CN104816794A - 运载火箭及返回舱用柔性回收设备及其设计方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种运载火箭及返回舱用柔性回收设备，包括承重网、漂浮机构、缓冲装置、回收位置定位装置和回收位置限位及调节装置，该柔性回收设备结构设计合理、投入成本较低且使用效果好，使用过程安全、可靠，能对从高空坠落的运载火箭或返回舱进行回收。同时，本发明还公开了运载火箭及返回舱用柔性回收设备的设计方法和应用，其设计方法包括步骤：承重网承载力确定、承重网结构参数确定、承重网重量确定、缓冲装置位置确定、漂浮机构所提供浮力大小确定和漂浮机构位置确定，其应用方法包括步骤：承重网拖移到位、回收信息获取、回收位置调整和承重网回收，该设计方法和应用方法步骤简单、设计合理且实现方便，使用效果好。
Description
技术领域
本发明属于空中坠物回收技术领域，尤其是涉及一种运载火箭及返回舱用柔性回收设备及其设计方法和应用。
背景技术
运载火箭是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。任务完成后，运载火箭被抛弃。运载火箭从高空坠落时，现如今主要采用以下几种处理方式：第一、运载火箭自由坠落；第二、用降落伞控制运载火箭的降落速度，使得运载火箭柔性降落；第三、运载火箭快接近地面时，利用运载火箭自带的喷气设备喷射气体的反作用力，使得运载火箭柔性降落；第四、第二种处理方式和第三种处理方式混合使用。
实际使用过程中，上述高空坠落的运载火箭的四种处理方式均不同程度地存在缺陷。其中，运载火箭自由坠落方式，使运载火箭损坏严重；用降落伞控制运载火箭降落速度的方式应用时，对于高速且体积和质量大的运载火箭而言，用降落伞无法控制运载火箭的降落速度，不能使得运载火箭柔性降落，实施受限；利用运载火箭自带的喷气设备喷射气体，并利用反作用力使得运载火箭柔性降落的方式，需要运载火箭自带喷气设备，因而结构及控制很复杂，且只能在陆地上或移动平台降落，而在移动平台降落时对移动平台和运载火箭的控制要求更高，且整个工程造价高昂。相应地，对返回舱进行回收处理时，仍存在上述问题。因而，现如今缺少一种设计合理、实现方便且投入成本较低、使用效果好的运载火箭及返回舱用柔性回收设备，其使用过程安全、可靠，能对从高空坠落的运载火箭进行回收，并且不会对运载火箭结构造成较大损害。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种运载火箭及返回舱用柔性回收设备，其结构简单、设计合理且使用操作简便、使用效果好，能对从高空坠落的运载火箭或返回舱进行回收，并且不会对运载火箭或返回舱的结构造成较大损害。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种运载火箭及返回舱用柔性回收设备，其特征在于：包括对所回收运载火箭或返回舱进行承托且漂浮于水面上的承重网、为承重网提供浮力并使承重网漂浮于水面上的漂浮机构、布设在承重网上且对下落至承重网上的所回收运载火箭或返回舱进行缓冲的缓冲装置、对承重网的位置进行定位的回收位置定位装置和对承重网的位置进行限位及调节的回收位置限位及调节装置，所述承重网由绳索编织形成；
所述缓冲装置包括多个均固定在承重网上的缓冲器，所述漂浮机构包括多个均固定在承重网上的漂浮体；所述回收位置限位及调节装置包括多个分别位于承重网四周外侧的锚、多道分别连接于承重网与多个所述锚之间的连接绳索和多个分别对多道所述连接绳索的长度进行调节的绳索长度调节机构，所述锚位于水中、固定于水底或固定于地面上，多道所述连接绳索的上端分别固定在承重网的四周外边缘上，且多道所述连接绳索的下端分别固定在多个所述锚上；多个所述绳索长度调节机构组成对承重网的位置进行调整的回收位置调节机构；所述回收位置定位装置为布设在承重网上且对承重网的位置信息进行检测的位置检测装置。
