VLS弹射器和通用VLS设想

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/29 20:58:59
原来贴在子陵和京华上,现在贴到这儿,希望能让业内人士看到。
(京华URL:http://www.beijingbbs.net/forum1/frontshow/dispbbs.jsp?boardid=17&id=157353)
在京华里与一些网友讨论过,现在贴到这儿,是希望能有更多人知道,大家为我们VLS通用化献计献策。
托弹底弹射器设计应该考虑的问题:(参见下图由RRRAY网友在网上贴的图。图中提到冷热发射器共架问题)
至于上面图上的第四点提到的托弹底部燃气发射方案,大家应该注意到,其主要目的还有一个,即所谓减小目前导弹的横向尺寸。这也反映一个问题,就是我们目前的导弹弹射实际上不是在导弹的底部,而是与导弹平行放置在发射筒里。为了能够发射导弹,弹射装置要能够弹射,必须需要一个托弹底板托住导弹,同时还需要一个连接机构连接活塞和托弹底板,这样也造成结构复杂。但是,到弹射作用距离和作用力是和很重要的问题,弹射力和弹射距离成反比;弹射距离小,那么弹射力就大,对于导弹和弹射器本身的安全不利;弹射距离大,弹射力要求就小,但汽缸和活塞的长度就比较长,如果是托弹底部燃气弹射,增加了系统整个高度。所以,需要综合考虑。
实际上,如果想缩减系统尺寸,尤其是托弹底板弹射,一个重要的考虑是如何缩减弹射器的尺寸。我目前考虑了一种类似收音机伸缩天线样的汽缸,该汽缸设计成三层(普通活塞汽缸可以看作是两层。层数也不宜太多,太多则有效作用力不够)。假设弹射器总高度为2m,弹射汽缸长度为1.5m(另外0.5m为装填燃烧药用),两个活塞长度分别为1.5m左右,总的弹射行程可以达到3m。整个下来,可以有效地减小弹射器尺寸(示意图见图一)。
实际上,弹射器设计并非单纯弹射器本身设计而已,还需要考虑在军舰上的安装、导弹补给和垂直发射系统的通用化问题。
针对目前170上的发射系统而言,垂直发射系统的通用化可能还主要是导弹发射长度上的变化。另外,由于通用化必然涉及到一个导弹如何补给的问题,在什么程度上通用的问题。就170上导弹系统而言,其补给到底是导弹补给导弹,燃气发射器补给燃气发射器,还是导弹和燃气发射器本身就是做成一体共同存放在发射筒里,连同发射筒一起补给,这是一个整个系统设计的问题。如果是整体补给,那么垂直发射系统的通用化可能也就只是导弹如何能够使用同样的承力结构,这样的话,设计成目前的圆形排列就不如方形排列,同时,整个系统的重量可能也要高一些。如果是分开导弹和燃气发射器分别补给,那么,发射筒本身可以通用,系统整个重量可能要小些,但补给可能会麻烦一些。
总之,弹射器设计不光涉及到弹射器,还涉及到其他方方面面的东西。
下面谈谈我对冷发射垂直发射装置通用化设计的设想:
设想一:如同目前S-300等的发射一样,但导弹连同存储体设计成箱形,箱形本身设计并不是方的(考虑到冷发射本身需要燃气发射结构,导弹连同燃气发射器设计成长方形更容易将不同大小的导弹在同一个发射架上通用),垂直发射装置设计成如同MK41的排列(见图上设想一)。导弹控制使用类似计算机主板设计原则,简化系统连接和通用(或者类似计算机网络设备设计的原则(如交换机),简化连接接口设置和配置)。
设想二:使用导弹底部燃气发射弹射(利用我上面的弹射器设计)。这时,导弹发射箱设计成方形,导弹排列比上一个方案具有更紧凑,占用的总体积应该更小,导弹发射的受力结构更好设计(图上见设想二)。
设想一的优点:可以兼容多种导弹。补给方便。缺点,结构强度不是很好。
设想二的优点:结构紧凑,长远可以实现冷热共架(好像没有必要),总体重量可能会轻。缺点,兼容的导弹没有设想一多,补给需要导弹补给导弹,弹射器补给弹射器。
