CN110953939A - 一种多级火箭水平分段组装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多级火箭水平分段组装方法，属于航天地面保障装备技术领域。该方法首先调整运输保障车的纵向轴线与芯级箭体轴线保持平行；其次将芯一级箭体水平吊装至运输保障车上的四自由度水平对接装置上，利用四自由度水平对接装置调整芯一级箭体的姿态至预定姿态并固定；然后将芯二级箭体水平吊装至另一组四自由度水平对接装置，并通过对接装置调整芯二级箭体姿态，使之与芯一级箭体精准对接后固定，完成芯一级箭体与芯二级箭体的组装；重复前述过程依次完成芯级各箭体间的对接组装，最后将芯级箭体固定在车体上进行运输。本发明简化了整个火箭发射准备作业流程的复杂度，缩短了发射准备时间。

Description

一种多级火箭水平分段组装方法

技术领域

本发明涉及运载火箭的组装作业流程方法，具体涉及一种多级火箭分段组装方法，属于航天地面保障装备技术领域。

背景技术

当运载火箭在技术区经检查测试达到可以进行发射状态后，即可转运到发射区，发射区有发射台、勤务塔和脐带塔等主要设置，运载火箭分级运至发射区后，有勤务塔上的吊装设备对运载火箭分级吊装、对接和总装，并将其竖在发射台上。随着发射任务增加，该作业流程耗时、低效等特点愈发凸显。

目前国内运载火箭发射模式操作复杂、标准化和自动化程度低、对操作人员技能要求高，现场指挥协调难度大，吊装过程的安全性受人为因素影响较大。而且，传统发射模式还存在作业效率低、占用发射工位时间长、吊装环节易受风力影响等现实问题。随着国内外运载火箭市场竞争的加剧，现有火箭组装发射模式的弊端逐渐显现，已不能满足商业化运作的要求。未来运载火箭的发射迫切需要更加简单方便、作业流程标准化、自动化程度更高的作业方式。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种多级火箭水平分段组装方法，能够实现多级箭体在运输保障车上的精确对接，简化了整个火箭发射准备作业流程的复杂度，缩短了发射准备时间。

一种多级火箭水平分段组装方法，该方法实现的步骤如下：

步骤一：调整运输保障车的纵向轴线与芯级箭体轴线保持平行；

步骤二：将芯一级箭体水平吊装至运输保障车上的四自由度水平对接装置上；

步骤三：利用四自由度水平对接装置调整芯一级箭体的姿态至预定姿态并固定，四自由度水平对接装置能够实现沿芯级箭体轴线方向、水平面内垂直于芯级箭体轴线方向、垂直于水平面方向的移动以及绕芯级箭体轴线方向的转动；

步骤四：将芯二级箭体水平吊装至运输保障车上相应另一组四自由度水平对接装置，并通过四自由度水平对接装置调整芯二级箭体姿态，使之与芯一级箭体精准对接后固定，完成芯一级箭体与芯二级箭体的组装；

步骤五：重复步骤四，依次完成芯级各箭体间的对接组装，然后通过运输保障车上的锁紧装置将芯级箭体固定；

步骤六：运输保障车驶离技术区库房，将芯级箭体整体转运至发射区。

进一步地，所述四自由度水平对接装置包括该对接装置包括抱臂机构、抱臂驱动装置、支撑座、旋转调节装置、顶升装置和横纵向调节装置；

所述顶升装置安装在支撑座和横纵向调节装置之间，所述横纵向调节装置在驱动装置的驱动下实现水平面内横向和纵向的移动，所述顶升装置实现沿竖直方向顶升和下降支撑座，两个所述抱臂机构对称安装在支撑座的两端，抱臂机构在抱臂驱动装置的驱动下将火箭抱紧或松开；所述旋转调节装置安装在支撑座上，火箭坐落在旋转调节装置上，旋转调节装置驱动火箭绕自身的轴向旋转。

进一步地，所述横纵向调节装置包括横向调节驱动装置、上滑块、下滑块、底座和纵向调节驱动装置；

所述底座为下滑块提供滑道，下滑块与底座为嵌入式直线滑动配合，下滑块为上滑块提供滑道，上滑块与下滑块为嵌入式直线滑动配合，上滑块的滑动方向与下滑块的滑动方向互相垂直；横向调节驱动装置一端与下滑块固接，另一端与上滑块端部固接，从而可推动上滑块沿下滑块的上部滑道滑动，实现横向位移调节；纵向调节驱动装置一端与底座固接，另一端与下滑块下部固接，从而可推动下滑块沿底座内部的滑道滑动，实现纵向位移调节。

进一步地，所述顶升装置包括顶升驱动装置和导向机构，所述顶升驱动装置的两端分别连接支撑座和横纵向调节装置中的上滑块，所述导向机构对称位于顶升驱动装置的两侧，通过控制顶升驱动装置的动作，使支撑座沿导向机构上下移动，从而实现箭体高度方向的调节。

