一种反推火箭整流罩头罩俘获装置及其俘获方法

摘要

本发明公开了一种反推火箭整流罩头罩俘获装置，其包括椎体、头罩，所述椎体表面安装有一底座，所述底座上固定一俘获装置，所述底座通过轴结构与一吸力摆动装置的一端连接，所述吸力摆动装置的另一端固定在所述头罩上，所述头罩内安装有多个弹簧片；头罩打开过程中，所述吸力摆动装置被拉开吸收能量，保证头罩不脱离椎体，并最终被俘获装置俘获。本发明实现了整流罩头罩的可靠连接、快速打开和快速锁定，并且锁定状态对反推火箭推力矢量影响小于1%，其具有结构简单、锁定解锁可靠、制造加工方便、操作快速等优点。

说明书

 

技术领域

本发明涉及运载火箭的发射与空间碎片的有效控制等科技前沿领域，特别涉及一种针对小质量高速脱离物体的高可靠性的俘获装置及俘获方法。

背景技术

目前，我国运载火箭尚未实现对反推火箭整流罩空间碎片的有效控制，固体反推火箭整流罩头罩的设计也没有采取任何有效的碎片控制技术。固体反推火箭整流罩主要由头罩、锥部和壳体三部分组成，头罩材料为铝合金，通过弹簧片卡在整流罩锥部，头罩在火箭飞行过程中承受气动载荷及加热，在气动力作用下，头罩与整流罩锥部呈压紧状态，不会脱离；当反推火箭点火后，头罩被弹射出后，形成操作性空间碎片，存在撞击卫星的风险。为了保证卫星的安全和减少空间环境污染，需采取相应的措施对头罩进行有效控制。

对于反推火箭整流罩头罩碎片控制的研究，我国尚处在探索阶段，主要由航天一院和八院开展相关方面的研究。一院对CZ-2系列、CZ-3系列、CZ-4系列火箭各种型号反推火箭整流罩头罩结构进行了归纳统计，初步探索了一些头罩系留技术。八院的研究已取得一定进展，完成了反推火箭整流罩头罩内置解锁机构的地面原理验证试验。但内置解锁机构布局在头罩内侧，安装、操作极为不便，安装精度难于控制，对头罩打开造成不利影响，可靠性不能保证，无法实施到型号任务中。

 

发明内容

本发明旨在提供一种反推火箭整流罩头罩俘获装置。

本发明的一个方面为，一种反推火箭整流罩头罩俘获装置，其包括椎体、头罩，所述椎体表面安装有一底座，所述底座上固定一俘获结构，所述底座通过轴结构与一吸力摆动装置的一端连接，所述吸力摆动装置的另一端固定在所述头罩上；所述头罩内安装有多个弹簧片。

一些实施例中，所述吸力摆动装置为一波纹板簧片，其钣金两个以上的波纹，所述波纹用于吸收所述头罩打开时的部分能量。

一些实施例中，所述底座为一铰链座，其通过多个螺钉、一锥部垫板和一锥部衬板安装在所述椎体上。

一些实施例中，所述波纹板簧片通过一头部特型垫板、一加强垫板、一头部衬板和一压板固定在所述头罩上。

一些实施例中，所述头罩内安装有3个沿周向位置按90^○均匀分布的弹簧片,该弹簧片两端分别固定在所述头罩和椎体上。

一些实施例中，所述波纹板簧片与所述弹簧片共同作用将所述头罩约束在所述锥体上。

一些实施例中，所述轴结构包括所述波纹板簧片端部折弯后焊接的一安装孔和一设于所述铰链座上的轴。

本发明同时提供了该反推火箭整流罩头罩俘获装置俘获头罩的方法，包括以下步骤：

反推火箭工作时，火箭喷流作用在所述头罩内部，对所述头罩产生轴向作用力，当所述轴向作用力大于所述波纹板簧片与所述弹簧片的约束力时，所述头罩将被推离所述锥体向前运动，所述波纹板簧片随之伸长；