原来贴在子陵和京华上,现在贴到这儿,希望能让业内人士看到。
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在京华里与一些网友讨论过,现在贴到这儿,是希望能有更多人知道,大家为我们VLS通用化献计献策。
托弹底弹射器设计应该考虑的问题:(参见下图由RRRAY网友在网上贴的图。图中提到冷热发射器共架问题)
至于上面图上的第四点提到的托弹底部燃气发射方案,大家应该注意到,其主要目的还有一个,即所谓减小目前导弹的横向尺寸。这也反映一个问题,就是我们目前的导弹弹射实际上不是在导弹的底部,而是与导弹平行放置在发射筒里。为了能够发射导弹,弹射装置要能够弹射,必须需要一个托弹底板托住导弹,同时还需要一个连接机构连接活塞和托弹底板,这样也造成结构复杂。但是,到弹射作用距离和作用力是和很重要的问题,弹射力和弹射距离成反比;弹射距离小,那么弹射力就大,对于导弹和弹射器本身的安全不利;弹射距离大,弹射力要求就小,但汽缸和活塞的长度就比较长,如果是托弹底部燃气弹射,增加了系统整个高度。所以,需要综合考虑。
实际上,如果想缩减系统尺寸,尤其是托弹底板弹射,一个重要的考虑是如何缩减弹射器的尺寸。我目前考虑了一种类似收音机伸缩天线样的汽缸,该汽缸设计成三层(普通活塞汽缸可以看作是两层。层数也不宜太多,太多则有效作用力不够)。假设弹射器总高度为2m,弹射汽缸长度为1.5m(另外0.5m为装填燃烧药用),两个活塞长度分别为1.5m左右,总的弹射行程可以达到3m。整个下来,可以有效地减小弹射器尺寸(示意图见图一)。
实际上,弹射器设计并非单纯弹射器本身设计而已,还需要考虑在军舰上的安装、导弹补给和垂直发射系统的通用化问题。
针对目前170上的发射系统而言,垂直发射系统的通用化可能还主要是导弹发射长度上的变化。另外,由于通用化必然涉及到一个导弹如何补给的问题,在什么程度上通用的问题。就170上导弹系统而言,其补给到底是导弹补给导弹,燃气发射器补给燃气发射器,还是导弹和燃气发射器本身就是做成一体共同存放在发射筒里,连同发射筒一起补给,这是一个整个系统设计的问题。如果是整体补给,那么垂直发射系统的通用化可能也就只是导弹如何能够使用同样的承力结构,这样的话,设计成目前的圆形排列就不如方形排列,同时,整个系统的重量可能也要高一些。如果是分开导弹和燃气发射器分别补给,那么,发射筒本身可以通用,系统整个重量可能要小些,但补给可能会麻烦一些。
总之,弹射器设计不光涉及到弹射器,还涉及到其他方方面面的东西。
下面谈谈我对冷发射垂直发射装置通用化设计的设想:
设想一:如同目前S-300等的发射一样,但导弹连同存储体设计成箱形,箱形本身设计并不是方的(考虑到冷发射本身需要燃气发射结构,导弹连同燃气发射器设计成长方形更容易将不同大小的导弹在同一个发射架上通用),垂直发射装置设计成如同MK41的排列(见图上设想一)。导弹控制使用类似计算机主板设计原则,简化系统连接和通用(或者类似计算机网络设备设计的原则(如交换机),简化连接接口设置和配置)。
设想二:使用导弹底部燃气发射弹射(利用我上面的弹射器设计)。这时,导弹发射箱设计成方形,导弹排列比上一个方案具有更紧凑,占用的总体积应该更小,导弹发射的受力结构更好设计(图上见设想二)。
设想一的优点:可以兼容多种导弹。补给方便。缺点,结构强度不是很好。
设想二的优点:结构紧凑,长远可以实现冷热共架(好像没有必要),总体重量可能会轻。缺点,兼容的导弹没有设想一多,补给需要导弹补给导弹,弹射器补给弹射器。
RRRAY的图
对于发射系统本身,按照目前燃气弹射方案,需要在与导弹平行方向布置新弹射汽缸。不知道现在的弹射汽缸如何布置,如果如下图样的布置(见图一),那么,经过改进,可以象下图二那样所小体积。这样,发射箱的体积小了,这个发射系统的体积也小了。


