火箭起竖装置的制作方法

1.本发明涉及航天地面保障装备技术领域，具体而言，涉及一种火箭起竖装置。


背景技术：

2.随着航天技术的发展，火箭体积和载荷趋于大型化和复杂化，对火箭能重比提出了更高要求。较常规材料相比，复合材料被应用与火箭壳体对于减重更有优势。同时，复合材料易变形且固体火药不宜受力的问题，所以复合材料火箭吊装不能如同常规火箭吊装一样，直接进行起竖翻转，起竖过程平稳性差，易产生安全问题。


技术实现要素：

3.本发明的主要目的在于提供一种火箭起竖装置，以解决相关技术中的复合材料火箭吊装过程平稳性差的问题。
4.为了实现上述目的，本发明提供了一种火箭起竖装置，包括：托架，包括弧形底座及支撑臂，弧形底座用于支撑火箭的底部，支撑臂用于支撑火箭的侧部，支撑臂的第一端连接于弧形底座，支撑臂的第二端朝向火箭远离弧形底座的一端凸出于弧形底座；抱紧机构，设置于支撑臂并能够环绕在火箭的外侧以固定火箭。
5.进一步地，弧形底座包括弧形板及设置于弧形板的内表面的支腿，支腿包括缸体及可移动设置于缸体上的活塞杆，缸体设置于弧形板，活塞杆支撑火箭的底部。
6.进一步地，弧形板包括弧形段及直段，支腿为多个，其中部分支腿设置于直段上，其余部分支腿设置于弧形段上。
7.进一步地，托架还包括托盘，每个支腿的活塞杆的端部为球头结构，托盘的底部设置有与多个球头结构一一对应设置的多个球窝结构，活塞杆伸缩设置以使球头结构具有与球窝结构抵顶配合的锁紧位置及与球窝结构分离的解锁位置。
8.进一步地，火箭起竖装置还包括可摆动设置于支撑臂的第一端的第一伸缩缸以及可摆动地设置于弧形底座的第二伸缩缸，弧形底座上设置有避让第二伸缩缸的避让孔，第一伸缩缸驱动第二伸缩缸进行摆动以使第二伸缩缸具有位于避让孔内的回收位置及摆出至避让孔的外部的支撑位置。
9.进一步地，支撑臂包括臂体及间隔地设置于臂体的底端的两个第一限位板，第一伸缩缸通过第一枢轴连接于两个第一限位板之间，弧形底座包括弧形板，避让孔设置于弧形板上，第二伸缩缸通过第二枢轴连接于弧形板上，第二枢轴位于避让孔内。
10.进一步地，支撑臂包括臂体及均载结构，均载结构包括可枢转地设置于臂体上的横梁及设置于横梁上的多个第一支撑板，多个第一支撑板沿臂体的延伸方向间隔设置，每个第一支撑板上设置有第一弧形凹槽，抱紧机构设置于多个第一支撑板中的一个上。
11.进一步地，抱紧机构包括连接于一个第一支撑板上的第二支撑板及间隔设置于第二支撑板上的一对抱夹结构，第二支撑板上设置有与一对抱夹结构中间位置相对应的第二弧形凹槽，第二弧形凹槽与第一弧形凹槽共面设置。
12.进一步地，火箭起竖装置还包括吊点转换机构，吊点转换机构包括可转动设置于支撑臂的三角板，三角板上间隔地设置有多个吊孔。
13.进一步地，支撑臂包括臂体及设置于臂体两侧的支臂，每个支臂上间隔地设置有两个第二限位板，三角板的第一角部插设在两个第二限位板之间，每个第二限位板上设置有第一通孔，三角板的第一角部上设置有与第一通孔对应的第二通孔，一个第二限位板远离三角板的一侧上设置有伸缩轴，伸缩轴能够穿设于第一通孔和第二通孔内，三角板的第二角部和第三角部上均设置有吊孔。
14.应用本发明的技术方案，火箭起竖装置包括：托架和抱紧机构。托架包括弧形底座及支撑臂。弧形底座用于支撑火箭的底部，支撑臂用于支撑火箭的侧部，支撑臂的第一端连接于弧形底座，支撑臂的第二端朝向火箭远离弧形底座的一端凸出于弧形底座。抱紧机构设置于支撑臂并能够环绕在火箭的外侧以固定火箭。组装前，先将托架水平放置，将火箭吊装至托架上，抱紧机构固定火箭以抱紧箭体。火箭起竖装置连接吊车。吊车吊起支撑臂并翻转弧形底座，随着吊车起升，火箭沿弧形底座的弧面缓慢起竖，提高了起竖过程的平稳性，降低了产生安全问题的可能性，可以实现一台吊车完成火箭整体吊装作业。因此，本技术的技术方案能够解决相关技术中的复合材料火箭吊装过程平稳性差的问题。
