用于火箭海上发射台架的卷扬起竖系统及起竖控制方法与流程

本发明涉及一种起竖系统，具体涉及一种用于火箭海上发射台架的卷扬起竖系统及起竖控制方法。

背景技术：

在火箭发射领域，通常将发射台架设计成由固定架和起竖架构成，并使两者通过回转轴铰接，以便将箭筒组合体(火箭和发射筒的组合体)吊装固定在起竖架上，并通过起竖系统使起竖架绕回转轴旋转来完成火箭的起竖动作。对于传统的陆上发射台架，其起竖系统的执行元件通常采用液压油缸，因液压油缸为二力杆结构，既能提供拉力又能提供推力，且通过液压阻尼缓冲结构控制速度可实现平缓起竖，不存在失速和冲击的问题。但对于海上发射台架，受回转轴间距以及发射船空间的限制，液压油缸已不适合作为起竖系统的执行元件，且海上动态环境较为复杂，液压油缸无法实现冗余备份，安全性较差。针对这一问题，海上发射台架通常采用柔性钢索起竖系统，但现有的柔性钢索起竖系统在实现应用中存在以下问题：因柔性钢索只能提供单向拉力，无法提供反向推力，起竖过程中当起竖架与箭筒组合体的整体质心越过回转轴所在竖平面时会产生失速现象，严重影响了火箭和发射台架的安全性，若采用机械限位机构控制失速，就会在相互接触的部件间产生冲击，同样会对箭筒组合体或发射台架产生损害。

技术实现要素：

本发明的目的是提供用于火箭海上发射台架的卷扬起竖系统及起竖控制方法，卷扬起竖系统具有结构简单、动作平稳、安全可靠、缓冲效果好、适应性强的优点，可有效解决起竖过程中的失速和冲击问题，保证了火箭和发射台架的安全性；起竖控制方法具有流程简单、实现容易、安全性高的优点。

为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供的用于火箭海上发射台架的卷扬起竖系统，包括起竖单元和缓冲单元，所述起竖单元包括卷扬机和起竖钢丝绳，卷扬机安装固定在固定架的基台左半部，起竖钢丝绳的左端与卷扬机固定连接，起竖钢丝绳的右端绕过在固定架顶部设置的起竖滑轮与起竖架上的连接环固定连接；所述缓冲单元包括支撑臂、缓冲滑轮、换向滑轮、限位杆、缓冲钢丝绳、吊坠物和对接臂，支撑臂水平设置并使其左端固定在固定架的右侧，支撑臂的右半部下侧固定有两个前后间隔分布的限位板，两个限位板的左侧分别设有限位卡槽，缓冲滑轮安装在固定架上并使其转轴水平设置且垂直于支撑臂，换向滑轮安装在支撑臂的右端下侧并使其转轴水平设置且垂直于支撑臂，缓冲滑轮和换向滑轮对应处于限位板的左右侧，限位杆的两端对应处于两个限位板的限位卡槽中，限位杆的中部与缓冲钢丝绳的一端固定连接，缓冲钢丝绳的另一端依次绕过换向滑轮和缓冲滑轮与吊坠物固定连接，对接臂垂直固定在起竖架上并与支撑臂对应设置，对接臂的上端右侧固定有两个前后间隔分布的对接板，两个对接板的上侧分别设有对接卡槽；两个对接板外侧面之间的距离小于两个限位板内侧面之间的距离，限位卡槽和对接卡槽到回转轴的距离相等。

进一步的，本发明用于火箭海上发射台架的卷扬起竖系统，其中，所述缓冲单元还包括两个导向框，两个导向框沿上下方向间隔固定在固定架上，所述吊坠物处于两个导向框中，吊坠物的侧壁与导向框之间设有滚轮，滚轮通过轮架安装在导向框的内侧壁上。

进一步的，本发明用于火箭海上发射台架的卷扬起竖系统，其中，所述起竖单元和缓冲单元分别设有两组，两组缓冲单元中的支撑臂对应设置在固定架的前后侧，两组缓冲单元中的对接臂对应设置在起竖架的前后侧。

