CN111023900B - 火箭支撑抱紧装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种火箭支撑抱紧装置，其包括支撑组件和抱紧组件，支撑组件用于对火箭进行支撑，其沿所支撑火箭的径向设置在起竖臂凹型截面的底部；抱紧组件设置在起竖臂凹型截面两侧的上方，其用于对火箭进行抱紧。本申请火箭支撑抱紧装置通过设置支撑组件和抱紧组件，支撑组件沿所支撑火箭的径向设置在起竖臂凹型截面的底部，抱紧组件设置在起竖臂凹型截面两侧的上方，能够在火箭转运、起竖过程中可靠地支撑和抱紧箭体，避免由于运输产生的过载、震动等对箭体造成的影响。

Description

火箭支撑抱紧装置

技术领域

本申请属于火箭辅助支撑装置技术领域，具体涉及一种火箭支撑抱紧装置。

背景技术

随着航天技术的发展，特别是最近几年商业航天的蓬勃兴起，“三平”测发模式以其发射成本低、不需要太多的地面固定设施、发射灵活以及效率高等优点，成为越来越多商业航天公司的选择。

本申请的发明人在研发过程中发现：中型液体运载火箭采用上述“三平”测发模式进行测发时，在火箭转载、转运和起竖的过程中，需要一套转运起竖装置可靠地支撑抱紧箭体，以限制火箭的自由度，减小火箭在运输过程中的过载及震动，降低火箭磕碰的风险；特别是火箭从起竖到竖直状态后，由于风载的存在，必须设置一种抱臂机构来抱紧夹持火箭，以防止箭体被风吹倒。同时，由于抱臂机构在火箭发射前必须可靠打开，因此对抱臂机构功能的可靠性设计提出了更高的要求。

发明内容

为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请提供了一种火箭支撑抱紧装置。

根据本申请实施例，本申请提供了一种火箭支撑抱紧装置，其包括支撑组件和抱紧组件，所述支撑组件用于对火箭进行支撑，其沿所支撑火箭的径向设置在起竖臂凹型截面的底部；所述抱紧组件设置在起竖臂凹型截面两侧的上方，其用于对火箭进行抱紧；

所述支撑组件包括托座、旋转单元、导向单元和驱动单元；所述托座设置在所述旋转单元上，所述旋转单元用于带动所述托座水平旋转预设角度；所述旋转单元设置在所述导向单元和驱动单元上，所述导向单元沿所支撑火箭的径向设置在起竖臂凹型截面的底端，其用于对所述托座沿所支撑火箭径向的移动进行导向；所述驱动单元用于通过所述旋转单元驱动所述托座沿所支撑火箭的径向进行移动。

进一步地，所述旋转单元包括回转轴、支撑板和限位块；所述托座通过所述回转轴与所述支撑板连接；所述限位块设置在所述托座的底端与所述支撑板之间，且所述限位块高度方向的中轴线与同时垂直于所述托座和支撑板方向的中轴线重合，所述限位块用于限制所述托座水平旋转的极限位置。

进一步地，所述导向单元包括导轨、滑块和挡块；所述导轨设置有两条，两条所述导轨沿被支撑火箭的径向平行设置在起竖臂的底部；

沿所述支撑板的长度方向，在所述支撑板底面的两侧分别设置有一滑块，所述滑块活动设置在所述导轨上；所述导轨的两端均设置有所述挡块。

进一步地，所述驱动单元包括丝杆、驱动座和液压马达；所述丝杆设置在起竖臂的底部，且平行设置在两条所述导轨之间；

所述支撑板的底端通过所述驱动座与所述丝杆连接，所述液压马达用于带动所述丝杆旋转，所述丝杆通过所述驱动座带动所述支撑板在所述导轨上运动。

上述火箭支撑抱紧装置中，所述抱紧组件包括抱臂单元和动力单元，两个所述抱臂单元相对设置在起竖臂两侧的上方，其用于抱住火箭的上半部分；所述动力单元用于为所述抱臂单元提供动力，使得两个所述抱臂单元通过收拢抱住火箭。

进一步地，所述抱臂单元包括大抱臂、第一抱钳、小抱臂和第二抱钳；所述大抱臂的内侧连接有所述第一抱钳，所述大抱臂的一端与起竖臂连接，其另一端与所述小抱臂的一端连接，所述小抱臂的另一端连接有所述第二抱钳。