附图说明
15.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
16.图1示出了根据本发明的火箭起竖装置的实施例的火箭起竖装置起竖前的立体结构示意图；
17.图2示出了图1的火箭起竖装置的另一角度的立体结构示意图；
18.图3示出了图1的火箭起竖装置的第二伸缩缸位于避让孔内的立体结构示意图；
19.图4示出了图3的火箭起竖装置的a处放大示意图；
20.图5示出了图1的火箭起竖装置的主视示意图；
21.图6示出了图1的火箭起竖装置的侧视示意图；
22.图7示出了图1的火箭起竖装置起竖后的主视示意图；
23.图8示出了图1的火箭起竖装置的托架及抱紧机构的立体结构示意图；
24.图9示出了图1的火箭起竖装置的托架的主视示意图；
25.图10示出了图1的火箭起竖装置的支腿的剖视示意图；
26.图11示出了图1的火箭起竖装置的抱紧机构的主视示意图。
27.其中，上述附图包括以下附图标记：
28.1、火箭；10、弧形底座；11、弧形板；111、弧形段；112、直段；113、避让孔；12、支腿；121、缸体；122、球头结构；20、支撑臂；21、臂体；22、第一限位板；23、均载结构；231、横梁；232、第一支撑板；24、支臂；25、第二限位板；30、抱紧机构；31、第二支撑板；32、抱夹结构；40、托盘；50、第一伸缩缸；60、第二伸缩缸；70、吊点转换机构；71、三角板；80、伸缩轴。
具体实施方式
29.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。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。
30.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
31.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
32.如图1至图7所示，本实施例的火箭起竖装置包括：托架和抱紧机构30。托架包括弧形底座10及支撑臂20。弧形底座10用于支撑火箭1的底部，支撑臂20用于支撑火箭1的侧部，支撑臂20的第一端连接于弧形底座10，支撑臂20的第二端朝向火箭1远离弧形底座10的一端凸出于弧形底座10。抱紧机构30设置于支撑臂20并能够环绕在火箭1的外侧以固定火箭1。
33.应用本实施例的技术方案，弧形底座10用于支撑火箭1的底部，支撑臂20用于支撑火箭1的侧部，支撑臂20的第一端连接于弧形底座10，支撑臂20的第二端朝向火箭1远离弧形底座10的一端凸出于弧形底座10。抱紧机构30设置于支撑臂20并能够环绕在火箭1的外侧以固定火箭1。组装前，先将托架水平放置，将火箭吊装至托架上，抱紧机构30固定火箭1以抱紧箭体。火箭起竖装置连接吊车。吊车吊起支撑臂20并翻转弧形底座，随着吊车起升，火箭1沿弧形底座的弧面缓慢起竖，提高了起竖过程的平稳性，降低了产生安全问题的可能性，可以实现一台吊车完成火箭整体吊装作业。因此，本实施例的技术方案能够解决相关技术中的复合材料火箭吊装过程平稳性差的问题。
