一种海上卫星发射和火箭回收平台的制作方法

本发明属于航天设备和卫星发射、火箭回收装备。

背景技术：

1、用火箭在陆地发射卫星，发射距离远，燃料消耗大，运载能力小，入轨角度有限，成功的风险大，成本高。

2、火箭在发射时推进剂燃烧会产生大量的有毒有害物质，会对居住的陆地环境造成影响；火箭子级脱如果落掉在陆地上会产生危险，所以火箭的飞行路线受到相当大的限制，发射机会受限。

3、赤道是距离地球同步轨道最近的地方，所以到赤道附近的公海上发射卫星，能最大限度的利用地球自转的能量增加火箭的推动力，大大提高运载能力，同时火箭飞行距离近，入轨准确，不需要二次变轨，节约燃料。

4、赤道附近公海无人居住，发射火箭不受安全限制，不会对居住环境造成影响，发射几率高。

5、在陆地上回收不到脱落的一级火箭，无法重复使用。

6、航母受吨位限制，不能提供大的平台，只能使用舰载机，无法搭载预警机等大型飞机和更多的战斗机。无法搭载坦克、气垫船、远程火箭炮等大型登陆作战武器进行登陆作战；更不能发射火箭或者人造卫星。而且航母的制造、使用、维护费用极高，还有沉没的风险。

本发明能克服背景技术的不足，提供一种多功能大型或超大型海上平台，既有超过航母的强大使用功能，又能在海上发射卫星(火箭)，还能回收火箭。

技术实现要素：

发明目的：1、提供结构简单、制造容易、使用廉价、不需要维修保养的海上固定或者移动卫星发射平台和火箭回收平台，到赤道附近的公海上发射卫星和回收火箭，大大降低卫星发射风险和发射成本，提高发射成功率。

2、提供使用方便灵活、多用途、有强大使用功能的超级航母或者海上浮岛基地

技术方案：1、采用永远不沉的浮力主体。本平台无船体船舱，用漂浮性最好的低密度硬质聚氨酯泡沫(简称pu硬泡)，做成永久性浮力甲板体，用钢质榫卯板做外壳兼面式连接机构，结合潜浮压载水柜和空间式桁架托起甲板。如此在陆地工厂做成单元模块，模块运到海上以后像拼接泡沫地垫一样，将模块按需拼接放大，组成具有永久漂浮性的大型或超大型水上平台。平台可以固定在某一处无人值守，也可以安装数多个常规发动机推进器高速度移动航行。

2、采用面式连接机构榫卯板，按需要将多个模块拼接在一起，如图3。本发明的面式连接机构，优于传统的线式(焊接)或者点式(螺栓或铆接)连接，能充分分散应力，拼接方便快捷、刚性，牢固耐用。

为了确保连接牢固，模块拼接以后要对接缝表面进行焊接。

3、模块有三层结构：

第一层是有潜浮功能的潜浮压载水柜，由数多个彼此独立的密闭小水柜组成，平时全部是中空的密闭箱体，排水量＞整体平台的重排水量，具有相当大的浮力，需要下潜时给水柜注水下潜。整体水柜的侧立面是钢质榫卯板连接机构。

第二层是用钢管焊接成的空间式桁架，用来连接支撑上层的甲板体。钢管焊接好以后要钻孔注入pu硬泡发泡剂(特别注意：注入发泡剂时要从中下部注入，最顶端要有排气孔)，使钢管成为泡沫实芯钢管，能增加钢管的刚性强度和耐腐蚀性，能防止震动时钢管产生的共鸣噪音，同时还有浮力。

卫星发射处的桁架要做特别加固处理。

第三层是有永久浮力的甲板体，其侧立面是钢质榫卯板连接机构，内容物是pu硬泡。设计排水量≥整个平台的重排水量(包括卫星发射时的反冲推力)。

发射卫星时，潜浮压载水柜下潜至海水正好没过桁架，让甲板体的下底紧贴海水面。甲板体提供大部分发射时所需要的浮力和应急时的浮力。

4、有多重防沉安全功能。

①潜浮压载水柜的设计排水量要＞整个平台的重排水量。其排空水时的浮力，完全可以浮起平台航行移动。

另外采用化整为零的方式，每个单元模块的潜浮压载水柜都有数十个彼此独立密闭的小水柜组合而成。不能因为部分小水柜损坏而失去整个水柜的浮力。

②第三层的甲板体是不怕漏气、不怕进水、具有永久浮力的漂浮性泡沫实体，能提供足够的卫星发射和应急安全浮力。

③平台安装足够的防沉安全气囊作为足够的储备浮力。防沉安全气囊有民用的充气防沉气囊，有军用型永远不沉的泡沫实心固体气囊，可选择使用。安全气囊在应急时能快速释放浮起整个平台。

