炮弹加速飞船的时间控制的方法技术

在炮弹加速飞船的方法里，电磁炮发射炮弹的时间算法是非常重要的。本发明专利技术提供了一种电磁炮发射炮的时间算法，使得电磁炮在未满功率的阶段、满功率的阶段，都能够最恰当地发射炮弹，发射后的炮弹既能够在恰当的时间地点追上飞船，又能够尽量减少电源的最大输出功率。利用这种算法，最大输出功率能够较低，投资建设成本低，同时又能够把飞船加速到很高的速度。同时又能够把飞船加速到很高的速度。

【技术实现步骤摘要】
炮弹加速飞船的时间控制的方法


[0001]本专利技术涉及太空、火箭、火箭发动机、化学燃料、电磁炮等技术，尤其涉及炮弹加速飞船的方法。

技术介绍

[0002]专利2020108535240披露了一种炮弹加速系统及其加速办法，这种方法主要是：电磁炮依次发射一串炮弹，这种炮弹内含有喷气燃料；炮弹都向着飞船飞行，飞船依次接收到各个炮弹；飞船每接收到一个炮弹，就取出炮弹内的燃料，放入火箭发动机、向后喷气，从而使得飞船加速。这种方法统称炮弹加速飞船的方法，都是利用电磁炮依次发射一串炮弹，炮弹依次被飞船接收，然后飞船利用炮弹来加速。专利2021106280222披露了一种炮弹加速飞船的转缆加速法。这种方法与第一种方法类似。
[0003]电磁炮发射的炮弹，要保证炮弹与飞船相遇的时候，炮弹、飞船的速度相同。同时，约到发射阶段的后期，炮弹的发射速度越来越大，因此发射间隔越来越长。一般加速过程是采用加速渐减的办法，来计算炮弹发射时序。比如设定初始的加速度是20m/s，要求每接到一个炮弹，加速度就降低3%，或者每隔10分钟，加速度就降低5%，如此循环计算。然而实际表明，这种方法不能够适应电磁炮的电源功率、电容储电能力的要求。在初期电磁炮消耗的功率过小，电源得不到充分利用。到了后期，电源功率往往不够，电容的储电能力要求很大，超出了最大输出功率，或者超出了电容的储电能力。
[0004]电磁炮的电源一般是太阳能发电或者核能发电，这些电源的特点是几乎不消耗燃料，但是重量功率比很大，效率较低，比如太阳能帆板及相应设备的重量功率比是10kg/kw左右，核能发电设备的重量功率比更是高达50kg/kw左右。电磁炮系统的重量、体积庞大，建设成本巨大，必须想方设法降低电磁炮系统的重量和成本。

