CN110332852A - 用于火箭柔性钢索起竖系统的缓冲装置及缓冲控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于火箭柔性钢索起竖系统的缓冲装置及缓冲控制方法，缓冲装置包括缓冲机构和对接机构，缓冲机构包括支撑臂、导向滑轮、换向滑轮、限位杆、牵引绳和吊坠物，支撑臂固定在固定架上，支撑臂固定有两个限位板，两个限位板设有限位卡槽，导向滑轮安装在固定架上，换向滑轮安装在支撑臂上，导向滑轮和换向滑轮对应处于限位板的左右侧，限位杆处于限位板的限位卡槽中并与牵引绳的一端连接，牵引绳的另一端绕过换向滑轮和导向滑轮与吊坠物连接；对接机构包括固定在起竖架上的对接臂，对接臂上端固定有两个对接板，两个对接板的上侧设有对接卡槽。具有结构简单、动作平稳、缓冲效果好的优点。缓冲控制方法具有流程简单、实现容易的优点。

Description

用于火箭柔性钢索起竖系统的缓冲装置及缓冲控制方法

技术领域

本发明涉及一种缓冲装置，具体涉及一种用于火箭柔性钢索起竖系统的重物缓冲装置及其缓冲控制方法。

背景技术

在火箭发射领域，通常将发射台架设计成由固定架和起竖架构成，并使两者通过回转轴铰接，以便将箭筒组合体(火箭和发射筒的组合体)吊装固定在起竖架上，并通过起竖系统使起竖架绕回转轴旋转来完成火箭的起竖动作。对于传统的陆上发射台架，其起竖系统的执行元件通常采用液压油缸，因液压油缸为二力杆结构，既能提供拉力又能提供推力，且通过液压阻尼缓冲结构控制速度可实现平缓起竖，不存在失速和冲击的问题。而对于海上发射台架，受回转轴间距以及发射船空间的限制，液压油缸已不适合作为起竖系统的执行元件；且海上动态环境较为复杂，液压油缸无法实现冗余备份，安全性较差。鉴于此，电动卷扬柔性钢索起竖系统成为了可选方式，但这种起竖系统在实现应用中存在以下问题：因柔性钢索只能提供单向拉力，无法提供反向推力，起竖过程中当起竖架与箭筒组合体的整体质心越过回转轴所在竖平面时会产生失速现象，若不加以控制就会严重影响火箭和发射台架的安全性，若采取机械限位就会产生冲击问题，同样会对箭筒组合体或发射台架造成损害。

发明内容

本发明的目的是提供用于火箭柔性钢索起竖系统的缓冲装置及缓冲控制方法，缓冲装置具有结构简单、动作平稳、缓冲效果好、安全可靠、适应性强的优点，可有效避免起竖过程中产生失速和冲击的现象，保证了火箭和发射台架的安全性；缓冲控制方法具有流程简单、实现容易、安全性高的优点。

为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供的用于火箭柔性钢索起竖系统的缓冲装置，包括设置在固定架上的缓冲机构和设置在起竖架上的对接机构，所述缓冲机构包括支撑臂、导向滑轮、换向滑轮、限位杆、牵引绳和吊坠物，所述支撑臂水平设置并使其左端固定在固定架的右侧，支撑臂的右半部下侧固定有两个前后间隔分布的限位板，两个限位板的左侧分别设有限位卡槽，所述导向滑轮通过第一轮架安装在固定架上并使其转轴水平设置且垂直于支撑臂，所述换向滑轮通过第二轮架安装在支撑臂的右端下侧并使其转轴水平设置且垂直于支撑臂，导向滑轮和换向滑轮对应处于限位板的左右侧，所述限位杆的两端对应处于两个限位板的限位卡槽中，限位杆的中部与牵引绳的一端固定连接，牵引绳的另一端依次绕过换向滑轮和导向滑轮并与吊坠物固定连接；所述对接机构包括垂直固定在起竖架上的对接臂，对接臂与支撑臂对应设置，对接臂的上端右侧固定有两个前后间隔分布的对接板，两个对接板的上侧分别设有对接卡槽；两个对接板外侧面之间的距离小于两个限位板内侧面之间的距离，限位卡槽和对接卡槽到回转轴的距离相等。

