本发明涉及一种电动力火箭及其发射装置，尤其是一种四涵道电动力火箭、发射装置及发射方法，属于飞行器领域。
背景技术：
目前，随着遥感技术，导航技术和电子技术的不断成熟，小型飞行器的制作成本越来越低，其应用规模与范围逐渐扩大。近年来，小型飞行器对工、农生产以及其他领域带来了便利，但也对公共安全带来了极大的隐患。
尽管有关部门针对小型飞行器设置了禁飞区，并逐步出台了相关管理办法，但小型飞行器恶意扰乱社会秩序的事情时有发生，需要将小型飞行器强制性拦截与捕捉。由于低空小型飞行器体积小、成本低、飞行路线灵活，不适合采用一般军用地对空拦截装置，特别是在机场等对无线电干扰要求严格的场所更不适合使用。
现有的小型飞行器拦截装置有无人机电磁信号干扰车，无人机地面捕捉网发射器等几种类型，普遍存在射程较短，无法实时跟踪目标，电磁干扰较强等缺点，应用场合较为局限，使用成本较高，无法大范围推广。
技术实现要素：
本发明的第一个目的是为了解决上述现有技术的缺陷，提供一种四涵道电动力火箭，该火箭自主追踪捕捉目标，采用四个涵道电机驱动，可通过独立控制每个涵道电机的转速来控制火箭姿态和运行轨道，可实现精准控制，保证了火箭飞行的灵活性。
本发明的第二个目的在于提供一种上述火箭的发射装置，该装置携带方便，机动性强，可随时随地精确发射火箭，不仅提高了打击精度，而且方便了用户的操作与使用。
本发明的第三个目的在于提供一种基于上述发射装置的发射方法。
本发明的第一个目的可以通过采取如下技术方案达到：
四涵道电动力火箭，包括壳体，所述壳体顶部铰接有整流罩，壳体外侧设有测距传感器和图像识别器，壳体底部四周设有相互对称的四个涵道电机，壳体内部设有电磁弹射器、电控系统和飞行控制系统，所述电磁弹射器上设有拦截网弹，所述电控系统分别与测距传感器、图像识别器、电磁弹射器、飞行控制系统连接，所述飞行控制系统分别与四个涵道电机连接，所述整流罩通过连接线与电磁弹射器连接。
进一步的，所述壳体内部分为上、下两个部分，上部分为电磁弹射舱，下部分为电控舱，所述电磁弹射器和拦截网弹设置在电磁弹射舱内，所述电控系统和飞行控制系统设置在电控舱内。
进一步的，所述测距传感器设置在壳体中部外侧，所述图像识别器设置在壳体上部外侧。
本发明的第二个目的可以通过采取如下技术方案达到：
上述火箭的发射装置，包括发射角度调节机构和旋转机构，所述发射角度调节机构固定在旋转机构上，发射角度调节机构用于安放火箭，并调节火箭的发射角度，所述旋转机构用于带动发射角度调节机构水平旋转。
进一步的，所述发射角度调节机构包括支架、发射轨道舱和第一电机，所述支架固定在旋转机构上，所述发射轨道舱用于安放火箭，所述第一电机设置在支架上，并通过转轴与发射轨道舱连接，用于带动发射轨道舱摆动，从而调节火箭的发射角度。
进一步的，所述发射轨道舱为十字形空间轨道舱。
进一步的，所述发射轨道舱的摆动方向两侧分别设有限位板。
进一步的，所述旋转机构包括旋转轴承盘、第一支撑座和第二电机，所述发射角度调节机构固定在第一支撑座上，所述第一支撑座固定在旋转轴承盘上，所述第二电机设置在第一支撑座上，并与第一支撑座连接，用于带动第一支撑座水平旋转，从而带动发射角度调节机构水平旋转。
进一步的，所述发射装置还包括第二支撑座，所述第二支撑座设置在旋转机构的底部。
进一步的，所述第二支撑座的底部设有万向轮。
本发明的第三个目的可以通过采取如下技术方案达到：
基于上述发射装置的发射方法，所述方法包括：
当被捕捉目标进入捕捉空域内，将火箭安放在发射角度调节机构上；
通过发射角度调节机构和旋转机构共同控制火箭的发射角度和发射方向，使火箭的顶部朝向被捕捉目标方向，实现火箭的初对准；
启动火箭，使火箭从发射角度调节机构上发射出去；
