CN114440704B - 一种火箭运输保温发射装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种火箭运输保温发射装置，包括发射组件、运输组件、起竖组件、保温组件和控制系统；发射组件包括发射台、导流器、发射台固定部件和热防护部件；发射台为运载火箭对接和发射支撑部件；导流器为在火箭发射提供燃气流排导，通过连接板固定于发射台底部；运输组件包括包装箱、轨道支撑车、调平枕木；包装箱包括箱体骨架，密封箱罩、后闭锁和前闭锁；通过包装箱内的托座、前闭锁和后闭锁将运载火箭实现径向和轴向定位。本发明火箭的运输装置、发射装置和温控装置模块化设计，通过三者的组合一体化应用，完成火箭的运输、温控和发射任务；在发射台顶部设计了回转支撑盘，可通过手动或者自动实现火箭起竖后的回转以及锁定。
Description
技术领域
本发明涉及运载火箭发射地面装置领域，尤其涉及一种火箭运输保温发射装置。
背景技术
目前，大多数固体运载火箭的运输、保温和发射功能是分开实现的，通过将火箭放置在包装箱内进行长距离运输，到达发射地点后拆卸包装箱再转载到发射车上实现发射。包装箱用于运载火箭的运输，发射车由底盘、起竖装置、液压系统、控制系统、发射台和温控舱等组成，可完成固体运载火箭的运输、起竖、保温和发射功能。发射车的系统组成复杂，研制周期长、研制成本高、系统维护难度大，有时发射车的研制成本和周期可能超过了运载火箭本身的研制周期和成本。对于商业航天初创企业或者低成本运载火箭的研发，发射车的研制无疑增加了企业和项目的困难。且发射车往往外形庞大，长距离的运输成本较高。亟待研制一种低成本、短周期的能完成火箭长距离运输和发射任务的装置，可有效促进商业航天事业发展和火箭项目的推进。
发明内容
针对现有固体运载长距离运输和发射任务的缺点，根据发射车和包装箱的使用场景和系统组成，本发明提出了实现运载火箭运输、保温、发射和撤收功能一体化的装置。
本发明的一种火箭运输保温发射装置，其特征在于，包括发射组件、运输组件、起竖组件、保温组件和控制系统；
所述发射组件包括发射台、导流器、发射台固定部件和热防护部件；
所述发射台为运载火箭对接和发射支撑部件；
所述导流器为在火箭发射提供燃气流排导，通过连接板固定于发射台底部；
所述运输组件包括包装箱、轨道支撑车、调平枕木；
所述包装箱为运载火箭长运输和起竖时提供支撑，包括箱体骨架，密封箱罩、后闭锁和前闭锁；通过包装箱内的托座、前闭锁和后闭锁将运载火箭实现径向和轴向定位；
所述轨道支撑车和调平枕木为包装箱运输时用于提供底部支撑；
所述起竖组件完成运载火箭的起竖，所述起竖组件具体包括起竖臂和起竖动力单元，所述起竖动力单元给所述起竖臂提供动力完成起竖动作；
所述保温组件包括温控舱体和温控系统；
所述温控舱设置在运载火箭末级，在运输和贮存过程中，根据末级环境要求，进行末级环境温度控制，通过机械接口和包装箱连接；
所述控制系统为火箭运输保温发射装置的中枢，控制运载火箭处于运输、保温和发射各种状态。
进一步地，所述发射台包括发射台骨架、设置在发射台骨架上的升降机组、火箭回转支撑盘、限位挡板、辅助支撑和设置有回转点的回转支架，所述升降机组通过上升动作抬起火箭回转支撑盘跟火箭对接，所述火箭回转支撑盘通过操作手柄手动或者自动进行火箭起竖后的回转调节，所述限位挡板设置在发射台骨架上限制火箭的起竖臂的位置(最后完成跟火箭的对接)，所述辅助支撑也设置在发射台骨架上，接触火箭底部对火箭给予辅助支撑；所述回转点用于承载有火箭的起竖臂绕其转动实现火箭起竖。
进一步地，所述设置有一对回转点的回转支架设置在所述发射台的两侧，所述发射台的两侧的两个回转点的连线穿过发射台轴心；所述起竖臂设置有跟所述回转点配合的回转臂，所述回转臂绕回转点转动实现火箭起竖，火箭起竖后所述回转点与承载有火箭的起竖臂质心之间有水平距离r＞0。
进一步地，所述起竖臂为包装箱，所述起竖动力单元为吊装结构或者液压驱动起竖结构或者电驱动起竖结构。
