一種航天器空氣動(dòng)能彈射發(fā)射裝置的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種航天器空氣動(dòng)能彈射發(fā)射裝置，包括充氣機(jī)構(gòu)、高壓空氣球罐，充氣機(jī)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(kāi)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(dòng)裝置，電磁驅(qū)動(dòng)裝置檢測(cè)到高壓空氣球罐中的氣壓達(dá)到預(yù)設(shè)值后由操作者操控電磁驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)盲板套轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)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(dòng)下能夠在彈射導(dǎo)軌內(nèi)作彈射運(yùn)動(dòng)，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(wú)效體積和發(fā)射重量，航天器發(fā)射速度可達(dá)到3～30萬(wàn)米/秒以上，成本低。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種航天器空氣動(dòng)能彈射發(fā)射裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明的實(shí)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(shí)施方式涉及一種航天器空氣動(dòng)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(lái)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(jìn)入太空，必須滿足最低達(dá)8km/s的第一宇宙速度的要求，為此必須要有強(qiáng)大的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，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(qiáng)大或更多的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)和更多的火箭燃料。
[0004]二、雖然由于現(xiàn)在技術(shù)的進(jìn)步，正應(yīng)用所能找到的最優(yōu)良的燃料和更先進(jìn)的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，但由于這種多級(jí)或捆綁式的高昂費(fèi)用的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)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(fèi)用居高不下，也往往大大超過(guò)航天器本體的價(jià)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(lái)看，因火箭發(fā)動(dòng)機(jī)故障造成的發(fā)射失敗甚至機(jī)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(duì)于需要高達(dá)數(shù)十兆帕壓力的壓力容器，則因所需的容器壁厚過(guò)大，重量也過(guò)重而不能達(dá)到實(shí)用的目的，如日本市場(chǎng)上銷(xiāo)售的氫氣瓶，充入氫氣壓力只有14.7MPa，只可儲(chǔ)存氫氣6m3(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))的氫瓶重達(dá)60kg，中國(guó)市場(chǎng)銷(xiāo)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(dá)98kg，儲(chǔ)存壓縮天然氣的球罐，在壁厚達(dá)30mm時(shí)，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(dòng)能彈射發(fā)射裝置，以期望可以解決的問(wèn)題現(xiàn)有航天器發(fā)射技術(shù)的成本高、發(fā)動(dòng)機(jī)易出現(xiàn)故障的問(wèn)題。
[0008]為解決上述的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的一種實(shí)施方式采用以下技術(shù)方案:
[0009]—種航天器空氣動(dòng)能彈射發(fā)射裝置，包括充氣機(jī)構(gòu)、高壓空氣球罐，所述充氣機(jī)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(kāi)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(dòng)裝置，所述電磁驅(qū)動(dòng)裝置檢測(cè)到高壓空氣球罐中的氣壓達(dá)到預(yù)設(shè)值后由操作者操控電磁驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)盲板套轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)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(dòng)下能夠在彈射導(dǎo)軌內(nèi)作彈射運(yùn)動(dòng)，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(shí)施方式，所述航天器空氣動(dòng)能彈射發(fā)射裝置的充氣機(jī)構(gòu)包括液化空氣儲(chǔ)罐、液化空氣栗和加熱套，液化空氣儲(chǔ)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(shí)施方式，所述航天器空氣動(dòng)能彈射發(fā)射裝置的充氣機(jī)構(gòu)包括電動(dòng)機(jī)和空氣壓縮機(jī)，所述電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)空氣壓縮機(jī)向高壓空氣球罐栗入壓縮空氣。
[0012]上述航天器空氣動(dòng)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(dòng)能彈射發(fā)射裝置中，所述電磁驅(qū)動(dòng)裝置具有壓力傳感器，壓力傳感器檢測(cè)高壓空氣儲(chǔ)氣罐中的氣壓并傳遞給電磁驅(qū)動(dòng)裝置。
[0014]上述航天器空氣動(dòng)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(dòng)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(dòng)能彈射發(fā)射裝置利用高壓空氣的動(dòng)能，可為航天器發(fā)射提供強(qiáng)大的彈射推力，例如在盲板的有效直徑在6m時(shí)，所具有的最大彈射推力可達(dá)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(dòng)能來(lái)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(dòng)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(wú)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(shí)的重量，又有著高壓空氣動(dòng)能的強(qiáng)大推力，本發(fā)明的航天器空氣動(dòng)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(dá)到3-30萬(wàn)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(cè)算，應(yīng)用本發(fā)明的航天器空氣動(dòng)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(shí)，所耗能量只有一般化學(xué)能火箭發(fā)射航天器的約萬(wàn)分之一，發(fā)射成本也相應(yīng)大幅度降低，將為人類(lèi)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(dòng)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(dòng)機(jī)，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(jí)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(jí)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(chǔ)存的壓力等級(jí)高的優(yōu)勢(shì)，其存儲(chǔ)壓力和存儲(chǔ)能力可達(dá)普通壓縮天然氣球罐的10倍。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為本發(fā)明航天器空氣動(dòng)能彈射發(fā)射裝置實(shí)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(dòng)能彈射發(fā)射裝置實(shí)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(chǔ)罐，2-液化空氣栗，3-加熱套，4-高壓空氣球罐，5-電動(dòng)驅(qū)動(dòng)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(dòng)機(jī)，13-空氣壓縮機(jī)，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(shí)施方式】
