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一种火箭 起飞零秒自动摆回的摆杆撤收系统

阅读：2发布：2022-06-11

专利汇可以提供一种火箭起飞零秒自动摆回的摆杆撤收系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种火箭起飞零秒自动摆回的摆杆撤收系统，包括：一级撤收机构、二级撤收机构、摆杆、锁紧缓冲装置。一级撤收机构安装在脐带塔上，摆杆的一端固定连接所述一级撤收机构；摆杆安装有用于向火箭加注作业的管线，加注作业时，摆杆的另一端贴靠在火箭芯级上；在火箭起飞过程中一级撤收机构驱动摆杆在竖直平面内转动使摆杆的另一端贴靠在脐带塔上；所述摆杆的转动平面过火箭的轴线；摆杆另一端与脐带塔贴靠的位置设置有锁紧缓冲装置；所述锁紧缓冲装置用于吸收由于摆杆转动产生的冲击力并将摆杆另一端锁紧固定在脐带塔上。本发明能够快速、安全地实现撤收锁紧，摆杆摆回过程中避让火箭起飞漂移空间，并具备高可靠性和冗余摆回机制。，下面是一种火箭起飞零秒自动摆回的摆杆撤收系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种火箭起飞零秒自动摆回的摆杆撤收系统，其特征在于，包括：一级撤收机构(1)、摆杆(3)、锁紧缓冲装置(4)；
一级撤收机构(1)安装在脐带塔(5)上，摆杆(3)的一端固定连接所述一级撤收机构(1)；摆杆(3)安装有用于向火箭(6)加注作业的管线，加注作业时，摆杆(3)的另一端贴靠在火箭(6)的芯级上；在火箭起飞过程中一级撤收机构(1)驱动摆杆(3)在竖直平面内转动使摆杆(3)的另一端贴靠在脐带塔(5)上；所述摆杆(3)的转动平面过火箭(6)的轴线；
摆杆(3)另一端与脐带塔(5)贴靠的位置设置有锁紧缓冲装置(4)；所述锁紧缓冲装置(4)用于吸收由于摆杆(3)转动产生的冲击力并将摆杆(3)另一端锁紧固定在脐带塔(5)上；
加注作业时，摆杆(3)与水平面之间的安全夹角α满足：
其中，x(h0)为火箭水平方向的起飞漂移量，h0为火箭助推器顶端到摆杆(3)转动轴轴线的垂直高度差，S为安全距离设计值，S的取值范围为1m～3m，L为摆杆(3)的长度，D为摆杆(3)转动轴轴线到火箭(6)芯级外壁的水平距离。
2.根据权利要求1所述的一种火箭起飞零秒自动摆回的摆杆撤收系统，其特征在于，所述锁紧缓冲装置(4)包括：解锁气缸(401)、弹簧(402)、锁销(403)、锁紧座(405)、移动缓冲垫(406)、固定缓冲垫(407)、缓冲气缸(408)和套筒(409)；
锁紧座(405)和移动缓冲垫(406)固定在摆杆(3)上；
锁紧座(405)与脐带塔(5)贴靠的位置设置有固定缓冲垫(407)，缓冲气缸(408)固定在固定缓冲垫(407)上；摆杆(3)向脐带塔(5)贴靠过程中，缓冲气缸(408)的活塞杆顶在移动缓冲垫(406)上吸收由于摆杆(3)转动产生的冲击力；
