一种运载火箭多功能起竖架及安装方法与流程

1.本发明涉及一种运载火箭多功能起竖架及安装方法，属于航天地面发射装备领域。


背景技术：

2.目前中型、大型液体运载火箭发射模式一般需在固定发射工位，依托地面固定发射塔架进行发射，其方式为将运载火箭分段或者整体运输至发射塔架，由固定发射塔架提供相应的地面组装和箭体支撑等功能。
3.然而，固定式发射塔架的基础建设周期长、功能复杂、维护成本费用高，而且发射流程繁琐、灵活性差，对发射区发射场地要求较高，从火箭分段组装到进行火箭测试、瞄准、推进剂加注等准备工作，一般发射周期为15～25天。
4.近年来，在国内外，在常规发射方式上取消了发射阵地上固定塔架，均采用“三平一竖”发射模式，其起竖架能够满足载箭运输转运，快速整体起竖，具备简易发射功能需求。作为新型航天地面发射装备的主要结构之一起竖架，大多采用腹腔式箱型结构，采用钢板焊接而成，拼接焊缝较多,且起竖架自重及复杂程度较其他桁架结构大的多，国内外，也有采用桁架结构的起竖架，但其功能较单一，只起到载箭运输转运，快速整体起竖，简易发射功能需求，对于液体运载火箭起竖后，所具备固定塔架对火箭进行测试、检查、瞄准、推进剂加注等工作需求上无法满足使用。
5.随着航天技术的快速发展，对火箭芯级长度及质量要求也越来越高，火箭芯级增长及质量增加，导致起竖架变长，起竖过程中悬臂长度及自身重量也相应增加，起竖架载箭起竖时难以控制绕度，从而对火箭产生较大的附加弯矩。