所述波纹板簧片伸长过程中在所述头罩上产生一个指向轴的拉力，所述头罩在火箭喷流作用力和该拉力共同作用下绕轴开始作旋转摆动运动，并在较短时间内脱离火箭羽流区；

所述头罩继续摆动至一定角度时所述波纹板簧片推开所述带钩卡箍，等待所述头罩砸到所述壳体后回弹时，所述波纹板簧片被所述带钩卡箍钩挂住，俘获所述头罩。

 

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明实现了整流罩头罩的可靠连接、快速打开和快速锁定，并且锁定状态对反推火箭推力矢量影响小于1%，其具有结构简单、锁定解锁可靠、制造加工方便、操作快速等优点。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

图1为本发明提供的反推火箭整流罩头罩俘获装置的结构示意图。

 

具体实施方式

本发明的思想：为了达到头罩可俘获的功效，本申请人在椎体靠近头罩上设置一底座，并在底座上设置一俘获结构，在头罩上设置一吸力摆动装置，头罩在火箭喷流作用力和该吸力摆动装置共同作用下开始作旋转摆动运动，并在较短时间内脱离火箭羽流区，并等待头罩砸到壳体后回弹时，卡入于所述俘获结构内。

　　后续的实施例中，俘获结构采用的是带钩卡箍，吸力摆动装置采用的是波纹板簧片，底座采用的铰链座7，以下仅是举例说明，并非用于局限于该具体的结构。

应用例：

本发明提供了一种反推火箭整流罩头罩俘获装置，其包括椎体1、头罩2，椎体1表面安装有一铰链座7，铰链座7主要是起到固定和连接作用。铰链座7在安装固定时，一般与椎体1的外表面吻合，其铰链座7上可固定安装有带钩卡箍9及轴结构。一种固定连接实现方式为：铰链座7通过多个螺钉、锥部垫板10和锥部衬板11安装在椎体1上。

带钩卡箍9呈类似U型结构，其底部直接安装在铰链座7上，其两端与底部形成一容置空间，以便后续能够俘获该头罩2，为了方便俘获该头罩2，其两端的端部向容置空间内以一定倾斜角度向内弯曲延伸设置，以便更方便的卡接该波纹板簧片6，从而俘获该头罩2。其两端的端部也可以采用软性材质制成。

铰链座7通过轴结构与波纹板簧片6的一端连接，波纹板簧片6的另一端固定在头罩2上，头罩2内安装有多个弹簧片3，波纹板簧片6通过头部特型垫板4、加强垫板13、头部衬板12和压板5固定在头罩2上;波纹板簧片6上钣金两个以上的波纹，所述波纹用于吸收头罩2打开时的部分能量，轴结构包括波纹板簧片6端部折弯后焊接的一安装孔和一设于铰链座7上的轴8，头罩2内安装有3个沿周向位置按90^○均匀分布的弹簧片3,弹簧片3两端分别固定在在头罩2和椎体1上；波纹板簧片6与弹簧片3共同作用将头罩2约束在锥体1上。

在本实施例中，波纹板簧片6材料用2mm厚的不锈钢钢板制成，其波纹高20mm，宽10mm，波纹板簧片端部的安装孔直径为8.5mm。

本实施例提供的反推火箭整流罩头罩俘获装置，其俘获头罩的方法包括如下步骤：

反推火箭工作时，火箭喷流作用在头罩2内部，对头罩2产生轴向作用力，当轴向作用力大于波纹板簧片6与弹簧片3的约束力时，头罩2将被推离锥体1向前运动，波纹板簧片6随之伸长；

波纹板簧片6伸长过程中在头罩2上产生一个指向轴的拉力，头罩2在火箭喷流作用力和该拉力共同作用下绕轴开始作旋转摆动运动，并在较短时间内脱离火箭羽流区；

头罩2继续摆动至一定角度时波纹板簧片6推开带钩卡箍9，等待头罩2砸到壳体1后回弹时，波纹板簧片6被带钩卡箍钩9挂住，俘获头罩2。

本发明实现了整流罩头罩的可靠连接、快速打开和快速锁定，并且锁定状态对反推火箭推力矢量影响小于1%，其具有结构简单、锁定解锁可靠、制造加工方便、操作快速等优点。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。