进一步地，所述第一抱钳和第二抱钳的抱钳面的弧度均与火箭的圆周弧度相匹配。

进一步地，所述动力单元包括第一油缸和第二油缸，所述第一油缸的一端与起竖臂连接，另一端与所述大抱臂连接，所述第一油缸用于驱动所述大抱臂；所述第二油缸的一端与所述大抱臂连接，另一端与所述小抱臂连接，所述第二油缸用于驱动所述小抱臂。

进一步地，所述托座的顶面采用凹弧面，所述凹弧面与火箭的外表面相匹配；所述托座的顶面中心处设置有指示标记；

火箭的一侧设置有对中标记，所述对中标记用于与指示标记对齐，以使火箭与托座的凹弧面贴合。

根据本申请的上述具体实施方式可知，至少具有以下有益效果：本申请火箭支撑抱紧装置通过设置支撑组件和抱紧组件，其中，支撑组件沿所支撑火箭的径向设置在起竖臂的底部，抱紧组件设置在起竖臂两侧的上方，能够在火箭转运、起竖过程中可靠地支撑和抱紧箭体，避免由于运输产生的过载、震动等对箭体造成的影响；

特别是在箭体从起竖到竖直状态后，本申请火箭支撑抱紧装置中托座会绕着回转轴做预设角度的旋转，以适应火箭的微旋转角度变形，避免对火箭的表面造成损伤，还能够有效的防止风载作用吹倒箭体。

本申请还具有在二次回抱箭体时的支撑调整能力和抱紧位置适应能力，能够避免因过多的增加各类检测传感器和控制机构等而带来的可靠性降低的风险。

应了解的是，上述一般描述及以下具体实施方式仅为示例性及阐释性的，其并不能限制本申请所欲主张的范围。

附图说明

下面的所附附图是本申请的说明书的一部分，其示出了本申请的实施例，所附附图与说明书的描述一起用来说明本申请的原理。

图1为本申请实施例提供的一种火箭支撑抱紧装置在抱紧火箭状态的结构示意图。

图2为本申请实施例提供的一种火箭支撑抱紧装置中支撑组件的俯视图。

图3为图1中标记为I处的放大示意图。

图4为图2中标记为II处的放大示意图。

图5为图1中标记为III处的放大示意图。

图6为本申请实施例提供的一种火箭支撑抱紧装置在松开火箭状态的结构示意图。

图7为火箭沿其径向有一个小的位移偏差S时，本申请实施例提供的一种火箭支撑抱紧装置抱紧火箭状态的结构示意图。

附图标记说明：

1、支撑组件；

11、托座；111、指示标记；

12、旋转单元；121、回转轴；122、支撑板；123、限位块；

13、导向单元；131、导轨；132、滑块；133、挡块；

14、驱动单元；141、丝杆；142、驱动座；143、液压马达；

2、抱紧组件；

21、抱臂单元；

211、大抱臂；212、第一抱钳；213、小抱臂；214、第二抱钳；

22、动力单元；

221、第一油缸；222、第二油缸；

3、起竖臂；

4、火箭；41、对中标记。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将以附图及详细叙述清楚说明本申请所揭示内容的精神，任何所属技术领域技术人员在了解本申请内容的实施例后，当可由本申请内容所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本申请内容的精神与范围。

本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，但并不作为对本申请的限定。另外，在附图及实施方式中所使用相同或类似标号的元件/构件是用来代表相同或类似部分。

关于本文中所使用的“第一”、“第二”、…等，并非特别指称次序或顺位的意思，也非用以限定本申请，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。

关于本文中所使用的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本创作。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

关于本文中所使用的“及/或”，包括所述事物的任一或全部组合。

关于本文中的“多个”包括“两个”及“两个以上”；关于本文中的“多组”包括“两组”及“两组以上”。

关于本文中所使用的用语“大致”、“约”等，用以修饰任何可以细微变化的数量或误差，但这些微变化或误差并不会改变其本质。一般而言，此类用语所修饰的细微变化或误差的范围在部分实施例中可为20％，在部分实施例中可为10％，在部分实施例中可为5％或是其他数值。本领域技术人员应当了解，前述提及的数值可依实际需求而调整，并不以此为限。

某些用以描述本申请的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本申请的描述上额外的引导。

如图1～7所示，本申请提供了一种火箭支撑抱紧装置，其包括支撑组件1和抱紧组件2，其中，支撑组件1用于对火箭4进行支撑，其沿所支撑火箭4的径向设置在起竖臂3的底部；抱紧组件2设置在起竖臂3两侧的上方，其用于对火箭4进行抱紧。

