CN101885374B - 一种高海况海上返回舱回收用网囊结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及航天领域，一种高海况海上返回舱回收用网囊结构，所述网囊结构包括引导组件：在丝网结构的引导网(10)周边，在四边形的顶端各系拴1件配重引导环(8)，并分别系结一根引导绳(18)；以及捕捞组件：呈网兜状的囊网(20)口部为多个金属环(19)，多根引导绳(18)均匀分布穿入相应位置的金属环(19)中，一根起吊绳(22)依次穿入金属环(19)中，其中起吊绳(22)的一端做成绳环状，与卸扣(22a)连接，另一端从卸扣(22a)的圆孔中穿出，囊网(20)的外背部中心处连接一根尾部牵引绳(21)。采用返回舱回收用网囊结构可实现两步打捞法，在较动荡的条件下比较容易地捕捉、打捞返回舱(G)；由引导组件准确抓住目标，由捕捞组件轻松、顺利捕捉、笼罩目标，可靠地打捞、起吊返回舱(G)。

Description

一种高海况海上返回舱回收用网囊结构

技术领域

本发明涉及航天领域，具体是涉及回收飘浮在高海况条件下海上返回舱的一种相应的器具结构。

背景技术

航天救助是一项高科技集中的领域，从飞船发射到返回舱回收每个环节都凝聚了大量的科学技术。

火箭发射的前900秒之内，是飞船的危险阶段，一旦有问题，宇航员将通过逃逸系统逃逸；当载人飞船返回舱完成航天任务返回地球降落于海洋，海上保障队伍在飞船飞行路线相应海面上进行救助保障。在飞船发射期间或返回期间负责搜索打捞应急溅落在海上的返回舱，接收航天员的话音通信，并根据航天员的要求与其进行话音通信，救援航天员、兼顾返回舱回收，将航天员和返回舱转运到指定地点。

返回舱外型呈钟型，一般外形尺寸为高2.5米、最大直径2.5米；重量不大于3300公斤，深度0.656米；具有漂浮能力，6级海况下能漂浮48小时，小头朝上。

低海况通常指浪级0～3级，波高0～1.25米；风力0～4级，风速0～7米/秒。现有技术，返回舱应急返回到海上时，返回舱回收系统是根据落点预报命令，由救捞船迅速赶往返回舱溅落点搜索返回舱，并及时更新返回舱位置信息，引导救捞船接近返回舱，由救捞船靠近返回舱，由人员和器械将返回舱整舱打捞起来，运至救捞船的甲板并固定，由医监医保人员根据航天员状态决定出舱方式，并协助航天员出舱。

或者，直升机搜索到降落在海面上的返回舱目标以后，悬停于返回舱上方二十米左右的高度，救援人员携带轻便的吊挂器械，通过起吊缆绳缓缓降落至返回舱顶部，将吊挂器械与返回舱顶部连接，连接稳固以后，通过直升机上方的起吊绞机缓缓将返回舱绞收至直升机底部，通过直升机底部的固定装置将返回舱夹紧，使其不会因直升机的倾斜而自由摆动。运送至目的地。

以上两种方式在低海况条件下可以比较顺利地完成打捞任务，确保航天员安全返回，但是一旦遇上高海况条件，

高海况通常指浪级4～6级，波高1.25～6米；风力5～8级，风速9～19米/秒。此时风高浪急，援救人员无法接近返回舱，因此低海况的吊挂设备与返回舱顶部连接困难。

高海况下，海况条件恶劣，返回舱随波浪剧烈震荡波动，援救人员更无法接近海面。因此必须采用囊网将返回舱兜住、收口，然后起吊返回舱。但是囊网体积较大，收口的吊绳相对较粗，总体质量大，人员难以控制及操作。以上的救助方法将受到挑战，救捞船难以靠近返回舱，难以将返回舱打捞起来，救援人员携带轻便的吊挂器械，难以通过起吊缆绳降落至返回舱顶部，无法进行系吊操作，严重危及航天员的安全。因此，在高海况条件下，风高浪急，必须有一种比较可靠的救援、打捞返回舱方法和手段。