34.如图3、图5和图7所示，为了使火箭1起竖后能够平稳的被支撑在弧形底座10上，弧形底座10包括弧形板11及设置于弧形板11的内表面的支腿12。这样，支腿12能够支撑弧形底座10。支腿12包括缸体121及可移动设置于缸体121上的活塞杆，缸体121设置于弧形板11，活塞杆支撑火箭1的底部。在火箭起竖前，活塞杆伸缩时，能够调节支撑臂20上的火箭1的位置，以使火箭1处于预定位置。其中，弧形板11为圆弧形，以使弧形板11的外表面具有弧形表面，弧形板11的中心开口。
35.如图2、图3、图5和图7所示，弧形板11包括弧形段111及直段112。支腿12为多个，其中部分支腿12设置于直段112上，其余部分支腿12设置于弧形段111上。这样，弧形段111的使得火箭1沿弧形段111的弧面缓慢起竖，保证了火箭起竖过程的平稳性。直段112的设置使得弧形板11的内表面具有平面，便于在平面上设置部分支腿12，同时，多个支腿12共同支撑
火箭1的底部，待火箭1起竖后，能够平衡火箭的重量，以使火箭起竖装置均匀受载。
36.如图2、图3、图5至图9所示，为了提高多个支腿12共同支撑火箭1的均匀性，托架还包括托盘40，每个支腿12的活塞杆的端部为球头结构122。托盘40的底部设置有与多个球头结构122一一对应设置的多个球窝结构，活塞杆伸缩设置以使球头结构122具有与球窝结构抵顶配合的锁紧位置及与球窝结构分离的解锁位置。这样，球头结构122与球窝结构抵顶配合的处于锁紧位置时，与抱紧机构30配合以实现夹紧火箭。当火箭水平放置在托架上指定位置时，球头结构122处于解锁位置，缸体121的无杆腔动作推动活塞杆的球头结构进入托盘40底部的与球窝结构内，缸体121内的压力油卸载，球头结构122处于锁紧位置。
37.如图9和图10所示，具体地，多个支腿12对称分布，每个支腿12的缸体121与弧形板11焊接固定。缸体121可以有三个油口，分别为进油口、回油口和解锁口。
38.球头结构122与球窝结构进行解锁和锁紧配合的工作原理：当活塞杆需要动作时，解锁口在缸体121和活塞杆之间冲入高压解锁油液，涨开缸体121，使得缸体121和活塞杆进行间隙配合，活塞杆在进油口解锁油液推动下自由伸缩。当活塞杆不需要动作时，缸体121和活塞杆进行过盈配合，球头结构122能够保持在锁紧位置或者解锁位置。
39.当火箭水平放置后，活塞杆动作，活塞杆的球头结构抵顶托盘40的球窝结构，球头结构122处于锁紧位置。当火箭起竖后，准备吊装前，活塞杆由锁紧位置切换至解锁位置，活塞杆的球头结构脱离球窝结构。
40.上述的活塞杆工作时能够不受负载、环境温度、液压系统等影响，在无任何动力和控制的情况下可以长时间保持精度。
41.如图1、图2和图7所示，火箭起竖装置还包括可摆动设置于支撑臂20的第一端的第一伸缩缸50以及可摆动地设置于弧形底座10的第二伸缩缸60。弧形底座10上设置有避让第二伸缩缸60的避让孔113，第一伸缩缸50驱动第二伸缩缸60进行摆动以使第二伸缩缸60具有位于避让孔113内的回收位置及摆出至避让孔113的外部的支撑位置。这样，在火箭起竖过程中，第二伸缩缸60保持在位于避让孔113内的回收位置，避免凸出避让孔113而干涉火箭的起竖。当火箭起竖后到位时，第一伸缩缸50伸出并推动第二伸缩缸60向避让孔113的外部摆动，以使第二伸缩缸60位于摆出至避让孔113的外部的支撑位置，此时第二伸缩缸60摆动至支撑角度，第二伸缩缸60伸出，以使第二伸缩缸60的活塞杆上的球头法兰与地面固定点连接，可以起到独立支撑，防止竖立的火箭倒下。本实施例的第一伸缩缸50优选为变幅油缸。第二伸缩缸60为液压缸。
