由空气动力动作的磁力上升气孔挡盖

本发明涉及气孔挡盖，更具体地说，涉及用于有效载荷搭载系统的上 升气孔挡盖。

一般来说，在有效载荷运载器的外部，设计有用于有效载荷搭载系统 的气孔，其用途是在运载器上升期间将内部的气体排至大气中。同时，在 发射过程中，将污物和湿气保持在有效载荷运载器之外，使运载器内的冷 空气定常流动，同时，很重要的是维持运载器内部的声学环境。

解决上述问题的传统做法是采用摆动活门和内部声学扰流器组合。摆 动活门用于排气和防止污物，内部声学扰流器用来控制内部声学载荷。但 这种方法至少存在以下三个方面的问题。首先，安装摆动活门和内部扰流 器费时，复杂；其次，由于摆动活门和内部扰流器是永久性地装在有效载 荷运载器上，使得有效载荷重量无谓地增加，从而增加了对运载器的动力 需求；再次，使用内部扰流器改变了有效载荷空腔内的流场特性。

解决上述问题的第二个办法是采用缆线释放机构。在此方法中，利用 孔塞子将气孔盖住。这些孔塞以缆绳彼此互连。发射瞬间，将缆线切断， 孔塞释放，气孔打开。但这一方法也有问题，首先是实现困难，其次是可 靠性不理想。

第三个解决方法是采用隔栅式开孔，但这一方法的缺点是不能确保控 制污物。

因此，为解决上述排气问题，需要一种简单、重量轻、可靠且操作省 时的上升气孔挡盖。

本发明提供一种上升气孔挡盖，它用于覆盖有效载荷运载器的气孔， 在发射时利用动压展开。该上升气孔挡盖包括：一磁片，用于将气孔盖住， 并将上升气孔挡盖固定在有效载荷运载器上；多个磁体，用于增加磁片的 固持强度；加强板，通过使得上升气孔挡盖更好地从运载器上剥离，有助 于将上升气孔挡盖的脱落。上升气孔挡盖最初从磁片的前沿脱离。磁体固 定在磁片上，并环绕位于其下部的气孔的周边布置。其它磁体最好沿磁片 的前沿布置。加强板固连在磁片上，它具有多个凹槽，以便将磁体埋置于 其中。

根据本发明的另一方面，磁片为不规则六边形，其后沿比前沿短，且 和前沿平行。

根据本发明的另一方面，加强板还包括一盖部，用于盖住下面的气孔； 一舌片部，它和磁片的前沿固连。

根据本发明的另一方面，加强板的舌片部的高度比盖部的高度尺寸 大，它和磁片的前沿夹成锐角。

根据本发明的其它方面，在上升气孔挡盖的优选实施例中，上升气孔 挡盖包括一射频罩。射频罩连接在磁片上并盖住下面的气孔。最好是在将 射频罩固连到加强板的盖部之前将其固定到磁片上，且射频罩上具有圆形 孔以便和磁体配装。然后将加强板的盖部连接到射频罩上，再将磁体埋入 并固定住。

根据本发明的再一方面，加强板具有多个楔形槽，它在加强板的整个 上表面上开设，加强板不和射频罩或磁片接触。楔形槽也有助于上升气孔 挡盖的动作。

根据本发明的再一方面，磁体由稀土磁性材料制成，加强板为泡沫聚 苯乙烯加强板，射频罩由铝箔制成。

从上述描述可清楚地看出，当本发明提供的上升气孔挡盖以磁性方式 固连到有效载荷运载器之后，该挡盖在发射期间产生的空气动力的作用下 脱离。磁片和磁体共同作用，用于保持运载器内的冷空气，并使之适当地 流动，以及在发射的初始阶段，可防止污物和湿气进入有效载荷运载器内 部。采用泡沫聚苯乙烯加强板，最大限度地减小了本来会通过气孔施加的 声学载荷。从而保持了内部声学环境。采用射频罩，防止了有效载荷运载 器内部的射频波和自运载器外部的天线发送到基站的信号之间的干扰。此 外，通过设置加强板的舌片部，以及在加强板内开设楔形槽，上升气孔挡 盖可以所希望的动压或气流速度动作，从而使气体自有效载荷运载器内排 出。而且，上升气孔挡盖结构简单，重量轻，制造成本低。