起竖臂3可以采用凹截面衍架结构。具体地，支撑组件1可以沿所支撑火箭4的径向设置在起竖臂3凹型截面的底部，抱紧组件2可以设置起竖臂3凹型截面两侧的上方。

支撑组件1包括托座11、旋转单元12、导向单元13和驱动单元14。其中，托座11设置在旋转单元12上，旋转单元12用于带动托座11水平旋转预设角度，以适应火箭4绕后端支点的转动位移。旋转单元12设置在导向单元13和驱动单元14上，导向单元13沿所支撑火箭4的径向设置在起竖臂3凹型截面的底端，其用于对托座11沿所支撑火箭4径向的移动进行导向。驱动单元14用于通过旋转单元12驱动托座11沿所支撑火箭4的径向进行移动，以调整托座11与其所支撑的火箭4的位置偏差。

在一个具体的实施例中，旋转单元12包括回转轴121、支撑板122和限位块123。其中，托座11通过回转轴121与支撑板122连接。回转轴121设置有两个，以垂直于支撑板122方向的中轴线为对称轴，两个回转轴121对称设置在支撑板122上。限位块123设置在托座11的底端与支撑板122之间，且限位块123高度方向的中轴线与同时垂直于托座11和支撑板122方向的中轴线重合。限位块123用于限制托座11水平旋转的极限位置，防止托座11向一侧倾斜。

如图2所示，导向单元13包括导轨131、滑块132和挡块133。其中，导轨131设置有两条，两条导轨131沿被支撑火箭4的径向平行设置在起竖臂的底部。沿支撑板122的长度方向，在支撑板122底面的两侧分别设置有一滑块132，滑块132活动设置在导轨131上。导轨131的两端均设置有挡块133，挡块133用于限制滑块132在导轨131上的最大移动距离，防止支撑板122运动超限而发生危险。

如图5所示，驱动单元14包括丝杆141、驱动座142和液压马达143。其中，丝杆141设置在起竖臂3的底部，且平行设置在两条导轨131之间。支撑板122的底端通过驱动座142与丝杆141连接，丝杆141与液压马达143连接，液压马达143用于带动丝杆141旋转，丝杆141通过驱动座142带动支撑板122在导轨131上运动，以调整托座11与其所支撑的火箭4的位置偏差。

可以理解的是，也可以采用电机驱动或手动驱动的方式代替液压马达143对丝杆141的驱动。

抱紧组件2包括抱臂单元21和动力单元22，两个抱臂单元21相对设置在起竖臂3两侧的上方，其用于抱住火箭4的上半部分。动力单元22用于为抱臂单元21提供动力，使得两个抱臂单元21能够收拢进而抱住火箭4或者使得两个抱臂单元21能够展开进而松开火箭4。

在一个具体的实施例中，抱臂单元21包括大抱臂211、第一抱钳212、小抱臂213和第二抱钳214。大抱臂211的内侧通过销轴连接有第一抱钳212，大抱臂211的一端通过销轴与起竖臂3连接，其另一端通过销轴与小抱臂213的一端连接，小抱臂213的另一端通过销轴连接有第二抱钳214。第一抱钳212和第二抱钳214的抱钳面的弧度均与火箭4的圆周弧度相匹配。通过大抱臂211和小抱臂213的双关节设置，能够优化火箭4表面的受力。

动力单元22包括第一油缸221和第二油缸222，第一油缸221的一端与起竖臂3连接，另一端与大抱臂211连接，第一油缸221用于驱动大抱臂211。第二油缸222的一端与大抱臂211连接，另一端与小抱臂213连接，第二油缸222用于驱动小抱臂213。在第一油缸221和第二油缸222的伸出力的作用下，大抱臂211通过第一抱钳212抱住火箭4，小抱臂213通过第二抱钳214抱住火箭4。

通过托座11支撑住火箭4的下半部分，通过大抱臂211和小抱臂213抱住火箭4的上半部分，火箭4的表面多点受力，使得火箭4能够被可靠地支撑抱紧。

可以理解的是，第一油缸221和第二油缸222也可以都改用气缸和电动缸，以对大抱臂211和小抱臂213进行驱动。

上述实施例中，托座11的顶面采用凹弧面，凹弧面与火箭4的外表面相匹配。如图3所示，托座11的顶面中心处设置有指示标记111，该指示标记111用于辅助火箭4放置在托座11凹弧面的中心处，以使火箭4与托座11的凹弧面能够紧密贴合。