锁销(403)的一端套装弹簧(402)后连接解锁气缸(401)；弹簧(402)外套装有套筒(409)，锁销(403)的另一端在弹簧(402)的弹力作用下伸出所述套筒(409)；套筒(409)、解锁气缸(408)分别与脐带塔(5)固定连接；
锁紧座(405)上设置有导向滑道和盲孔，摆杆(3)向脐带塔(5)贴靠过程中，锁销(403)的另一端沿所述导向滑道滑入所述盲孔，同时，解锁气缸(401)锁紧锁销(403)。
3.根据权利要求2所述的一种火箭起飞零秒自动摆回的摆杆撤收系统，其特征在于，所述一级撤收机构(1)包括：齿轮(101)、齿条(102)、驱动油缸(103)；
驱动油缸(103)固定在脐带塔(5)上，所述齿轮(101)和齿条(102)互相啮合，所述齿轮(101)与所述摆杆(3)的一端固定连接；所述驱动油缸(103)用于驱动齿条(102)使齿轮(101)转动。
4.根据权利要求3所述的一种火箭起飞零秒自动摆回的摆杆撤收系统，其特征在于，还包括安装在脐带塔(5)上的二级撤收机构(2)；
所述二级撤收机构(2)包括：卷扬机(201)、定滑轮(202)、动滑轮(203)、钢丝绳(204)；
卷扬机(201)、定滑轮(202)均固定在脐带塔(5)上，动滑轮(203)固定在所述摆杆(3)的另一端上；钢丝绳(204)的一端连接卷扬机(201)，钢丝绳(204)的另一端依次绕过定滑轮(202)、动滑轮(203)后固定在脐带塔(5)上。
5.根据权利要求1～4之一所述的一种火箭起飞零秒自动摆回的摆杆撤收系统，其特征在于，所述摆杆(3)为由管型材焊接而成桁架结构，摆杆(3)的截面宽度大于1m，摆杆(3)的截面高度大于2m，摆杆(3)用于安装加注管线，作业人员能够在摆杆(3)内部通行。
6.一种利用如权利要求3所述的摆杆撤收系统撤收摆杆的方法，其特征在于，包括步骤如下：
1)当摆杆(3)接收到撤收信号时，驱动油缸(103)驱动齿条(102)移动，齿条(102)驱动齿轮(101)转动，继而使摆杆(3)向脐带塔(5)转动；
2)通过所述缓冲气缸(408)的活塞杆和移动缓冲垫(406)接触、所述固定缓冲垫(407)和所述锁紧座(405)接触，吸收由于摆杆(3)转动产生的冲击力；同时，利用弹簧(402)的弹力将锁销(403)沿所述导向滑道滑入所述盲孔；
3)使用解锁气缸(401)锁紧锁销(403)，完成摆杆撤收工作。
7.一种利用如权利要求4所述的摆杆撤收系统撤收摆杆的方法，其特征在于，包括步骤如下：
1)当摆杆(3)接收到撤收信号时，驱动油缸(103)驱动齿条(102)移动，齿条(102)驱动齿轮(101)转动，判断摆杆(3)接收到撤收信号后0～0.2s内驱动齿条(102)有没有移动，若驱动齿条(102)移动，进入步骤3)，若驱动齿条(102)没有移动，进入步骤2)；
2)启动卷扬机(201)收缩钢丝绳(204)，使摆杆(3)向脐带塔(5)转动，进入步骤3)；
3)通过所述缓冲气缸(408)的推杆和移动缓冲垫(406)接触、所述固定缓冲垫(407)和所述锁紧座(405)接触，吸收由于摆杆(3)转动产生的冲击力；同时，锁销(403)沿所述导向滑道滑入所述盲孔，进入步骤4)；
4)使用解锁气缸(401)锁紧锁销(403)，完成摆杆撤收工作。