上述运载火箭及返回舱用柔性回收设备，其特征是：所述缓冲器包括内装缓冲物的袋体，所述缓冲物为橡胶、弹簧或泡沫材料；所述漂浮体为固定在承重网上的浮漂。
上述运载火箭及返回舱用柔性回收设备，其特征是：所述承重网上布设有控制包，所述控制包包括电子线路板，所述电子线路板装于防水外壳或防水袋内，所述防水外壳和防水袋均固定在承重网上；所述电子线路板上设置有主控制器和与主控制器相接的无线通信模块，所述主控制器通过无线通信模块与上位机进行双向通信。
上述运载火箭及返回舱用柔性回收设备，其特征是：多个所述绳索长度调节机构均为电动调节机构，且多个所述绳索长度调节机构均由绳索长度控制器进行控制，所述绳索长度控制器布设在所述电子线路板上，且多个所述绳索长度调节机构均与绳索长度控制器电连接，所述绳索长度控制器与主控制器电连接。
上述运载火箭及返回舱用柔性回收设备，其特征是：所述回收位置定位装置为固定在承重网上的GPS定位单元，所述GPS定位单元与主控制器电连接，所述GPS定位单元布设于所述防水外壳或防水袋内。
上述运载火箭及返回舱用柔性回收设备，其特征是：所述承重网上设置有分别对其移动方向和移动位移进行实时检测的移动方向检测单元和位移检测单元，所述移动方向检测单元和位移检测单元均与主控制器电连接，且移动方向检测单元和位移检测单元均布设在所述电子线路板上。
上述运载火箭及返回舱用柔性回收设备，其特征是：所述承重网为由多根钢丝绳编织而成的钢丝绳网；所述承重网为矩形，且承重网由多个矩形网片拼接而成，相邻两个所述矩形网片之间通过网片连接绳索进行紧固连接。
同时，本发明还公开了一种方法步骤简单、设计合理且实现方便、使用效果好的运载火箭及返回舱用柔性回收设备设计方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤Ⅰ、承重网承载力确定：根据所回收运载火箭或返回舱下落至地面时，地面对所回收运载火箭或返回舱的反推力，对承重网的承载力进行确定；
步骤Ⅱ、承重网结构参数确定：根据步骤Ⅰ中所确定的承重网的承载力，并结合所回收运载火箭或返回舱的体积，对承重网的结构参数进行确定；所确定的承重网的结构参数包括承重网的大小、所采用绳索的数量以及各绳索的长度与直径；
步骤Ⅲ、承重网重量确定：根据步骤Ⅱ中所确定的承重网的结构参数，对承重网的重量进行确定；
步骤Ⅳ、缓冲装置位置确定：根据所回收运载火箭或返回舱的重量，对所述缓冲装置中所采用缓冲器的数量以及各缓冲器的布设位置进行确定；
步骤Ⅴ、漂浮机构所提供浮力大小确定：根据所采用柔性回收设备中承重网和所述缓冲装置的总重量，并结合所回收运载火箭或返回舱的重量，对所述漂浮机构所提供浮力的大小进行确定；
步骤Ⅵ、漂浮机构位置确定：根据步骤Ⅴ中所确定的漂浮机构所提供的浮力大小，对所述漂浮机构中所采用漂浮体的数量以及各漂浮体的布设位置分别进行确定。
另外，本发明还公开了一种方法步骤简单、设计合理且实用价值高、能对高空下落的运载火箭或返回舱进行回收的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤一、承重网拖移到位：采用拖移装置，将装有缓冲装置、漂浮机构与所述回收位置定位装置的承重网拖移至预先设定的回收位置，并将拖移到位的承重网与所述回收位置限位装置连接为一体，获得安装到位的所述柔性回收设备；
步骤二、回收信息获取：获取当前状态下需回收运载火箭或返回舱的回收信息，并将所获取的回收信息同步存储至上位机内；所述回收信息包括需回收运载火箭或返回舱的重量、高空下落时间、高空下落高度、预先估计的下落位置和接近水面时的下落速度；
步骤三、回收位置调整：根据步骤二中所获取的当前状态下需回收运载火箭或返回舱的回收信息，并通过多个所述绳索长度调节机构，对步骤一中拖移到位的所述柔性回收设备的位置进行调整；