技术实现思路

[0005]电磁炮依次发射许多炮弹，炮弹必须按照一定的时间间隔、时序来发射，才能够既保证炮弹能够被飞船接收到，又能够充分利用电源的电功率。
[0006]本专利技术提供了电磁炮发射炮弹的时间安排的方法，在发射功率要超过最大输出功率后，发射间隔等于“炮弹动能/最大输出功率”，从而电磁炮的发射功率等于输出功率。利用这种方法，电磁炮发射的炮弹数量设为n，则一般在第0.05n左右个的炮弹发射的时候，发射功率就达到了最大输出功率，并且在以后的0.95n个炮弹发射过程中的，都保持最大输出功率的状态来发射。通过这种的方法，能够最大限度地利用电源，使得电源最大限度地保持满功率的状态。通过这种方法，能够尽量降低电源的功率要求，从而减少建设规模和投资。
[0007]炮弹最短处理时间：是指飞船接收到一个炮弹后，需要花费的处理炮弹的最短时间，比如取出炮弹内的燃料、消耗掉燃料、捕获设备重新准备等。飞船接收到一个炮弹后，要经过炮弹最短处理时间后，才能够接收到下一个炮弹，否则飞船将没有充足的时间接收到下一个炮弹、或者储存炮弹的舱室过满。
[0008]接收间隔：本炮弹的接收间隔是指，前一个炮弹接收时刻起，到本炮弹接收时刻止，所经过的时间。只有第2个及以后的炮弹才有接收间隔，第1个炮弹没有接收间隔。第2个炮弹的接收间隔，是指第1个炮弹接收时刻起、直到第2个炮弹接收时刻止，所经过的时间。
[0009]发射间隔：下一个炮弹的发射间隔是指，本炮弹的发射时刻起，到下一个炮弹的发射时刻止，所经过的时间。第1个炮弹的发射间隔可以任意大，第2个炮弹的发射间隔是从第1个炮弹发射起、到第2个炮弹发射时的时间。在发射间隔内，电源需要向电容充电。
[0010]发射功率：是指本炮弹的动能，除以本炮弹的发射间隔，所得的数值。这个数值代表着，在发射间隔内，电磁炮发射的炮弹的动能除以发射间隔。第1个炮弹没有发射功率。
[0011]最大输出功率：电磁炮的发射的炮弹的动能，除以输入电能，称为工作效率。比如电磁炮输入1MJ的电能，而发射的炮弹的动能一般只有0.3MJ，0.3MJ/1MJ=0.3，0.3就是工作效率。最大输出功率是指电磁炮的电源以满功率供电时，电源功率乘以工作效率后的结果。例如电源满功率是1万kw，而电磁炮的工作效率是0.2，则最大输出功率是指1万kw*0.2=2000kw。最大输出功率代表着在单位时间内，电磁炮能够发射的炮弹的最多动能。
[0012]最大充电时间：电磁炮的电源向电容充电，电容再瞬间释放电能来发射炮弹。电源满功率向电容充电，电容的电能从0到充满电，所经过的时间，称为最大充电时间。
[0013]有益效果这种炮弹发射时间安排的方法，在发射功率未达到最大输出功率时候，能够使得发射功率尽快达到最大输出功率，最大限度地利用了电源。在发射功率达到最大输出功率的时候，能够使得发射功率一直保持在最大输出功率的状态，最大限度地利用电源了电源。
[0014]其他方法的整个发射炮弹阶段，电源的利用率一般在60%以下，而这种方法的电源利用率一般可在97%以上。由于电源的利用率高，因此电源的建设规模要求、成本可以大幅减少，对太空活动而言非常重要。
实施例
[0015]实施例1一种太空中加速飞船的炮弹加速系统，部署在地球的第二拉格朗日点上。加速系统是由电磁炮、电源、电容、炮弹组成，系统运行在太空中；炮弹放置在电磁炮内发射，电磁炮由电源供电。炮弹内装有燃料，燃料是固态的氧和固态的煤油。电磁炮的发射速度可调，以发射不同速度的炮弹。飞船安装了火箭发动机、捕获设备，捕获设备可以捕捉飞到附近的炮弹。飞船内安装了火箭发动机，炮弹的燃料可用于火箭发动机点火喷气，产生推力，从而推动飞船加速。
[0016]炮弹在飞行过程中与电磁炮的通讯设备、飞船上的通讯设备联络，不断调整炮弹的飞行方向。所述捕获设备是一个网，飞船上安装了一个网，网的长宽分别是5米，网垂直于飞行方向。炮弹遇到飞船时，炮弹与飞船之间的速度差小于5m/s，以免撞击损坏网。各个炮弹追上飞船，被飞船捕获。炮弹在飞行过程中速度基本不变。
[0017]电源是太阳能帆板，太阳能帆板的最大供电功率是10kw，电磁炮的工作效率是0.2，最大输出功率是2000w。飞船重量是500kg，每个炮弹重1kg，每个炮弹的燃料经过飞船的火箭发动机点火喷射，可以使得飞船增速6m/s。开始加速时，飞船离电磁炮有一定距离，速度是50m/s。电磁炮对准飞船，依次发射炮弹。后一个炮弹比前一个炮弹的速度增加6m/s，
第1个炮弹的发射速度是50m/s，第2个炮弹的发射速度是56m/s，以此类推。炮弹最短处理时间是5秒，在发射功率小于最大输出功率时，每个炮弹的接收间隔设定为6秒。
[0018]设定一个初始的接收间隔，并以接收间隔倒推发射间隔，然后用炮弹的动能、发射间隔计算发射功率。如果发射功率小于最大输出功率，则前8个炮弹一直采用这个接收间隔（6秒）。
[0019]如果发射功率大于或等于最大输出功率，则炮弹的发射间隔等于：炮弹的动能，除以最大输出功率。通常地如果第m个炮弹的发射功率等于最大输出功率，则其后的炮弹的发射功率都等于最大输出功率。
[0020]以电磁炮发射第1个炮弹的时刻为第0秒。第2秒本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.在电磁炮的炮弹加速飞船方法中，炮弹加速飞船的时间控制的方法，其特征是：在发射功率小于最大输出功率时，则每个炮弹的发射间隔要确保，接收间隔大于或等于炮弹最短处理时间；在发射功率大于或等于最大输出功率后，则下一个炮弹的发射间隔等于：下一个炮弹的动能，除以最大输出功率；在加速过程中，后一个炮弹的接收间隔大于前一个炮弹的接收间隔。2.根据权利要求1所述的方法，其特征是：在发射功率小于最大输出功率时，下一个炮弹的发射时刻是等于，接收时刻减去炮弹飞行时间。3.根据权利要求1所述的方法，其特征是：在发射功率小于最大输出功率时，接收间隔大于炮弹最短处理时间，小于炮弹最短处理时间的1.3倍。4.根据权利要求1所述的方法，其特征是：当发射间隔超过最大充电时间时候，电磁炮停止发射炮弹。5.根据权利要求1所述的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：张明，
申请(专利权)人：珠海达理宇航科技有限公司，
类型：发明
国别省市：