现在，出现一种高海况海上返回舱的回收方法：

①救助直升机驾驶至海面返回舱的上方；

②救助直升机悬停在以返回舱为中心直径5米，高度为35米，正负30％的区域范围内，通过升降绞车的绳索将援救员降至以返回舱为中心直径3米，高度为10米，正负30％的区域范围内；

③援救员用射击器将引导器具射向返回舱；

④引导器具在空中罩住返回舱；

⑤捕获装置沿着引导器具下移；

⑥捕获装置覆盖笼罩返回舱；

⑦收紧捕获装置；

⑧由救助直升机的起吊装置卷起返回舱；

⑨返回舱被固定于直升机下部；

⑩救助直升机将返回舱安置于救援船甲板或陆地上由轮胎组成的返回舱座架。

此方法提出了两步打捞法，即使在高海况条件下，仍能从容、较轻松方便地打捞返回舱。在此技术中，两步打捞涉及的先期射击引导器具，继而下滑的捕捞装置的网囊结构是一项重要的工具、器具，提供一种能实现两步打捞，轻松、准确捕捉目标，结实、可靠打捞起吊的网囊结构将很大程度有助于该方法的实施和效果实现。

发明内容

本发明的目的是提供一种在高海况条件下打捞、救援返回舱的方法中相应的返回舱回收用网囊，达到既能轻松、准确捕捉目标，又可顺序结实、可靠打捞起吊返回舱的效果。

本发明的目的由以下技术方案实现。

一种高海况海上返回舱回收用网囊结构，其特征在于：所述网囊结构包括前置的引导组件和后续的捕捞组件；

引导组件：丝网结构的引导网呈直径10米，正负20％的圆形，在圆形外接三、四、五或六边形的顶端各系拴一件配重引导环，或者，丝网结构的引导网呈对角线长10米，正负20％的三、四、五或六边形的多边形，多边形的顶端各系拴一件配重引导环，并在各配重引导环上分别系结一根引导绳；

捕捞组件：呈网兜状的囊网口部为多个金属环，多根引导绳均匀分布穿入相应位置的金属环中，一根起吊绳依次穿入金属环中，其中起吊绳的一端做成绳环状，与卸扣连接，另一端从卸扣的圆孔中穿出，囊网的外背部中心处连接一根尾部牵引绳；

其中金属环的数量大于等于引导绳的数量。

采用本技术方案分两步操作，首先由引导组件面积较大呈直径6米的网丝，轻松、准确覆盖在返回舱上，配重引导环的下沉，使得引导网能套置在返回舱上，在救援人员身上，或直升机上留有引导绳。引导网周边配置三、四、五或六边形的顶端各系拴1件配重引导环，配重引导环数量过多，重量过大，不便于引导网射击器轻松控制、准确击中目标；配重引导环数量过少不能形成一个适当的覆盖面，影响对目标的捕捉也不能起到作用，因此，根据实际情况，选择三至六中一个合适数量，能达到在一定高海况条件下捕获返回舱目标的目的。

第二步，多根引导绳均匀分布穿入囊网口部的多个金属环中，牢固、结实的囊网顺着引导绳下滑，轻易地笼罩返回舱，拖曳起吊绳，将囊网口部收紧，由直升机的起吊装置吊起包围在囊网中的返回舱，尾部牵引绳作平衡、调整方向作用。此时囊网由于牢固、结实，即使重量较重也不成为负担，轻松顺着引导绳下滑可以罩住返回舱。

