CN104613826A - 具有主动随动功能的运载火箭自动对接与脱落连接器 - Google Patents

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于存贵
李志刚
李宗涛
黄超
赵纯
王志翔
何庆
徐华
杜光华
张亮
孟长建
齐贤伟
崔二巍
张鑫
宋涛
李保平
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Abstract

本发明公开了一种具有主动随动功能的运载火箭自动对接与脱落连接器,包括执行机构、信号探测装置、误差补偿机构和锁紧装置;执行机构的基架与运载火箭发射塔架伸出的摆杆固连,基架周向对称设置液压缸,液压缸的缸体与基架固连,液压缸的活塞杆端部固连有滑块,滑块与误差补偿机构之间通过连杆连接,连杆与滑块和误差补偿机构之间通过球铰链连接,信号探测装置设置在基架的上下两端,与箭体上的凸起标志位置对应,两端的凸起标志相互垂直,其中一个凸起标志与箭体的轴向相平行,且其延长线穿过箭体加注活门中心线;本发明能够降低箭体受力、缩短对接与脱落时间。

Description

具有主动随动功能的运载火箭自动对接与脱落连接器
技术领域
本发明属于运载火箭推进剂加注技术领域,特别是一种具有主动随动功能的运载火箭自动对接与脱落连接器。
背景技术
运载火箭在推进剂加注过程中,受风载影响会做微小摆动,如果对接脱落机构和它上面的连接器以及脐带塔之间是刚性连接,会造成静止的连接器和摇摆的箭体之间相互“撕扯”,产生较大的作用力,影响连接的可靠性和密封性,严重时会导致介质泄露。目前,国内的做法是采用被动随动的方法来解决这个问题。采用被动随动时,连接器面板与火箭活门面板对接、锁紧以后,先要和对接脱落机构本体解除固定连接,然后附着在箭体上随箭体摆动。分离时,对接脱落机构本体首先要和连接器面板重新对接,然后使连接器面板与箭体活门面板进行解锁、分离。但在推进剂加注过程中,箭体完全承受了连接器及管路中推进剂的质量,箭体受力较大。被动随动系统结构复杂、完成一个工作循环需要时间较长,显然不满足火箭快速发射的要求,也更容易出现故障。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够降低箭体受力、缩短对接与脱落时间的具有主动随动功能的运载火箭自动对接与脱落连接器。
实现本发明目的的技术解决方案为:
一种具有主动随动功能的运载火箭自动对接与脱落连接器,包括执行机构、信号探测装置、误差补偿机构和锁紧装置;执行机构的基架与运载火箭发射塔架伸出的摆杆固连,基架周向对称设置液压缸,液压缸的缸体与基架固连,液压缸的活塞杆端部固连有滑块,滑块与误差补偿机构之间通过连杆连接,连杆与滑块和误差补偿机构之间通过球铰链连接,信号探测装置设置在基架的上下两端,与箭体上的凸起标志位置对应,两端的凸起标志相互垂直,其中一个凸起标志与箭体的轴向相平行,且其延长线穿过箭体加注活门中心线,误差补偿机构包括与箭体配合且带有对中导向孔的活门面板;一端设置有对中导向装置的连接器面板;与执行端配合的悬挂平台;连接器面板和悬挂平台之间设置有两组弹簧导向杆,弹簧导向杆通过球铰链与连接器面板和悬挂平台连接,每组弹簧导向杆呈对称布置,两组弹簧导向杆呈四棱锥式悬挂布置;活门面板与连接器面板之间设置有锁紧装置。
本发明与现有技术相比,其显著优点:
(1)本发明具有主动随动功能的运载火箭自动对接与脱落连接器在对接之前,能够探测到箭体活门面板的位置信息并发送给控制中心,控制中心进行处理并控制执行机构动作以调整连接器面板的位置和姿态,使得连接器面板和箭体活门面板实现精确对接。在完成对接并锁紧以后,继续监测箭体的摆动并实时调整连接器面板的位置和姿态,实现连接器面板随箭体摆动,即具有主动随动的能力,有利于降低推进剂加注过程中箭体受力,缩短对接与脱落时间,有助于实现火箭的快速发射。
(2)本发明具有主动随动功能的运载火箭自动对接与脱落连接器的执行机构结构简单,刚度强,有利于减轻系统的重量,方便各种管路的布置与支撑。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1是本发明具有主动随动功能的运载火箭自动对接与脱落连接器的总体结构示意图。
图2是本发明具有主动随动功能的运载火箭自动对接与脱落连接器误差补偿机构的结构示意图。
图3是本发明具有主动随动功能的运载火箭自动对接与脱落连接器弹簧导向杆的结构示意图。
图4是本发明具有主动随动功能的运载火箭自动对接与脱落连接器弹簧导向杆的结构剖视图。
具体实施方式
结合图1~图4:
本发明一种具有主动随动功能的运载火箭自动对接与脱落连接器,包括执行机构12、信号探测装置13、误差补偿机构14和锁紧装置15;执行机构12的基架16与运载火箭发射塔架伸出的摆杆固连,基架16周向对称设置液压缸,液压缸的缸体与基架16固连,液压缸的活塞杆端部固连有滑块,滑块与误差补偿机构14之间通过连杆连接,连杆与滑块和误差补偿机构14之间通过球铰链7连接,信号探测装置13设置在基架16的上下两端,与箭体1上的凸起标志位置对应,两端的凸起标志相互垂直,其中一个凸起标志与箭体的轴向相平行,且其延长线穿过箭体加注活门中心线,误差补偿机构14包括与箭体1配合且带有对中导向孔的活门面板2;一端设置有对中导向装置3的连接器面板4;与执行端配合的悬挂平台6;连接器面板4和悬挂平台6之间设置有两组弹簧导向杆5,弹簧导向杆5通过球铰链7与连接器面板4和悬挂平台6连接,每组弹簧导向杆5呈对称布置,两组弹簧导向杆5呈四棱锥式悬挂布置;活门面板2与连接器面板4之间设置有锁紧装置15。