5、能下潜到一定的深度，达到要求的稳定性。

发射卫星(火箭)时，平台需要一定的稳定性。本平台特别大，比舰船平稳很多。

另外采用给潜浮压载水柜加水的方法，在发射卫星时可以向潜浮压载水柜注水，使其下潜到一定深度，确保需要的稳定性。

台风时的大风大浪，能产生巨大的浮力变化，会影响平台稳定甚至造成破坏。根据阿基米德定律可知，当物体全部没入水中，体积不再发生变化时，其浮力不再发生变化。平台采用潜浮压载水柜，用给水柜加水的方法，让水柜潜入水面以下，避开浪涌产生的巨大浮力变化对平台的影响，使平台更安全。

6、采用液位控制器调整控制平台的浮力大小、潜浮或者悬停。水柜潜入水下以后呈悬浮状态，必须让其悬停。根据潜艇成熟的下潜、上浮技术，往潜浮压载水柜中加水，就能使装备下潜，将水柜中的水排出，就能上浮。用投入式液位控制器(无锡造)，控制水柜里面的水量，进而控制水柜的下潜、上浮、或者悬停在一定位置。

7、采用外飘甲板，压制浪头，反射浪花，防止拥高的浪花溅上甲板。

8、需要作为移动型的平台时，可采用多点推进系统快速移动航行。本发明采用化整为零，化难为易的多点推进方式，用成熟的常规发动机做航行动力。除了在平台正后方安装多个主推进以外，还可以在平台左右两侧外飘甲板(8)上安装数多个推进系统，全方位、同时推进。就像龙舟赛的龙舟多桨划行一样快速移动，还能原地360度调头(只开动两侧的推进器，反向推进)。既能避开高、大、难、贵的大型发动机难题，又能达到很高的航行速度。更重要的是，战时炸毁几个发动机也照样航行，有很高的生存能力和安全性。

9、平台的固定。需要固定在某一处时，采用螺旋自攻式地质锚桩(河北省黄骅产土质螺旋自攻地锚，无锡产海底岩石螺旋自攻锚桩)和锚缆固定平台

有益效果

1、平台不会沉没，有多重防沉措施。即使第一层的潜浮压载水柜全被鱼雷炸毁，还有桁架和第三层的甲板体浮力在，甲板体的浮力泡沫被炸光了，还有防沉安全气囊的浮力在，还可以用储备的模块快速拼接出新的平台。

2、制造使用成本非常低廉，没有舰船或者航母那么复杂的结构和复杂的设备。不移动时，不消耗任何燃料能源，不用维护保养，一次下水终身使用。

3、高度的模块化设计，构造简单，易于生产。有铣床、刨床、焊机和聚氨酯高压发泡机就能生产出成品模块。安装更是简单，就像拼接泡沫地垫一样，用起吊设备吊起来，由上向下沿着榫卯轨道槽插入即可。

4、平台能根据需要下潜或上浮调整吃水深度和稳度。在发射卫星(火箭)或者遇到台风大浪时，关闭潜浮压载水柜的排水阀门，打开进水阀门和水泵，给水柜注水，开始下潜，当水柜潜入水中一定的深度时，水柜底部的液位控制器压力值达到设定值，控制器断开注水水泵电路，停止注水，平台停止下潜，同时液位控制器控制水柜悬停在水面以下，避开浪涌。这时浪涌对桁架的浮力变化作用有限，能避开浪涌的侵袭破坏，使平台更平稳安全。移动航行时，关闭进水阀门和注水水泵，打开排水阀门和排水水泵，排空潜浮压载水柜里面的水，全体上浮，减小航行阻力。