进一步的，本发明用于火箭柔性钢索起竖系统的缓冲装置，其中，所述缓冲机构还包括两个导向框，两个导向框沿上下方向间隔固定在固定架上，所述吊坠物处于两个导向框中，吊坠物的侧壁与导向框之间设有滚轮，滚轮通过第三轮架安装在导向框的内侧壁上。

进一步的，本发明用于火箭柔性钢索起竖系统的缓冲装置，其中，所述缓冲机构和对接机构分别设有两组，两组缓冲机构的支撑臂对应设置在固定架的前后侧，两组对接机构的对接臂对应设置在起竖架的前后侧。

进一步的，本发明用于火箭柔性钢索起竖系统的缓冲装置，其中，所述限位卡槽呈左宽右窄的八字型并使其槽底采用与限位杆配合的弧面。

进一步的，本发明用于火箭柔性钢索起竖系统的缓冲装置，其中，所述对接卡槽的上半部呈上宽下窄的等腰梯形，对接卡槽的下半部呈半圆形并与上半部平滑过渡连接。

进一步的，本发明用于火箭柔性钢索起竖系统的缓冲装置，其中，所述两个限位板之间设有连接板，连接板处于限位杆的上侧位置。

进一步的，本发明用于火箭柔性钢索起竖系统的缓冲装置，其中，所述导向滑轮和换向滑轮处于同一高度，所述限位卡槽低于换向滑轮。

进一步的，本发明用于火箭柔性钢索起竖系统的缓冲装置，其中，所述支撑臂固定在固定架的上半部，所述对接臂固定在起竖架的右半部。

进一步的，本发明用于火箭柔性钢索起竖系统的缓冲装置，其中，所述两组缓冲机构以固定架为中轴线呈前后对称分布，所述两组对接机构以起竖架为中轴线呈前后对称分布。

一种上述缓冲装置的缓冲控制方法，包括以下步骤：

一、起竖火箭时，通过柔性钢索牵拉起竖架绕回转轴旋转，以进行箭筒组合体的起竖动作；所述箭筒组合体是指火箭和发射筒的组合体，其通过吊装并固定在起竖架上；

二、当起竖架旋转到预设角度时，使限位杆与对接臂接触并处于两个对接板的对接卡槽中；

三、使柔性钢索对起竖架的拉力克服吊坠物通过牵引绳及限位杆对起竖架产生的推力，起竖架继续绕回转轴旋转直至火箭呈竖直状态；

四、下放起竖架时，使吊坠物通过牵引绳及限位杆对起竖架产生的推力克服柔性钢索对起竖架的拉力，起竖架绕回转轴反向旋转；

五、当起竖架旋转到预设角度时，限位杆返回到限位板的限位卡槽中，在限位板的阻挡作用下限位杆对起竖架失去推力；

六、在起竖架自身重力以及柔性钢索对起竖架拉力的作用下，起竖架继续绕回转轴反向旋转直至呈水平状态并置于起竖台上；

所述预设角度是指起竖架与水平面之间的夹角，预设角度是根据回转轴的位置以及起竖架与箭筒组合体的整体质心位置具体设置的。

本发明用于火箭柔性钢索起竖系统的缓冲装置及缓冲控制方法与现有技术相比，具有以下优点：本发明通过在固定架上设置缓冲机构，并在起竖架上设置对接机构，使缓冲机构设置支撑臂、导向滑轮、换向滑轮、限位杆、牵引绳和吊坠物，让支撑臂水平设置且使其左端固定在固定架的右侧，在支撑臂的右半部下侧固定两个前后间隔分布的限位板，在两个限位板的左侧分别设置限位卡槽，让导向滑轮通过第一轮架安装在固定架上并使其转轴水平设置且垂直于支撑臂，让换向滑轮通过第二轮架安装在支撑臂的右端下侧并使其转轴水平设置且垂直于支撑臂，并使导向滑轮和换向滑轮对应处于限位板的左右侧，让限位杆的两端对应处于两个限位板的限位卡槽中，让限位杆的中部与牵引绳的一端固定连接，让牵引绳的另一端依次绕过换向滑轮和导向滑轮并与吊坠物固定连接；使对接机构设置垂直固定在起竖架上的对接臂，让对接臂与支撑臂对应设置，在对接臂的上端右侧固定两个前后间隔分布的对接板，并在两个对接板的上侧分别设置对接卡槽；其中，两个对接板外侧面之间的距离小于两个限位板内侧面之间的距离，限位卡槽和对接卡槽到回转轴的距离相等。