一种中大型固体运载火箭海上热发射方法与流程

1.本发明涉及运载火箭海上发射技术领域，特别涉及一种中大型固体运载火箭海上热发射方法。


背景技术：

2.低轨互联网星座的快速发展对于运载火箭的一箭多星快速组网发射能力提出了迫切需求，固体运载火箭因其可长期贮存、发射准备时间短、保障要求低、响应速度快等特点，对于满足卫星批量快速发射需求具有明显技术优势。同时海上发射方式因其与国家现有发射场资源无冲突，不占用发射工位，受其它发射任务影响和限制小，具备更强的高频发射潜力。因此采用固体运载火箭进行海上发射，对于满足日益增长的多星快速组网发射能力需求具有重要意义。
3.发明人在日常实践中，发现现有的技术方案具有如下问题：
4.对于海上发射方式，国内目前只开展过长征十一号小型固体运载火箭的冷发射实践，对于中大型固体运载火箭尚无发射先例与解决方案。中大型固体运载火箭因其尺寸和重量均较大，难以采用冷发射方式执行发射。
5.因此，如何提出一种能够实现中大型固体运载火箭的海上热发射方法，是本领域目前急需解决的问题。


技术实现要素：

6.为解决上述技术问题，本技术提供一种中大型固体运载火箭海上热发射方法，能够实现中大型固体运载火箭的海上热发射，填补了我国运载火箭海上热发射的方法空白，可实现中大型固体运载火箭在海上的快速响应灵活发射，为进一步提高我国卫星发射能力开拓了新的技术方向。
7.一种中大型固体运载火箭海上热发射方法，包括以下实施步骤：
8.发射船准备，发射船侧边与码头对接并利用缆绳系固，铺设登船钢板；
9.火箭登船，将火箭固设于起竖装置上，通过运输车辆将起竖装置和火箭的组合体从码头水平转运至发射船上，起竖装置与发射台连接固定，撤除登船钢板；
10.发射船就位，发射船机动至预定的海上发射点位停泊；
11.火箭起竖，使用起竖装置将火箭起竖翻转至发射台上，然后起竖装置后倒至水平状态，解除起竖装置与发射台的连接，运输车辆携带起竖装置退出；
12.火箭发射，火箭连接测发控系统，进行发射前测试，测试正常后执行发射。
13.优选的，所述发射台设置于所述发射船甲板上；所述发射台下部的甲板上挖设有导流槽；导流槽内部设置导流锥。
14.优选的，所述导流锥采用双边倒流方式；所述导流锥高度范围为3m至5m；所述导流槽深度范围为7m至10m。
15.优选的，所述发射台包括台面和多个用于支撑所述台面且高度可调的支腿；所述
支腿固设于所述台面的下方；所述发射台的中心具有与所述导流槽连通的通孔。
16.优选的，所述起竖装置包括起竖臂、抱环、起竖油缸、发射台对接锁紧机构和用于对竖直状态下所述火箭的轴向进行承托的火箭托盘；所述抱环固定于所述起竖臂，用于抱紧放置于所述起竖装置上的所述火箭；所述火箭托盘固设于所述起竖臂的尾端，且与所述抱环位于同一直线上；所述发射台对接锁紧机构设置于所述运输车辆长度方向的尾端，与所述起竖臂铰接；所述起竖油缸一端与所述起竖臂侧面铰接，另一端与所述运输车辆铰接。
17.优选的，所述起竖装置与所述发射台之间具有定位机构。
18.优选的，所述发射台对接锁紧机构包括用于调节所述定位机构高度的高度调节部件；所述高度调节部件设置于所述发射台对接锁紧机构的两侧。
19.优选的，在所述发射船准备阶段，所述发射船甲板与码头的间隙控制在100mm至300mm，所述发射船甲板与码头的高差控制在
±
200mm。
20.优选的，所述登船钢板的厚度范围为40mm至80mm。
21.优选的，所述运输车辆上设置有用于与所述起竖装置相连的且能够拆卸的固定连接机构。
22.与现有技术相比，本技术至少具有以下有益效果：
23.1.本发明提供的一种中大型固体运载火箭海上热发射方法，填补了我国运载火箭海上热发射的方法空白，可实现中大型固体运载火箭在海上的快速响应灵活发射，为进一步提高我国卫星发射能力开拓了新的技术方向。
24.2.本发明提供的一种中大型固体运载火箭海上热发射方法，火箭的水平转运和登船仅需使用运输车辆实现，火箭的起竖和转载至发射台仅需使用起竖装置实现，使用的工装工具结构简单，工作可靠，成本低廉。
25.3.本发明提供的一种中大型固体运载火箭海上热发射方法，利用起竖装置可以实现火箭的起竖并转载至发射台，无需汽车吊、桁吊、火箭吊具等配套设施设备进行起竖和转载操作保障，可以降低发射保障设备要求，减少发射前技术准备工作时间，降低发射成本。
26.4.本发明提供的一种中大型固体运载火箭海上热发射方法，利用内部设置有导流锥的进行导流，可将火箭热发射时产生的燃气排导至船体以外，减小火箭起飞阶段燃气对船体的力冲击和热冲击，改善火箭起飞阶段的气动载荷环境，提高火箭海上发射起飞阶段的安全性，同时满足发射船多次使用的要求。
附图说明
27.后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附
28.图中：
29.图1为本发明的整体流程示意图；
30.图2为本发明实施例中发射船准备状态的示意图；
31.图3为本发明的发射船上导流槽和导流锥示意图；
32.图4为本发明实施例中起竖装置的结构示意图；
33.图5为本发明实施例中火箭登船状态示意图；
34.图6为本发明的火箭起竖过程示意图；
35.图7为本发明的火箭起竖到位状态示意图；
36.图8为本发明的火箭发射前状态示意图。
37.其中，上述附图包括以下附图标记：
38.10、发射船；11、甲板；12、发射台；13、导流槽；14、导流锥；20、码头；30、登船钢板；40、运输车辆；50、起竖装置；51、起竖臂，52、抱环，，53、起竖油缸，54、发射台对接锁紧机构，60、火箭，70、地面测发控系统。
具体实施方式