问题的再深入讨论一下:

问题1:导弹补充和安装定位问题
经过仔细思考以后,发现导弹补充和安装定位问题在整个系统的设计中,是个必须思考的问题。
由于冷发射必须要将导弹向外倾斜(如果不倾斜,导弹弹射出后,没有点火,导弹就有可能落军舰上的危险),这一倾斜,就带来一些问题:导弹如何补充,导弹如何定位。
导弹如何补充:
对于导弹,前面主任讨论过可以象MK41那样整体吊装,这对于垂直吊装问题不大,而一旦倾斜吊装,问题就出来了。首先,整体吊装重量大,其次,要吊装的话,需要将整体吊装的导弹整体倾斜,然后整体斜着安装到位,这几乎是不可能的。那么,如果是单个导弹来补充,斜着将导弹放到发射位置问题不是很大,至少还是可以斜着进行操作的。但也必须考虑,是否要有倾斜的导轨才行。另外,导弹安装到位后,还必须考虑固定导弹。(见下图)
导弹定位问题:
导弹需要定位,只有牢固定位后,才能有效的将弹射的后座力传递到承力结构而不造成多大损伤。这样,斜着放进来的导弹是否放置到了指定的位置上,就必须进行检测和细调,同时进行固定。
我猜,也许就是上面这两个原因,是我们选择了圆型排列。排成圆形,导弹可以垂直放进来,然后再将导弹下部推到导弹发射架上,固定,再将整个发射架旋状一个位置,然后装下枚导弹,知道将导弹安装完毕。

我对上述两个问题的解决办法。
大家都见过集装箱吧!集装箱的外壳是槽型结构的,那么,这个槽型结构及增加了强度,又节省了重量。将我设想的导弹外形包装涉及承类似结构(包括下底面也是外形结构--沿着周长方向也是同样),同时,将安装导弹的槽子(见前图)也设计成同样,这样,导弹在放入槽子时,可以沿着上面的小槽壁滑入安装位置。放入后,然后再在下面固定。(见下图)
由于这样的处理,导弹虽然倾斜安装,对侧壁造成了一定的压力,但由于安装接触面比较多,总承力面也就比较大,从而使得导弹受力状况不至于太坏。

另外的问题还有:
1、电气系统问题
2、对环境适应问题:防雨、防浪打上甲板后流到弹库等问题。
3、总体结构与舰体结构设计问题。(这个问题太大,超出了能力范围,看有哪位高手可以补充上)。
俄罗斯某个型号的装填:  
注意:下图中的导弹好像与上图不同,下图中的装填方法是什么样的?是垂直放下然后再推到架子上,还是本身就是斜着进来。
不过,上图看上去好像导弹都是垂直的,而不是准垂直。如果是准垂直,那么吊装架子应该能够将导弹斜着安装进去,但是,导弹又如何到了安装架呢?问题不是很大,可能还是需要吊装。如果是斜着安装进去,那么导弹连同包装箱都要装下去,下面就需要安装导轨和固定支架了。
(别的网站上找到的)
发射系统
 
  “里夫”系统的发射系统包括导弹贮运发射筒、发射井及弹库。导弹的贮存、运输和发射都由贮运发射筒完成,导弹贮运发射筒头部有较厚的易碎盖,背面刻有预沟糟,在3个大气压力下即可破碎。底部有固定导弹机构、导弹弹射器、二个燃气发生器,沿发射筒水平方向的两侧有活塞筒及推杆,下部有电缆及导轨。两个燃气发生器,一个用于弹射导弹,发射时,燃气发生器工作,产生大的推力,通过活塞杆将导弹弹到离舰面25m左右高处,并提供导弹30~40m/s的初速。另一个燃气发生器用于发射瞬间先使导弹与发射筒的锁定装置解锁,并冲破筒的顶盖。贮运发射筒在导弹发射后,经过一定修复如更换顶盖等,可重复使用3~4次。
  在每个发射井内都设有大的转柱,是圆筒形。转柱上挂有带贮运发射筒的导弹8枚,弹筒围绕着转柱分布,挂弹后转柱直径约3.8m,转柱下面还有转动机构。待发射导弹转至发射井口后,这枚待发导弹被加电并装定参数,其它导弹可进行射前检测。弹库是一个大通舱,由4个、6个或8个发射井组成,高约9m,四周有装甲保护。


