电磁卫星弹射器的制作方法

本发明是一种新型的卫星发射领域，尤其是一种电磁加速的卫星弹射装置。

背景技术：

卫星发射技术已经较为成熟，大多使用的是多级火箭发射，但是卫星发射的火箭都是一次性的，因此卫星的发射成本非常高，尤其是空间站的建设耗资巨大，因此科学家们寻求一种低成本卫星发射技术，其中一种是一级火箭回收技术，但技术不成熟，回收的火箭要经过修理才能再次使用。

技术实现要素：

本发明的目的在于设计一种能多次使用的卫星发射装置，并且发射一次后能连续再次发射新型低成本卫星发射技术。

本发明实现该功能所采用的技术方案是：一种电磁加速的卫星弹射装置；它主要包括：支架、加速轨道、卫星加速仓、轨道弹开器；如图1所示，支架由支架底座、支架长支腿、支架短支腿组成，支架长支腿，支架短支腿的一端固定在支架底座上，加速轨道由前后两排支架长支腿、支架短支腿竖直夹持在中间，其中加速轨道（如图2所示）由轨道大圈和轨道小圈组成，轨道大圈和轨道小圈由固定铰链相连，轨道大圈与右固定板相连，轨道小圈与左固定板相连，铰链如图10所示，由左固定板、右固定板、铰链轴组成，左固定板和右固定板由铰链轴相连，限制左固定板和右固定板只能绕着铰链轴转动；轨道弹开器的外壳底边固定在两支架短支腿的上端，顶角顶在轨道小圈的内环边缘；如图3所示加速轨道的拆解图，轨道大圈由大圈主体、电磁铁组成，其中大圈主体（如图4所示）由大圈主体外壳及分布在上下左右相互对称的上凸槽、下凸槽、外凸槽、内凸槽、大圈内腔组成，电磁铁以阵列的形式均匀分布在上凸槽、下凸槽、外凸槽、内凸槽的两侧，轨道小圈的结构和轨道大圈一样都是由上凸槽、下凸槽、外凸槽、内凸槽及其两侧的电磁铁组成，轨道大圈和轨道小圈并在一起可组成一个完整的圆环，轨道大圈占四分之三，轨道小圈占四分之一；卫星加速仓的结构如图5所示，由卫星仓主体、仓体内翼、仓体上翼、仓体外翼、仓体下翼、永磁铁、卫星组成，卫星仓主体是圆弧形的圆环，其弧度与加速轨道的弧度相同，卫星仓主体上下左右分布有仓体上翼、仓体下翼、仓体外翼、仓体内翼四个侧翼，仓体上翼、仓体下翼、仓体外翼、仓体内翼上以阵列的形式均匀分布着永磁铁；如图11所示，卫星仓的尾端有一个圆环形的挡环，挡环的边缘焊接在卫星仓主体的尾端，当卫星装入卫星加速仓后会被挡换环挡在里面；当发射卫星时装有卫星的卫星加速仓装入加速轨道内后，卫星加速仓的仓体上翼、仓体下翼、仓体外翼、仓体内翼分别嵌入上凸槽、下凸槽、外凸槽、内凸槽内，嵌入后电磁铁与永磁铁之间的配合形成加速轨；仓体上翼与上凸槽配合形成上加速轨，仓体下翼与下凸槽配合形成下加速轨，仓体内翼与内凸槽配合形成内加速轨，仓体外翼与外凸槽配合形成外加速轨，其上加速轨和下加速轨的作用是利用电磁铁和永磁铁之间的作用力来抵消卫星加速仓加速过程中由于旋转而产生的离心力，内加速轨和外加速轨的作用是利用电磁铁和永磁铁之间的作用力来加速卫星加速仓。轨道弹开器的结构如图6所示，由弹簧、弹射杆、回形卡条、顶角小轴、顶角、弹开器外壳组成，其中弹开器外壳如图8所示，由外壳底边、导槽、杆孔、卡条挡块组成；弹射杆如图9所示，由主杆、弹簧挡块、挡销、小轴轴孔组成；弹射杆的主杆与弹开器外壳的杆孔配合在一起，弹射杆两端的挡销卡在弹开器外壳的导槽内，而弹簧套在弹射杆的主杆上，一端定在主杆的弹簧挡块上，一端顶在弹射器外壳的外壳底边上，主杆的下端通过小轴轴孔及顶角小轴与顶角相连，弹射器是储能装置，当压缩弹簧时储存能量回形卡条伸入挡销与卡条挡块之间，让弹簧处于压缩状态，当回形卡条抽出时弹簧伸展，瞬间放出能量。