进一步地，所述旋转调节装置包括托架、旋转驱动装置、齿轮和托轮；所述托架为弧形结构，托架通过自身侧面的滑块结构与支撑座内的弧形滑道配合，托架的底部设置有一段弧形齿条；所述齿轮和托轮分别固定于支撑座的左右两侧，齿轮与托架的齿条配合，托轮支撑托架的下表面；旋转驱动装置的中部与支撑座固接，其输出轴与齿轮通过键进行联接，为实现箭体的旋转调节提供动力。

进一步地，所述抱臂机构下部有两个铰接点，一个铰接点与支撑座铰接，另一个铰接点与抱臂驱动装置的一端铰接；抱臂驱动装置另一端与支撑座铰接；通过控制抱臂驱动装置的伸长或缩短，使抱臂机构绕其与支撑座的铰接点转动，从而实现对箭体的锁紧或松开。

有益效果：

本发明将多级箭体在运输保障车上实现精确的对接，将在发射区采用吊装的方式对接芯一级和芯二级，改为在技术区完成对接，减少了发射工位占用时间，简化了整个火箭发射准备作业流程的复杂度，缩短了发射准备时间，同时也提升了作业的自动化程度。

附图说明

图1为本发明多级火箭分段组装方法的步骤流程图；

图2为芯一级箭体与芯二级箭体水平对接组装示意图；

图3为本发明火箭分段四自由度水平对接装置的主视图；

图4为本发明火箭分段四自由度水平对接装置的侧视图；

图5为本发明火箭分段四自由度水平对接装置的立体图；

图6为本发明火箭分段四自由度水平对接装置中托架的结构图；

图7为本发明火箭分段四自由度水平对接装置中旋转调节装置的俯视图。

其中，1-抱臂机构；2-抱臂驱动装置；3-支撑座；4-旋转调节装置；5-顶升装置；6-横纵向调节装置；41-托架；42-旋转驱动装置；43-齿轮；44-托轮；51-顶升驱动装置；52-导向机构；61-横向调节驱动装置；62-上滑块；63-下滑块；64-底座；65-纵向调节驱动装置。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

如附图2所示，实施例中需组装的火箭由芯一级、芯二级两个分段组成，运输保障车包含一辆芯级运输保障车。

本发明提供了一种多级火箭水平分段组装方法，如附图1所示，该方法的实现步骤如下：

步骤一：芯级运输保障车驶入技术区库房，车辆纵向轴线与箭体轴线保持平行；

步骤二：利用库房起重设备，将芯一级箭体水平吊装至芯级运输保障车上相应的四自由度水平对接装置；四自由度水平对接装置可实现箭体沿轴向移动和旋转(X轴方向)，以及沿垂直轴线方向移动(Y、Z轴方向)等四个自由度的调节；

步骤三：通过芯级运输保障车设置的四自由度水平对接装置调整上述芯级箭体姿态，使之满足预定位置精度要求后，将箭体姿态固定；

步骤四：利用库房起重设备，将芯二级箭体水平吊装至芯级运输保障车上相应的四自由度水平对接装置，并通过四自由度水平对接装置调整芯二级箭体姿态，使之与前述芯一级箭体精准对接，然后由人工安装芯一级箭体与芯二级箭体之间的联接螺栓，从而完成芯一级箭体与芯二级箭体的组装；

步骤五：重复步骤4，依次完成芯级各箭体间的对接组装，然后通过芯级运输保障车上的锁紧装置将芯级箭体固定；

步骤六：芯级运输保障车驶离技术区库房，将芯级箭体整体转运至发射区。

如附图3、4和5所示，本发明的四自由度水平对接装置包括抱臂机构1、抱臂驱动装置2、支撑座3、旋转调节装置4、顶升装置5、横纵向调节装置6等。本发明具备四自由度调节功能，用于火箭分段之间相对位置的调整。(该装置可作为库房配套独立装备使用，也可与火箭运输车集成)

抱臂机构1左右对称布置于支撑座3的两侧，其下部与支撑座3铰接，底部与抱臂驱动装置2的一端铰接。

抱臂驱动装置2一端与支撑座3铰接，另一端与抱臂机构1的底部铰接。通过控制抱臂驱动装置2的伸长或缩短，使抱臂机构1绕其与支撑座3的铰接点转动，从而实现对箭体的锁紧或松开。

抱臂驱动装置2可以是电动缸或液压油缸等。

旋转调节装置包括托架41、旋转驱动装置42、齿轮43和托轮44。

如附图7所示，齿轮43、托轮44分别固定于支撑座3的左右两侧，支撑于托架41的下表面；旋转驱动装置42的中部与支撑座3固接，其输出轴与齿轮43通过键进行联接，为实现箭体的旋转调节提供动力。

托架41的上部可支撑箭体，下部为滑块结构，可沿支撑座3内的弧形滑道滑动，从而支撑着箭体实现轴向旋转调节。如附图6所示，托架41的底部设置有弧形齿条，与齿轮43组成齿轮齿条机构，为实现箭体的轴向旋转调节传输动力。