进一步，在四边形引导网的顶端系拴4个配重引导环。四边形的引导网，一般可以满足需要了。

进一步，所述引导网由直径为2～5毫米的高强度尼龙绳网线编织构成。如此网绳既轻，又满足引导笼罩的要求。

进一步，所述引导网为7米×7米的方形网片，每个网格的格距为0.7米×0.7米。近似直径10米，正负20％的面积，满足引导捕获要求。

进一步，所述引导绳直径为5～6毫米，长度为8至15米。此为引导绳的具体合适的要求。

进一步，所述囊网由直径为6～10毫米的高强度尼龙绳网线编织构成。

进一步，所述起吊绳直径为30～50毫米，长度为50至70米。起吊绳为起吊起作用，需要具备哪些要求。

进一步，所述配重引导环8采用的结构为上部高度为40～80毫米的铁质圆柱体，下部为直径30～50毫米的圆环。

进一步，所述配重引导环采用60毫米高度的铁质圆柱体和36毫米直径的圆环。以及尺寸参数的配重引导环适宜在海水中捕获目标、下沉笼罩。

进一步，所述金属环为8～12个。有利与引导绳配合作业。

本发明的优越性和有益效果：

①本发明首创的两步法，可以在较动荡的高海况条件下比较容易地捕捉、打捞返回舱；

②本技术方案可由轻巧的引导组件准确抓住目标。

③本技术方案可以在引导网、引导绳的基础上顺利下结实的滑囊网，由捕捞组件轻松、顺利捕捉、笼罩目标。

引导网、绳子与捕捞的囊网，结构不同，前者轻巧、大面积，后者沉重结实，两者巧妙地分别担当不同的角色，配合使用达到了在高海况条件下打捞返回舱的目的。

④本技术方案能可靠地打捞、起吊救助打捞目标，安全救助航天员，为我国的航天事业发展作出贡献。

附图说明

图1是本发明高海况海上返回舱回收用网囊结构的一种实施方式，水平方向观察射击囊网的示意图；

图2本发明高海况海上返回舱回收用网囊结构的一种实施方式，使用的引导网弹射器结构剖视示意图；

图3是本发明高海况海上返回舱回收用网囊结构的一种实施方式，使用的引导网展开，从上往下观察的俯视结构示意图；

图4是本发明高海况海上返回舱回收用网囊结构的一种实施方式，引导网弹射器将引导网射出，引导网呈张开态，处于返回舱上部的状态示意图；

图5是图4是引导网下落，配重引导环沉入水中，引导网兜住返回舱的状态示意图；

图6是本发明高海况海上返回舱回收用网囊结构的一种实施方式，囊网的铁环顺引导网的引导绳下滑，处于返回舱上部的状态示意图；

图7是图6是囊网顺引导绳下滑到返回舱底部，起吊绳逐渐收起，囊网围住返回舱的状态示意图；

图8是本发明高海况海上返回舱回收用网囊结构的一种实施方式，起吊绳穿入铁环，其中一端从卸扣的圆孔中穿出的状态示意图；

图9是本发明高海况海上返回舱回收用网囊结构的一种实施方式，配重引导环的结构示意图。

图中，1是固定支点、2是壳体、3是弹簧、4.气门芯、5是阀芯杆、6是通气孔、7是磁环、8是配重引导环、9是发射管、10是引导网、12是喷射腔、13是扳机杆、14是弹簧、15是贮气室、16是手柄、17是杠杆横杆、18是引导绳、19是金属环、20是囊网、21是尾部牵引绳、22是起吊绳、22a是卸扣、23是连接杆、H是引导网弹射器、G是返回舱。

具体实施方式

以下对照附图，对本发明作进一步说明。

一种高海况海上返回舱回收用网囊结构，所述网囊结构包括前置的引导组件和后续的捕捞组件；

引导组件：丝网结构的引导网(10)呈直径10米，正负20％的面积，在周边三、四、五或六边形的顶端各系拴1件配重引导环8，并在各配重引导环8上分别系结一根引导绳18；