发射卫星时，将轨道小圈打开（如图2所示），轨道小圈沿着链接轨道大圈和轨道小圈的铰链轴旋转90度，将装有卫星的卫星加速仓装入轨道内，盖上轨道小圈，然后把加速轨道内的空气抽出，形成真空；此时的轨道弹开器处于储能状态，之后对轨道上的电磁铁通电进行加速，内加速轨和外加速轨是用来对卫星加速仓加速用的，内加速轨和外加速轨的原理一样，以外加速轨为例进行介绍，其中外加速轨的展开剖视图如图12所示，电磁铁一和电磁铁二下端为n极，永磁铁一和永磁铁二朝上的磁极为s极，电磁铁一和电磁铁二对永磁铁一和永磁铁二产生向前的吸力，电磁铁三和电磁铁四下端为s极，永磁铁三和永磁铁四朝上的一端为n极，电磁铁三和电磁铁四对永磁铁一和永磁铁二产生向前的吸力的同时，对永磁铁三和永磁铁四产生向前的吸力推动永磁铁往前运动，由于永磁铁与仓体外翼固定在一起，卫星加速仓也会跟随着永磁铁往前运动，当永磁铁三和永磁铁四运动到与电磁铁三和电磁铁四平齐的时候，所有的电磁铁的磁极变为相反的磁极，n极变为s极，s极变为n极；再重复上述的过程对卫星加速仓沿顺时针方向加速；所有内加速轨和外加速轨的永磁铁朝上的磁极为n极s极交替排列，而电磁铁朝下的磁极n极s极交替变化，反复对卫星加速仓加速。上加速轨和下加速轨的作用是平衡卫星加速仓加速过程中由于转动产生的离心力，上加速轨和下加速轨的原理一样，以上加速轨为例进行介绍，上加速轨的剖视图如图7所示，开始加速的时候，外侧电磁铁和内侧电磁铁朝下的一端为n极，外侧永磁铁和内侧永磁铁朝向电磁铁的一侧磁极为n极，永磁铁与仓体上翼相连，外侧电磁铁与外侧永磁铁产生斥力，内侧电磁铁与内侧永磁铁产生斥力，两侧的斥力把固定有永磁铁的仓体上翼固定在中间，在加速过程中，随着卫星加速仓的速度越来越快，离心力也会越来越大，内电磁铁的通电电流减小，使内电磁铁的磁性减弱，内电磁铁与内永磁铁之间的斥力减小，而外电磁铁与外永磁铁之间的斥力不变，仓体上翼受到的两斥力之间形成一个斥力差，用这个斥力差来平衡离心力，卫星加速仓的速度慢慢加快过程中，内电磁铁中的电流越来越小，直到没有，之后转变电流的方向，电磁铁的磁极变为s极，内电磁铁与内永磁铁之间的斥力变为引力，与外电磁铁与外永磁铁之间的斥力相加到一起来平衡变得非常大的离心力，加速仓的速度再增大时，内外电磁铁中的电流也随着增加始终平衡增加的离心力。当卫星加速仓的速度达到发射速度后，即宇宙第一速度或超过宇宙第一速度，在卫星加速仓从轨道小圈进入轨道大圈的瞬间抽出卫星弹开器的回型卡条，此时弹簧伸展瞬间释放能量，推动弹射杆及其上端的顶角向上运动，把轨道小圈弹开到竖直位置（如图2所示），正在沿轨道大圈运动的卫星加速仓运动到轨道大圈的下端发射出去，由于空阻力的作用迫使卫星和卫星仓主体分离，卫星在惯性的作用下达到预定的发射轨道，完成卫星发射。

