CN114194419B - 一种适用于运载火箭整流罩回收的降落伞系统 - Google Patents

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Abstract

一种适用于运载火箭整流罩回收的降落伞系统，该系统包括：防热环、短连接带、第一连接吊环、长连接带、第二连接吊环、伞包固定带、集束绳、固定带切割刀拉带、降落伞伞包、降落伞吊带和贮带布；工作前，降落伞伞包倒扣装入伞舱，并通过伞包固定带和集束绳约束在伞舱结构内部，降落伞伞包底部的伞包拖带和固定带切割刀拉带环套通过长连接带、短连接带与射伞火箭连接，降落伞包装在伞包内，与伞包无固定连接，降落伞吊带一端通过旋转接头与降落伞连接，另一端与整流罩吊点连接；工作时，射伞火箭拉动短连接带、长连接带，拉直固定带切割刀拉带，固定带切割刀拉带上的切割刀工作，割断集束绳，解除降落伞伞包约束，完成伞包的拉出动作；防热环置于伞包底部，与伞包通过捆扎连接，用于阻挡射伞火箭喷射的尾焰灼烧伞包；贮带布用于伞包外降落伞吊带的固定。

Description

一种适用于运载火箭整流罩回收的降落伞系统
技术领域
本发明属于航天器回收系统技术领域，特别是一种适用于运载火箭整流罩回收的降落伞系统。
背景技术
近年来包括整流罩，助推器，子级类的运载分离物回收成为国内外研究热点，用于整流罩回收的降落伞系统难度在于：整流罩为薄壳体结构，本身强度低，外形不规则，再入过程为无控飞行，开伞时刻仍会存在角速度，需要使用射伞火箭这一类低冲击、具有持续牵引能力的开伞装置开伞。同时，射伞火箭工作时喷射尾焰高达上千度，在伞舱有限的空间范围内不可避免损伤伞包，需要对降落伞的伞包进行防护。此外，由于射伞火箭牵引过程速度不稳定，伞包解除封包后，内部包装的降落伞会由于惯性成团涌出伞包，不利于降落伞的拉直和开伞，这就要求降落伞的伞包需要对降落伞的拉出过程进行控制。
由于整流罩表面积较大，尾流区较长，需要的拉直长度长达30m以上，其中减速伞吊带长度长达17.6m，考虑射伞火箭的拖曳重量和伞舱的容积，均不能够将降落伞的吊带放入伞包中，因此需要在整流罩上实现对降落伞吊带的有序固定。
由于整流罩分离后，在空中极易发生解体，因此需要尽可能提高开伞高度，就需要能够实现高空开伞的降落伞。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服射伞火箭尾焰喷射损伤降落伞，实现降落伞的有序拉直，并提供一种适用于高空开伞的降落伞以及吊带在整流罩上固定的技术，能够使整流罩姿态快速稳定并减速，同时为下一级降落伞的成功开伞创造条件。
本发明的技术解决方案是：
一种适用于运载火箭整流罩回收的降落伞系统，包括：防热环、短连接带、第一连接吊环、长连接带、第二连接吊环、伞包固定带、集束绳、固定带切割刀拉带、降落伞伞包、降落伞吊带和贮带布；
防热环和降落伞伞包位于降落伞伞舱内；降落伞伞舱位于整流罩内壁上；防热环位于降落伞伞包的顶部；降落伞伞舱中心设置有射伞火箭；
短连接带的一端与长连接带的一端通过第一连接吊环连接；短连接带的另一端连接射伞火箭的尾部；
长连接带的另一端通过第二连接吊环与降落伞伞包连接；长连接带能够有效吸收动能，降低降落伞伞包的拉出载荷，保证降落伞伞包的顺利拉直。