捕捞组件：呈网兜状的囊网20口部为多个金属环19，多根引导绳18均匀分布穿入相应位置的金属环19中，一根起吊绳22依次穿入金属环19中，其中起吊绳22的一端做成绳环状，与卸扣22a连接，另一端从卸扣22a的圆孔中穿出，囊网20的外背部中心处连接一根尾部牵引绳21；

其中金属环19的数量大于等于引导绳18的数量。

采用本技术方案分两步操作，首先由引导组件轻松、准确的覆盖在返回舱G上，配重引导环8的下沉，使得引导网10能套置在返回舱G上，在救援人员身上，或直升机上留有引导绳18。

第二步，多根引导绳18均匀分布穿入囊网20口部的多个金属环19中，牢固、结实的囊网20顺着引导绳18下滑，轻易地笼罩返回舱G，拖曳起吊绳22，将囊网20口部收紧，由直升机的起吊装置吊起包围在囊网20中的返回舱G，尾部牵引绳21作平衡、调整方向作用。

金属环19的数量大于等于引导绳18的数量，可使囊网20平稳地沿引导绳18下滑。

在四边形引导网10的顶端系拴4个配重引导环8。正四边形的引导网10形状，既能展开较大的面积，又不需要很多配重引导环8，因为过多的配重引导环8重量大，会影响引导网射击器的弹射距离和准确性。

所述引导网10由直径为2～5毫米的高强度尼龙绳网线编织构成。由此，引导网10很轻捷，具有一定牢度，便于实现前期目标捕捉功能。

所述引导网10为7米×7米的方形网片，每个网格的格距为0.7米×0.7米。既测算和试验，如此面积的引导网10可以在高海况条件上捕捉目标了。

所述引导绳22直径为5～6毫米，长度为40至50米，此为实际操作的要求。

所述囊网20由直径为6～10毫米的高强度尼龙绳网线编织构成，能保证承受返回舱G的重量。

所述起吊绳22直径为30～50毫米，长度为50至70米。起吊绳22是一个重要的工作部件，在如此规格范围内，能实现和保证起吊动作。

所述配重引导环8采用的结构为上部高度为40～80毫米的铁质圆柱体，下部为直径30～50毫米的圆环。便于实现发射一定距离，迅速下沉起固定定位作用。较佳的选择是所述配重引导环8采用60毫米高度的铁质圆柱体和36毫米直径的圆环。

所述金属环19为8～12个。实际操作中合适的数量，有利对囊网20的收口、起吊，又适合均匀、平衡地穿套在数根引导绳18中。

所述配重引导环8采用的结构为上部高度为40～80毫米的金属圆柱体，下部为直径30～50毫米的圆环。既要使配重引导环8能发射达到一定的距离，又要能笼罩在返回舱G上方后快速下沉到海水中，以所列参数范围制作配重引导环8为宜。

在于所述配重引导环8采用60毫米高度的金属圆柱体和36毫米直径的圆环。以所述尺寸制作配重引导环8能达较好效果。

高海况下，海况条件恶劣，返回舱随波浪剧烈震荡波动，援救人员无法接近海面。因此本设计总体采用囊网20将返回舱G兜住、收口，然后起吊返回舱G。但是囊网20体积较大，收口的吊绳相对较粗，总体质量大，人员难以控制及操作。为了达到上述的目的，本设计在捕获返回舱G的前阶段增设了引导装置。引导装置采用手枪式弹射机构，内储存高压惰性气体及经压紧后抟拢在手枪体内的高强度丝状引导网10，整体体积小巧。援救工作展开时，直升机通过升降绞车的绳索将援救员降至距离返回舱顶部4米处悬停。援救员手持引导网弹射手枪，瞄准返回舱按动扳机，引导网10射向返回舱G。在弹射过程中，引导网10在空中迅速张开，以拢住返回舱G。

在工作前，预先通过气门芯4灌入高压惰性气体，气体储藏在储气室15内保存。将丝网抟拢放入弹射装置内。丝网的四条力纲与配重引导环8连接，配重引导环8被塞入发射管9内，被发射管9内置的磁环7吸引固定。

