CN104724297A - 一种运载火箭垂直下降回收时的防倾倒系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种运载火箭垂直下降回收时的防倾倒系统，包括着陆平台，四辆自动引导小车及钢绳，所述自动引导小车放置在所述着陆平台上并通过钢绳相互连接形成方形着陆区，所述自动引导小车包括底座，安装在底座下方的四对行走小轮，安装在底座上端的多级伸缩式液压缸，固定在底座上的钢绳存储器，安装在所述多级伸缩式液压缸侧壁的数个探测系统及定向轮，所述钢绳存储器内的钢绳穿过定向轮后固定在相邻的自动引导小车的第二级伸缩杆侧壁上。本发明揭示的一种运载火箭垂直下降回收时的防倾倒系统，在火箭垂直下降回收时，可以有效提供一种坚固耐用，安全可靠使用方便的防护系统，一旦火箭着陆发生倾斜，该防倾倒系统可以有效阻止火箭发生翻到。
Description
技术领域
本发明涉及一种防护系统，尤其涉及一种航天器发射后与有效载荷分离后，运载火箭垂直降落实现回收再利用时防止其倾倒的系统。
背景技术
运载火箭是一种由多级火箭组成的航天运载工具。通常，运载火箭将人造地球卫星、载人飞船、空间站、空间探测器等有效载荷送入预定轨道。目前全世界绝大多数运载火箭都是一次性航天工具，火箭第一级在完成分离后会坠落到陆上无人区或空旷海域，其不可重复使用，这就使得航天研究费用大大增加。
如果运载火箭第一级可以在空旷平整安全的地带着陆，以实现其回收再利用，就可以大大降低航天研究成本，使人类的航天活动产生质的飞跃，然而运载火箭在回收时其在着陆平台上会存在一个难点：火箭通过控制燃烧气流的喷出，落在只有足球场大小的浮动平台上，然而火箭下降时由于受到自身高速气流或海上风浪等因素的影响，在平台着陆时容易发生倾斜，这就使得火箭翻倒撞毁，甚至燃料泄漏引发爆炸。
发明内容
为克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种运载火箭垂直下降回收时的防倾倒系统，在火箭垂直下降回收时，可以有效提供一种坚固耐用，安全可靠使用方便的防护系统，一旦火箭着陆发生倾斜，该防倾倒系统可以有效阻止火箭发生翻到。
本发明揭示了一种运载火箭垂直下降回收时的防倾倒系统，包括着陆平台，四辆自动引导小车及钢绳，所述自动引导小车放置在所述着陆平台上并通过钢绳相互连接形成方形着陆区，所述自动引导小车包括底座，安装在底座下方的四对行走小轮，安装在底座上端的多级伸缩式液压缸，固定在底座上的钢绳存储器，所述多级伸缩式液压缸包括缸体，安装在缸体内的第一级伸缩杆及第二级伸缩杆，所述缸体侧壁安装有数个探测系统，所述第二级伸缩杆侧壁，缸体侧壁及底座上端面都安装有一个定向轮，且三个定向轮位于同一垂直面上，所述钢绳存储器内的钢绳依次穿过三个定向轮后固定在相邻的自动引导小车的第二级伸缩杆侧壁上。
所述钢绳存储器上还设有自动锁紧装置，以实现对钢绳位置的锁紧。
所述底座的侧壁上还安装有可伸缩支撑脚，可伸出与着陆平台接触以增加自动引导小车的稳定性。
所述底座四周侧壁还具有支撑脚收纳槽，所述可伸缩支撑脚缩回时放置在所述支撑脚收纳槽内。
所述探测系统为激光雷达或电波雷达。所述着陆平台为陆地平台或海上平台。
所述自动引导小车还包括可充电蓄电池，以实现对自动引导小车的供电。
本发明所揭示的一种运载火箭垂直下降回收时的防倾倒系统，通过在着陆平台上设置四辆自动引导小车，并相互连接形成着陆区，可以有效对倾斜的运载火箭进行支撑，同时配合航天测控系统及地面控制中心对运载火箭的运行轨迹及精确的着陆点进行探测，从而使得运载火箭能够准确在自动引导小车围城的着陆区进行着陆。
其中所述航天测控系统包括地面测控系站安装在运载火箭内部的测控系统，地面测控站用于实时跟踪、测量和发出指令，控制运载火箭的下降路径及运动状况；运载火箭上的测控系统也可以对自身状态进行检测，并将测控数据再传送给地面测控站，地面测控站将自身测得的数据及运载火箭内部测得的数据一并传送给地面控制中心用于比较和控制用；