说明书全文

一种火箭起飞零秒自动摆回的摆杆撤收系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种火箭起飞零秒自动摆回的摆杆撤收系统，属于火箭发射装置技术领域。

背景技术

[0002] 现有火箭的撤收系统采用的是环抱式水平摆开的方式，从火箭两侧摆开到安全范围内，在火箭点火起飞前1～2分钟内完成摆开动作，摆开角度大于90°,对运行时间和速度的要求较低，不具备冗余撤收机制和自动锁紧机构。

发明内容

[0003] 本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出了一种火箭起飞零秒自动摆回的摆杆撤收系统，可为各种加注、供气、电缆等管线路提供安装及支承；并在火箭发射阶段，快速、可靠摆回让出火箭起飞通道，到位后具备缓冲和自动锁紧功能。

[0004] 本发明的技术方案是：

[0005] 一种火箭起飞零秒自动摆回的摆杆撤收系统，包括：一级撤收机构、二级撤收机构、摆杆、锁紧缓冲装置；

[0006] 一级撤收机构安装在脐带塔上，摆杆的一端固定连接所述一级撤收机构；摆杆安装有用于向火箭加注作业的管线，加注作业时，摆杆的另一端贴靠在火箭的芯级上；在火箭起飞过程中一级撤收机构驱动摆杆在竖直平面内转动使摆杆的另一端贴靠在脐带塔上；所述摆杆的转动平面过火箭的轴线；

[0007] 摆杆另一端与脐带塔贴靠的位置设置有锁紧缓冲装置；所述锁紧缓冲装置用于吸收由于摆杆转动产生的冲击力并将摆杆另一端锁紧固定在脐带塔上；

[0008] 加注作业时，摆杆与水平面之间的安全夹角α满足：

[0009]

[0010] 其中，x(h0)为火箭水平方向的起飞漂移量，h0为火箭助推器顶端到摆杆转动轴轴线的垂直高度差，S为安全距离设计值，S的取值范围为1m～3m，L为摆杆的长度，D为摆杆转动轴轴线到火箭芯级外壁的水平距离。

[0011] 所述锁紧缓冲装置包括：解锁气缸、弹簧、锁销、锁紧座、移动缓冲垫、固定缓冲垫、缓冲气缸和套筒；

[0012] 锁紧座和移动缓冲垫固定在摆杆上；

[0013] 锁紧座与脐带塔贴靠的位置设置有固定缓冲垫，缓冲气缸固定在固定缓冲垫上；摆杆向脐带塔贴靠过程中，缓冲气缸的活塞杆顶在移动缓冲垫上吸收由于摆杆转动产生的冲击力；

[0014] 锁销的一端套装弹簧后连接解锁气缸；弹簧外套装有套筒，锁销的另一端在弹簧的弹力作用下伸出所述套筒；套筒、解锁气缸分别与脐带塔固定连接；

[0015] 锁紧座上设置有导向滑道和盲孔，摆杆向脐带塔贴靠过程中，锁销的另一端沿所述导向滑道滑入所述盲孔，同时，解锁气缸锁紧锁销。

[0016] 所述一级撤收机构包括：齿轮、齿条、驱动油缸；

[0017] 驱动油缸固定在脐带塔上，所述齿轮和齿条互相啮合，所述齿轮与所述摆杆的一端固定连接；所述驱动油缸用于驱动齿条使齿轮转动。

[0018] 二级撤收机构安装在脐带塔上；所述二级撤收机构包括：卷扬机、定滑轮、动滑轮、钢丝绳；

[0019] 卷扬机、定滑轮均固定在脐带塔上，动滑轮固定在所述摆杆的另一端上；钢丝绳的一端连接卷扬机，钢丝绳的另一端依次绕过定滑轮、动滑轮后固定在脐带塔上。

[0020] 所述摆杆为由管型材焊接而成桁架结构，摆杆的截面宽度大于1m，摆杆的截面高度大于2m，摆杆用于安装加注管线，作业人员能够在摆杆内部通行。

[0021] 一种利用上述摆杆撤收系统撤收摆杆的方法，包括步骤如下：

[0022] 1)当摆杆接收到撤收信号时，驱动油缸驱动齿条移动，齿条驱动齿轮转动，继而使摆杆向脐带塔转动；

[0023] 2)通过所述缓冲气缸的活塞杆和移动缓冲垫接触、所述固定缓冲垫和所述锁紧座接触，吸收由于摆杆转动产生的冲击力；同时，利用弹簧的弹力将锁销沿所述导向滑道滑入所述盲孔；

[0024] 3)使用解锁气缸锁紧锁销，完成摆杆撤收工作。

[0025] 一种利用上述摆杆撤收系统撤收摆杆的方法，包括步骤如下：

[0026] 1)当摆杆接收到撤收信号时，驱动油缸驱动齿条移动，齿条驱动齿轮转动，判断摆杆接收到撤收信号后0～0.2s内驱动齿条有没有移动，若驱动齿条移动，进入步骤3)，若驱动齿条没有移动，进入步骤2)；

