CN110953940A - 一种捆绑式运载火箭组装、起竖及撤收方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种捆绑式运载火箭组装、起竖及撤收方法，属于航天地面保障装备技术领域。该方法首先利用芯级和助推运输起竖车在技术区库房内对芯级箭体和助推箭体进行水平组装和装载；然后芯级运输起竖车驶入发射区预定区域后对芯级箭体进行整体起竖并完成与发射台的对接；助推运输起竖车搭载助推箭体驶入发射区预定区域后与芯级箭体进行起竖后捆绑组装；如果执行发射任务则作业完成；如果不执行发射任务则依次利用空载助推运输起竖车和芯级运输起竖车在发射区预定区域完成对助推和芯级箭体的逆向撤收；本发明在不改变火箭已有技术状态的前提下，操作流程简单、自动化程度高、性能安全可靠。

Description

一种捆绑式运载火箭组装、起竖及撤收方法
技术领域
本发明涉及运载火箭的组装作业流程方法，具体涉及一种捆绑式运载火箭的作业流程方法，属于航天地面保障装备技术领域。
背景技术
我国并联型运载火箭传统发射模式主要包含箭体吊装、水平运输、垂直吊装以及逆向撤收等作业流程。助推及芯级箭体在技术区内通过行车分别吊装至运输车上，由运输车将火箭各级箭体分别运抵发射区实现转场作业。进入发射区后，首先由发射塔上配置的塔吊或其他起重机以及作业人员配合将芯一级箭体从运输上起吊，并将其由水平状态逐渐翻成垂直状态，再由起重机将箭体垂直吊起，对准发射台，完成芯一级对接；然后，采用同样的方式依次完成其他芯级箭体以及助推箭体的组装。当特殊情况下需将已组装的火箭各箭体逆向撤收时，所采用的作业流程与上述组装流程相反。
目前国内运载火箭发射模式操作复杂、标准化和自动化程度低、对操作人员技能要求高，现场指挥协调难度大，吊装过程的安全性受人为因素影响较大。而且，传统发射模式还存在作业效率低、占用发射工位时间长、吊装环节易受风力影响等现实问题。随着国内外运载火箭市场竞争的加剧，现有火箭组装发射模式的弊端逐渐显现，已不能满足商业化运作的要求。未来运载火箭的发射迫切需要更加简单方便、作业流程标准化、自动化程度更高的作业方式。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种捆绑式运载火箭组装、起竖及撤收方法，在不改变火箭已有技术状态的前提下，该方法操作流程简单、自动化程度高、性能安全可靠。
一种捆绑式运载火箭组装、起竖及撤收方法，该方法实现的步骤如下：
步骤一：利用芯级运输起竖车在技术区库房内对芯级箭体进行水平组装；同时利用助推运输起竖车在技术区库房内对助推箭体水平装载；
步骤二：芯级运输起竖车驶入发射区预定区域后对芯级箭体进行整体起竖并完成与发射台的对接；
步骤三：助推运输起竖车搭载助推箭体驶入发射区预定区域后对助推箭体进行整体起竖，将助推箭体与芯级箭体进行定位和捆绑组装；
步骤四：判断是否执行发射任务，如果执行发射任务则作业完成；如果不执行发射任务则执行下一步；
步骤五：利用空载助推运输起竖车在发射区预定区域完成对助推箭体的逆向撤收；
步骤六：利用空载芯级运输起竖车驶入发射区预定区域完成芯级箭体的撤收。
进一步地，所述步骤一中水平组装运输过程包括以下步骤：
步骤1：将芯级火箭起竖车驶入技术区库房，车辆纵向轴线与箭体轴线保持平行；
