用气囊网从空中交会对接火箭在地面或水面（海面）回收火箭制造技术

发明专利技术名称用气囊网从空中交会对接火箭在地面或水面(海面)回收火箭摘要本发明专利技术涉及火箭发射回收领域，具体是一种用编织网，网上均匀分布气囊(类似于汽车安全气囊，平时处于折叠状态)，由编织网和气囊共同组成气囊网。若干架无人机组成环形编队，该编队下方吊挂一张气囊网，无人机编队与带降落伞下降的火箭在空中交会对接，把气囊网包裹在火箭上，然后无人机撤离，当火箭下降到距离地面或水面(海面)一定高度时，气囊充气展开，火箭在降落伞和气囊的共同作用下安全回收的技术。共同作用下安全回收的技术。共同作用下安全回收的技术。

【技术实现步骤摘要】
用气囊网从空中交会对接火箭在地面或水面(海面)回收火箭


[0001]本专利技术涉及火箭发射回收领域，具体是一种用编织网，网上均匀分布气囊(类似于汽车安全气囊，平时处于折叠状态)，由编织网和气囊共同组成气囊网。若干架无人机组成环形编队，该编队下方吊挂一张大型气囊网，无人机编队与带降落伞下降的火箭在空中交会对接，把气囊网包裹在火箭上，然后无人机撤离，当火箭下降到距离地面或水面(海面)一定高度时，气囊充气展开，火箭在降落伞和气囊的共同作用下安全回收的技术。