通过以下结合附图所作的详细描述，本发明的上述各方面以伴随优点 将变得更加显而易见。

图1是有效载荷运载器的示意图，示出了由本发明的上升气孔挡盖覆 盖的气孔。

图2为装在环绕气孔的表面上的本发明的上升气孔挡盖的分解图。

图3为本发明的上升气孔挡盖的局部视图，示出了磁片上的磁体的位 置和方位。

图4为本发明的上升气孔挡盖的正视图。

图5为沿图4的线5-5所截取的本发明的上升气孔挡盖的剖视图。

图6为本发明的上升气孔挡盖的侧视图，它固定在环绕有效载荷整流 罩的气孔的外表面上。

图7为本发明的上升气孔挡盖的侧视图，示出了在上升期间上升气孔 挡盖从有效载荷整流罩上剥离的最初情况。

图8为本发明的上升气孔挡盖的侧视图，示出了在上升期间上升气孔 挡盖从有效载荷整流罩上部分剥离的情况。

图9为本发明的上升气孔挡盖的侧视图，示出了在上升期间上升气孔 挡盖从有效载荷整流罩上最终剥离的情况。

在有效载荷运载器上升期间的适当时刻，本发明的排气孔挡盖在空气 动力作用下从有效载荷整流罩的气孔剥离。图1示出了一有效载荷运载器 20，其整流罩21上设有气孔22。气孔22由本发明所述结构的上升气孔挡 盖24密封住。尽管图中所示的气孔是圆形的，但它也可以采取其它形状。 而且，虽然所示的气孔挡盖为不规则多边形，它也可以为其它形状。

如图2的分解图所示，每个上升气孔挡盖24包括：磁片32；数个柱 状永久磁体34a，34b，34c，……；射频罩36；加强板38。加强板38还包 括用于覆盖其下面的气孔22的盖部39，以及一舌片部40，在适当的动压 和气流速度下，舌片部有助于上升气孔挡盖24从气孔22上剥离下来。

磁片32的内表面31使上升气孔挡盖24贴到气孔板26上，气孔板26 环绕有效载荷整流罩21的气孔22。利用适当的连接方法如粘结剂将磁体 34a，34b，34c，……固定到磁片32的外表面上。射频罩36固定在磁片31的 外表面33上，其上具有若干可供磁体34a，34b，34c，……穿过的圆孔，见图 2。加强板38固定在射频罩36的外表面上和磁片32上，使得盖部39位于 射频罩的上方，舌片部位于磁片32的上方。盖部和舌片部上均开有孔，孔 的尺寸和位置使得其可容纳磁体34a，34b，34c，……。

磁片32由柔性磁材料制成，如柔性塑料磁片。射频罩36由合适的射 频防护材料如铝箔制成。加强板由较厚的刚性适当的非金属材料如泡沫聚 丙烯材料制成。磁片32，射频罩36和加强板38彼此间用适当的连接方法 固定，如粘结剂。

图3示出了磁片32和磁体34a，34b，34c，……组装在一起后的平面 图。磁片32的形状为不规则六边形，其后沿比前沿短，如图3所示。在发 射过程中，当磁片附着在有效载荷整流罩21的气孔板26上时，磁片将冷 空气保持在有效载荷整流罩内部，并防止污物和湿气进入有效载荷整流 罩。采用既薄又柔软的磁片是较有利的。在本发明的一个实际实施例中， 采用Bunting NA 1695磁片。

将磁体34a，34b，34c，……固定到磁片上，以提高磁片的固持力。如图 3所示，将某些磁体以圆形方式布置在磁片32上。选择圆形布置是为了在 以后把上升气孔挡盖装在有效载荷整流罩21的气孔板26上时，使磁体可 沿其下面的气孔22的周边排列。将磁体以圆形布置有助于更加完全地将气 孔密封，从而最大限度地减小气孔四周的可能的气隙和漏气区域。其余的 磁体沿磁片32的前沿布置，如图3所示。考虑到其有效固持效率，磁体最 好是稀土磁铁。在本发明的一个实际实施例中，磁体选用Bunting NEP 3050NP稀土磁铁。在本发明的该实施例中，将15个磁体按圆形布置，将3 个磁体沿磁片32的前沿布置。

磁体之间以等间隔按圆形布置或布置在磁片的前沿。此外，磁体的N 极和S极方向交替变化，因而相邻磁体的磁极极性反向。图3中用交叉阴 影线标识的磁体表示其N极指向磁片，而用斜剖面线标识的磁体表示其S 极指向磁片。在本发明的另一个实施例中，交叉阴影线标识的磁体表示S 极指向磁片，而用斜剖面线标识的磁片表示其N极指向磁片。磁体的这种 布局方式有效地形成了一磁路，磁极的这种取向有效地优化了磁路的固持 力。

如图2所示和上述描述，射频罩36固连在磁片32上，且其上形成有 圆孔供磁体装入。因此，整个射频罩和磁片彼此并置。射频罩36可防止装 在有效载荷整流罩21内的卫星天线发出的射频波和从装在有效载荷整流罩 21的外部的天线发送到例如舰船或地面站的信号发生干扰。射频罩最好不 要在掠过磁片32的整个外表面33。准确地说，射频罩36的形状和磁片大 致一致，它至少将紧贴气孔22正上方放置的磁片32的外表面33覆盖住。 另外，如果需要的话，射频罩也可将磁片32甚至磁体34a，34b，34c，……完 全覆盖。为此，可用铝箔片作为优选的射频罩，但也可在上升气孔挡盖表 面上涂上一层金属漆而形成射频屏蔽罩来将下面的气孔屏蔽。磁片32和加 强板38的内外表面均可涂覆。

