CN111076625A - 用于投放物资的火箭装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于投放物资的火箭装置，该火箭装置包括箭载平台和物载平台，所述箭载平台和所述物载平台通过爆炸螺栓和导爆索实现可分离的连接。其中，所述箭载平台包括发动机舱和控制舱；所述控制舱内设置有第一导航系统、弹道修正系统和分离控制系统。所述物载平台包括伞降舱和载荷物舱；所述伞降舱中设有伞降装置、第二导航系统和伞降控制系统；所述载荷物舱中设有用于承载投放物资的载荷物以及固定于所述载荷物的前端的缓冲装置。该火箭装置克服了传统运输方式运送物资时间周期过长、受环境因素影响较大的缺点，并能实现轻量化物资的精准快速投送。

Description

用于投放物资的火箭装置

技术领域

本发明涉及火箭运载技术领域，尤其涉及一种用于投放物资的火箭投放装置。

背景技术

高消耗、快节奏、高机动的特殊应用场景对联勤保障的快速性有更高要求。补给的快慢会对这些应用场景的正常运转产生重大影响。

而当前多采用汽车、火车、直升机、运输机等手段进行补给保障，近年来还出现了无人机式的新型补给保障方式。但这些补给保障方式多受到雨雪天气环境、山地森林地理环境、运送安全性等各种影响，且针对应急类应用需求的时效性也不足。

发明内容

鉴于此，本发明实施例提供了一种用于投放物资的火箭装置，以消除或改善现有技术中存在的一个或更多个缺陷。

本发明的技术方案如下：

一种用于投放物资的火箭装置，该火箭装置包括箭载平台和物载平台，所述箭载平台和所述物载平台通过爆炸螺栓和导爆索实现可分离的连接；

其中，所述箭载平台包括发动机舱和控制舱；

所述发动机舱中设有火箭发动机，并用于放置燃料；所述控制舱内设置有第一导航系统、弹道修正系统和分离控制系统；

所述第一导航系统用于对所述箭载平台的位置和速度进行实时监测；

所述弹道修正系统用于根据预设弹道轨迹与实时监测的位置和速度对所述火箭装置进行实时弹道修正控制；

所述分离控制系统用于在所述火箭装置到达与目标地点的水平距离为设定距离且与所述目标地点的垂直距离为第一设定高度时通过所述导爆索引爆所述爆炸螺栓，以使所述箭载平台和所述物载平台分离；

所述物载平台包括伞降舱和载荷物舱；

所述伞降舱中设有伞降装置、第二导航系统和伞降控制系统；所述载荷物舱中设有用于承载投放物资的载荷物以及固定于所述载荷物的前端的缓冲装置；

所述第二导航系统用于测定所述物载平台与所述目标地点的垂直距离；

所述伞降控制系统用于在所述箭载平台和所述物载平台分离后当所述物载平台与所述目标地点的垂直距离达到第二设定高度时控制所述伞降装置执行开伞动作。

在一些实施例中，所述火箭装置还包括成对设置的第一转接板和第二转接板，所述第一转接板固定于所述控制舱的前端，所述第二转接板固定于所述伞降舱的后端；所述第一转接板包括开设有第一连接孔的第一凸台部，所述第二转接板包括开设有第二连接孔的第二凸台部，所述爆炸螺栓通过穿过所述第一连接孔和对应的所述第二连接孔将所述箭载平台和所述物载平台连接在一起；所述爆炸螺栓的内部设有用于容纳炸药的容腔，所述导爆索的点火端延伸至所述爆炸螺栓的容腔内。

在一些实施例中，所述第一转接板和所述第二转接板均为周向设置的转接板，所述第一凸台部和所述第二凸台部均为周向设置的凸台部，多个所述第一连接孔周向分布于所述第一凸台部，多个所述第二连接孔周向分布于所述第二凸台部，每个所述第一连接孔和相应的所述第二连接孔允许一个所述爆炸螺栓穿过。

在一些实施例中，所述爆炸螺栓的容腔穿过所述第一转接板和所述第二转接板的交接部位，所述爆炸螺栓上预刻有凹槽，所述凹槽位于所述第一转接板和所述第二转接板的交接部位。

在一些实施例中，所述导爆索为电打火导线，所述电打火导线的点火端轴向穿入所述爆炸螺栓并延伸至所述爆炸螺栓的容腔内。

在一些实施例中，所述第一连接孔靠近所述凹槽的部分的内径和所述第二连接孔靠近所述凹槽的部分的内径均大于所述爆炸螺栓的直径，以在所述第一转接板和所述第二转接板的交接部位形成爆炸能量释放腔。

