一种侧向缓冲防撞装置及具有其的电动磁悬浮高速航行器的制作方法

本发明涉及磁浮车辆防护结构，尤其涉及一种侧向缓冲防撞装置及具有其的电动磁悬浮高速航行器。

背景技术：

1、电动悬浮高速航行器上安装有悬浮磁体，超导磁体产生的磁场切割地面悬浮线圈产生感应电流、感应磁场，实现航行器的悬浮和导向。利用超导电动磁浮及电磁推进技术，将各类航行器在地面加速至超高速，实现大幅提升航程或降低航行成本，是未来航天发射技术的重要发展方向。

2、由于航行器搭载的飞行器在高速运行下具有较大的气动升力，为避免超导磁体失超后航行器随飞行器抬升，轨道上具备上限位结构，限制航行器过大的垂向位移。超导磁体一旦失超，航行器将失去全部或部分电磁悬浮力及导向力，在航行器搭载的飞行器气动升力及外界干扰的作用下，存在极大的撞轨风险，且由于航行器速度较高，撞击力较大，需要对航行器进行缓冲防撞，避免航行器本体结构及轨道发生破坏性损坏。

3、但是，由于高速航行器撞轨冲击力过大，且存在导向和垂向两方向撞击风险，目前的防撞装置无法满足航行器的缓冲防撞需求。

技术实现思路

1、本发明提供了一种侧向缓冲防撞装置及具有其的电动磁悬浮高速航行器，能够解决现有技术中防撞装置无法满足航行器的缓冲防撞需求的技术问题。

2、根据本发明的一方面，提供了一种侧向缓冲防撞装置，所述装置包括底座、导向盖板、导向缓冲结构、导向限位螺柱、垂向盖板、垂向缓冲结构和垂向限位螺柱；所述底座的第一端面设有第一凹槽和第一连接孔，第二端面设有第二凹槽和第二连接孔，所述第一端面与所述第二端面为相邻端面；所述导向盖板设有第三凹槽和第三连接孔；所述导向缓冲结构的一端处于所述第一凹槽内，另一端处于所述第三凹槽内，且所述导向缓冲结构沿导向的长度大于所述第一凹槽与所述第三凹槽的深度之和；所述导向限位螺柱的下端为螺纹杆，上端为光杆，所述导向限位螺柱依次穿过所述第三连接孔和所述第一连接孔，以使下端的螺纹杆与所述第一连接孔螺纹连接；所述垂向盖板设有第四凹槽和第四连接孔；所述垂向缓冲结构的一端处于所述第二凹槽内，另一端处于所述第四凹槽内，且所述垂向缓冲结构沿垂向的长度大于所述第二凹槽与所述第四凹槽的深度之和；所述垂向限位螺柱的下端为螺纹杆，上端为光杆，所述垂向限位螺柱依次穿过所述第四连接孔和所述第二连接孔，以使下端的螺纹杆与所述第二连接孔螺纹连接。

3、优选的，通过下式确定导向缓冲结构沿导向的长度；

4、

5、l1＝s1+h1+h3；

6、通过下式确定垂向缓冲结构沿垂向的长度；

7、

8、l2＝s2+h2+h4；

9、式中，n1、n2分别为垂向、导向过载系数，m为航行器与轨道碰撞时的参与质量，g为重力加速度，s1、s2分别为垂向、导向压缩量，n为缓冲效率，v1、v2分别为航行器与轨道碰撞瞬间的垂向、导向速度，l1、l2分别为导向缓冲结构沿导向的长度、垂向缓冲结构沿垂向的长度，h1、h2、h3、h4分别为第一、第二、第三、第四凹槽的深度。