进一步地，所述前闭锁采用抱箍锁紧结构实现火箭的径向定位；所述后闭锁采用两个锁舌的方案包括第一锁舌和第二锁舌，对火箭进行固定，第一锁舌是垂面结构，第二锁舌是斜面结构，两个锁舌完全伸出时，将火箭尾部支撑环结构上的伸出轴进行限位，实现火箭的轴向定位。火箭支撑环结构设置在火箭底部。
进一步地，优选地，所述吊装结构为吊车起吊机构，相应地将吊车起吊点设置在所述包装箱和火箭整体质心与温控舱之间。
进一步地，所述控制系统包括运动控制器，用于打开前闭锁和后闭锁，具体地，所述运动控制器包括电动缸或者液压油缸，还包括操作控制面板和运动控制信号输出模块，通过操作控制面板输入打开或闭合前闭锁或后闭锁的控制指令，然后运动控制信号输出模块输出相应电动缸或液压油缸驱动信号，完成对应的动作，打开或关闭前闭锁或后闭锁。
进一步地，所述发射台顶部还设置了载荷传感器，载荷传感器数据作为对火箭是否完成对接和载荷转移的判断依据。载荷传感器数据就是火箭的重量数据。
本发明优点在于：
1.火箭的运输装置、发射装置和温控装置模块化设计，通过三者的组合一体化应用，完成火箭的运输、温控和发射任务；
2.在发射台顶部设计了回转支撑盘，可通过手动或者自动实现火箭起竖后的回转以及锁定；
3.发射台顶部设计了升降调节装置，可通过手动或者自动实现火箭的水平度调节；
4.运输包装箱即可实现火箭的运输支撑和包装功能，又可作为火箭的起竖臂，完成火箭的起竖和对接；火箭完成与发射台对接后，就可将包装箱吊离火箭；
5.在发射台顶部设置了载荷传感器，通过载荷传感器可实现火箭是否完成对接和载荷转移的判断依据。
附图说明
图1为运输保温发射装置示意图；
图2为发射组件示意图；
图2(a)为传统的回转点放在发射台的前面的吊装示意图，承载有火箭的起竖臂(即包装箱)从右侧开始绕回转点逆时针起竖后的质心已绕过回转点到了回转点的左边，箭头方向代表起竖回落两个方向，逆时针方向为承载有火箭的起竖臂起竖方向，顺时针方向为承载有火箭的起竖臂回落方向；
图2(b)为本发明的回转点放在发射台两侧面的吊装示意图，承载有火箭的起竖臂(即包装箱)从右侧开始绕回转点逆时针起竖后的质心未绕过回转点仍在回转点的右边，箭头方向代表起竖回落两个方向，逆时针方向为承载有火箭的起竖臂起竖方向，顺时针方向为承载有火箭的起竖臂回落方向；
图3为回转支撑盘示意图；
图4为运输组件示意图；
图5为火箭运输状态示意图；
图6为火箭起竖状态示意图；
图7为火箭对接状态示意图；
图8为运输组件和火箭分离示意图；
图9为火箭发射状态示意图；
图10为后闭锁锁紧示意图。
图中：100-火箭、1-发射台组件、2-运输组件、20-包装箱、3-保温组件、4-起竖组件、5-火箭回转支撑盘、6-限位挡板、7-辅助支撑、8-操作手柄、9-回转支架、10-导流器、11-支腿、12-发射台骨架、13-升降机组、14-载荷传感器件、15-后闭锁、16-包装箱骨架、17-托座、18-前闭锁、19-包装箱箱罩、201-回转点、202-回转臂、21-承载有火箭的起竖臂(即包装箱)的质心也叫火箭整体质心、22-质心的重心方向、23-发射台正面、24-发射台两侧面、25-第一锁舌、26-第二锁舌、27-火箭尾部支撑环结构上的伸出轴。
具体实施方式
以下结合具体实施方式进一步说明本发明技术方案。
如图1所示，本发明的一种火箭运输保温发射装置，包括发射组件、运输组件、起竖组件、保温组件和控制系统；
起竖前，保温组件安装于运输组件前端，对火箭末级内卫星进行控温，运输组件和发射组件进行回转连接；
如图2和图3所示，发射组件包括发射台、导流器、发射台固定部件和热防护部件；
发射台为运载火箭对接和发射支撑部件；