发射后的火箭追踪被捕捉目标，当火箭即将与被捕捉目标接触时，将拦截网弹从火箭顶部弹射出来，缠绕住被捕捉目标。
进一步的，所述发射后的火箭追踪被捕捉目标，当火箭即将与被捕捉目标接触时，将拦截网弹从火箭顶部弹射出来，缠绕住被捕捉目标，具体包括：
发射后的火箭通过图像识别器识别被捕捉目标，以及通过测距传感器测量火箭与被捕捉目标之间的距离，进而通过电控系统将信号传递至飞行控制系统；
通过飞行控制系统独立控制每个涵道电机的转速和推力，根据被捕捉目标的位置变化情况不断调整火箭的运行轨道和飞行姿态，使火箭顶部始终对准被捕捉目标；
当火箭即将与被捕捉目标接触时，电控系统控制电磁弹射器开始工作，此时电磁弹射器处于弹射状态，拉动连接线，将整流罩打开，进而将拦截网弹从火箭顶部弹射出来；
拦截网弹释放后打开，缠绕住被捕捉目标。
本发明相对于现有技术具有如下的有益效果：
1、本发明的火箭为纯电动火箭，安全性较高，机动性较强，可控性较强，动力部分采用四个涵道电机驱动，可通过独立控制每个电机的转速来控制火箭姿态和运行轨道，可实现精准控制，相比传统的依靠舵面转向的转向机构，精度和可控性更高；其采用电磁弹射器释放拦截网弹，具备反应灵敏，可靠性高，可重复使用等优点；通过图像识别器实现对被捕捉目标的追踪，以及通过测距传感器获得被捕捉目标的相对位置，此外通过测距传感器还可以传递火箭与地面之间的距离信号，进而控制四涵道电机协同工作，实现火箭平稳降落回收，降低使用成本。
2、本发明的火箭壳体内部分为上、下两个部分，上部分为电磁弹射舱，下部分为电控舱，电磁弹射器及其填装的拦截网弹设置在电磁弹射舱内，电控系统和飞行控制系统设置在电控舱内，通过设置电磁弹射舱和电控舱，将弹射部分和控制部分分开，以便更好地安装与维护。
3、本发明的发射装置设计了发射角度调节机构和旋转机构，通过发射角度调节机构可以安放火箭，并调节火箭的发射角度，通过旋转机构可以带动发射角度调节机构水平旋转，以调整火箭的发射方向，具备了三个自由度，可实现较为精准的火箭初对准功能。
4、本发明的发射装置中，发射角度调节机构的发射轨道舱为一个十字形空间轨道舱，火箭可在发射轨道舱中顺畅滑行，可以进一步帮助火箭实现初对准。
5、本发明的发射装置中，可以在发射角度调节机构的发射轨道舱摆动方向两侧分别设置限位板，以限定发射轨道舱的摆动角度，使得火箭能够竖直向上发射或倾斜向上发射，保证火箭射向空中。
6、本发明的发射装置中，在旋转机构的底部可以设置一个支撑座，该支撑座可以支撑发射角度调节机构和旋转机构的重量，并且该支撑座的底部还可以设置万向轮，通过万向轮可以方便地进行发射装置的搬运与移动。
附图说明
图1是本发明实施例1的四涵道电动力火箭的立体结构图。
图2是本发明实施例1的四涵道电动力火箭的剖视结构图。
图3是本发明实施例1的发射装置结构图。
图4是本发明实施例1的发射装置安放火箭的示意图。
其中，1-壳体，2-整流罩，3-测距传感器，4-图像识别器，5-涵道电机，6-电磁弹射器，7-电控系统，8-飞行控制系统，9-连接线，10-拦截网弹，11-电磁弹射舱，12-电控舱，13-动力电池，14-支架，15-发射轨道舱，16-第一电机，17-旋转轴承盘，18-第一支撑座，19-第二电机，20-第一转轴，21-第二转轴，22-限位板，23-第二支撑座，24-万向轮。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1：
如图1和图2所示，本实施例提供了一种四涵道电动力火箭，该火箭可以用于拦截小型飞行器，其包括壳体1、整流罩2、测距传感器3、图像识别器4、涵道电机5、电磁弹射器6、电控系统7和飞行控制系统8，其中整流罩2、测距传感器3、图像识别器4、涵道电机5为壳体1的外部结构，电磁弹射器6、电控系统7和飞行控制系统8为壳体1的内部结构。
