雙線(xiàn)電力快纜系統(tǒng)技術(shù)方案

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)公開(kāi)了雙線(xiàn)電力快纜系統(tǒng)，描述了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理等。雙線(xiàn)電力快纜系統(tǒng)是一種運(yùn)行于太空的航天系統(tǒng)，由兩根快纜、橫管、提升繩、引導(dǎo)線(xiàn)、太陽(yáng)能電池板及電力設(shè)備、空間站、上配重、對(duì)接火箭等組成。雙線(xiàn)電力快纜系統(tǒng)利用兩根快纜吊著各段提升繩等設(shè)備，并利用兩根快纜傳輸電力。航天器由運(yùn)載火箭發(fā)射，飛到快纜底端的提升繩下端處，兩者的對(duì)接火箭相會(huì)，航天器轉(zhuǎn)移到快纜下端提升繩，然后由提升繩逐級(jí)提升。這種雙線(xiàn)電力快纜系統(tǒng)適合于航天發(fā)射、太空運(yùn)輸、太空旅游等。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
雙線(xiàn)電力快纜系統(tǒng)
本專(zhuān)利技術(shù)涉及航天領(lǐng)域，是一種雙線(xiàn)電力快纜系統(tǒng)，用于幫助火箭發(fā)射航天器。
技術(shù)介紹
當(dāng)前衛(wèi)星、宇宙飛船等航天器的發(fā)射采用火箭來(lái)實(shí)現(xiàn)，3噸重的衛(wèi)星等進(jìn)入太空需要100-500噸的火箭。火箭分級(jí)多，技術(shù)復(fù)雜，容易出事故，成本高昂，往往只有國(guó)家才能夠進(jìn)行航天活動(dòng)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)要解決的技術(shù)問(wèn)題是降低火箭的加速能力要求，降低發(fā)射成本，促進(jìn)航天產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。雙線(xiàn)電力快纜系統(tǒng)運(yùn)行于太空，繞地球公轉(zhuǎn)，公轉(zhuǎn)周期小于24小時(shí)；由兩根快纜、上配重、太陽(yáng)能電池板、空間站、直線(xiàn)加速器等組成；在公轉(zhuǎn)過(guò)程中快纜垂直于地面，下端在公轉(zhuǎn)平面內(nèi)前后擺動(dòng)；平衡點(diǎn)、下端、上端處分別有用于調(diào)整軌道的離子發(fā)動(dòng)機(jī)；設(shè)地球質(zhì)量是M，引力常數(shù)是G，太空雙線(xiàn)快纜系統(tǒng)公轉(zhuǎn)的角速度是w，則地心距是處稱(chēng)為平衡點(diǎn)，快纜在平衡點(diǎn)處的截面積最大，越遠(yuǎn)離平衡點(diǎn)其截面積越小，下端、上端處的截面積最小；太陽(yáng)能電池板、空間站、直線(xiàn)加速器安排在平衡點(diǎn)處，太陽(yáng)能電池板通過(guò)旋轉(zhuǎn)接頭與空間站連接。快纜是由高強(qiáng)度纖維制造而成，橫截面是圓形，外層有金屬層，并且利用金屬層輸送電力。快纜每隔一定距離有一個(gè)卷?yè)P(yáng)機(jī)，卷?yè)P(yáng)機(jī)用于提升、放下引導(dǎo)線(xiàn)以及提升繩；引導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)度足以夠到下一個(gè)卷?yè)P(yáng)機(jī)處；提升繩的長(zhǎng)度足以夠到下一根提升繩的卷?yè)P(yáng)機(jī)處，并且提升繩的長(zhǎng)度足以跨越數(shù)根引導(dǎo)線(xiàn)；引導(dǎo)線(xiàn)和提升繩的下端有L形支架和滑輪，引導(dǎo)線(xiàn)的滑輪扣在快纜上、沿快纜上下，提升繩滑輪扣在引導(dǎo)線(xiàn)上，沿引導(dǎo)線(xiàn)上下；卷?yè)P(yáng)機(jī)處有斷路器，以控制金屬層的電力輸送。