进一步的，本发明用于火箭海上发射台架的卷扬起竖系统，其中，所述限位卡槽呈左宽右窄的八字型并使其槽底采用与限位杆配合的弧面。

进一步的，本发明用于火箭海上发射台架的卷扬起竖系统，其中，所述对接卡槽的上半部呈上宽下窄的等腰梯形，对接卡槽的下半部呈半圆形并与上半部平滑过渡连接。

进一步的，本发明用于火箭海上发射台架的卷扬起竖系统，其中，所述两个限位板之间设有连接板，连接板处于限位杆的上侧位置。

进一步的，本发明用于火箭海上发射台架的卷扬起竖系统，其中，所述缓冲滑轮和换向滑轮处于同一高度，所述限位卡槽低于换向滑轮。

进一步的，本发明用于火箭海上发射台架的卷扬起竖系统，其中，所述支撑臂固定在固定架的上半部，所述对接臂固定在起竖架的右半部。

进一步的，本发明用于火箭海上发射台架的卷扬起竖系统，其中，所述卷扬机连接有变频电机，变频电机连接有变频控制器。

本发明一种上述卷扬起竖系统的起竖控制方法，包括以下步骤：

一、起竖火箭时，启动卷扬机并通过起竖钢丝绳牵拉起竖架绕回转轴旋转，以进行箭筒组合体的起竖动作；所述箭筒组合体是指火箭和发射筒的组合体，其通过吊装并固定在起竖架上；

