运载火箭及返回舱用柔性回收设备及其设计方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种运载火箭及返回舱用柔性回收设备，包括承重网、漂浮机构、缓冲装置、回收位置定位装置和回收位置限位及调节装置，该柔性回收设备结构设计合理、投入成本较低且使用效果好，使用过程安全、可靠，能对从高空坠落的运载火箭或返回舱进行回收。同时，本发明专利技术还公开了运载火箭及返回舱用柔性回收设备的设计方法和应用，其设计方法包括步骤：承重网承载力确定、承重网结构参数确定、承重网重量确定、缓冲装置位置确定、漂浮机构所提供浮力大小确定和漂浮机构位置确定，其应用方法包括步骤：承重网拖移到位、回收信息获取、回收位置调整和承重网回收，该设计方法和应用方法步骤简单、设计合理且实现方便，使用效果好。

【技术实现步骤摘要】
运载火箭及返回舱用柔性回收设备及其设计方法和应用
本专利技术属于空中坠物回收
，尤其是涉及一种运载火箭及返回舱用柔性回收设备及其设计方法和应用。
技术介绍
运载火箭是由多级火箭组成的航天运载工具。通常，运载火箭将人造地球卫星、载人飞船、空间站、空间探测器等有效载荷送入预定轨道。任务完成后，运载火箭被抛弃。运载火箭从高空坠落时，现如今主要采用以下几种处理方式：第一、运载火箭自由坠落；第二、用降落伞控制运载火箭的降落速度，使得运载火箭柔性降落；第三、运载火箭快接近地面时，利用运载火箭自带的喷气设备喷射气体的反作用力，使得运载火箭柔性降落；第四、第二种处理方式和第三种处理方式混合使用。实际使用过程中，上述高空坠落的运载火箭的四种处理方式均不同程度地存在缺陷。其中，运载火箭自由坠落方式，使运载火箭损坏严重；用降落伞控制运载火箭降落速度的方式应用时，对于高速且体积和质量大的运载火箭而言，用降落伞无法控制运载火箭的降落速度，不能使得运载火箭柔性降落，实施受限；利用运载火箭自带的喷气设备喷射气体，并利用反作用力使得运载火箭柔性降落的方式，需要运载火箭自带喷气设备，因而结构及控制很复杂，且只能在陆地上或移动平台降落，而在移动平台降落时对移动平台和运载火箭的控制要求更高，且整个工程造价高昂。相应地，对返回舱进行回收处理时，仍存在上述问题。因而，现如今缺少一种设计合理、实现方便且投入成本较低、使用效果好的运载火箭及返回舱用柔性回收设备，其使用过程安全、可靠，能对从高空坠落的运载火箭进行回收，并且不会对运载火箭结构造成较大损害。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种运载火箭及返回舱用柔性回收设备，其结构简单、设计合理且使用操作简便、使用效果好，能对从高空坠落的运载火箭或返回舱进行回收，并且不会对运载火箭或返回舱的结构造成较大损害。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种运载火箭及返回舱用柔性回收设备，其特征在于：包括对所回收运载火箭或返回舱进行承托且漂浮于水面上的承重网、为承重网提供浮力并使承重网漂浮于水面上的漂浮机构、布设在承重网上且对下落至承重网上的所回收运载火箭或返回舱进行缓冲的缓冲装置、对承重网的位置进行定位的回收位置定位装置和对承重网的位置进行限位及调节的回收位置限位及调节装置，所述承重网由绳索编织形成；所述缓冲装置包括多个均固定在承重网上的缓冲器，所述漂浮机构包括多个均固定在承重网上的漂浮体；所述回收位置限位及调节装置包括多个分别位于承重网四周外侧的锚、多道分别连接于承重网与多个所述锚之间的连接绳索和多个分别对多道所述连接绳索的长度进行调节的绳索长度调节机构，所述锚位于水中、固定于水底或固定于地面上，多道所述连接绳索的上端分别固定在承重网的四周外边缘上，且多道所述连接绳索的下端分别固定在多个所述锚上；多个所述绳索长度调节机构组成对承重网的位置进行调整的回收位置调节机构；所述回收位置定位装置为布设在承重网上且对承重网的位置信息进行检测的位置检测装置。上述运载火箭及返回舱用柔性回收设备，其特征是：所述缓冲器包括内装缓冲物的袋体，所述缓冲物为橡胶、弹簧或泡沫材料；所述漂浮体为固定在承重网上的浮漂。上述运载火箭及返回舱用柔性回收设备，其特征是：所述承重网上布设有控制包，所述控制包包括电子线路板，所述电子线路板装于防水外壳或防水袋内，所述防水外壳和防水袋均固定在承重网上；所述电子线路板上设置有主控制器和与主控制器相接的无线通信模块，所述主控制器通过无线通信模块与上位机进行双向通信。上述运载火箭及返回舱用柔性回收设备，其特征是：多个所述绳索长度调节机构均为电动调节机构，且多个所述绳索长度调节机构均由绳索长度控制器进行控制，所述绳索长度控制器布设在所述电子线路板上，且多个所述绳索长度调节机构均与绳索长度控制器电连接，所述绳索长度控制器与主控制器电连接。