技术介绍

[0002]回收火箭使火箭能重复使用是各国航天部门努力研究的技术，目前能成功回收火箭的是马斯克的spaceX公司，他利用火箭发动机变推力技术，使火箭在发动机的反推作用下垂直降落在回收平台上。这种技术的优点是可控性好，可以使火箭降落在任何指定地点。但缺点也很明显：(1)要携带更多的燃料以便降落，这样就降低了火箭的运载能力；(2)要有支撑腿支撑火箭而增加额外重量；(3)需要研制一款变推力的发动机，而变推力发动机的研制技术难度相当大。所以这就需要一种新颖的技术来回收火箭。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，用一种经济、简单的方式安全回收火箭。
[0004]本专利技术要求火箭有如下改装：
[0005]1、若在地面回收火箭：(1)需要在子级火箭顶瑞增加一个或一组降落伞(1b)，以便火箭减速下降；(2)需要在子级火箭上瑞四周增加多个挂网支架，以承接无人机切断气囊网绳索而垂落下来的气囊网；(3)需要在子级火箭下瑞四周增加四个调姿发动机，以解决使用降落伞下降的火箭受气流影响而横向摆动过大的问题。
[0006]2、若在水面或海面回收火箭：(1)为了防止溅起的水或海水进入主发动机喷口，故火箭要头朝下底朝上(25a)进行回收。(2)需要在子级火箭底瑞增加一个或一组降落伞(25b)，以便火箭减速下降；(3)需要在子级火箭下瑞四周增加多个挂网支架，以承接无人机切断气囊网绳索而垂落下来的气囊网；(4)需要在子级火箭上瑞四周增加四个调姿发动机，以解决使用降落伞下降的火箭受气流影响而横向摆动过大的问题。
[0007]本专利技术要求无人机有如下功能：(1)至少有一架无人机有雷达、激光、红外线、多光谱或其它探测、跟踪火箭的设备。用以在一定高度、一定距离探测、跟踪火箭以便后续与火箭实现交会对接；(2)每架无人机皆有数据链实现对火箭探测、跟踪信息的实时共享，以及用于传输控制无人机编队信息的实时共享；(3)每架无人机皆有自动驾驶、自主控制和接受编队内其它无人机指挥而进行编队飞行的能力。以达到与火箭交会对接，以及用气囊网裹住火箭，再到切断绳索有序撤离的全过程做到自主控制而无需人工干预的目的。
[0008]本专利技术目的可通过以下技术方案予以实现：
[0009]1、若地面回收火箭：
[0010](1)用重量较轻又结实的材料做成的编织网，网上均匀分布气囊，编织网和气囊共同组成气囊网。故本专利技术所说的气囊网特指挂有许多气囊的编织网。
[0011](2)气囊网的半径R一定要大于子级火箭长度L与子级火箭半径r之和，从而实现气囊网对火箭子级的包裹。
[0012](3)为了减轻气囊网总体重量，在能充分保护火箭的前提下，气囊的分布尽量稀疏、均匀。
[0013](4)所有气囊应分布在每条绳索指向气囊网中心的延长上(301至306)或该延长线附近，因为无人机是把绳索延长线或绳索延长线附近的网孔穿进挂网支架(8b)的，所以当气囊网收拢时只有绳索延长线及其附近区域才处于“摊开”状态，而六个灰色三角形区域(307至312)当气囊网收拢后会处于松弛皱折状态，不能挂气囊。
[0014](5)在火箭底部放置大型气囊，在火箭外壳部分放置中型气囊。每个气囊挂在编织网交叉点上。
[0015](6)本专利技术所说的大、中型气囊也是相对而言的，具体外形、大小、尺寸要根据实验数据决定。
[0016]2、若在水面或海面回收火箭：
[0017](1)仍用重量较轻又结实的材料做成的编织网，网上均匀分布气囊，编织网和气囊共同组成气囊网。故本专利技术所说的气囊网特指挂有许多气囊的编织网。
[0018](2)气囊网的半径R也一定要大于子级火箭长度L与子级火箭半径r之和，从而实现气囊网对火箭子级的包裹。
[0019](3)为了减轻气囊网总体重量，在能充分保护火箭的前提下，气囊的分布尽量稀疏、均匀。
[0020](4)所有气囊应分布在每条绳索指向气囊网中心的延长线上(2201至2206)或该延长线附近，因为无人机是把绳索延长线或绳索延长线附近的网孔穿进挂网支架(8b)的，所以当气囊网收拢时只有绳索延长线及其附近区域才处于“摊开”状态，而六个灰色三角形区域(2207至2212)当气囊网收拢后会处于松弛皱折状态，不能挂气囊。
[0021](5)在火箭上部放置大型气囊，在火箭外壳部分放置中型气囊。每个气囊挂在编织网交叉点上。大气囊所以放置在火箭上部是因为火箭底部朝上，位于火箭底部的主发动机重量较重故需大气囊来缓冲并在水里或海里产生较大浮力。本专利技术所说的大、中型气囊也是相对而言的，具体外形、大小、尺寸要根据实验数据决定。
[0022]3、用重量较轻、结实又有韧性的材料做成的大、中型气囊，气囊类似汽车安全气囊，内部装有传感器、点火装置、气体发生器等。为了减少气囊对无人机机动性的影响，气囊平时处于收缩折叠状态，当火箭下降到距地面一定高度时，气囊自动充气展开，以便在火箭各部分陆续接地时大幅减少冲击力。同时也要在适当时机泄出一部分气体，防止产生弹跳，保护火箭结构不受损伤。
