CN109099765B - 基于拦阻拉力的火箭发射试验减速回收装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于拦阻拉力的火箭发射试验减速回收装置，其包括支撑平台、移动平台和回收设备，所述支撑平台呈筒状，所述移动平台设置于支撑平台内部的下方，所述回收设备设置于支撑平台内部的上方，所述回收设备包括导向装置、收纳装置、拦阻装置和单向锁止装置，所述导向装置位于收纳装置的下方，所述收纳装置能够沿着支撑平台的内壁上下滑动，所述拦阻装置用于拦阻所述收纳装置，所述单向锁止装置设置于所述收纳装置的滑动轨道上用于锁止收纳装置。其目的是为了提供一种适用于火箭发射系统中的试验火箭的减速回收装置，以拦阻装置提供拦阻拉力为基础，解决现有的试验条件下试验火箭不可回收的问题。

Description

基于拦阻拉力的火箭发射试验减速回收装置

技术领域

本发明涉及火箭发射试验领域，特别是涉及一种适用于火箭发射试验的减速回收装置。

背景技术

在民用或商用领域的火箭发射技术研究和发射装备研制过程中，需要开展大量的火箭发射试验，尤其对于采用冷发射方式的火箭，需要通过弹射试验验证动力装置的性能、验证发射装置与火箭的匹配、获取弹射过程的动力学特性等。参试火箭为配重箭或模拟箭。发射试验在空旷的场地进行，将火箭以一定的初速发射出去后自由落下。该试验方式中，试验箭不能回收，单次试验成本非常高，使得试验次数受限。试验火箭规模大，发射试验时要求其在质量特性、结构尺寸方面与真实状态完全一致，加工要求高。试验中需要在箭上安装大量传感器和测试设备。试验箭本身及其上的测试系统在试验中从高空跌落后完全损毁，直接报废。在发射装备研制中，受研制费用限制下只能压缩试验次数，试验很难完全覆盖设计工况，研制的发射装备不能得到充分验证；在发射技术研究中，则很难通过大量试验开展研究工作。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于拦阻拉力的火箭发射试验减速回收装置，适用于火箭发射系统中的试验火箭的减速回收装置，以拦阻装置提供拦阻拉力为基础，解决现有的试验条件下试验火箭不可回收的问题。

本发明基于拦阻拉力的火箭发射试验减速回收装置，包括支撑平台、移动平台和回收设备，所述支撑平台呈筒状，所述移动平台设置于支撑平台内部的下方，所述回收设备设置于支撑平台内部的上方，所述回收设备包括导向装置、收纳装置、拦阻装置和单向锁止装置，所述导向装置位于收纳装置的下方，所述收纳装置能够沿着支撑平台的内壁上下滑动，所述拦阻装置用于拦阻所述收纳装置，所述单向锁止装置设置于所述收纳装置的滑动轨道上用于锁止收纳装置。

本发明基于拦阻拉力的火箭发射试验减速回收装置，其中所述导向装置包括至少两个导向倾板，所述导向倾板沿所述支撑平台的内壁环向均匀布置，所述导向倾板的下端铰接在支撑平台的内壁上，所述导向倾板的上端通过液压缸与支撑平台的内壁连接，所述导向倾板的上端还设有导轮。

本发明基于拦阻拉力的火箭发射试验减速回收装置，其中所述收纳装置包括呈筒状的收纳本体，所述收纳本体的内壁上从下到上依次设置有导向环、定位压板、锁定块和摩擦压板，所述定位压板、锁定块和摩擦压板均通过弹性件连接在所述收纳本体的内壁上，所述定位压板的内表面上设有定位凸起，所述摩擦压板的内表面上设有摩擦材料，所述收纳本体的上方设有承力杆，所述承力杆上固定设有限位块，所述限位块与收纳本体之间的承力杆上滑动套装有缓冲垫块，所述缓冲垫块与限位块之间设有缓冲弹簧，所述缓冲弹簧套装在所述承力杆上。

本发明基于拦阻拉力的火箭发射试验减速回收装置，其中所述锁定块为上下两级锁定块，位于下方的锁定块为第一级锁定块，位于上方的锁定块为第二级锁定块。

本发明基于拦阻拉力的火箭发射试验减速回收装置，其中所述缓冲弹簧为包括第一级缓冲弹簧和第二级缓冲弹簧的两级缓冲弹簧。

本发明基于拦阻拉力的火箭发射试验减速回收装置，其中所述拦阻装置包括水力涡轮、拦阻钢丝绳卷筒、吊降钢丝绳卷筒、机械制动装置和感应电机，位于所述吊降钢丝绳卷筒上的钢丝绳与所述收纳装置的上端连接，位于所述拦阻钢丝绳卷筒上的钢丝绳通过拦阻拉力缓冲装置与所述收纳装置的下端连接，所述水力涡轮为所述收纳装置减速制动过程提供制动力，所述机械制动装置为所述收纳装置吊降过程提供制动力，所述感应电机用于制动力的调控，所述吊降钢丝绳卷筒和所述拦阻钢丝绳卷筒能够同轴转动。