由此就构成了一种结构简单、动作平稳、缓冲效果好、安全可靠、适应性强的用于火箭柔性钢索起竖系统的缓冲装置。在实际应用中，将箭筒组合体吊装并固定在起竖架上。起竖火箭时，通过柔性钢索牵拉起竖架绕回转轴旋转，当起竖架旋转到预设角度时，使限位杆与对接臂接触并处于两个对接板的对接卡槽中；在继续通过柔性钢索牵拉起竖架绕回转轴旋转直至火箭呈竖直状态的过程中，吊坠物通过牵引绳及限位杆对起竖架产生的推力可起到缓冲作用，能有效避免起竖架及箭筒组合体越过质心后的失速和冲击现象，保证了起竖过程的安全性。当火箭发射完毕需要下放起竖架时，逐渐减小柔性钢索的拉力，在吊坠物通过牵引绳及限位杆产生推力的作用下，起竖架绕回转轴反向旋转，当起竖架旋转到预设角度时，在限位板的阻挡作用下限位杆对起竖架失去推力作用，随后，在起竖架自身重力以及柔性钢索拉力的作用下，起竖架继续绕回转轴反向旋转直至呈水平状态并置于起竖台上。本发明通过设置缓冲装置，在起竖过程中起到了缓冲作用，解决了起竖架及箭筒组合体越过质心后的失速和冲击问题，在下放起始阶段起到了推动起竖架的作用，解决了柔性钢索无法提供推力的问题，具有较强的实用性。本发明提供的缓冲装置的缓冲控制方法具有流程简单、实现容易、安全性高的特点。

下面结合附图所示具体实施方式对本发明用于火箭柔性钢索起竖系统的缓冲装置及缓冲控制方法作进一步详细说明。

附图说明

图1为本发明用于火箭柔性钢索起竖系统的缓冲装置及发射台架的结构示意图；

图2为图1中A位置的局部放大图；

图3为图1中B位置的局部放大图；

图4至图6为柔性钢索起竖系统的起竖过程状态图。

具体实施方式

首先需要说明的，本发明中所述的上、下、左、右、前、后等方位词只是根据附图进行的描述，以便于理解，并非对本发明的技术方案以及请求保护范围进行的限制。

如图1至图6所示本发明用于火箭柔性钢索起竖系统的缓冲装置的具体实施方式，包括设置在固定架101上的缓冲机构和设置在起竖架102上的对接机构。使缓冲机构设置支撑臂1、导向滑轮2、换向滑轮3、限位杆4、牵引绳5和吊坠物6。让支撑臂1水平设置并使其左端固定在固定架101的右侧，在支撑臂1的右半部下侧固定两个前后间隔分布的限位板11，在两个限位板11的左侧分别设置限位卡槽12。将导向滑轮2通过第一轮架(图中未示出)安装在固定架101上并使其转轴水平设置且垂直于支撑臂1。将换向滑轮3通过第二轮架(图中未示出)安装在支撑臂1的右端下侧并使其转轴水平设置且垂直于支撑臂1。并使导向滑轮2和换向滑轮3对应处于限位板11的左右侧。让限位杆4的两端对应处于两个限位板11的限位卡槽12中，并使限位杆4的中部与牵引绳5的一端固定连接，使牵引绳5的另一端依次绕过换向滑轮3和导向滑轮2并与吊坠物6固定连接。使对接机构设置垂直固定在起竖架102上的对接臂7，并使对接臂7与支撑臂1对应设置。在对接臂7的上端右侧固定两个前后间隔分布的对接板71，在两个对接板71的上侧分别设置对接卡槽72。其中，两个对接板71外侧面之间的距离小于两个限位板11内侧面之间的距离；限位卡槽12和对接卡槽72到回转轴104的距离相等。