42.如图3和图9所示，支撑臂20包括臂体21及间隔地设置于臂体21的底端的两个第一限位板22。第一伸缩缸50通过第一枢轴连接于两个第一限位板22之间。两个第一限位板22能够限制第一枢轴，同时也能够限制第一伸缩缸50沿第一枢轴轴线进行移动，以使第一伸缩缸50能够绕第一枢轴进行摆动。弧形底座10包括弧形板11，避让孔113设置于弧形板11上，第二伸缩缸60通过第二枢轴连接于弧形板11上，第二枢轴位于避让孔113内。这样，避让孔113能够限制第二伸缩缸60沿第二枢轴的轴线进行移动，以使第二伸缩缸60可靠地绕第二枢轴摆动。具体地，第一伸缩缸50的活塞杆可铰接地连接于第二伸缩缸60的缸体上。
43.如图3至图8所示，支撑臂20包括臂体21及均载结构23，均载结构23包括可枢转地设置于臂体21上的横梁231及设置于横梁231上的两个第一支撑板232，两个第一支撑板232沿臂体21的延伸方向间隔设置，每个第一支撑板232上设置有第一弧形凹槽。抱紧机构30设
置于两个第一支撑板232中的一个上。这样，火箭起竖前，将火箭放置在均载结构23上，第一弧形凹槽的设置便于每个第一支撑板232能够贴合在火箭的外侧面上，同时由于横梁231能够枢转，使得横梁231上的两个第一支撑板232能够适应火箭的放置位置，自适应支撑载荷，并且在球头结构122由解锁位置切换至锁紧位置后，以调节火箭至预定位置，抱紧机构30随均载结构23的调节位置发生改变而灵活地改变，便于抱紧机构30将火箭1固定在该预定位置。为了使均载结构23能够平稳地自适应支撑载荷，均载结构23的数量可以是两个、三个及以上。两个均载结构23的支点位置需要满足箭体表面压力要求。
44.当然，第一支撑板的数量不限于两个，可以是一个、三个及以上。
45.具体地，臂体21具有支撑横梁231的辅助支撑油缸，横梁231可枢转地设置于辅助支撑油缸上，这样，可以根据火箭的载荷分布情况，辅助支撑油缸升降一定距离，从而调节火箭的载荷分配。
46.如图3、图8和图11所示，抱紧机构30包括连接于一个第一支撑板232上的第二支撑板31及间隔设置于第二支撑板31上的一对抱夹结构32。第二支撑板31上设置有与一对抱夹结构32中间位置相对应的第二弧形凹槽，第二弧形凹槽与第一弧形凹槽共面设置。共面设置的第二弧形凹槽与第一弧形凹槽能够使第二支撑板31能够贴合在火箭的外侧面上。一对抱夹结构32能够从火箭的两侧同时夹向火箭的外表面，以使抱紧机构30能够可靠且稳定地夹紧火箭。
47.具体地，抱紧机构30主要用于固定火箭的箭体，限制箭体轴向位移，防止在起竖过程中出现晃动。每个抱夹结构32包括压板、抱臂、推拉杆和动作油缸。一对抱夹结构32进行包夹合拢箭体时，动作油缸的无杆腔动作，动作油缸的缸杆向外带动推拉杆，从而实现抱臂向箭体移动，当压板压住箭体达到预定压力时，动作油缸停止动作。一对抱夹结构32打开时，动作油缸的有杆腔动作，动作油缸的缸杆箱内收缩带动推拉杆，从事实现抱臂远离箭体，动作油缸停止动作。
48.如图1至图5所示，火箭起竖装置还包括吊点转换机构70。吊点转换机构70包括可转动设置于支撑臂20的三角板71，三角板71上间隔地设置有多个吊孔。在火箭起竖吊装前，火箭的箭头通过吊带垂直拉住三角板71上的一个吊孔，这样，能够将火箭可靠地固定在托架上。吊车的吊钩通过吊带拉住三角板71上的另一个吊孔，实现火箭及火箭起竖装置的整体起竖过程。三角板71的形状使得吊点转换机构70结构强度较强，能够保证火箭及火箭起竖装置的整体实现起竖过程。