对所述柔性回收设备的位置进行调整过程中，通过所述回收位置定位装置对所述柔性回收设备的位置进行实时监测；
步骤四、承重网回收：待需回收运载火箭或返回舱下落至承重网上后，断开所述柔性回收设备与所述回收位置限位装置之间的连接，并用起重设备或直升机将承重网和需回收运载火箭或返回舱移送至预先建立的回收场所。
上述应用，其特征是：所述承重网上布设有控制包，所述控制包包括电子线路板，所述电子线路板装于防水外壳或防水袋内，所述防水外壳和防水袋均固定在承重网上；所述电子线路板上设置有主控制器和与主控制器相接的无线通信模块，所述主控制器通过无线通信模块与上位机进行双向通信；多个所述绳索长度调节机构均由电动调节器，且多个所述绳索长度调节机构均由绳索长度控制器进行控制，所述绳索长度控制器布设在所述电子线路板上，且多个所述绳索长度调节机构均与绳索长度控制器电连接，所述绳索长度控制器与主控制器电连接；
步骤三中进行回收位置调整时，先通过上位机向主控制器发送位置调整控制信息，主控制器再将所接收到的位置调整控制信息同步传送至绳索长度控制器，再通过绳索长度控制器对多个所述绳索长度调节机构进行控制，实现通过调整多道所述连接绳索的长度对所述柔性回收设备的位置进行调整的目的；所述位置调整控制信息包括所述柔性回收设备的移动方向信息和移动后的位置信息。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、运载火箭或返回舱可自由坠落而不损坏。
2、可不用降落伞，节省降落伞和控制降落伞的费用。
3、运载火箭或返回舱可不用自带的喷气设备，节省自带喷气设备及控制自带喷气设备的费用。
4、根据运载火箭或返回舱的实际降落情况，通过调整柔性回收设备所采用承重网的面积，并结合回收位置调节，使得对运载火箭或返回舱下落点的控制变得相对容易。
5、所采用的柔性回收设备，结构简单、设计合理且使用操作简便、使用效果好，能对从高空坠落的运载火箭进行回收，并且不会对运载火箭结构造成较大损害，能实现运载火箭的安全、便宜、低成本回收。
6、利用柔性回收设备能实现运载火箭或返回舱的柔性回收。在柔性回收设备上连接若干道足够长的钢丝绳(即连接绳索)并与锚固定连接，用浮漂使承重网浮在水面上；当运载火箭或返回舱坠落在柔性回收设备上时，柔性回收设备与运载火箭或返回舱一起下沉；为防止柔性回收设备与运载火箭或返回舱一起下沉到海底，柔性回收设备附有浮漂；当柔性回收设备与运载火箭或返回舱下沉到所需深度时，柔性回收设备上的浮漂产生的浮力与运载火箭或返回舱的重力达到平衡，使得柔性回收设备与运载火箭或返回舱保持在海面下所需深度；然后，将多道连接绳索拢在一起，用起重设备或直升机，将柔性回收设备与运载火箭或返回舱吊起。
6、柔性回收设备的设计和应用方法简单、设计合理且实现方便且智能化程度高，使用效果好，实用价值高。
7、对于运载火箭和返回舱进行低成本回收后，实现再利用，经济效益显著，并且减少废物处理过程，节能环保。
8、适用面广，推广前景广泛，能有效适用至单级火箭的回收、多级火箭中任一级火箭的回收以及返回舱的回收过程。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明所采用柔性回收设备的结构示意图。
图2为本发明所采用柔性回收设备的电路原理框图。
图3为本发明对柔性回收设备进行设计时的方法流程框图。
图4为采用本发明对高空下落的运载火箭或返回舱进行回收时的方法流程框图。
附图标记说明:
1—承重网； 2—缓冲器； 3-1—锚；
3-2—连接绳索； 4-1—绳索长度调节机构； 4-2—绳索长度控制器；
5—控制包； 5-1—主控制器； 5-2—无线通信模块；
5-3—移动方向检测单元； 5-4—位移检测单元；
6—上位机； 7—GPS定位单元； 8—浮漂。
具体实施方式
