海上自航式火箭发射和火箭回收平台的制作方法

本发明属于航天运载设备

背景技术：

1、在陆地用火箭发射卫星，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、在陆地上无法回收火箭，不能重复使用。

本发明能克服背景技术的不足，提供两种大型或超大型海上浮动平台，一种是火箭发射平台(有发射平台；火箭组装和存放平台；指挥测控平台)，一种是火箭回收平台(能回收垂直伞降火箭；垂直燃料反冲火箭和滑翔降落火箭)能在海上进行高频率发射火箭和回收火箭。

技术实现要素：

发明目的：提供结构简单、制造容易(不是用船或者钻井平台改装)使用廉价的海上火箭发射平台和火箭回收平台，到赤道附近的公海上发射火箭和回收火箭，大大降低发射风险和发射成本，提高发射频率和成功率。

技术方案：海上发射火箭和回收火箭的重要技术之一是平台的三维立体稳度，他包括浪涌产生的上下浮动和摇晃，包括巨大的洋流产生的水平位移。本发明采用潜浮压载水柜下潜和二维多点推进方法，确保平台达到所需的三维稳度。

1、采用永远不沉的浮力甲板体。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。在陆地工厂做成这样的单元模块，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移动航行，既可以发射火箭，又可以回收火箭。

2、单体模块的连接是采用面式连接机构榫卯板，按需要将多个模块拼接在一起，进行任意放大，如图3。

这种任意拼接放大模式，无吨位限制，可以提供很长的滑行跑道，最适用于回收滑翔式火箭(此平台可以安放在陆地、更适合放在水里做空港码头)。

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、平台(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就能下潜。整体水柜的侧立面是钢质榫卯板连接机构，耐压抗形变。

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。钢管内注满pu硬泡发泡剂，使其成为泡沫实芯钢管，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。

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(包括火箭发射时的反冲推力)，确保平台任何时候都不会沉没。

4、能下潜到一定的深度悬停，提供火箭发射时需要的稳度。

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。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，避开浪涌产生的巨大浮力变化对平台的影响，使平台更平稳安全。发射火箭时，打开潜浮压载水柜底部的电控电动阀门，海水会自动灌入水柜，水柜下潜至需要的深度，以保证平台在火箭发射时需要的稳度。

5、有四种潜浮悬停工作模式。

①实心的火箭发射底座。下潜到甲板体的下底紧贴海水面悬停。甲板体提供大部分发射时所需要的浮力和应急时的浮力。

②空心带排气孔的火箭发射底座。下潜到甲板体下底距离水面有一定的高度时悬停(高出水面一些)，让火箭产生的高温气体冲向海水，让海水吸收火箭发射时的高温能量，避免烧毁其他设备。

③台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。此时的潜浮压载水柜要上浮一些，让顶层的甲板体高于浪头，避开浪头对平台的侵袭，确保安全。

④自航移动时，关闭进水阀门，打开排水阀门和排水泵，排空水柜中的水，平台整体上浮，最大限度减小航行阻力。

6、采用正后方的前进或者后退(倒车)推进和左右两侧横向定位推进的多点位推进方式，确保平台水平方向的二维稳定性。

巨大的洋流会使平台发生水平位移，采用卫星定位和电脑遥控对平台实施动态定位。平台正后方的电控电动推进系统，可使平台前后移动，左右两侧的多点位电动推进系统可使平台左右横向移动。

7、平台可以原地360度水平转动，(只开动左右两侧的航行推进器，反向推进)。以调整回收滑翔式火箭时的跑道方向。

8、本发明采用化整为零，化难为易的多点位推进方式，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，还在平台左右两侧安装数多个推进系统(左右两侧的推进器有一半安装在水柜上底之上，用于火箭发射定位时左右横向推进，调整定位，叫定位推进器。另一半安装在水柜左右两侧，水柜的底部，用于前后推进，叫做航行推进器)。转场自航时，平台全体上浮，后面的主推进器和左右两侧的航行推进器同时推进。就像龙舟赛的龙舟多桨划行一样快速移动，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、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，能提供足够的火箭发射和应急安全浮力。

③平台安装足够的防沉安全气囊(我们另有防沉救生安全气囊技术)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。

10、平台整体四周采用外飘甲板，便于安装多点推进器，还能压制浪头，反射浪花，防止拥高的浪花溅上甲板。

11、平台的固定。需要固定在某一处时(不太深的海域)，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，有永久浮力的甲板体等多重防沉措施。

2、制造使用成本低廉，没有舰船或者传统钻井平台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。

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。

5、平台有左、右、后三面多点位推进系统，能进行前后左右的动态定位，结合潜浮压载水柜的下潜功能，平台能确保火箭发射或者回收所需要的三维立体稳度。

6、平台有三面多点位推进的高速自航能力。

7、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，潜浮压载水柜(1)有一面是圆弧上翘的船头型，便于航行。

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。是做为平台的中间模块，可以任意拼接放大，

8、具有强大的使用功能。这个平台可以任意拼接放大，没有吨位限制，吃水深度和稳度可调，浮力应力特别均衡，能做火箭发射平台；能做火箭组装存放平台；能做指挥测控、生活基地(能做空港海港基地)。能回收垂直伞降火箭；能回收垂直燃料反冲式火箭或者滑翔式火箭。是最理想的海上移动或者固定的火箭发射和回收平台。能大大降低火箭发射的风险和成本，提高发射的频率和成功率。

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。可以安装核电站，有核电站的强大电能，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，成为海上可移动的火箭发射和回收基地。

9、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，优于任何舰船和钻井平台的改装品。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。

把卯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。

水柜的上底要用较厚的甲板钢，因为他要焊接桁架承接上面的全部重量。

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，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。

火箭发射点处的桁架要做特别加重处理。

空间式桁架做好以后，铺装底层甲板。

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)。然后铺上足够厚度的隔热阻燃的石棉板、耐火砖等，最后铺上甲板。

6、火箭发射基座。

火箭发射基座有实心的和空心的两种。实心的发射基座应该在铺装好的石棉板、耐火砖甲板上再做进一步的防火耐高温处理。

空心的发射基座要在做顶层甲板体(3)时，预留出排气孔，让火箭发射时的高温气体从排气孔冲入海面。

7、模块按用途分为三种型号，生产时要按需分别加工。

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。

8、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。

另外在平台左右两侧的潜浮压载水柜甲板上，安装数个定位推进器，使平台能够左右移动，确保定位准确。

9、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。

10、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。