弹簧导向杆5包括:腔内间隙设置有两组弹簧11的套筒8;封闭套筒8开口端的调整螺母9;一端设置在两组弹簧11之间被弹簧11端部限位且与套筒8的腔体滑动配合,另一端与调整螺母9滑动配合的套杆10。
连接器面板4和悬挂平台6之间还设置有一组呈对称布置的弹簧导向杆5。
液压缸的两侧平行设置有滑块导向杆,滑块导向杆穿过滑块并与滑块滑动配合。
实施例:
结合图1~图4:
一种具有主动随动功能的运载火箭自动对接与脱落连接器,包括执行机构12、信号探测装置13、误差补偿机构14和锁紧装置15,执行机构12的基架16与运载火箭发射塔架伸出的摆杆固连,基架16周向对称设置三个液压缸,液压缸的缸体与基架16固连,液压缸的活塞杆端部固连有滑块,滑块与误差补偿机构14之间通过连杆连接,连杆与滑块和误差补偿机构14之间通过球铰链7连接,信号探测装置13设置在基架16的上下两端,与箭体1上的凸起标志位置对应,两端的凸起标志相互垂直,其中一个凸起标志与箭体的轴向相平行,且其延长线穿过箭体加注活门中心线。
误差补偿机构14包括与箭体1配合且带有对中导向孔的活门面板2;一端设置有对中导向装置3的连接器面板4;与执行端配合的悬挂平台6;连接器面板4和悬挂平台6之间设置有两组弹簧导向杆5,弹簧导向杆5通过球铰链7与连接器面板4和悬挂平台6连接,每组弹簧导向杆5呈对称布置,两组弹簧导向杆5呈四棱锥式悬挂布置;连接器面板4和悬挂平台6之间还设置有一组呈对称布置的弹簧导向杆5;活门面板2与连接器面板4之间设置有锁紧装置15。
弹簧导向杆5包括:腔内间隙设置有两组弹簧11的套筒8;封闭套筒8开口端的调整螺母9;一端设置在两组弹簧11之间被弹簧11端部限位且与套筒8的腔体滑动配合,另一端与调整螺母9滑动配合的套杆10。
对中导向装置3包括两根锥杆,分别布置在连接器面板4的上下两端,活门面板2上的对中导向孔为与两根锥杆配合的锥形孔,对接过程中首先进行粗对中,然后对连接器面板4进行导向,最终实现精对中。
锁紧装置15包括4组离合爪、高压双作用小气缸,对称布置在连接器面板4的左右两端,对接时高压双作用小气缸伸出,带动离合爪将连接器面板4与活门面板2锁紧,脱落时高压双作用小气缸回缩,带动离合爪使连接器面板4与活门面板2分离。
对接过程:当接收到地面发射控制中心发出的对接指令后,系统由空闲模式转换为对接模式,此时箭体塔架封闭,无风载影响,箭体固定不动,连接器面板4与活门面板2为静态对接关系。系统接收信号探测装置13获取的箭体加注活门空间位置信息,控制执行机构12中三个液压缸的伸缩量,从而驱动悬挂平台6带着连接器面板4按一定轨迹不断靠近活门面板2,经过对中导向装置3的对中与导向后,完成与活门面板2的精确对接。由于悬挂平台6只有三个平动自由度,而活门面板2会产生微小的偏转,同时执行机构12会产生不可避免的运动误差,因此通过误差补偿机构14对这些误差进行补偿,保证连接器面板4与活门面板2顺利对接,并降低箭体所受作用力。对接到位后,控制高压双作用小气缸伸出,从而带动离合爪将连接器面板4与活门面板2锁紧,提高连接器面板4与活门面板2连接的安全可靠性。
随动过程:当接收到地面发射控制中心发出的随动指令后,系统由对接模式转换为随动模式,此时箭体塔架打开,箭体受风载影响会发生微小的动态摆动,连接器面板4与活门面板2为动态的随动关系。系统实时地接收信号探测装置13获取的箭体加注活门空间位置信息,实时地调整执行机构12中三个液压缸的伸缩量,从而驱动悬挂平台6带着连接器面板4跟随箭体一起运动。执行机构12的跟踪误差由误差补偿机构14进行补偿,降低箭体所受作用力。
脱落过程:当接收到地面发射控制中心发出的脱落指令后,系统由随动模式转换为脱落模式,此时箭体塔架仍处于打开状态,箭体受风载影响会发生微小的动态摆动,连接器面板4与活门面板2为动态的脱落关系。系统仍然需要实时地接收信号探测装置13获取的箭体加注活门空间位置信息,并实时地调整执行机构12中三个液压缸的伸缩量,驱动悬挂平台6带着连接器面板4跟随箭体一起运动。跟随箭体运动过程中同时伴随着高压双作用小气缸缩回,从而带动离合爪将连接器面板4与活门面板2解锁。解锁完成后,悬挂平台6带着连接器面板4一边随动,一边缓慢的回缩,进行与活门面板2的分离。当对中导向装置3的锥杆与锥形孔完全分离后,悬挂平台6带着连接器面板4停止随动,开始快速回缩,在三个液压缸复位后脱落动作完成,系统由脱落模式转换为空闲模式。执行机构12的跟踪误差由误差补偿机构14进行补偿,降低箭体所受作用力。
本发明实现了运载火箭推进剂加注过程中,连接器面板与活门面板的自动对接、主动随动、自动脱落,降低箭体所受作用力,保护箭体结构,缩短对接与脱落时间,有助于实现火箭的快速发射,同时,执行机构采用并联机构,结构简单,刚度强,有利于减轻系统的重量,方便各种管路的布置与支撑。