在一些实施例中，所述缓冲装置包括液压缸、活塞杆及碰撞头；所述液压缸用于预先充满液压流体，所述活塞杆贯穿所述液压缸，所述活塞固定于所述活塞杆且位于所述液压缸的内部，所述碰撞头固定于所述活塞杆的靠近所述载荷物舱前端的一端且位于所述液压缸的外部。

在一些实施例中，所述液压缸的远离所述碰撞头的一端设有外螺纹，所述载荷物的外部设有包含内螺纹的连接部，所述内螺纹和所述外螺纹相互配合以将所述液压缸与所述载荷物螺接在一起。

在一些实施例中，所述液压缸的内径大于所述活塞的直径，所述液压缸和所述活塞之间留有供液压流体通过的环形通道；在所述液压缸内位于所述活塞的远离所述碰撞头的腔体内设有两列或两列以上的缓冲弹簧。

在一些实施例中，所述第一导航系统为SINS/GPS组合导航系统。

根据本发明的用于物资投放的火箭装置，可获得的有益效果至少包括：

本火箭装置不同于传统的汽车、火车、直升机、运输机等物资运输手段，提出了将火箭作为物资投放平台，克服了传统运输方式运送物资时间周期过长、受环境因素影响较大的缺点，并能实现轻量化物资的精准快速投送。

本发明的附加优点、目的，以及特征将在下面的描述中将部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本发明的实践而获知。本发明的目的和其它优点可以通过在书面说明及其权利要求书以及附图中具体指出的结构实现到并获得。

本领域技术人员将会理解的是，能够用本发明实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本发明能够实现的上述和其他目的。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。附图中的部件不是成比例绘制的，而只是为了示出本发明的原理。为了便于示出和描述本发明的一些部分，附图中对应部分可能被放大，即，相对于依据本发明实际制造的示例性装置中的其它部件可能变得更大。在附图中：

图1为本发明一实施例的火箭装置的结构示意图；

图2为本发明一实施例中控制舱和伞降舱通过转接板连接的结构示意图；

图3为本发明一实施例中伞降舱和载荷物舱的结构示意图；

图4为本发明一实施例中液压缓冲装置的结构示意图；

图5为本发明一实施例的火箭装置的物资远程快速投放过程的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。

在此，还需要说明的是，如果没有特殊说明，术语“连接”在本文不仅可以指直接连接，也可以表示存在中间物的间接连接。

在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。

为提高特殊应用场景中应急类物资支援的快速性及时效性，本发明提供了一种用于投放物资的火箭装置，以弥补现有联保物资投送力量的缺充。

根据本发明的一方面，本发明实施例的用于投放物资的火箭装置可包括箭载平台和物载平台。其中，箭载平台和物载平台通过爆炸螺栓和导爆索实现可分离的连接。该装置可以利用常规的火箭作为投放平台，利用火箭的高速度实现对轻量化物资的快速投放。

在一些实施例中，如图1所示，箭载平台可包括发动机舱1和控制舱2。

其中，发动机舱1可设有火箭发动机、燃料、点火系统和喷管等。其中，采用火箭形式可为尾翼式火箭或涡轮式火箭。尾翼式火箭靠尾翼保持飞行稳定；涡轮式火箭靠从倾斜喷管喷出的燃气，使火箭绕中轴高速旋转，产生陀螺效应，保持飞行稳定。

控制舱2中设置有第一导航系统、弹道修正系统和分离控制系统，还可设置有电源。第一导航系统用于对箭载平台的位置、速度进行实时监测。在一些实施例中，第一导航系统可为SINS(捷联惯导系统)/GPS(全球定位系统)的组合导航系统。

本实施例的弹道修正系统用于根据预设弹道轨迹与实时监测的位置和速度对火箭装置进行实时弹道修正控制。本实施例的火箭装置可采用修正执行机构完成弹道修正动作，修正执行机构可采用可偏转的鸭舵、阻力环、爆炸弹顶或脉冲小火箭发动机等形式。分离控制系统用于在火箭装置到达与目标地点的水平距离为设定距离且与目标地点的垂直距离为第一设定高度时通过导爆索引爆爆炸螺栓，以使箭载平台和物载平台分离。

在一些实施例中，如图1和图3所示，本实施例的物载平台包括伞降舱5和载荷物舱6。伞降舱5中设有舱体51和伞降装置52。舱体51可包括第二导航系统、伞降控制系统。其中，第二导航系统用于测定物载平台与目标地点的垂直距离。伞降控制系统用于在箭载平台和物载平台分离后当物载平台与目标地点的垂直距离达到第二设定高度时控制伞降装置52执行开伞动作，以对装有载荷物的物载平台进行减速。