所述地面控制中心实时探测、计算运载火箭的着陆范围并预估出着陆点，同时随着运载火箭的不断下降实时更新着陆信息，缩小着陆范围，精确着陆点位置。并根据火箭着陆位置控制自动引导小车向着陆点运动，以达到防倾倒目的。
与现有技术相比，本发明的一种运载火箭垂直下降回收时的防倾倒系统，具有如下有益之处：可以根据运载火箭下载路径计算出其着陆范围，通过自动引导小车位置的调成，从而确保运载火箭着陆在自动引导小车组成的防护区域内，针对运载火箭倾斜着陆的状态，通过自动引导小车上的钢绳起到对运载火箭的支撑，有效足阻止其进一步倾倒，防止了燃料泄漏引发爆炸，提高了运载火箭下降的安全性，利于运载火箭的回收再利用，大大减小了航空研发成本，同时针对火箭的高温火焰，采用防火耐高温材料实现防倾倒系统因高温而烧毁，整个系统安全可靠，运行方便。
附图说明
图1是本发明防倾倒系统的示意图；
图2是本发明自引导小车的结构示意图；
图3是本发明防倾倒系统防护升起状态的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。
如图1~2所示，本发明所揭示的一种运载火箭垂直下降回收时的防倾倒系统，用于运载火箭在着陆平台着陆时防止其倾倒的系统，具体包括着陆平台1，放置在所述着陆平台1上的四辆自动引导小车2，连接各个自动引导小车2之间的钢绳3，所述自动引导小车2之间通过钢绳3形成方形着陆区。
具体说来，所述自动引导小车2包括底座4，行走小轮5，多级伸缩式液压缸6，钢绳存储器7，探测系统8，定向轮9及可伸缩支撑脚10，其中所述底座4下方安装有四对行走小轮5，所述行走小轮连接控制电机和转向控制系统，能控制行走小轮360度旋转，从而使小车具有很好的转弯半径，同时还具备原地转向功能；所述多级伸缩式液压缸6安装在底座4的上表面，其包括缸体11，安装在缸体11内的第一级伸缩杆12及第二级伸缩杆13，所述缸体11侧壁安装有复数探测系统8（如激光雷达或电波雷达），用于实时探测运载火箭的位置和速度，并发送给地面控制中心，所述第二级伸缩杆13侧壁，缸体11侧壁及底座4上端面都安装有一个定向轮9，且三个定向轮位于同一垂直面上，所述钢绳存储器7安装在底座4上端面以收纳钢绳3，所述钢绳3依次穿过底座4上的定向轮，缸体11侧壁的定向轮及第二级伸缩杆13侧壁的定向轮后固定在相邻的自动引导小车2的第二级伸缩杆13侧壁上；所述钢绳存储器7上还设有自动锁紧装置，当自引导小车2移动或者多级伸缩式液压缸6顶出时，钢绳存储器7会根据自引导小车2移动速度或多级伸缩式液压缸6顶出速度控制钢绳的缩放速度，实现自动供给及回收，并通过自动锁紧装置对钢绳位置进行锁紧，防止滑动。
所述底座4四周侧壁具有支撑脚收纳槽14，所述可伸缩支撑脚10安装在底座4的侧壁上，并可收回到支撑脚收纳槽14内，当自动引导小车2位置固定后，所述可伸缩支撑脚10自动伸出并按压在着陆平台1上，增加自动引导小车及整个防倾倒系统的稳定性。
所述自动引导小车内部还具有可充电蓄电池，以实现对自动引导小车的供电。
所述着陆平台1可以为陆地平台或者海上平台，若其为陆地平台其坐标位置为预先设定值，若为海上平台其坐标位置会因风浪等因素进行移动，所述探测系统实时将海上平台的位置坐标传送给地面控制系统。
运载火箭垂直下降回收时具有高温火焰，故而所述自动引导小车，探测系统采用防火耐高温的材料制成，其内部具有隔热层，表面涂覆有防火涂层以增加其耐热性，从而避免因高温而烧毁探测系统或自动引导小车。
为了确定自动引导小车在着陆平台上的行驶方向以及着陆区域的规划，本发明所述的防倾倒系统还要配合航天测控系统及地面控制中心进行着陆点的精细确定。
其中，所述航天测控系统包括地面测控站和安装在运载火箭内部的测控系统，其中地面测控站分布在适当的地理位置（包括必要的测量船和测控飞机，可在本国境内或全球任意适当的地点），各地面测控站通过通信网络与地面控制中心联接。且地面测控站的设备包括外测系统、遥测系统、遥控系统、通信系统、电视系统、时间统一系统、计算机系统以及辅助设备。外测系统的任务是对运载火箭进行跟踪测量，获取运载火箭的运动参数，确定火箭轨道和位置，所述运载火箭上的测控系统可以对自身状态进行检测，并将测控数据再传送给地面测控站，地面测控站将接收到的数据传送给地面控制中心；
