一种用于海上火箭发射的智能牵制释放系统

本发明涉及海洋工程与航天工程，具体涉及一种用于海上火箭发射的智能牵制释放系统。

背景技术：

1、随着近年来通讯、遥感、导航等技术的大规模应用，商业卫星发射市场需求旺盛，海上发射作为一种重要的备选方式蓬勃兴起。但相较于陆地发射，海上发射所面临的作业场地情况要复杂的多。除了海上的环境气象问题，还要考虑发射船受风浪影响产生的摇荡运动，有必要为火箭设置牵制释放装置。牵制释放装置的作用是，当火箭发动机未达到额定推力或其他突发故障的情况下，可以将火箭固定在发射台上，以便控制事故进一步发展。

2、虽然火箭牵制释放装置在美、俄、法等航天大国应用多年，但我国目前无论陆地还是海上尚未采用。我国曾大量使用的是防风拉杆技术，这种技术虽然简便可行，但是一旦遇到发射意外很容易造成严重后果。所以，随着卫星发射需求的提高和发射场地的变化，牵制释放装置的设计开发具有广阔的应用前景。

3、例如：公告号为cn115585709a，专利名称为一种火箭牵制释放系统的发明专利，通过该机构中的夹持臂，配合夹持臂末端的凸出端，可以牵制火箭，当控制模块接收到释放信号时，通过液压动力源来快速稳定响应，并提供合适的释放力；整个系统结构简单，操作方便，使用灵活，可以给予火箭更好支持，并且快速响应释放信号，及时动作，释放火箭。该发明专利中对火箭的牵制适用于陆地环境，陆地环境下的火箭发射条件比较稳定，对牵制释放系统的要求相对较低。但海上发射火箭所使用的发射船会受到风浪以及航行速度、火箭自重以及火箭点火瞬间的冲击力等诸多因素的影响，在作业环境上带来了较大难度，致使现有的牵制释放系统由于没有考虑到海上航行情况，无法适用于环境多变的海上火箭安全发射。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有的牵制释放系统无法适用于环境多变的海上火箭安全发射的问题，提供一种用于海上火箭发射的智能牵制释放系统。

2、本发明的技术方案是：

3、一种用于海上火箭发射的智能牵制释放系统，包括牵制机构、释放机构和系统处理器模块，牵制机构固定安装在发射船的底座上，火箭竖直布置，且火箭的下部外圆周通过牵制机构上部的液压杆一体的牵制头卡装在火箭的卡槽内实现对火箭的固定，释放装置安装在火箭的下端面四周；系统处理器模块包括船体运动监测模块和程序自主分析评估模块；船体运动监测模块，用于采集并处理发射船船体的运动数据，传递给程序自主分析评估模块；程序自主分析评估模块根据船体运动监测模块提供的时时数据，评估火箭受发射船运动的影响是否超过安全阈值：安全阈值包括发射船的横向加速度参数和倾斜角参数；若火箭受发射船运动的影响小于安全阈值，证明发射船的船体运动对发射火箭的影响小，能够发射，则按照流程点火发射；在火箭的各个发动机达到额定推力，且各个系统运转正常后，程序自主分析评估模块控制牵制机制的牵制头迅速松开，火箭发射升空；在牵制机制松开释放的一瞬间，释放装置为火箭提供缓释力；若火箭受发射船运动的影响大于安全阀值，牵制机制会继续锁死，中止发射，将火箭固定在发射台上。

4、进一步地，牵制机制包括多个牵制单元，多个牵制单元均布在发射船的底座上：每个牵制单元均包括发射台、第一液压缸、第一液压杆、牵制装置模块、第二液压缸、第二液压杆、滑轨和滑块；发射台安装在发射船的底座上，第一液压缸水平安装在发射台上，第一液压杆的一端与第一液压缸连接，第一液压杆的另一端与牵制装置模块连接，滑轨水平穿设在牵制装置模块的下部，牵制装置模块通过滑块与滑轨滑动连接，第二液压缸竖直安装在牵制装置模块内，第二液压杆的一端与第二液压缸连接，第二液压杆的另一端端部为牵制头，所述牵制头穿过牵制装置模块的顶部后卡装在火箭的卡槽内。

5、更进一步地，牵制头上带有水平伸出臂，牵制头与第二液压杆制成一体，通过第二液压缸控制第二液压杆上下运动。

6、优选地，牵制装置模块的下部外侧壁为竖直平面。

7、优选地，牵制单元的数量为3个、4个或5个。

8、进一步地，船体运动监测模块用于监测船体各自由度的运动情况，包括：运动姿态传感器：主要由角度传感器和平动加速度传感器组成，用于感知船体的倾角和三个方向的平动加速度，多个运动姿态传感器分别安装在发射台四周的船体上，每个运动姿态传感器通过一根数据传输线缆进行数据采集；数据存储器：用于存储火箭点火阶段运动姿态传感器的数据，为程序自主分析评估模块的分析提供数据。

