一种大型固体火箭海上热发射支持系统及发射方法

技术领域

本发明涉及火箭发射技术领域，更为具体来说，本发明为一种大型固体火箭海上热发射支持系统及发射方法。

背景技术

世界上唯一存在过的固体火箭海上热发射平台系统为二十世纪七十年代，意大利航天局和美国NASA在非洲肯尼亚外海，利用圣马可海上发射平台(石油钻井平台改装)进行了“侦察兵”小型固体火箭的海上热发射。

采用石油钻井平台改装的海上发射平台可为火箭提供类似于陆地发射场的稳固、可靠发射场坪，通过海底电缆连接发射场坪和控制平台系统。这种海上发射平台存在着无法根据卫星发射需求不同任意选择发射点位、对发射海域的海洋深度有比较严格的要求、平台系统无法快速转移等缺点。

除了上述的火箭海上热发射方式，还有一种火箭海上发射方式，那就是火箭海上冷发射方式，当固体火箭采用冷发射形式进行海上发射时，可利用发射筒为火箭提供可靠的扶稳支持，克服复杂海况导致的晃动发射环境。

随着更大直径、更大起飞重量的固体火箭的成功研制(发动机直径大于2.5m)，在海上采用发射筒进行冷发射的模式具有发射筒研制周期长、发射筒研制费用高、需要进行关键技术攻关、射后发射筒状态恢复困难等缺点，已经不满足新型固体火箭海上发射的需求，所以急需研制一套可用于实现大型固体火箭海上热发射的发射支持系统。

发明内容

为解决背景技术中存在的技术问题，本发明创新地提供了一种大型固体火箭海上热发射支持系统，可以机动至海上任意发射地点，克服了运输和发射过程中海浪横摇和纵摇的影响，提高了火箭海上发射的可靠性，并简化了火箭发射流程。

为实现上述的技术目的，本发明实施例公开了一种大型固体火箭海上热发射支持系统，包括发射船，所述发射船上安装有：

发射平台，设于发射船的船尾甲板上，用于在海上运输时固定火箭，并在发射前完成指定动作，所述指定动作包括火箭起竖动作和回平动作；

起竖控制舱，其内置有控制系统单机，用于接收第一远程控制指令并通过CAN总线控制发射平台执行指定动作，所述第一远程控制指令包括火箭起竖指令和回平指令；

发射控制舱，用于在发射前通过KCD电缆将第一远程控制指令向起竖控制舱转发，在发射时通过控制电缆将第二远程控制指令向火箭转发，所述第二远程控制指令包括火箭电池激活指令和火箭点火指令；

铁轨，设置为两根，两根所述铁轨固定于发射船的船尾甲板上且对应位于发射平台两侧；

防护保温棚，沿所述铁轨移动，用于在海上运输时移动所述防护保温棚将火箭遮盖并提供可控的室内环境，在发射前移动所述防护保温棚将火箭露出；

油电动力舱，用于为发射平台、起竖控制舱、发射控制舱和防护保温棚的运行提供动力；

承载平台，焊接固定于发射船的船尾，承载平台上设有导流孔，所述导流孔下方设有导流器，当火箭起竖到位时，火箭正好处于承载平台的导流孔正上方；

锚定装置，用于发射船航行至发射地点时将发射船的停泊位置稳定。

进一步的，本发明一种大型固体火箭海上热发射支持系统，其中所述发射平台包括停放支撑平台、起竖托架和发射台，所述停放支撑平台固定于发射船的船尾甲板上，停放支撑平台的一端与发射船船尾的边缘对齐，所述起竖托架位于停放支撑平台上方，起竖托架包括起竖臂和上框体，所述起竖臂铰接于停放支撑平台靠近发射船船尾的一端，所述停放支撑平台和起竖臂之间铰接有起竖油缸，所述上框体固定于起竖臂上方，起竖臂和上框体之间形成容纳火箭的腔体，所述发射台垂直设置于起竖臂与停放支撑平台铰接的一端形成一个L形结构，发射台与上框体相抵，火箭放置在所述腔体内，发射台与火箭的尾端相连，且发射台设有容火箭尾焰通过的通过孔。