所述地面控制中心综合处理所述航天测控系统及探测系统发送的信息，实时计算处运载火箭的着陆范围并预估出着陆点，同时随着运载火箭的不断下降实时更新着陆信息，在此过程中地面控制中心不断缩小运载火箭的着陆范围，精准预测着陆点位置，同时将更新的着陆信息发给自动引导小车，控制其向预测位置移动。
如图3所示，本发明所揭示的一种运载火箭垂直下降回收时防倾倒系统，其工作原理为：设定四个自动引导小车为A、B、C、D,将四个自动引导小车放置到着陆平台上，所述自动引导小车上的探测系统可以实时探测着陆平台的坐标位置，自动引导小车在着陆平台上的位置以及运载火箭的位置及速度，并将变化的着陆平台坐标位置及运载火箭的位置及速度发送给地面控制中心。
航天测控系统中的地面测控站将探测的火箭下降路径及运动状况发给地面控制中心，地面控制中心对探测信息进行综合处理，计算出运载火箭的着陆范围，并随着火箭不断的下降实时更新并缩小着陆范围，并将确定的着陆范围发送给自动引导小车。
自动引导小车通过比较接收到的着陆范围和自身在着陆平台上的位置，计算出A、B、C、D四个自动引导小车的行驶方向及行驶路线，一旦自动引导小车行驶到着陆点，其会随着着陆点范围的不断缩小，通过钢绳存储器收缩钢绳，从而缩小A、B、C、D四个自动引导小车之间的距离，当达到预定值后就停止缩短钢绳，同时可收缩支撑脚伸出与着陆平台进行固定，此时多级伸缩式液压缸启动，将第一级伸缩杆及第二级伸缩杆顶出，增加钢绳形成的方形防倾倒区域的高度，有效对运载火箭中间进行支撑，防止由于支撑点过低而导致的支撑不稳。
如果运载火箭正常着陆，升起的钢绳可以实现辅助防护，防止运载火箭因为大风或海浪起伏导致的倾倒。
本发明的技术内容及技术特征已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本发明的揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰，因此，本发明保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为本专利申请权利要求所涵盖。
Claims (7)
1. 一种运载火箭垂直下降回收时的防倾倒系统，其特征在于：包括着陆平台，四辆自动引导小车及钢绳，所述自动引导小车放置在所述着陆平台上并通过钢绳相互连接形成方形着陆区，所述自动引导小车包括底座，安装在底座下方的四对行走小轮，安装在底座上端的多级伸缩式液压缸，固定在底座上的钢绳存储器，所述多级伸缩式液压缸包括缸体，安装在缸体内的第一级伸缩杆及第二级伸缩杆，所述缸体侧壁安装有数个探测系统，所述第二级伸缩杆侧壁，缸体侧壁及底座上端面都安装有一个定向轮，且三个定向轮位于同一垂直面上，所述钢绳存储器内的钢绳依次穿过三个定向轮后固定在相邻的自动引导小车的第二级伸缩杆侧壁上。
2. 根据权利要求1所述的一种运载火箭垂直下降回收时的防倾倒系统，其特征在于：所述钢绳存储器上还设有自动锁紧装置，以实现对钢绳位置的锁紧。
3. 根据权利要求1所述的一种运载火箭垂直下降回收时的防倾倒系统，其特征在于：所述底座的侧壁上还安装有可伸缩支撑脚，可伸出与着陆平台接触以增加自动引导小车的稳定性。
4. 根据权利要求3所述的一种运载火箭垂直下降回收时的防倾倒系统，其特征在于：所述底座四周侧壁还具有支撑脚收纳槽，所述可伸缩支撑脚缩回时放置在所述支撑脚收纳槽内。
5. 根据权利要求1所述的一种运载火箭垂直下降回收时的防倾倒系统，其特征在于：所述探测系统为激光雷达或电波雷达。
6. 根据权利要求1所述的一种运载火箭垂直下降回收时的防倾倒系统，其特征在于：所述着陆平台为陆地平台或海上平台。
7. 根据权利要求1所述的一种运载火箭垂直下降回收时的防倾倒系统，其特征在于：所述自动引导小车还包括可充电蓄电池，以实现对自动引导小车的供电。
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