技术实现要素：

6.为解决上述技术问题，本发明提供了一种运载火箭多功能起竖架及安装方法，该运载火箭多功能起竖架及安装方法具有足够强的刚、强度，能实现大吨位可靠承载和起竖，其功能应用上即能满足火箭水平支承、载箭起竖，又具备固定发射塔架上对火箭上接口检测、测试、推进剂加注等工作的基本功能需求。
7.本发明通过以下技术方案得以实现。
8.本发明提供的一种运载火箭多功能起竖架，包括从前向后以此衔接的起竖架前段、起竖架中段、起竖架尾段；所述起竖架尾段和起竖架中段之间通过双头螺柱连接紧固，起竖架中段和起竖架前段的连接端面以矩形凹面法兰和凸面法兰型面定位对接；所述起竖架尾段、起竖架中段、起竖架前段截面为凹形结构。
9.所述凹面法兰与凸面法兰采用对插式连接加双头螺柱紧固。
10.所述起竖架尾段、起竖架中段和起竖架前段均为矩形钢管焊接桁架结构，两侧设置有加注管路和电缆敷设安装空间，内腔设置有爬梯安装空间，爬梯安装空间内装有爬梯。
11.所述起竖架尾段的尾段本体与起竖架中段的中段本体连接截面为凸面法兰，起竖
架中段的中段本体和起竖架前段的前段本体连接截面为凸面法兰，起竖架尾段的尾段本体和起竖架前段的前段本体连接截面为凹面法兰。
12.所述起竖架尾段由尾段本体、爬梯、后端锁紧机构、操作平台、辅助支撑机构、油缸启动支座、尾段加注管路集成一体。
13.所述起竖架中段由中段本体、抱钳机构、主支承装置、中段加注管路、操作平台、爬梯集成一体。
14.所述起竖架前段由前段本体、空调过滤箱、操作平台、爬梯集成一体。
15.本发明还提供一种运载火箭多功能起竖架安装方法，包括如下步骤：
16.s1.单段装配：分别对起竖架尾段、起竖架中段和起竖架前段进行装配成单体模块；
17.s2.拼接装配：将起竖架尾段、起竖架中段和起竖架前段对接紧固成起竖架整体；
18.s3.吊装紧固：通过车载机动倒车或起吊起竖架整体与地面发射装备其他设备连接紧固；
19.s4.连接管路：分别用螺栓连接起竖架前段、起竖架尾段与起竖架中段上加注管路及空调管路对接法兰，并接入火箭连接接口；
20.s5.连接电缆：将起竖架前段、起竖架中段、起竖架尾段各电缆快插连接器，并接入火箭相应连接接口。
21.所述步骤s1具体包括以下步骤：
22.s1.1.起竖架尾段装配：分别将爬梯、后端锁紧机构、操作平台、辅助支撑机构、油缸启动支座、尾段加注管路安装到尾段本体上集成一体化模块；
23.s1.2.起竖架中段装配：分别将抱钳机构、主支承装置、中段加注管路、操作平台、爬梯集成为一体模块安装到中段本体上集成为一体模块；
24.s1.3.起竖架前段装配：分别将空调过滤箱、操作平台、爬梯安装到起到前段本体上集成为一体模块。
25.所述步骤s2具体包括以下步骤：
26.s2.1.起竖架尾段与起竖架中段装配：起吊起竖架尾段，使其凸面法兰插入到起竖架中段凹面法兰型面定位对接，然后用双头螺柱连接紧固；
27.s2.2.起竖架前段与起竖架中段装配：起吊起竖架前段，使其凸面法兰插入到起竖架中段凹面法兰型面定位对接，然后用双头螺柱连接紧固。
28.本发明的有益效果在于：具有足够强的刚、强度，能实现大吨位可靠承载和起竖，其功能应用上即能满足火箭水平支承、载箭起竖，又具备固定发射塔架上对火箭上接口检测、测试、推进剂加注等工作的基本功能需求；具备快速装配、快速测试、快速发射多功能应用前景。
附图说明
29.图1是本发明至少一种实施方式的结构示意图；
30.图2是图1中起竖架尾段的结构示意图；
31.图3是图2的俯视图；
32.图4是图2的正视图；
33.图5是图2的整体三维结构示意图；
34.图6是图1中起竖架中段的结构示意图；
35.图7是图6的正视图；
36.图8是图6的俯视图；
37.图9是图1中起竖架前段的结构示意图；
38.图10是图6中抱钳机构的结构示意图；
39.图11是图2中后端锁紧机构的结构示意图。
40.图中：1-起竖架尾段，11-尾段本体，12-后端锁紧机构，13-操作平台，14-辅助支撑机构，15-油缸启动支座，16-爬梯，17-尾段加注管路，2-起竖架中段，21-中段本体，22-抱钳机构，23-主支承装置，24-中段加注管路，3-起竖架前段，31-前段本体，32-空调过滤箱。
具体实施方式
41.下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于。
42.实施例1
43.如图1至图11所示的一种运载火箭多功能起竖架，包括从前向后以此衔接的起竖架前段3、起竖架中段2、起竖架尾段1；起竖架尾段1和起竖架中段2之间通过双头螺柱连接紧固，起竖架中段2和起竖架前段3的连接端面以矩形凹面法兰和凸面法兰型面定位对接；起竖架尾段1、起竖架中段2、起竖架前段3截面为凹形结构。
44.进一步的，凹面法兰与凸面法兰采用对插式连接加双头螺柱紧固。
45.实施例2
46.基于实施例1，起竖架尾段1、起竖架中段2和起竖架前段3均为矩形钢管焊接桁架结构，两侧设置有加注管路和电缆敷设安装空间，内腔设置有爬梯安装空间，爬梯安装空间内装有爬梯16。
