CN102089615B - 射弹推进系统 - Google Patents

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Abstract

一种射弹推进系统，包括发射管、多相材料和膜。发射管具有内部空腔，多相材料布置在其中。发射管还有接收多相材料开口。当多相材料布置到发射管的内部空腔中时，该膜密封开口，以使发射管能被加压。当膜被打破，超声波以高速度和大力向外推出内部空腔中的所含物，例如射弹。

Description

射弹推进系统
相关申请的交叉引用
本申请要求2008年6月2日提交申请号为61/130,547的共同未决的美国临时专利申请的优先权，并将其披露的全部内容引用结合到本文中。
背景技术
目前，射弹系统需要爆炸以推进物体的易燃燃料。这种系统污染环境，使用不可再生的资源，产生危险的爆炸，并且价格昂贵。
因此，有必要创造一种射弹推进系统。
发明内容
根据本发明的一方面，一种射弹推进系统包括发射管、多相材料和膜。发射管具有内部空腔，多相材料布置在其中。该发射管还具有接收多相材料的开口。当多相材料布置到发射管的内部空腔中时，该膜密封开口，以使发射管能被加压。
在某些实施例中，当膜被打破，超声波以高速度和大力向外推出内部空腔中的所含物，例如射弹。
本发明的其他方面和特征，由权利要求单独限定，对所属领域技术人员来说，在下面本发明的结合附图的非限制性详细描述的基础上是显而易见的。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的射弹推进系统。
图2是根据本发明另一个实施例的射弹推进系统。
图3是根据本发明另一个实施例的射弹推进系统。
图4是根据本发明另一个实施例的射弹推进系统。
图5A-B(统称图5)是根据本发明另一个实施例的多级射弹推进系统。
图6显示了图5中的根据本发明一个实施例的多级射弹推进系统的操作方法。
图7是根据本发明另一个实施例的多级射弹推进系统。
图8是根据本发明一个实施例的射弹推进系统实例的方框图。
图9是根据本发明一个实施例的射弹推进操作方法。
图10A-B显示了图3中的射弹推进系统的操作方法。
图11A-C显示了图2中的射弹推进的操作方法。
图12-36显示了根据本发明各种实施例的射弹推进系统的截面图。
具体实施方式
下面参考方法和设备(系统)的流程图和/或框图说明本发明的实施例。可以理解的是，每个流程图和/或框图，和/或流程图和/或框图的组合体能通过计算机程序指令控制。这些计算机程序指令可能会提供给通用计算机的处理器、专用计算机的处理器或其它用于生产机器的可编程数据处理设备的处理器，这样，通过计算机或其它可编程数据处理设备的处理器执行的指令，产生了执行一个或多个流程图和/或框图中规定的功能/动作的装置。
图1是根据本发明一实施例的射弹推进系统100。射弹推进系统100包括发射管102，多相材料(MPM)104和膜106。发射管102可以是能容纳材料(如MPM104)以及能够被加压的任何容器。发射管102具有接收这样材料的内部空腔107。发射管102可以是任何形状或大小。例如，发射管102可以是圆筒形状，如图1所示。发射管102可以是任何大小，包括手持设备或大型航天火箭。发射管102至少有一部分初始是空的。构成发射管体的任何类型材料，包括金属(如钢、铝等)、塑料(如PVC等)及类似物。在一个实施例中，发射管102是空心管或塑料管。发射管具有至少一个开口108，以接收MPM104和/或加压空气/气体(或燃气)。
MPM104是任何具有多相复合结构的材料。一个这样的MPM104的例子包括沙子。在一个实施例中，MPM104包括具有粘合在一起的元素多样性的任何材料，这样，当该粘合被打破时，能量被释放出来。MPM 104的孔隙率大于0但小于或等于1。发射管102的内部空腔107的至少部分或全部充满MPM104。
膜106是一个装置，其通过遮盖发射管102的开口108来密封发射管102。膜106可以由任何材料制成，包括塑料、刚性材料、弹性材料或任何其它材料。在一个实施例中，膜106是这样一种材料：其能响应预定的触发(例如热度、点火、尖锐物体等)而被撕裂或损害。在另一实施例中，膜106可以是门或其他装置，其可从发射管102的开口108上移走。该膜106可通过任何方式(如胶、紧固件、铰链、摩擦阻力、罩等)固定在发射管102上，以可移走地密封发射管102。在一个实施例中，多膜(未显示)可以被用来盖多个开口(未显示)。