如图1、图2所示的一种运载火箭及返回舱用柔性回收设备，包括对所回收运载火箭或返回舱进行承托且漂浮于水面上的承重网1、为承重网1提供浮力并使承重网1漂浮于水面上的漂浮机构、布设在承重网1上且对下落至承重网1上的所回收运载火箭或返回舱进行缓冲的缓冲装置、对承重网1的位置进行定位的回收位置定位装置和对承重网1的位置进行限位及调节的回收位置限位及调节装置，所述承重网1由绳索编织形成。
所述缓冲装置包括多个均固定在承重网1上的缓冲器2，所述漂浮机构包括多个均固定在承重网1上的漂浮体。所述回收位置限位及调节装置包括多个分别位于承重网1四周外侧的锚3-1、多道分别连接于承重网1与多个所述锚3-1之间的连接绳索3-2和多个分别对多道所述连接绳索3-2的长度进行调节的绳索长度调节机构4-1，所述锚3-1位于水中、固定于水底或固定于地面上，多道所述连接绳索3-2的上端分别固定在承重网1的四周外边缘上，且多道所述连接绳索3-2的下端分别固定在多个所述锚3-1上。多个所述绳索长度调节机构4-1组成对承重网1的位置进行调整的回收位置调节机构。所述回收位置定位装置为布设在承重网1上且对承重网1的位置信息进行检测的位置检测装置。
实际使用时，所述缓冲器2包括内装缓冲材料的袋体，所述缓冲材料为橡胶、弹簧或泡沫材料。
实际使用时，可根据具体需要，对缓冲器2内所装缓冲物进行调整。
本实施例中，所述缓冲器2为聚氨酯缓冲器。
本实施例中，所述漂浮体为固定在承重网1上的浮漂8。
并且，所述浮漂8为气垫。
本实施例中，所述漂浮机构中所包括漂浮体的数量为四个，四个所述漂浮体分别连接在承重网1的四周边缘上。
并且，所述承重网1的四周边缘上分别布设有一个长方形气垫。
实际使用时，也可以根据具体需要，在承重网1的四周边缘上分别布设多个长方形气垫。
本实施例中，所述承重网1为由多根钢丝绳编织而成的钢丝绳网。
实际使用过程中，所述承重网1也可以采用满足设计强度要求的其它类型绳索，如用芳纶等制成的绳索。
本实施例中，所述承重网1为矩形。
实际使用时，所述承重网1的形状也可以为圆形、椭圆形或其它多边形。
并且，所述承重网1由多个矩形网片拼接而成，相邻两个所述矩形网片之间通过网片连接绳索进行紧固连接。
本实施例中，所述缓冲器2的数量与承重网1中所包含矩形网片的数量相同，多个所述缓冲器2分别固定在多个所述矩形网片中部。所述缓冲器2的面积与其所固定矩形网片的面积之比为(1︰1.5)～(1︰2.5)。
实际加工时，所述缓冲器2的形状为圆形、椭圆形或多边形。并且，所述缓冲器2为平板状。所述缓冲器2平贴在承重网1的上部。
本实施例中，所述缓冲器2的形状为矩形，且缓冲器2的面积与其所固定矩形网片的面积之比为1︰2。
实际加工制作时，可根据具体需要，对缓冲器2的形状和面积进行相应调整。
本实施例中，所述连接绳索3-2的数量为4道，四道所述连接绳索3-2分别连接于承重网1的四个顶点上。
本实施例中，所述连接绳索3-2为钢丝绳，并且每道所述连接绳索3-2均为一根钢丝绳或均由多根钢丝绳组成。
实际使用时，所述连接绳索3-2也可以采用其它类型的绳索。
本实施例中，所述承重网1上布设有控制包5，所述控制包5包括电子线路板，所述电子线路板装于防水外壳或防水袋内，所述防水外壳和防水袋均固定在承重网1上；所述电子线路板上设置有主控制器5-1和与主控制器5-1相接的无线通信模块5-2，所述主控制器5-1通过无线通信模块5-2与上位机6进行双向通信。
并且，多个所述绳索长度调节机构4-1均由电动调节器，且多个所述绳索长度调节机构4-1均由绳索长度控制器4-2进行控制，所述绳索长度控制器4-2布设在所述电子线路板上，且多个所述绳索长度调节机构4-1均与绳索长度控制器4-2电连接，所述绳索长度控制器4-2与主控制器5-1电连接。
本实施例中，所述绳索长度调节机构4-1为电动绞磨机。