本发明基于拦阻拉力的火箭发射试验减速回收装置，其中所述收纳装置的滑动轨道上设有防坠装置，所述防坠装置位于所述单向锁止装置的下方。

本发明基于拦阻拉力的火箭发射试验减速回收装置，其中所述支撑平台的内壁上设有导轨，所述收纳装置通过所述导轨沿支撑平台的内壁上下滑动。

本发明基于拦阻拉力的火箭发射试验减速回收装置，其中所述支撑平台的顶端设置有限位装置，所述限位装置包括位于所述导轨延伸方向上的限位支架，所述限位支架的上方和下方分别设有限位挡块和缓冲块，所述缓冲块和限位挡块之间通过弹簧连接。

本发明基于拦阻拉力的火箭发射试验减速回收装置，其中所述钢丝绳通过辅助支撑装置进行支撑。

本发明基于拦阻拉力的火箭发射试验减速回收装置与现有技术不同之处在于本发明采用基于拦阻拉力的火箭减速回收装置，利用拦阻装置内的多种吸能装置为火箭减速回收提供充足可控的拦阻拉力，极大的简化了减速回收装置的结构布局，使减速回收装置具有较强的适应能力以及可靠性；采用先收纳后制动的减速回收方案，使火箭减速回收更便捷高效，可替换的收纳装置也能够进一步提高减速回收装置的适应能力。本发明中的拦阻装置参与火箭减速制动和吊降过程，极大地提高了装置的利用率，能够有效提高火箭减速回收的作业效率，降低火箭减速回收过程中的操作难度，一系列安全防护装置为减速回收装置的减速回收过程提供了安全保证，使减速回收装置更加安全可靠。

下面结合附图对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为本发明基于拦阻拉力的火箭发射试验减速回收装置的整体结构示意图一；

图2为本发明基于拦阻拉力的火箭发射试验减速回收装置的整体结构示意图二；

图3为本发明中的收纳装置结构示意图；

图4为本发明中的拦阻装置布局示意图。

具体实施方式

如图1所示，并结合图2所示，本发明基于拦阻拉力的火箭发射试验减速回收装置包括支撑平台5、移动平台11和回收设备，所述支撑平台5呈筒状，所述移动平台11设置于支撑平台5内部的下方，所述回收设备设置于支撑平台5内部的上方。所述支撑平台5坐落在地面上，支撑平台5包括上半部和下半部，上半部和下半部均呈筒状，并且下半部的外径要大于上半部的外径，下半部的内径也大于上半部的内径，上半部和下半部同轴设置。所述移动平台11位于支撑平台5下半部内部空间地面上，所述回收设备位于支撑平台5上半部空间的固定支座上，回收设备与支撑平台5固定连接，移动平台11位于回收设备的正下方。

移动平台11由轮组和支撑台面组成，只作驶入、驶出运动，动力源可使用发动机或电驱动。

所述回收设备包括导向装置9、收纳装置6、拦阻装置7和单向锁止装置3，所述导向装置9位于收纳装置6的下方，所述收纳装置6能够沿着支撑平台5的内壁上下滑动，所述拦阻装置7用于拦阻所述收纳装置6，所述单向锁止装置3设置于所述收纳装置6的滑动轨道上用于锁止收纳装置6。

所述导向装置9位于整个回收设备的最下方，减速制动过程中最先与火箭接触，所述收纳装置6静置于导向装置9上方的支座上，所述拦阻装置7位于支撑平台5内部，所述拦阻拉力缓冲装置8位于拦阻装置7与收纳装置6之间。

本发明基于拦阻拉力的火箭发射试验减速回收装置，其中所述导向装置9包括至少两个导向倾板，在本实施例中导向倾板一共设有三块，所述导向倾板沿所述支撑平台5的内壁环向均匀布置，所述导向倾板的下端铰接在支撑平台5的内壁上，所述导向倾板的上端通过液压缸与支撑平台5的内壁连接，所述导向倾板的上端还设有导轮。

