,通过弹射梭上的缓冲装置吸收过大的加速度。
螺锥缠绕30圈左右,3.5g的加速度,行程145米,末速100米/秒。
或21圈,4.5g的加速度,行程100米,末速94米/秒。

优势:
全机械结构,能量转换效率非常高。
没有高温高压蒸汽的危险。
也没有电磁弹射超复杂储能装置和冷确装置的问题。
貌似主要的技术门坎就在绳索上。


1。绳子问题
钢索不可行,能承受100吨左右拉力钢丝绳粗而硬,缠绕直径需要1米,难以小到0.3米。
链条能够小直径卷绕,也更耐用。但重量更大。
目前还没有既轻又软、特别耐磨还长期可靠的材料。神舟的减速伞主绳行是行,太贵寿命也够。

2。缠绕问题
凡是多股拧成的,不论钢索还是凯夫拉或是蛛丝,都会有此问题。对多股拧成的绳来说,经过100吨拉力使用之后,股之间的绞紧力被破坏,绳子会自己打卷而不再顺滑,只能用一次。
拉力100吨、速度100米/秒。这时往锥筒上缠绕绳子不会听话地爬绳槽,震擅很容易乱绳。重量越大的抖动越明显,钢丝绳和链条会非常强烈地“甩”,加导向轮也解决不了大问题并且增加阻力。

3。回收复位问题
弹射时绳索逐渐卷到螺锥上,再次使用前需要螺锥停住、反转复位,这样又需要一个极大的离合器。既使一次性使用的绳索也要解下来。
若采取螺锥不停的结构,这时解绳需要螺锥小端反转使绳头松脱,然后转30圈使绳索完全脱落。这种方式影响弹射器的复位时间。

4。重量和布置问题
楼估算的飞轮重量都在200吨左右,驱动飞轮的大功率电机、启动电机、发电机、制动装置也要200-300吨。重量比蒸汽弹射并无明显优势。
舰首的大飞轮会带来较大的惯性,对舰体的转向和加速减速构成影响。解决办法是改为高转速的小一些的飞轮,用行星减速器连接螺锥。
对不要中间滑轮的结构而言,全套装置的质量集中在弹射跑道末端,舰首和斜角早板前端的质量会非常集中,对全舰布置不利。
对有中间滑轮的结构,则滑轮的存在,既造成重量增加又影响机械效率还影响复位。
如果螺锥和飞轮如图垂直布置,则占甲板下很大空间,可能影响机库。如果水平布置,则并列的两条弹射器必需有足够宽度,斜角甲板两条弹射器挨得很近就无法实现。

尊重原创作者,链接在此
http://www.fyjs.cn/bbs/htm_data/25/1204/695164.html
http://lt.cjdby.net/forum.php?mo ... ghlight=&page=2   


航母弹射器,除了蒸汽和电磁之外,历史上曾经用尝试过许多种,但都被淘汰下来。
在下收集了有关飞轮螺锥弹射的各种设想,综合起来。

以在下的理解,原理上并无不可,实际中可能遇到的困难有许多。除我列出的这些之外,请大家再指出一些各种方案的可行与不可行之处。


参数:
以飞轮螺锥提供100兆焦的机械能释放,将飞机加速到100米/秒左右。
螺锥转速每秒10转,大端直径3米左右,小端直径0.3米。
弹射开始时,牵引索往螺锥尖端上挂,初速10米/秒,通过弹射梭上的缓冲装置吸收过大的加速度。
螺锥缠绕30圈左右,3.5g的加速度,行程145米,末速100米/秒。
或21圈,4.5g的加速度,行程100米,末速94米/秒。

优势:
全机械结构,能量转换效率非常高。
没有高温高压蒸汽的危险。
也没有电磁弹射超复杂储能装置和冷确装置的问题。
貌似主要的技术门坎就在绳索上。


1。绳子问题
钢索不可行,能承受100吨左右拉力钢丝绳粗而硬,缠绕直径需要1米,难以小到0.3米。
链条能够小直径卷绕,也更耐用。但重量更大。
目前还没有既轻又软、特别耐磨还长期可靠的材料。神舟的减速伞主绳行是行,太贵寿命也够。

2。缠绕问题
凡是多股拧成的,不论钢索还是凯夫拉或是蛛丝,都会有此问题。对多股拧成的绳来说,经过100吨拉力使用之后,股之间的绞紧力被破坏,绳子会自己打卷而不再顺滑,只能用一次。
拉力100吨、速度100米/秒。这时往锥筒上缠绕绳子不会听话地爬绳槽,震擅很容易乱绳。重量越大的抖动越明显,钢丝绳和链条会非常强烈地“甩”,加导向轮也解决不了大问题并且增加阻力。

3。回收复位问题
弹射时绳索逐渐卷到螺锥上,再次使用前需要螺锥停住、反转复位,这样又需要一个极大的离合器。既使一次性使用的绳索也要解下来。
若采取螺锥不停的结构,这时解绳需要螺锥小端反转使绳头松脱,然后转30圈使绳索完全脱落。这种方式影响弹射器的复位时间。