47.进一步的，起竖架尾段1的尾段本体11与起竖架中段2的中段本体21连接截面为凸面法兰，起竖架中段2的中段本体21和起竖架前段3的前段本体31连接截面为凸面法兰，起竖架尾段1的尾段本体11和起竖架前段3的前段本体31连接截面为凹面法兰。
48.实施例3
49.基于实施例1，起竖架尾段1由尾段本体11、爬梯16、后端锁紧机构12、操作平台13、辅助支撑机构14、油缸启动支座15、尾段加注管路17集成一体。
50.进一步的，起竖架中段2由中段本体21、抱钳机构22、主支承装置23、中段加注管路24、操作平台13、爬梯16集成一体。
51.进一步的，起竖架前段3由前段本体31、空调过滤箱32、操作平台13、爬梯16集成一体。
52.实施例4
53.基于上述实施例，为了满足公路运输要求及各动作受力情况设计为三段等截面集成一体化桁架结构，三段等截面桁架结构包括起竖架尾段、起竖架中段、起竖架前段组成。各段等截面整体设计为凹形结构；起竖架尾段与起竖架中段、起竖架中段与起竖架前段连接端面采用矩形凹面法兰和凸面法兰型面定位对接，凹面法兰与凸面法兰采用对插式连接加双头螺柱紧固，剪切力与扭矩通过凹凸型面定位对接块承受与传递，双头螺柱起连接紧
固作用，主要承受轴向力，保证各段间连接强度，提高截面间抗剪切力。
54.起竖架整体为矩形钢管焊接桁架结构(33904mm
×
4400mm
×
3069mm)，起竖架尾段、起竖架中段及起竖架前段各段主要由8根主梁和4根辅助主梁形成的空间桁架结构，整体设计为凹形结构。各段两侧设置有加注管路和电缆敷设安装空间(480mm
×
1076mm)，内腔设置有爬梯安装空间(2260mm
×
916mm)，在起竖架竖直状态，通过爬梯安装通道提供工作人员上下起竖架以实现人工在起竖架上工作操作。
55.尾段本体与中段本体连接截面为凸面法兰，长度为13370mm(含25mm矩形凸面法兰)，宽度为4400mm，高度为3069mm；中段本体长度为14155mm，宽度为4400mm，高度为3069mm，其中与尾段本体和前段本体连接截面设计为凹面法兰；前段本体与中段本体连接截面为凸面法兰，长度为6430mm(含25mm矩形凸面法兰)，宽度为4400mm，高度为1869mm。
56.起竖架尾段由尾段本体、爬梯、后端锁紧机构、操作平台、辅助支撑机构、油缸启动支座、尾段加注管路集成为一体模块；起竖架中段由中段本体、抱钳机构、主支承装置、中段加注管路、操作平台、爬梯集成为一体模块；起竖架前段由前段本体、空调过滤箱、操作平台、爬梯集成为一体模块。三个模块段对接处加注管路、连接电缆设置有快速连接或拆卸接口，需要转场运输时，三个模块可以车载机动运输到指定场地，只需将各段间机械、加注管路及电缆连接接口快速对接组装或拆卸，即可实现各设备功能的正常启动或关闭。
57.起竖架尾段与起竖架中段、起竖架中段与起竖架前段连接端面通过矩形凹面法兰和凸面法兰型面定位对接双头螺柱连接后，快速连接各段加注管路法兰以及各电缆间通过连接器快速插入，即可实现对起竖架各功能状况检测调试及火箭进行水平测试，测试无误后，通过起竖架载箭起竖，与发射阵地发射台对接。
58.起竖架载箭起竖后，工作人员可通过爬梯到达各段操作平台，以满足固定式发射塔架对火箭上接口检测、整流罩送风及推进剂加注管路操作等工作需求。
59.实施例5
60.一种用于安装上述实施例1～4中任一项的运载火箭多功能起竖架安装方法，包括如下步骤：
61.s1.单段装配：分别对起竖架尾段1、起竖架中段2和起竖架前段3进行装配成单体模块；
62.s2.拼接装配：将起竖架尾段1、起竖架中段2和起竖架前段3对接紧固成起竖架整体；
63.s3.吊装紧固：通过车载机动倒车或起吊起竖架整体与地面发射装备其他设备连接紧固；
64.s4.连接管路：分别用螺栓连接起竖架前段3、起竖架尾段1与起竖架中段2上加注管路及空调管路对接法兰，并接入火箭连接接口；
65.s5.连接电缆：将起竖架前段3、起竖架中段2、起竖架尾段1各电缆快插连接器，并接入火箭相应连接接口。
66.进一步的，步骤s1具体包括以下步骤：
67.s1.1.起竖架尾段装配：分别将爬梯16、后端锁紧机构12、操作平台13、辅助支撑机构14、油缸启动支座15、尾段加注管路17安装到尾段本体11上集成一体化模块；
68.s1.2.起竖架中段装配：分别将抱钳机构22、主支承装置23、中段加注管路24、操作
平台13、爬梯16集成为一体模块安装到中段本体21上集成为一体模块；
69.s1.3.起竖架前段装配：分别将空调过滤箱32、操作平台13、爬梯16安装到起到前段本体31上集成为一体模块。
70.进一步的，步骤s2具体包括以下步骤：
71.s2.1.起竖架尾段与起竖架中段装配：起吊起竖架尾段1，使其凸面法兰插入到起竖架中段2凹面法兰型面定位对接，然后用双头螺柱连接紧固；
72.s2.2.起竖架前段与起竖架中段装配：起吊起竖架前段3，使其凸面法兰插入到起竖架中段2凹面法兰型面定位对接，然后用双头螺柱连接紧固。
73.基于上述，经实践检验，采用本发明在实际使用中火箭起竖后可直接进行可移动式撬车和槽车加注，进入发射流程，发射区工作快速响应能力可缩短至48小时。