载荷物舱6中设有用于承载投放物资的载荷物61以及固定于载荷物61的前端的缓冲装置。缓冲装置62用于对载荷物进行充分的着陆缓冲，保证投放物资的安全。本实施例的投放物资可以容置在载荷物61中，以适应载荷物舱6的腔体形状，也为了便于固定和连接缓冲装置62。可以理解的是，投放的物资一般是轻量化物资，如特种药品、应急作战弹药以及应急救生物资等。

本实施例的用于投放物资的火箭装置可利用常规的火箭作为投放平台，利用火箭的高速度实现对轻量化物资的快速投放。

本发明各实施例所述的前后、首尾的相对位置关系是根据火箭整体外形或其前进方向确定的。

在一些实施例中，如图1至图3所示，本实施例的控制舱2和伞降舱5通过一对转接板3连接，如成对设置的第一转接板和第二转接板。其中，第一转接板固定于控制舱2 的前端，第二转接板固定于伞降舱5的后端。第一转接板包括开设有第一连接孔的第一凸台部，第二转接板包括开设有第二连接孔的第二凸台部，爆炸螺栓4通过穿过第一连接孔和对应的第二连接孔将箭载平台和物载平台连接在一起。爆炸螺栓4的内部设有用于容纳炸药的容腔43，导爆索41的点火端延伸至爆炸螺栓4的容腔内。

例如，转接板3和控制舱2、伞降舱5的连接可为螺纹连接，如在控制舱2的前端和伞降舱5的后端分别设有螺孔，即内侧连接螺纹。转接板3可包括用于连接螺孔的螺柱，螺柱可具有30至50mm的外侧连接螺纹，两个转接板3的螺柱旋入螺接控制舱2和伞降舱的螺孔中。转接板3主要作为中间连接件使用，也可起到保护该火箭装置的作用，防止爆炸螺栓的爆炸时炸伤其他舱体结构。

在一些实施例中，转接板3可为圆柱形的周向旋转体结构。其中，第一转接板和第二转接板均为周向设置的转接板，第一凸台部和第二凸台部均为周向设置的凸台部，多个第一连接孔周向分布于第一凸台部，多个第二连接孔周向分布于第二凸台部，每个第一连接孔和相应的第二连接孔允许一个爆炸螺栓4穿过，爆炸螺栓4远离导爆索41的一端可采用螺母固定。转接板3设有的连接孔的数量可根据实际情况设定。具体实施时，转接板3 可为具有两个不同直径尺寸轴段的法兰凸缘盘，在其凸台部设有4个周向分布的连接孔，采用直径为5至20mm的爆炸螺栓4连接。

在一些实施例中，爆炸螺栓4的容腔穿过第一转接板和第二转接板的交接部位，爆炸螺栓4上预刻有凹槽42，凹槽42位于第一转接板和第二转接板的交接部位。爆炸螺栓4 用于多点连接转接板，爆炸螺栓4内部的炸药43被引爆后，使得爆炸螺栓4沿凹槽42 断开，实现分离解锁。爆炸螺栓4也可为剪切销式或钢球式爆炸螺栓。

在一些实施例中，导爆索41可采用电打火导线，电打火导线的点火端轴向穿入爆炸螺栓4并延伸至爆炸螺栓4的容腔内。电打火导线作为炸药的点火器，另一端可与控制舱2内的分离控制系统连接。更具体而言，爆炸螺栓4的电打火导线与电打火装置相连，在分离控制系统的控制下完成点火动作。

在一些实施例中，第一连接孔靠近凹槽42的部分的内径和第二连接孔靠近凹槽42的部分的内径均大于爆炸螺栓4的直径，以在第一转接板和第二转接板的交接部位形成爆炸能量释放腔。可以理解的是，连接孔的正常内径也应该稍大于爆炸螺栓4的直径，以便于螺栓安装，本实施例所述的爆炸能量释放腔的内径比其正常内径还大，给爆炸的发生和爆炸螺栓的断开提供足够的空间。

在一些实施例中，本实施例的缓冲装置主要用于防止载荷物61直接与地面发生硬性碰撞导致载荷物61损坏。缓冲装置可采用缓冲气囊、可压缩吸能器和机械式缓冲装置等形式。以下以采用液压缓冲装置为例，进一步说明本实施例的缓冲装置的结构和工作原理。

本实施例的液压缓冲装置62沿载荷物舱的长度方向布置，设置在载荷物61的前端，液压缓冲装置62可包括液压缸621、活塞杆622、缓冲弹簧623、活塞624、缸盖625和碰撞头626等。

