详情

原文传递一种基于电磁推射的航天发射系统及方法

专利名称：	一种基于电磁推射的航天发射系统及方法
摘要：	本发明公开了一种基于电磁推射的航天发射系统及方法。它将电能转换为电磁力，通过电磁力推动火箭，将火箭沿着电磁发射轨道加速到一定速度，实现火箭的发射。本发明通过电磁力将火箭等航天运载器在一定距离内加速到数马赫，可取代目前传统火箭的一级发动机，做到将火箭发射到高空中再点火，具有准备时间短、发射频次高、发射及维护成本低、发射方式灵活便捷等突出优点，解决了传统火箭发射不能满足高频率连续发射、火箭发射成本高、发射灵活性不足等问题。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖北;42
申请人：	中国人民解放军海军工程大学
发明人：	马伟明;张育兴;张明元;张向明;李卫超;龙鑫林;邓晨
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-24T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-05T00:00:00+0800
申请号：	CN201910671431.3
公开号：	CN110406698A
代理机构：	武汉开元知识产权代理有限公司
代理人：	俞鸿;王亚萍
分类号：	B64G1/00(2006.01);B;B64;B64G;B64G1
申请人地址：	430033 湖北省武汉市解放大道717号
主权项：	1.一种基于电磁推射的航天发射系统，其特征在于：包括能量存储分系统(1)，用于在推射火箭时，将存储的能量输送至能量变换分系统(2)；能量变换分系统(2)，用于将能量存储分系统输送的能量变换为交流电输出至直线电机分系统(3)；直线电机分系统(3)，用于接收能量变换分系统(2)输出的交流电，产生电磁力，推动火箭在一定距离内加速到一定速度；控制维护分系统(4)，用于分别向能量存储分系统(1)、能量变换分系统(2)和直线电机分系统(3)发出不同的控制指令，控制能量存储分系统(1)、能量变换分系统(2)和直线电机分系统(3)按照预定程序执行。 2.根据权利要求1所述的基于电磁推射的航天发射系统，其特征在于：所述能量存储分系统(1)还用于在推射火箭间歇，从供电系统吸收能量并储存能量。 3.根据权利要求1或2所述的基于电磁推射的航天发射系统，其特征在于：所述能量存储分系统(1)包括n×m个相互独立的电源模块，n为直线电机台数，m为每台直线电机相数。 4.根据权利要求3所述的基于电磁推射的航天发射系统，其特征在于：每个电源模块分为p组电源单元，每组电源单元分别与能量变换分系统中一个逆变器中的对应逆变单元连接。 5.根据权利要求4所述的基于电磁推射的航天发射系统，其特征在于：所述每组电源单元包括电池组阵列和充电柜，所述充电柜为充电接口连接在供电系统与电池组阵列之间。 6.根据权利要求5所述的基于电磁推射的航天发射系统，其特征在于：所述每组电源单元还包括储能开关柜，储能开关柜连接在电池组阵列与逆变单元之间。 7.根据权利要求1所述的基于电磁推射的航天发射系统，其特征在于：所述能量变换分系统(2)包括n×m个相互独立的逆变器，每个逆变器向一台直线电机的一相供电，n为直线电机台数，m为每台直线电机相数。 8.根据权利要求7所述的基于电磁推射的航天发射系统，其特征在于：所述每个逆变器由k个逆变柜并联组成，每个逆变柜由p个逆变单元级联组成。 9.根据权利要求1所述的基于电磁推射的航天发射系统，其特征在于：所述直线电机分系统(3)包括n台直线电机和火箭适配器，每台直线电机包括定子和安装于定子上的动子，所述火箭适配器分别与n台直线电机的动子相连。 10.根据权利要求9所述的基于电磁推射的航天发射系统，其特征在于：所述n台直线电机的定子沿火箭适配器的周向均匀布置。 11.根据权利要求9所述的基于电磁推射的航天发射系统，其特征在于：所述n台直线电机的定子沿火箭适配器的径向均匀布置，n为偶数。 12.根据权利要求9-11所述的任意一项基于电磁推射的航天发射系统，其特征在于：所述直线电机的定子与水平面之间的角度为0～90度。 13.根据权利要求9-11所述的任意一项基于电磁推射的航天发射系统，其特征在于：直线电机的定子采用分段的方式供电。 14.根据权利要求1所述的基于电磁推射的航天发射系统，其特征在于：所述控制维护分系统(4)包括顶层控制设备、能量存储控制设备、能量变换控制设备、直线电机控制设备，所述顶层控制设备、能量存储控制设备、能量变换控制设备、直线电机控制设备之间通过控制环网的方式连接；所述顶层控制设备用于提供人机交互控制接口，分别向能量存储控制设备、能量变换控制设备和直线电机控制设备发出控制指令；所述能量存储控制设备用于根据接收的控制指令，实现对能量存储分系统的充电、放电控制；所述能量变换控制设备用于根据接收的控制指令，实现对能量变换分系统的能量变换控制；所述直线电机控制设备用于根据接收的控制指令，实现对直线电机分系统中直线电机的动子运动的实时控制、定子分段供电的控制。 15.根据权利要求1所述的基于电磁推射的航天发射系统，其特征在于：所述控制维护分系统(4)还包括能量存储监测设备、能量变换监测设备、直线电机监测设备和管理维护设备，所述能量存储监测设备、能量变换监测设备、直线电机监测设备和管理维护设备之间相互通过健康环网的方式连接，所述能量存储监测设备用于采集能量存储分系统的工作数据并上传给管理维护设备；所述能量变换监测设备用于采集能量变换分系统的工作数据并上传给管理维护设备；所述直线电机监测设备用于采集直线电机分系统的工作数据并上传给管理维护设备。所述管理维护设备用于根据接收的数据分析、显示、存储和查询能量存储分系统、能量变换分系统及直线电机分系统的健康状态和信息，提供维护测试功能。 16.一种基于电磁推射的航天发射方法，其特征在于：将电能转换为电磁力，通过电磁力推动火箭，将火箭沿着电磁发射轨道加速到一定速度，实现火箭的发射。 17.根据权利要求16所述的基于电磁推射的航天发射方法，其特征在于：利用直流电能转换成交流电供给直线电机，再通过直线电机将电能转换为电磁力，通过电磁力推动火箭。 18.根据权利要求16所述的基于电磁推射的航天发射方法，其特征在于：多个直线电机通过火箭适配器推动火箭。 19.根据权利要求16-18所述的任意一项基于电磁推射的航天发射方法，其特征在于：通过直线电机分系统将电能转换为电磁力，所述直线电机分系统包括n台直线电机和火箭适配器，每台直线电机包括定子和安装于定子上的动子，n台直线电机的定子形成所述电磁发射轨道，所述火箭适配器分别与n台直线电机的动子相连，所述火箭安装于火箭适配器上，所述n台直线电机的定子沿火箭适配器的周向均匀布置；或所述n台直线电机的定子沿火箭适配器的径向均匀布置，n为偶数。 20.根据权利要求19所述的基于电磁推射的航天发射方法，其特征在于：直线电机的定子与水平面之间的角度为0～90度。
所属类别：	发明专利