一種航天器空氣動能彈射發(fā)射裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種航天器空氣動能彈射發(fā)射裝置，包括充氣機構(gòu)、高壓空氣球罐，充氣機構(gòu)與高壓空氣球罐連通為高壓空氣球罐提供汽化氣體，高壓空氣球罐的頂部開口處安裝內(nèi)緣呈齒輪狀的盲板套，盲板套內(nèi)安裝外緣呈齒輪狀的盲板，盲板套連接電磁驅(qū)動裝置，電磁驅(qū)動裝置檢測到高壓空氣球罐中的氣壓達到預(yù)設(shè)值后由操作者操控電磁驅(qū)動裝置驅(qū)動盲板套轉(zhuǎn)動一個齒位，盲板套上端還設(shè)置了彈射導(dǎo)軌，彈射導(dǎo)軌的軌道截面形狀與盲板的形狀匹配使盲板在空氣壓力的推動下能夠在彈射導(dǎo)軌內(nèi)作彈射運動，彈射導(dǎo)軌上端的延伸部分為導(dǎo)向筒，航天器安裝在盲板的上方。本發(fā)明的裝置可減少90％以上的無效體積和發(fā)射重量，航天器發(fā)射速度可達到3～30萬米/秒以上，成本低。
【專利說明】
一種航天器空氣動能彈射發(fā)射裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明的實施方式涉及航天器的發(fā)射技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，本發(fā)明的實施方式涉及一種航天器空氣動能彈射發(fā)射裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)有技術(shù)條件下，所有的航天器都是采用火箭來發(fā)射的，但用火箭發(fā)射航天器的技術(shù)具有較多的不足之處:
[0003]—、為了使航天器能克服地心引力進入太空，必須滿足最低達8km/s的第一宇宙速度的要求，為此必須要有強大的火箭發(fā)動機，且為此消耗的火箭燃料是航天器有效重量的數(shù)倍，而為了攜帶這些燃料，又需要更強大或更多的火箭發(fā)動機和更多的火箭燃料。
[0004]二、雖然由于現(xiàn)在技術(shù)的進步，正應(yīng)用所能找到的最優(yōu)良的燃料和更先進的火箭發(fā)動機，但由于這種多級或捆綁式的高昂費用的火箭發(fā)動機卻只能使用一次，不能重復(fù)利用，所以造成航天器的發(fā)射費用居高不下，也往往大大超過航天器本體的價值。
[0005]三、從現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)的航天器發(fā)射失敗的比例來看，因火箭發(fā)動機故障造成的發(fā)射失敗甚至機毀人亡的比例占了絕大多數(shù)。
[0006]另外，目前幾乎所有的鋼質(zhì)壓力容器，都是采用單層材料組合而成的，而對于需要高達數(shù)十兆帕壓力的壓力容器，則因所需的容器壁厚過大，重量也過重而不能達到實用的目的，如日本市場上銷售的氫氣瓶，充入氫氣壓力只有14.7MPa，只可儲存氫氣6m3(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))的氫瓶重達60kg，中國市場銷售的壓縮天然氣瓶充入天然氣壓力只有20MPa，有效容積只有65L的氣瓶則重達98kg，儲存壓縮天然氣的球罐，在壁厚達30mm時，能充入的天然氣壓力也只能控制在1.6MPa以下。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種航天器空氣動能彈射發(fā)射裝置，以期望可以解決的問題現(xiàn)有航天器發(fā)射技術(shù)的成本高、發(fā)動機易出現(xiàn)故障的問題。
[0008]為解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明的一種實施方式采用以下技術(shù)方案:
[0009]—種航天器空氣動能彈射發(fā)射裝置，包括充氣機構(gòu)、高壓空氣球罐，所述充氣機構(gòu)與高壓空氣球罐連通為高壓空氣球罐提供汽化氣體，所述高壓空氣球罐的頂部開口處安裝內(nèi)緣呈齒輪狀的盲板套，盲板套內(nèi)安裝外緣呈齒輪狀的盲板，所述盲板套連接電磁驅(qū)動裝置，所述電磁驅(qū)動裝置檢測到高壓空氣球罐中的氣壓達到預(yù)設(shè)值后由操作者操控電磁驅(qū)動裝置驅(qū)動盲板套轉(zhuǎn)動一個齒位，所述盲板套上端還設(shè)置了彈射導(dǎo)軌，彈射導(dǎo)軌的軌道截面形狀與盲板的形狀匹配使所述盲板在空氣壓力的推動下能夠在彈射導(dǎo)軌內(nèi)作彈射運動，彈射導(dǎo)軌上端的延伸部分為導(dǎo)向筒，航天器安裝在盲板的上方。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式，所述航天器空氣動能彈射發(fā)射裝置的充氣機構(gòu)包括液化空氣儲罐、液化空氣栗和加熱套，液化空氣儲罐中的液化空氣經(jīng)液化空氣栗栗出后再由加熱套加熱得到汽化氣體，然后導(dǎo)入高壓空氣球罐。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的另一種實施方式，所述航天器空氣動能彈射發(fā)射裝置的充氣機構(gòu)包括電動機和空氣壓縮機，所述電動機驅(qū)動空氣壓縮機向高壓空氣球罐栗入壓縮空氣。