其中一根快纜上有用于隔離兩根快纜的橫管，橫管固定在這根快纜上，并且有拉線(xiàn)綁定在這根快纜上；橫管另外一頭有扣環(huán)扣在另外一根快纜上，并且扣環(huán)允許另外一根快纜上下自由移動(dòng)。其中一根快纜的下端處有一個(gè)調(diào)節(jié)卷?yè)P(yáng)機(jī)，該調(diào)節(jié)卷?yè)P(yáng)機(jī)用于卷起這根快纜，使得兩根快纜的長(zhǎng)度一致。快纜下端的下面有提升繩和相應(yīng)的卷?yè)P(yáng)機(jī)；該處提升繩沒(méi)有滑輪，而是有對(duì)接火箭；對(duì)接火箭的噴口向外側(cè)傾斜;對(duì)接火箭有線(xiàn)盤(pán)，線(xiàn)盤(pán)可以放出對(duì)接線(xiàn)，對(duì)接線(xiàn)與提升繩連接。平衡點(diǎn)處有直線(xiàn)加速器，用于加速航天器；直線(xiàn)加速器是由加速卷?yè)P(yáng)機(jī)、牽引繩、桁架滑軌組成；航天器在桁架滑軌上由牽引繩帶動(dòng)、加速，牽引繩由加速卷?yè)P(yáng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。快纜自下端到上端的截面積，都是連續(xù)變化的，把快纜分為數(shù)段，每段的下端的截面積等于下一段的上端的截面積；設(shè)每段的提升繩、引導(dǎo)線(xiàn)、金屬層、橫管等的總質(zhì)量除以該段的長(zhǎng)度，得出結(jié)果是該段的平均的單位長(zhǎng)度附加質(zhì)量n；設(shè)快纜材料的密度是ρ、比強(qiáng)度(也就是抗拉強(qiáng)度除以密度)是ε，平衡點(diǎn)以下的快纜的每段的上端的地心距是r、截面積是，段內(nèi)離上端的距離是x處的截面積S(x)遵守下面公式；平衡點(diǎn)以上的快纜，每段的下端的截面積是、地心距是R，段內(nèi)離下端的距離是y處的截面積遵守下面公式其中Exp[]表示自然對(duì)數(shù)的乘方運(yùn)算。快纜的建設(shè)辦法是：把快纜卷起，發(fā)射到平衡點(diǎn)處的太空軌道，然后利用上端的離子發(fā)動(dòng)機(jī)往后方拉動(dòng)快纜上端，同時(shí)利用下端的離子發(fā)動(dòng)機(jī)往前方拉動(dòng)下端，使之伸展開(kāi)來(lái)；然后利用上端的離子發(fā)動(dòng)機(jī)往前上方拉動(dòng)上端，同時(shí)利用下端的離子發(fā)動(dòng)機(jī)往后下方拉動(dòng)下端，直至快纜1上下垂直；然后利用下端的離子發(fā)動(dòng)機(jī)往復(fù)施加推力，使得下端擺動(dòng)，同樣利用上端的離子發(fā)動(dòng)機(jī)使得上端擺動(dòng)。運(yùn)載火箭的頭部也有對(duì)接火箭；對(duì)接火箭的噴口向外側(cè)傾斜，有線(xiàn)盤(pán)，線(xiàn)盤(pán)可以放出對(duì)接線(xiàn)，對(duì)接線(xiàn)與運(yùn)載火箭連接；運(yùn)載火箭接近快纜下端提升繩下面時(shí)，兩者的對(duì)接火箭點(diǎn)火、相向運(yùn)動(dòng)、對(duì)接在一起。應(yīng)用本技術(shù)，航天器發(fā)射時(shí)其運(yùn)載火箭只需要把航天器加速到1-4km/s就能夠順利進(jìn)入太空，能夠大大降低火箭質(zhì)量、降低成本。