49.如图1至图5所示，支撑臂20包括臂体21及设置于臂体21两侧的支臂24。每个支臂24上间隔地设置有两个第二限位板25，三角板71的第一角部插设在两个第二限位板25之间。每个第二限位板25上设置有第一通孔，三角板71的第一角部上设置有与第一通孔对应的第二通孔，一个第二限位板25远离三角板71的一侧上设置有伸缩轴80，当三角板71的第一角部插设在两个第二限位板25之间之前，伸缩轴80移出第一通孔和第二通孔外。当三角板71的第一角部插设在两个第二限位板25之间时，伸缩轴80能够穿设于第一通孔和第二通孔内。伸缩轴80能够作为三角板71的转动轴，便于三角板71绕伸缩轴80进行转动，同时两个第二限位板25能够限制三角板71沿伸缩轴80的轴线移动，防止三角板71脱离两个第二限位板25之间的位置。三角板71的第二角部和第三角部上均设置有吊孔。伸缩轴80能够完成高位吊点转换工作，减少操作流程，节约安装时间。
50.具体地，两个支臂24位于臂体21的肩部位置，且对称设置。伸缩轴80包括销轴转换油缸、销轴桶及耳环。耳环连接在一个第二限位板25上，销轴转换油缸与销轴桶相连，销轴桶与耳环远离三角板71的一侧相连。起竖前，销轴转换油缸动作推出销轴桶，销轴桶穿过第一通孔和第二通孔，连接两个第二限位板25及三角板71。
51.火箭起竖装置还包括plc控制器，支腿12、第一伸缩缸50、第二伸缩缸60、均载结构23、抱夹结构32以及伸缩轴80均与plc控制器连接，由plc控制器控制其进行动作。
52.如图1至图11所示，应用本实施例的技术方案，组装前，先将弧形底座10水平放置，火箭的箭体水平吊装至托架上，箭体按照设计放置在均载结构23上。火箭的底部设置有托盘40与支腿12相连，使两者之间轴向紧密连接。随后使用抱紧机构30的一对抱夹结构32合拢固定火箭。吊点转换机构70位于支臂24的顶部吊点位置。
53.起吊时，销轴转换油缸处于锁紧状态。吊钩通过吊带和三角板71的第二角部上的吊孔拉起托架，弧形底座10在现场的钢板上翻转。箭体随着托架翻转竖起。到达预定角度后，吊车停止作业。
54.吊车保持牵拉状态，将第一伸缩缸50伸出并推动第二伸缩缸60向避让孔113的外部缓慢摆动，以使第二伸缩缸60位于摆出至避让孔113的外部的支撑位置，保证弧形底座10与地面稳定支撑。
55.吊车缓慢释放拉力至吊带显松弛状态。销轴转换油缸打开，使销轴桶和三角板脱离，缓慢拉紧吊带。打开抱夹结构32。确认箭体与火箭起竖装置无连接，缓慢吊装箭体离开火箭起竖装置。完成起竖翻转工作。
56.上述的弧形板11为钢板拼焊结构，翻转起竖后需要与地面固定，也做在基建工程中做预埋件，实现相同功能。
57.因此，本技术的技术方案能保证复合材料的火箭起竖平缓、受力均匀，可以解决大吨位复合材料箭体不宜直接吊装翻转的问题。
58.在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是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，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
59.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
60.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
61.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。