一种起竖电驱系统及发射台架

技术领域

本发明涉及起竖电驱系统的技术领域，尤其涉及一种起竖电驱系统及发射台架。

背景技术

海上发射作为未来不可或缺的一种发射模式，无论是使用固体运载火箭还是液体运载火箭执行发射任务，海上发射台架使用起竖后发射的方式，是较为理想的使用模式，可以充分避免因恶劣海况带来的不可预知的安全问题。

然而，相关技术中，发射台架的起竖电驱动系统结构较为复杂，且系统集成成本较高。

针对上述问题，本发明提供一种起竖电驱系统及发射台架。

发明内容

本发明提供一种起竖电驱系统及发射台架，旨在降低起竖电驱动系统结构的复杂程度以及降低系统集成成本。

本发明上述的有益效果通过下述方案实现：

第一方面，本发明提供了一种起竖电驱系统，其特征在于，包括：

电源装置，包括电源端口、以及与所述电源端口相连的配电设备；

驱动装置，包括依次相连的电机、卷筒以及竖起架，所述电机与所述电源装置相连，当所述电源装置给所述电机供电时，所述电机驱动所述卷筒往第一方向转动，所述竖起架竖起来；

刹车装置，用于控制所述卷筒停止转动；

主控制装置，与所述刹车装置信号相连，用于控制所述刹车装置工作。

进一步地，所述驱动装置包括电机控制器，所述电机控制器与所述电机相连；

所述电机控制器的数量为两个，分别为第一电机控制器和第二电机控制器，且所述第一电机控制器和所述第二电机控制器并联；

所述电机的数量为两个，分别为第一电机和第二电机；

所述卷筒的数量为两个，分别为第一卷筒和第二卷筒；

所述第一电机控制器、第一电机和第一卷筒依次相连；

所述第二电机控制器、第二电机和第二卷筒依次相连。

进一步地，所述驱动装置包括第一减速器和第二减速器；

所述第一减速器设置在所述第一电机和所述第一卷筒之间；

所述第二减速器设置在所述第二电机和所述第二卷筒之间。

进一步地，所述电源装置包括整流单元，所述整流单元与所述驱动装置相连。

进一步地，所述第一电机控制器和所述第二电机控制器分别与所述整流单元相连；

所述第一电机控制器和所述整流单元之间设有第一制动电阻；

所述第二电机控制器和所述整流单元之间设有第二制动电阻。

进一步地，所述配电设备的数量为两个，分别为第一配电设备和第二配电设备，所述第一配电设备与所述整流单元相连；所述第二配电设备与所述主控制装置相连。

进一步地，所述第二配电设备与所述主控制装置之间设置有电源转换装置。

进一步地，所述起竖电驱系统还包括通信系统，在所述通信系统中，所述主控制装置分别与所述第一电机控制器、所述第二电机控制器、所述配电设备、所述整流单元以及电源转换装置通信相连。

进一步地，所述刹车装置的数量为两个，分别为第一刹车装置和第二刹车装置，且所述第一刹车装置用于控制所述第一卷筒停止转动，所述第二刹车装置用于控制所述第二卷筒停止转动。

进一步地，所述第一刹车装置包括第一碟刹和第一抱刹；所述第一碟刹设置在所述第一卷筒的转盘，所述第一抱刹设置在所述第一减速器；

所述第二刹车装置包括第二碟刹和第二抱刹；所述第二碟刹设置在所述第二卷筒的转盘，所述第二抱刹设置在所述第二减速器

第二方面，本发明提供一种发射台架，所述发射台架包括如第一方面任一所述的起竖电驱系统。

本发明提供了一种起竖电驱系统，起竖电驱系统包括电源装置、驱动装置、刹车装置以及主控制装置。电源装置包括电源端口、以及与所述电源端口相连的配电设备。驱动装置包括依次相连的电机、卷筒以及竖起架，所述电机与所述电源装置相连，当所述电源装置给所述电机供电时，所述电机驱动所述卷筒往第一方向转动，所述竖起架竖起来。刹车装置，用于控制所述卷筒停止转动。主控制装置与所述刹车装置信号相连，用于控制所述刹车装置工作。本发明通过电机驱动卷筒，可以实现钢丝绳牵拉竖起架，使竖起架起竖，该结构以及控制逻辑简单，且起竖电驱系统的集成成本低。