[0012]上述航天器空氣動能彈射發(fā)射裝置中，所述高壓空氣球罐下端設(shè)置可調(diào)節(jié)的液壓支柱，所述液壓支柱能夠調(diào)節(jié)航天器的發(fā)射方向及角度。
[0013]上述航天器空氣動能彈射發(fā)射裝置中，所述電磁驅(qū)動裝置具有壓力傳感器，壓力傳感器檢測高壓空氣儲氣罐中的氣壓并傳遞給電磁驅(qū)動裝置。
[0014]上述航天器空氣動能彈射發(fā)射裝置中，所述高壓空氣球罐是以多根截面為梯形的異型管經(jīng)輥壓成高壓空氣球罐狀后，在自然構(gòu)成的縫內(nèi)堆焊，并在異型管的管腔內(nèi)充入比所述高壓空氣球罐氣壓預(yù)設(shè)值高10%壓力的壓縮空氣或者高20%壓力的水而成。
[0015]上述航天器空氣動能彈射發(fā)射裝置中，所述截面為梯形的異型管的口徑尺寸為上底寬120mm、下底寬122.5_、高120mm，異型管壁厚10_。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果之一是:
[0017]—、本發(fā)明的航天器空氣動能彈射發(fā)射裝置利用高壓空氣的動能，可為航天器發(fā)射提供強大的彈射推力，例如在盲板的有效直徑在6m時，所具有的最大彈射推力可達到221.6千牛頓，幾乎是一般火箭發(fā)射推力的100倍。
[0018]二、由于是在地面利用高壓空氣的動能來將航天器彈射發(fā)射升空至預(yù)定軌道，所以本發(fā)明的航天器空氣動能彈射發(fā)射裝置不再需要或者只需要很少的一般發(fā)射航天器的火箭及燃料，從而可減少90%以上的無效體積和發(fā)射重量，在相應(yīng)推力下，可極大增加所發(fā)射的航天器有效重量和規(guī)模。
[0019]三、正是由于減輕了航天器發(fā)射時的重量，又有著高壓空氣動能的強大推力，本發(fā)明的航天器空氣動能彈射發(fā)射裝置可使得所彈射發(fā)射的航天器發(fā)射速度達到3-30萬米/秒以上，為深度空間的探索提供了必要的條件。
[0020]四、據(jù)初步測算，應(yīng)用本發(fā)明的航天器空氣動能彈射發(fā)射裝置發(fā)射航天器的每千克有效重量只耗約2m3空氣(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))，其空氣的液化耗電只需約0.54千瓦時，所耗能量只有一般化學(xué)能火箭發(fā)射航天器的約萬分之一，發(fā)射成本也相應(yīng)大幅度降低，將為人類更好利用太空資源提供必要而充分的條件。
[0021]五、由于應(yīng)用本發(fā)明的航天器空氣動能彈射發(fā)射裝置發(fā)射的航天器可以不再用火箭發(fā)動機，也就相當(dāng)大幅度的減少了航天器發(fā)射的事故率。
[0022]六、與用現(xiàn)有技術(shù)制造的同壓力等級的壓力容器比較，采用異型管制作的高壓空氣球罐，壁厚及相應(yīng)的重量可減少(輕)50 %?80 %，在管腔內(nèi)充入壓縮空氣或水后，其耐壓等級還可提高15%?30%，采用異型管制作的高壓空氣球罐具有在同等折算厚度下所儲存的壓力等級高的優(yōu)勢，其存儲壓力和存儲能力可達普通壓縮天然氣球罐的10倍。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明航天器空氣動能彈射發(fā)射裝置實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖2為本發(fā)明航天器空氣動能彈射發(fā)射裝置實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖3為本發(fā)明航天器空氣動能彈射發(fā)射裝置的液壓支柱布置示意圖。