5、具有方便灵活的使用方式。模块有三种型号，根据不同需要选择不同型号任意拼接。

第一种是船头型1号模块。图7。其特点是，模块的浮力主体(1)(2)有一面是圆弧上翘的船头型，便于航行。可以安装推进器，一个模块单兵使用。也可以配合其他模块，纵向一字拼接，组成一路纵队，便于航行。例如，选用1号模块和2号模块拼接，1号模块做船头，2号模块做船身和船尾。船身的2号模块外飘甲板，一个在左侧外飘，下一个就在右侧外飘，如此交错，拼接成一路纵队，外飘甲板上全部安装多个推进器，形成左右两侧和尾部的多点推进，能达到高速机动航行。平台上可以装载着其他众多模块，高速机动到指定位置以后再扩大拼接。

第二种是一面带外飘甲板的2号封边模块。图9，图10。是做为平台周围封边用。

第三种是四面全是榫卯连接板的3号模块。图2，图8。是做为装备的中间模块，可以任意拼接放大，

6、具有强大的使用功能。这个装备可以任意拼接放大，没有吨位限制，吃水深度和稳度可调，浮力应力特别均衡，是最理想的海上移动或者固定的卫星(火箭)发射和回收平台。能大大降低卫星发射的风险和成本，提高发射的频率和成功率。

能作为海上浮动工厂，可以在平台上组装储存火箭。

能为宇宙飞船等航天器提供海上观测测控站。

依托岸边、岛礁、礁盘或者暗礁，用螺旋自攻地质锚桩固定平台，可建成固定的基地，可同时设置风力或者太阳能混合发电站或者核电站，可建海水淡化厂，能作为海上军民两用的机场起降各种大型飞机、深水海港码头、物流仓储补给基地、旅游基地、救援基地和军事基地。还能拼接成跨海浮桥

需要自航的移动平台，就在前方安装1号船头模块，在尾部和左右两侧的外飘甲板上，安装数十个常规推进器同时推进，犹如龙舟赛上的龙舟多桨划行一样，巨大的装备也能高速机动航行。有发电站的强大电能，可以设置油电混合动力推进系统辅助移动航行，能使平台有很高的航速，成为海上可移动的空港、海港码头和军事基地。

平台能搭载大量各种战斗机和气垫船、水陆两栖坦克，远程火箭炮等重型装备和人员，直接靠近海岸登陆作战，不用再花巨资去制造昂贵的各种航母以及舰载机和登陆舰

7、无论是在海洋国土建设，海上资源开发，海上人道主义救灾以及战略上的国土守卫、防御、进攻，平台都能发挥巨大的作用。

8、简单的构造、低廉的造价、强大的使用功能，不会沉没的优良品质，优于任何舰船和同类平台。是国家应该广泛应用和战略储备的重要装备(平时储存起来，需要时运到到海上快速拼接使用)。

说明书附图：共有说明书附图10幅，共10页。

附图说明

图1是海上卫星发射和火箭回收平台鸟瞰图。

图中(1)是潜浮压载水柜。

(2)是桁架。

(3)是有永久浮力的甲板体。

图2是潜浮压载水柜(1)和甲板体(3)的俯视图。

图3是九个模块拼接以后的俯视图。其他模块的拼接以此类推。

图4是连接用的榫卯板上端端头俯视图。

图5是连接机构四块全等型榫卯板组装连接方式俯视图。四个角相邻榫卯板相接处的缝隙是特意留出来指示榫卯板的连接方式，不是头对头的对接，是按着图示的方式、顺序，头顶侧相互垂直接，围成一个正方形，用高强度保护焊焊接，不能有一点形变。

图6是连接机构锁紧系统(6)，榫卯板上碰珠锁处剖面图。

①是榫头上的碰珠锁主体及锁膛内的压缩弹簧和碰珠。

②是榫槽内碰珠锁锁孔。

图7是1号船头模块竖剖正视图。

图中(1)是潜浮压载水柜。

(2)是桁架。(3)是顶层甲板体。(5)是连接机构榫卯板。(8)是外飘甲板。

图8是3号中间模块竖剖正视图。

图中(1)是潜浮压载水柜。

(2)是桁架。

(3)是顶层甲板体。

(5)是连接机构榫卯板。

图9是2号带外飘甲板的封边模块竖剖正视图。

图中(1)是潜浮压载水柜。

(2)是桁架。

(3)是顶层甲板体。

(5)是连接机构榫卯板。

(8)是外飘甲板。

图10是2号带外飘甲板的封边模块俯视图。

图中(4)是顶层甲板。

(8)是外飘的甲板。

具体实施方式

平台是由众多个模块拼接而成，也可以单个模块使用。每个模块的大小尺寸可根据用途、载重量和所在海域的海况以及生产加工能力、运输吊装条件来决定。为了叙述方便具体，这里以单元模块尺寸长30米×宽30米×高18米为例进行说明。