其中，液压缸621内用于预先充满液压流体，活塞杆622可贯穿液压缸621。活塞624固定在活塞杆622上且位于液压缸621的内部，活塞624和活塞杆622保持同步运动。碰撞头626固定在活塞杆622的靠近载荷物舱前端的一端且位于液压缸621的外部，碰撞头 626具有与地面接触的平端面或曲端面，以与地面充分接触。碰撞头626有足够的接触面积，避免钻入地面以下。

为实现液压缓冲装置62与载荷物61的连接，液压缸621的远离碰撞头626的一端设有外螺纹，载荷物61的外部设有包含内螺纹的连接部，内螺纹和外螺纹相互配合以将液压缸621与载荷物螺接61在一起。载荷物61为壳体承载投放物资的封装体。

为进一步优化液压缓冲装置62的缓冲效果，液压缸621的内径比活塞624的直径略大，液压缸621和活塞624之间留有供液压流体通过的环形通道。在液压缸621内位于活塞624的远离碰撞头626的一侧设有两列或两列以上的缓冲弹簧623。

为进一步描述液压缓冲装置62的工作原理，可将液压缸621与活塞624之间的远离碰撞头626的油腔称为第一油腔，另一个油腔称为第二油腔。在碰撞头626与地面发生碰撞时，碰撞头626带动活塞杆622、活塞624相对于液压缸621向上运动，第一油腔体积减小，液体压力升高，迫使液压油经由液压缸和活塞之间的环形通道流入第二油腔，同时缓冲弹簧623被压缩，吸收碰撞能量。此外，由于环形通道的面积相对于活塞的面积相比要小，因此液压油在流经环形通道时速度很高，产生很大的阻力，也对起到了碰撞头起到了缓冲作用。

本发明实施例的第一导航系统、弹道修正系统、分离控制系统、第二导航系统和伞降控制系统等可统称为箭载控制系统，箭载控制系统可监控该火箭装置的运行状态，能自主地为火箭提供目标方向指引，负责感知火箭的精准位置和飞行姿态、方位、速度等信息，帮助控制箭体的运行轨迹，将载荷体精确的送入预定的落地坐标。

本发明实施例的用于投放物资的火箭装置可应用在某122mm火箭弹上时，其发射装置可采用现有的火箭筒、火箭炮、火箭发射架和火箭发射车等。其工作过程可如图5所示，利用火箭发射车发射本发明实施例的火箭装置。

本发明实施例的火箭装置是一种成本较低的能够实现轻量化物资远程、快速、精确投放装置。该装置以火箭为投放平台，利用火箭的高速度实现对轻量化物资的快速投放。在火箭结构上和电气方面设计轻量物资应急投送封装体，满足火箭高过载、高旋转、狭小空间、轻重量、伞降落地过载等要求基础上，又能够适应火箭平台投放后不破坏物资本体。

本发明实施例的火箭装置还可安装姿态测量、伞降控制等精确制导组件，从而保证载荷物与箭载平台分离后的精确落地控制。

本发明实施例的火箭装置尤其适用于轻量化应急物资的快速投送，该用于投放物资的火箭装置采用火箭平台作为投送载体，核心解决轻量化应急物资快速投送技术，实现数分钟内数百公里范围内快速精准投放补给，尤其适用于特种药品、应急作战弹药及应急救生等物资的紧急保障，是应急保障的重要技术手段，能够弥补现有联保物资投送力量的缺充，是现代应急保障的重要发展方向。能够提高联勤部队快速反应能力、机动能力，以适应特殊应用场景的高密度和快节奏下的应急保障。

本发明实施例的用于投放物资的火箭装置不同于传统的汽车、火车、直升机、运输机等物资运输手段，提出了将火箭作为物资投放平台，克服了传统运输方式运送物资时间周期过长、受环境因素影响较大的缺点，并能实现轻量化物资的精准快速投送。

本领域普通技术人员应该可以明白，结合本文中所公开的实施方式描述的各示例性的组成部分、系统和方法，能够以硬件、软件或者二者的结合来实现。具体究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路(ASIC)、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本发明的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。“机器可读介质”可以包括能够存储或传输信息的任何介质。机器可读介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、ROM、闪存、可擦除ROM (EROM)、软盘、CD-ROM、光盘、硬盘、光纤介质、射频(RF)链路，等等。代码段可以经由诸如因特网、内联网等的计算机网络被下载。

还需要说明的是，本发明中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或系统。但是，本发明不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。

软件可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

本发明中，针对一个实施方式描述和/或例示的特征，可以在一个或更多个其它实施方式中以相同方式或以类似方式使用，和/或与其他实施方式的特征相结合或代替其他实施方式的特征。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。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 (10)

