[發明專利]重型航天器彈射系統及其分散蓄能集中同步做功彈射方法

有效

• 申請號: 201610178828.5
• 申請日: 2016-03-25
• 公開（公告）號: CN105836152B
• 公開（公告）日: 2017-12-05
• 發明（設計）人: 姜明;朱惠芬;姜鵬;姜淶;姜惟
• 申請（專利權）人: 濟南環太機電技術有限公司
• 主分類號: B64F1/06
• 分類號: B64F1/06
• 代理公司: 濟南信達專利事務所有限公司37100
• 代理人: 羅文曌

1.同步式重型航天器彈射系統，其特征在于，包括正向彈射單元、重力反向彈射單元和循環水蓄能單元，若干個重力反向彈射單元集成在正向彈射單元的后部和兩側，正向彈射單元中設置有彈射平臺，重型航天器設置在彈射平臺上，每個重力反向彈射單元中設置有重力加速器，所有重力加速器都通過鋼纜與彈射平臺并聯在一起，重型航天器準備彈射時，讓彈射平臺定位于正向彈射單元的底部，重力加速器定位于重力反向彈射單元的頂部，循環水蓄能單元通過梯級泵水系統向每個重力加速器中注水使其增加高位勢能，當重型航天器需要彈射時，所有重力加速器同時從反向彈射單元頂部墜落，將分散儲存在每個重力水桶中的重力勢能集中起來，同步做功牽引彈射平臺從正向彈射單元底部向頂部以相同的加速度將重型航天器彈向高空，同步牽引彈射平臺由正向彈射單元底部向頂部以重力加速度的方式將重型航天器彈向高空，然后重型航天器點火，繼續利用自身發動機的推力將載荷送入太空，通過正向彈射單元提前為重型航天器加速，大幅度提高了重型航天器的載荷，不僅能減少燃料消耗，還能提高發射安全性和發射成功率。

2.根據權利要求1所述的同步式重型航天器彈射系統，其特征在于，正向彈射單元包括正向彈射架、彈射平臺和升降平臺，正向彈射架的前部中間呈敞開式，以方便重型航天器的移入或組裝，正向彈射架的兩側內壁或后側內壁設置有齒條導軌和導電板，設置在正向彈射架的中間的升降平臺和彈射平臺的周邊設置有導向滑塊和電刷與齒條導軌和導電板滑動連接。

3.根據權利要求2所述的同步式重型航天器彈射系統，其特征在于，升降平臺與彈射平臺之間通過程控鎖連接，升降平臺和彈射平臺周邊設置的導向滑塊上設置有制動器，升降平臺的底部設置有升降減速機構，升降減速機構通過齒輪與齒條導軌連接，制動器和升降減速機構通過導電板取電并通過無線通訊與地面控制系統連接，控制升降平臺和彈射平臺的定位和上下移動。

4.根據權利要求2所述的同步式重型航天器彈射系統，其特征在于，彈射平臺上部設置有鋼軌，鋼軌與正向彈射架前面的鐵道鋼軌相對，重型航天器安放在軌道轉運車上，軌道轉運車通過鋼軌轉移到彈射平臺上的鋼軌上面或通過起重設備轉移到彈射平臺上，彈射平臺底部設置有鋼纜接口。

5.根據權利要求1所述的同步式重型航天器彈射系統，其特征在于，重力反向彈射單元是由反向彈射架、重力加速器、阻尼水井和換向滑輪組組成，反向彈射架的底部設置有阻尼水井，中間設置有重力加速器，頂部設置有換向滑輪組，換向滑輪組上繞有聯動鋼纜，聯動鋼纜的一端與彈射平臺底部鋼纜接口連接，聯動鋼纜的另一端與重力加速器頂部的鋼纜接口連接；換向滑輪組下方設置有重力加速器鎖止機構，鎖止機構與重力加速器頂部鉤掛在一起，重力加速器的底部設置有浮力自開閥，頂部設置有注水口。