潜浮压载水柜整体长30米×宽30米×高6米，这个尺寸的水柜排水量全部下潜时约为5000多吨。

上层甲板体的整体长30米×宽30米×高3米，这个尺寸的浮力甲板体排水量约为2700吨打开防沉安全气囊的浮力则更大。

1、做模块连接机构-榫卯板。

本发明的连接机构是刚性的榫卯结构，历史上俗称万年牢。用较厚的(厚度＞30mm)耐腐蚀、抗形变的高强度钢板，用刨床、铣床，在同一个版面上(不是在端头)加工出榫(又叫做榫头)和卯(又叫做榫槽)榫的尺寸要＜卯的尺寸0.1mm-1mm。

榫卯有许多种，这里以燕尾榫卯为例。这里把这种在同一个平面版面上有榫卯的板，命名为榫卯板。榫卯板的长、宽、厚度以及榫卯的大小尺寸，可根据不同需要和吊装、运输条件而定。榫和卯可以加宽，无需这样密集。

把榫卯板的榫头和榫槽的棱角都加工成圆的，便于拼接插入和分散应力。榫卯板使用时榫槽是上下方向竖着的。这里把连接上底一端的榫卯板端头叫做榫卯板的上端头，相对的一端叫做下端头。上下端头的榫卯都做较大一些的倒楞斜面，以便于拼接时顺利插入。

2、做定位锁系统。

为了安装拼接时能准确到位并防止拼接后相邻模块的上下窜动，要进一步锁紧相接的模块，这里用大型碰珠锁(也可以用伸缩式舌簧锁人工操作，为叙述方便，这里用碰珠锁)进行定位锁紧。

除了拐角处的榫头以外，在其余所有榫头上做碰珠锁主体。在榫卯板的榫头背面，钻一个通透的圆孔，圆孔直径略小于碰珠直径0.1mm。再在同一个圆心，同一个方向钻一个大于碰珠直径1mm的同心圆孔，不能钻成通透的，要留出1-2mm的球面型厚度，作为限定碰珠，不让碰珠出去。在大孔内加工出螺丝扣，用来做碰珠锁的盖板螺母。碰珠用高硬度材质。碰珠弹簧要用最强的弹簧钢，具有永久性、强弹力。打好孔以后，放入碰珠，压入弹簧，拧上盖板，构成碰珠锁主体。图6中的①。

在与碰珠对应的榫槽内做出锁孔，其锁孔直径＜碰珠直径2-3mm＝锁孔深度，图6中的②。为了强有力地锁紧相连的模块，碰珠锁可以设置很多。

当两个模块上下插入拼接到位时，碰珠锁会自动卡住定位，弹簧的压力顶住碰珠，碰珠顶住锁孔，使榫卯紧密结合，将两个模块锁紧。

在榫卯板下端的榫槽内，由端头处开始，做出由深到浅的碰珠导引槽，端头导引槽最深处的深度＝碰珠的半径。导引槽的作用在于能使模块拼接的初始阶段，榫卯能轻松无阻力地顺利插入。

3、做出第一层潜浮压载水柜。

水柜是长30米×宽30米×高6米的扁方体，四个侧立面是水平方向长是30米，宽(竖向，箱体的高)是6米的全等的榫卯板，榫卯板上的榫和卯是左右排列、榫槽是竖着用的，榫卯朝外，平面朝里。四块榫卯板的连接组装方式必须严格按照图5所标示的90°侧对头焊接。(按照说明书附图5所示和附图说明操作)。上下底是镶嵌在榫卯板围成的正方形内焊接。首先用榫卯板焊好四个侧立面，围成长30米×宽30米×高6米的扁方形箱体，在箱体内镶嵌焊出下底。在下底上焊出25个6米长×6米宽×6米高，彼此独立密闭的小水柜，组成整体模块的潜浮压载水柜(1)。

