CN116294831A - 一种固体运载火箭一子级回收系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种固体运载火箭一子级回收系统及方法，火箭一子级舱壁内侧固定安装降落伞包和缓冲装置，舱内还设置有牵引绳。回收方法包括：一子级分离，经过预设时间后，一子级抛出降落伞包且自动开伞，缓冲装置工作反推，进行一子级减速降落；一子级降落到预设高度时，抛下牵引绳，机动设备在落点区域接取牵引绳，通过牵引让一子级降落至预设的着陆区。本发明设计“冷喷发动机+降落伞+牵引绳”系统，保障了伞降回收系统的正常工作，以地面机动设备牵引一子级降落，精确地控制了伞降回收的落区，并保障了被伞降回收的一子级正常着陆，避免现有伞降回收过程中因无法精准着陆而导致的设备损坏，丢失等情况的发生。

Description

一种固体运载火箭一子级回收系统及方法

技术领域

本发明涉及运载火箭技术领域，具体涉及一种固体运载火箭一子级回收系统及方法。

背景技术

固体运载火箭一子级为高强度复合材料、合金材料和固体发动机组成，造价成本高，固体火箭一子级回收有助于降低运载火箭的发射成本，甚至在对一子级进行修复之后可以实现一子级壳体的重复使用，大幅降低发射成本。

回收的火箭需要准确落在预定区域，减少一子级对落区的安全威胁。目前主流的回收技术有三种，包括伞降回收、带翼/舵飞回回收和垂直着陆回收。伞降回收虽然设计简单且成本较低，但是在开伞瞬间会对一子级内部零件造成损伤，且受风力影响较大，落区控制精度较低，回收伞具的机动能力不佳，难以与回收工具进行有效配合。带翼/舵飞回回收和垂直着陆回收，需要在火箭一子级上安装尾翼或栅格舵，通过控制系统进行实时姿态调整最终飞回地面。垂直着陆回收具有高精度和可靠性，但是其成本昂贵且对技术要求较高，比较依赖于液体发动机进行姿态控制，不适用于小型固体运载火箭。

总体来看，目前需要一种低成本、高精度、机动能力佳的固体运载火箭一子级回收方法。

发明内容

为解决小型固体运载火箭一子级伞降回收过程落区控制精度较低，回收伞具的机动能力不佳的问题，本申请提供了一种“缓冲装置+降落伞+牵引绳”的小型固体运载火箭一子级回收方案。

本发明采用的具体技术方案为:

一种固体运载火箭一子级回收系统，所述火箭一子级舱壁内侧固定安装降落伞包和缓冲装置，所述火箭一子级上还设置有牵引绳。

优选的，所述牵引绳设置于一子级内壁，采用定位销进行位置固定，牵引绳一端固定连接于一子级内壁，牵引绳的另一端通过爆炸螺栓固定于一子级内壁。

优选的，所述牵引绳长度>400米。

优选的，所述缓冲装置为冷气姿控发动机。

优选的，所述牵引绳末端设置有挂钩或者碰撞锁定装置。

优选的，所述牵引绳至少设置两条。

基于同一发明构思，本申请还提供一种应用于固体运载火箭一子级回收系统的回收方法，包括：

所述一子级分离抛出，经过预设时间后，一子级抛出降落伞包且自动开伞，缓冲装置工作反推，进行一子级减速降落；

所述一子级降落到预设高度时，抛下牵引绳，机动设备在落点区域接取牵引绳，通过牵引让一子级降落至预设的着陆区。

进一步地，所述牵引绳长度大于抛出牵引绳时一子级的离地高度，并留有裕量。

优选的，所述预设高度为距地面300-600米。

优选的，所述机动设备为车辆或船。

有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种固体运载火箭一子级回收系统及方法，通过“冷喷发动机+降落伞+牵引绳”系统，保障了伞降回收系统的正常工作，以地面机动设备牵引一子级降落，精确地控制了伞降回收的落区，并保障了被伞降回收的一子级正常着陆，避免现有伞降回收过程中因无法精准着陆而导致的设备损坏，丢失等情况的发生。

附图说明

图1为本发明的火箭一子级的外部结构示意图；

图2为本发明的一子级火箭的内部结构示意图；

图3为本发明的火箭一子级回收系统的降落伞示意图；

图4为本发明的火箭一子级回收系统的挂钩示意图。

图中：1、第一口盖；2、第二口盖；3、口盖开启装置；4、冷气姿控发动机；5、降落伞包；6、牵引绳，61、牵引绳首端；62、牵引绳尾端；7、定位销；8、降落伞；9、挂钩；10、爆炸螺栓；11、点火器。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。相反，本申请的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