通过以上结构设置就构成了一种结构简单、动作平稳、缓冲效果好、安全可靠、适应性强的用于火箭柔性钢索起竖系统的缓冲装置。在实际应用中，将箭筒组合体(图中未示出)吊装并固定在起竖架102上。起竖火箭时，通过柔性钢索103牵拉起竖架102绕回转轴104旋转，当起竖架102旋转到预设角度时，使限位杆4与对接臂7接触并处于两个对接板71的对接卡槽72中。在继续通过柔性钢索103牵拉起竖架102绕回转轴104旋转直至火箭呈竖直状态的过程中，吊坠物6通过牵引绳5及限位杆4对起竖架102产生的推力可起到缓冲作用，能有效避免起竖架102及箭筒组合体越过质心后的失速和冲击现象，保证了起竖过程的安全性。当火箭发射完毕需要下放起竖架102时，逐渐减小柔性钢索103的拉力，在吊坠物6通过牵引绳5及限位杆4产生推力的作用下，起竖架102绕回转轴104反向旋转，当起竖架102旋转到预设角度时，在限位板11的阻挡作用下限位杆4对起竖架102失去推力作用，随后，在起竖架102自身重力以及柔性钢索103拉力的作用下，起竖架102继续绕回转轴104反向旋转直至呈水平状态并置于起竖台105上。本发明通过设置缓冲装置，在起竖过程中起到了缓冲作用，解决了起竖架102及箭筒组合体越过质心后的失速和冲击问题，在下放的起始阶段起到了推动起竖架102的作用，解决了柔性钢索无法提供推力的问题，具有较强的实用性。需要说明的是，所述起竖架102及箭筒组合体越过质心是指起竖架102与箭筒组合体的整体质心越过回转轴104所在的竖平面。预设角度是指起竖架102与水平面之间的夹角，应根据回转轴104的位置以及起竖架102与箭筒组合体的整体质心位置具体设置，通常将预设角度设置为起竖架102与箭筒组合体的整体质心和回转轴104处于同一竖平面时起竖架102与水平面之间的夹角。柔性钢索103是通过由卷扬机106带动的，在实际应用中柔性钢索103和卷扬机106通常设置两套，以便实现冗余备份，提高安全性；而卷扬机106通常采用变频电机驱动，以便控制卷扬机106的转速和拉力，实现平稳起竖和下放。

作为优化方案，本具体实施方式使缓冲机构设置了两个导向框8，将两个导向框8沿上下方向间隔固定在固定架101上，让吊坠物6处于两个导向框8中，并在吊坠物6的侧壁与导向框8之间设置了滚轮，让滚轮通过第三轮架安装在导向框8的内侧壁上。这一结构设置通过两个导向框8及滚轮对吊坠物6的导向作用，提高了吊坠物6上下移动的平顺性，进而提高了起竖动作的稳定性。为增强缓冲的可靠性和起竖动作的安全性，本具体实施方式使缓冲机构和对接机构分别设置了两组，并使两组缓冲机构的支撑臂1对应设置在固定架101的前后侧，使两组对接机构的对接臂7对应设置在起竖架102的前后侧，以使受力更加均衡。