降落伞伞舱的底部周向均布有多个固定座，伞包固定带的两端设置有环套，伞包固定带一端的环套通过铰接结构固定安装在固定座上，集束绳依次穿过多个伞包固定带自由端的环套，形成闭合圆环实现对降落伞伞包的捆扎固定；
固定带切割刀拉带的一端为环状切割刀，环状切割刀的内环上设置有刃口，集束绳穿过环状切割刀；固定带切割刀拉带的另一端为环套，固定带切割刀拉带的另一端通过环套连接第二连接吊环；初始状态固定带切割刀拉带松弛，待射伞火箭点火飞出后固定带切割刀拉带张紧，切断集束绳；
降落伞吊带的一端连接降落伞伞包中的降落伞，降落伞吊带的另一端固定连接整流罩；
贮带布固定安装在整流罩上，贮带布上部和下部各有一排扣袢，可以将多余的降落伞吊带通过捆扎绳按照“之”字形捆扎到贮带布上；在降落伞拉直过程中，捆扎绳顺序拉断，射伞火箭带动降落伞伞包一起飞出伞舱，并逐步拉出降落伞伞绳、伞衣，降落伞开伞，实现降落伞吊带有序拉直。
本发明与现有技术相比的优点在于：
1)本发明所述降落伞系统把降落伞组件和防热结构及产品固定集成为一个装置，工作后能快速展开降落伞，实现整流罩姿态稳定，有效提高回收成功率。
2)本发明降落伞伞包为环形伞包且具有内、外两层封包结构，内层封包能够隔开伞衣和伞绳，内、外层封包之间具有捆扎扣袢，可以将伞绳捆扎固定。伞包结构能够实现降落伞的有序拉直，避免降落伞成团涌出。
3)本发明降落伞采用盘-缝-带伞，能够实现高空空气密度较低环境下的开伞。
4)本发明提供一种大量吊带舱外固定的方式，能够实现吊带有序拉直。
5)本发明降落伞系统具有经历高温环境后开伞的特性。
附图说明
图1为本发明实施例一种用于火箭整流罩回收的降落伞系统剖视图；
图2为本发明实施例用于火箭整流罩回收的降落伞系统伞包结构图；
图3为本发明实施例一种用于火箭整流罩回收的降落伞系统贮带布结构图；
图4为本发明实施例一种用于火箭整流罩回收的降落伞系统展开后状态；
图5为本发明降落伞吊带和贮带布位置示意图；
图6为第一连接吊环和第二连接吊环结构图；
图7为固定带切割刀拉带示意图。
图中各个部件标号如下：
1为防热环、2为短连接带、3为第一连接吊环、4为长连接带、5为第二连接吊环、6为伞包固定带、7为集束绳、8为固定带切割刀拉带、9为降落伞伞包、10为降落伞吊带、11为贮带布。
具体实施方式
本发明一种适用于运载火箭整流罩回收的降落伞系统，包括：防热环1、短连接带2、第一连接吊环3、长连接带4、第二连接吊环5、伞包固定带6、集束绳7、固定带切割刀拉带8、降落伞伞包9、降落伞吊带10和贮带布11。
防热环1和降落伞伞包9位于降落伞伞舱内；降落伞伞舱位于整流罩内壁上；防热环1位于降落伞伞包9的顶部；降落伞伞舱中心设置有射伞火箭；
防热环1为圆筒结构。防热环1芳纶绸布包覆的氧化铝陶瓷纤维毡。防热环1用于防止射伞火箭喷射出的高温气体灼伤降落伞伞包9。
短连接带2的一端与长连接带4的一端通过第一连接吊环3连接；短连接带2的另一端连接射伞火箭的尾部；短连接带2为耐高温的芳纶带缝制而成。短连接带2两端各有一个环套，短连接带2用于防止射伞火箭工作产生的高温造成的损伤。如图6所示，第一连接吊环3为D型连接吊环，第一连接吊环3结构包括本体和销轴两部分，本体和销轴通过螺纹实现快速连接。
长连接带4的另一端通过第二连接吊环5与降落伞伞包9连接；长连接带4为伸长率较高的锦丝带缝制而成，两端各有一个环套。长连接带4能够有效吸收动能，降低降落伞伞包9的拉出载荷，保证降落伞伞包9的顺利拉直。