6.根據權利要求1所述的同步式重型航天器彈射系統，其特征在于，循環水系統是由蓄水池、梯級泵站和阻尼水井組成，梯級泵站將蓄水池中的水泵送到反向彈射架頂部，通過注水口注入重力加速器之中，重力加速器底部設置有浮力自開閥，當重力加速器沉入阻尼水井后，浮力自開閥自動打開，待重力加速器離開阻尼水井，浮力自開閥自動打開將重力加速器中的水排空并重新關閉。

7.根據權利要求6所述的同步式重型航天器彈射系統，其特征在于，蓄水池包括地下蓄水池、地表蓄水池或高山蓄水池。

8.根據權利要求1所述的同步式重型航天器彈射系統，其特征在于，重力加速器是底部為錐形的重力水桶或反向助推火箭中的一種或兩種的復合體。

9.同步式重型航天器彈射系統彈射的彈射發射方法，其特征在于，具體步驟如下：

1）發射前準備：設置彈射平臺的重量略大于重力水桶的重量，彈射平臺通過鎖止器與升降平臺連接，升降平臺通過升降機構將彈射平臺固定到正向彈射架中間垂直敞門的位置，升降平臺通過制動器和鎖止器與正向彈射架內壁上齒條導軌鎖止定位，彈射平臺上設置有鋼軌與重型航天器運輸鋼軌連接，重型航天器通過軌道轉運車整體轉運進彈射平臺，用固定件將軌道轉運車與彈射平臺固定在一起，或通過液壓機構將軌道轉運車替換出，讓重型航天器直接安放在彈射平臺上，或直接將重型航天器在彈射平臺上組裝，重型航天器移送安裝到彈射平臺中的過程中，梯級泵站分級不斷向重力水桶中注水，使升降平臺與重力加速器之間始終保持重力平衡；

2）系統調試：通過升降平臺的舉升和下降對重型航天器進行系統安裝調試，重型航天器自身的所有系統調試完畢后，升降平臺牽引彈射平臺下移到發射井底部，地面控制系統繼續對重型航天器進行遠程測試，重力水桶上升到換向滑輪組下方通過鎖止機構鎖止，重型航天器開始加注推進劑，同時梯級泵站繼續向重力水桶中注水使重力水桶的總重量大于彈射平臺和重型航天器的總和，重型航天器處于準備發射狀態；

3）重型航天器發射：重型航天器所有系統全部通過測試后，升降平臺與彈射平臺之間的鎖止器以及重力水桶頂部的鎖止機構打開，重力水桶被釋放以每秒98.8米的加速度向下墜落，重力水桶通過鋼纜牽引彈射平臺以相同的加速度在齒條導軌的導向下向正向彈射架頂端彈射，彈射平臺中的所有連接部件全部與重型航天器分離，重型航天器被彈射升空，重型航天器同時點火，在彈出彈射平臺的加速度基礎上繼續加速推動載荷向太空飛行；

4）彈射平臺彈射到正向彈射架頂部位于換向滑輪組處，在鋼纜的反向牽引和自身制動系統的制動下停止向上運動，重力水桶以自由落體的速度墜落進阻尼水井，重力水桶在阻尼水井的阻尼下停止下落，重力水桶墜入阻尼水井后，底部的浮力自開閥打開，由于彈射平臺的重量略大于重力水桶空桶的重量，重力水桶在彈射平臺的牽引下緩慢上升離開水面，重力水桶中的注水慢慢從重力水桶中排出，重力水桶排干水離開水面后，底部的浮力自開閥重新關閉準備下一次注水配重；

5）梯級泵站將重力水桶排出的水從阻尼水井中重新泵送回蓄水池，阻尼水井恢復到原有的水位，彈射平臺在制動器的控制下緩慢下降，升降平臺通過升降機構驅動升降平臺上升到正向彈射架中間垂直敞門位置重新與彈射平臺鎖鏈在一起，準備新的重型航天器的移入或裝配。