图2是根据本发明另一个实施例的另一种射弹推进系统200。图2显示了图1的射弹推进系统100，其中，射弹202插入发射管102的内部空腔107中。射弹202的至少一部分被MPM104包围。例如，如图所示，射弹202完全被MPM104包围。
图3是根据本发明另一个实施例的射弹推进系统300。图3显示了图1的射弹推进系统100，其中，发射管302具备火箭的至少有一个特点。例如，如图所示，发射管302具有一个飞航式外形(如尖的前端304)和鳍306以引导发射管。应注意的是，没有射弹位于发射管302的空间中。
图4是根据本发明另一个实施例的多相射弹推进系统400。图2显示了图1的射弹推进系统100，其中，射弹404插入发射管102的内部空腔107中。该射弹404是另一个射弹推进系统，其类似图2的射弹推进系统。射弹推进系统400的内部空腔102和内置的射弹推进系统404的内部空腔406都包括MPM104。
图5A-B(统称图5)是根据本发明另一个实施例的多级射弹推进系统500。图5A显示了多个主动推进系统502、504、506、508、510、512和514，每个都与图3中的推进系统300相似。具体地说，如图5B所示，七个射弹推进系统502、504、506、508、510、512和514捆绑在一起，形成单个的多级射弹推进系统500。多级射弹推进系统的三个射弹推进系统502、504、506分别与另外三个射弹推进系统508、512、514一起配对。在该示意性说明中，中心射弹推进系统510不配对。
图6示出了一种根据本发明一个实施例对图5的多级射弹推进系统500进行操作的方法600。在多级射弹推进系统600的第一级602中，第一对射弹推进系统502、508被启动。在第一对502、508被启动后，第二对射弹推进系统506、514在第二级604中被启动。然后，在第三级606中，第三对射弹推进系统504、512被启动。在最后一级608中，中心射弹推进系统510被启动。应当理解的是，多级射弹推进系统600的射弹推进系统的任意上述启动602-608可以按不同的顺序启动和/或与任何其他级602-608同时启动。此外，多级射弹推进系统可包括任何级数。
图7是根据本发明另一个实施例的另一多级射弹推进系统700。图7包括双多级射弹推进系统703，其包括推力射弹推进系统701附接到多级射弹推进系统705。该推力射弹推进系统704与图1的射弹推进系统100类似，包括MPM714、发射管712、膜716和附接到多级射弹推进系统705的附接装置710，如粘合剂，可释放紧固件等。多级射弹推进系统705与图5的多级射弹推进系统500类似，多级射弹推进系统705的每个射弹推进系统750-758包括MPM704、发射管702和膜706。该双多级射弹推进系统703设置在发射射弹推进系统762的内部空腔760中，发射射弹推进系统762与图1的射弹推进系统类似。该发射射弹推进系统762包括MPM104、发射管102和膜106。为了发射图7中的双多级射弹推进系统703，发射射弹推进系统762首先被启动。当双多级射弹推进系统703与发射射弹推进系统762相隔预定时间或距离被启动后，推力射弹推进系统701被启动。当推力射弹推进系统701启动预定时间后，该多级射弹推进系统705被启动，类似上面针对图6所描述的。下面参考图9对如何操作或启动每个射弹推进系统762、701、750-758进行描述。
图8是根据本发明一个实施例的射弹推进系统800的实例的方框图。该系统800包括至少一个射弹推进系统802，如前面关于图1-7所描述。此外，该系统800还可以包括一个或更多的输入系统804，例如用空气、燃气或类似物对射弹推进系统802加压的系统。输入系统804可以连接到射弹推进系统802的任何部分，包括任何开口或阀。另外，该系统800可包括启动系统806，它释放膜，使得内部空腔和射弹推进系统802的外部之间的压力能够突然平衡。该系统800可以进一步包括系统808，其用来捕获射弹推进系统802释放的外部力。例如，捕获系统808可捕获射弹推进系统802内部空腔排出的MPM。