步骤2：利用库房起重设备将芯一级箭体吊装至芯级运输起竖车相应支座上；
步骤3：通过芯级运输起竖车设置的箭体姿态调节装置调整上述芯级箭体姿态，使之满足预定位置精度要求；所述箭体姿态调节装置可实现箭体沿轴向移动和旋转，以及沿轴线垂直方向移动；
步骤4：利用库房起重设备依次将芯级其他箭体吊装至支座上，并通过箭体姿态调节装置调整箭体姿态，使之与前述芯级箭体对接；
步骤5：芯级各箭体组装对接完成之后，通过芯级运输起竖车上的锁紧装置将芯级箭体固定；
步骤6：芯级运输起竖车驶离技术区库房，将芯级箭体整体转运至发射区。
进一步地，所述步骤一中助推箭体水平装载运输过程包括以下步骤：
步骤1：助推运输起竖车驶入技术区库房，车辆纵向轴线与助推箭体轴线保持平行；
步骤2：利用库房起重设备，将助推箭体吊装至助推运输起竖车相应支座上；
步骤3：通过助推运输起竖车上的锁紧装置将助推箭体固定；
步骤4：助推运输起竖车驶离技术区库房，将助推箭体转运至发射区。
进一步地，所述步骤二中芯级箭体进行整体起竖过程包括以下步骤：
步骤1：芯级运输起竖车驶入发射区预定区域；
步骤2：芯级箭体跟随安装于芯级运输起竖车上的起竖臂整体翻转90°；
步骤3：调整芯级箭体与发射台相对位置满足要求后，松开锁紧装置；
步骤4：通过起竖臂上设置的拉杆总成使芯级箭体下移，完成芯级箭体与发射台的对接；
步骤5：芯级箭体与起竖臂之间连接的承力点脱离，起竖臂回倒至原位，芯级运输起竖车驶离发射区；
步骤6：通过发射台回转运动，使其上方的芯级箭体同步旋转一定角度至助推捆绑点面向助推运输起竖车预定区域一侧为止。
进一步地，所述步骤三中助推箭体起竖后与芯级箭体进行定位和捆绑组装的过程包括以下步骤：
步骤1：助推运输起竖车搭载助推箭体驶入发射区预定区域；
步骤2：助推箭体跟随安装于助推运输起竖车上的起竖臂整体翻转90°；
步骤3：通过安装于起竖臂上的调整装置调节助推箭体与芯级箭体的相对位置；
步骤4：当助推与芯级捆绑点位置满足要求后，将前后捆绑点连接；
步骤5：松开起竖臂上的锁紧装置以及助推箭体与起竖臂间连接的承力点，然后起竖臂回倒至原位，助推运输起竖车依次驶离发射区；
步骤6：通过发射台回转运动，使其上方的芯级箭体同步旋转一定角度至助推捆绑点面向助推运输起竖车预定区域一侧为止；
步骤7：待助推运输起竖车运输另外一组助推箭体至发射区后，重复步骤1～5，直至完成另外一组助推箭体与芯级箭体之间的捆绑组装。
进一步地，所述步骤五中助推箭体撤收的过程包括以下步骤：
步骤1：空载助推运输起竖车分别驶入发射区预定区域；
步骤2：同步调整助推运输起竖车上的起竖臂翻转90°；
步骤3：调整助推运输起竖车吊点位置，使其位于拟撤收助推箭体轴线正上方；
步骤4：将助推运输起竖车与助推箭体间承力点进行连接并预紧；
步骤5：将助推箭体与芯级箭体前后捆绑点脱离；
步骤6：通过锁紧装置将助推箭体与助推运输起竖车的起竖臂固定，然后起竖臂回倒至原位，助推运输起竖车依次驶离发射区；
步骤7：通过发射台回转运动，使其上方的箭体同步旋转一定角度至助推捆绑点面向助推运输起竖车预定区域一侧为止；
步骤8：将助推箭体卸载至指定地点后，助推运输起竖车空载返程，分别驶入发射区预定区域；
步骤9：重复上述步骤2～6，直至完成剩余助推箭体与芯级箭体之间的逆向撤收。
