本發(fā)明將克服傳統(tǒng)運載器所載燃料有限,停滯太空時間短,成本高的缺點,將多種驅(qū)動模式和獲取能量的方法系統(tǒng)集成,開發(fā)出一種能量來源多元化,驅(qū)動模式多元化,從而能遂行多樣性的太空任務(wù)的飛船運載器。除傳統(tǒng)的氫氧噴氣發(fā)動機之外,更有微波發(fā)動機和密閉驅(qū)動推進系統(tǒng)。后兩種驅(qū)動模式不依賴向外環(huán)境噴射高質(zhì)量物質(zhì)以獲取飛船動力,而是以循環(huán)利用介質(zhì)將來自太空的太陽能發(fā)電站以無線電射頻和微波傳輸能量,轉(zhuǎn)化為飛船運載器的動能。從而極大地提高了運載器滯留太空的時間和運載器的多用途化,突破了太空運載器所攜燃料有限、滯留太空時間短的局限性,極大地方便了太空事業(yè)上的發(fā)展。
背景技術(shù):
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反沖運動在自然界隨處可見,而在人類社會運用噴射技術(shù)則是源于古代中國,而火箭的大發(fā)展來自上個世紀,這些偉大的發(fā)明讓衛(wèi)星上天、載人宇航成功,極大地推進了諸如航空航天及宇航事業(yè)的發(fā)展。然而,這種以前靠燃料燃燒,從而實現(xiàn)噴射推進的技術(shù),由于運載器所攜燃料的有限,就突出了它的局限性。以向外環(huán)境釋放有限載荷的物質(zhì)為手段,而所載物質(zhì)有一定的數(shù)量,無論燃料還是運載器里的物質(zhì),在向外環(huán)境釋放以獲取動能的過程中,都逐步減少,限制了這種驅(qū)動模式持續(xù)的時間,即這種驅(qū)動模式耗盡燃料或物質(zhì)后將不可持續(xù)獲得驅(qū)動和機動能力。
為了長時間在太空中可持續(xù)工作,人們設(shè)計了不同于上述模式的驅(qū)動方式,著名的有微波驅(qū)動方式。該方式在中國做出了實體模型,其運載器實現(xiàn)了不再以向外環(huán)境噴射大量物質(zhì)也能夠獲取動能的方法。本發(fā)明不但繼承傳統(tǒng)的氫氧火箭發(fā)動機及微波驅(qū)動方式,還提出電子直線加速器驅(qū)動和更致力于另一種“密閉驅(qū)動方式”。從而形成了多能量來源多模式驅(qū)動的太空運載器設(shè)計。
在多模式驅(qū)動中,其中一種是常規(guī)的氫氧發(fā)動機,一種是微波發(fā)動機,一種是電子直線加速器驅(qū)動,而另外的“密閉驅(qū)動方式”系統(tǒng)分為兩種,其中一種方式是以密閉管道一端噴射可循環(huán)利用的物質(zhì),記為M,另一端發(fā)射特定頻率的激光束,通過多普勒效應(yīng)降低飛行中M物質(zhì)的動能,從而實現(xiàn)M物質(zhì)的反沖動能大部分轉(zhuǎn)化為運載器的動能。另一種方式是以水為能量轉(zhuǎn)化介質(zhì),將內(nèi)置于封閉管道一端的脈沖氫氧噴氣發(fā)動機的噴氣反沖的動能轉(zhuǎn)化為運載器的動能。上述兩種密閉驅(qū)動方式均不向外環(huán)境釋放物質(zhì),其物質(zhì)運行均在密封的管道中,從而實現(xiàn)飛船動能的獲取。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
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一種適合于太空飛行的多模式驅(qū)動運載系統(tǒng)
本運載器系統(tǒng)的特點:
1.能量來源由三部分構(gòu)成:一是運載器本身攜帶的氫氣和氧氣燃料;二是運載器本身攜帶的太陽能電池板獲取太陽能;三是接受從太空太陽能發(fā)電站或地面上以無線電射頻和微波傳輸來的能量。
2.本運載器具有對應(yīng)的多種驅(qū)動模式。一種是常規(guī)的氫氧噴氣發(fā)動機以噴氣反沖驅(qū)動;第二種是一微波驅(qū)動器驅(qū)動;第三種是電子直線加速器驅(qū)動;第四種是“密閉驅(qū)動模式”驅(qū)動。而密閉驅(qū)動模式有兩種:一種是“內(nèi)置氫氧脈沖噴氣——液氮氣冷系統(tǒng)”為核心的驅(qū)動模式;第二種是“M物質(zhì)脈沖噴射——激光多普勒效應(yīng)降低M物質(zhì)動能和降溫系統(tǒng)”為核心的驅(qū)動模式,具體實施有中樞控制系統(tǒng)統(tǒng)籌兼顧施行。