作为具体实施方式，本发明使限位卡槽12采用了左宽右窄的八字型结构，并使其槽底采用与限位杆4配合的弧面，以便对限位杆4起到导向和定位作用；并使对接卡槽72的上半部采用了上宽下窄的等腰梯形结构，使对接卡槽72的下半部呈半圆形结构且与上半部平滑过渡连接，同样对限位杆4起到了导向和定位作用，提高了限位杆4进出限位卡槽12和对接卡槽72的容错性和适应性。为增强结构的稳定性，本具体实施方式在两个限位板11之间设置了连接板13，并使连接板13处于限位杆4的上侧位置，以免起竖时影响对接板71通过。

需要说明的是，在实际应用中，本发明让导向滑轮2和换向滑轮3设置在了同一高度，并使限位卡槽12低于换向滑轮3，以免起竖时换向滑轮3对对接臂7产生干涉。同时，本发明通常让支撑臂1和对接臂7对应固定在固定架101的上半部和起竖架102的右半部，以保证其与回转轴104之间具有较长的距离，增大缓冲装置的力矩，减小吊坠物6的体积，降低控制难度。另外，本发明通常让两组缓冲机构以固定架101为中轴线呈前后对称分布，让两组对接机构以起竖架102为中轴线呈前后对称分布，以增强结构的稳定性和受力的均衡性。

基于同一构思，本发明还提供了一种上述缓冲装置的缓冲控制方法，包括以下步骤：

一、起竖火箭时，通过柔性钢索103牵拉起竖架102绕回转轴104旋转，以进行箭筒组合体的起竖动作。箭筒组合体是指火箭和发射筒的组合体，其通过吊装固定在起竖架102上。

二、当起竖架102旋转到预设角度时，使限位杆4与对接臂7接触并处于两个对接板71的对接卡槽72中。

三、使柔性钢索103对起竖架102的拉力克服吊坠物6通过牵引绳5及限位杆4对起竖架102产生的推力，起竖架102继续绕回转轴104旋转直至火箭呈竖直状态。

四、下放起竖架102时，使吊坠物6通过牵引绳5及限位杆4对起竖架102产生的推力克服柔性钢索103对起竖架102的拉力，起竖架102绕回转轴104反向旋转。

五、当起竖架102旋转到预设角度时，限位杆4返回到限位板11的限位卡槽12中，在限位板11的阻挡作用下限位杆4对起竖架102失去推力。

六、在起竖架102自身重力以及柔性钢索103对起竖架102拉力的作用下，起竖架102继续绕回转轴104反向旋转直至呈水平状态并置于起竖台105上。

本发明通过以上缓冲控制方法解决了起竖架102及箭筒组合体越过质心后的失速和冲击问题，具有流程简单、实现容易、安全性高的优点。需要说明的是，在起竖和下放过程中，柔性钢索103是通过卷扬机106带动的，卷扬机106通过与其连接的变频电机控制转速及拉力，以使起竖架102及箭筒组合体形成相对平衡的受力，并实现平稳起竖和下放。

以上实施例仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明请求保护范围进行限定，在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域技术人员依据本发明的技术方案做出的各种变形，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.用于火箭柔性钢索起竖系统的缓冲装置，其特征在于，包括设置在固定架上的缓冲机构和设置在起竖架上的对接机构，所述缓冲机构包括支撑臂(1)、导向滑轮(2)、换向滑轮(3)、限位杆(4)、牵引绳(5)和吊坠物(6)，所述支撑臂(1)水平设置并使其左端固定在固定架的右侧，支撑臂(1)的右半部下侧固定有两个前后间隔分布的限位板(11)，两个限位板(11)的左侧分别设有限位卡槽(12)，所述导向滑轮(2)通过第一轮架安装在固定架上并使其转轴水平设置且垂直于支撑臂(1)，所述换向滑轮(3)通过第二轮架安装在支撑臂(1)的右端下侧并使其转轴水平设置且垂直于支撑臂(1)，导向滑轮(2)和换向滑轮(3)对应处于限位板(11)的左右侧，所述限位杆(4)的两端对应处于两个限位板(11)的限位卡槽(12)中，限位杆(4)的中部与牵引绳(5)的一端固定连接，牵引绳(5)的另一端依次绕过换向滑轮(3)和导向滑轮(2)并与吊坠物(6)固定连接；所述对接机构包括垂直固定在起竖架上的对接臂(7)，对接臂(7)与支撑臂(1)对应设置，对接臂(7)的上端右侧固定有两个前后间隔分布的对接板(71)，两个对接板(71)的上侧分别设有对接卡槽(72)；两个对接板(71)外侧面之间的距离小于两个限位板(11)内侧面之间的距离，限位卡槽(12)和对接卡槽(72)到回转轴的距离相等。