如图3所示，所述收纳装置6包括呈筒状的收纳本体24，所述收纳本体24的内壁上从下到上依次设置有导向环23、定位压板22、锁定块和摩擦压板19，所述定位压板22、锁定块和摩擦压板19均通过弹性件连接在所述收纳本体24的内壁上，所述定位压板22的内表面上设有用于火箭定位的定位凸起，所述摩擦压板19的内表面上设有摩擦材料，所述收纳本体24的上方设有承力杆18，所述承力杆18上固定设有限位块14，所述限位块14与收纳本体24之间的承力杆18上滑动套装有缓冲垫块17，所述缓冲垫块17与限位块14之间设有缓冲弹簧，所述缓冲弹簧套装在所述承力杆18上。

本发明基于拦阻拉力的火箭发射试验减速回收装置，其中所述锁定块为上下两级锁定块，位于下方的锁定块为第一级锁定块21，位于上方的锁定块为第二级锁定块20。

本发明基于拦阻拉力的火箭发射试验减速回收装置，其中所述缓冲弹簧为包括第一级缓冲弹簧16和第二级缓冲弹簧15的两级缓冲弹簧。

导向环23为斜面环状，下平面直径较大，上平面直径小(比箭体直径稍大)，所述导向环23位于收纳装置6最下端，火箭进入收纳装置6后先与导向环23接触，所述定位压板22、两级锁定块、摩擦压板19在收纳装置6内从下往上依次竖直排列，所述缓冲垫块17、两级缓冲弹簧安装在收纳装置6上部的承力杆18上，缓冲垫块17可沿承力杆18向上滑动并压缩缓冲弹簧，所述限位块14位于承力杆18末端用于缓冲垫块17的位移限制。

两级锁定块21、20用于火箭的锁定，摩擦压板19表面采用了摩擦材料，用于增加与火箭间的摩擦，缓冲垫块17在火箭冲击过程中直接与火箭顶端接触，并在沿承力杆18上升过程中压缩两级缓冲弹簧15、16，限位块14用于限制缓冲垫块17上升高度。在收纳装置6与火箭锁定过程中，由两级锁定块21、20嵌入火箭表面的锁定区26实现收纳装置6与火箭的锁定结合。

如图4所示，本发明基于拦阻拉力的火箭发射试验减速回收装置，其中所述拦阻装置7包括水力涡轮29、拦阻钢丝绳卷筒30、吊降钢丝绳卷筒31、机械制动装置32和感应电机34，位于所述吊降钢丝绳卷筒31上的钢丝绳13与所述收纳装置6的上端连接，位于所述拦阻钢丝绳卷筒30上的钢丝绳13通过拦阻拉力缓冲装置8与所述收纳装置6的下端连接，所述水力涡轮29为所述收纳装置6减速制动过程提供制动力，所述机械制动装置32为所述收纳装置6吊降过程提供制动力，所述感应电机34用于制动力的调控，所述吊降钢丝绳卷筒31和所述拦阻钢丝绳卷筒30能够同轴转动。

如图4所示，所述水力涡轮29位于连接轴33中间部位，所述拦阻钢丝绳卷筒30、吊降钢丝绳卷筒31、机械制动装置32、感应电机34依次以水力涡轮29为对称中心对称布置，感应电机34位于拦阻装置7边缘。

本发明基于拦阻拉力的火箭发射试验减速回收装置，其中所述收纳装置6的滑动轨道上设有防坠装置4，所述防坠装置4位于所述单向锁止装置3的下方。

本发明基于拦阻拉力的火箭发射试验减速回收装置，其中所述支撑平台5的内壁上设有导轨2，所述收纳装置6通过所述导轨2沿支撑平台5的内壁上下滑动。

所述导轨2沿收纳装置6运动方向竖直布置并延伸至支撑平台5顶端，所述单向锁止装置3和防坠装置4均布置在导轨2后半段(即上半段)，防坠装置4位于单向锁止装置3下方，所述限位装置1位于导轨2末端(即顶端)，所述钢丝绳辅助支撑装置12是指连接收纳装置6和拦阻装置7用于拦阻和吊降过程的钢丝绳支撑装置。

本发明基于拦阻拉力的火箭发射试验减速回收装置，其中所述支撑平台5的顶端设置有限位装置1，所述限位装置1包括位于所述导轨2延伸方向上的限位支架，所述限位支架的上方和下方分别设有限位挡块和缓冲块，所述缓冲块和限位挡块之间通过弹簧连接。