二、当起竖架旋转到第一预设角度时，降低卷扬机的转速并继续通过起竖钢丝绳牵拉起竖架绕回转轴旋转；

三、当起竖架旋转到第二预设角度时，使限位杆与对接臂接触并处于两个对接板的对接卡槽中；

四、使卷扬机通过起竖钢丝绳对起竖架产生的拉力克服吊坠物通过缓冲钢丝绳及限位杆对起竖架产生的推力，起竖架继续绕回转轴旋转直至火箭呈竖直状态；

五、下放起竖架时，使吊坠物通过缓冲钢丝绳及限位杆对起竖架产生的推力克服卷扬机通过起竖钢丝绳对起竖架产生的拉力，起竖架绕回转轴反向旋转；

六、当起竖架旋转到第二预设角度时，限位杆返回到限位板的限位卡槽中，起竖架继续绕回转轴反向旋转，限位杆与对接臂分离；

七、在起竖架自身重力以及卷扬机通过起竖钢丝绳对起竖架产生拉力的作用下，起竖架继续绕回转轴反向旋转直至呈水平状态并置于起竖台上；

所述第一预设角度和第二预设角度是指起竖架与水平面之间的夹角，第一预设角度和第二预设角度是根据回转轴的位置以及起竖架和箭筒组合体的整体质心位置具体设置的。

本发明用于火箭海上发射台架的卷扬起竖系统及起竖控制方法与现有技术相比，具有以下优点：本发明通过设置起竖单元和缓冲单元，使起竖单元设置卷扬机和起竖钢丝绳，将卷扬机安装固定在固定架的基台左半部，使起竖钢丝绳的左端与卷扬机固定连接，使起竖钢丝绳的右端绕过在固定架顶部设置的起竖滑轮与起竖架上的连接环固定连接；使缓冲单元设置支撑臂、缓冲滑轮、换向滑轮、限位杆、缓冲钢丝绳、吊坠物和对接臂，让支撑臂水平设置并使其左端固定在固定架的右侧，在支撑臂的右半部下侧固定两个前后间隔分布的限位板，在两个限位板的左侧分别设置限位卡槽，将缓冲滑轮安装在固定架上并使其转轴水平设置且垂直于支撑臂，将换向滑轮安装在支撑臂的右端下侧并使其转轴水平设置且垂直于支撑臂，使缓冲滑轮和换向滑轮对应处于限位板的左右侧，让限位杆的两端对应处于两个限位板的限位卡槽中，并使限位杆的中部与缓冲钢丝绳的一端固定连接，让缓冲钢丝绳的另一端依次绕过换向滑轮和缓冲滑轮与吊坠物固定连接，将对接臂垂直固定在起竖架上并与支撑臂对应设置，在对接臂的上端右侧固定两个前后间隔分布的对接板，在两个对接板的上侧分别设置对接卡槽；其中，两个对接板外侧面之间的距离小于两个限位板内侧面之间的距离，限位卡槽和对接卡槽到回转轴的距离相等。由此就构成了一种结构简单、动作平稳、安全可靠、缓冲效果好、适应性强的用于火箭海上发射台架的卷扬起竖系统。在实际应用中，将箭筒组合体吊装并固定在起竖架上。起竖火箭时，启动卷扬机并通过起竖钢丝绳牵拉起竖架绕回转轴旋转，当起竖架旋转到第一预设角度时，降低卷扬机的转速并继续通过起竖钢丝绳牵拉起竖架绕回转轴旋转；当起竖架旋转到第二预设角度时，使限位杆与对接臂接触并处于两个对接板的对接卡槽中；在继续通过卷扬机和起竖钢丝绳牵拉起竖架绕回转轴旋转直至火箭呈竖直状态的过程中，吊坠物通过缓冲钢丝绳及限位杆对起竖架产生的推力可起到缓冲作用，能有效避免起竖架及箭筒组合体越过质心后的失速和冲击现象，保证了起竖过程的安全性。当火箭发射完毕需要下放起竖架时，通过卷扬机逐渐减小起竖钢丝绳的拉力，在吊坠物通过缓冲钢丝绳及限位杆产生推力的作用下，起竖架绕回转轴反向旋转，当起竖架旋转到第二预设角度时，在限位板的阻挡作用下限位杆对起竖架失去推力作用，随后，在起竖架自身重力以及起竖钢丝绳拉力的双重作用下，起竖架继续绕回转轴反向旋转直至呈水平状态并置于起竖台上。本发明通过设置起竖单元可满足海上发射台架的起竖要求，且可通过设置两套起竖单元并使其互为冗余备份，提高了起竖动作的可靠性和安全性；通过设置缓冲单元，在起竖过程中起到了有效缓冲作用，解决了起竖架及箭筒组合体越过质心后的失速和冲击问题，在下放起始阶段起到了推动起竖架的作用，解决了起竖钢丝绳无法提供推力的问题，具有较强的实用性。本发明提供的卷扬起竖系统的起竖控制方法具有流程简单、实现容易、安全性高的优点。

