一种超高海拔空天塔及实现方法与流程

1.本发明属于超高海拔建筑技术领域，尤其涉及到一种可以建造海拔高度超过10公里以上的建筑结构及方法。


背景技术：

2.利用碳纤维、芳纶、玻璃纤维等增强的复合材料，通过特殊结构和工艺，从地面向天空建造一个海拔超过10公里的建筑(以下称空天塔)，比如海拔50-400公里高。
3.以空天塔高度为50公里为例，塔体设计荷载为3万吨，总体由7个筒组成的立柱组成，筒径为15米，筒内充氢气的情况下，经过计算，塔身自重为25.3万吨，最大气压为底部的筒，充气压力为3.3兆帕；在空天塔高度和塔顶负荷不变的情况下，总体由9个筒组成的立柱组成，筒径为12米，筒内充氢气的情况下，塔身自重为28万吨，最大气压为底部的筒，充气压力为3.7兆帕；在以上情况下，筒壁拉主应力小于800兆帕，现有碳纤维等复合材料可以满足使用要求；由此可见，空天塔的建造是可以实现的。
4.在空天塔上分别安装直线同步电机推进系统和轨道，将火箭或飞行器通过电磁推进，在轨道上把火箭或者飞行器加速到一定的速度(一般2-5马赫)，然后从空天塔释放出去，就可以实现空天地一体化交通。


技术实现要素：

5.一种超高海拔空天塔及实现方法。
6.本发明(图1、图2)由塔身1、拉索2、塔顶平台3、以及提升系统、控制系统组成。
7.其中塔身1组成型式可为环型布置(图1)或辐射形布置(图2)，塔身1由空心薄壁罐4，与塔身1形式对应的不同形式的连接盘6(图5、图7)，揽索5，提升系统7和8组成。
8.其中空心薄壁罐4由纤维增强树脂制作而成的薄壁体，增强纤维可以是碳纤维、芳纶、玻璃纤维其中一种或其任意组合；空心薄壁罐4上设有充气口与排气口，空心薄壁罐4内气压由控制系统实时控制。
9.连接盘6由纤维增强树脂和泡沫制作而成，增强纤维可以是碳纤维、芳纶、玻璃纤维其中一种或其任意组合。
10.揽索5由芳纶或玻璃纤维增强橡胶组成。
11.拉索2为芳纶纤维或其它高强纤维构成。
12.提升系统分为侧置式8和内置式7，侧置式8用于货物提升或物品发射，内置式7用于旅游观光或货物提升；提升系统可用直线电机驱动提升或马达驱动绳索提升。
13.控制系统实时监测塔身1形状及空心薄壁罐4内压力，通过控制拉索2张紧度以稳定塔身1；通过控制空心薄壁罐4内氢气、氦气或空气压力以平衡各个筒的受力。
14.安装方式一，通过将空心薄壁罐4、连接盘6、揽索5在地面工厂内组装成模块，如 (图3、图6)；然后通过侧置式提升系统8运至塔顶进行组装。
15.安装方式二，通过将空心薄壁罐4、连接盘6、揽索5分别运至塔顶，在塔顶进行组
装。
附图说明
16.为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中图1为超高海拔空天塔实例一；图2为超高海拔空天塔实例二；图3为塔身结构实例一；图4为空心薄壁罐；图5为连接盘实例一；图6为塔身结构实例二；图7为连接盘实例二；附图标记说明：1-塔身；2-拉索；3-塔顶平台；4-空心薄壁罐；5-揽索；6-连接盘；7-内置提升装置；8-外置提升装置；9-连接梁；10-连接法兰。
具体实施方案
17.图1、图2为本发明实施例所提供的一种超高海拔空天塔及实现方法示意图，如图1、图2所示，本发明实施例所提供的一种超高海拔空天塔及实现方法包括：塔身1、拉索2、塔顶平台3、提升系统。
18.示例性的，塔身1组成型式可为环型布置(图1)或辐射形布置(图2)，塔身1由空心薄壁罐4，与塔身1形式对应的不同形式的连接盘6(图5、图7)，揽索5，提升系统7和 8组成。
19.示例性的，本发明塔身1包括：空心薄壁罐4、揽索5、连接盘6、内置提升装置7、外置提升装置8。
20.示例性的，空心薄壁罐4由纤维增强树脂制作而成薄壁体，增强纤维可以是碳纤维、芳纶、玻璃纤维其中一种或其任意组合；空心薄壁罐4上设有充气口与排气口，空心薄壁罐 4内气压由控制系统实时控制。
21.示例性的，连接盘6由纤维增强树脂和泡沫制作而成，增强纤维可以是碳纤维、芳纶、玻璃纤维其中一种或其任意组合。
22.示例性的，揽索5由芳纶或玻璃纤维增强橡胶组成。
23.示例性的，拉索2为芳纶纤维或其它高强纤维构成。
24.示例性的，提升系统分为侧置式8和内置式7，侧置式8用于货物提升或物品发射，内置式7用于旅游观光或货物提升；提升系统可用直线电机或马达驱动绳索提升。
25.示例性的，控制系统实时监测塔身1形状及空心薄壁罐4内压力，通过控制拉索2张紧度以稳定塔身1；通过控制空心薄壁罐4内氢气、氦气或空气压力以平衡各个筒的受力。
26.示例性的，安装方式一，通过将空心薄壁罐4、连接盘6、揽索5在地面工厂内组装成模块，如(图3、图6)；然后通过侧置式提升系统8运至塔顶进行组装。
27.示例性的，安装方式二，通过将空心薄壁罐4、连接盘6、揽索5分别运至塔顶，在塔顶进行组装。
28.以上举例仅为本发明的实施例，本领域研发人员从本发明直接导出的相同原理变形的结构及方法，均应认为本发明的保护范围。