实际使用时，也可以采用其它类型的绳索长度调节机构4-1，如电动手拉葫芦。
本实施例中，所述绳索长度控制器4-2与绳索长度调节机构4-1之间以无线方式进行通信。
本实施例中，所述回收位置定位装置为固定在固定在承重网1上的GPS定位单元7，所述GPS定位单元7与主控制器5-1电连接，所述GPS定位单元7布设于所述防水外壳或防水袋内。
本实施例中，所述GPS定位单元7的数量为四个，四个所述GPS定位单元7分别布设在承重网1的四个顶角上。四个所述GPS定位单元7分别布设在一个防水包装套内，所述防水包装套为所述防水外壳或防水袋。
本实施例中，所述承重网1上设置有分别对其移动方向和移动位移进行实时检测的移动方向检测单元5-3和位移检测单元5-4，所述移动方向检测单元5-3和位移检测单元5-4均与主控制器5-1电连接，且移动方向检测单元5-3和位移检测单元5-4均布设在所述电子线路板上。
如图3所示的一种柔性回收设备的设计方法，包括以下步骤：
步骤Ⅰ、承重网承载力确定：根据所回收运载火箭或返回舱下落至地面时，地面对所回收运载火箭或返回舱的反推力，对承重网1的承载力进行确定；
步骤Ⅱ、承重网结构参数确定：根据步骤Ⅰ中所确定的承重网1的承载力，并结合所回收运载火箭或返回舱的体积，对承重网1的结构参数进行确定；所确定的承重网1的结构参数包括承重网1的大小、所采用绳索的数量以及各绳索的长度与直径；
步骤Ⅲ、承重网重量确定：根据步骤Ⅱ中所确定的承重网1的结构参数，对承重网1的重量进行确定；
步骤Ⅳ、缓冲装置位置确定：根据所回收运载火箭或返回舱的重量，对所述缓冲装置中所采用缓冲器2的数量以及各缓冲器2的布设位置进行确定；
步骤Ⅴ、漂浮机构所提供浮力大小确定：根据所采用柔性回收设备中承重网1和所述缓冲装置的总重量，并结合所回收运载火箭或返回舱的重量，对所述漂浮机构所提供浮力的大小进行确定；
步骤Ⅵ、漂浮机构位置确定：根据步骤Ⅴ中所确定的漂浮机构所提供的浮力大小，对所述漂浮机构中所采用漂浮体的数量以及各漂浮体的布设位置分别进行确定。
本实施例中，步骤Ⅰ中进行承重网承载力确定时，所述承重网1的承载力大于所回收运载火箭或返回舱下落至地面时地面对所回收运载火箭或返回舱的反推力，以保证所回收运载火箭或返回舱下落至地面时，所述承重网1不会出现绳索断裂现象。
步骤Ⅱ中对承重网1的大小进行确定时，根据所回收运载火箭或返回舱的体积，具体是根据所回收运载火箭或返回舱的着地面积，对承重网1的大小进行确定。所述承重网1的大小，即承重网1的面积，承重网1的面积为所回收运载火箭或返回舱的着地面积的100倍以上。
步骤Ⅱ中对承重网1所采用绳索的数量以及各绳索的长度与直径进行确定，根据所确定的承重网1的大小和承载力，并结合所采用绳索的抗拉裂能力进行确定。并且，待承重网1加工完成后，应对承重网1的承载力进行测试。
本实施例中，步骤Ⅳ中进行缓冲装置位置确定时，所回收运载火箭或返回舱的重量越大，多个所述缓冲器2的总面积与承重网1的面积之比越大。实际布设时，多个所述缓冲器2呈均匀布设。
所述缓冲装置中所采用缓冲器2的数量为多个，并且多个所述缓冲器2的总面积与承重网1的面积之比为(1︰1.5)～(1︰2.5)。
本实施例中，步骤Ⅴ中对所述漂浮机构所提供浮力的大小进行确定时，结合预先设定的所回收运载火箭或返回舱下落至承重网1后，所回收运载火箭或返回舱沉入水面以下的最小深度，对所述漂浮机构所提供浮力的大小进行确定。所述漂浮机构所提供浮力的大小由所述漂浮机构中所包括漂浮体的总占地面积决定，所回收运载火箭或返回舱沉入水面以下的最小深度越小，所包括漂浮体的总占地面积越大；并且，所采用柔性回收设备中承重网1和所述缓冲装置以及所回收运载火箭或返回舱的总重量越大，所包括漂浮体的总占地面积越大。
本实施例中，所述漂浮机构中所包括漂浮体的数量为四个，四个所述漂浮体分别连接在承重网1的四周边缘上。