如图4所示，火箭4的一侧设置有对中标记41，将火箭4放置在托座11上之前，通过驱动单元14调整托座11的位置，使火箭4的对中标记41与托座11的指示标记111对齐，这样火箭4的外表面就能够与托座11的弧面紧密贴合。

采用本申请提供的火箭支撑抱紧装置对火箭4在转运和起竖的过程中进行支撑抱紧时，其具体过程包括：

S1、对火箭4进行支撑抱紧；

火箭4水平放置在托座11上之前，第一油缸221和第二油缸222缩回，大抱臂211和小抱臂213均处于打开状态。

启动液压马达143，液压马达143通过丝杆141和驱动座142调整支撑板122的位置，使得托座11上的指示标记111与火箭4上的对中标记41对齐，放下火箭4，托座11的圆弧面与火箭4的下表面进行贴合，托座11对火箭4进行可靠地支撑。

第一油缸221和第二油缸222伸出，大抱臂211和小抱臂213收拢，第一抱钳212和第二抱钳214与火箭4表面贴合，以抱紧火箭4。其中，第一抱钳212主要用于限制火箭4沿其径向的位移，第二抱钳214主要用于限制火箭4沿其长度方向的位移。

S2、对火箭4进行转运和起竖支撑；

火箭4在转运过程中，由于道路的不平整，转运起竖车会存在一定的震动，使火箭4承受一定的过载。

火箭4在起竖过程中，由于起竖臂3受力位置的改变，导致起竖臂3会存在一定的变形，火箭4会绕着后支点逆时针旋转一个小角度，为避免托座11受过载和起竖臂3变形等因素的影响，托座11会绕着回转轴121做预设角度的旋转，以适应火箭4的微旋转角度变形，避免对火箭4的表面造成损伤。

S3、打开抱臂单元21，让开火箭4起飞飘移空间；

在火箭4起竖到竖直状态加注完成后，需要在发射前30min解除对火箭4的约束，大抱臂211和小抱臂213可靠地打开。此时，如图6所示，第一油缸221和第二油缸222同时缩回，带动大抱臂211和小抱臂213缓慢张开，让开火箭4起飞飘移空间。

考虑到抱臂单元21必须可靠地打开，将大抱臂211的回转角度设置为40～50°。这样，即使小抱臂213由于故障等因素无法打开，通过大抱臂211的运动带动小抱臂213移动也足以满足火箭4起飞飘移空间的要求。

S4、对火箭4进行二次支撑抱紧

在终止发射的情况下，需将竖直状态的火箭4回平。如图7所示，由于此时火箭4已经经过加注和调平，与加注前必然会存在一定的位置偏差。假设火箭4沿其径向有一个小的位移偏差S，则通过液压马达143带动丝杆141旋转以调整托座11的位置，通过远程摄像头实时观测托座11的指示标记111与火箭4的对中标记41的位置，使二者相对齐。然后，第一油缸221和第二油缸222伸出，推动大抱臂211的第一抱钳212和小抱臂213的第二抱钳214抱紧火箭4。由于起竖臂3一侧的第一油缸221和起竖臂3另一侧的第一油缸221相互连通，起竖臂3一侧的第二油缸222和起竖臂3另一侧的第二油缸222相互连通，因此通过第一油缸221以及第二油缸222伸出长度的不同能够自动适应火箭4位置的偏差，以抱紧火箭4。火箭4前后位置的偏差可以通过起竖臂3的旋转来适应，这里不做详述。

本申请火箭支撑抱紧装置通过设置支撑组件1和抱紧组件2，能够在火箭4转运、起竖过程中可靠地支撑和抱紧箭体，避免由于运输产生的过载、震动等对箭体造成的影响；特别是在箭体从起竖到竖直状态后，本申请火箭支撑抱紧装置能够有效的防止风载作用吹倒箭体。因此，本申请优化了箭体受力，减轻了防风压紧装置对箭脚的固定载荷。同时，本申请还具有在二次回抱箭体时的支撑调整能力和抱紧位置适应能力，能够避免因过多的增加各类检测传感器和控制机构等而带来的可靠性降低的风险。