[0027] 2)启动卷扬机收缩钢丝绳，使摆杆向脐带塔转动，进入步骤3)；

[0028] 3)通过所述缓冲气缸的推杆和移动缓冲垫接触、所述固定缓冲垫和所述锁紧座接触，吸收由于摆杆转动产生的冲击力；同时，锁销沿所述导向滑道滑入所述盲孔，进入步骤4)；

[0029] 4)使用解锁气缸锁紧锁销，完成摆杆撤收工作。

[0030] 本发明与现有技术相比的有益效果是：

[0031] 1)本发明撤收系统的摆杆转动平面过火箭的轴线，即摆杆在水平面的投影在火箭的径向方向上；同时，本发明撤收系统包括锁紧缓冲装置，能够实现从火箭点火开始3.42s内摆回45°，以避免摆杆与箭体起飞干涉，同时，摆杆撤收到位后自动与脐带塔可靠锁紧，实现摆杆带动连接器的高可靠、高安全撤收；

[0032] 2)本发明撤收系统包括一级撤收机构和二级撤收机构，若一级撤收机构故障，具有备用二级撤收机构，强行摆回摆杆，具备高可靠性；

[0033] 3)本发明的锁紧缓冲装置设置有用于吸收冲击力的缓冲垫，同时使锁销沿导向滑道滑入所述盲孔后锁紧固定，具有导向定位的功能，安全可靠。附图说明

[0034] 图1为本发明摆杆撤收系统示意图；

[0035] 图2为本发明一级撤收机构示意图；

[0036] 图3为本发明二级撤收机构示意图；

[0037] 图4为本发明锁紧缓冲装置示意图；

[0038] 图5为本发明摆杆与火箭芯级撤收位置示意图。

具体实施方式

[0039] 本发明一种火箭起飞零秒自动摆回的摆杆撤收系统，为运载火箭发射平台的重要组成装置。摆杆3用于铺设各种加注、供气、电缆、空调等管线路，摆杆3位于脐带塔5朝向火箭6一侧的正中部，与火箭6芯级的位置对应。摆杆3的一端固定于脐带塔5上，摆杆3的另一端贴靠在火箭6的芯级上，各管路通过连接器连接火箭6。在运输过程中摆杆3保持各种管路、连接器、电缆的连接状态不变，在火箭起飞过程中带动脱落的连接器、管路、接头等摆开到安全范围之内。

[0040] 本发明能够适应新型运载火箭要求部分连接器保持连接工作状态直至火箭起飞的要求。摆杆3在火箭起飞零秒时摆回驱动系统启动，带动脱落的连接器自动摆回至脐带塔5 指定位置并完全锁定。零秒摆杆需严格满足火箭起飞时序要求，快速、安全地摆回到锁紧位置，摆回过程中应避让火箭起飞漂移空间，并具备高可靠性和冗余摆回机制。同时能够满足泄出推进剂时无需再次对接加注连接器，零秒摆杆需严格满足火箭起飞时序要求，并具备高可靠性和冗余摆回机制。

[0041] 一种火箭起飞零秒自动摆回的摆杆撤收系统包括：一级撤收机构1、二级撤收机构2、摆杆3、锁紧缓冲装置4。一级撤收机构1采用驱动油缸103推动与之连接的齿条102，驱动齿轮101转动，齿轮101带动摆杆3绕主轴105在竖直平面内进行摆动。二级撤收机构2安装在脐带塔5上，采用卷筒钢丝绳牵拉方式，实现撤收冗余设置。锁紧缓冲装置4安装脐带塔5朝向火箭6的一侧，用于吸收摆杆3自动摆回时产生的冲击；

[0042] 摆杆3摆向脐带塔5到位后，由弹簧402、锁销403实现摆杆3与脐带塔5之间位置的自动锁紧；解锁时由解锁气缸401驱动锁销403拔出，实现摆杆结构的自动解锁；摆杆3摆回动作可避开箭体起飞干涉空间，并与火箭6之间预留安全距离S。