本实施例中，步骤Ⅰ中计算地面对所回收运载火箭或返回舱的反推力时，根据公式F＝mg(1)进行计算，公式(1)中F为反推力且其单位为N，m为质量且其单位为kg，g为重力加速度且g＝10m/s2。其中，m为所回收运载火箭或返回舱的质量。
由于各运载火箭或返回舱的质量、形状和尺寸不同，运载火箭或返回舱的分离速度、分离高度、降落时地球引力和空气密度不同，运载火箭或返回舱接触所述柔性回收设备时的接触角度和结触面积不同，并且运载火箭或返回舱接触所述柔性回收设备时的速度、压力和压强不同，因此柔性回收设备的结构参数也不同。另外，由于对各运载火箭或返回舱的控制精度不同，所述柔性回收设备的设置地点和所采用承重网1的尺寸也不同，因而对运载火箭或返回舱进行回收时，需对采用的柔性回收设备分别进行设计。
本实施例中，所设计的柔性回收设备为对返回舱进行回收的柔性回收设备。对运载火箭进行回收的柔性回收设备的设计方法相同。
本实施例中，所回收的运载火箭为“神舟”六号载人航天飞船的返回舱，在接近地面时打开降落伞后继续下落，下落速度仍达V＝8m/s。为了实现软着路，在返回舱离地面约h＝1m时，启动4个反推力小火箭，使返回舱减速；此处，返回舱重m＝3.5t。根据物体做匀减速直线运动时位移和初始速度以及加速度和时间的关系，即公式(2)，公式(2)中V＝(a-g)t＝8m/s，t为返回舱的下落总时间，g为重力加速度，a＝4F推/m，F推为所述反推力小火箭所提供的反推力，4个反推力小火箭所提供的反推力均为F推，m＝3.5t＝3500千克，S为返回舱的下落高度且S＝1m。由上述内容可知，V＝(4F推/3500-g)×t＝8，从而能求出F推，此时通过4个反推力小火箭提供的反推力，使返回舱着地时的速度为0，从而实现软着陆。
因而，地面对所回收运载火箭或返回舱的反推力，指的是使所回收运载火箭或返回舱做匀减速运动且着地时速度减小至0时所采用的向上推力。本实施例中，返回舱下落至承重网1时，向上推力由承重网1提供。
实际对所述柔性回收设备进行制作时，根据不同运载火箭接触柔性回收设备时的运动参数不同，承重网1所用钢丝绳的直径和缓冲器2的结构参数也不同，使得运载火箭或返回舱冲撞到承重网1时，经缓冲器2的缓冲和承重网1中钢丝绳的耐张力拦住运载火箭或而不损坏。
本实施例中，根据计算得出的4F推，并结合承重网1所用钢丝绳的数量和耐张力。对承重网1所采用钢丝绳的直径进行确定。
如图4所示，采用柔性回收设备对高空下落的运载火箭或返回舱进行回收时，包括以下步骤：
步骤一、承重网拖移到位：采用拖移装置，将装有缓冲装置、漂浮机构与所述回收位置定位装置的承重网1拖移至预先设定的回收位置，并将拖移到位的承重网1与所述回收位置限位装置连接为一体，获得安装到位的所述柔性回收设备；
步骤二、回收信息获取：获取当前状态下需回收运载火箭或返回舱的回收信息，并将所获取的回收信息同步存储至上位机6内；所述回收信息包括需回收运载火箭或返回舱的重量、高空下落时间、高空下落高度、预先估计的下落位置和接近水面时的下落速度；
步骤三、回收位置调整：根据步骤二中所获取的当前状态下需回收运载火箭或返回舱的回收信息，并通过多个所述绳索长度调节机构4-1，对步骤一中拖移到位的所述柔性回收设备的位置进行调整；
对所述柔性回收设备的位置进行调整过程中，通过所述回收位置定位装置对所述柔性回收设备的位置进行实时监测；
步骤四、承重网回收：待需回收运载火箭或返回舱下落至承重网1上后，断开所述柔性回收设备与所述回收位置限位装置之间的连接，并用起重设备或直升机将承重网1和需回收运载火箭或返回舱移送至预先建立的回收场所。
本实施例中，步骤三中进行回收位置调整时，先通过上位机6向主控制器5-1发送位置调整控制信息，主控制器5-1再将所接收到的位置调整控制信息同步传送至绳索长度控制器4-2，再通过绳索长度控制器4-2对多个所述绳索长度调节机构4-1进行控制，实现通过调整多道所述连接绳索3-2的长度对所述柔性回收设备的位置进行调整的目的；所述位置调整控制信息包括所述柔性回收设备的移动方向信息和移动后的位置信息。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (10)