如图6所示，第二连接吊环5也为D型连接吊环，第二连接吊环5结构包括本体和销轴两部分，本体和销轴通过螺纹实现快速连接。
降落伞伞舱的底部周向均布有多个固定座，伞包固定带6的两端设置有环套，伞包固定带6一端的环套通过铰接结构固定安装在固定座上，集束绳7依次穿过多个伞包固定带6自由端的环套，形成闭合圆环实现对降落伞伞包9的捆扎固定；固定座结构包括本体和销轴两部分，本体通过螺栓固定于伞舱底板上，通过销轴实现伞包固定带6和固定座的连接。本发明实施例中伞舱底板上沿圆周方向均匀分布有6个固定座。伞包固定带6共有6根，每根两端各有一个环套。伞包固定带6与集束绳7一同构成降落伞伞包的固定。
降落伞伞包9为圆筒形结构，口部外圆周上均匀分布有12个外耳片，每个外耳片上连接一个铁环。内圆周上与外耳片对应位置分布有12个内耳片，每个内耳片上有一个环套，将内耳片上的环套穿过内耳片的铁环，再将降落伞吊带任意位置回折穿过环套可以实现封包，当降落伞吊带拉动时，吊带从环套中脱出可以实现封包的解除。降落伞伞包9底部沿周向均匀分布有伞包拖带，伞包拖带对边连续，在集束位置加工成环套。伞包底部均匀分布有4个扣袢，捆扎绳可以穿过扣袢与防热环1捆扎固定。
如图7所示，固定带切割刀拉带8的一端为环状切割刀，环状切割刀的内环上设置有刃口，固定带切割刀拉带8的另一端为环套结构。集束绳7穿过环状切割刀；固定带切割刀拉带8的另一端为环套，固定带切割刀拉带8的另一端通过环套连接第二连接吊环5；初始状态固定带切割刀拉带8松弛，待射伞火箭点火飞出后固定带切割刀拉带8张紧，切断集束绳7；
降落伞吊带10的一端连接降落伞伞包9中的降落伞，降落伞吊带10的另一端固定连接整流罩；降落伞吊带10的两端设置有环套。伞包具有两层封包，内层封包隔开伞衣和伞绳。
如图5所示，贮带布11固定安装在整流罩上，贮带布11上部和下部各有一排扣袢，可以将多余的降落伞吊带10通过捆扎绳按照“之”字形捆扎到贮带布11上；在降落伞拉直过程中，捆扎绳顺序拉断，射伞火箭带动降落伞伞包一起飞出伞舱，并逐步拉出降落伞伞绳、伞衣，降落伞开伞，实现降落伞吊带10有序拉直，如图4所示。贮带布11为芳纶绸缝制而成。
本发明通过一定长度的降落伞吊带保证降落伞开伞时避开整流罩的尾流区，使降落伞顺利开伞。并能够实现20km～30km高空的低密度大气中开伞。
降落伞系统的装配规则为：
1.将伞包固定带6一端环套用伞舱底部固定座的销轴穿过，螺接到固定座上。
2.将降落伞伞包9口部朝下倒扣装入环形伞舱中，降落伞吊带10沿着降落伞伞包9侧壁，从降落伞伞舱底部捋顺至伞舱口部。
3.将集束绳7穿过6根伞包固定带6的环套和固定带切割刀拉带8上的切割刀刀口，拉紧后打结实现降落伞伞包9的固定。
4.将降落伞伞包9的伞包拖带环套和切割刀拉带的环套用第二连接吊环5吊环本体穿过，用第二连接吊环5销轴穿过长连接带4一端环套，第二连接吊环5销轴与第二连接吊环5吊环本体螺接。
5.长连接带4另一端用第一连接吊环3吊环本体穿过，用第一连接吊环3销轴穿过短连接带2一端环套，第一连接吊环3销轴与第一连接吊环3吊环本体螺接。
6.将短连接带2另一端环套与射伞火箭上吊点连接。
7.伞舱口部覆上防热环1。