[0043] 撤收过程大致为：

[0044] 1)火箭系统发出起飞零秒信号，各加注管路与火箭连接的连接器接收到脱落信号，各加注管路与火箭6之间完成分离工作；

[0045] 2)撤收系统接收到摆回信号，摆杆3的驱动系统响应，驱动摆杆3加速摆回，按照规定时序及速度曲线分别避让开火箭6起飞漂移空间；

[0046] 3)一级撤收机构1有效工作情况下，二级撤收机构2随动收卷钢丝绳204，保持钢丝绳204张紧；一级撤收机构1故障情况下，二级撤收机构2立即从热备份/随动状态下，切换至工作状态，进行摆杆3摆回撤收；

[0047] 4)从火箭点火开始3.42s内摆回45°，在受到火箭燃气流冲刷前，摆杆3完全撤收至指定位置，由缓冲气缸406和移动缓冲垫406吸收冲击后，并检测到位信号，通过锁销403与锁紧座405进行自动锁紧。

[0048] 下面结合附图对本发明做进一步详细的描述。

[0049] 如图1所示，一级撤收机构1安装在脐带塔5上，摆杆3的一端固定连接所述一级撤收机构1；摆杆3安装有用于向火箭6加注作业的管线，加注作业时，摆杆3的另一端贴靠在火箭6的芯级上；在火箭起飞过程中一级撤收机构1驱动摆杆3在竖直平面内转动使摆杆3的另一端贴靠在脐带塔5上；所述摆杆3的转动平面过火箭6的轴线；摆杆3为由管型材焊接而成桁架结构，摆杆3的截面宽度大于1m，摆杆3的截面高度大于2m，摆杆3用于安装加注管线，作业人员能够在摆杆3内部通行。

[0050] 摆杆3另一端与脐带塔5贴靠的位置设置有锁紧缓冲装置4；所述锁紧缓冲装置4用于吸收由于摆杆3转动产生的冲击力并将摆杆3另一端锁紧固定在脐带塔5上；

[0051] 加注作业时，如图5所示，摆杆3与水平面之间的安全夹角α满足：

[0052]

[0053] 其中，x(h0)为火箭水平方向的起飞漂移量，h0为火箭助推器顶端到摆杆3转动轴轴线的垂直高度差，S为安全距离设计值，S的取值范围为1m～3m，本发明实施例中取值为2m，L为摆杆3的长度，D为摆杆3转动轴轴线到火箭6芯级外壁的水平距离。

[0054] 如图4所示，锁紧缓冲装置4包括：解锁气缸401、弹簧402、锁销403、锁紧座405、移动缓冲垫406、固定缓冲垫407、缓冲气缸408和套筒409；

[0055] 锁紧座405和移动缓冲垫406固定在摆杆3上；

[0056] 锁紧座405与脐带塔5贴靠的位置设置有固定缓冲垫407，缓冲气缸408固定在固定缓冲垫407上；摆杆3向脐带塔5贴靠过程中，缓冲气缸408的活塞杆顶在移动缓冲垫406上吸收由于摆杆3转动产生的冲击力。

[0057] 锁销403的一端套装弹簧402后连接解锁气缸401；弹簧402外套装有套筒409，锁销403的另一端在弹簧402的弹力作用下伸出所述套筒409；套筒409、解锁气缸408分别与脐带塔5固定连接；

[0058] 锁紧座405上设置有导向滑道和盲孔，摆杆3向脐带塔5贴靠过程中，锁销403的另一端沿所述导向滑道滑入所述盲孔，同时，解锁气缸401锁紧锁销403。

[0059] 锁紧缓冲装置4的具体工作过程如下：

[0060] 摆杆3快速摆回并靠近脐带塔5的过程中，缓冲气缸408的活塞杆与移动缓冲垫406首先接触，并由缓冲气缸406的活塞杆和移动缓冲垫406吸收部分冲击载荷，锁销403随后划入锁紧座405导向滑道，并在导向滑道作用下压缩弹簧402，带动锁销403向套筒409方向回收，锁销403与解锁气缸401活塞杆头部固定连接，锁销403回收时，活塞杆同时被动回收至气缸内部；直到与锁紧座405的盲孔对中后，在弹簧402回复力的作用下，锁销403插入盲孔，完成锁紧动作。解锁气缸401接收到解锁信号后，活塞杆带动锁销403拔出锁紧座405，完成解锁动作。

