世界首创越拉越松的弹性和恒力弹性（铁路航母弹射器）

　　这是一项在世界范围内检索，并授权发明专利的技术（专利号201410857543.5），属世界首创。
　　现有的弹性，拉力和伸长量成正比，极个别的拉力和伸长量不成正比，但也是增函数，拉力（或压缩力）越大，伸长量越长，可以说它的弹性模式都是＂越拉越紧＂，那么，弹性模式能不能拓展一下？例如：①＂越拉越松＂（随着伸长量增加拉力反而减小），②＂恒力＂（伸长量改变拉力不变）。此项新技术新弹性可以做到＂越拉越松＂的弹性和＂恒力＂的弹性。使弹性模式得到了拓展，产生了新的弹性模式。那么，这种弹性有什么用处？＂恒力＂弹性可以做航母弹射器，此弹射器的弹射性能超越蒸汽弹射器，与电磁弹射器类似，蒸汽弹射器是暴力弹射，若用现有技术的弹簧弹射比蒸汽弹射还要暴力，暴力弹射对飞行员和舰载机的伤害非常大。而此技术的＂恒力＂弹射不是暴力弹射，是可控的稳定的弹射，电磁弹射器也是可控的稳定的弹射。＂恒力＂弹性还可以做电气化铁路接触线的补偿器，可以替换坠坨作直载式补偿，甚至可以，不用将受电弓上方的接触线引至铁路旁的电线杆上进行补偿，对列车上方的接触线直接补偿，对接触网做颠覆的改造。这是两个重要应用，还有许多应用领域待开发。
　　下面是这种新弹性的结构原理、实验数据及如何应用。 这种新弹性是由菱形和拉簧组合而成，菱形的个数不同，它的结构和性能也有所不同，新弹性的结构和性能如下（最基本的结构）。
　　1.一个菱形的新弹性，如图1所示。
　　图 1
　　（1、左端点；2、上端点；3、右端点；4、下端点；5、拉簧；6、拉簧；7、左拉线；8、右拉线）
　　由一个可以活动的菱形（内角可以改变的菱形）和两个拉簧组成，如图1所示，菱形有四个端点，上下两个端点的轴稍长一些，菱形两侧的上下端点之间分别挂有拉簧，左右两边分别有拉线，左拉线的一端连接在右端点上，并穿过左端点，右拉线的一端连接在左端点上，并穿过右端点。这是一个菱形的新弹性的基本结构，我们把整个结构看做是一个有左右拉线向两边拉伸的拉簧，将上述结构制作成实物模型，具体的制作是：
　　菱形的四条边用金属条制作，用螺栓固定菱形的四个端点，上下端点的螺栓稍微长一些，在菱形的两侧面上下端点之间分别挂上拉簧，左右拉线用钢丝制作，菱形相邻两边之间加轴承以减小摩擦力，制作成实物模型，有了实物模型，可以通过实验来测试伸长量和拉力的关系，由于两个拉簧自身长度占据空间，起始位置不是菱形左右两对角0度的位置，根据本实验器材的条件，本实验以菱形左右对角为27度，作为＂拉簧＂的起始位置，将左拉线固定，右拉线串接测力计，用手拉住右拉线，然后用力缓慢、均匀、持续的增加伸长量，在这一过程中，测力计的数值变化是：很快达到最大值，数值缓慢逐渐的减小，直至终止位置（菱形左右两对角接近90度），这是定性测试，还需进行定量测试，在定量测试时增加一个档位器，使伸长量以一厘米为单位，逐步增加，然后记录伸长量与拉力相对应的数值，得到的伸长量与拉力对应的数值表1-1。
　　观察数值表1-1，当伸长量是3厘米时，拉力达到最大值23.9牛，伸长量超过3厘米之后，再增加伸长量，拉力逐渐减小，伸长量从3至7厘米，这段距离随伸长量增加拉力逐渐减小，得到＂越拉越松＂的弹性。
　　2.两个菱形的新弹性，如图2所示
　　图 2
　　（1、左端点；2、上端点；3、右端点；4、下端点；5、拉簧；6、拉簧；7、左拉线；8、右拉线；9、公共端点；10、上端点；11、下端点；12、拉簧；13、拉簧）
　　由两个可以活动的菱形（内角可以改变的菱形）和四个拉簧组成，具体结构是：两个菱形由公共端点将它们连接在一起，公共端点将两条等长边中点连在一起并将这两条边分成四段，分别组成两个菱形相邻的两条边，再用四条边与其组成两个连接在一起的两个菱形，两个菱形可以同步活动，同一个菱形上端点与下端点之间的同侧分别挂有一个拉簧，左拉线与右端点连接，穿过公共端点，也穿过左端点，右拉线与左端点连接，穿过公共端点，也穿过右端点，将上述结构制作实物模型，制作方法、材料等，同一个菱形的新弹性相同，通过实验测试得出两个菱形的新弹性，伸长量与拉力之间对应的数值表。
　　从数值表1-2可以看到，当伸长量是4厘米时，拉力达到最大值24.0牛，伸长量超过4厘米，再继续增加伸长量，拉力值不再增加，而是逐渐减少，可以得出：伸长量在4厘米至14厘米范围内，随着伸长量增加拉力反而减小，伸长量4至14厘米范围内，得到＂越拉越松＂的弹性。
　　3.三个菱形的新弹性
　　三个菱角的新弹性与两个菱形的新弹性结构基本相同，只是比两个菱形的新弹性，多了一个菱形和一个公共端点，两个拉线（左拉线和右拉线）都要穿过两个公共端点，其他与两个菱形都相同。将其制作成实物模型，与上面制作一个菱形，两个菱形实物模型所用的方法、尺寸、材料都相同，通过实验测试得出伸长量与拉力对应数值表。