4。重量和布置问题
楼估算的飞轮重量都在200吨左右,驱动飞轮的大功率电机、启动电机、发电机、制动装置也要200-300吨。重量比蒸汽弹射并无明显优势。
舰首的大飞轮会带来较大的惯性,对舰体的转向和加速减速构成影响。解决办法是改为高转速的小一些的飞轮,用行星减速器连接螺锥。
对不要中间滑轮的结构而言,全套装置的质量集中在弹射跑道末端,舰首和斜角早板前端的质量会非常集中,对全舰布置不利。
对有中间滑轮的结构,则滑轮的存在,既造成重量增加又影响机械效率还影响复位。
如果螺锥和飞轮如图垂直布置,则占甲板下很大空间,可能影响机库。如果水平布置,则并列的两条弹射器必需有足够宽度,斜角甲板两条弹射器挨得很近就无法实现。

尊重原创作者,链接在此
http://www.fyjs.cn/bbs/htm_data/25/1204/695164.html
http://lt.cjdby.net/forum.php?mo ... ghlight=&page=2   
沉得这么快呀,自己顶
不管有用没用先去申请个专利啊
飞轮储能, 印象中国外早就有类似的构思了, 缺点就是又大又重, 是否适合军事用途我就不清楚了, 以前看到过多数是工业或大众交通运输设备在使用, 这不是啥新鲜玩意, 不过真没有普遍应用的纪录~
这飞轮转速太低,效率太低了,现实中不太可能这么用
反过来讲,用高速飞轮储能发电,用电机拖动,用直线电机那就是电磁弹射器了,结构简单可靠
也可以用普通电机加牵引机构,就没必要用圆锥了,用链条机构也可以,构成环型,也不需要专门的刹车机构,但所用的电机功率很大,体积重量也小不了,总体上结构还是复杂,
所以还是专心搞电磁弹射吧
penguinqc 发表于 2012-10-11 16:07
这飞轮转速太低,效率太低了,现实中不太可能这么用
反过来讲,用高速飞轮储能发电,用电机拖动,用直线电 ...
有道理
大哥,减速机呀减速机。那个飞轮就算有100万吨也不能当减速机用。
飞轮弹射器,老美在上世纪二三十年代就搞过,但是问题在于那么个飞轮,以每秒几千上万的速度旋转,飞轮的转轴基本是摩擦烧红的,根本无法冷却


老美半个世纪多前抛弃的东西,何况当时的舰载机现在看起来就像个玩具,要是现在的机机..........楼主还是算了吧
还是第一次听说
厉害,百家争鸣
penguinqc 发表于 2012-10-11 16:07
这飞轮转速太低,效率太低了,现实中不太可能这么用
反过来讲,用高速飞轮储能发电,用电机拖动,用直线电 ...
信息1 江湖传言马院士在做电磁弹射器
信息2 国内飞轮储能的工业化现状

两者综合,谨慎乐观地猜测,马院士的弹射系统就是用飞轮储能+电磁弹射:D


图上是示意,实际中飞轮转速和螺锥转速可以不相等的。小飞轮50转/秒,用行星减速器降为螺锥的10转/秒。
螺锥的转速主要是考虑小端低速挂绳能挂得上,大端高速能达到飞机起飞速度。

图上是示意,实际中飞轮转速和螺锥转速可以不相等的。小飞轮50转/秒,用行星减速器降为螺锥的10转/秒。
螺锥的转速主要是考虑小端低速挂绳能挂得上,大端高速能达到飞机起飞速度。
在能量转换效率方面存在疑问
狂野战人 发表于 2012-10-11 17:12
飞轮弹射器,老美在上世纪二三十年代就搞过,但是问题在于那么个飞轮,以每秒几千上万的速度旋转,飞轮的转 ...
发红的是离合器,当时的方案是通过离合器变速的,所以热量全在离合器上,解决不了。

本方案是没有离合器的。轴承的发热不是问题,可以机油壳冷确。飞轮做小点,轴承就简单了。
飞轮可以做小点转速高点,用行星减速器带动螺锥。
路过,看看。
这种原理的在塑线机的剪上已经用了许久,发这些异类永不可能再出现已淘汰弹射方式的,总不松口听别人意见全不结合实际就会凭空想当是真理

airbear 发表于 2012-10-11 15:43
飞轮储能, 印象中国外早就有类似的构思了, 缺点就是又大又重, 是否适合军事用途我就不清楚了, 以前看到过多 ...


来个超导磁悬浮飞轮储能的离心电磁炮
airbear 发表于 2012-10-11 15:43
飞轮储能, 印象中国外早就有类似的构思了, 缺点就是又大又重, 是否适合军事用途我就不清楚了, 以前看到过多 ...