1.一种用于投放物资的火箭装置，其特征在于，该火箭装置包括箭载平台和物载平台，所述箭载平台和所述物载平台通过爆炸螺栓和导爆索实现可分离的连接；

其中，所述箭载平台包括发动机舱和控制舱；

所述发动机舱中设有火箭发动机，并用于放置燃料；所述控制舱内设置有第一导航系统、弹道修正系统和分离控制系统；

所述第一导航系统用于对所述箭载平台的位置和速度进行实时监测；

所述弹道修正系统用于根据预设弹道轨迹与实时监测的位置和速度对所述火箭装置进行实时弹道修正控制；

所述分离控制系统用于在所述火箭装置到达与目标地点的水平距离为设定距离且与所述目标地点的垂直距离为第一设定高度时通过所述导爆索引爆所述爆炸螺栓，以使所述箭载平台和所述物载平台分离；

所述物载平台包括伞降舱和载荷物舱；

所述伞降舱中设有伞降装置、第二导航系统和伞降控制系统；所述载荷物舱中设有用于承载投放物资的载荷物以及固定于所述载荷物的前端的缓冲装置；

所述第二导航系统用于测定所述物载平台与所述目标地点的垂直距离；

所述伞降控制系统用于在所述箭载平台和所述物载平台分离后当所述物载平台与所述目标地点的垂直距离达到第二设定高度时控制所述伞降装置执行开伞动作。

2.如权利要求1所述的用于投放物资的火箭装置，其特征在于，所述火箭装置还包括成对设置的第一转接板和第二转接板，所述第一转接板固定于所述控制舱的前端，所述第二转接板固定于所述伞降舱的后端；所述第一转接板包括开设有第一连接孔的第一凸台部，所述第二转接板包括开设有第二连接孔的第二凸台部，所述爆炸螺栓通过穿过所述第一连接孔和对应的所述第二连接孔将所述箭载平台和所述物载平台连接在一起；所述爆炸螺栓的内部设有用于容纳炸药的容腔，所述导爆索的点火端延伸至所述爆炸螺栓的容腔内。

3.如权利要求2所述的用于投放物资的火箭装置，其特征在于，所述第一转接板和所述第二转接板均为周向设置的转接板，所述第一凸台部和所述第二凸台部均为周向设置的凸台部，多个所述第一连接孔周向分布于所述第一凸台部，多个所述第二连接孔周向分布于所述第二凸台部，每个所述第一连接孔和相应的所述第二连接孔允许一个所述爆炸螺栓穿过。

4.如权利要求2所述的用于投放物资的火箭装置，其特征在于，所述爆炸螺栓的容腔穿过所述第一转接板和所述第二转接板的交接部位，所述爆炸螺栓上预刻有凹槽，所述凹槽位于所述第一转接板和所述第二转接板的交接部位。

5.如权利要求2所述的用于投放物资的火箭装置，其特征在于，所述导爆索为电打火导线，所述电打火导线的点火端轴向穿入所述爆炸螺栓并延伸至所述爆炸螺栓的容腔内。

6.如权利要求4所述的用于投放物资的火箭装置，其特征在于，所述第一连接孔靠近所述凹槽的部分的内径和所述第二连接孔靠近所述凹槽的部分的内径均大于所述爆炸螺栓的直径，以在所述第一转接板和所述第二转接板的交接部位形成爆炸能量释放腔。

7.如权利要求1所述的用于投放物资的火箭装置，其特征在于，所述缓冲装置包括液压缸、活塞杆及碰撞头；

所述液压缸用于预先充满液压流体，所述活塞杆贯穿所述液压缸，所述活塞固定于所述活塞杆且位于所述液压缸的内部，所述碰撞头固定于所述活塞杆的靠近所述载荷物舱前端的一端且位于所述液压缸的外部。

8.如权利要求7所述的用于投放物资的火箭装置，其特征在于，所述液压缸的远离所述碰撞头的一端设有外螺纹，所述载荷物的外部设有包含内螺纹的连接部，所述内螺纹和所述外螺纹相互配合以将所述液压缸与所述载荷物螺接在一起。

9.如权利要求7所述的用于投放物资的火箭装置，其特征在于，所述液压缸的内径大于所述活塞的直径，所述液压缸和所述活塞之间留有供液压流体通过的环形通道；在所述液压缸内位于所述活塞的远离所述碰撞头的一侧设有两列或两列以上的缓冲弹簧。

10.如权利要求1所述的用于投放物资的火箭装置，其特征在于，所述第一导航系统为SINS/GPS组合导航系统。

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