如图1所示，降落伞系统工作前，降落伞伞包倒扣装入伞舱，并通过伞包固定带和集束绳约束在伞舱结构内部，降落伞伞包底部的伞包拖带和固定带切割刀拉带环套通过长连接带、短连接带与射伞火箭连接，降落伞包装在伞包内，与伞包无固定连接，降落伞吊带一端通过旋转接头与降落伞连接，另一端与整流罩吊点连接；防热环置于伞包底部，与伞包通过捆扎连接，用于阻挡射伞火箭喷射的尾焰灼烧伞包；贮带布用于伞包外降落伞吊带的固定。
降落伞系统工作时，射伞火箭拉动短连接带、长连接带，拉直固定带切割刀拉带，固定带切割刀拉带上的切割刀工作，割断固定带约束。继而拉直伞包拖带，射伞火箭带动降落伞伞包一起飞出伞舱，并逐步拉出降落伞伞绳、伞衣，降落伞开伞，随后由降落伞通过整流罩上的吊带连接点带动整流罩飞行。
优选地，短连接带采用耐高温材料加工，防止射伞火箭工作产生的高热降低连接带强度；长连接带采用高伸长率材料加工，可以有效吸收射伞火箭工作的动能，保证降落伞拉直。
上述用于火箭整流罩回收的降落伞系统，所述降落伞旋转接头连接于降落伞和吊带之间，用于消除降落伞和整流罩之间的转动力矩。
所述伞包固定带两端各有一个环套，环套一端用销轴穿过，与伞舱底部的固定座相连，固定带另一端环套用集束绳穿过，集束绳还要穿过切割刀拉带的切割刀刀口，通过收紧集束绳并打结实现降落伞伞包的固定，切割刀拉带另一端的环套和降落伞的伞包拖带一同通过吊环与射伞火箭连接带相连，并且切割刀拉带短于伞包拖带，这样当射伞火箭工作后，切割刀拉带首先工作，切断集束绳，继而伞包拖带拉直，将伞包拉出伞舱。
如图2所示，伞包结构包括内封包、外封包、捆扎扣袢、伞包柱体、伞包拖带。其中内封包用降落伞伞绳穿封，用于约束降落伞伞衣，外封包用降落伞吊带穿封，用于约束伞绳、捆扎扣袢层层捆扎降落伞伞绳，保证伞绳有序拉直。
如图3所示，贮带布包括环套、主体布、固定扣袢。其中环套用于连接整流罩上的固定点，主体布用于吊带在其上排布，固定扣袢用于吊带折弯处的捆扎。
实施例：
本发明某一具体实施例提供了一种用于火箭整流罩回收的降落伞系统，该装置包括防热环1、短连接带2、连接吊环3、长连接带4、连接吊环5、伞包固定带6、集束绳7、固定带切割刀拉带8、降落伞伞包9、降落伞吊带10、贮带布11。
图1为本发明在伞舱内安装的状态。短连接带2一端与射伞火箭底部相连，另一端通过第一连接吊环3与长连接带4相连，长连接带4另一端通过第二连接吊环5连接固定带切割刀拉带8和降落伞伞包9，降落伞吊带10一部分包装于降落伞伞包内，并通过旋转接头与降落伞连接，另一端伸出伞舱外，与整流罩上吊点连接，多余部分可以通过贮带布11固定。
图2为伞包结构，降落伞伞衣包装于内封包下，并放入少量伞绳，内封包用降落伞伞绳穿封，用于约束降落伞伞衣，内封包和外封包之间包装降落伞伞绳、旋转接头和部分吊带，捆扎扣袢用于捆扎降落伞伞绳，保证伞绳有序拉直外封包用降落伞吊带穿封。
图3为贮带布结构包括环套、主体布、固定扣袢。其中环套用于连接整流罩上的固定点，主体布用于吊带在其上排布，固定扣袢用捆扎绳穿过用于吊带捆扎。
本实施例中，所述柔性隔热环为芳纶绸包裹的氧化铝纤维，厚度25mm。
本实施例降落伞在应对整流罩回收时刻姿态不稳定的问题有着突出优势。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.一种适用于运载火箭整流罩回收的降落伞系统，其特征在于，包括：防热环(1)、短连接带(2)、第一连接吊环(3)、长连接带(4)、第二连接吊环(5)、伞包固定带(6)、集束绳(7)、固定带切割刀拉带(8)、降落伞伞包(9)、降落伞吊带(10)和贮带布(11)；
