[发明专利]喇叭形电磁式火箭着陆回收装置

说明书

一种喇叭形电磁式火箭着陆回收装置，由被回收火箭、n个制动线圈及n台制动电源组成，n为正整数且n≥2。每台制动电源分别控制一台制动线圈的电流。被回收火箭外形为圆筒形且在顶部固定有不导磁金属环。n个制动线圈均为圆环形，且直径均大于被回收火箭圆筒直径。第1至第n制动线圈按照序号从高到低依次相邻排列，所有制动线圈的中心轴线均重合且垂直于水平方向。被回收火箭着陆前，制动电源将所有制动线圈中电流控制为恒定值，且所有制动线圈中电流产生的磁场方向相同。被回收火箭着陆过程中，当不导磁金属环与第k制动线圈处于同一水平位置时，立即控制第k制动线圈中电流为零，直至被回收火箭离开所有制动线圈，k为正整数，且1≤k≤n。

技术领域

本发明涉及一种电磁式火箭着陆回收装置。

背景技术

相对于一次性使用的运载火箭，可重复使用或者说可回收的运载火箭，可以显著降低发射成本，具有广泛应用前景。现有的火箭回收技术一般可以分为伞降式、垂直返回式和带翼飞回式三种。这三种回收方式均是采用机械方式对高速着陆的火箭进行减速制动，以实现火箭低速着陆、减小对火箭的冲击和损伤。但是，采用机械方式对火箭进行着陆回收存在可控性差、控制精度低、着陆姿态调整困难、着陆冲击较大等问题。例如：中国发明专利CN201410559886、CN201611100673等采用伞降方式对火箭进行回收，这些方案需要火箭自身携带降落伞，还会对火箭的结构设计提出较高要求，而且伞降过程中受大气运行影响较大；中国发明专利CN201610142291、CN201610146931、CN201910116456等采用绳索套方式回收，这一方式仍需要火箭自身点火进行制动；中国发明专利CN201610545090等采用飞行翼方式回收，这一方式需要对火箭的机械结构进行复杂设计，且在回收过程中需要火箭自身点火制动；中国发明专利CN201710647249等采用垂直返回方式回收，这一方式需要火箭自身点火进行制动，属于“热回收”，着陆控制复杂，且环境污染较大；中国发明专利CN201710845196则采用了伞降结合电磁制动的方式对火箭进行回收，但是这一方案需要在火箭上携带磁体，这会对火箭的结构设计、磁屏蔽以及火箭上的电子设备产生影响；中国发明专利CN201711158829提出了一种通过气囊回收火箭的方案，但这一方案在火箭着陆回收过程中难以对火箭的姿态、速度、着陆位置等进行精确控制，且当火箭体积较大时，火箭所需携带的气囊数量庞大。

发明内容

本发明的目的旨在克服现有火箭着陆回收技术的缺点，提出一种喇叭形电磁式火箭着陆回收装置。本发明在火箭着陆回收过程的最后阶段无需火箭点火制动，通过电磁方式对火箭进行制动，可以实现火箭的“冷回收”。同时本发明回收火箭不存在材料耗费，仅需要使用电能即可实现，具有环境污染小、回收成本低等优点。

一种喇叭形电磁式火箭着陆回收装置，由被回收火箭、n个制动线圈及n台制动电源组成，n为驱动线圈或制动电源的台数，且n≥2。每个制动线圈分别连接一台制动电源，由制动电源控制制动线圈中的电流。被回收火箭外形为圆筒形，火箭圆筒部分的长度为L，被回收火箭的圆筒形顶部固定有一个不导磁金属环。n个制动线圈均为空芯圆环形，且每个制动线圈的空芯部分直径均大于被回收火箭的圆筒直径，第1制动线圈直径最大，第n制动线圈直径最小，第1至第n制动线圈的直径按照序号依次逐渐减小。

所述的喇叭形电磁式火箭着陆回收装置中，第1至第n制动线圈按照序号从小到大、空间位置从高到低的顺序依次相邻排列，第1制动线圈位置最低，与地面垂直高度为h，且h＞L，L为火箭圆筒部分的长度。所有制动线圈中心轴线均重合且与水平地面垂直，n为驱动线圈或制动电源的台数，且n≥2。

所述的喇叭形电磁式火箭着陆回收装置在被回收火箭着陆开始前，每台制动电源均将各自所连接的制动线圈中的电流控制为恒定值，且所有制动线圈中电流产生的磁场方向均相同。所述被回收火箭开始着陆时，被回收火箭通过姿态调整，使得被回收火箭顶部的不导磁金属环进入第1制动线圈的空芯部分，且被回收火箭顶部的不导磁金属环的中心轴线与第1制动线圈的中心轴线保持平行，被回收火箭顶部的不导磁金属环的中心轴线与第1制动线圈的中心轴线既可以重合也可以不重合。