射台包括发射台骨架、设置在发射台骨架上的升降机组、火箭回转支撑盘、限位挡板、辅助支撑和设置有回转点的回转支架，所述升降机组通过上升动作抬起火箭回转支撑盘跟火箭对接，所述火箭回转支撑盘通过操作手柄手动或者自动进行火箭起竖后的回转调节，回转调节的目的是为了火箭完成发射前惯组瞄准工作，所述限位挡板设置在发射台骨架上限制火箭的起竖臂的位置(最后完成跟火箭的对接)，所述辅助支撑也设置在发射台骨架上，接触火箭底部对火箭给予辅助支撑；所述回转点用于承载有火箭的起竖臂绕其转动实现火箭起竖。
发射台还包括支腿，正方形发射台骨架的四个角安装在四根支腿上，作为发射组件的主支撑；
设置有一对回转点的回转支架设置在所述发射台的两侧，所述发射台的两侧的两个回转点的连线穿过发射台轴心；所述起竖臂设置有跟所述回转点配合的回转臂，所述回转臂绕回转点转动实现火箭起竖，火箭起竖后所述回转点与承载有火箭的起竖臂质心之间有水平距离r＞0。
发射台顶部还设置有载荷传感器，载荷传感器数据作为对火箭是否完成对接和载荷转移的判断依据。
导流器为火箭发射提供燃气流排导，通过连接板固定于发射台底部的中间位置；
如图4所示，运输组件包括包装箱、轨道支撑车、调平枕木；
包装箱为运载火箭长运输和起竖时提供支撑，包括包装箱箱体骨架，密封箱罩、后闭锁和前闭锁；通过包装箱内的托座、前闭锁和后闭锁将运载火箭实现径向和轴向定位；
前闭锁采用抱箍锁紧结构实现火箭的径向定位；所述后闭锁采用两个锁舌的方案包括第一锁舌和第二锁舌，对火箭进行固定，第一锁舌是垂面结构，第二锁舌是斜面结构，两个锁舌完全伸出时，将火箭尾部支撑环结构上的伸出轴进行限位，实现火箭的轴向定位。以保证火箭在运输和起竖过程中的固定。前闭锁和后闭锁可以采用液压驱动、电驱动或者手动驱动。本实施例采用手动驱动；另一个实施例采用液压驱动；
轨道支撑车和调平枕木为包装箱运输时用于提供底部支撑；
火箭的运输状态如图5所示，可以实现火箭运输过程中的防护和可靠固定。
起竖组件完成运载火箭的起竖，所述起竖组件具体包括起竖臂和起竖动力单元，所述起竖动力单元给起竖臂提供动力完成起竖动作；
本实施例中起竖臂为包装箱，起竖动力单元为吊装结构或者液压驱动起竖结构或者电驱动起竖结构。
优选地，本实施例中吊装结构为吊车起吊机构，相应地将吊车起吊点设置在包装箱和火箭整体质心与温控舱之间
保温组件包括温控舱体和温控系统；
温控舱设置在运载火箭末级，在运输和贮存过程中，根据末级环境要求，进行末级环境温度控制，通过机械接口和包装箱连接；
控制系统为火箭运输保温发射装置的中枢，控制运载火箭处于运输、保温和发射各种状态。
控制系统包括运动控制器，用于打开前闭锁和后闭锁，具体地，所述运动控制器包括电动缸或者液压油缸，还包括操作控制面板和运动控制信号输出模块，通过操作控制面板输入打开或闭合前闭锁或后闭锁的控制指令，然后运动控制信号输出模块输出相应电动缸或液压油缸驱动信号，完成对应的动作，打开或关闭前闭锁或后闭锁。
如图6所示，为火箭的起竖过程演示，将发射台组件、运输组件、保温组件和起竖组件按照图1所示进行装配后，就开进行运载火箭的起竖、对接、调平、回转和发射。首先如图5所示，通过起竖组件将运输组件以回转支架为中心起竖，直至运载火箭达到垂直状态，在此过程中保温组件持续工作为火箭末级提供适宜温度。
如图7所示，起竖后通过升降机组将火箭回转支撑盘抬起，完成火箭回转支撑盘和火箭的对接，并进一步完成火箭载荷的转移，升降机组可由手动操作、电机驱动或者液压驱动。火箭完成载荷转移后，打开前后闭锁，将运输组件和火箭分离。
如图8和图9所示，通过起竖组件将运输组件降下，降下后，在将运输组件与发射组件分离，吊离发射现场。通过升降机组对火箭进行垂直度调节，然后通过火箭回转支撑盘完成火箭的回转瞄准。火箭发射时通过导流器对火箭燃气流排导，对发射组件进行保护。
如图10所示，后闭锁采用两个锁舌第一锁舌和第二锁舌的方案，对火箭进行固定，两个锁舌中第一锁舌是垂面结构，第二锁舌是斜面结构，两个锁舌完全伸出时，可将火箭支撑环结构的伸出轴进行限位。