来个超导磁悬浮飞轮储能的离心电磁炮
{:soso_e141:}以电动机作为源动力的弹射器都是不现实的。

1、大功率电动机启动、制动困难
2、电源难以解决
3、满足功率要求的电动机在这个星球还是基本不存在的

一提到材料就伤心,我国的很多尖端科技都败倒在材料上!
这个构想不现实,光是加减速就很难解决。其实有个很简单的电器弹射方案,就是多台电机加上齿轮齿条结构。都是现成的成熟的机械。
浴火重生 发表于 2012-10-12 14:36
以电动机作为源动力的弹射器都是不现实的。

1、大功率电动机启动、制动困难
楼主的意思是,电机先驱动飞轮储能,弹射时消耗飞轮动能,两者功率差10倍以上。

弹射过程3秒释放100兆焦,蓄能过程40秒100兆焦。 2.5兆的电机还是不太困难的,较全电推进的电机简单点。
一度电=3.6兆焦

1次弹射也不过30几度电而己。   30秒内蓄这点能量很困难的么?
这个很早就有人提了,即便在国内军坛,最早是在春秋也见过(那都是多少年前了),本坛应该也有,完全一样。好像对拖索、飞轮的解脱方式也进行了探讨,因为刹车换绳太损失能量和时间。也有人为飞轮的陀螺效应对船的影响表示担忧。也有人认为不要用电动机,因为电动机需要用从全船电网吸能,需要增加发电机容量,不如一台专门的燃气轮机伺候得好,不用另拉电线。

那个时代,从液氧煤油(甚至液氢)助推器、动力滑车、到大旋臂甩杆、地下室起飞的倾斜起飞甲板,可以说思想非常活跃,虽不乏异想天开之举,但对开拓思路还是非常好的。后来还很多方案又被一遍遍的‘发明’出来。

另外,楼主的螺距旋向好像搞错了,你这个旋向对加速不利啊。挂绳的起始点应该小头一端。
不可行,没地方放飞轮。一定要放飞轮就要大空间。空间大了排水量就大了。动力也要大。楼主想法不错,只是这样造出来就不是航妈了,那是歼星舰了
壮哉我大陀螺弹射器!
一头大象7条退 发表于 2012-10-29 12:54
不可行,没地方放飞轮。一定要放飞轮就要大空间。空间大了排水量就大了。动力也要大。楼主想法不错,只是这 ...
直径3m的飞轮不算大, 100吨的飞轮用铁做,才15个立方.
miaomiaomiao 发表于 2012-10-29 12:48
这个很早就有人提了,即便在国内军坛,最早是在春秋也见过(那都是多少年前了),本坛应该也有,完全一样。 ...
可以 通过转向装置,设计一个无需停下陀螺 而直接解脱. 解脱后,复位就容易多了, 关键是大拉力绳索的问题难搞.
Campo 发表于 2012-12-4 06:22
可以 通过转向装置,设计一个无需停下陀螺 而直接解脱. 解脱后,复位就容易多了, 关键是大拉力绳索的问题难 ...
转向装置是为了限制绳索缠绕牢固程度. 这可以通过现代的计算机控制.
laoqiang123 发表于 2012-10-11 16:29
有道理
电磁结构的,电磁泄露不好,现在的仪器都怕这个.
且维护复杂,成本高.
(圆锥+轮式) 维护简单,易保养. 维护费用低.
可以用两套搜索解决这个制动和复位问题.
一套是循环往复的,用来牵引费劲起飞. 这个较长. 起码得有250m.
另外一套,是系在这个螺旋椎上, 以逐渐加速的形式 带动起飞绳索转动. 这个可以短.
怎么带动呢,没有想好.
这样, 轮椎体 也不一定非要放在舰首.
绳索复位不算大问题, 可以通过多套绳索使用, 或者 两套轮锥 交替使用 提高 弹射速度.
至于电机的功率应该不是大问题, 可以先离合器逐步提高轮子的角速度. 也可以使用多台电机同时加速.
走正道吧,别老想着旁门左道
还不如用云霄飞车的那种排式飞轮
100T飞轮,明显太大了,最多20T。

大家想过一个问题吗?这样的飞轮,质量不会太小,而且舰上会有2~4个飞轮,飞轮旋转后惯性极大,对舰船的操作会有很大影响。
KERS,在赛车上已经应用了
哦,俺的贴被挖出来了,不是鞭尸就好
wangyu0767 发表于 2012-12-4 10:26
大家想过一个问题吗?这样的飞轮,质量不会太小,而且舰上会有2~4个飞轮,飞轮旋转后惯性极大,对舰船的操作 ...
航母都是6万吨以上的, 4个飞轮也就不到300吨(千分之五),不算大.
因为是绳索牵引,飞轮的位置相对灵活,不一定非要放在舰首,
飞轮的旋转速度一般不超过10转/秒, 其惯性对航母的行驶有太大影响.
T62 发表于 2012-12-4 08:51
100T飞轮,明显太大了,最多20T。
只要位置放置恰当,那就多几个飞轮,这样技术要求(包括电机技术等)也低多了.
用4个小飞轮并成一组,对材料要求小很多,就是占空间。