CN208813523U - 基于海上主动捕获平台的改进型运载火箭子级回收系统 - Google Patents

Abstract

基于海上主动捕获平台的改进型运载火箭子级回收系统涉及航天器材回收领域，其特征在于：包括气浮平台和主体支架，气浮平台上共有多个主体支架，均匀围成一个圆；每个支架都是独立驱动的，同时，气浮平台的侧面和底面都加装有喷气管口；单一主体支架包括主体框架、液压系统和爪头组成，爪头部分有柔性抗冲击装置，其上装有电磁吸盘。进一步，可回收火箭的一级箭体加装栅格翼、反应控制系统和主发动机。捕获器锁定目标，并通过电磁吸附装置在下落过程中固定住火箭，此时悬浮移动底座不再移动并固定在平台上，火箭通过着陆支架的阻尼缓冲，最终停在着陆平台。

Description

基于海上主动捕获平台的改进型运载火箭子级回收系统

技术领域

本实用新型涉及一种基于海上主动捕获平台的改进型运载火箭子级回收系统，涉及航天器材回收领域，由其涉及一种火箭回收系统。

背景技术

运载火箭回收技术是指火箭发射后对其整体或部分进行回收，并重复利用的技术。

随着国际航天事业的发展，运载火箭技术已从解决“如何进入空间”转到“如何低成本进入空间”。而目前，绝大多数运载火箭都是一次性使用，发射后推进器和整流罩等脱落，无法回收，因此发射成本较高，且对环境的污染和资源的浪费都有消极的作用。那么为了降低发射成本，以及减少对环境的污染和资源的浪费，对火箭整体或造价高昂的部分进行回收并重复利用便成了一种迫切的需求。

现有的运载火箭回收技术主要分为三种，即伞降回收、垂直返回和带翼飞回，其中垂直返回技术最为成熟。美国的猎鹰9号运载火箭便是以垂直返回的方式进行回收，并成功地进行了多次回收任务。

然而垂直返回的方式需要消耗大量燃料对火箭进行反推以实现短时间内将火箭速度降低，而且火箭箭体需要加装着陆支架以便平稳着陆，这些都增加了可回收火箭自身的重量，而发射火箭对于总体质量是有一定要求的，这就只能通过牺牲运载能力的方式来实现对于增加质量的抵消，从经济角度考虑，这也意味着会牺牲一部分收益。

可见，垂直回收运载火箭的运载能力和为了能够返回对其增设的装置的质量是一对矛盾点。

发明内容

基于海上主动捕获平台的改进型运载火箭子级回收系统，其特征在于：

包括气浮平台和主体支架，气浮平台上共有多个主体支架，均匀围成一个圆；每个支架都是独立驱动的，同时，气浮平台的侧面和底面都加装有喷气管口；

单一主体支架包括主体框架、液压系统和爪头组成，爪头部分有柔性抗冲击装置，其上装有电磁吸盘。

进一步，可回收火箭的一级箭体加装栅格翼、反应控制系统和主发动机。

进一步，柔性抗冲击装置是柔性材料加阻尼组合的形式。

进一步，气浮平台上共有6个主体支架，均匀围成一个圆。

附图说明

图1为火箭主动捕获平台整体外形示意图

图2为主动捕获平台-单一支架示意图

图3为主动捕获平台-爪头示意图

图4为主动捕获平台-气浮平台示意图

图5为配合使用可回收运载火箭一级火箭示意图

图6为配合使用着陆平台(着陆船)

图7为主动捕获平台捕获一级火箭示意图

图8为配合着陆船捕获平台捕获一级火箭示意图

具体实施方式

本实用新型为基于海上主动捕获平台的改进型运载火箭子级回收系统，配合相应的可回收运载火箭和着陆船使用。

主动捕获平台主要由气浮平台1和主体支架2组成，气浮平台上共有6个主体支架2，均匀围成一个圆。每个支架都是独立驱动的，可以一定程度上保证返回火箭在允许的范围内不完全同轴的状态下被捕获。同时，气浮平台1的侧面和底面都加装有喷气管口8，可以使气浮平台在着陆船14范围内进行浮动，在火箭未能降落到圆心时快速移动进行主动捕获。

单一支架由主体框架3、液压系统4和爪头5组成，在火箭下落时液压系统4工作，可将支架伸长超过40m的高度，对火箭进行捕捉。爪头部分有柔性抗冲击装置6，其上装有电磁吸盘7。柔性抗冲击装置可以是柔性材料加阻尼组合的形式，可以避免捕获时爪头和火箭之间的速度差导致的冲击载荷，避免一级箭体和捕获支架的损伤。电磁吸盘7与现有工厂中使用的类似，是用电磁原理，通过使内部线圈通电产生磁力，经过导磁面板，将接触在面板表面的火箭箭体紧紧吸住，通过线圈断电，磁力消失实现退磁。

可回收火箭的一级箭体需要加装栅格翼11、RCS(反应控制系统)12和主发动机13。栅格翼11栅格翼作为一种气动舵面，由众多薄的栅格壁镶嵌在边框内形成。本方案采用蜂窝式栅格翼，作为火箭升力面和控制面，来提高其升力特性，并且增加火箭的稳定性和可控性，同时保证在各飞行阶段具有足够的比强度、比刚度。RCS(反应控制系统)12RCS类似一种微型的火箭发动机，可以在火箭飞行和下落过程中进行姿态的微调。在火箭再入大气层后，由于风力等其他原因，对火箭的姿态有较大的影响，而火箭下落需要保持竖直状态，因此通过RCS来对火箭微调控制。栅格翼11和RCS(反应控制系统)12均为现有技术，可通过资料查阅，不在本实用新型之列。

回收过程中，在约100km高度，火箭完成一二级分离，此时一级速度约为2.6km/s，打开栅格翼11，姿态调整发动机开始工作。经一段时间飞行，下降至35km高度时开始再入稠密大气层之前的反喷，将速度从3964m/s减至1015.7m/s。这次反喷的主要目的是降低火箭进入稠密大气层的速度，防止在稠密大气层内被烧坏。火箭进入稠密大气层，利用空气阻力进行减速。当高度下降至约400m时，速度约为300m/s，此时开始着陆反喷。反喷过程持续到高度40m，此时理论速度40m/s，安装在着陆平台上的悬浮底座移动至实际着陆点，捕获器举升至超过四十米高度，并同步下落。在相对速度很小的情况下，捕获器锁定目标，并通过电磁吸附装置在下落过程中固定住火箭，此时悬浮移动底座不再移动并固定在平台上，火箭通过着陆支架的阻尼缓冲，最终停在着陆平台。

Claims (4)

1.基于海上主动捕获平台的改进型运载火箭子级回收系统，其特征在于：

包括气浮平台和主体支架，气浮平台上共有多个主体支架，均匀围成一个圆；每个支架都是独立驱动的，同时，气浮平台的侧面和底面都加装有喷气管口；

单一主体支架包括主体框架、液压系统和爪头组成，爪头部分有柔性抗冲击装置，其上装有电磁吸盘。

2.根据权利要求1所述的基于海上主动捕获平台的改进型运载火箭子级回收系统，其特征在于：可回收火箭的一级箭体加装栅格翼、反应控制系统和主发动机。

3.根据权利要求1所述的基于海上主动捕获平台的改进型运载火箭子级回收系统，其特征在于：柔性抗冲击装置是柔性材料加阻尼组合的形式。

4.根据权利要求1所述的基于海上主动捕获平台的改进型运载火箭子级回收系统，其特征在于：气浮平台上共有6个主体支架，均匀围成一个圆。