上述的非惯用的优选方式所具有的进一步效果将在下文中结合具体实施方式加以说明。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例提供的一种起竖电驱系统结构；

图2为本发明一实施例提供的起竖电驱系统结构的通信系统的架构；

图3为本发明一实施例提供的驱动装置的部分结构示意图。

附图符号说明：10、电源装置；100、驱动装置；11、电源端口；101、配电设备；12、第一配电设备；13、第二配电设备；14、第一刹车装置；15、第二刹车装置；102、整流单元；104、第一电机控制器；105、第二电机控制器；106、第一制动电阻；107、第二制动电阻；108、第一电机；109、第二电机；110、第一减速器；111、第二减速器；112、第一碟刹；113、第一抱刹；114、第二抱刹；115、第二碟刹；116、第一卷筒；117、第二卷筒；118、第一主控制器；119、第二主控制器；120、辅助设备；121、第一电源转换模块；122、第二电源转换模块。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”“轴向”、“周向”、“径向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

相关技术中，发射台架的起竖电驱动系统结构较为复杂，且系统集成成本较高。有鉴于此，本发明提供一种起竖电驱系统及发射台架。

下面结合附图，详细地说明本发明非限制性的实施方案。

如附图1所示，为本发明一实施例中所述起竖电驱系统的结构示意图。本发明起竖电驱系统可应用于需要起竖的设备，例如火箭的发射台架，发射台架用于将水平放置的火箭，起竖至垂直位置或起竖至火箭与地面呈一定的角度。起竖电驱系统可以适应多种工作场合，包括在技术厂房内使用、火箭转运过程中使用、在发射船靠岸时使用以及发射船出海以后使用。从图中可知，起竖电驱系统包括电源装置10、驱动装置100、刹车装置以及主控制装置。

电源装置10包括电源端口11、以及与电源端口11相连的配电设备101。电压端口用于连接电源，电源可以是交流电源，也可以是直流电源，示例性地，电压端口连接交流电源。电源装置10与电源的高压架空线路可以是三相三线制、或三相四线制，可提高兼容性，使起竖电驱系统可在不同的输电线路的发射船上使用。发射船用于发射火箭。示例性地，电源可以是380V交流电流。当架起竖电驱系统使用380V交流供电架构进行搭建时，具备快速集成、电路架构简单、维护方便、成本低的技术优势。当起竖电驱系统使用高压直流供电进行搭建，可极大的减少对交流供电功率的使用需求，具智能化高的技术优势。

驱动装置100包括依次相连的电机、卷筒以及竖起架(图中未标识)，电机与电源装置10相连，当电源装置10给电机供电时，电机驱动卷筒往第一方向转动，竖起架竖起来。示例性地，卷筒设有钢丝绳，钢丝绳连接竖起架，火箭设置在竖起架上。第一方向是指卷筒收卷钢丝绳的方向。当电机驱动卷筒往第二方向转动，竖起架放下去，竖起架处于水平位置。第二方向是指卷筒松开钢丝绳的方向。第一方向与第二方向为相反方向，例如当第一方向为逆时针时，第二方向为顺时针；反之，当第一方向为顺时针时，第二方向为逆时针。第一方向与第二方向的具体设置可根据实际情况设置，在此不限定。

刹车装置用于控制卷筒停止转动。当卷筒在转动时，刹车装置可以防止卷筒转动，从而让卷筒停止转动。主控制装置与刹车装置信号相连，用于控制刹车装置工作。电机驱动卷筒转动，当电机停止驱动卷筒转动时，卷筒会在惯性的作用下，继续转动。在需要卷筒停止转动时，主控制装置给刹车装置发送停止信号，刹车装置接收到停止信号后，干预卷筒转动，从而使卷筒停止转动。

从上述实施例可知，本发明起竖电驱系统通过电机驱动卷筒，可以实现钢丝绳牵拉竖起架，使竖起架起竖，该结构以及控制逻辑简单，且起竖电驱系统的集成成本低。

在一实施例中，所述驱动装置100包括电机控制器，所述电机控制器与所述电机相连，所述电机控制器用于控制电机工作。例如，在电机需要驱动卷筒往第一方向转动时，电机控制器发送第一信号给电机，电机接收第一信号后，驱动卷筒往第一方向转动。电机控制器的数量为两个，分别为第一电机控制器104和第二电机控制器105，且第一电机控制器104和第二电机控制器105并联。电机的数量为两个，分别为第一电机108和第二电机109。卷筒的数量为两个，分别为第一卷筒116和第二卷筒117。第一电机控制器104、第一电机108和第一卷筒116依次相连。第二电机控制器105、第二电机109和第二卷筒117依次相连。即竖起架通过两个卷筒起竖，这样，竖起架起竖时，有两个卷筒的着力点，起竖时较平稳。