进一步地，所述步骤六中芯级箭体撤收的过程包括以下步骤：
步骤1：芯级运输起竖车空载驶入发射区预定区域；
步骤2：芯级运输起竖车上的起竖臂整体翻转90°；
步骤3：将芯级箭体与起竖臂之间连接的承力点连接并预紧；
步骤4：将芯级箭体与发射台之间的连接松开；
步骤5：通过起竖臂上设置的拉杆总成使芯级箭体整体上移，使芯级箭体与发射台的脱离；
步骤6：通过锁紧装置将芯级箭体与芯级运输起竖车固定，然后起竖臂回倒至原位，芯级运输起竖车驶离发射区。
进一步地，所述发射台由发射台基座和回转部组成，回转部建造在发射台基座之上，回转部在发射台基座上实现周向的转动。
有益效果：
1、本发明将芯级火箭的芯级对接工序在技术区库房内完成，整个对接和运输环节均由芯级运输起竖车来实现，因此简化了整个发射环节的准备工作的操作难度，减少了操作设备和工作时间；有利于提升火箭发射的标准化和自动化水平。
2、本发明将发射台设计成周向旋转结构，通过发射台的回转部旋转来满足多个芯级箭体与助推箭体之间的对位装配，进一步提升了整个流程的自动化水平。
3、本发明的组装、起竖及撤收方法可满足并联型运载火箭发射要求，实现火箭组装、运输和起竖(撤收)功能一体化。
4、本发明提供的火箭发射准备流程中的组装、运输、起竖对接一体化作业方式，较目前国内运载火箭“一平两垂”发射模式有明显先进性，为国内运载火箭未来实现真正意义上的“三平”发射模式提供了技术研究储备。
附图说明
图1为本发明组装、起竖及撤收方法的步骤流程图；
图2为芯级运输起竖车的结构组成原理图；
图3为助推运输起竖车的结构组成原理图；
图4为发射台的结构示意图；
图5为发射台回转示意图；
图6为芯级箭体起竖过程示意图；
图7为芯级箭体与发射台完成对接的示意图；
图8为第二个助推箭体的安装过程示意图；
图9为第二个助推箭体的安装完成示意图；
图10为第三个助推箭体组装示意图(回转部旋转90°)。
其中：1-芯级运输起竖车、2-抱臂、3-姿态调节装置、4-起竖臂、5-拉杆总成、6-助推运输起竖车、7-起吊调节装置、8-起竖臂、9-升降平台、10-抱臂、11-发射台基座、12-回转部。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种捆绑式运载火箭组装、起竖及撤收方法，该方法采用了芯级运输起竖车1和助推运输起竖车6来实现整个组装、起竖和撤收的全流程。
如附图2所示，芯级运输起竖车1上的起竖臂4在油缸的作用下实现起竖臂4的90°起竖和水平回倒；起竖臂4上安装的抱臂2实现对芯级箭体的锁紧和松开，姿态调节装置3同样安装在起竖臂4上支撑芯级箭体，抱臂2和姿态调节装置3具有图示坐标系中三个自由度平动以及绕X轴转动的自由度调节功能；起升装置5安装在起竖臂4的尾部，拉杆总成5在起竖臂4起竖后实现芯级箭体在竖直方向的高度调节。
如附图3所示，助推运输起竖车6上的起竖臂8在油缸的作用下实现起竖臂8的90°起竖和水平回倒，起竖臂8上安装的抱臂10实现对助推箭体的锁紧和松开，起吊调节装置7安装在起竖臂4的头部，起吊调节装置7在起竖臂4起竖后实现芯级箭体在水平面内的横纵以及竖直方向的高度调节；升降平台9安装在起竖臂8上，升降平台9搭载操作人员在驱动机构的驱动下沿芯级箭体上下运动，便于操作人员对芯级箭体和助推箭体的连接点进行捆绑连接操作。