如果国内的冷发射也和里夫一样需要3个大气压来压破易碎盖,那么箱型结构的整个壁面受力就相当客观了。下面是里夫的数据:
    对付目标 高性能飞机,巡航导弹 杀伤概率 80%(对低空巡航导弹)
  及其它空中目标 反应时间 5s(从跟踪到发射第一枚弹)
  制导体制 无线电指令加末段TVM制导,
 对付多目标能力 6个 最多能同时制导12枚导弹
  发射方式 从舰上发射井垂直发射,空中发
 杀伤空域 动机点火。最小发射间隔为3s。
  作战距离 最大90km(吸气式目标) 抗干扰措施 TVM制导抗干扰
  作战高度 25~30km 弹 长 7.5m
 弹 径 515mm 发射筒 7.85m(长度)
  1.0m(直径)
 翼 展 1.134m(展开时) 发射质量 1804kg
 弹筒质量 2300kg 最大速度 5.6Ma
 机动能力 25g 战斗部 破片杀伤式战斗部,质量143kg
 引 信 无线电引信 动力装置 单级高能固体推进剂发动机

  从上面数据发现,发射筒直径为1m,假设我设想的箱型体积可以缩小,但是,截面方向一个尺寸应该也有1m,然后,假设发射筒长度为8m,那么,就有3个大气压作用在8mXm上。由于发射筒外还有1个大气压,所以,最终的作用力相当于是2个大气压。一个大气压换算过来相当于10m水柱,总的作用力就相当于160吨。这样的一个作用力作用在一个箱型薄壁结构上,肯定会造成结构变形。如果是圆形,问题就不是很大,原因是圆型结构不可能变成别的,就是要变形的话,也只有造成材料拉伸变形才有可能。
     所以,要做成箱型结构,必须考虑是否要承受气压力。如果我们的冷发射能设计成发射筒不承受大的气压力就好了,发射箱就可以灵活设计,发射箱在军舰上的安装和布置也可以灵活设计,能更好的设计通用的发射架。使我们具有相当优越的导弹发射系统。
    从另外一个方面来讲,导弹发射架通用的好处是相当明显的。标准制造,标准安装,维护统一,便于培训等等。看看现在除了石油和大宗的散货(矿石、煤炭和部分粮食等),标准集装箱用的越来越多,这足以体现标准化和通用化的好处。如果我们的导弹系统也能设计成象标准集装箱那样通用,那该会在多大程度上提高我军的工作效率和降低成本啊!
     欢迎大家献计献策。
呵呵对TSQ兄的到来表示强烈的欢迎,并热切的希望TSQ兄能常来知道我们工作,帮助超大军迷们提高水准!

TSQ兄乃是专业人士,偶对垂直发射系统不精通,看看其他的兄弟有什么说法吧!呵呵!
以下是引用TSQ在2003-5-23 16:11:38的发言:
RRRAY的图
想把热发射和冷发射放到一起?太难了,还不如一心一意搞好热发射。
主任好啊!俺只是一个普通军迷而已,谈不上专业,只想能让业内人士开阔开阔思路。

我也觉得没有必要搞冷人共架。冷要倾斜,热要耐高温,二着兼得可能二者都不怎么好用,还不如一心意义发展一种呢! 关键是要通用化,标准化,冷热都无所谓。目前,由于我们在170上装了冷的,就有人觉得冷的比热的好,其实不然,关键还是看那个是自己技术能力能做到,更适合于自己。
由于目前我们冷发射相对成熟(瞎猜的,因为我们没有用热的),所以我的设想也以冷的为主了。
我认为结构不是问题,大家都能想到,难在如何实现。