进一步的，本发明一种大型固体火箭海上热发射支持系统，其中所述起竖臂和上框体的内周壁上均沿轴向间隔设置两道滑轨，每道滑轨上均等间隔滑动设有多块适配器，每块所述适配器的内表面与火箭的外侧壁相抵，适配器的外表面与滑轨相抵，当火箭发射时所述适配器沿滑轨滑动，当火箭脱离起竖臂和上框体时所述适配器与火箭脱离。

进一步的，本发明一种大型固体火箭海上热发射支持系统，其中所述防护保温棚包括棚体和升降棚门，所述棚体的下端设有行走机构，所述行走机构控制棚体在铁轨上移动，棚体内设有空调系统和照明系统，所述空调系统为火箭提供温度、湿度和盐雾浓度可控的室内环境，所述照明系统用于棚体内的照明，所述升降棚门包括前棚门和后棚门，所述前棚门可升降的安装于棚体的前侧，所述后棚门可升降的安装于棚体的后侧。

进一步的，本发明一种大型固体火箭海上热发射支持系统，其中所述油电动力舱包括变压器、配电柜和油源泵站，所述变压器与发射船上安装的发电机组电性连接，所述变压站与配电柜电性连接，所述油电动力舱通过配电柜向所述油源泵站、发射平台、起竖控制舱、发射控制舱和防护保温棚的用电设备供电，所述油源泵站为发射平台火箭起竖和回平时提供高压油液。

进一步的，本发明一种大型固体火箭海上热发射支持系统，其中所述发电机组设置为两组，两组所述发电机组互为冗余设置。

进一步的，本发明一种大型固体火箭海上热发射支持系统，其中所述承载平台为包括上层平台和下层平台的框架结构，所述导流孔设置于上层平台的中央，所述导流器固定在下层平台，所述导流器处于导流孔的正下方，用于将火箭发射时产生的尾焰从下层平台的两侧导出。

进一步的，本发明一种大型固体火箭海上热发射支持系统，其中所述上层平台和下层平台通过支撑柱连接，上层平台和下层平台的边缘处均设有护栏，上层平台的一侧设有梯口，上层平台和下层平台之间设有直梯，所述直梯的上端与上层平台的梯口处固定连接，直梯的下端与下层平台固定连接。

进一步的，本发明一种大型固体火箭海上热发射支持系统，其中所述锚定装置设置为四个，四个所述锚定装置分别设置于发射船甲板的四个角。

本发明实施例还提供了一种大型固体火箭海上热发射方法，该方法包括如下步骤：

S1：利用全箭吊具将火箭吊装至发射平台的起竖臂内；

S2：通过锁紧螺栓组将火箭箭体的尾端与发射平台的发射台固定连接；

S3：将发射平台的上框体与起竖臂固定连接，使起竖臂和上框体抱紧箭体；

S4：通过转运车将装有火箭的发射平台以公路水平运输的方式转运至码头；

S5：将装有火箭的发射平台转运至停靠在码头的发射船；

S6：将发射平台固定在发射船的船尾甲板，并将发射平台固定在两条铁轨之间的发射船的甲板上，且让发射平台尾端与发射船的尾端对齐，保证火箭起竖时发射台的通过孔与承载平台的导流孔正对；

S7：移动防护保温棚，将发射平台整体罩在防护保温棚内，调整棚内温度、湿度和盐雾浓度直至达到海上运输要求；

S8：当发射船航行至海上指定坐标时打开锚定装置抛锚直至发射船的停泊位置坐标稳定；

S9：移除防护保温棚，将发射平台整体露出；

S10：拆除锁紧螺栓组，解除火箭与发射台的刚性连接；

S11：发射控制舱接收到火箭起竖指令后通过KCD电缆转发至起竖控制舱，之后起竖控制舱通过CAN总线将火箭起竖指令转发至发射平台，控制发射平台执行火箭起竖动作；

S12：发射控制舱接收到火箭电池激活指令后控制火箭电池激活，等待发射；

S13：发射控制舱接收到火箭点火指令后控制火箭点火，并利用导流器将火箭尾焰进行双边排导；

S14：火箭发射完成后，发射控制舱接收到回平指令后通过KCD电缆转发至起竖控制舱，之后起竖控制舱通过CAN总线将回平指令转发至发射平台，控制发射平台执行回平动作。