9、进一步地，程序自主分析评估模块用于评估火箭发射点火前的动力状态，包括：运动数据分析处理器：用于对采集的数据进行分析处理，基于角度传感器分析得到船体的横摇、纵摇、艏摇角度和相应的角速度和角加速度；基于测点的加速度传感器数据和测点距离船体重心的位置，得到船体重心的平动加速度，得到了船体的六自由度运动加速度，依次为基础分析火箭重心和基座目标位置的加速度；火箭受力状态评估程序：通过运动数据分析处理器，得到火箭重心和基座目标位置的加速度后，根据基座目标位置的具体布置和尺度，分析得到火箭的总体受力，并进一步牵制释放装置各固定机构的作用力；发射指令决策：综合火箭的加速度和牵制释放装置结构的作用力，通过危险状态阈值判定是否可以正常发射，控制牵制释放结构做出释放或者继续固定的决策。

10、本发明与现有技术相比具有以下效果：

11、1、本发明中的牵制机制12除了用于火箭的点火后的牵制作用外，在发射前的准备阶段也能起到一定的固定作用，防止火箭因重心不稳等各种问题发生倾倒，进而加强保护了火箭的安全固定。

12、2、由于海上发射相较于陆地本身就存在海况复杂等众多不确定因素，相较于陆地发射，海上发射船并不是一个绝对稳定的平台。因此，一旦出现意外，需要在极短的时间内做出反应，否则就会造成严重的损失。而本发明的中的海上火箭发射的智能牵制释放系统的运用通过数据的采集、分析、整合以及安全阈值的分析判断，刚好能够在火箭出现意外时极大的缩短反应时间。能够最大程度的避免火箭发射时因为人工反应不及时，或指令传输反应过造成倾覆等重大事故。

13、3、本发明的系统无需经过人工，也不用等待指令传输中转。在出现异常的第一时间，系统会直接命令牵制机制12开始运作，极大的缩短了反应时间。为采取进一步的紧急措施争取了宝贵的时间。可以最大程度上保证火箭乃至发射船的安全，一定程度上可以的减少因意外事故造成的经济损失。

技术特征：

1.一种用于海上火箭发射的智能牵制释放系统，其特征在于：它包括牵制机构(12)、释放机构(10)和系统处理器模块(13)，牵制机构(12)固定安装在发射船的底座(1)上，火箭(7)竖直布置，且火箭(7)的下部外圆周通过牵制机构(12)上部的液压杆(2)一体的牵制头卡装在火箭(7)的卡槽内实现对火箭(7)的固定，释放装置(10)安装在火箭(7)的下端面四周；

2.根据权利要求1所述的一种用于海上火箭发射的智能牵制释放系统，其特征在于：牵制机制(12)包括多个牵制单元，多个牵制单元均布在发射船的底座(1)上：

3.根据权利要求2所述的一种用于海上火箭发射的智能牵制释放系统，其特征在于：牵制头上带有水平伸出臂，牵制头与第二液压杆(6)制成一体，通过第二液压缸(5)控制第二液压杆(6)上下运动。

4.根据权利要求3所述的一种用于海上火箭发射的智能牵制释放系统，其特征在于：牵制装置模块(4)的下部外侧壁为竖直平面。

5.根据权利要求4所述的一种用于海上火箭发射的智能牵制释放系统，其特征在于：牵制单元的数量为3个、4个或5个。

6.根据权利要求1或5所述的一种用于海上火箭发射的智能牵制释放系统，其特征在于：船体运动监测模块(15)用于监测船体各自由度的运动情况，包括：

7.根据权利要求6所述的一种用于海上火箭发射的智能牵制释放系统，其特征在于：程序自主分析评估模块(16)用于评估火箭发射点火前的动力状态，包括：

技术总结一种用于海上火箭发射的智能牵制释放系统，它涉及海洋工程与航天工程领域。本发明解决了现有的牵制释放系统无法适用于环境多变的海上火箭安全发射的问题。本发明的牵制机构固定安装在发射船的底座上，火箭竖直布置，且火箭的下部外圆周通过牵制机构上部的液压杆一体的牵制头卡装在火箭的卡槽内实现对火箭的固定，释放装置安装在火箭的下端面四周；船体运动监测模块，用于采集并处理发射船船体的运动数据，传递给程序自主分析评估模块；程序自主分析评估模块根据船体运动监测模块提供的时时数据，评估火箭受发射船运动的影响是否超过安全阈值：安全阈值包括发射船的横向加速度参数和倾斜角参数。本发明用于航天器海上发射。技术研发人员：闫发锁,隋慧熠,董岩,康济川,耿城受保护的技术使用者：哈尔滨工程大学技术研发日：技术公布日：2024/6/26