本发明基于拦阻拉力的火箭发射试验减速回收装置，其中所述钢丝绳13通过辅助支撑装置进行支撑。

本发明采用基于拦阻拉力的火箭减速回收装置，利用拦阻装置7内的多种吸能装置为火箭减速回收提供充足可控的拦阻拉力，极大的简化了减速回收装置的结构布局，使减速回收装置具有较强的适应能力以及可靠性；采用先收纳后制动的减速回收方案，使火箭减速回收更便捷高效，可替换的收纳装置6也能够进一步提高减速回收装置的适应能力。本发明中的拦阻装置7参与火箭减速制动和吊降过程，极大地提高了装置的利用率，能够有效提高火箭减速回收的作业效率，降低火箭减速回收过程中的操作难度，一系列安全防护装置为减速回收装置的减速回收过程提供了安全保证，使减速回收装置更加安全可靠。

火箭减速回收装置对火箭进行减速回收需要经历几个阶段：火箭试验发生前的准备阶段、火箭发射后的收纳阶段、火箭收纳后的拦阻制动阶段和火箭减速完成后的转移阶段。

火箭试验发射前的准备阶段：在利用减速回收装置进行减速回收作业之前，需要先将火箭试验车10驶入支撑平台5的下半部内，将火箭试验车10停放到移动平台11指定的区域内，火箭试验车10的发射装置升起并准备到位后，通过调整移动平台11使发射装置的轴线方向与位于其正上方的回收设备的轴线方向重合，并根据此次发射火箭的实际外形参数，对导向装置9的导向倾板的倾斜角度以及拦阻装置7施加在收纳装置6上的预紧力进行调整。

火箭发射后的收纳阶段：火箭发射升空后，率先与回收装置的导向装置9接触，在导向装置9的导向作用下，火箭运动方向的偏离得到修正并沿着导向倾板顺利进入到收纳装置6内。火箭进入收纳装置6后，在收纳装置6内部导向环23的作用下火箭的运动方向得到了进一步修正。如图3所示，所述火箭的箭体28表面上从上至下设有第一导入槽25和第二导入槽27，第一导入槽25和第二导入槽27之间设有锁定槽26。在收纳阶段，导向装置9和导向环23都是通过与第一导入槽25和第二导入槽27的配合达到对火箭的导向作用。

火箭进入收纳装置6内定位压稳区后，在定位压板22的导入定位作用下，火箭的周向位置得到了确定。经周向定位的火箭在通过锁定区时，锁定区内的两级锁定块21、20能够准确地与火箭表面的锁定槽26贴合，使得后续的锁定能够准确进行。摩擦压稳区内的摩擦压板19在火箭通过时对火箭产生一定的摩擦阻力，定位压稳区和摩擦压稳区在火箭冲击收纳装置6过程中用于吸收冲击过程中的振动，使火箭处于稳定状态。火箭进入到缓冲区后与缓冲垫块17接触，并迫使缓冲垫块17上升压缩第一级缓冲弹簧16，此时收纳装置6内部锁定区第一级锁定块21进入火箭表面锁定区26；随后缓冲垫块17开始压缩第二级缓冲弹簧15，此时收纳装置6内部锁定区第二级锁定块20进入火箭表面锁定区26；最后缓冲垫块17与限位块14发生冲击，此时收纳装置6内部锁定区第一级锁定块21与火箭表面锁定区26下边缘发生冲击。

火箭收纳后的拦阻制动阶段：在收纳装置6将火箭收纳锁定后，收纳装置6获得一定的初速度并开始沿导轨2向上运动。拦阻装置7在收纳装置6上升过程中，通过钢丝绳13对收纳装置6施加向下的制动拉力，在收纳装置6拦阻制动过程中由水力涡轮29提供主要制动拉力，感应电机34对拉力大小进行实时控制，收纳装置6完成减速制动后在单向锁止装置3的作用下停止在导轨2的末端。

火箭减速完成后的转移阶段：收纳装置6停止之后，控制单向锁止装置3解锁，收纳装置6此时在拦阻装置7吊降拉力作用下开始沿导轨2缓慢下滑，在吊降过程中由机械制动装置32提供主要制动拉力，感应电机34调整吊降拉力大小；收纳装置6同火箭一起吊降回初始位置后，火箭的安全转移由后续的转移装置来完成。

火箭减速回收装置在火箭收纳过程中可能出现收纳装置6锁定失效的情况，收纳装置6在与火箭冲击过程中不能将火箭锁定在收纳装置6内部，导致两者之间产生了相对运动，这种情况下通过及时调整拦阻装置7对收纳装置6施加的减速阻力来使火箭与收纳装置6仍能够顺利地完成减速过程；收纳装置6在减速完成后停止在导轨2末端，而火箭则在减速完成后会在自身重力作用下开始下坠，及时地启动防坠装置4能够阻止火箭的继续下坠。防坠装置4的结构可以为设置在支撑装置内壁上的挡板，挡板通过伸缩装置(如液压缸)与支撑装置的内壁连接，当启动防坠装置4时，通过伸缩装置将挡板伸出，当关闭防坠装置4时，同样通过伸缩装置将挡板拉回。