防热环(1)和降落伞伞包(9)位于降落伞伞舱内；降落伞伞舱位于整流罩内壁上；防热环(1)位于降落伞伞包(9)的上方；降落伞伞舱中心设置有射伞火箭；
短连接带(2)的一端与长连接带(4)的一端通过第一连接吊环(3)连接；短连接带(2)的另一端连接射伞火箭的尾部；
长连接带(4)的另一端通过第二连接吊环(5)与降落伞伞包(9)连接；长连接带(4)能够有效吸收动能，降低降落伞伞包(9)的拉出载荷，保证降落伞伞包(9)的顺利拉直；
降落伞伞舱的底部周向均布有多个固定座，伞包固定带(6)的两端设置有环套，伞包固定带(6)一端的环套通过铰接结构固定安装在固定座上，集束绳(7)依次穿过多个伞包固定带(6)自由端的环套，形成闭合圆环实现对降落伞伞包(9)的捆扎固定；
固定带切割刀拉带(8)的一端为环状切割刀，环状切割刀的内环上设置有刃口，集束绳(7)穿过环状切割刀；固定带切割刀拉带(8)的另一端为环套，固定带切割刀拉带(8)的另一端通过环套连接第二连接吊环(5)；初始状态固定带切割刀拉带(8)松弛，待射伞火箭点火飞出后固定带切割刀拉带(8)张紧，切断集束绳(7)；
降落伞吊带(10)的一端连接降落伞伞包(9)中的降落伞，降落伞吊带(10)的另一端固定连接整流罩；
贮带布(11)固定安装在整流罩上，贮带布(11)上部和下部各有一排扣袢，可以将多余的降落伞吊带(10)通过捆扎绳按照“之”字形捆扎到贮带布(11)上；在降落伞拉直过程中，捆扎绳顺序拉断，射伞火箭带动降落伞伞包一起飞出伞舱，并逐步拉出降落伞伞绳、伞衣，降落伞开伞，实现降落伞吊带(10)有序拉直。
2.根据权利要求1所述的一种适用于运载火箭整流罩回收的降落伞系统，其特征在于：所述的防热环(1)为圆筒结构。
3.根据权利要求2所述的一种适用于运载火箭整流罩回收的降落伞系统，其特征在于：所述的防热环(1)为由芳纶绸布包覆的氧化铝陶瓷纤维毡。
4.根据权利要求3所述的一种适用于运载火箭整流罩回收的降落伞系统，其特征在于：所述的防热环(1)用于防止射伞火箭喷射出的高温气体灼伤降落伞伞包(9)。
5.根据权利要求1～4任意一项所述的一种适用于运载火箭整流罩回收的降落伞系统，其特征在于：所述的短连接带(2)为耐高温的芳纶带缝制而成。
6.根据权利要求5所述的一种适用于运载火箭整流罩回收的降落伞系统，其特征在于：所述的短连接带(2)用于防止射伞火箭工作产生的高温造成的损伤。
7.根据权利要求6所述的一种适用于运载火箭整流罩回收的降落伞系统，其特征在于：所述的第一连接吊环(3)结构包括本体和销轴两部分，本体和销轴通过螺纹实现快速连接。
8.根据权利要求6所述的一种适用于运载火箭整流罩回收的降落伞系统，其特征在于：第二连接吊环(5)结构包括本体和销轴两部分，本体和销轴通过螺纹实现快速连接。
9.根据权利要求6所述的一种适用于运载火箭整流罩回收的降落伞系统，其特征在于：固定座结构包括本体和销轴两部分，本体通过螺栓固定于伞舱底板上。
10.根据权利要求6所述的一种适用于运载火箭整流罩回收的降落伞系统，其特征在于：降落伞吊带(10)的两端设置有环套，贮带布(11)为芳纶绸缝制而成。
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