如图2(b)所示，为了避免起吊过程中火箭的质心过顶现象，即发生质心绕过了回转中心(即回转点)的情况，此种情况下，吊装作业风险比较高。通过将回转点设置到发射台两侧的方案，可避免该现象的发生，极大提高了起吊作业的安全性。承载有火箭的起竖臂(包装箱)从右侧开始绕回转点逆时针起竖后的质心未绕过回转点仍在回转点的右边，箭头方向代表起竖回落两个方向，逆时针方向为承载有火箭的起竖臂起竖方向，顺时针方向为承载有火箭的起竖臂回落方向。
Claims (6)
1.一种火箭运输保温发射装置，其特征在于，包括发射组件、运输组件、起竖组件、保温组件和控制系统；
所述发射组件包括发射台、导流器、发射台固定部件和热防护部件；
所述发射台为运载火箭对接和发射支撑部件；
所述导流器为在火箭发射提供燃气流排导，通过连接板固定于发射台底部；
所述运输组件包括包装箱、轨道支撑车、调平枕木；
所述包装箱为运载火箭长运输和起竖时提供支撑，包括箱体骨架、密封箱罩、后闭锁和前闭锁；通过包装箱内的托座、前闭锁和后闭锁将运载火箭实现径向和轴向定位；
所述轨道支撑车和调平枕木为包装箱运输时用于提供底部支撑；
所述起竖组件完成运载火箭的起竖，所述起竖组件具体包括起竖臂和起竖动力单元，所述起竖动力单元给所述起竖臂提供动力完成起竖动作；
所述保温组件包括温控舱和温控系统；
所述温控舱设置在运载火箭末级，在运输和贮存过程中，根据末级环境要求，进行末级环境温度控制，通过机械接口和包装箱连接；
所述控制系统为火箭运输保温发射装置的中枢，控制运载火箭处于运输、保温和发射各种状态；
所述发射台包括发射台骨架、设置在发射台骨架上的升降机组、火箭回转支撑盘、限位挡板、辅助支撑和设置有回转点的回转支架，所述升降机组通过上升动作抬起火箭回转支撑盘跟火箭对接，所述火箭回转支撑盘通过操作手柄手动或者自动进行火箭起竖后的回转调节，所述限位挡板设置在发射台骨架上限制火箭的起竖臂的位置，所述辅助支撑也设置在发射台骨架上，接触火箭底部对火箭给予辅助支撑；所述回转点用于承载有火箭的起竖臂绕其转动实现火箭起竖；
所述设置有一对回转点的回转支架设置在所述发射台的两侧，所述发射台的两侧的两个回转点的连线穿过发射台轴心；所述起竖臂设置有跟所述回转点配合的回转臂，所述回转臂绕回转点转动实现火箭起竖，火箭起竖后所述回转点与承载有火箭的起竖臂质心之间有水平距离r＞0。
2.根据权利要求1所述的火箭运输保温发射装置，其特征在于，所述起竖臂为包装箱，所述起竖动力单元为吊装结构或者液压驱动起竖结构或者电驱动起竖结构。
3.根据权利要求1所述的火箭运输保温发射装置，其特征在于，所述前闭锁采用抱箍锁紧结构实现火箭的径向定位；所述后闭锁采用两个锁舌的方案包括第一锁舌和第二锁舌，对火箭进行固定，第一锁舌是垂面结构，第二锁舌是斜面结构，两个锁舌完全伸出时，将火箭支撑环结构的伸出轴进行限位，实现火箭的轴向定位。
4.根据权利要求2所述的火箭运输保温发射装置，其特征在于，所述吊装结构为吊车起吊机构，相应地将吊车起吊点设置在所述包装箱和火箭整体质心与温控舱之间。
5.根据权利要求2所述的火箭运输保温发射装置，其特征在于，所述控制系统包括运动控制器，用于打开前闭锁和后闭锁，所述运动控制器包括电动缸或者液压油缸，还包括操作控制面板和运动控制信号输出模块，通过操作控制面板输入打开或闭合前闭锁或后闭锁的控制指令，然后运动控制信号输出模块输出相应电动缸或液压油缸驱动信号，完成对应的动作，打开或关闭前闭锁或后闭锁。
6.根据权利要求2所述的火箭运输保温发射装置，其特征在于，所述发射台顶部还设置有载荷传感器，载荷传感器数据作为对火箭是否完成对接和载荷转移的判断依据。
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Non-Patent Citations (1)
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|---|
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