下面结合附图所示具体实施方式对本发明用于火箭海上发射台架的卷扬起竖系统及起竖控制方法作进一步详细说明。

附图说明

图1为本发明用于火箭海上发射台架的卷扬起竖系统的起竖初始状态图；

图2为本发明用于火箭海上发射台架的卷扬起竖系统的起竖中间状态图；

图3为本发明用于火箭海上发射台架的卷扬起竖系统的起竖完成状态图；

图4为本发明用于火箭海上发射台架的卷扬起竖系统中缓冲单元及发射台架的示意图；

图5为图4中a位置的局部放大图；

图6为图4中b位置的局部放大图。

具体实施方式

首先需要说明的，本发明中所述的上、下、左、右、前、后等方位词只是根据附图进行的描述，以便于理解，并非对本发明的技术方案以及请求保护范围进行的限制。

如图1至图6所示本发明用于火箭海上发射台架的卷扬起竖系统的具体实施方式，包括起竖单元和缓冲单元。使起竖单元包括卷扬机11和起竖钢丝绳12，将卷扬机11安装固定在固定架101的基台左半部，让起竖钢丝绳12的左端与卷扬机11固定连接，让起竖钢丝绳12的右端绕过在固定架101顶部设置的起竖滑轮13与起竖架102上的连接环14固定连接。使缓冲单元设置支撑臂21、缓冲滑轮22、换向滑轮23、限位杆24、缓冲钢丝绳25、吊坠物26和对接臂27。让支撑臂21水平设置并使其左端固定在固定架101的右侧，在支撑臂21的右半部下侧固定两个前后间隔分布的限位板211，在两个限位板211的左侧分别设置限位卡槽212。将缓冲滑轮22安装在固定架101上并使其转轴水平设置且垂直于支撑臂21。将换向滑轮23安装在支撑臂21的右端下侧并使其转轴水平设置且垂直于支撑臂21。使缓冲滑轮22和换向滑轮23对应分布在限位板211的左右侧。让限位杆24的两端对应处于两个限位板211的限位卡槽212中，并使限位杆24的中部与缓冲钢丝绳25的一端固定连接，让缓冲钢丝绳25的另一端依次绕过换向滑轮23和缓冲滑轮22与吊坠物26固定连接。将对接臂27垂直固定在起竖架102上并与支撑臂21对应设置，在对接臂27的上端右侧固定两个前后间隔分布的对接板271，并在两个对接板271的上侧分别设置对接卡槽272。其中，两个对接板271外侧面之间的距离小于两个限位板211内侧面之间的距离，限位卡槽212和对接卡槽272到回转轴103的距离相等。

通过以上结构设置就构成了一种结构简单、动作平稳、安全可靠、缓冲效果好、适应性强的用于火箭海上发射台架的卷扬起竖系统。在实际应用中，将箭筒组合体(图中未示出)吊装并固定在起竖架102上。起竖火箭时，启动卷扬机11并通过起竖钢丝绳12牵拉起竖架102绕回转轴103旋转，当起竖架102旋转到第一预设角度时，降低卷扬机11的转速并继续通过起竖钢丝绳12牵拉起竖架102绕回转轴103旋转；当起竖架102旋转到第二预设角度时，使限位杆24与对接臂27接触并处于两个对接板271的对接卡槽272中；在继续通过卷扬机11和起竖钢丝绳12牵拉起竖架102绕回转轴103旋转直至火箭呈竖直状态的过程中，吊坠物26通过缓冲钢丝绳25及限位杆24对起竖架102产生的推力可起到缓冲作用，能有效避免起竖架102及箭筒组合体越过质心后的失速和冲击现象，保证了起竖过程的安全性。当火箭发射完毕需要下放起竖架102时，通过卷扬机11逐渐减小起竖钢丝绳12的拉力，在吊坠物26通过缓冲钢丝绳25及限位杆24产生推力的作用下，起竖架102绕回转轴103反向旋转，当起竖架102旋转到第二预设角度时，在限位板211的阻挡作用下限位杆24对起竖架102失去推力作用，随后，在起竖架102自身重力以及起竖钢丝绳12拉力的双重作用下，起竖架102继续绕回转轴103反向旋转直至呈水平状态并置于起竖台104上。本发明通过设置起竖单元可满足海上发射台架的起竖要求，且可通过设置两套起竖单元并使其互为冗余备份，提高了起竖动作的可靠性和安全性；通过设置缓冲单元，在起竖过程中起到了有效缓冲作用，解决了起竖架102及箭筒组合体越过质心后的失速和冲击问题，在下放起始阶段起到了推动起竖架102的作用，解决了起竖钢丝绳无法提供推力的问题，具有较强的实用性。需要说明的是，所述起竖架102及箭筒组合体越过质心是指起竖架102与箭筒组合体的整体质心越过回转轴103所在的竖平面。第一预设角度和第二预设角度是指起竖架102与水平面之间的夹角，应根据回转轴103的位置以及起竖架102与箭筒组合体的整体质心位置具体设置，通常将第二预设角度设置为起竖架102与箭筒组合体的整体质心和回转轴103处于同一竖平面时起竖架102与水平面之间的夹角，并将第一预设角度设置为比第二预设角度小4～7°，以免卷扬机11转速过快影响缓冲效果和安全性。在实际应用中，卷扬机11连接有变频电机，变频电机连接有变频控制器，以便通过控制卷扬机11的转速和拉力，形成相对平衡的受力系统，实现平稳起竖和下放。