2.根据权利要求1所述的用于火箭柔性钢索起竖系统的缓冲装置，其特征在于，所述缓冲机构还包括两个导向框(8)，两个导向框(8)沿上下方向间隔固定在固定架上，所述吊坠物(6)处于两个导向框(8)中，吊坠物(6)的侧壁与导向框(8)之间设有滚轮，滚轮通过第三轮架安装在导向框(8)的内侧壁上。

3.根据权利要求2所述的用于火箭柔性钢索起竖系统的缓冲装置，其特征在于，所述缓冲机构和对接机构分别设有两组，两组缓冲机构的支撑臂(1)对应设置在固定架的前后侧，两组对接机构的对接臂(7)对应设置在起竖架的前后侧。

4.根据权利要求3所述的用于火箭柔性钢索起竖系统的缓冲装置，其特征在于，所述限位卡槽(12)呈左宽右窄的八字型并使其槽底采用与限位杆(4)配合的弧面。

5.根据权利要求3所述的用于火箭柔性钢索起竖系统的缓冲装置，其特征在于，所述对接卡槽(72)的上半部呈上宽下窄的等腰梯形，对接卡槽(72)的下半部呈半圆形并与上半部平滑过渡连接。

6.根据权利要求3所述的用于火箭柔性钢索起竖系统的缓冲装置，其特征在于，所述两个限位板(11)之间设有连接板(13)，连接板(13)处于限位杆(4)的上侧位置。

7.根据权利要求3所述的用于火箭柔性钢索起竖系统的缓冲装置，其特征在于，所述导向滑轮(2)和换向滑轮(3)处于同一高度，所述限位卡槽(12)低于换向滑轮(3)。

8.根据权利要求3所述的用于火箭柔性钢索起竖系统的缓冲装置，其特征在于，所述支撑臂(1)固定在固定架的上半部，所述对接臂(7)固定在起竖架的右半部。

9.根据权利要求3所述的用于火箭柔性钢索起竖系统的缓冲装置，其特征在于，所述两组缓冲机构以固定架为中轴线呈前后对称分布，所述两组对接机构以起竖架为中轴线呈前后对称分布。

10.一种权利要求1所述缓冲装置的缓冲控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

一、起竖火箭时，通过柔性钢索牵拉起竖架绕回转轴旋转，以进行箭筒组合体的起竖动作；所述箭筒组合体是指火箭和发射筒的组合体，其通过吊装并固定在起竖架上；

二、当起竖架旋转到预设角度时，使限位杆(4)与对接臂(7)接触并处于两个对接板(71)的对接卡槽(72)中；

三、使柔性钢索对起竖架的拉力克服吊坠物(6)通过牵引绳(5)及限位杆(4)对起竖架产生的推力，起竖架继续绕回转轴旋转直至火箭呈竖直状态；

四、下放起竖架时，使吊坠物(6)通过牵引绳(5)及限位杆(4)对起竖架产生的推力克服柔性钢索对起竖架的拉力，起竖架绕回转轴反向旋转；

五、当起竖架旋转到预设角度时，限位杆(4)返回到限位板(11)的限位卡槽(12)中，在限位板(11)的阻挡作用下限位杆(4)对起竖架失去推力；

六、在起竖架自身重力以及柔性钢索对起竖架拉力的作用下，起竖架继续绕回转轴反向旋转直至呈水平状态并置于起竖台上；

所述预设角度是指起竖架与水平面之间的夹角，预设角度是根据回转轴的位置以及起竖架与箭筒组合体的整体质心位置具体设置的。