本发明与现有技术的区别在于：将与大型固体火箭海上热发射相关的部件全部安装在发射船上，利用发射船可以将火箭机动至海上任意发射地点，利用发射平台可以在运输时对火箭进行固定，克服了运输和发射过程中海浪横摇和纵摇的影响，利用防护保温棚可以火箭海上运输过程中不受海况影响，利用锚定装置将发射船可靠固定在发射地点，在发射时利用起竖控制舱、发射控制舱和油电动力舱配合完成火箭发射，提高了火箭海上发射的可靠性，并简化了火箭发射流程，利用承载平台可以为火箭喷射的燃气流提供导流，避免出现燃气流反箭情况，火箭发射后可迅速恢复至火箭发射前的状态，节约了火箭海上热发射的成本。

附图说明

图1为本发明一种大型固体火箭海上热发射支持系统的结构示意图；

图2为本发明一种大型固体火箭海上热发射支持系统中发射船和承载平台的连接结构示意图；

图3为本发明一种大型固体火箭海上热发射支持系统中导流器的连接结构示意图；

图4为本发明一种大型固体火箭海上热发射方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明的一种大型固体火箭海上热发射支持系统进行详细的解释和说明。

如图1所示，本发明实施例公开了一种大型固体火箭海上热发射支持系统，包括发射船1，发射船1上安装有发射平台2、起竖控制舱3、发射控制舱4、铁轨5、防护保温棚6、油电动力舱7、承载平台8和锚定装置9。

其中：

发射平台2，设于发射船1的船尾甲板上，用于在海上运输时固定火箭，并在发射前完成指定动作，指定动作包括火箭起竖动作和回平动作。

更为具体地，发射平台2包括停放支撑平台21、起竖托架和发射台24。将停放支撑平台21固定于发射船1的船尾甲板上，让停放支撑平台21的一端与发射船1船尾的边缘对齐，并让起竖托架位于停放支撑平台21上方。起竖托架包括起竖臂22和上框体23，将起竖臂22铰接于停放支撑平台21靠近发射船1船尾的一端，在停放支撑平台21和起竖臂22之间铰接有起竖油缸，让上框体23固定于起竖臂22上方，使起竖臂22和上框体23之间形成容纳火箭的腔体，发射台24垂直设置于起竖臂22与停放支撑平台21铰接的一端，使发射台24和起竖臂22组合形成一个L形结构(即发射台24与起竖臂22垂直连接，发射台24与起竖臂22的连接位置在起竖臂22与停放支撑平台21铰接的一端)，发射台24与上框体23相抵，将火箭放置在腔体内，发射台24与火箭的尾端相连，且发射台24设有容火箭尾焰通过的通过孔。在初始状态下，起竖油缸处于缩回状态，此时起竖臂22横卧在停放支撑平台21上，火箭通过全箭吊具吊装至起竖臂22内，将火箭的尾端与发射台24固定连接，当火箭与发射台24固定后将上框架固连在起竖臂22的上方，此时火箭尾端与发射台24固定连接，火箭的箭体通过起竖臂22和上框架进行抱紧，可以实现火箭在四级海况下的运输，有效克服了海浪的横摇和纵摇影响。当火箭发射时，起竖油缸伸出，起竖臂22在起竖油缸的推动下进行起竖，此时火箭扔处于起竖臂22与上框架内，起竖完毕后将火箭尾端与发射平台2的刚性连接接触，在起竖臂22和上框架的作用下，可以在三级海况下克服海浪横摇和纵摇影响完成火箭发射，起到扶稳作用，克服海浪晃动对火箭发射造成的不良影响。