如附图4和5所示，发射台由发射台基座11和回转部12组成，回转部12建造在发射台基座11之上，回转部12可在发射台基座11上实现周向的转动。
本实施例中芯级火箭由芯一级和芯二级组成，助推箭体为四个，运输起竖车包含一辆芯级运输起竖车和二辆助推运输起竖车。
如附图1所示，本发明的并联型运载火箭组装、起竖及撤收方法包括以下步骤：
步骤一：芯级箭体水平组装运输和助推箭体水平装载运输
芯级箭体水平组装运输过程如下：
(1)芯级运输起竖车驶入技术区库房，车辆纵向轴线与芯级箭体轴线保持平行；
(2)利用库房起重设备，将芯一级箭体吊装至芯级运输起竖车相应支座上；
(3)通过芯级运输起竖车设置的姿态调节装置3调整上述芯级箭体姿态，使之满足预定位置精度要求；
(4)利用库房起重设备，依次将芯级其他箭体吊装至支座上，并通过姿态调节装置3调整箭体姿态，使之与前述芯级箭体对接；
(5)芯级各箭体组装对接完成之后，通过芯级运输起竖车上的锁紧装置将芯级箭体固定；
(6)车辆驶离技术区库房，将芯级箭体整体转运至发射区。
助推箭体水平装载运输过程如下：
(1)助推运输起竖车驶入技术区库房，车辆纵向轴线与助推箭体轴线保持平行；
(2)利用库房起重设备，将助推箭体吊装至助推运输起竖车相应支座上；
(3)通过助推运输起竖车上的锁紧装置将助推箭体固定；
(4)车辆驶离技术区库房，将助推箭体转运至发射区。
步骤三：芯级箭体整体起竖
(1)芯级运输起竖车驶入发射塔对面区域；
(2)芯级箭体跟随安装于芯级运输起竖车上的起竖臂整体翻转90°；如附图6所示，
(3)当芯级箭体与发射台的回转部12相对位置满足要求后，松开锁紧装置；
(4)通过起竖臂4上设置的拉杆总成5使芯级箭体下移，完成芯级箭体与发射台回转部12的对接，如附图7所示；
(5)将芯级箭体与起竖臂4之间连接的承力点脱离，起竖臂4回倒至原位，芯级运输起竖车驶离发射区；
(6)通过发射台回转部12的回转运动，使其上方的芯级箭体同步旋转45°至助推捆绑点面向助推运输起竖车预定区域一侧为止；
步骤四：助推箭体起竖捆绑组装
(1)两辆助推运输起竖车搭载助推箭体分别驶入发射台两侧90°方位区域；
(2)两助推箭体跟随安装于助推运输起竖车上的起竖臂8整体翻转90°；
(3)通过安装于起竖臂上的起吊调节装置7调节助推箭体与芯级箭体的相对位置；
(4)当助推与芯级捆绑点位置满足要求后，将前后捆绑点连接，如附图8和9所示；
(5)松开起竖臂8上的抱臂10以及助推箭体与起竖臂间连接的承力点，然后起竖臂8回倒至原位，两助推运输起竖车依次驶离发射区；
(6)通过发射台回转部12回转运动，使其上方的箭体同步旋转90°；
(7)待两助推运输起竖车运输另外两个助推箭体至发射区后，重复上述(1)～(5)步骤，直至完成另外两个助推箭体与芯级箭体之间的捆绑组装，如附图10所示。
步骤四：判断是否执行发射任务，如果执行发射任务则作业完成；如果不执行发射任务则执行下一步；
步骤五：助推箭体撤收
(1)两辆空载助推运输起竖车分别驶入发射台两侧90°方位区域；
(2)助推运输起竖车上的起竖臂翻转90°；
(3)调整助推运输起竖车吊点位置，使其位于拟撤收助推箭体轴线正上方；
(4)将助推运输起竖车与助推箭体间承力点进行连接，并预紧；