附圖說(shuō)明圖1是雙線(xiàn)電力快纜系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是快纜及其金屬層的截面的示意圖。圖3是雙線(xiàn)電力快纜系統(tǒng)繞地球公轉(zhuǎn)的示意圖。圖4是卷?yè)P(yáng)機(jī)、提升繩、引導(dǎo)線(xiàn)、橫管、滑輪、L形支架的示意圖。圖5是引導(dǎo)線(xiàn)、滑輪的立體示意圖。圖6是橫管、拉線(xiàn)、扣環(huán)的示意圖。圖7是卷?yè)P(yáng)機(jī)、斷路器、金屬層的示意圖。圖8是快纜下端的調(diào)節(jié)卷?yè)P(yáng)機(jī)、提升繩、提升繩的卷?yè)P(yáng)機(jī)、提升繩吊起航天器的示意圖。圖9是快纜下端的提升繩下端的對(duì)接火箭、噴口、對(duì)接線(xiàn)、線(xiàn)盤(pán)的示意圖。圖10是運(yùn)載火箭的對(duì)接火箭、噴口、對(duì)接線(xiàn)、線(xiàn)盤(pán)的示意圖。圖11是快纜下端的提升繩下端的對(duì)接火箭，與運(yùn)載火箭的對(duì)接火箭，相向運(yùn)動(dòng)、對(duì)接在一起的示意圖。圖12是平衡點(diǎn)處的空間站、太陽(yáng)能電池板、旋轉(zhuǎn)接頭、桁架導(dǎo)軌、加速卷?yè)P(yáng)機(jī)的示意圖。圖13是雙線(xiàn)電力快纜系統(tǒng)發(fā)射到平衡點(diǎn)后，利用離子發(fā)動(dòng)機(jī)拉出快纜上端、下端的示意圖。圖14是利用離子發(fā)動(dòng)機(jī)往上拉動(dòng)上端、往下拉動(dòng)下端，然后使之?dāng)[動(dòng)的示意圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明1，快纜。2，平衡點(diǎn)。3，下端。4，上端。5，橫管。6，拉線(xiàn)。7，空間站。8，直線(xiàn)加速器。9，太陽(yáng)能電池板。11，提升繩。12，引導(dǎo)線(xiàn)。13，扣環(huán)。14，卷?yè)P(yáng)機(jī)。15，航天器。16，上配重。17，調(diào)節(jié)卷?yè)P(yáng)機(jī)。19，滑輪。20，L形支架。21，金屬層。22，斷路器。24，加速卷?yè)P(yáng)機(jī)。25，牽引繩。26，桁架滑軌。27，旋轉(zhuǎn)接頭。29，對(duì)接火箭。30，噴口。32，運(yùn)載火箭。33，對(duì)接線(xiàn)。34，線(xiàn)盤(pán)。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對(duì)本專(zhuān)利技術(shù)的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步說(shuō)明。在此需要說(shuō)明的是，所描述的實(shí)施例僅僅是本專(zhuān)利技術(shù)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本專(zhuān)利技術(shù)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本專(zhuān)利技術(shù)保護(hù)的范圍。