1.一种运载火箭及返回舱用柔性回收设备，其特征在于：包括对所回收运载火箭或返回舱进行承托且漂浮于水面上的承重网(1)、为承重网(1)提供浮力并使承重网(1)漂浮于水面上的漂浮机构、布设在承重网(1)上且对下落至承重网(1)上的所回收运载火箭或返回舱进行缓冲的缓冲装置、对承重网(1)的位置进行定位的回收位置定位装置和对承重网(1)的位置进行限位及调节的回收位置限位及调节装置，所述承重网(1)由绳索编织形成；
所述缓冲装置包括多个均固定在承重网(1)上的缓冲器(2)，所述漂浮机构包括多个均固定在承重网(1)上的漂浮体；所述回收位置限位及调节装置包括多个分别位于承重网(1)四周外侧的锚(3-1)、多道分别连接于承重网(1)与多个所述锚(3-1)之间的连接绳索(3-2)和多个分别对多道所述连接绳索(3-2)的长度进行调节的绳索长度调节机构(4-1)，所述锚(3-1)位于水中、固定于水底或固定于地面上，多道所述连接绳索(3-2)的上端分别固定在承重网(1)的四周外边缘上，且多道所述连接绳索(3-2)的下端分别固定在多个所述锚(3-1)上；多个所述绳索长度调节机构(4-1)组成对承重网(1)的位置进行调整的回收位置调节机构；所述回收位置定位装置为布设在承重网(1)上且对承重网(1)的位置信息进行检测的位置检测装置。
2.按照权利要求1所述的运载火箭及返回舱用柔性回收设备，其特征在于：所述缓冲器(2)包括内装缓冲物的袋体，所述缓冲物为橡胶、弹簧或泡沫材料；所述漂浮体为固定在承重网(1)上的浮漂(8)。
3.按照权利要求1或2所述的运载火箭及返回舱用柔性回收设备，其特征在于：所述承重网(1)上布设有控制包(5)，所述控制包(5)包括电子线路板，所述电子线路板装于防水外壳或防水袋内，所述防水外壳和防水袋均固定在承重网(1)上；所述电子线路板上设置有主控制器(5-1)和与主控制器(5-1)相接的无线通信模块(5-2)，所述主控制器(5-1)通过无线通信模块(5-2)与上位机(6)进行双向通信。
4.按照权利要求3所述的运载火箭及返回舱用柔性回收设备，其特征在于：多个所述绳索长度调节机构(4-1)均为电动调节机构，且多个所述绳索长度调节机构(4-1)均由绳索长度控制器(4-2)进行控制，所述绳索长度控制器(4-2)布设在所述电子线路板上，且多个所述绳索长度调节机构(4-1)均与绳索长度控制器(4-2)电连接，所述绳索长度控制器(4-2)与主控制器(5-1)电连接。
5.按照权利要求3所述的运载火箭及返回舱用柔性回收设备，其特征在于：所述回收位置定位装置为固定在承重网(1)上的GPS定位单元(7)，所述GPS定位单元(7)与主控制器(5-1)电连接，所述GPS定位单元(7)布设于所述防水外壳或防水袋内。
6.按照权利要求3所述的运载火箭及返回舱用柔性回收设备，其特征在于：所述承重网(1)上设置有分别对其移动方向和移动位移进行实时检测的移动方向检测单元(5-3)和位移检测单元(5-4)，所述移动方向检测单元(5-3)和位移检测单元(5-4)均与主控制器(5-1)电连接，且移动方向检测单元(5-3)和位移检测单元(5-4)均布设在所述电子线路板上。
7.按照权利要求1或2所述的运载火箭及返回舱用柔性回收设备，其特征在于：所述承重网(1)为由多根钢丝绳编织而成的钢丝绳网；所述承重网(1)为矩形，且承重网(1)由多个矩形网片拼接而成，相邻两个所述矩形网片之间通过网片连接绳索进行紧固连接。