当援救员瞄准返回舱G后通过扣动扳机，使得扳机杆13向后滑移，通过杠杆机构，带动锥形阀芯的阀芯杆5克服弹簧3力向后移动。从而使得储气室15与喷射腔12、各发射管9导通，压缩气体瞬间释放，推动发射管9内的配重引导环8射出。带动丝网弹出，由发射管9的斜角导向作用使得引导网10在弹射中及时被张开。

由配重引导环8的惯性力作用，使得引导网10进一步张开，并迅速下降，网的张开直径范围在4～6米，最终罩住返回舱G。配重引导环8由于重力的作用在水中下垂，使得罩住返回舱G的引导网10不会被风刮走和浪打走。与此同时，均布的四根引导绳18与配重引导环8扎紧的一端随配重引导环8沉入水中，另一端控制在援救员的手中，或者可系缚在控制升降援救员的绳索上，以备引导起吊囊网20用。整个过程如图1、4、5所示。

引导网10的网线采用高强度尼龙绳用以罩住返回舱。在网片的四个角系缚配重引导环8，并且在配重引导环8系缚直径为5～6毫米的引导绳18，引导绳18的长度为12米，另一端控制在援救员，引导网10的结构如图3所示。

配重引导环8采用的结构如图9所示，下部配重环直径36毫米、配重引导环8高度为60毫米的金属圆柱体，用于在引导网弹射器弹射时获得较大的惯性力，使网快速张开并射向返回舱G。在罩住返回舱G以后，配重引导环8自然下沉，使罩住返回舱G的网靠配重引导环8的重力将返回舱G围拢。配重引导环8的上部金属环状结构用以系缚引导绳18。

整个引导装置是用于捕获返回舱G的先导装置，其目的在于引导网10围住返回舱G以后，通过引导绳18，引导捕获装置的囊网20缓缓降落至返回舱G上围住返回舱G。因此引导装置的弹射器轻巧灵活，援救员可以随身带3～4个，以备前次弹射失误后更换。

捕获装置为强度较高的囊网20、起吊绳22、囊网尾部牵引绳21和若干个金属环19组成，如图6、7所示。

工作时，将囊网20的八个金属环19中选取均布的四个金属环19分别穿入四根引导绳18。囊网尾部牵引绳21缓缓放下，使得囊网20顺着引导绳18下降，起吊绳22始终处于松弛状态，如图6所示。当囊网20的口部由于金属环19的重力下降到返回舱G底部后，囊网20已经将返回舱G罩住。此时收紧起吊绳22，使得囊网20的口被逐渐收紧，如图7所示。其中起吊绳22可采用超高强度分子绳。

为了使囊网20的口部能够被收紧，起吊绳的连接方式如图8所示。八个金属环19与囊网袋口的纲连接，起吊绳22依次从八个金属环19中部穿过，其中起吊绳22的一端做成绳环状，与卸扣22a连接，另一端从卸扣22a的0形处穿越。在收囊网20袋口之前，为了保持囊网20口能够套过返回舱G，保持起吊绳22围成圈的圆周长，可以采用细绳将金属环19与起吊绳22扎牢。当返回舱G被囊网20套住以后，可以向上提拉起吊绳22，细绳被扯断，从而收缩袋口，最终将返回舱G吊起。尾部牵引绳21作为起吊过程中平衡方向用。

起吊装置采用起吊绞车，起吊能力为6吨。可以根据直升机的机载能力驱动力可以采用液压或者减速电机连接方式，都必须有制动装置，安全上可采用过载保护措施。

根据计算书的结果得知在零～四级海况下，直升机的起重绞车可以直接起吊返回舱，当在五级、六级的海况下，可在起吊绞车上设立安全装置，当在波浪周期内受力大于6吨，起吊装置起吊力释放，处于放松状态，当在波浪周期内返回舱的受力小于6吨，起吊装置快速起吊，使返回舱离开水面。