雙線(xiàn)電力快纜系統(tǒng)運(yùn)行于太空，繞地球公轉(zhuǎn)，公轉(zhuǎn)周期小于24小時(shí)；由兩根快纜1、上配重16、太陽(yáng)能電池板9、空間站7、直線(xiàn)加速器8等組成；在公轉(zhuǎn)過(guò)程中快纜1垂直于地面，下端3在公轉(zhuǎn)平面內(nèi)前后擺動(dòng)；平衡點(diǎn)2、下端3、上端4處分別有用于調(diào)整軌道的離子發(fā)動(dòng)機(jī)；設(shè)地球質(zhì)量是M，引力常數(shù)是G，太空雙線(xiàn)快纜系統(tǒng)公轉(zhuǎn)的角速度是w，則地心距是處稱(chēng)為平衡點(diǎn)2，快纜1在平衡點(diǎn)2處的截面積最大，越遠(yuǎn)離平衡點(diǎn)2其截面積越小，下端3、上端4處的截面積最小；太陽(yáng)能電池板9、空間站7、直線(xiàn)加速器8安排在平衡點(diǎn)2處，太陽(yáng)能電池板9通過(guò)旋轉(zhuǎn)接頭27與空間站7連接。快纜1是由高強(qiáng)度纖維制造而成，橫截面是圓形，外層有金屬層21，并且利用金屬層21輸送電力。快纜1每隔一定距離有一個(gè)卷?yè)P(yáng)機(jī)14，卷?yè)P(yáng)機(jī)14用于提升、放下引導(dǎo)線(xiàn)12以及提升繩11；引導(dǎo)線(xiàn)12的長(zhǎng)度足以夠到下一個(gè)卷?yè)P(yáng)機(jī)14處；提升繩11的長(zhǎng)度足以夠到下一根提升繩11的卷?yè)P(yáng)機(jī)14處，并且提升繩11的長(zhǎng)度足以跨越數(shù)根引導(dǎo)線(xiàn)12；引導(dǎo)線(xiàn)12和提升繩11的下端有L形支架20和滑輪19，引導(dǎo)線(xiàn)12的滑輪19扣在快纜1上、沿快纜1上下，提升繩11滑輪19扣在引導(dǎo)線(xiàn)12上，沿引導(dǎo)線(xiàn)12上下；卷?yè)P(yáng)機(jī)14處有斷路器22，以控制金屬層21的電力輸送。其中一根快纜1上有用于隔離兩根快纜1的橫管5，橫管5固定在這根快纜1上，并且有拉線(xiàn)6綁定在這根快纜1上；橫管5另外一頭有扣環(huán)13扣在另外一根快纜1上，并且扣環(huán)13允許另外一根快纜1上下自由移動(dòng)。其中一根快纜1的下端3處有一個(gè)調(diào)節(jié)卷?yè)P(yáng)機(jī)17，該調(diào)節(jié)卷?yè)P(yáng)機(jī)17用于卷起這根快纜1，使得兩根快纜1的長(zhǎng)度一致。快纜1下端3的下面有提升繩11和相應(yīng)的卷?yè)P(yáng)機(jī)14；該處提升繩11沒(méi)有滑輪19，而是有對(duì)接火箭29；對(duì)接火箭29的噴口30向外側(cè)傾斜;對(duì)接火箭29有線(xiàn)盤(pán)34，線(xiàn)盤(pán)34可以放出對(duì)接線(xiàn)33，對(duì)本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
雙線(xiàn)電力快纜系統(tǒng)，其特征在于：雙線(xiàn)電力快纜系統(tǒng)運(yùn)行于太空，繞地球公轉(zhuǎn)，公轉(zhuǎn)周期小于24小時(shí)；由兩根快纜（1）、上配重（16）、太陽(yáng)能電池板（9）、空間站（7）、直線(xiàn)加速器（8）等組成；在公轉(zhuǎn)過(guò)程中快纜（1）垂直于地面，下端（3）在公轉(zhuǎn)平面內(nèi)前后擺動(dòng)；平衡點(diǎn)（2）、下端（3）、上端（4）處分別有用于調(diào)整軌道的離子發(fā)動(dòng)機(jī)；設(shè)地球質(zhì)量是M，引力常數(shù)是G，太空雙線(xiàn)快纜系統(tǒng)公轉(zhuǎn)的角速度是w，則地心距是

【技術(shù)特征摘要】