8.一种对如权利要求1所述柔性回收设备进行设计的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤Ⅰ、承重网承载力确定：根据所回收运载火箭或返回舱下落至地面时，地面对所回收运载火箭或返回舱的反推力，对承重网(1)的承载力进行确定；
步骤Ⅱ、承重网结构参数确定：根据步骤Ⅰ中所确定的承重网(1)的承载力，并结合所回收运载火箭或返回舱的体积，对承重网(1)的结构参数进行确定；所确定的承重网(1)的结构参数包括承重网(1)的大小、所采用绳索的数量以及各绳索的长度与直径；
步骤Ⅲ、承重网重量确定：根据步骤Ⅱ中所确定的承重网(1)的结构参数，对承重网(1)的重量进行确定；
步骤Ⅳ、缓冲装置位置确定：根据所回收运载火箭或返回舱的重量，对所述缓冲装置中所采用缓冲器(2)的数量以及各缓冲器(2)的布设位置进行确定；
步骤Ⅴ、漂浮机构所提供浮力大小确定：根据所采用柔性回收设备中承重网(1)和所述缓冲装置的总重量，并结合所回收运载火箭或返回舱的重量，对所述漂浮机构所提供浮力的大小进行确定；
步骤Ⅵ、漂浮机构位置确定：根据步骤Ⅴ中所确定的漂浮机构所提供的浮力大小，对所述漂浮机构中所采用漂浮体的数量以及各漂浮体的布设位置分别进行确定。
9.一种利用如权利要求1所述柔性回收设备对高空下落的运载火箭或返回舱进行回收的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤一、承重网拖移到位：采用拖移装置，将装有缓冲装置、漂浮机构与所述回收位置定位装置的承重网(1)拖移至预先设定的回收位置，并将拖移到位的承重网(1)与所述回收位置限位装置连接为一体，获得安装到位的所述柔性回收设备；
步骤二、回收信息获取：获取当前状态下需回收运载火箭或返回舱的回收信息，并将所获取的回收信息同步存储至上位机(6)内；所述回收信息包括需回收运载火箭或返回舱的重量、高空下落时间、高空下落高度、预先估计的下落位置和接近水面时的下落速度；
步骤三、回收位置调整：根据步骤二中所获取的当前状态下需回收运载火箭或返回舱的回收信息，并通过多个所述绳索长度调节机构(4-1)，对步骤一中拖移到位的所述柔性回收设备的位置进行调整；
对所述柔性回收设备的位置进行调整过程中，通过所述回收位置定位装置对所述柔性回收设备的位置进行实时监测；
步骤四、承重网回收：待需回收运载火箭或返回舱下落至承重网(1)上后，断开所述柔性回收设备与所述回收位置限位装置之间的连接，并用起重设备或直升机将承重网(1)和需回收运载火箭或返回舱移送至预先建立的回收场所。
10.按照权利要求9所述的应用，其特征在于：所述承重网(1)上布设有控制包(5)，所述控制包(5)包括电子线路板，所述电子线路板装于防水外壳或防水袋内，所述防水外壳和防水袋均固定在承重网(1)上；所述电子线路板上设置有主控制器(5-1)和与主控制器(5-1)相接的无线通信模块(5-2)，所述主控制器(5-1)通过无线通信模块(5-2)与上位机(6)进行双向通信；多个所述绳索长度调节机构(4-1)均由电动调节器，且多个所述绳索长度调节机构(4-1)均由绳索长度控制器(4-2)进行控制，所述绳索长度控制器(4-2)布设在所述电子线路板上，且多个所述绳索长度调节机构(4-1)均与绳索长度控制器(4-2)电连接，所述绳索长度控制器(4-2)与主控制器(5-1)电连接；
步骤三中进行回收位置调整时，先通过上位机(6)向主控制器(5-1)发送位置调整控制信息，主控制器(5-1)再将所接收到的位置调整控制信息同步传送至绳索长度控制器(4-2)，再通过绳索长度控制器(4-2)对多个所述绳索长度调节机构(4-1)进行控制，实现通过调整多道所述连接绳索(3-2)的长度对所述柔性回收设备的位置进行调整的目的；所述位置调整控制信息包括所述柔性回收设备的移动方向信息和移动后的位置信息。
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