上述运载火箭及返回舱用柔性回收设备，其特征是：所述回收位置定位装置为固定在承重网上的GPS定位单元，所述GPS定位单元与主控制器电连接，所述GPS定位单元布设于所述防水外壳或防水袋内。上述运载火箭及返回舱用柔性回收设备，其特征是：所述承重网上设置有分别对其移动方向和移动位移进行实时检测的移动方向检测单元和位移检测单元，所述移动方向检测单元和位移检测单元均与主控制器电连接，且移动方向检测单元和位移检测单元均布设在所述电子线路板上。上述运载火箭及返回舱用柔性回收设备，其特征是：所述承重网为由多根钢丝绳编织而成的钢丝绳网；所述承重网为矩形，且承重网由多个矩形网片拼接而成，相邻两个所述矩形网片之间通过网片连接绳索进行紧固连接。同时，本专利技术还公开了一种方法步骤简单、设计合理且实现方便、使用效果好的运载火箭及返回舱用柔性回收设备设计方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤Ⅰ、承重网承载力确定：根据所回收运载火箭或返回舱下落至地面时，地面对所回收运载火箭或返回舱的反推力，对承重网的承载力进行确定；步骤Ⅱ、承重网结构参数确定：根据步骤Ⅰ中所确定的承重网的承载力，并结合所回收运载火箭或返回舱的体积，对承重网的结构参数进行确定；所确定的承重网的结构参数包括承重网的大小、所采用绳索的数量以及各绳索的长度与直径；步骤Ⅲ、承重网重量确定：根据步骤Ⅱ中所确定的承重网的结构参数，对承重网的重量进行确定；步骤Ⅳ、缓冲装置位置确定：根据所回收运载火箭或返回舱的重量，对所述缓冲装置中所采用缓冲器的数量以及各缓冲器的布设位置进行确定；步骤Ⅴ、漂浮机构所提供浮力大小确定：根据所采用柔性回收设备中承重网和所述缓冲装置的总重量，并结合所回收运载火箭或返回舱的重量，对所述漂浮机构所提供浮力的大小进行确定；步骤Ⅵ、漂浮机构位置确定：根据步骤Ⅴ中所确定的漂浮机构所提供的浮力大小，对所述漂浮机构中所采用漂浮体的数量以及各漂浮体的布设位置分别进行确定。另外，本专利技术还公开了一种方法步骤简单、设计合理且实用价值高、能对高空下落的运载火箭或返回舱进行回收的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤一、承重网拖移到位：采用拖移装置，将装有缓冲装置、漂浮机构与所述回收位置定位装置的承重网拖移至预先设定的回收位置，并将拖移到位的承重网与所述回收位置限位装置连接为一体，获得安装到位的所述柔性回收设备；步骤二、回收信息获取：获取当前状态下需回收运载火箭或返回舱的回收信息，并将所获取的回收信息同步存储至上位机内；所述回收信息包括需回收运载火箭或返回舱的重量、高空下落时间、高空下落高度、预先估计的下落位置和接近水面时的下落速度；步骤三、回收位置调整：根据步骤二中所获取的当前状态下需回收运载火箭或返回舱的回收信息，并通过多个所述绳索长度调节机构，对步骤一中拖移到位的所述柔性回收设备的位置进行调整；对所述柔性回收设备的位置进行调整过程中，通过所述回收位置定位装置对所述柔性回收设备的位置进行实时监测；步骤四、承重网回收：待需回收运载火箭或返回舱下落至承重网上后，断开所述柔性回收设备与所述回收位置限位装置之间的连接，并用起重设备或直升机将承重网和需回收运载火箭或返回舱移送至预先建立的回收场所。上述的方法，其特征是：所述承重网上布设有控制包，所述控制包包括电子线路板，所述电子线路板装于防水外壳或防水袋内本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种运载火箭及返回舱用柔性回收设备，其特征在于：包括对所回收运载火箭或返回舱进行承托且漂浮于水面上的承重网(1)、为承重网(1)提供浮力并使承重网(1)漂浮于水面上的漂浮机构、布设在承重网(1)上且对下落至承重网(1)上的所回收运载火箭或返回舱进行缓冲的缓冲装置、对承重网(1)的位置进行定位的回收位置定位装置和对承重网(1)的位置进行限位及调节的回收位置限位及调节装置，所述承重网(1)由绳索编织形成；所述缓冲装置包括多个均固定在承重网(1)上的缓冲器(2)，所述漂浮机构包括多个均固定在承重网(1)上的漂浮体；所述回收位置限位及调节装置包括多个分别位于承重网(1)四周外侧的锚(3‑1)、多道分别连接于承重网(1)与多个所述锚(3‑1)之间的连接绳索(3‑2)和多个分别对多道所述连接绳索(3‑2)的长度进行调节的绳索长度调节机构(4‑1)，所述锚(3‑1)位于水中、固定于水底或固定于地面上，多道所述连接绳索(3‑2)的上端分别固定在承重网(1)的四周外边缘上，且多道所述连接绳索(3‑2)的下端分别固定在多个所述锚(3‑1)上；多个所述绳索长度调节机构(4‑1)组成对承重网(1)的位置进行调整的回收位置调节机构；所述回收位置定位装置为布设在承重网(1)上且对承重网(1)的位置信息进行检测的位置检测装置。...