为了保证火箭发射时的稳定性，在起竖臂22和上框体23的内周壁上均沿轴向间隔设置两道滑轨，并在每道滑轨上均等间隔滑动设有多块适配器，让每块适配器的内表面与火箭的外侧壁相抵，适配器的外表面与滑轨相抵，当火箭发射时适配器沿滑轨滑动，火箭脱离起竖臂22和上框体23时适配器与火箭脱离。也就是说，适配器设置为多道，每道适配器由四块组成，每块适配器与滑轨滑动配合。在实际应用时，适配器通常设置为三道，这三道适配器分别处于箭体的上、中和下部，进而通过每个部位的四个适配器对箭体进行周向的固定。在发射时这三道适配器沿滑轨向上运动且始终与箭体接触，保障火箭在离开起竖臂22之间始终保持初始发射方向不变，当火箭与起竖臂22脱离时，三道适配器与箭体脱离。

起竖控制舱3，其内置有控制系统单机，用于接收第一远程控制指令并通过CAN总线控制发射平台2执行指定动作，第一远程控制指令包括但不限于火箭起竖指令和回平指令。

发射控制舱4，用于在发射前通过KCD电缆41将第一远程控制指令向起竖控制舱3转发，在发射时通过控制电缆42将第二远程控制指令向火箭转发，第二远程控制指令包括但不限于火箭电池激活指令和火箭点火指令。

第一远程控制指令和第二远程控制指令通过发射控制舱4上安装的信号接收天线接收，通过设置起竖控制舱3和发射控制舱4，可在后方通过移动终端实现一键式起竖、发射和回平，实现火箭远程无线起竖、点火和火箭无人值守发射，大大简化了火箭发射流程。上述的移动终端可以为笔记本电脑或后台控制终端等。

如图2所示，铁轨5，设置为两根，两根铁轨5固定于发射船1的船尾甲板上且对应位于发射平台2两侧。铁轨5从发射船1的甲板延伸至承载平台8，位于承载平台8的铁轨5上开有电缆孔51，电缆孔51用于在必要时通过电缆。

防护保温棚6，沿铁轨5移动，用于在海上运输时移动防护保温棚6将火箭遮盖并提供可控的室内环境，在发射前移动防护保温棚6将火箭露出。

更为具体地，防护保温棚6包括棚体和升降棚门，棚体的下端设有行走机构，行走机构控制棚体在铁轨5上移动。棚体内设有8台空调系统和20组照明系统，空调系统为火箭提供温度、湿度和盐雾浓度可控的室内环境，照明系统用于棚体内的照明，升降棚门包括前棚门和后棚门，前棚门可升降的安装于棚体的前侧，后棚门可升降的安装于棚体的后侧。在海上运输阶段，防护保温棚6的前棚门和后棚门全部降下，将火箭全部罩在保护保温棚内，为火箭提供温度、湿度和盐雾浓度可控的环境；在进入发射极端，首先解除防护保温棚6行走机构的电机抱闸，升起后棚门，行走机构驱动防护保温棚6，实现保温棚的快撤离。

油电动力舱7，用于为发射平台2、起竖控制舱3、发射控制舱4和防护保温棚6的运行提供动力。

更为具体地，油电动力舱7包括变压器、配电柜和油源泵站。变压器利用供电电缆12与发射船1上安装的发电机组11电性连接，变压站与配电柜电性连接，油电动力舱7通过配电柜配合配电电缆71向油源泵站、发射平台2、起竖控制舱3、发射控制舱4和防护保温棚6的用电设备供电，油源泵站通过油管72向发射平台2火箭起竖和回平时提供高压油液。为了保障发射船1供电的稳定性，将发电机组11设置为两组，并将两组发电机组11互为冗余设置，当其中一组发电机组11出现故障时可以启动另一组发电机组11进行替换。