[0026]圖4為本發(fā)明航天器空氣動能彈射發(fā)射裝置的盲板套平面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖5為本發(fā)明航天器空氣動能彈射發(fā)射裝置的盲板套剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖6為本發(fā)明航天器空氣動能彈射發(fā)射裝置的盲板平面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖7為本發(fā)明航天器空氣動能彈射發(fā)射裝置的盲板剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖8為本發(fā)明航天器空氣動能彈射發(fā)射裝置的彈射導(dǎo)軌剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031 ]圖9為本發(fā)明航天器空氣動能彈射發(fā)射裝置的高壓空氣球罐截面示意圖。
[0032]圖10為圖9的局部放大圖。
[0033]圖中，1-液化空氣儲罐，2-液化空氣栗，3-加熱套，4-高壓空氣球罐，5-電動驅(qū)動裝置，6-盲板套，7-盲板，8-航天器，9-彈射導(dǎo)軌，10-導(dǎo)向筒，11-液壓支柱，12-電動機，13-空氣壓縮機，1001-截面為梯形的異型管，1002-異型管管壁，1003-異型管管腔，1004-異型管之間自然構(gòu)成的縫。
【具體實施方式】
[0034]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0035]實施例1
[0036]如圖1、3?10所示，本實施例的航天器空氣動能彈射發(fā)射裝置包括充氣機構(gòu)、高壓空氣球罐4，所述充氣機構(gòu)與高壓空氣球罐4連通為高壓空氣球罐提供汽化氣體，所述充氣機構(gòu)包括液化空氣儲罐1、液化空氣栗2和加熱套3，液化空氣儲罐中的液化空氣經(jīng)液化空氣栗栗出后再由加熱套加熱得到汽化氣體，然后導(dǎo)入高壓空氣球罐。所述高壓空氣球罐4的頂部開口處安裝內(nèi)緣呈齒輪狀的盲板套6，盲板套內(nèi)安裝外緣呈齒輪狀的盲板7，所述盲板套6連接電磁驅(qū)動裝置5，所述電磁驅(qū)動裝置5具有壓力傳感器，壓力傳感器檢測高壓空氣儲氣罐中的氣壓并傳遞給電磁驅(qū)動裝置。所述電磁驅(qū)動裝置5檢測到高壓空氣球罐4中的氣壓達到預(yù)設(shè)值后由操作者操控電磁驅(qū)動裝置5驅(qū)動盲板套6轉(zhuǎn)動一個齒位，所述盲板套6上端還設(shè)置了彈射導(dǎo)軌9，彈射導(dǎo)軌9的軌道截面形狀與盲板7的形狀匹配使所述盲板7在空氣壓力的推動下能夠在彈射導(dǎo)軌內(nèi)作彈射運動，彈射導(dǎo)軌9上端的延伸部分為導(dǎo)向筒10，航天器8安裝在盲板7的上方。所述高壓空氣球罐4下端設(shè)置可調(diào)節(jié)的液壓支柱11，所述液壓支柱11能夠調(diào)節(jié)航天器的發(fā)射方向及角度。
[0037]本實施例的高壓空氣球罐是以多根截面為梯形的異型管1001經(jīng)輥壓成儲氣筒狀后，在異型管之間自然構(gòu)成的縫1004內(nèi)堆焊，并在異型管的管腔內(nèi)充入比所述高壓空氣球罐氣壓預(yù)設(shè)值高10%壓力的壓縮空氣而成。截面為梯形的異型管管腔1003的尺寸(口徑尺寸)為上底寬120mm、下底寬122.5mm、高120mm，異型管管壁1002的壁厚為10mm。
[0038]本實施例的航天器空氣動能彈射發(fā)射裝置的航天器發(fā)射程序是:
[0039]首先將盲板7置于盲板套6內(nèi)，啟動電動驅(qū)動裝置5驅(qū)動盲板套6運動一個齒位后卡緊盲板7，此時盲板7的齒輪與盲板套6的齒輪一一對應(yīng)，使盲板7不能夠在彈射導(dǎo)軌9內(nèi)作彈射運動。在液化空氣儲罐I中的液化空氣由液化空氣栗2栗出，并經(jīng)加熱套3加熱汽化進入高壓空氣球罐4，在高壓空氣球罐4中的汽化空氣壓力達到所需壓力后，操作者操控電動驅(qū)動裝置5驅(qū)動盲板套6運動一個齒位，此時盲板7的齒輪與盲板套6的齒輪缺口一一對應(yīng)，盲板7在空氣壓力的推動下，在彈射導(dǎo)軌9作彈射運動，并推動航天器8沿彈射導(dǎo)軌9、導(dǎo)向筒10彈射發(fā)射。
[0040]實施例2
[0041]如圖2所示，與實施例1不同的是，本實施例的航天器空氣動能彈射發(fā)射裝置的充氣機構(gòu)包括電動機12和空氣壓縮機13，所述電動機驅(qū)動空氣壓縮機向高壓空氣球罐栗入壓縮空氣;且本實施例的高壓空氣球罐是以多根截面為梯形的異型管經(jīng)輥壓成高壓空氣球罐狀后，在自然構(gòu)成的縫內(nèi)堆焊，并在異型管的管腔內(nèi)充入比所述高壓空氣球罐氣壓預(yù)設(shè)值高20%壓力的水而成。除了上述與實施例1不同的結(jié)構(gòu)外，其它結(jié)構(gòu)與實施例1相同。
[0042]本實施例的航天器空氣動能彈射發(fā)射裝置的航天器發(fā)射程序是:
[0043]盲板7置于盲板套6內(nèi)，啟動電動驅(qū)動裝置5驅(qū)動盲板套6運動一個齒位后卡緊盲板7，此時盲板7的齒輪與盲板套6的齒輪一一對應(yīng)，使盲板7不能夠在彈射導(dǎo)軌9內(nèi)作彈射運動。在高壓空氣球罐4中的空氣壓力在電動機12驅(qū)動空氣壓縮機13達到所需壓力后，操作者操控啟動電動驅(qū)動裝置5驅(qū)動盲板套6運動一個齒位，此時盲板7的齒輪與盲板套6的齒輪缺口對應(yīng)，盲板7在空氣壓力的推動下，在彈射導(dǎo)軌9作彈射運動，并推動航天器8沿彈射導(dǎo)軌9、導(dǎo)向筒10彈射發(fā)射。
[0044]盡管這里參照本發(fā)明的解釋性實施例對本發(fā)明進行了描述，但是，應(yīng)該理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以設(shè)計出很多其他的修改和實施方式，這些修改和實施方式將落在本申請公開的原則范圍和精神之內(nèi)。更具體地說，在本申請公開的范圍內(nèi)，可以對主題組合布局的組成部件和/或布局進行多種變型和改進。除了對組成部件和/或布局進行的變型和改進外，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，其他的用途也將是明顯的。
【主權(quán)項】
1.一種航天器空氣動能彈射發(fā)射裝置，其特征在于包括充氣機構(gòu)、高壓空氣球罐(4)，所述充氣機構(gòu)與高壓空氣球罐(4)連通為高壓空氣球罐提供汽化氣體，所述高壓空氣球罐(4)的頂部開口處安裝內(nèi)緣呈齒輪狀的盲板套(6)，盲板套內(nèi)安裝外緣呈齒輪狀的盲板(7)，所述盲板套(6)連接電磁驅(qū)動裝置(5)，所述電磁驅(qū)動裝置(5)檢測到高壓空氣球罐(4)中的氣壓達到預(yù)設(shè)值后由操作者操控電磁驅(qū)動裝置驅(qū)動盲板套轉(zhuǎn)動一個齒位，所述盲板套(6)上端還設(shè)置了彈射導(dǎo)軌(9)，彈射導(dǎo)軌(9)的軌道截面形狀與盲板(7)的形狀匹配使所述盲板(7)在空氣壓力的推動下能夠在彈射導(dǎo)軌內(nèi)作彈射運動，彈射導(dǎo)軌(9)上端的延伸部分為導(dǎo)向筒(10)，航天器(8)安裝在盲板(7)的上方。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的航天器空氣動能彈射發(fā)射裝置，其特征在于所述充氣機構(gòu)包括液化空氣儲罐(I)、液化空氣栗(2)和加熱套(3)，液化空氣儲罐中的液化空氣經(jīng)液化空氣栗栗出后再由加熱套加熱得到汽化氣體，然后導(dǎo)入高壓空氣球罐。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的航天器空氣動能彈射發(fā)射裝置，其特征在于所述充氣機構(gòu)包括電動機(12)和空氣壓縮機(13)，所述電動機驅(qū)動空氣壓縮機向高壓空氣球罐栗入壓縮空Ho4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的航天器空氣動能彈射發(fā)射裝置，其特征在于所述高壓空氣球罐(4)下端設(shè)置可調(diào)節(jié)的液壓支柱，所述液壓支柱能夠調(diào)節(jié)航天器的發(fā)射方向及角度。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的航天器空氣動能彈射發(fā)射裝置，其特征在于所述電磁驅(qū)動裝置(5)具有壓力傳感器，壓力傳感器檢測高壓空氣儲氣罐中的氣壓并傳遞給電磁驅(qū)動裝置。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的航天器空氣動能彈射發(fā)射裝置，其特征在于所述高壓空氣球罐是以多根截面為梯形的異型管經(jīng)輥壓成高壓空氣球罐狀后，在自然構(gòu)成的縫內(nèi)堆焊，并在異型管的管腔內(nèi)充入比所述高壓空氣球罐氣壓預(yù)設(shè)值高10%壓力的壓縮空氣或者高20%壓力的水而成。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的航天器空氣動能彈射發(fā)射裝置，其特征在于所述截面為梯形的異型管的口徑尺寸為上底寬120mm、下底寬122.5mm、高120mm，異型管壁厚10mm。
【文檔編號】B64F1/06GK105947229SQ201610284019
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年4月29日
【發(fā)明人】楊文清
【申請人】楊文清