技术特征：
1.一种超高海拔空天塔及实现方法，其特征在于，包括：由塔身1、拉索2、塔顶平台3、提升系统、控制系统组成。2.根据权利要求1所述超高海拔空天塔及实现方法，其特征在于，所述塔身1组成型式可为环型布置(图1)或辐射形布置(图2)，塔身1由空心薄壁罐4，与塔身1形式对应的不同形式的连接盘6(图5、图7)，揽索5，提升系统7和8组成。3.根据权利要求2所述超高海拔空天塔及实现方法，其特征在于，所述空心薄壁罐4做为基础构件。4.根据权利要求2所述空心薄壁罐4，其特征在于，所述空心薄壁罐4由纤维增强树脂制作而成的薄壁体，增强纤维可以是碳纤维、芳纶、玻璃纤维其中一种或其任意组合；空心薄壁罐4上设有充气口与排气口，空心薄壁罐4内气压由控制系统实时控制。5.根据权利要求2所述的超高海拔空天塔及实现方法，其特征在于，所述连接盘6由纤维增强树脂和泡沫制作而成，增强纤维可以是碳纤维、芳纶、玻璃纤维其中一种或其任意组合。6.根据权利要求2所述的超高海拔空天塔及实现方法，其特征在于，所述揽索5由芳纶或玻璃纤维增强橡胶组成。7.根据权利要求1所述超高海拔空天塔及实现方法，其特征在于，所述拉索2为芳纶纤维或其它高强纤维构成。8.根据权利要求1所述超高海拔空天塔及实现方法，其特征在于，所述提升系统分为侧置式8和内置式7，侧置式8用于货物提升或物品发射，内置式7用于旅游观光或货物提升；提升系统可用直线电机驱动提升或马达驱动绳索提升。9.根据权利要求1所述超高海拔空天塔及实现方法，其特征在于，所述控制系统实时监测塔身1形状及空心薄壁罐4内压力，通过控制拉索2张紧度以稳定塔身1；通过控制空心薄壁罐4内气体压力以平衡各个筒的受力。10.根据权利要求1所述超高海拔空天塔及实现方法，其特征在于，其安装方式可为：通过将空心薄壁罐4、连接盘6、揽索5在地面工厂内组装成模块，如(图3、图6)；然后通过侧置式提升系统8运至塔顶进行组装。11.根据权利要求1所述超高海拔空天塔及实现方法，其特征在于，其安装方式可为：通过将空心薄壁罐4、连接盘6、揽索5分别运至塔顶，在塔顶进行组装。

技术总结
本发明提供一种超高海拔空天塔及实现方法，包括：塔身1、拉索2、塔顶平台3、提升系统、控制系统；其中塔身1组成型式可为环型布置(图1)或辐射形布置(图2)，塔身1由空心薄壁罐4，与塔身1形式对应的不同形式的连接盘6(图5、图7)，揽索5，提升系统7和8组成；其中空心薄壁罐4由纤维增强树脂制作而成，增强纤维可以是碳纤维、芳纶、玻璃纤维其中一种或其任意组合；空心薄壁罐4上设有充气口与排气口，空心薄壁罐4内气压由控制系统实时控制；筒内气体可为氢气、氦气或空气；本发明可用于火箭或飞行器的发射、代替一级火箭、发航、太空旅游、空天领域的管理。管理。管理。


技术研发人员：刘子忠
受保护的技术使用者：北京九州动脉隧道技术有限公司
技术研发日：2022.01.19
技术公布日：2023/8/1