图9是根据本发明一个实施例对任意射弹推进系统进行操作的方法900。在块902中，提供了发射管。如前所述，发射管可以是能接收MPM并且能够被加压的中空容器。在块904中，发射管被填充材料，如MPM、射弹、其他射弹推进系统、或任何其他材料和/或设备。在块906中，发射管被膜密封，从而形成空气密封。在块908中，通过向发射管中加空气和/或燃气而对发射管加压，以在空腔中获得预定压力。在块910中，发射管压力被释放，例如通过破坏膜、打开发射管上的门、点燃发射管中的燃气/燃料、加热发射管和/或膜、和任何使发射管释放压力的方法。通过平衡发射管外部的压力和发射管内部空腔的压力，超声波在发射管的内部空腔沿纵向长度向下传播，然后朝着发射管的开口沿发射管反向传播，推出任何射弹和其中的至少一些MPM。此外，MPM的能量可以被释放贡献给超声波。
图10A-B直观地展示了图3中的射弹推进系统300的示例性操作方法。图10A展示了加压后的图3的射弹推进系统300。图10B展示了紧接着膜106破裂后的射弹推进系统300，导致MPM104在第一方向冲出，并且发射管在相反的方向推进。如图所示，MPM 104从发射管302的内部空腔被释放出。
图11A-C展示了图2中的射弹推进系统200的示意性操作方法。图11A展示了当射弹推进系统200的膜106首先被破坏时图2中的射弹推进系统200。如图所示，超声波1100沿着发射管102的纵向长度朝发射管102的末端1102传播。在超声波1100到达发射管102的末端1102之后，超声波1100朝着发射管102的开口1104向后传播，推进射弹推进系统200的射弹202，如图11B所示。MPM104显示为随着射弹202被从发射管102中排出。如图11C所示，射弹202被完全从发射管102中推出，带有巨大的推进力和速度。
射弹推进系统的其他实施例如图12-36所示。这些附图包括多相材料120、发射管130、位于多相材料的多孔空间中的压缩气体140，膜150和射弹160。图12展示了发射一个或多个射弹的设备的截面图。图12-14展示了具有进气口110的系统。图14展示了射弹可以是中空的。图15展示了射弹外表面有脊，以提高表面摩擦力和射程。图16展示了射弹被定位在被圆脊覆盖着的外部机身壳内部，以提高表面摩擦力并降低飞行中的空气动力学阻力。图17展示了发射管内表面有圆脊，以达到降低后座力。图18展示了发射管有多个被动(或不活动)射弹。图19-21分别展示了可被附接到射弹的各种物体，如网、绳或链。图22-23分别展示了通过沿着发射管纵轴线的线性纵脊或旋脊，射弹在发射管中被引导。图24-26展示了发射管有几个进气口，以对发射管加压。图25展示了膜部分地或非气密地密封发射管。图26展示了发射管没有膜密封该发射管。图27展示了将化学品或化学填充料插入到发射管内部，以在发射管内引起化学反应。图28-31展示了发射管被启动，这意味着在启动或膜被破坏之后，发射管本身变成射弹。图29展示了在膜上设有进气口。图30展示了发射管内的分隔板，用于防止在惯性力影响下发射管内部的非粘性松散粒状多相材料的运动。图31展示了发射管外表面上的空气动力学控制表面。图32展示了活动(或主动)射弹，其具有折叠式或固定式锚钩附着在射弹外表面上。图33展示了活动射弹，其定位在发射管内部，其中，活动射弹具有在活动射弹的腔室内的软管。图34展示了软性线或绳索，其被固定到发射管内的活动射弹的一端，并且可移动的配重块、填充料、锚或其它有效载荷被附接到活动射弹的另一端。图35展示了活动射弹，压缩气体由化学填充料产生，化学填充料放置在活动射弹的内部。图36展示了几个放置在发射管内部的活动射弹。应该理解的是，其他实施例也可采用。
附图中的流程图和框图显示了根据本发明各种实施例的系统和方法的可能的实施的结构、功能和操作。在这方面，流程图或框图中的每个块可以代表代码模块、片段或部分，其包括一个或更多的可执行步骤，以实施规定的逻辑功能。还应当注意的是，在一些替代实施中，块中所标记的功能可以以不同于附图中所标记的顺序发生。例如，显示连续的两个块事实上可以基本同时地执行，或者根据所涉及的功能，块有时可以以相反顺序执行。还要注意的是，通过执行规定功能或动作的特殊用途的以硬件为基础的系统，或通过特殊用途的硬件和计算机指令结合体，能够实施框图和/或流程图的每个块和框图和/或流程图的组合块。