顶升装置主要由一个顶升驱动装置51和两个导向机构52等组成，通过控制顶升驱动装置51的动作，使支撑座3沿导向机构52上下移动，从而实现箭体高度方向的调节。

如附图3和4所示，横纵向调节装置6可实现箭体横向、纵向两个自由度的调节，其包括横向调节驱动装置61、上滑块62、下滑块63、底座64、纵向调节驱动装置65等组成，通过控制驱动装置的动作，使滑块沿滑道滑动，从而实现横向、纵向的调节。

下滑块63下部为滑块，上部为滑道，与上滑块62滑动联接；

横向调节驱动装置61一端与下滑块63固接，另一端与上滑块62端部固接，从而可推动上滑块沿下滑块的上部滑道滑动，实现横向位移调节；

纵向调节驱动装置65一端与底座64固接，另一端与下滑块63下部固接，从而可推动下滑块63沿底座64内部的滑道滑动，实现纵向位移调节；

使用方法：箭体相邻的两个分段保持水平状态，一个分段固定，另一个分段由两个或多个四自由度水平对接装置支撑，通过每个水平对接装置上的顶升装置5、旋转调节装置4、横纵向调节装置6联动调节，可实现箭体四个自由度的调节，满足相邻两个分段间水平对接的使用需求。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种多级火箭水平分段组装方法，其特征在于，该方法实现的步骤如下：

步骤一：调整运输保障车的纵向轴线与芯级箭体轴线保持平行；

步骤二：将芯一级箭体水平吊装至运输保障车上的四自由度水平对接装置上；

步骤三：利用四自由度水平对接装置调整芯一级箭体的姿态至预定姿态并固定，四自由度水平对接装置能够实现沿芯级箭体轴线方向、水平面内垂直于芯级箭体轴线方向、垂直于水平面方向的移动以及绕芯级箭体轴线方向的转动；

步骤四：将芯二级箭体水平吊装至运输保障车上相应另一组四自由度水平对接装置，并通过四自由度水平对接装置调整芯二级箭体姿态，使之与芯一级箭体精准对接后固定，完成芯一级箭体与芯二级箭体的组装；

步骤五：重复步骤四，依次完成芯级各箭体间的对接组装，然后通过运输保障车上的锁紧装置将芯级箭体固定；

步骤六：运输保障车驶离技术区库房，将芯级箭体整体转运至发射区。

2.如权利要求1所述的火箭水平分段组装方法，其特征在于，所述四自由度水平对接装置包括该对接装置包括抱臂机构、抱臂驱动装置、支撑座、旋转调节装置、顶升装置和横纵向调节装置；

所述顶升装置安装在支撑座和横纵向调节装置之间，所述横纵向调节装置在驱动装置的驱动下实现水平面内横向和纵向的移动，所述顶升装置实现沿竖直方向顶升和下降支撑座，两个所述抱臂机构对称安装在支撑座的两端，抱臂机构在抱臂驱动装置的驱动下将火箭抱紧或松开；所述旋转调节装置安装在支撑座上，火箭坐落在旋转调节装置上，旋转调节装置驱动火箭绕自身的轴向旋转。

3.如权利要求2所述的火箭水平分段组装方法，其特征在于，所述横纵向调节装置包括横向调节驱动装置、上滑块、下滑块、底座和纵向调节驱动装置；

所述底座为下滑块提供滑道，下滑块与底座为嵌入式直线滑动配合，下滑块为上滑块提供滑道，上滑块与下滑块为嵌入式直线滑动配合，上滑块的滑动方向与下滑块的滑动方向互相垂直；横向调节驱动装置一端与下滑块固接，另一端与上滑块端部固接，从而可推动上滑块沿下滑块的上部滑道滑动，实现横向位移调节；纵向调节驱动装置一端与底座固接，另一端与下滑块下部固接，从而可推动下滑块沿底座内部的滑道滑动，实现纵向位移调节。

4.如权利要求3所述的火箭水平分段组装方法，其特征在于，所述顶升装置包括顶升驱动装置和导向机构，所述顶升驱动装置的两端分别连接支撑座和横纵向调节装置中的上滑块，所述导向机构对称位于顶升驱动装置的两侧，通过控制顶升驱动装置的动作，使支撑座沿导向机构上下移动，从而实现箭体高度方向的调节。

5.如权利要求4所述的火箭水平分段组装方法，其特征在于，所述旋转调节装置包括托架、旋转驱动装置、齿轮和托轮；所述托架为弧形结构，托架通过自身侧面的滑块结构与支撑座内的弧形滑道配合，托架的底部设置有一段弧形齿条；所述齿轮和托轮分别固定于支撑座的左右两侧，齿轮与托架的齿条配合，托轮支撑托架的下表面；旋转驱动装置的中部与支撑座固接，其输出轴与齿轮通过键进行联接，为实现箭体的旋转调节提供动力。

6.如权利要求5所述的火箭水平分段组装方法，其特征在于，所述抱臂机构下部有两个铰接点，一个铰接点与支撑座铰接，另一个铰接点与抱臂驱动装置的一端铰接；抱臂驱动装置另一端与支撑座铰接；通过控制抱臂驱动装置的伸长或缩短，使抱臂机构绕其与支撑座的铰接点转动，从而实现对箭体的锁紧或松开。

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