起吊后的返回舱G如不及时固定，容易在空中摆动，造成单摆现象，单摆会产生附加的惯性力作用于直升机上，使直升机负荷增加，同时由于该力的不稳定性容易使直升机操控困难，可能引起事故。因此，起吊后的返回舱G须被固定。

返回舱G固定形式可以采用四面夹紧的方式，在直升机底部安装常规的夹紧爪基座，四个夹紧爪安装在基座上，夹紧爪可以绕连接销子转动，爪上安有厚橡胶垫以便与返回舱壁的缓冲。工作时，直升机起吊绳22将返回舱G缓缓吊起，直至返回舱与四个夹紧爪接触，并通过起吊力使得返回舱G上部被夹紧爪固定。

无论直升机将返回舱G安置在陆地上或者船的甲板上，返回舱G的座架都可采用橡胶轮胎构成，中间安装四个直径为1100毫米的轮胎，厚度400毫米，一一相接。形成橡胶气垫，四周采用直径1100毫米的大轮胎，共十只，厚度为400毫米，双层，形成高度为0.8米的橡胶气囊围栏。轮胎之间采用两道绳索串联接，轮胎与甲板间采用压板压住，围栏的内径为直径2.6米，正好能够容纳返回舱入座。轮胎四周的底座板上设有眼板，若干绳索将轮胎与底座上的眼板固定。使得轮胎不会在甲板上滑移。当返回舱G入座固定时，可用宽幅网带将返回舱G围住，在网带围成的圆形四周采用四条收紧带与平台上的眼板连接并逐一张紧，使返回舱G不再晃动，达到固定返回舱G的目的。

Claims (9)

1.一种高海况海上返回舱回收用网囊结构，其特征在于：所述网囊结构包括前置的引导组件和后续的捕捞组件；

引导组件：丝网结构的引导网(10)呈四边形，四边形引导网(10)的顶端各系拴1件配重引导环(8)，并在各配重引导环(8)上分别系结一根引导绳(18)；

捕捞组件：呈网兜状的囊网(20)口部为多个金属环(19)，多根引导绳(18)均匀分布穿入相应位置的金属环(19)中，一根起吊绳(22)依次穿入金属环(19)中，其中起吊绳(22)的一端做成绳环状，与卸扣(22a)连接，另一端从卸扣(22a)的圆孔中穿出，囊网(20)的外背部中心处连接一根尾部牵引绳(21)；

其中金属环(19)的数量大于等于引导绳(18)的数量。

2.根据权利要求1所述高海况海上返回舱回收用网囊结构，其特征在于所述引导网(10)由直径为2～5毫米的高强度尼龙绳网线编织构成。

3.根据权利要求1所述高海况海上返回舱回收用网囊结构，其特征在于所述引导网(10)为7米×7米的方形网片，每个网格的格距为0.7米×0.7米。

4.根据权利要求1所述高海况海上返回舱回收用网囊结构，其特征在于所述引导绳(18)直径为5～6毫米，长度为8至15米。

5.根据权利要求1所述高海况海上返回舱回收用网囊结构，其特征在于所述囊网(20)由直径为6～10毫米的高强度尼龙绳网线编织构成。

6.根据权利要求1所述高海况海上返回舱回收用网囊结构，其特征在于所述起吊绳(22)直径为30～50毫米，长度为50至70米。

7.根据权利要求1所述高海况海上返回舱回收用网囊结构，其特征在于所述配重引导环(8)采用的结构为上部高度为40～80毫米的铁质圆柱体，下部为直径30～50毫米的圆环。

8.根据权利要求7所述高海况海上返回舱回收用网囊结构，其特征在于所述配重引导环(8)采用60毫米高度的铁质圆柱体和36毫米直径的圆环。

9.根据权利要求7所述高海况海上返回舱回收用网囊结构，其特征在于所述金属环(19)为8～12个。

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