地面缆索捕捉式航天火箭部件缓冲回收系统的制作方法

本发明属于航空航天技术领域，涉及一套用于航天火箭发射后，不进入空间且返回地面部件的减速、稳定姿态的地面回收系统，具体涉及减速塔、减速稳态缆索系统。

背景技术：

火箭回收技术是目前世界各国争相研发的前沿航天技术之一，该项技术可实现火箭发射后回收，稍作修复，添加燃料后重复使用，可降低火箭发射成本，加快太空探索的步伐。目前，公知的火箭回收技术以美国太空探索技术公司研发的“猎鹰”系列火箭为代表，该类型火箭发射后不久，一级和二级助推器分离，第一级助推器按照预定轨道在预定地点，通过二次点火减速的方式重回地面，达到火箭回收的目的。目前世界上技术较为成熟的公司有美国太空探索技术公司和蓝色起源航天公司，且前者已成功用于商业火箭的发射，但需要指出的是，上述两家公司目前火箭的回收成功率也不是很高，火箭回收技术任然处在不断改进和创新阶段。美国太空探索技术公司曾将其回收的猎鹰一级推进器比作一根铅笔，在狂风中降落在一个鞋盒上，可见这项技术对降落环境的要求是非常高的，较大的天气变化会大大降低回收任务的成功率；同时，目前的火箭返回控制技术不能够完全保证箭体落地后，其残余的振动被落地支架完全吸收，存在速度降为零后，箭体重心偏移的隐患，造成箭体完整落地却倒地报废的遗憾场面；另外，该项技术涉及各种智能控制技术，对于缺少核心关键技术的国家来说，完整走完整个技术路线可能需要较长的一段时间，不适应目前激烈的太空技术竞争。

技术实现要素：

为了克服现有火箭返回技术所存在的地表环境要求苛刻、降落稳定性不足的问题，受航空母舰舰载机着舰减速启发，本发明提供了一种地面捕捉式火箭返回系统，返回火箭部件通过预装钩挂装置，配合这套系统可明显改观上述存在问题，成倍提高返回火箭部件的外观及功能完整性。

本发明所采用的技术方案是：在火箭返回部件预着陆地区优选有利场地，建设火箭回收塔，该塔为顶端开口，内部空心，塔底设有排烟通道，返回部件由塔顶进入塔内，二次点火后产生的烟气由塔底排出。塔顶入口边缘为圆形宽边，设计重型轨道，用于滑轮车沿轨道行驶，回收塔脚部设有对应的减速绞盘机构，分别连接对应的滑轮车。顶端滑轮车数量依据捕捉物挂钩数量而定，两辆车成一组，对应一个捕捉物挂钩，以捕捉火箭一级返回箭体为例，一般设有三个返回挂钩，可达到质量轻，结构稳定的目的，回收塔顶可设计6辆滑轮车，每隔两辆用特种缆索连接，缆索交叉位置安装交叉滑轮装置，避免缆索摩擦损耗，滑轮车另一端连接塔底减速绞盘。俯视塔顶可见，由塔脚减速绞盘生出的缆索，经过其对应滑轮车，跨过塔内空心区域连接到对面滑轮车，再向下连接减速绞盘，6辆滑轮车顶部缆索整体构成三角形，通过变化滑轮车位置，该三角形缆索构型可在塔内空心区域各个位置呈现，角度可大可小，当带有悬挂装置的火箭返回部件按照预定轨道到达回收塔顶部时，通过发动机点火一次减速至较低速度，滑轮车快速响应调整缆索形状和角度，将返回部件调整至形状中心，当挂钩装置与缆索安全接触后，通过计算机控制，剩余动量由减速机卸载，达到安全高效回收火箭部件的目的。

本发明的有益效果是，能够很好的解决环境对返回部件最后静止阶段的影响，对下降过程中产生的动量卸载比较灵活，卸载范围大，同时，本发明对不同外形的返回部件均可实施捕捉降速，具有较大的发展空间。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1是回收系统侧视图。

图2是回收塔俯视图。

图3是滑轮车结构示意图。

图1、图2中各主要构成要素分别是：（1）火箭返回部件；（2）滑轮车；（3）缆索；（4）绞盘减速装置；（5）火箭返回部件预制挂钩；（6）滑动轨道；（7）引导通道；（8）回收塔主体结构；（9）排烟道。

图3中个主要构成要素分别是：（1）缆索导轮；（2）缆索；（3）外壳；（4）连接转轴；（5）底座及轮子。

具体实施方式

图1、图2中，当安装有挂钩（5）的火箭返回部件（1）接近回收塔上空时，利用自带发动机进行减速，使降落速度降低到1公里每小时左右，此时，缆索捕捉系统通过外部探测手段，对返回部件（1）位置进行预测，滑轮车（2）利用滑动轨道（6）成组移动组合，调整缆索（3）形成适合的捕捉口形状，绞盘减速器（4）通过收放缆索配合滑轮车布线。当火箭返回体（1）底部顺利进入引导通道后（7），速度降至接近零，以非常缓慢速度下降，此时由缆索形成的捕捉口快速响应，迅速缩紧靠近，使返回部件挂钩（5）平稳落在缆索上，并进行限位固定。这时，减速系统启动，对返回部件（1）剩余速度平稳进行卸载，最终速度降于零，而返回部件（1）也稳定悬于引导通道（7），后期经过地面工程吊装，将部件取下，达到回收的目的。

本发明考虑了火箭发动机在进入引导通道（7）后产生的尾气烟尘排出，设计了排烟通道（9），有利于回收任务顺利实施。

本发明不局限于上述实施方式，采用与本发明上述实施例相同或近似的结构和方法，而得到相同目的，均在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
火箭回收技术是目前世界各国争相研发的前沿航天技术之一，该项技术可实现火箭发射后回收，稍作修复，添加燃料后重复使用，可降低火箭发射成本，加快太空探索的步伐。目前公知的技术为火箭返回部件自主降落回收，对技术和环境要求非常高，落地成功率低。本发明针对火箭返回部件接近地表和落地时影响因素较多的难点，设计出一套基于地面捕捉式回收航天火箭返回部件的装置和技术思路。通过建设回收塔，形成引导通道，再配合缆索捕捉减速机构，实现火箭返回部件的平稳回收。具有回收效率高，回收质量好的优点。

技术研发人员：张毅
受保护的技术使用者：张毅
技术研发日：2019.02.15
技术公布日：2019.05.14