承载平台8，焊接固定于发射船1的船尾，承载平台8上设有导流孔81，导流孔81下方设有导流器82，当火箭起竖到位时，火箭正好处于承载平台8的导流孔81正上方。

更为具体地，如图3所示，承载平台8为包括上层平台和下层平台的框架结构，导流孔81设置于上层平台的中央，导流器82固定在下层平台，导流器82处于导流孔81的正下方，导流器82将火箭发射时产生的尾焰从下层平台的两侧导出。通过以上设置可以对燃气流进行可靠的排导，避免火箭发射的燃气流对发射平台2、发射船1等造成严重烧蚀。将承载平台8固定于发射船1的船尾，当承载平台8经多次发射烧蚀严重后，可与发射船1分离，更换新的承载平台8，而无需对发射船1进行更新，大大节约了发射成本。

为了便于检修，将上层平台和下层平台通过支撑柱连接，在上层平台和下层平台的边缘处均设有护栏83，并在上层平台的一侧设有梯口，上层平台和下层平台之间设有直梯84，直梯84的上端与上层平台的梯口处固定连接，直梯84的下端与下层平台固定连接。

锚定装置9，用于发射船1航行至发射地点时将发射船1的停泊位置稳定。

为了保障发射船1的稳定，将锚定装置9设置为四个，并将四个锚定装置9分别设置于发射船1甲板的四个角。

本实施例实现了大型固体火箭从海上冷发射到海上热发射的跨越，火箭可随发射船1机动至任何海域进行发射，即可实现低纬度发射，利用地球自转力提高火箭的运载能力，又可选择火箭落区，避免对人员及地面房屋等产生损伤。

如图4所示，本发明实施例还提供了一种大型固体火箭海上热发射方法，该方法包括如下步骤：

S1：利用全箭吊具将火箭吊装至发射平台2的起竖臂22内；

S2：通过锁紧螺栓组将火箭箭体的尾端与发射平台2的发射台24固定连接；

S3：将发射平台2的上框体23与起竖臂22固定连接，使起竖臂22和上框体23抱紧箭体；

S4：通过转运车将装有火箭的发射平台2以公路水平运输的方式转运至码头；

S5：将装有火箭的发射平台2转运至停靠在码头的发射船1；

S6：将发射平台2固定在发射船1的船尾甲板，并将发射平台2固定在两条铁轨5之间的发射船1的甲板上，且让发射平台2尾端与发射船1的尾端对齐，保证火箭起竖时发射台24的通过孔与承载平台8的导流孔81正对；

S7：移动防护保温棚6，将发射平台2整体罩在防护保温棚6内，调整棚内温度、湿度和盐雾浓度直至达到海上运输要求；

S8：当发射船1航行至海上指定坐标时打开锚定装置9抛锚直至发射船1的停泊位置坐标稳定；

S9：移除防护保温棚6，将发射平台2整体露出；

S10：拆除锁紧螺栓组，解除火箭与发射台24的刚性连接；

S11：发射控制舱4接收到火箭起竖指令后通过KCD电缆41转发至起竖控制舱3，之后起竖控制舱3通过CAN总线将火箭起竖指令转发至发射平台2，控制发射平台2执行火箭起竖动作；

S12：发射控制舱4接收到火箭电池激活指令后控制火箭电池激活，等待发射；

S13：发射控制舱4接收到火箭点火指令后控制火箭点火，并利用导流器82将火箭尾焰进行双边排导；

S14：火箭发射完成后，发射控制舱4接收到回平指令后通过KCD电缆41转发至起竖控制舱3，之后起竖控制舱3通过CAN总线将回平指令转发至发射平台2，控制发射平台2执行回平动作。

本实施例的方法，可以适用于大型固体火箭海上热发射，可以机动至海上任意发射地点，解决了运输和发射过程中海浪横摇和纵摇的问题，提高了火箭海上发射的可靠性，可以实现一键式发射，简化了火箭发射流程，可进行低纬度发射，并可选择火箭残骸落区，还可实现重复发射，节约发射成本。

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”、“径向”、“周向”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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

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至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明实质内容上所作的任何修改、等同替换和简单改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。