主驱动装置100和电机驱动器可以包括任何合适的具有数据处理能力和/或指令执行能力的处理器件。例如，主驱动装置100可以采用可编程逻辑控制器(PLC)、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑阵列(PLA)、中央处理单元(CPU)、专用的集成电路(ASIC)、微控制单元(MCU)和其它形式的处理单元中的一种或几种的组合来实现。例如，主驱动装置100可以是起竖电驱系统中的主控芯片，即主控MCU。

在一实施例中，为了降速同时提高电机输出扭矩，减速同时降低了负载的惯量。卷筒驱动装置100包括第一减速器110和第二减速器111。第一减速器110设置在第一电机108和所述第一卷筒116之间。第二减速器111设置在第二电机109和所述第二卷筒117之间。

起竖电驱系统采用钢丝绳牵拉起竖架，使用第一电机控制器104控制第一电机108启动、加减速，带动第一减速器110驱动卷筒转动，可以将牵拉竖起架的钢丝绳盘在卷筒上，从而实现竖起架的起竖或下放动作。同样地，第二电机控制器105、第二电机109、第二减速器111、第二卷筒117遵循同样的传动路径。

在一实施例中，电源装置10包括整流单元102，整流单元102与所述驱动装置100相连。将工作频率固定的交流电转换为直流电，以供给后端的第一电机控制器104、第一电机108、第二电机控制器105和第二电机109使用。整流单元102可以选择多种形式，能够将三相交流电能转换为高压直流电能即可。

在电源装置10包括整流单元102，整流单元102与驱动装置100相连的设计基础上，第一电机控制器104和第二电机控制器105分别与所述整流单元102相连。第一电机控制器104和整流单元102之间设有第一制动电阻106。第二电机控制器105和整流单元102之间设有第二制动电阻107。若采用交流供电方式，由于整流单元102不具备储能的功能，需要配备第一制动电阻106和第二制动电阻107，第一制动电阻106和第二制动电阻107用于释放起竖过程中竖起架急停、减速等工况下出现的能量。

在一实施例中，配电设备101的数量为两个，分别为第一配电设备12和第二配电设备13。配电设备101是指挥电缆中各种用电单元合理分配电能的控制中心，是可靠接纳电源端口11输送的电源，正确馈出荷载电能的控制环节。配电设备101能合理的分配电能，方便对电路的开合操作。且配电设备101有较高的安全防护等级，能直观的显示电路的导通状态。第一配电设备12与整流单元102相连。第二配电设备13与主控制装置相连。起竖电驱系统具有两路电路，一路电路设置有电机控制器、电机等用电单元，另一路设有主控制装置等用电单元。

在上述实施例中，配电设备101的数量为两个，分别为第一配电设备12和第二配电设备13的设计基础上，第二配电设备13与主控制装置之间设置有电源转换装置。电源转换装置是指将一种信号转换成另一种信号的装置。示例性地，电源转换装置包括第一电源转换模块121和第二电源转换模块122。第一电源转换模块121将AC380V的电压转换为DC28V的电压。第二电源转换模块122将AC380V的电压转换为DC28V的电压。电源转换装置由第一电源转换模块121和第二电源转换模块122并联组成，并联电源模块数量由后端的使用电功率确定。为提升电源转换装置后端低压使用电器单元的控制用电可靠性，电源转换装置包括一组铅酸蓄电池，铅酸蓄电池与第一电源转换模块121、第二电源转换模块122并联。

如附图2所示，起竖电驱系统还包括通信系统，通信系统可以为CAN(controllerarea network)通信系统，是用CAN完成传输信息传输的系统。在通信系统中，主控制装置分别与第一电机控制器104、第二电机控制器105、配电设备101、整流单元102以及电源转换装置通信相连。示例性地，起竖电驱系统的通信系统覆盖起竖电驱系统所有单机，主控制装置包括第一主控制装置、第二主控制装置采集各单机工作状态、报警信息等。同时，第一主控制装置、第二主控制装置负责发送各类动作指令到各个单机，实现起竖电驱系统的各类动作。第一主控制装置、第二主控制装置与外网段连接，上报起竖电驱系统信息，接收启动电驱系统启动、停止、加速、减速等相关指令。第一主控制装置、第二主控制装置功能上互为备份，可以采用冷备份或热备份两种方式。

