[發明專利]航天器超導磁推進裝置

有效

• 申請號: 201811284812.8
• 申請日: 2018-10-30
• 公開（公告）號: CN109573106B
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發明（設計）人: 全榮輝;戴天屹;馬家興;方美華;呂金鵬;郭義盼
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B64G1/40
• 分類號: B64G1/40
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

本發明公開了一種航天器磁推進裝置，涉及航天器無工質動力技術領域。包括包括磁場測量模塊、加速度計量模塊、控制模塊、電源模塊、超導線圈單元和液氦制冷系統；所述控制模塊分別與磁場測量模塊、加速度計量模塊、超導線圈單元和液氦制冷系統連接；所述超導線圈單元同時與電源模塊和液氦制冷系統相連接。本發明能夠放置在空間站等航天結構內部，實現百毫牛量級推力，而且可以通過多個局部屏蔽線圈疊加可以擴展至1牛量級推力，避免了常規磁推進裝置的磁矩影響，本發明適用于具有較強磁場行星，如木星等。

技術領域

本發明屬于航天器無工質動力技術領域，特別涉及一種航天器超導磁推進裝置。

背景技術

目前航天器的無工質動力技術途徑主要包含以下幾個方面:

1)太陽光壓動力:其特點是采用大面積輕質材料，以朝向太陽光入射方向方式，在空間中獲取太陽光電磁輻射壓力作用，例如太陽帆技術。主要優點是推力方向通過調整太陽帆角度具有一定可控性，而且推力隨著離太陽越近效果越明顯，主要缺點是展開面積較大，必須處于太陽光福照下，在低地球軌道阻力遠大于推力，而且隨著太陽距離進一步增加推力下降。

2)太陽風動力：其特點是通過磁場或靜電場偏折或加速空間等離子體，例如靜電帆或磁帆。主要優點是無需太陽光輔照，在行星際空間可以提供動力，主要缺點是結構面積較大，工程實現難度較大。

3)磁場動力：其特點是利用行星磁場差異來實現動力，例如大型磁線圈和局部屏蔽線圈等，主要優點是可以形成百毫牛至幾牛的較大動力，而且便于控制，主要缺點是依賴于行星際磁場的復雜結構，控制困難，而且結構龐大，實現成本高。

通過對上述動力技術途徑的分析可以發現，目前航天器超導磁推進裝置主要存在結構尺寸大，產生的推力較小，不適用于近地球軌道航天器動力需求的問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于克服現有技術缺陷，提出一種航天器超導磁推進裝置，以解決現有技術存在的結構尺寸大，產生的推力較小，不適用于近地球軌道航天器動力需求的問題。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種航天器超導磁推進裝置，包括磁場測量模塊、加速度計量模塊、控制模塊、電源模塊、超導線圈單元和液氦制冷系統；

所述控制模塊分別與磁場測量模塊、加速度計量模塊、電源模塊、超導線圈單元和液氦制冷系統連接；

所述超導線圈單元分別與電源模塊和液氦制冷系統相連接；

所述磁場測量模塊用于測量空間磁場矢量大小為控制模塊提供電源控制輸入參數；

所述加速度計量模塊用于測量航天器的加速度變化為控制模塊提供反饋參數；

所述控制模塊用于監測加速度計模塊和磁場測量模塊信號并根據設定程序控制電源模塊；

所述電源模塊為超導線圈單元供電，供應所需的大電流；

所述超導線圈單元用于擴大其內外兩側行星磁場所產生的安培力差別，形成較大非零合力，所述行星包括地球、木星；

所述液氦制冷系統用于液氦制冷循環；

所述超導線圈單元與液氦制冷系統之間通過液氦導管連接。

進一步的，所述電源模塊與超導線圈單元之間通過大電流電源線連接。

進一步的，所述超導線圈單元包括儲藏罐、超導線圈、超導管和支撐結構；

所述儲藏罐為密封結構，超導線圈、超導管和支撐結構均位于儲藏罐內；

所述超導管固定在支撐結構上，并與支撐結構圍成中空同心圓結構；

所述超導線圈繞接在所述中空同心圓結構的空心內外。