本申请火箭支撑抱紧装置通过设置双关节大抱臂211和小抱臂213以及第一抱钳212和第二抱钳214，能够优化火箭4表面的受力；通过设置托座11、旋转单元12、导向单元13和驱动单元14，能够灵活地调整托座11的位置，增强支撑组件1的适应能力；通过大抱臂211大角度打开的冗余设计，即将大抱臂211的回转角度设置为40～50°，能够在小抱臂213因故障无法打开的情况下，通过大抱臂211的运动带动小抱臂213移动来满足火箭4起飞飘移空间的要求。

以上所述仅为本申请示意性的具体实施方式，在不脱离本申请的构思和原则的前提下，任何本领域的技术人员所做出的等同变化与修改，均应属于本申请保护的范围。

Claims (9)

1.一种火箭支撑抱紧装置，其特征在于，包括支撑组件和抱紧组件，所述支撑组件用于对火箭进行支撑，其沿所支撑火箭的径向设置在起竖臂的底部；所述抱紧组件设置在起竖臂两侧的上方，其用于对火箭进行抱紧；

所述支撑组件包括托座、旋转单元、导向单元和驱动单元；所述托座设置在所述旋转单元上，所述旋转单元用于带动所述托座水平旋转预设角度；所述旋转单元设置在所述导向单元和驱动单元上，所述导向单元沿所支撑火箭的径向设置在起竖臂的底部，其用于对所述托座沿所支撑火箭径向的移动进行导向；所述驱动单元用于通过所述旋转单元驱动所述托座沿所支撑火箭的径向进行移动。

2.根据权利要求1所述的火箭支撑抱紧装置，其特征在于，所述旋转单元包括回转轴、支撑板和限位块；所述托座通过所述回转轴与所述支撑板连接；所述限位块设置在所述托座的底端与所述支撑板之间，且所述限位块高度方向的中轴线与同时垂直于所述托座和支撑板方向的中轴线重合，所述限位块用于限制所述托座水平旋转的极限位置。

3.根据权利要求2所述的火箭支撑抱紧装置，其特征在于，所述导向单元包括导轨、滑块和挡块；所述导轨设置有两条，两条所述导轨沿被支撑火箭的径向平行设置在起竖臂的底部；

沿所述支撑板的长度方向，在所述支撑板底面的两侧分别设置有一滑块，所述滑块活动设置在所述导轨上；所述导轨的两端均设置有所述挡块。

4.根据权利要求3所述的火箭支撑抱紧装置，其特征在于，所述驱动单元包括丝杆、驱动座和液压马达；所述丝杆设置在起竖臂的底部，且平行设置在两条所述导轨之间；

所述支撑板的底端通过所述驱动座与所述丝杆连接，所述液压马达用于带动所述丝杆旋转，所述丝杆通过所述驱动座带动所述支撑板在所述导轨上运动。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的火箭支撑抱紧装置，其特征在于，所述抱紧组件包括抱臂单元和动力单元，两个所述抱臂单元相对设置在起竖臂两侧的上方，其用于抱住火箭的上半部分；所述动力单元用于为所述抱臂单元提供动力，使得两个所述抱臂单元通过收拢抱住火箭。

6.根据权利要求5所述的火箭支撑抱紧装置，其特征在于，所述抱臂单元包括大抱臂、第一抱钳、小抱臂和第二抱钳；所述大抱臂的内侧连接有所述第一抱钳，所述大抱臂的一端与起竖臂连接，其另一端与所述小抱臂的一端连接，所述小抱臂的另一端连接有所述第二抱钳。

7.根据权利要求6所述的火箭支撑抱紧装置，其特征在于，所述第一抱钳和第二抱钳的抱钳面的弧度均与火箭的圆周弧度相匹配。

8.根据权利要求7所述的火箭支撑抱紧装置，其特征在于，所述动力单元包括第一油缸和第二油缸，所述第一油缸的一端与起竖臂连接，另一端与所述大抱臂连接，所述第一油缸用于驱动所述大抱臂；所述第二油缸的一端与所述大抱臂连接，另一端与所述小抱臂连接，所述第二油缸用于驱动所述小抱臂。

9.根据权利要求3或4所述的火箭支撑抱紧装置，其特征在于，所述托座的顶面采用凹弧面，所述凹弧面与火箭的外表面相匹配；所述托座的顶面中心处设置有指示标记；

火箭的一侧设置有对中标记，所述对中标记用于与指示标记对齐，以使火箭与托座的凹弧面贴合。

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