[0061] 如图2所示，一级撤收机构1包括：齿轮101、齿条102、驱动油缸103、导向轮104、主轴105、抱箍板106和安装支座107；

[0062] 驱动油缸103和导向轮104通过安装支座107固定在脐带塔5上，驱动油缸103用于驱动齿条102使齿轮101转动。摆杆3进行撤收任务，向脐带塔5贴靠时转动轴的轴线与主轴105的轴线同轴，摆杆3通过抱箍板106与主轴105固定，齿轮101装在主轴105的一侧，驱动油缸103推动齿条102运动，齿条102在导向轮104的导向下推动齿轮101转动，齿轮101带动主轴105转动，从而使摆杆绕主轴105完成竖向摆动。

[0063] 二级撤收机构2安装于脐带塔5朝向火箭6的一侧，位置高于一级撤收机构1。如图3所示二级撤收机构2包括：卷扬机201、定滑轮202、动滑轮203、钢丝绳204、安装平台205；

[0064] 卷扬机201固定在脐带塔5上，定滑轮202通过安装平台205固定在脐带塔5上，动滑轮203固定在所述摆杆3的另一端上；钢丝绳204的一端连接卷扬机201，钢丝绳204的另一端依次绕过定滑轮202、动滑轮203后固定在脐带塔5上。在电气系统识别一级撤收机构1失效的信号后，热备份的二级撤收机构2的卷扬机201启动，拉动钢丝绳204，绕过固定于安装平台205的定滑轮202，牵引远端安装于摆杆3上的动滑轮203带动摆杆3绕主轴105快速摆回，避让开火箭6的起飞安全空间，实现一级撤收机构1故障情况下摆杆3的应急撤收。

[0065] 一种利用由一级撤收机构1、摆杆3、锁紧缓冲装置4组成的摆杆撤收系统撤收摆杆的方法，包括步骤如下：

[0066] 1)当摆杆3接收到撤收信号时，驱动油缸103驱动齿条102移动，齿条102驱动齿轮101转动，继而使摆杆3向脐带塔5转动一定角度；具体实施例中的转动角度为45°；

[0067] 2)通过所述缓冲气缸408的活塞杆和移动缓冲垫406接触、所述固定缓冲垫407和所述锁紧座405接触，吸收由于摆杆3转动产生的冲击力；同时，利用弹簧402的弹力将锁销403沿所述导向滑道滑入所述盲孔，摆杆3摆动到位后，驱动油缸103停止工作；

[0068] 3)使用解锁气缸401锁紧锁销403，完成摆杆撤收工作。

[0069] 一种利用由一级撤收机构1、二级撤收机构2、摆杆3、锁紧缓冲装置4组成的摆杆撤收系统撤收摆杆的方法，包括步骤如下：

[0070] 1)当摆杆3接收到撤收信号时，驱动油缸103驱动齿条102移动，齿条102驱动齿轮101转动，判断摆杆3接收到撤收信号后0～0.2s内驱动齿条102有没有移动，若驱动齿条102移动，进入步骤3)，若驱动齿条102没有移动，进入步骤2)；

[0071] 2)启动卷扬机201收缩钢丝绳204，使摆杆3向脐带塔5转动，进入步骤3)；

[0072] 3)通过所述缓冲气缸408的推杆和移动缓冲垫406接触、所述固定缓冲垫407和所述锁紧座405接触，吸收由于摆杆3转动产生的冲击力；同时，锁销403沿所述导向滑道滑入所述盲孔，进入步骤4)；

[0073] 4)使用解锁气缸401锁紧锁销403，完成摆杆撤收工作。

[0074] 本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域专业技术人员的公知技术。

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