39.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术具体实施例及相应的附图对本技术技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
40.本实施例提供的一种中大型固体运载火箭海上热发射方法，如图1至图8所示，包括以下实施步骤：
41.步骤s1、发射船10准备，发射船10侧边与码头20对接并利用缆绳系固，铺设登船钢板30。
42.具体的，发射船10侧边与码头20对接，发射船10缆绳系固于码头20上，铺设登船钢板30。发射船10的甲板11上安装有发射台11，发射台11的中心具有与导流槽13连通的通孔，发射台11下部的甲板12上挖有导流槽13，导流槽13内部设置有导流锥14，导流锥14顶端朝向发射台11中心的通孔。导流锥14采用双边倒流方式，导流锥14高度范围为3m至5m，深度范围为7m至10m。导流槽13和导流锥14的形状和尺寸根据火箭60起飞级固体发动机技术参数和发射船10可用空间进行设计确定。发射船10的甲板11与码头20的间隙控制在100mm至300mm，发射船10的甲板11与码头20的高差控制在
±
200mm。登船钢板30的厚度范围为40mm至80mm。运输车辆40优选为平板车。
43.本实施例中，导流槽13的深度为7m，高度为3m。登船钢板30的尺寸根据发射船10船体尺寸、运输车辆40尺寸以及运输车辆40登船过程中的载重进行设计确定。在本实施例中，登船钢板30的厚度为50mm。
44.步骤s2、火箭60登船，将火箭60固设于起竖装置50上，通过运输车辆40将起竖装置50和火箭60的组合体从码头20水平转运至发射船10上，起竖装置50与发射台12连接固定，撤除登船钢板30。
45.具体的，起竖装置50包括起竖臂51、抱环52、起竖油缸53、发射台对接锁紧机构54和用于对竖直状态下火箭60的轴向进行承托的火箭托盘，火箭托盘固设于起竖臂51的尾端，且其与抱环52位于同一直线上。火箭托盘与火箭60底部固定连接。发射台对接锁紧机构54设置于运输车辆40长度方向的尾端，起竖臂51与发射台对接锁紧机构54铰接。抱环52固定于起竖臂51，用于抱紧放置于起竖装置50上的火箭60。起竖油缸53用于提供起竖臂51的起竖动力，其一端与起竖臂51侧面铰接，另一端与运输车辆40铰接。起竖臂51、抱环52、起竖油缸53的结构及承载能力根据火箭60的起竖载荷进行设计确定。
46.火箭60置于起竖装置50上，运输车辆40将起竖装置50和火箭60的组合体从码头20
水平转运至发射船10的指定位置上，起竖装置50通过发射台对接锁紧机构54与发射台12连接固定，撤除登船钢板30。运输车辆40上设置有用于与起竖装置50相连的且能够拆卸的固定连接机构，该固定连接机构优选为螺栓或快拆卡扣。发射台对接锁紧机构54具备高度调节功能，依靠高度调节功能实现其与发射台12相对高度的调节。发射台对接锁紧机构54的具体方案与发射台12方案进行联合设计确定。起竖装置50与发射台12之间具有定位机构。在本实施例中，定位机构采用定位销和定位孔。
47.起竖装置50与发射台12连接固定时，首先对发射台对接锁紧机构54进行高度调节，使发射台对接锁紧机构54上的定位销与发射台12上的定位销孔对正，之后发射台对接锁紧机构54锁止。运输车辆40开进到位后，使发射台对接锁紧机构54上的定位销插入发射台12上的定位销孔中，发射台对接锁紧机构54与发射台12采用螺栓固定连接。
48.步骤s3、发射船10就位，发射船10机动至预定的海上发射点位停泊。
49.具体的，预定海上发射点可以是近岸海域，也可以是远海区域，具体由具体的火箭发射任务要求以及发射船的发射点位适应能力确定。停泊的方式可以是锚泊方式，可以是动力定位方式，也可以是坐底方式。停泊的方向由火箭60发射前在发射船10上的停放方向和火箭60的发射方向要求确定。
50.步骤s4、火箭60起竖，使用起竖装置50将火箭60起竖翻转至发射台12上，然后起竖装置50后倒至水平状态，解除起竖装置50与发射台12的连接，运输车辆40携带起竖装置50退出。
51.具体的，起竖过程中，起竖装置50的抱环52夹紧火箭60箭体，起竖油缸53正向启动，驱动起竖臂51由水平状态转为竖直状态，通过抱环52带动火箭60由水平状态起竖为竖直状态，并使火箭60通过火箭托盘落于发射台12的台面上。起竖完成后，抱环52打开，起竖油缸53反向启动，驱动起竖臂51由竖直状态回倒为水平状态，之后拆除发射台对接锁紧机构54与发射台12间的连接螺栓，运输车辆40携带起竖装置50退出，转移至发射船10上的安全区域停放。
52.步骤s5、火箭60发射，火箭60连接测发控系统，进行发射前测试，测试正常后执行发射。
53.具体的，地面测发控系统70以方舱形式置于甲板11上，位于导流槽13导流方向的侧向，距导流槽13一定距离，避免发射阶段沿导流槽13导出的燃气对地面测发控系统70造成损害。发射前测试包含火箭60的外观检查、发射前调平、发射流程测试等火箭60发射前的通用测试流程。
54.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
55.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根
据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。
56.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
57.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。