【技术特征摘要】
1.一种运载火箭及返回舱用柔性回收设备，其特征在于：包括对所回收运载火箭或返回舱进行承托且漂浮于水面上的承重网(1)、为承重网(1)提供浮力并使承重网(1)漂浮于水面上的漂浮机构、布设在承重网(1)上且对下落至承重网(1)上的所回收运载火箭或返回舱进行缓冲的缓冲装置、对承重网(1)的位置进行定位的回收位置定位装置和对承重网(1)的位置进行限位及调节的回收位置限位及调节装置，所述承重网(1)由绳索编织形成；所述缓冲装置包括多个均固定在承重网(1)上的缓冲器(2)，所述漂浮机构包括多个均固定在承重网(1)上的漂浮体；所述回收位置限位及调节装置包括多个分别位于承重网(1)四周外侧的锚(3-1)、多道分别连接于承重网(1)与多个所述锚(3-1)之间的连接绳索(3-2)和多个分别对多道所述连接绳索(3-2)的长度进行调节的绳索长度调节机构(4-1)，所述锚(3-1)位于水中、固定于水底或固定于地面上，多道所述连接绳索(3-2)的上端分别固定在承重网(1)的四周外边缘上，且多道所述连接绳索(3-2)的下端分别固定在多个所述锚(3-1)上；多个所述绳索长度调节机构(4-1)组成对承重网(1)的位置进行调整的回收位置调节机构；所述回收位置定位装置为布设在承重网(1)上且对承重网(1)的位置信息进行检测的位置检测装置；所述承重网(1)为由多根钢丝绳编织而成的钢丝绳网；所述承重网(1)为矩形，且承重网(1)由多个矩形网片拼接而成，相邻两个所述矩形网片之间通过网片连接绳索进行紧固连接。2.按照权利要求1所述的运载火箭及返回舱用柔性回收设备，其特征在于：所述缓冲器(2)包括内装缓冲物的袋体，所述缓冲物为橡胶、弹簧或泡沫材料；所述漂浮体为固定在承重网(1)上的浮漂(8)。3.按照权利要求1或2所述的运载火箭及返回舱用柔性回收设备，其特征在于：所述承重网(1)上布设有控制包(5)，所述控制包(5)包括电子线路板，所述电子线路板装于防水外壳或防水袋内，所述防水外壳和防水袋均固定在承重网(1)上；所述电子线路板上设置有主控制器(5-1)和与主控制器(5-1)相接的无线通信模块(5-2)，所述主控制器(5-1)通过无线通信模块(5-2)与上位机(6)进行双向通信。4.按照权利要求3所述的运载火箭及返回舱用柔性回收设备，其特征在于：多个所述绳索长度调节机构(4-1)均为电动调节机构，且多个所述绳索长度调节机构(4-1)均由绳索长度控制器(4-2)进行控制，所述绳索长度控制器(4-2)布设在所述电子线路板上，且多个所述绳索长度调节机构(4-1)均与绳索长度控制器(4-2)电连接，所述绳索长度控制器(4-2)与主控制器(5-1)电连接。5.按照权利要求3所述的运载火箭及返回舱用柔性回收设备，其特征在于：所述回收位置定位装置为固定在承重网(1)上的GPS定位单元(7)，所述GPS定位单元(7)与主控制器(5-1)电连接，所述GPS定位单元(7)布设于所述防水外壳或防水袋内。6.按照权利要求3所述的运载火箭及返回舱用柔性回收设备，其特征在于：所述承重网(1)上设置有分别对其移动方向和移动位移进行实时检测的移动方向检测单元(5-3)和位移检测单元(5-4)，所述移动方向检测单元(5-3)和位移检测单元(5-4)均与主控制器(5-1)电连接，且移动方向检测单元(5-3)和位移检测单元(5-4)均布设在所述电子线路板上。7.一种对如权利要求1所述柔性回收设备进行设计的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤Ⅰ、承重网承载力确定：根据所回收运载火箭或返回舱下落至地面时，地面...

【专利技术属性】
技术研发人员：尤军，尤美一，
申请(专利权)人：尤军，
类型：发明
国别省市：陕西;61