所述壳体1与传统动力火箭的外壳体相同，都为圆柱形结构，且顶部开口。
所述整流罩2安装在壳体1顶部，与壳体1顶部铰接，可以更方便地使整流罩2打开，整流罩2还通过连接线9与电磁弹射器6连接，整流罩2的开合由电磁弹射器6控制。
所述测距传感器3优选采用测距传感器，其安装在壳体1中部外侧，并与电控系统7连接，主要用于测量火箭与被捕捉目标(如小型飞行器)之间的距离，获得被捕捉目标的相对位置；此外，在火箭进入回收状态时，通过测距传感器3可以传递火箭与地面之间的距离信号，进而控制涵道电机5协同工作，实现火箭平稳降落回收，降低使用成本。
所述图像识别器4安装在壳体1上部外侧，并与电控系统7连接，用于识别被捕捉目标，实现对被捕捉目标的追踪。
所述涵道电机5有四个，四个涵道电机5相互对称地安装在壳体1底部四周，并与飞行控制系统8连接，通过飞行控制系统8，可以独立控制每个涵道电机5的转速和推力来控制火箭飞行轨道和飞行姿态，可实现精准控制，相比传统的依靠舵面转向的转向机构，精度和可控性更高。
所述电磁弹射器6设置在壳体1内部，并与电控系统7连接，电磁弹射器6的弹射部位上填装有拦截网弹10，火箭初始状态时，电磁弹射器6处于压缩状态，拦截网弹10处于闭合状态，当电磁弹射器6接收到电控系统7的命令开始工作时，电磁弹射器6会处于弹射状态，开始弹射后，连接线2被拉紧，进而打开整流罩1，拦截网弹10将会被电磁弹射器6弹出，进而对被捕捉目标进行捕捉。
所述电控系统7设置在壳体1内部，并与飞行控制系统8连接，用于收集测距传感器3和图像识别器4传来的信号，并将信号传递至飞行控制系统8。
所述飞行控制系统8设置在壳体1内部，飞行控制系统8通过接收电控系统7传递的信号，独立控制每个涵道电机5的转速和推力，进而改变火箭飞行轨道与飞行姿态，控制火箭精准跟踪目标。
优选地，本实施例的壳体1内部分为上、下两个部分，上部分为电磁弹射舱11，下部分为电控舱12，电磁弹射器6及其填装的拦截网弹10设置在电磁弹射舱11内，电控系统7和飞行控制系统8设置在电控舱12内，通过设置电磁弹射舱11和电控舱12，将弹射部分和控制部分分开，以便更好地安装与维护，进一步地，电控舱12内还设有动力电池13，动力电池13可以为火箭中所有电气元件供电。
综上所述，本发明的火箭为纯电动火箭，安全性较高，机动性较强，可控性较强，动力部分采用四个涵道电机驱动，可通过独立控制每个电机的转速来控制火箭姿态和运行轨道，可实现精准控制，相比传统的依靠舵面转向的转向机构，精度和可控性更高；其采用电磁弹射器释放拦截网弹，具备反应灵敏，可靠性高，可重复使用等优点；通过图像识别器实现对被捕捉目标的追踪，以及通过测距传感器获得被捕捉目标的相对位置，此外通过测距传感器还可以传递与地面距离信号，进而控制四涵道电机协同工作，实现火箭平稳降落回收，降低使用成本。
如图3所示，本实施例还提供了一种上述火箭的发射装置，该发射装置包括发射角度调节机构和旋转机构，发射角度调节机构包括支架14、发射轨道舱15和第一电机16，旋转机构包括旋转轴承盘17、第一支撑座18和第二电机19。
进一步地，支架14固定在第一支撑座18上，其由两根左右对称的立杆组成；发射轨道舱15用于安放火箭，如图4所示，发射轨道舱15优选为一个十字形空间轨道舱，火箭可在发射轨道舱15中顺畅滑行，发射轨道舱15的作用可以帮助火箭实现初对准，提高捕捉命中率；第一电机16设置在支架14上，具体设置在支架14的一根立杆内侧，从图中可以看到，本实施例设置在右边立杆内侧，并通过第一转轴20与发射轨道舱15的右侧连接，用于带动发射轨道舱15前后摆动，从而调节火箭的发射角度。