10、优选的，所述导向缓冲结构与所述第一凹槽和所述第三凹槽均为过盈配合。

11、优选的，所述垂向缓冲结构与所述第二凹槽和所述第四凹槽均为过盈配合。

12、优选的，所述导向缓冲结构和所述垂向缓冲结构均采用金属橡胶。

13、优选的，所述导向盖板和所述垂向盖板的材质为铝合金。

14、优选的，所述导向盖板和所述垂向盖板外表面均具有圆弧倒角。

15、优选的，所述底座的材质为奥氏体不锈钢。

16、优选的，所述底座上设有用于与航行器相连的安装孔。

17、根据本发明的另一方面，提供了一种具有侧向缓冲防撞装置的电动磁悬浮高速航行器，所述航行器包括上述任一所述侧向缓冲防撞装置。

18、应用本发明的技术方案，通过导向缓冲结构和对应导向限位设计使导向缓冲结构在撞击过程中变形吸能，实现导向缓冲防撞；通过垂向缓冲结构和对应垂向限位设计使垂向缓冲结构在撞击过程中变形吸能，实现垂向缓冲防撞；同时，将限位螺柱的下端设计为螺纹杆用于实现盖板与底座的紧固定位，限位螺柱的上端设计为光杆，撞击时允许盖板压缩缓冲结构沿限位螺柱轴向移动，实现能量吸收，进一步提高了导向与垂向的缓冲防撞效果。本发明的缓冲防撞装置具备导向和垂向两方向的缓冲防撞功能，可同时实现航行器与轨道侧壁及轨道上限位撞击的缓冲保护；其利用缓冲防撞装置的破坏替代航行器本体结构及轨道发生破坏性损坏，撞击后仅需拆卸更换航行器结构上的缓冲防撞装置即可，大大降低了失超撞轨后航行器及轨道的维护成本，同时也避免航行器上设备在撞轨过程中因过大冲击而发生损坏，保证了电动悬浮高速航行器在悬浮磁体失超后航行器本体结构的安全性，解决了高速航行器撞轨冲击力过大可能导致的结构破坏问题。

技术特征：

1.一种侧向缓冲防撞装置，其特征在于，所述装置包括底座(1)、导向盖板(2)、导向缓冲结构(3)、导向限位螺柱(4)、垂向盖板(5)、垂向缓冲结构(6)和垂向限位螺柱(7)；所述底座(1)的第一端面设有第一凹槽和第一连接孔，第二端面设有第二凹槽和第二连接孔，所述第一端面与所述第二端面为相邻端面；所述导向盖板(2)设有第三凹槽和第三连接孔；所述导向缓冲结构(3)的一端处于所述第一凹槽内，另一端处于所述第三凹槽内，且所述导向缓冲结构(3)沿导向的长度大于所述第一凹槽与所述第三凹槽的深度之和；所述导向限位螺柱(4)的下端为螺纹杆，上端为光杆，所述导向限位螺柱(4)依次穿过所述第三连接孔和所述第一连接孔，以使下端的螺纹杆与所述第一连接孔螺纹连接；所述垂向盖板(5)设有第四凹槽和第四连接孔；所述垂向缓冲结构(6)的一端处于所述第二凹槽内，另一端处于所述第四凹槽内，且所述垂向缓冲结构(6)沿垂向的长度大于所述第二凹槽与所述第四凹槽的深度之和；所述垂向限位螺柱(7)的下端为螺纹杆，上端为光杆，所述垂向限位螺柱(7)依次穿过所述第四连接孔和所述第二连接孔，以使下端的螺纹杆与所述第二连接孔螺纹连接。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，通过下式确定导向缓冲结构沿导向的长度；

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述导向缓冲结构(3)与所述第一凹槽和所述第三凹槽均为过盈配合。

4.根据权利要求1-3中任一所述的装置，其特征在于，所述垂向缓冲结构(6)与所述第二凹槽和所述第四凹槽均为过盈配合。

5.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述导向缓冲结构(3)和所述垂向缓冲结构(6)均采用金属橡胶。

6.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述导向盖板(2)和所述垂向盖板(5)的材质为铝合金。

7.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述导向盖板(2)和所述垂向盖板(5)外表面均具有圆弧倒角。

8.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述底座(1)的材质为奥氏体不锈钢。

9.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述底座(1)上设有用于与航行器相连的安装孔。

10.一种具有侧向缓冲防撞装置的电动磁悬浮高速航行器，其特征在于，所述航行器包括权利要求1至9任一所述侧向缓冲防撞装置。

技术总结本发明提供了一种侧向缓冲防撞装置及具有其的电动磁悬浮高速航行器，该防撞装置包括底座、导向盖板、导向缓冲结构、导向限位螺柱、垂向盖板、垂向缓冲结构和垂向限位螺柱；底座的第一端面设有第一凹槽和第一连接孔，第二端面设有第二凹槽和第二连接孔；导向盖板设有第三凹槽和第三连接孔；导向缓冲结构的一端处于第一凹槽内，另一端处于第三凹槽内；导向限位螺柱依次穿过第三连接孔和第一连接孔；垂向盖板设有第四凹槽和第四连接孔；垂向缓冲结构的一端处于第二凹槽内，另一端处于第四凹槽内；垂向限位螺柱依次穿过第四连接孔和第二连接孔。本发明能够解决现有技术中防撞装置无法满足航行器的缓冲防撞需求的技术问题。技术研发人员：翟茂春,徐颖蕾,毛凯,李少伟,王晓明,侯召轩,高文轶,杨德林受保护的技术使用者：中国航天科工飞航技术研究院（中国航天海鹰机电技术研究院）技术研发日：技术公布日：2024/6/2