　　从数值表1-3可以看到，当伸长量是6厘米时拉力达到最大值24.1牛，伸长量超过6厘米，再继续增加伸长量，拉力值不再增加，而是伸长量在6至7厘米之间，拉力不变，伸长量超过7厘米，拉力逐渐减小，伸长量在7至21厘米，随伸长量增加拉力反而减小。伸长量在7至21厘米范围内，得到＂越拉越松＂的弹性。伸长量在5至9厘米拉力基本不变，变化值不超过0.1牛，伸长量在5至9厘米范围内得到＂恒力＂弹性。后文会阐述，菱形个数越多恒力的区域越大，恒力的值越稳定。
　　4.三个以上菱形的新弹性
　　这种新弹性菱形的个数可以拓展为4个、5个、6个……n个。n个菱形的新弹性的结构组成，是n个活动菱形，2n个拉簧，组成方式与三个菱形的相同，若将n个菱形的新弹性制作成实物模型，与上面所述的一个、两个、三个菱形的实物模型尺寸、材料、制作方法都相同。通过上面所述的实验数据及规律，可以得出：n个菱形的新弹性的伸长量范围是0至7n厘米，拉力最大值略大于24牛，随着菱形个数的增加，拉力的最大值也略有增加，这是由新弹性实物模型自身重量造成的。上述实验数据显示一个菱形，两个菱形，三个菱形新弹性的最大拉力分别是23.9牛，24.0牛和24.1牛，随着菱形个数的增加，拉力最大值略有增加。随着菱形个数增加，单位伸长量的变化也随之减小，菱形的个数越多，拉力最大值附近的值越接近恒值，菱形的个数越多，这个恒值的区域也就越大、精度越高，在实际应用中，可以根据拉力恒值要求的精度来确定菱形的个数。
　　图3
　　图4
　　图5
　　图3、图4、图5分别是一个菱形、两个菱形和三个菱形新弹性的伸长量和拉力的坐标图像，通过三个图像的对比，可得出菱形个数越多恒力的区域越大，恒力的值越稳定。
　　现在实现了＂越拉越松＂的弹性、＂恒力＂弹性，新弹性的产生必然能创造出很多新应用。首先，可以应用到电气化铁路接触网做接触线的自动补偿器。新弹性做接触网的补偿器有两种方式：1.可以用这种补偿器，在原有结构都不改变的情况下替换掉坠砣直接接入接触网系统当中，用它做接触线的补偿器。或者将坠砣、滑轮都替换，直接串接到接触线上，采用直载式补偿，这是坠砣无法实现的先进的补偿方式。2.对现有接触网的结构进行革命性改造，重新设计接触网。现今使用的接触网是将铁道正上方的接触线分成许多锚段，每一锚段都是独立的，对每一锚段铁道正上方的接触线补偿时，接触线以很小的角度尽量保持直线状态，引到铁道旁边的电线杆上，然后有坠砣滑轮补偿器进行补偿。由于引到铁道旁电线杆的接触线与铁道正上方的接触线要尽量在一条直线上，所以需要较长的引线，而引线是为了对接触线补偿而增加的，并没有其他用途。采用这种补偿方式，不仅结构复杂、感官凌乱，而且还造成非常大浪费。这样的设计是源于坠砣补偿器的限制不得不为之的结果。新弹性补偿器，设计思路是接触线不引到铁道旁的电线杆再补偿，而是对铁道正上方的接触线直接进行补偿，将铁道上方的接触线分成锚段，锚段的长度可灵活的选取，不受现有锚段长度的限制，每个锚段的两端由硬横跨，将其固定，具体是锚段的一端直接固定在硬横跨上，锚段的另一端在端点附近连接补偿器的一端，补偿器的另一端段固定在硬横跨上（更具体结构这里无法展开，已有方案），再将每个锚段之间用导线连接起来。这样简化了接触网，降低了成本，提高了补偿器性能，以适应高铁的要求，这种接触网是非常先进的，对现有接触网的改变是颠覆性的。
　　新弹性不仅可以做接触网的补偿器，还具有对物体加速的功能，使物体被加速后获得一定的速度。实现方式是：＂恒力＂弹性具备只改变伸长量力基本不变的特点，若用外力对其蓄能，释放能量时，力也保持不变，只增加行程（伸长量），若将这个力作用在一物体上，作用一段行程（加速距离），那么这个物体在这段行程之内做匀加速直线运动，运动物体的末速度由力和加速距离（伸长量）决定，＂恒力＂弹性的力和伸长量的数值都可以调解，力的大小通过弹簧调节，伸长量（加速距离）由菱形的个数调节，菱形的个数越多，伸长量（加速距离）越大。所以，可根据被加速物体的质量和对速度的要求，通过调节拉簧的弹性系数和菱形的个数以满足不同的需求，这个功能，可以用作航母舰载机的弹射器，若作航母舰载机的弹射器，大约需要100个菱形，200个拉簧的新弹性。这种弹射器可以弹各种不同重量的飞机，也可以弹无人机。
　　以上只是两种应用，其他方面的应用还会有很大潜力。 这种新弹性是一项新技术，随着它的不断发展和完善，必将作用于更多重要领域。（欢迎探讨与交流）
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