发射台架起竖电驱系统，通过CAN通信系统，能够将各单机的各类状态信息上报至主控制装置，主控制装置根据使用需求及单机状态，可以控制执行各单机的保护动作，系统安全性、智能化方面具备技术优势。

在一实施例中，刹车装置的数量为两个，分别为第一刹车装置14和第二刹车装置15，且第一刹车装置14用于控制第一卷筒116停止转动，第二刹车装置15用于控制第二卷筒117停止转动。

在刹车装置的数量为两个，分别为第一刹车装置14和第二刹车装置15的设计基础上，为确保钢丝绳牵拉起竖架的安全性，如附图3所示，第一刹车装置14包括第一碟刹112和第一抱刹113。第一碟刹112设置在第一卷筒116的转盘，第一抱刹113设置在第一减速器110。同样地，第二刹车装置15包括第二碟刹115和第二抱刹114。第二碟刹115设置在第二卷筒117的转盘，第二抱刹114设置在第二减速器111。使用刹车装置，同时使用第一碟刹112和第一抱刹113有助于提高安全性。起竖电驱系统启动流程中，先松开第一碟刹112，当卷筒形成一定转矩后，在松开第一抱刹113，实现电机的完整启动过程。停止起竖电驱系统的流程中，先控制卷筒运行至低速，靠起竖电驱系统进行制动，当卷筒完全停下后，使用第一碟刹112将卷筒锁住。使用第一抱刹113时，第一抱刹113的刹车片往刹车方向靠近第一减速器110，从而抵接第一减速器110，实现刹车的目的。同样地，使用第一碟刹112时，第一碟刹112的刹车片往刹车方向靠近第一卷筒116的转盘，从而抵接第一卷筒116的转盘，实现刹车的目的。

除此之外，起竖电驱系统包括辅助设备120，所述辅助设备120主要用于实现刹车、散热、能量泄放等功能。例如，辅助设备120包括拉力传感器、绳长编码器、刹车状态反馈接近开关等元器件。辅助设备120还包括由水泵、散热风扇、水箱、水管等组成的水冷散热设备用于实现为电机控制器和电机的散热、降温的功能。示例性地，采用钢丝绳牵拉起竖架，需要配备刹车装置，起竖电驱系统采用了高速抱刹和低速碟刹两种形式，即第一碟刹112、第二碟刹115为低速碟刹，第一抱刹113、第二抱刹114为高速抱刹。通过第一主控制装置、第二主控制装置分别控制第一刹车装置14的第一执行电路、第二刹车装置15的第一执行电路，从而分别驱动第一刹车装置14、第二刹车装置15，实现刹车功能。同时，为了保证竖起架在起竖过程中的控制精度及两组卷筒的同步性，辅助设备120中还配备了拉力传感器、绳长编码器、刹车状态反馈接近开关等元器件，第一主控制装置、第二主控制装置采集上述信号，实现闭环控制。由水泵、散热风扇、水箱、水管等组成的水冷散热设备用于实现为电机控制器和电机的散热、降温的功能。

起竖电驱系统在基材选择、元器件选型、箱体密封、表面处理等方面着重加强对海上高盐雾、高湿度的环境条件适应能力设计，具备环境适应性优秀的技术优势。架起竖电驱系统选用成熟单机产品集成，在满足海上发射起竖驱动功能需求的同时，成本优势明显。

除此之外，起竖电驱系统中所有单机元件均使用了冗余备份，即单台单机元件可以实现功能性能、多台同规格单机实现并联，在任意单机元件出现失效的情况下，不影响发射台架动作及动作时间，系统可靠性具备技术优势。

在本发明中，还提供一种发射台架，发射台架包括如上述实施例中，任一所述的起竖电驱系统。起竖电驱系统的结构以及有益效果已在上述实施例中一一阐述，由于发射台架包括起竖电驱系统，也包括上述起竖电驱系统的结构以及有益效果，在此不再赘述。

本发明中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理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权利要求范围之内。