本文使用的术语是仅用来描述特定实施例的，没有打算限定本发明。正如本文中所使用的，单数形式“一”意图也包括复数形式，除非上下文中有清楚地相反指示。应当进一步了解，术语“包括”和/或“包含，”在本说明书中使用时，确定所叙述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但并不排除存在或附加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。
虽然一些典型实施例已在附图中描述和显示，但应当理解的是，这些实施例对概括发明只是示意性的而非限制性的，而且这种发明并不限于显示和描述的特定结构和配置，因为除了上面段落所述的以外，各种其他变化、组合、省略、改进和替换都是可能的。在不脱离本发明的范围和精神的情况下，所属领域技术人员可以意识到能够构造刚才所描述的实施例的各种修改和改造。因此，应当理解，在所附权利要求的范围内，本发明可以以本文明确描述之外的方式付之实践。

Claims (15)

1.一种推进系统，包括： 
发射管，其包括内部空腔和开口； 
材料，其布置在内部空腔中；和 
膜，当材料被布置在发射管的内部空腔中时，该膜密封开口，使得发射管能被加压， 
其中，所述膜是能够被破坏或移除的膜，使得从发射管的内部空腔到发射管外部的压力能够平衡， 
其中，所述材料包括非粘性松散粒状的多相材料，所述多相材料具有粘合在一起的多种元素，使得当该粘合被打破时，能量被释放出来。 
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述多相材料包括沙。 
3.根据权利要求1所述的系统，进一步包括布置在发射管的内部空腔中的射弹。 
4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述射弹包括推进系统，推进系统包括发射管、多相材料和膜。 
5.根据权利要求3所述的系统，其中，所述射弹包括多个推进系统，该多个推进系统中的每一个推进系统都包括发射管、多相材料和膜。 
6.根据权利要求5所述的系统，其中，射弹进一步包括推力推进系统，该推力推进系统包括发射管、多相材料和膜，所述推力推进系统附接到所述多个推进系统。 
7.根据权利要求3所述的系统，其中，所述射弹被所述多相材料包围。 
8.根据权利要求1所述的系统，其中，在所述膜被破坏前，发射管被加压到35,000,000Pa。 
9.一种操作射弹推进系统的方法，包括： 
提供射弹推进系统，其包括： 
发射管，其包括内部空腔和开口； 
材料，其布置在内部空腔中；和 
膜，当材料被布置在发射管的内部空腔中时，该膜密封开口，使得发射管能被加压，和 
破坏膜密封，使得发射管外部的压力和发射管的内部空腔中的压力能够平衡， 
其中，所述射弹推进系统的材料包括非粘性松散粒状的多相材料，所述多相材料具有粘合在一起的多种元素，使得当该粘合被打破时，能量被释放出来。 
10.根据权利要求9所述的方法，进一步包括用膜密封发射管和对发射管的内部空腔加压。 
11.根据权利要求10所述的方法，其中，至少用空气或燃气之一对内部空腔加压。 
12.根据权利要求9所述的方法，其中，破坏膜包括对膜加热。 
13.一种制造射弹推进系统的方法，包括： 
提供发射管，其包括内部空腔和开口； 
布置非粘性松散粒状的多相材料到内部空腔中，所述多相材料具有粘合在一起的多种元素，使得当该粘合被打破时，能量被释放出来； 
对内部空腔加压；和 
密封开口，使内部空腔保持被加压。 
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述多相材料包括沙。 
15.一种多相射弹推进系统的系统，包括： 
多个射弹推进系统，该多个射弹推进系统中的每个射弹推进系统包括： 
发射管，其包括内部空腔和开口； 
非粘性松散粒状的多相材料，其布置在内部空腔中；和 
膜，当所述多相材料被布置在发射管的内部空腔中时，该膜密封开口，使得发射管能被加压。 
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