每个小水柜的底都有进水口和排水口，进水口和排水口都安装电动阀门和潜水泵(最好是水泵阀门一体泵)，用来给水柜注水和排水。

另外在每个小水柜底部安装一个投入式液位探头控制器(中国无锡制造)。这个液位探头控制器是控制水泵掌控悬停的。

每个小水柜顶部安装一个常开的排气管道兼作电缆管廊直通顶层甲板。

水柜内壁喷涂聚脲防腐防漏涂料。这种聚脲防漏涂料具有极强的附着力和极强的堵漏拉力。是目前最好的防腐防漏涂料。

4、在潜浮压载水柜(1)的上底做出空间式桁架(2)。

桁架的高度和跨度，因用途来确定。桁架的承重横梁和承重立柱用加重型钢材，其他的用普通的，所有钢管焊接完以后，都要注入足量的发泡剂，使其成为泡沫实心钢管。桁架四周边缘的模块与模块之间的连接处，要安装足够的柱角法兰盘，用来拼接之后的连接紧固。

卫星发射点处的桁架要做特别加重处理。

空间式桁架做好以后，铺装甲板。

为了使连接更牢固，模块拼接后对模块接缝、桁架接头进行焊接。

5、做出甲板体(3)。

甲板体(3)可以直接在桁架上做，也可以做好以后吊装在桁架上，这里以后者为例进行说明。

先做出箱体。箱体的尺寸为长30米，宽30米，高3米(尺寸根据不同所需的浮力确定)。箱体的四个侧立面是水平方向长30米，竖直方向高3米(箱体的高)的全等的榫卯板，榫卯板上的榫和卯是左右排列、榫槽是竖着用的，榫卯朝外，平面朝里。四块榫卯板的连接组装方式必须严格按照图5所标示的90°侧对头焊接。(按照说明书附图5所示和附图说明操作)。上下底是镶嵌在榫卯板围成的正方形内焊接。

首先用榫卯板焊好四个侧立面，围成个30米×30米×3米的正方形箱体，在箱体内镶嵌焊出下底。

在下底上焊接出25个6米长×6米宽×3米高的无盖箱体(像田字格栅一样)。

分别在每个小箱体内壁用高压聚氨酯喷涂机喷涂一层低密度硬质聚氨酯发泡剂(简称pu硬泡)进行防水密封。等pu硬泡发泡硬化以后，再从箱体底部开始，多次分层喷涂pu硬泡至满箱。每一次喷涂都要等上一次的发泡结束硬化以后进行。

另外，也可以在箱体内壁喷涂pu硬泡密封以后，用成品pu硬泡泡沫块或者eps(聚苯泡沫)闭孔泡沫块体进行填充。其方法是喷涂一薄层pu发泡剂作为粘接填缝剂，然后铺一层泡沫块体，再喷涂一层pu发泡剂，以此反复像砌砖一样填满箱体空间(所有的pu硬泡和eps泡沫都必须是阻燃的)。然后铺上一层隔热阻燃的石棉板，最后铺上甲板。

甲板上可按需要，铺装飞机跑道或者卫星发射底座等等。

6、模块按用途分为三种型号

1号船头模块的四个侧面，有一个面是圆弧外飘的船头型(船头的甲板可以做成上翘的，利于飞机起飞)，其余三个侧立面是连接机构榫卯板(5)。如图7。

2号模块是顶层甲板有一侧面是圆弧外飘甲板(8)，其余三个侧立面是榫卯板(5)。如图9.

3号模块是中间模块。四个侧立面均为榫卯板连接机构(5)。如图8。

7、多点推进系统。

除了在平台尾部安装多个主推进系统以外，还在平台左右两侧外飘甲板上安装数多套推进系统，就像龙舟赛上的龙舟有几十个桨划行一样，能让装备快速的移动航行。

8、防沉救生安全气囊是另外两项专利产品，有民用型充气的，有军用型不怕漏气的泡沫实心固体气囊，可以选装。

9、如果做为半潜船运送大型舰艇或者隐蔽型的航母编队母港(航母等舰船可以进入平台的甲板下面隐蔽停靠)，空间式桁架要做得跨度更宽、更高一些。