为了提高发射轨道舱15的摆动效果，支架14的另一根立杆，即左边立杆通过第二转轴21与发射轨道舱15的左侧连接，支架14通过第一转轴20、第二转轴21可以支撑发射轨道舱15，第一电机16通过第一转轴20驱动后，第二转轴21也起到了传动的作用，顺利带动发射轨道舱15前后摆动。
此外，由于火箭必须射向空中，火箭只能是竖直向上发射或倾斜向上发射，水平发射和倾斜向下发射都是不必要的，因此本实施例在发射轨道舱15的摆动方向两侧(即前后位置)分别设有限位板22，以限定发射轨道舱15的摆动角度，该限位板22也第一支撑座18上。
进一步地，第一支撑座18固定在旋转轴承盘17上，第二电机19设置在第一支撑座18上，并与第一支撑座18连接，由于旋转轴承盘17的作用，第二电机19可以通过齿轮、皮带等方式带动第一支撑座18水平旋转，从而带动支架14水平旋转，以调节火箭的发射方向。
优选地，本实施例的发射装置还包括第二支撑座23，第二支撑座23设置在旋转机构的底部，具体安装在旋转轴承盘17的底部，可以支撑发射角度调节机构和旋转机构的重量；此外，第二支撑座23的底部还可以设置万向轮24，本实施例的第二支撑座23呈矩形结构，相应地，万向轮24也设置四个，四个万向轮24设置在第二支撑座23的四个角上，通过万向轮24可以方便地进行发射装置的搬运与移动。
为了实现发射角度调节机构和旋转机构的同时控制，可以将第一电机16和第二电机19与同一控制单元连接，该控制单元可以是设置在发射装置上的控制器，该控制器集成了微处理器(如单片机)、电机驱动器等，也可以是设置在发射装置外部的计算机，计算机的插槽插入运动控制卡，该运动控制卡连接电机驱动器。
如图1～图4所示，本实施例的发射装置发射四涵道电动力火箭的具体原理如下：
S1、当被捕捉目标(如小型飞行器)进入捕捉空域内，将火箭安放在发射角度调节机构的发射轨道舱15中。
S2、通过发射角度调节机构的第一电机16和旋转机构的第二电机19共同控制火箭的发射角度和发射方向，使火箭的顶部朝向被捕捉目标方向，实现火箭的初对准。
S3、启动火箭，使火箭从发射角度调节机构的发射轨道舱15中发射出去。
S4、发射后的火箭通过图像识别器4识别被捕捉目标，以及通过测距传感器3测量火箭与被捕捉目标之间的距离，进而通过电控系统7将信号传递至飞行控制系统8。
S5、通过飞行控制系统8独立控制每个涵道电机5的转速和推力，根据被捕捉目标的位置变化情况不断调整火箭的运行轨道和飞行姿态，使火箭顶部始终对准被捕捉目标；
S6、当火箭即将与被捕捉目标接触时，说明火箭与被捕捉目标之间的距离小于设定的距离阈值，电控系统7控制电磁弹射器6开始工作，此时电磁弹射器6处于弹射状态，拉动连接线，将整流罩打开，进而将拦截网弹10从火箭顶部弹射出来；
S7、拦截网弹10释放后打开，缠绕住被捕捉目标，使被捕捉目标失去动力与操控功能进而坠落。
S8、拦截工作结束后，火箭进入回收状态，飞行控制系统8会控制四个涵道电机5，使四个涵道电机5的转速和推力相同，保持火箭壳体的垂直，以较慢的速度降落，实现回收。
综上所述，本发明的发射装置设计了发射角度调节机构和旋转机构，通过发射角度调节机构可以安放火箭，并调节火箭的发射角度，通过旋转机构可以带动发射角度调节机构旋转，以调整火箭的发射方向，具备了三个自由度，可实现较为精准的火箭初对准功能。
以上所述，仅为本发明专利较佳的实施例，但本发明专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利所公开的范围内，根据本发明专利的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都属于本发明专利的保护范围。