1.雙線(xiàn)電力快纜系統(tǒng)，其特征在于：雙線(xiàn)電力快纜系統(tǒng)運(yùn)行于太空，繞地球公轉(zhuǎn)，公轉(zhuǎn)周期小于24小時(shí)；由兩根快纜（1）、上配重（16）、太陽(yáng)能電池板（9）、空間站（7）、直線(xiàn)加速器（8）等組成；在公轉(zhuǎn)過(guò)程中快纜（1）垂直于地面，下端（3）在公轉(zhuǎn)平面內(nèi)前后擺動(dòng)；平衡點(diǎn)（2）、下端（3）、上端（4）處分別有用于調(diào)整軌道的離子發(fā)動(dòng)機(jī)；設(shè)地球質(zhì)量是M，引力常數(shù)是G，太空雙線(xiàn)快纜系統(tǒng)公轉(zhuǎn)的角速度是w，則地心距是處稱(chēng)為平衡點(diǎn)（2），快纜（1）在平衡點(diǎn)（2）處的截面積最大，越遠(yuǎn)離平衡點(diǎn)（2）其截面積越小，下端（3）、上端（4）處的截面積最小；太陽(yáng)能電池板（9）、空間站（7）、直線(xiàn)加速器（8）安排在平衡點(diǎn)（2）處，太陽(yáng)能電池板（9）通過(guò)旋轉(zhuǎn)接頭（27）與空間站（7）連接。2.權(quán)利要求1所述的雙線(xiàn)電力快纜系統(tǒng)，其特征在于：快纜（1）是由高強(qiáng)度纖維制造而成，橫截面是圓形，外層有金屬層（21），并且利用金屬層（21）輸送電力。3.權(quán)利要求1所述的雙線(xiàn)電力快纜系統(tǒng)，其特征在于：快纜（1）每隔一定距離有一個(gè)卷?yè)P(yáng)機(jī)（14），卷?yè)P(yáng)機(jī)（14）用于提升、放下引導(dǎo)線(xiàn)（12）以及提升繩（11）；引導(dǎo)線(xiàn)（12）的長(zhǎng)度足以夠到下一個(gè)卷?yè)P(yáng)機(jī)（14）處；提升繩（11）的長(zhǎng)度足以夠到下一根提升繩（11）的卷?yè)P(yáng)機(jī)（14）處，并且提升繩（11）的長(zhǎng)度足以跨越數(shù)根引導(dǎo)線(xiàn)（12）；引導(dǎo)線(xiàn)（12）和提升繩（11）的下端有L形支架（20）和滑輪（19），引導(dǎo)線(xiàn)（12）的滑輪（19）扣在快纜（1）上、沿快纜（1）上下，提升繩（11）滑輪（19）扣在引導(dǎo)線(xiàn)（12）上，沿引導(dǎo)線(xiàn)（12）上下；卷?yè)P(yáng)機(jī)（14）處有斷路器（22），以控制金屬層（21）的電力輸送。4.權(quán)利要求1所述的雙線(xiàn)電力快纜系統(tǒng)，其特征在于：其中一根快纜（1）上有用于隔離兩根快纜（1）的橫管（5），橫管（5）固定在這根快纜（1）上，并且有拉線(xiàn)（6）綁定在這根快纜（1）上；橫管（5）另外一頭有扣環(huán)（13）扣在另外一根快纜（1）上，并且扣環(huán)（13）允許另外一根快纜（1）上下自由移動(dòng)。5.權(quán)利要求1所述的雙線(xiàn)電力快纜系統(tǒng)，其特征在于：其中一根快纜（1）的下端（3）處有一個(gè)調(diào)節(jié)卷?yè)P(yáng)機(jī)（17），該調(diào)節(jié)卷?yè)P(yáng)機(jī)（17）用于卷起這根快纜（1），使得兩根快纜（1）的長(zhǎng)度一致。6.權(quán)利要求1所述的雙線(xiàn)電力快纜系統(tǒng)，其特征在于：快纜（1）下端（3）的下面有提升繩（11...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張明，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：張明，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：廣東,44