图4是上升孔挡盖24完全装配如后的正视图，图5是其剖视图。如图 4所示，加强板38的盖部39的形状和射频罩36相同。盖部39和射频罩36 固连，将磁体以圆形方式埋置于下面的磁片32上。磁片32的舌片部40较 长，其横截面为平行四边形。如图4所示，舌片部40固定在磁片32的前 沿43，并从磁片的一侧伸至另一侧。如图5所示，射频罩并不延伸到磁片 32的前沿。另外，舌片部40靠近加强板38的盖部39设置，并将沿磁片30 的前沿固定的磁体34p，34q，34r埋置和固定。将磁体埋置和固定在加强板38 可使磁体处于适当的位置。如图5所示，舌片部40的前表面41伸到磁片 的前沿之外，也就是说，舌片部40的前表面41悬吊在磁片32的前沿43 上。

如图5清楚地看出，加强板38的盖部39有两个楔形槽45和47，它 们从盖部的一侧伸至另一侧并和舌部40相平行。和磁片32的前沿43最靠 近的楔形槽的那一侧和磁片垂直，而楔形槽的另一侧和磁片成锐角，见图 5。从侧面看去(图5)，两个楔形槽似乎被加强板38的盖部39分成三个梯 形区域。此外，虽然加强板38的盖部39和舌片部靠近，但由于舌片部40 为平行四边形形状，使得在盖部和舌片部之间形成一楔形槽49。从下面的 描述中可较清楚地看出，楔形槽45，47和49使得上升气孔挡盖在空气动力 的作用下可以更好地从有效载荷整流罩上剥离。

如上所述，加强板38的优选材料是泡沫聚苯乙烯，其重量轻，且刚性 适当。另外泡沫聚苯乙烯加强板满足有效载荷运载器声学和热力学方面的 质量要求。

上升气孔挡盖的结构，使得在有效载荷运载器发射期间，在空气动力 作用下使其脱离。加强板的舌片部40的结构使之更容易脱离。具体说来， 在预定的动压和气流速度下，舌片部的这种结构有助于上升气孔挡盖从有 效载荷整流罩上剥离下来。使上升气孔挡盖完全脱离的最佳动压范围约为 0.0156-0.0176公斤/平方厘米(32-36磅/平方英尺)，加强板的舌片部相对于磁 片32的外表面的最佳厚度约为3.175-3.81厘米(1.25至1.5英寸)。加强板的 盖部厚度不必和该尺寸一样，在优选实施例中，盖部为2.54厘米(1英寸) 厚。如上所述，加强板的舌片部的前表面和下面的磁片的前沿形成锐角， 最好是45°角。显然，对于不同的动作范围，舌片部的厚度以及该夹角可 以不同。例如，舌片部的厚度也可等于或小于盖部的厚度。另外，对于动 作范围大得多的情况，上述夹角甚至可以是90°。

图6示出了以磁力方式和有效载荷整流罩21的外表面上的气孔板26 配合的上升气孔档盖24完全装配好的情况。图7示出了上升气孔挡盖24 从气孔板26上被剥离的初始状态。如图7所示，在舌片部40的前表面上 施加足够的动压时，上升气孔挡盖从气孔板上剥离。此时，磁片32弯曲， 加强板的舌片部的后表面和盖部的前表面发生接触，从而使它们之间的楔 形槽49闭合。动压连续作用，使得磁片(及射频罩)弯曲，剥离继续进行， 使得盖部的其中一个楔形槽45闭合。图8示出在动压的继续作用下，磁片 32进一步弯曲，另一个楔形槽43闭合。当各楔形槽闭合，以及上升气孔挡 盖自排气孔板26上脱落时，加强板的舌片部和气孔板之间的距离增大。上 升气孔挡盖被剥落的部分和加强板的舌片部一起形成了新的加大的舌片 部，见图7和图8。舌片部加大后有助于上升气孔挡盖从气孔板上完全剥 离，见图9。

本领域的熟练技术人员可清楚地看出本发明的诸多优点。首先，气孔 挡盖极大地增加了气孔的效率。在运载器上升至某一特定高度，气孔挡盖 不仅可使气体从整流罩的内部排至大气，而且可使冷空气在有效载荷运载 器内定常流动，并可将污物和湿气保持在运载器之外。气孔挡盖极大地减 小了进入气孔内的声学载荷，从而在发射初始时维持内部的声学环境。其 次，该气孔挡盖简单可靠，重量轻、成本低。另外从操作角度看，这种气 孔挡盖安装步骤简单，几乎可在发射前的任何时间安装。

尽管以上对本发明的优选实施例进行了描述，但应当理解，可对其作 各种各样的变化。加强板的盖部和舌片部可以是各自分立的或是一体的。 加强板的盖部的楔形槽数目可有所不同。槽的形状也可有所不同。根据气 孔的形状，可将磁体配置成不同的形状。而且，磁片，射频罩和加强板的 总体形状可以改变。上升气孔挡盖可以是大致圆形的，其舌片部围绕整个 挡盖的周边，使得来自任何一个方向的气流均可启动其剥离过程。不管安 装时如何取向，这种结构的上升气孔挡盖都是可动作的。因此，在本发明 的范围内，可由以上述描述以外的方式实施本发明。