作为优化方案，本具体实施方式使缓冲单元设置了两个导向框28，将两个导向框28沿上下方向间隔固定在固定架101上，让吊坠物26处于两个导向框28中，并在吊坠物26的侧壁与导向框28之间设置了滚轮，让滚轮通过轮架安装在导向框28的内侧壁上。这一结构设置通过两个导向框28及滚轮对吊坠物26的导向作用，提高了吊坠物26上下移动的平顺性，进而提高了起竖动作的稳定性。为增强起竖及下放动作的可靠性和安全性，本具体实施方式让起竖单元和缓冲单元分别设置了两组，并使两组缓冲单元中的支撑臂21对应设置在固定架101的前后侧，使两组缓冲单元中的对接臂27对应设置在起竖架102的前后侧，以增强结构的稳定性，使受力更加均衡。

作为具体实施方式，本发明使限位卡槽212采用了左宽右窄的八字型结构，并使其槽底采用与限位杆24配合的弧面，以便对限位杆24起到导向和定位作用；并使对接卡槽272的上半部采用了上宽下窄的等腰梯形结构，使对接卡槽272的下半部采用了半圆形结构并与上半部平滑过渡连接，同样对限位杆24起到了导向和定位作用，提高了限位杆24进出限位卡槽212和对接卡槽272的容错性和适应性。为增强结构的稳定性，本具体实施方式在两个限位板211之间设置了连接板213，并使连接板213处于限位杆24的上侧位置，以免起竖时影响对接板271通过。

需要说明的是，在实际应用中本发明通常让缓冲滑轮22和换向滑轮23采用同一安装高度，并使限位卡槽212低于换向滑轮23，以免起竖时换向滑轮23对对接臂27产生干涉。同时，本发明通常让支撑臂21固定在固定架101的上半部，让对接臂27固定在起竖架102的右半部，以使其与回转轴103之间具有较长的距离，增大缓冲单元的力矩，减小吊坠物26的体积，降低控制难度。

基于同一构思，本发明还提供了一种上述卷扬起竖系统的起竖控制方法，包括以下步骤：

一、起竖火箭时，启动卷扬机11并通过起竖钢丝绳12牵拉起竖架102绕回转轴103旋转，以进行箭筒组合体的起竖动作。所述箭筒组合体是指火箭和发射筒的组合体，其通过吊装并固定在起竖架102上。

二、当起竖架102旋转到第一预设角度时，降低卷扬机11的转速并继续通过起竖钢丝绳12牵拉起竖架102绕回转轴103旋转。

三、当起竖架102旋转到第二预设角度时，使限位杆24与对接臂27接触并处于两个对接板271的对接卡槽272中。

四、使卷扬机11通过起竖钢丝绳12对起竖架102产生的拉力克服吊坠物26通过缓冲钢丝绳25及限位杆24对起竖架102产生的推力，起竖架102继续绕回转轴103旋转直至火箭呈竖直状态。

五、下放起竖架102时，使吊坠物26通过缓冲钢丝绳25及限位杆24对起竖架102产生的推力克服卷扬机11通过起竖钢丝绳12对起竖架102产生的拉力，起竖架102绕回转轴103反向旋转。

六、当起竖架102旋转到第二预设角度时，限位杆24返回到限位板211的限位卡槽212中，起竖架102继续绕回转轴103反向旋转，限位杆24与对接臂27分离。

七、在起竖架102自身重力以及卷扬机11通过起竖钢丝绳12对起竖架102产生拉力的作用下，起竖架102继续绕回转轴103反向旋转直至呈水平状态并置于起竖台104上。

本发明通过以上卷扬起竖系统的起竖控制方法解决了起竖架102及箭筒组合体越过质心后的失速和冲击问题，具有流程简单、实现容易、安全性高的特点。

需要指出的，本发明不限于应用在海上发射台架，对于陆上发射台架同样适用。

以上实施例仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明请求保护范围进行限定，在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域技术人员依据本发明的技术方案做出的各种变形，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。