技术特征：
1.一种运载火箭多功能起竖架，包括从前向后以此衔接的起竖架前段(3)、起竖架中段(2)、起竖架尾段(1)，其特征在于：所述起竖架尾段(1)和起竖架中段(2)之间通过双头螺柱连接紧固，起竖架中段(2)和起竖架前段(3)的连接端面以矩形凹面法兰和凸面法兰型面定位对接；所述起竖架尾段(1)、起竖架中段(2)、起竖架前段(3)截面为凹形结构。2.如权利要求1所述的运载火箭多功能起竖架，其特征在于：所述凹面法兰与凸面法兰采用对插式连接加双头螺柱紧固。3.如权利要求1所述的运载火箭多功能起竖架及安装方法，其特征在于：所述起竖架尾段(1)、起竖架中段(2)和起竖架前段(3)均为矩形钢管焊接桁架结构，两侧设置有加注管路和电缆敷设安装空间，内腔设置有爬梯安装空间，爬梯安装空间内装有爬梯(16)。4.如权利要求1所述的运载火箭多功能起竖架，其特征在于：所述起竖架尾段(1)的尾段本体(11)与起竖架中段(2)的中段本体(21)连接截面为凸面法兰，起竖架中段(2)的中段本体(21)和起竖架前段(3)的前段本体(31)连接截面为凸面法兰，起竖架尾段(1)的尾段本体(11)和起竖架前段(3)的前段本体(31)连接截面为凹面法兰。5.如权利要求1所述的运载火箭多功能起竖架，其特征在于：所述起竖架尾段(1)由尾段本体(11)、爬梯(16)、后端锁紧机构(12)、操作平台(13)、辅助支撑机构(14)、油缸启动支座(15)、尾段加注管路(17)集成一体。6.如权利要求1所述的运载火箭多功能起竖架，其特征在于：所述起竖架中段(2)由中段本体(21)、抱钳机构(22)、主支承装置(23)、中段加注管路(24)、操作平台(13)、爬梯(16)集成一体。7.如权利要求1所述的运载火箭多功能起竖架，其特征在于：所述起竖架前段(3)由前段本体(31)、空调过滤箱(32)、操作平台(13)、爬梯(16)集成一体。8.一种运载火箭多功能起竖架安装方法，其特征在于：对如权利要求1～9中任一项所述的运载火箭多功能起竖架进行安装，包括如下步骤：s1.单段装配：分别对起竖架尾段(1)、起竖架中段(2)和起竖架前段(3)进行装配成单体模块；s2.拼接装配：将起竖架尾段(1)、起竖架中段(2)和起竖架前段(3)对接紧固成起竖架整体；s3.吊装紧固：通过车载机动倒车或起吊起竖架整体与地面发射装备其他设备连接紧固；s4.连接管路：分别用螺栓连接起竖架前段(3)、起竖架尾段(1)与起竖架中段(2)上加注管路及空调管路对接法兰，并接入火箭连接接口；s5.连接电缆：将起竖架前段(3)、起竖架中段(2)、起竖架尾段(1)各电缆快插连接器，并接入火箭相应连接接口。9.如权利要求1所述的运载火箭多功能起竖架安装方法，其特征在于：所述步骤s1具体包括以下步骤：s1.1.起竖架尾段装配：分别将爬梯(16)、后端锁紧机构(12)、操作平台(13)、辅助支撑机构(14)、油缸启动支座(15)、尾段加注管路(17)安装到尾段本体(11)上集成一体化模块；s1.2.起竖架中段装配：分别将抱钳机构(22)、主支承装置(23)、中段加注管路(24)、操作平台(13)、爬梯(16)集成为一体模块安装到中段本体(21)上集成为一体模块；
s1.3.起竖架前段装配：分别将空调过滤箱(32)、操作平台(13)、爬梯(16)安装到起到前段本体(31)上集成为一体模块。10.如权利要求1所述的运载火箭多功能起竖架安装方法，其特征在于：所述步骤s2具体包括以下步骤：s2.1.起竖架尾段与起竖架中段装配：起吊起竖架尾段(1)，使其凸面法兰插入到起竖架中段(2)凹面法兰型面定位对接，然后用双头螺柱连接紧固；s2.2.起竖架前段与起竖架中段装配：起吊起竖架前段(3)，使其凸面法兰插入到起竖架中段(2)凹面法兰型面定位对接，然后用双头螺柱连接紧固。

技术总结
本发明涉及航天地面发射装备领域，提供了一种运载火箭多功能起竖架，包括从前向后以此衔接的起竖架前段、起竖架中段、起竖架尾段；所述起竖架尾段和起竖架中段之间通过双头螺柱连接紧固，起竖架中段和起竖架前段的连接端面以矩形凹面法兰和凸面法兰型面定位对接；所述起竖架尾段、起竖架中段、起竖架前段截面为凹形结构。本发明还提供一种运载火箭多功能起竖架安装方法。本发明具有足够强的刚、强度，能实现大吨位可靠承载和起竖，其功能应用上即能满足火箭水平支承、载箭起竖，又具备固定发射塔架上对火箭上接口检测、测试、推进剂加注等工作的基本功能需求；具备快速装配、快速测试、快速发射多功能应用前景。速发射多功能应用前景。速发射多功能应用前景。


技术研发人员：田仁强 谭悦 吴蒙 罗雁翎 张秀敏 秦烨 项晶晶
受保护的技术使用者：贵州航天天马机电科技有限公司
技术研发日：2023.08.23
技术公布日：2023/10/20