本发明的有益效果：发射器可以反复使用，不需要火箭推动，简约能源，大大降低卫星的发射成本，在空间站的建设与维护过程中可以往空间站运送物资，具有很强的实用性。

附图说明：

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

附图1是本发明主体的立体图，图2是本发明轨道打开的立体图，图3是加速轨道拆解图，图4是大圈主体立体图，图5是装有卫星的卫星加速仓立体图，图6是轨道弹开器的立体图，图7是上加速轨剖面图，图8是弹开器外壳立体图，图9是弹射杆立体图，图10是固定铰链立体图，图11是外加速轨的剖面图,12卫星加速仓尾部示意图。

图中，101支架底座，102支架长支腿，103加速轨道，104固定铰链，105轨道弹开器，106支架短支腿，

201轨道大圈，202轨道小圈，203卫星加速仓，301大圈主体，302电磁铁，303小圈主体，401大圈主体外壳，402上凸槽，403外凸槽，404大圈内腔，405下凸槽，406内凸槽，501卫星仓主体，502仓体内翼，503仓体上翼，504仓体外翼，505仓体下翼，506永磁铁，507卫星，508挡环，601弹簧，602弹射杆，603回形卡条，604顶角小轴，605顶角，606弹开器外壳，701内永磁铁，702外永磁铁，703内电磁铁，704外电磁铁，705上吐槽侧边，801外壳底边，802导槽，803杆孔，804卡条挡块，901主杆，902弹簧挡块，903挡销，904小轴轴孔,1001左固定板，1002右固定板，1003铰链轴，1101电磁铁一，1102电磁铁二,1103电磁铁三，1104电磁铁四，1105永磁铁一，1106永磁铁二，1107永磁铁三，1108永磁铁四，504仓体外翼，1110外凸槽侧边。