(5)将助推箭体与芯级箭体前后捆绑点脱离；
(6)通过锁紧装置将助推箭体与助推运输起竖车固定，然后起竖臂回倒至原位，两辆助推运输起竖车依次驶离发射区；
(7)通过发射台回转部12回转运动，使其上方的箭体同步旋转90°；
(8)将两个助推箭体卸载至指定地点后，上述两辆助推运输起竖车空载返程，分别驶入发射台两侧90°方位区域；
(9)重复上述(2)～(6)步骤，直至完成另两个助推箭体与芯级箭体之间的逆向撤收。
步骤六：芯级箭体撤收
(1)芯级运输起竖车空载驶入发射塔对面区域；
(2)芯级运输起竖车上的起竖臂4整体翻转90°；
(3)将芯级箭体与起竖臂之间连接的承力点连接，并预紧；
(4)将芯级箭体与发射台回转部12之间的连接松开；
(5)通过起竖臂上设置的拉杆总成5使芯级箭体整体上移，使芯级箭体与发射台脱离；
(6)通过锁紧装置将芯级箭体与芯级运输起竖车固定，然后起竖臂回倒至原位，芯级运输起竖车驶离发射区。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种捆绑式运载火箭组装、起竖及撤收方法，其特征在于，该方法实现的步骤如下：
步骤一：利用芯级运输起竖车在技术区库房内对芯级箭体进行水平组装；同时利用助推运输起竖车在技术区库房内对助推箭体水平装载；
步骤二：芯级运输起竖车驶入发射区预定区域后对芯级箭体进行整体起竖并完成与发射台的对接；
步骤三：助推运输起竖车搭载助推箭体驶入发射区预定区域后对助推箭体进行整体起竖，将助推箭体与芯级箭体进行定位和捆绑组装；
步骤四：判断是否执行发射任务，如果执行发射任务则作业完成；如果不执行发射任务则执行下一步；
步骤五：利用空载助推运输起竖车在发射区预定区域完成对助推箭体的逆向撤收；
步骤六：利用空载芯级运输起竖车驶入发射区预定区域完成芯级箭体的撤收。
2.如权利要求1所述的运载火箭组装、起竖及撤收方法，其特征在于，所述步骤一中水平组装运输过程包括以下步骤：
步骤1：将芯级火箭起竖车驶入技术区库房，车辆纵向轴线与箭体轴线保持平行；
步骤2：利用库房起重设备将芯一级箭体吊装至芯级运输起竖车相应支座上；
步骤3：通过芯级运输起竖车设置的箭体姿态调节装置调整上述芯级箭体姿态，使之满足预定位置精度要求；所述箭体姿态调节装置可实现箭体沿轴向移动和旋转，以及沿轴线垂直方向移动；
步骤4：利用库房起重设备依次将芯级其他箭体吊装至支座上，并通过箭体姿态调节装置调整箭体姿态，使之与前述芯级箭体对接；
步骤5：芯级各箭体组装对接完成之后，通过芯级运输起竖车上的锁紧装置将芯级箭体固定；
步骤6：芯级运输起竖车驶离技术区库房，将芯级箭体整体转运至发射区。
3.如权利要求1或2所述的运载火箭组装、起竖及撤收方法，其特征在于，所述助推箭体水平装载运输过程包括以下步骤：
所述助推箭体水平装载运输过程包括以下步骤：
步骤1：助推运输起竖车驶入技术区库房，车辆纵向轴线与助推箭体轴线保持平行；
步骤2：利用库房起重设备，将助推箭体吊装至助推运输起竖车相应支座上；
步骤3：通过助推运输起竖车上的锁紧装置将助推箭体固定；
步骤4：助推运输起竖车驶离技术区库房，将助推箭体转运至发射区。
4.如权利要求3所述的运载火箭组装、起竖及撤收方法，其特征在于，所述步骤二中芯级箭体进行整体起竖过程包括以下步骤：