3.本發(fā)明所開發(fā)的太空運載器將解決經(jīng)年累月在太空執(zhí)行運載任務(wù),包括將偏離軌道的衛(wèi)星送入設(shè)計軌道;本身就可作為一顆可變軌衛(wèi)星使用及遂行其它多樣性太空任務(wù)。
附圖說明如下:
圖1是“密閉驅(qū)動模式一”原理示意圖,其中具體內(nèi)容為:1、M物質(zhì)噴射發(fā)生器;2、激光發(fā)射器;3、M物質(zhì)回收循環(huán)利用器
圖1是本專利之“密閉驅(qū)動模式一”實施裝置的示意圖。該示意圖表明M物質(zhì)作為載體,在激光作用下,將M物質(zhì)的反沖動能轉(zhuǎn)化為飛船運載器的動能。
圖2是“密閉驅(qū)動模式二”原理示意圖。
具體實施方式:
下面結(jié)合附圖給出一個非限定性的實施例子并對本專利作進一步的闡述。1作為M物質(zhì)噴射發(fā)生器將M物質(zhì)向右方向噴射,獲取飛船向左方向的反沖力。2作為激光發(fā)射器,發(fā)射特定頻率的激光束,降低被噴出的M物質(zhì)的能量,從而實現(xiàn)利用M物質(zhì)的反沖力將能量轉(zhuǎn)化為飛船運載器的動能。至于反沖介質(zhì)M物質(zhì)的改進、M物質(zhì)噴射發(fā)生器和激光發(fā)射器2,以及M物質(zhì)循環(huán)利用裝置3的替代、改進方案,這些改進變化和調(diào)整同樣落入本發(fā)明專利的權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。
圖2是“密閉驅(qū)動模式二”原理示意圖,其中具體內(nèi)容為:4:氫氧脈沖發(fā)動機,5:液氮氣化冷凝系統(tǒng),6:支氣管狀冷凝管,7:抽真空設(shè)備,8:氮氣與水分離中氮氣液化系統(tǒng),9:液態(tài)水電離成氫氣和氧氣系統(tǒng),10:低軌道水汽和氮氣獲取系統(tǒng):在運載或?qū)iT為獲取水汽的飛行中,收集空氣中的水和氮氣。
噴氣驅(qū)動系統(tǒng):在矯正飛行姿態(tài)或需要較大動力時改為噴氣驅(qū)動為主要動力。
密閉驅(qū)動中樞控制系統(tǒng):為了使內(nèi)噴氣管始終處于負壓的狀態(tài),方便使液氮氣化快速冷凝高溫、高壓的脈沖水汽噴射流,使其動能快速降低,實現(xiàn)較大的“噴射的動能E1到達內(nèi)噴管的另一端時的動能E2”能量差,從而使運載器整體上在內(nèi)噴射條件下有一個較大的動能。
附圖2中的液氮氣化冷凝系統(tǒng)由兩部分組成。一部分是液氮氣化冷凝系統(tǒng),一部分是封閉的管狀空管和支氣管狀冷凝管,目的是增加冷凝空間,使氫氧脈沖發(fā)動機噴射出的高溫、高壓氣體水分子瞬間降低動能、降低溫度,從而使載具整體獲得動能。
下面結(jié)合附圖給出一個非限定性的實施例對本發(fā)明專利做進一步的闡述:
在密閉驅(qū)動模式二中,氫氧發(fā)動機置于一個直線管狀物的一端,該氫氧噴氣發(fā)動機以脈沖的方式點火并向管的另一端噴射,高溫、高壓的水的氣態(tài)分子以極高的速度向管的另一端運動。這時,液氮氣化冷凝系統(tǒng)在瞬間(小于百分之一秒)將管中運動的水的氣態(tài)分子冷卻,極大地降低高速運動的水氣的能量、溫度。水的氣態(tài)在主管和支氣管中運動,在尚未到達管的另一端(遠離噴氣端)之前就已被迅速冷凝成液態(tài)的水,失去了大部分的分子動能且溫度也降低了。整個過程中,氫氧的化學(xué)能最終大部分轉(zhuǎn)化為飛船運載器的動能。管中的水被作為介質(zhì)循環(huán)使用。在收集后又被電離成氫氣和氧氣供氫氧發(fā)動機使用,作為制冷劑的氮氣也回收、液化再次使用。整個過程都在封閉的管狀結(jié)構(gòu)中運行,不對外環(huán)境泄漏或釋放物質(zhì)。但在需要的情況下,運載系統(tǒng)本身攜帶的氫氧氣體不僅可向密閉驅(qū)動模式二提供氫氧物質(zhì);而且在需要的情況下,密閉驅(qū)動模式二也可以切換模式,向外環(huán)境噴射物質(zhì)的傳統(tǒng)氫氧噴氣發(fā)動機提供氫氣和氧氣燃料。
另外,對于各種原因損失的介質(zhì)水和冷凝劑氮氣,本運載器配置有低軌道水汽和氮氣捕獲系統(tǒng),以作為補充水和氮氣的來源。
常規(guī)氫氧發(fā)動機:運載工具本身攜帶了液態(tài)氧和氫氣做燃料,實現(xiàn)常規(guī)噴氣(向外空間噴氣);所帶燃料也可供應(yīng)密閉驅(qū)動模式二的燃料供應(yīng)。