具体实施方式：

一种电磁加速的卫星弹射装置；它主要包括：支架、加速轨道（103）、卫星加速仓（203）、轨道弹开器（105）；如图1所示，支架由支架底座（101）、支架长支腿（102）、支架短支腿（106）组成，支架长支腿（102），支架短支腿（106）的一端固定在支架底座（101）上，加速轨道（103）由前后两排支架长支腿（102）、支架短支腿（106）竖直夹持在中间，其中加速轨道（103）（如图2所示）由轨道大圈（201）和轨道小圈（202）组成，轨道大圈（201）和轨道小圈（202）由固定铰链（104）相连，轨道大圈（201）与右固定板（1002）相连，轨道小圈（202）与左固定板（1001）相连，固定铰链（104）如图10所示，由左固定板（1001）、右固定板（1002）、铰链轴（1003）组成，左固定板（1001）和右固定板（1002）由铰链轴（1003）相连，限制左固定板（1001）和右固定板（1002）只能绕着铰链轴（1003）转动；轨道弹开器（105）的外壳底边（801）固定在两支架短支腿（106）的上端，顶角（605）顶在轨道小圈（202）的内环边缘；如图3所示加速轨道的拆解图，轨道大圈（201）由大圈主体（301）、电磁铁（302）组成，其中大圈主体（301）（如图4所示）由大圈主体外壳（401）及分布在上下左右相互对称的上凸槽（402）、下凸槽（405）、外凸槽（403）、内凸槽（406）、大圈内腔（404）组成，电磁铁（302）以阵列的形式均匀分布在上凸槽（402）、下凸槽（405）、外凸槽（403）、内凸槽（406）的两侧，轨道小圈（203）的结构和轨道大圈（201）一样都是由上凸槽（402）、下凸槽（405）、外凸槽（403）、内凸槽（406）及其两侧的电磁铁（302）组成，轨道大圈（201）和轨道小圈（202）并在一起可组成一个完整的圆环，轨道大圈（201）占四分之三，轨道小圈（202）占四分之一；卫星加速仓（203）的结构如图5所示，由卫星仓主体（501）、仓体内翼（502）、仓体上翼（503）、仓体外翼（504）、仓体下翼（505）、永磁铁（506）、卫星（507）组成，卫星仓主体（501）是圆弧形的圆管，其弧度与加速轨道（103）的弧度相同，卫星仓主体（501）上下左右分布有仓体上翼（503）、仓体下翼（505）、仓体外翼（504）、仓体内翼（502）四个侧翼，仓体上翼（503）、仓体下翼（505）、仓体外翼（504）、仓体内翼（502）上以阵列的形式均匀分布着永磁铁（506）；如图12所示，卫星加速仓（203）的尾端有一个圆环形的挡环（508），挡环（508）的边缘焊接在卫星仓主体（501）的尾端，当卫星（507）装入卫星加速仓（203）后会被挡环（508）挡在里面；当发射卫星时装有卫星（507）的卫星加速仓（203）装入加速轨道（103）内后，卫星加速仓（203）的仓体上翼（503）、仓体下翼（505）、仓体外翼（504）、仓体内翼（502）分别嵌入上凸槽（402）、下凸槽（405）、外凸槽（403）、内凸槽（406）内，嵌入后电磁铁（302）与永磁铁（506）之间的配合形成加速轨；仓体上翼（503）与上凸槽（402）配合形成上加速轨，仓体下翼（505）与下凸槽（405）配合形成下加速轨，仓体内翼（502）与内凸槽（406）配合形成内加速轨，仓体外翼（504）与外凸槽（403）配合形成外加速轨，其上加速轨和下加速轨的作用是利用电磁铁（302）和永磁铁（506）之间的作用力来抵消卫星加速仓（203）加速过程中由于旋转而产生的离心力，内加速轨和外加速轨的作用是利用电磁铁（302）和永磁铁（506）之间的作用力来加速卫星加速仓（203）。轨道弹开器（105）的结构如图6所示，由弹簧（601）、弹射杆（602）、回形卡条（603）、顶角小轴（604）、顶角（605）、弹开器外壳（606）组成，其中弹开器外壳（606）如图8所示，由外壳底边（801）、导槽（802）、杆孔（803）、卡条挡块（804）组成；弹射杆（602）如图9所示，由主杆（901）、弹簧挡块（902）、挡销（903）、小轴轴孔（904）组成；弹射杆（602）的主杆（901）与弹开器外壳（606）的杆孔（803）配合在一起，弹射杆（602）两端的挡销（903）卡在弹开器外壳（606）的导槽（802）内，而弹簧（601）套在弹射杆（602）的主杆（901）上，一端定在主杆（901）的弹簧挡块（902）上，一端顶在弹开器外壳（606）的外壳底边（801）上，主杆（901）的下端通过小轴轴孔（904）及顶角小轴（604）与顶角（605）相连，轨道弹开器（105）是储能装置，当压缩弹簧（601）时储存能量回形卡条（603）伸入挡销（903）与卡条挡块（804）之间，让弹簧（601）处于压缩状态，当回形卡条（603）抽出时弹簧（601）伸展，瞬间放出能量，用此能量可快速弹开轨道小圈（202）。