步骤1：芯级运输起竖车驶入发射区预定区域；
步骤2：芯级箭体跟随安装于芯级运输起竖车上的起竖臂整体翻转900；
步骤3：调整芯级箭体与发射台相对位置满足要求后，松开锁紧装置；
步骤4：通过起竖臂上设置的拉杆总成使芯级箭体下移，完成芯级箭体与发射台的对接；
步骤5：芯级箭体与起竖臂之间连接的承力点脱离，起竖臂回倒至原位，芯级运输起竖车驶离发射区；
步骤6：通过发射台回转运动，使其上方的芯级箭体同步旋转一定角度至助推捆绑点面向助推运输起竖车预定区域一侧为止。
5.如权利要求4所述的运载火箭组装、起竖及撤收方法，其特征在于，所述步骤三中助推箭体起竖后与芯级箭体进行定位和捆绑组装的过程包括以下步骤：
步骤1：助推运输起竖车搭载助推箭体驶入发射区预定区域；
步骤2：助推箭体跟随安装于助推运输起竖车上的起竖臂整体翻转90°；
步骤3：通过安装于起竖臂上的调整装置调节助推箭体与芯级箭体的相对位置；
步骤4：当助推与芯级捆绑点位置满足要求后，将前后捆绑点连接；
步骤5：松开起竖臂上的锁紧装置以及助推箭体与起竖臂间连接的承力点，然后起竖臂回倒至原位，助推运输起竖车依次驶离发射区；
步骤6：通过发射台回转运动，使其上方的芯级箭体同步旋转一定角度至助推捆绑点面向助推运输起竖车预定区域一侧为止；
步骤7：待助推运输起竖车运输另外一组助推箭体至发射区后，重复步骤1～5，直至完成另外一组助推箭体与芯级箭体之间的捆绑组装。
6.如权利要求5所述的运载火箭组装、起竖及撤收方法，其特征在于，所述步骤五中助推箭体撤收的过程包括以下步骤：
步骤1：空载助推运输起竖车分别驶入发射区预定区域；
步骤2：同步调整助推运输起竖车上的起竖臂翻转90°；
步骤3：调整助推运输起竖车吊点位置，使其位于拟撤收助推箭体轴线正上方；
步骤4：将助推运输起竖车与助推箭体间承力点进行连接并预紧；
步骤5：将助推箭体与芯级箭体前后捆绑点脱离；
步骤6：通过锁紧装置将助推箭体与助推运输起竖车的起竖臂固定，然后起竖臂回倒至原位，助推运输起竖车依次驶离发射区；
步骤7：通过发射台回转运动，使其上方的箭体同步旋转一定角度至助推捆绑点面向助推运输起竖车预定区域一侧为止；
步骤8：将助推箭体卸载至指定地点后，助推运输起竖车空载返程，分别驶入发射区预定区域；
步骤9：重复上述步骤2～6，直至完成剩余助推箭体与芯级箭体之间的逆向撤收。
7.如权利要求6所述的运载火箭组装、起竖及撤收方法，其特征在于，所述步骤六中芯级箭体撤收的过程包括以下步骤：
步骤1：芯级运输起竖车空载驶入发射区预定区域；
步骤2：芯级运输起竖车上的起竖臂整体翻转900；
步骤3：将芯级箭体与起竖臂之间连接的承力点连接并预紧；
步骤4：将芯级箭体与发射台之间的连接松开；
步骤5：通过起竖臂上设置的拉杆总成使芯级箭体整体上移，使芯级箭体与发射台的脱离；
步骤6：通过锁紧装置将芯级箭体与芯级运输起竖车固定，然后起竖臂回倒至原位，芯级运输起竖车驶离发射区。
8.如权利要求4所述的运载火箭组装、起竖及撤收方法，其特征在于，所述发射台由发射台基座和回转部组成，回转部建造在发射台基座之上，回转部在发射台基座上实现周向的转动。
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