火箭回收装置在收纳装置6拦阻减速过程中可能出现拦阻用的钢丝绳13崩断的情况，收纳装置6将不能获得足够的减速拉力而使其在限定的减速高度内完成减速，这种情况下通过及时平衡两侧拦阻装置7的施加在收纳装置6上的减速拉力来使收纳装置6能继续稳定减速；收纳装置6在超出限定上升高度后，将受到限位装置1的作用，在吸能弹簧的减速阻力下迅速减速并最终停止在导轨2末端。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于拦阻拉力的火箭发射试验减速回收装置，其特征在于：包括支撑平台、移动平台和回收设备，所述支撑平台呈筒状，所述移动平台设置于支撑平台内部的下方，所述回收设备设置于支撑平台内部的上方，所述回收设备包括导向装置、收纳装置、拦阻装置和单向锁止装置，所述导向装置位于收纳装置的下方，所述收纳装置能够沿着支撑平台的内壁上下滑动，所述拦阻装置用于拦阻所述收纳装置，所述单向锁止装置设置于所述收纳装置的滑动轨道上用于锁止收纳装置，

所述收纳装置包括呈筒状的收纳本体，所述收纳本体的内壁上从下到上依次设置有导向环、定位压板、锁定块和摩擦压板，所述定位压板、锁定块和摩擦压板均通过弹性件连接在所述收纳本体的内壁上，所述定位压板的内表面上设有定位凸起，所述摩擦压板的内表面上设有摩擦材料，所述收纳本体的上方设有承力杆，所述承力杆上固定设有限位块，所述限位块与收纳本体之间的承力杆上滑动套装有缓冲垫块，所述缓冲垫块与限位块之间设有缓冲弹簧，所述缓冲弹簧套装在所述承力杆上，

所述拦阻装置包括水力涡轮、拦阻钢丝绳卷筒、吊降钢丝绳卷筒、机械制动装置和感应电机，位于所述吊降钢丝绳卷筒上的钢丝绳与所述收纳装置的上端连接，位于所述拦阻钢丝绳卷筒上的钢丝绳通过拦阻拉力缓冲装置与所述收纳装置的下端连接，所述水力涡轮为所述收纳装置减速制动过程提供制动力，所述机械制动装置为所述收纳装置吊降过程提供制动力，所述感应电机用于制动力的调控，所述吊降钢丝绳卷筒和所述拦阻钢丝绳卷筒能够同轴转动。

2.根据权利要求1所述的基于拦阻拉力的火箭发射试验减速回收装置，其特征在于：所述导向装置包括至少两个导向倾板，所述导向倾板沿所述支撑平台的内壁环向均匀布置，所述导向倾板的下端铰接在支撑平台的内壁上，所述导向倾板的上端通过液压缸与支撑平台的内壁连接，所述导向倾板的上端还设有导轮。

3.根据权利要求2所述的基于拦阻拉力的火箭发射试验减速回收装置，其特征在于：所述锁定块为上下两级锁定块，位于下方的锁定块为第一级锁定块，位于上方的锁定块为第二级锁定块。

4.根据权利要求3所述的基于拦阻拉力的火箭发射试验减速回收装置，其特征在于：所述缓冲弹簧为包括第一级缓冲弹簧和第二级缓冲弹簧的两级缓冲弹簧。

5.根据权利要求4所述的基于拦阻拉力的火箭发射试验减速回收装置，其特征在于：所述收纳装置的滑动轨道上设有防坠装置，所述防坠装置位于所述单向锁止装置的下方。

6.根据权利要求5所述的基于拦阻拉力的火箭发射试验减速回收装置，其特征在于：所述支撑平台的内壁上设有导轨，所述收纳装置通过所述导轨沿支撑平台的内壁上下滑动。

7.根据权利要求6所述的基于拦阻拉力的火箭发射试验减速回收装置，其特征在于：所述支撑平台的顶端设置有限位装置，所述限位装置包括位于所述导轨延伸方向上的限位支架，所述限位支架的上方和下方分别设有限位挡块和缓冲块，所述缓冲块和限位挡块之间通过弹簧连接。

8.根据权利要求7所述的基于拦阻拉力的火箭发射试验减速回收装置，其特征在于：所述钢丝绳通过辅助支撑装置进行支撑。

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