发射卫星时，将轨道小圈（202）打开（如图2所示），轨道小圈（202）沿着链接轨道大圈（201）和轨道小圈（202）的铰链轴（1003）旋转90度，将装有卫星（507）的卫星加速仓（203）装入轨道内，然后盖上轨道小圈（202），然后把加速轨道(103)内的空气抽出，形成真空；此时的轨道弹开器(105)处于储能状态，之后对轨道上的电磁铁（302）通电进行加速，内加速轨和外加速轨是用来对卫星加速仓（203）加速用的，内加速轨和外加速轨的原理一样，以外加速轨为例进行介绍，其中外加速轨的展开剖视图如图12所示，电磁铁一（1101）和电磁铁二（1102）下端为n极，永磁铁一(1105)和永磁铁二（1106）朝上的磁极为s极，电磁铁一（1101）和电磁铁二（1102）对永磁铁一（1105）和永磁铁二（1106）产生向前的吸力，电磁铁三（1103）和电磁铁四（1104）下端为s极，永磁铁三（1107）和永磁铁四（1108）朝上的一端为n极，电磁铁三（1103）和电磁铁四（1104）对永磁铁一（1105）和永磁铁二（1106）产生向前的吸力的同时，对永磁铁三（1107）和永磁铁四（1108）产生向前的吸力推动永磁铁（506）往前运动，由于永磁铁（506）与仓体外翼（504）固定在一起，卫星加速仓（203）也会跟随着永磁铁（506）往前运动，当永磁铁三（1107）和永磁铁四（1108）运动到与电磁铁三（1103）和电磁铁四（1104）平齐的时候，所有的电磁铁（302）的磁极变为相反的磁极，n极变为s极，s极变为n极；再重复上述的过程对卫星加速仓（203）沿加速轨道（103）顺时针方向加速；所有内加速轨和外加速轨的永磁铁朝上的磁极为n极s极交替排列，而电磁铁（302）朝下的磁极n极s极交替变化，反复对卫星加速仓（203）加速。上加速轨和下加速轨的作用是平衡加速过程中卫星加速仓（203）由于绕加速轨道中心转动产生的离心力，上加速轨和下加速轨的原理一样，以上加速轨为例进行介绍，上加速轨的剖视图如图7所示，开始加速的时候，外电侧磁铁（704）和内侧电磁铁（703）朝下的一端为n极，外永磁铁（702）和内永磁铁（701）朝向电磁铁的一侧磁极为n极，永磁铁（506）与仓体上翼（503）相连，外电磁铁（704）与外永磁铁（702）产生斥力，内电磁铁（704）与内永磁铁（701）产生斥力，两侧的斥力把固定有永磁铁（506）的仓体上翼（503）固定在中间，在加速过程中，随着卫星加速仓（203）的速度越来越快，离心力也会越来越大，内电磁铁（703）的通电电流减小，使内电磁铁（703）的磁性减弱，内电磁铁（704）与内永磁铁（701）之间的斥力减小，而外电磁铁（704）与外永磁铁（702）之间的斥力不变，仓体上翼（503）受到的两斥力之间形成一个斥力差，用这个斥力差来平衡离心力，卫星加速仓（203）的速度慢慢加快过程中，内电磁铁（703）中的电流越来越小，直到没有，之后转变电流的方向，电磁铁（302）的磁极变为s极，内电磁铁（703）与内永磁铁（701）之间的斥力变为引力，与外电磁铁（704）与外永磁铁（702）之间的斥力相加到一起来平衡变得非常大的离心力，卫星加速仓（203）的速度再增大时，内电磁铁（703）、外电磁铁（704）中的电流也随着增加始终平衡增加的离心力。当卫星加速仓（203）的速度达到发射速度后，即宇宙第一速度或超过宇宙第一速度，在卫星加速仓（203）从轨道小圈（202）进入轨道大圈（201）的瞬间抽出轨道弹开器（105）的回型卡条（603），此时弹簧（601）伸展瞬间释放能量，推动弹射杆（602）及其上端的顶角（605）向上运动，把轨道小圈（202）弹开到竖直位置（如图2所示），正在沿轨道大圈（201）运动的卫星加速仓（203）运动到轨道大圈（201）的下端开口处发射出去，由于空阻力的作用迫使卫星（507）和卫星仓主体（501）分离，卫星（507）在惯性的作用下达到预定的发射轨道，完成卫星发射。