[0034]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0035]實(shí)施例1
[0036]如圖1、3?10所示，本實(shí)施例的航天器空氣動(dòng)能彈射發(fā)射裝置包括充氣機(jī)構(gòu)、高壓空氣球罐4，所述充氣機(jī)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(jī)構(gòu)包括液化空氣儲(chǔ)罐1、液化空氣栗2和加熱套3，液化空氣儲(chǔ)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(kāi)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(dòng)裝置5，所述電磁驅(qū)動(dòng)裝置5具有壓力傳感器，壓力傳感器檢測(cè)高壓空氣儲(chǔ)氣罐中的氣壓并傳遞給電磁驅(qū)動(dòng)裝置。所述電磁驅(qū)動(dòng)裝置5檢測(cè)到高壓空氣球罐4中的氣壓達(dá)到預(yù)設(shè)值后由操作者操控電磁驅(qū)動(dòng)裝置5驅(qū)動(dòng)盲板套6轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)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(dòng)下能夠在彈射導(dǎo)軌內(nèi)作彈射運(yùn)動(dòng)，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(shí)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(chǔ)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(shí)施例的航天器空氣動(dòng)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(dòng)電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置5驅(qū)動(dòng)盲板套6運(yùn)動(dòng)一個(gè)齒位后卡緊盲板7，此時(shí)盲板7的齒輪與盲板套6的齒輪一一對(duì)應(yīng)，使盲板7不能夠在彈射導(dǎo)軌9內(nèi)作彈射運(yùn)動(dòng)。在液化空氣儲(chǔ)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(jìn)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(dá)到所需壓力后，操作者操控電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置5驅(qū)動(dòng)盲板套6運(yùn)動(dòng)一個(gè)齒位，此時(shí)盲板7的齒輪與盲板套6的齒輪缺口一一對(duì)應(yīng)，盲板7在空氣壓力的推動(dòng)下，在彈射導(dǎo)軌9作彈射運(yùn)動(dòng)，并推動(dòng)航天器8沿彈射導(dǎo)軌9、導(dǎo)向筒10彈射發(fā)射。
[0040]實(shí)施例2
[0041]如圖2所示，與實(shí)施例1不同的是，本實(shí)施例的航天器空氣動(dòng)能彈射發(fā)射裝置的充氣機(jī)構(gòu)包括電動(dòng)機(jī)12和空氣壓縮機(jī)13，所述電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)空氣壓縮機(jī)向高壓空氣球罐栗入壓縮空氣;且本實(shí)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(shí)施例1不同的結(jié)構(gòu)外，其它結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同。
[0042]本實(shí)施例的航天器空氣動(dòng)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(dòng)電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置5驅(qū)動(dòng)盲板套6運(yùn)動(dòng)一個(gè)齒位后卡緊盲板7，此時(shí)盲板7的齒輪與盲板套6的齒輪一一對(duì)應(yīng)，使盲板7不能夠在彈射導(dǎo)軌9內(nèi)作彈射運(yùn)動(dòng)。在高壓空氣球罐4中的空氣壓力在電動(dòng)機(jī)12驅(qū)動(dòng)空氣壓縮機(jī)13達(dá)到所需壓力后，操作者操控啟動(dòng)電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置5驅(qū)動(dòng)盲板套6運(yùn)動(dòng)一個(gè)齒位，此時(shí)盲板7的齒輪與盲板套6的齒輪缺口對(duì)應(yīng)，盲板7在空氣壓力的推動(dòng)下，在彈射導(dǎo)軌9作彈射運(yùn)動(dòng)，并推動(dòng)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(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)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(jì)出很多其他的修改和實(shí)施方式，這些修改和實(shí)施方式將落在本申請(qǐng)公開(kāi)的原則范圍和精神之內(nèi)。更具體地說(shuō)，在本申請(qǐng)公開(kāi)的范圍內(nèi)，可以對(duì)主題組合布局的組成部件和/或布局進(jìn)行多種變型和改進(jìn)。除了對(duì)組成部件和/或布局進(jìn)行的變型和改進(jìn)外，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，其他的用途也將是明顯的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種航天器空氣動(dòng)能彈射發(fā)射裝置，其特征在于包括充氣機(jī)構(gòu)、高壓空氣球罐(4)，所述充氣機(jī)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(kāi)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(dòng)裝置(5)，所述電磁驅(qū)動(dòng)裝置(5)檢測(cè)到高壓空氣球罐(4)中的氣壓達(dá)到預(yù)設(shè)值后由操作者操控電磁驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)盲板套轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)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(dòng)下能夠在彈射導(dǎo)軌內(nèi)作彈射運(yùn)動(dòng)，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(dòng)能彈射發(fā)射裝置，其特征在于所述充氣機(jī)構(gòu)包括液化空氣儲(chǔ)罐(I)、液化空氣栗(2)和加熱套(3)，液化空氣儲(chǔ)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(dòng)能彈射發(fā)射裝置，其特征在于所述充氣機(jī)構(gòu)包括電動(dòng)機(jī)(12)和空氣壓縮機(jī)(13)，所述電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)空氣壓縮機(jī)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(dòng)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(dòng)能彈射發(fā)射裝置，其特征在于所述電磁驅(qū)動(dòng)裝置(5)具有壓力傳感器，壓力傳感器檢測(cè)高壓空氣儲(chǔ)氣罐中的氣壓并傳遞給電磁驅(qū)動(dòng)裝置。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的航天器空氣動(dòng)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(dòng)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(hào)】B64F1/06GK105947229SQ201610284019
【公開(kāi)日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年4月29日
【發(fā)明人】楊文清
【申請(qǐng)人】楊文清