Claims (5)

1.一种具有主动随动功能的运载火箭自动对接与脱落连接器,其特征在于:包括执行机构(12)、信号探测装置(13)、误差补偿机构(14)和锁紧装置(15);执行机构(12)的基架(16)与运载火箭发射塔架伸出的摆杆固连,基架(16)周向对称设置液压缸,液压缸的缸体与基架(16)固连,液压缸的活塞杆端部固连有滑块,滑块与误差补偿机构(14)之间通过连杆连接,连杆与滑块和误差补偿机构(14)之间通过球铰链(7)连接,信号探测装置(13)设置在基架(16)的上下两端,与箭体(1)上的凸起标志位置对应,两端的凸起标志相互垂直,其中一个凸起标志与箭体的轴向相平行,且其延长线穿过箭体加注活门中心线,误差补偿机构(14)包括与箭体(1)配合且带有对中导向孔的活门面板(2);一端设置有对中导向装置(3)的连接器面板(4);与执行端配合的悬挂平台(6);连接器面板(4)和悬挂平台(6)之间设置有两组弹簧导向杆(5),弹簧导向杆(5)通过球铰链(7)与连接器面板(4)和悬挂平台(6)连接,每组弹簧导向杆(5)呈对称布置,两组弹簧导向杆(5)呈四棱锥式悬挂布置;活门面板(2)与连接器面板(4)之间设置有锁紧装置(15)。
2.根据权利要求1所述的具有主动随动功能的运载火箭自动对接与脱落连接器,其特征在于:所述的弹簧导向杆(5)包括:腔内间隙设置有两组弹簧(11)的套筒(8);封闭套筒(8)开口端的调整螺母(9);一端设置在两组弹簧(11)之间被弹簧(11)端部限位且与套筒(8)的腔体滑动配合,另一端与调整螺母(9)滑动配合的套杆(10)。
3.根据权利要求1或2所述的运载火箭连接器系统空间对接误差补偿机构,其特征在于:所述的连接器面板(4)和悬挂平台(6)之间还设置有一组呈对称布置的弹簧导向杆(5)。
4.根据权利要求1或2所述的运载火箭连接器系统空间对接误差补偿机构,其特征在于:所述的液压缸的两侧平行设置有滑块导向杆,滑块导向杆穿过滑块并与滑块滑动配合。
5.根据权利要求3所述的运载火箭连接器系统空间对接误差补偿机构,其特征在于:所述的液压缸的两侧平行设置有滑块导向杆,滑块导向杆穿过滑块并与滑块滑动配合。
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