本发明提出了固体运载火箭一子级回收系统，应用于固体运载火箭一子级回收，一子级舱壁内侧固定安装有降落伞包5和缓冲装置，如图1所示，还包括：火箭一子级上设置有牵引绳6。

在一些实施例中，降落伞包5设置在一子级中间位置，伞包对应的舱壁侧面设有第一口盖1。

在一些实施例中，牵引绳6设置在一子级的任意一端，且一子级上设置牵引绳6的位置还对应设有第二口盖2；

参见图2，具体的，牵引绳6设置于一子级内壁，卷绕放置，并采用定位销7进行位置固定，牵引绳首端直接固定连接于一子级内壁，而牵引绳尾端通过爆炸螺栓固定于一子级内壁，待一子级降落到一定高度时，第二口盖打开，爆炸螺栓10的点火器11工作，释放牵引绳6，牵引绳尾端从第二口盖2处被抛出，在重力作用下下落。

优选的，牵引绳6长度>400米，牵引绳6长度需大于抛出牵引绳6时一子级的离地高度，并留有一定的裕量。

参见图4，优选的，牵引绳6末端设置有挂钩9或者碰撞锁定装置，使得在牵引绳6下落到机动设备附近时，机动设备绳能够方便地获取牵引绳6，并与一子级连接稳固。

牵引绳6优选设置两条，有助于提高回收的稳定性：一方面，在必要时可以派直升机在空中牵引一条绳子，而在地面上的机动设备牵引另一条绳子；另一方面，两条牵引绳6可以互作备份，避免抛出牵引绳6时出现问题。

参见图2，在一些实施例中，缓冲装置为冷气姿控发动机4，在降落伞8打开时提供反冲作用力，起到缓冲作用，可以有效减少开伞瞬间一子级内部零件损伤的风险，同时可以调整一子级的降落姿态，避免高空阵风等横向强对流天气对一子级姿态的影响，有助于减小回收一子级时的难度。

参见图1，在上述实施例中，第一口盖1和第二口盖2通过口盖开启装置3从一子级上脱落，口盖开启装置3具体采用燃气作动筒，燃气作动筒结构和工作原理为现有技术，此处不再赘述。

在火箭飞行时，一级分离行程开关检测到分离信号，一子级分离抛出，随重力进行自由落体降落。

一子级分离抛出，经过预设时间后，第一口盖自动脱落，一子级从口盖中段抛出降落伞包5且自动开伞，缓冲装置工作反推，进行一子级减速降落；

待一子级降落到预设高度时，牵引绳6从两端口盖抛出，机动设备在落点区域接取牵引绳6，通过牵引让一子级降落至预设的着陆区。

预设高度为300-600米，可根据不同降落时的地形，选择适当的降落空间。

机动设备为车辆或船，回收车辆或船提前在落点区域等待接取牵引绳6，以类似于放风筝的方式将一子级缓慢牵引降落至地面，然后进行接取和回收。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种固体运载火箭一子级回收系统，所述火箭一子级舱壁内侧固定安装降落伞包和缓冲装置，其特征在于，

所述火箭一子级上还设置有牵引绳_。

2.根据权利要求1所述的固体运载火箭一子级回收系统，其特征在于，所述牵引绳设置于一子级内壁，采用定位销进行位置固定，牵引绳一端固定连接于一子级内壁，牵引绳的另一端通过爆炸螺栓固定于一子级内壁。

3.根据权利要求1所述的一种固体运载火箭一子级回收系统，其特征在于，缓冲装置为冷气姿控发动机。

4.根据权利要求2所述的一种固体运载火箭一子级回收系统，其特征在于，所述牵引绳的另一端还设置有挂钩或者碰撞锁定装置。

5.根据权利要求1所述的一种固体运载火箭一子级回收系统，其特征在于，所述牵引绳至少设置两条。

6.一种应用于权利要求1-5任意一项所述固体运载火箭一子级回收系统的回收方法，其特征在于，包括：

一子级分离抛出，经过预设时间后，一子级抛出降落伞包且自动开伞，缓冲装置工作反推，进行一子级减速降落；

待一子级降落到预设高度时，抛下牵引绳，机动设备在落点区域接取牵引绳，通过牵引让一子级降落至预设的着陆区。

7.根据权利要求6所述的一种固体运载火箭一子级回收方法，其特征在于，所述预设高度为离地300-600米。

8.根据权利要求6所述的固体运载火箭一子级回收系统，其特征在于，所述牵引绳长度大于抛出牵引绳时一子级的离地高度，并留有裕量。

9.根据权利要求6所述的一种固体运载火箭一子级回收方法，其特征在于，所述机动设备为车辆或船。

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