[0023]4、气囊网由若干绳索与无人机相连。
[0024]5、无人机可采用多轴螺旋桨构型，其螺旋桨由保护圈围住，用以避免螺旋桨碰撞其它无人机拉挂的绳索。若干架无人机组成环形编队，该编队下方吊挂一张气囊网。
[0025]6、为了防止无人机编队在合拢气囊网时因拥挤而发生碰撞，每架无人机吊挂的绳索长度皆不相同，可按无人机顺序逐渐伸长，或用其它方案使绳索长短不一，以便利用高度
差错开无人机悬停位置。
[0026]7、为了能在无人机切断气囊网绳索后仍能让气囊网包裹住火箭，(1)若在地面回收火箭，需在火箭上端位置安装数个挂网支架；(2)若在水面或海面回收火箭，需在火箭下端位置安装数个挂网支架。
[0027]8、挂网支架结构原理为：由挂网支臂第1段(702)、挂网支臂第2段(701)、挂网支臂支撑(707)、耳板(703)、多级油缸(705)、油缸支撑(706)组成。挂网支臂第2段收纳于挂网支臂第1段内，耳板与挂网支臂第2段相连，挂网支臂第1段下方有一长开口，用以让耳板通过；挂网支臂第2段右下方有一凸起(708)，当挂网支臂第2段凸起运动到挂网支臂第1段位置A(710)时被挡住，从而停止运动。挂网支臂第1段用铰接方式与挂网支臂支撑相连。耳板用铰接方式与多级油缸内的活塞(704)相连，多级油缸用铰接方式与油缸支撑相连。油缸支撑和挂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用气囊网空中交会对接火箭在地面或水面(海面)回收火箭的回收方法，其特征包括：气囊网，若干个挂网支架，用无人机吊挂气囊网从空中交会对接火箭在地面或水面(海面)回收火箭的回收方法；气囊网由一张编织网，网上相应区域挂有多个气囊，这些气囊和编织网共同组成气囊网，气囊网用多条绳索与多架无人机相连；挂网支架安装在火箭外壳上，用于承接因无人机切断连接气囊网绳索而垂落下来的气囊网和抓牢气囊网使其在缓冲火箭接地或接触水面(海面)时不会脱落；无人机吊挂气囊网从空中交会对接火箭在地面回收火箭的回收方法由一系列步骤组成；无人机吊挂气囊网从空中交会对接火箭在水面或海面回收火箭的回收方法由一系列步骤组成。2.如权利要求1所述所使用的气囊网其特征为除了位于气囊网中心附近气囊外，所有其它气囊应分布在每条绳索指向气囊网中心的延长线上或该延长线附近。3.如权利要求1所述用于水面或海面回收的气囊网其特征为气囊网外围安装覆盖有防水薄膜(2301)。4.如权利要求1所述所使用的气囊网其特征为气囊网的半径R一定要大于子级火箭长度L与子级火箭半径r之和，从而实现气囊网对火箭子级的包裹。5.如权利要求1所述所使用的挂网支架其特征有：由挂网支臂第1段(702)、挂网支臂第2段(701)、挂网支臂支撑(707)、耳板(703)、多级油缸(705)、油缸支撑(706)组成；挂网支臂第2段收纳于挂网支臂第1段内，耳板与挂网支臂第2段相连，挂网支臂第1段下方有一长开口，用以让耳板通过；挂网支臂第2段右下方有一凸起(708)，当挂网支臂第2段凸起运动到挂网支臂第1段位置A(710)时被挡住，从而停止运动；挂网支臂第1段用铰接方式与挂网支臂支撑相连；耳板用铰接方式与多级油缸内的活塞(704)相连，多级油缸用铰接方式与油缸支撑相连；油缸支撑和挂网支臂支撑均与火箭外壳(709)相连。6.如权利要求5所述所使用的挂网支架其特征有4种构型：分别为收缩收拢型(8a)、收缩展开型(8b)、伸长展开型(8c)、伸长收拢型(8d)；其中收缩收拢型是为了尽量减少挂网支架对火箭气动外形的影响，而处于收缩收拢状态；收缩展开型是为了方便气囊网在无人机的拖拽下向上合围火箭时，其网孔能穿进挂网支架，而处于收缩展开状态；伸长展开型是为了在无人机完成了用气囊网合围火箭后切断绳索，气囊网下落能由挂网支架接住；而伸长收拢型是为了防止火箭在接地过程中气囊网受力不均拉伸变形而脱落，同时也防止挂网支臂因伸长展开接触地面而对火箭箭体造成损害，而处于伸长收拢状态。7.如权利要求6所述所使用的挂网支架其特征有：当处于伸长展开状态，由几何知识可知，只要挂网支臂伸长展开长度D(16b)大于大幅拉伸的网孔对角线长度d(16a)，则气囊网一定不会脱落。8.如权利要求1所述无人机吊挂气囊网从空中交会对接火箭在地面回收火箭的回收方法由一系列步骤组成；其特征包括如下步骤：步骤1：完成发射任务的子级火箭下降到一定高度自动打开降落伞，然后启动调姿发动机以减小火箭横向摆动幅度，同时挂网支架展开并处于收缩展开状态；步骤2：无人机编队吊挂气囊网在地面雷达或地面指令控制下在火箭返回预定空域盘
旋待命；步骤3：当带降落伞下降的火箭距无人机编队一定距离时，无人机用机载传感器搜索、捕获、跟踪火箭，然后进入完全自主控制阶段，无需人工干预；步骤4：当火箭与无人机编队接近到很近距离时，无人机要调整位置以便瞄准、锁定各自将要挂网时要挂的挂网支架；以便气囊网绳索延长线(301至306)附近的网孔能穿进挂网支架；步骤5：当火箭很接近无人机编队时，为了减小火箭下降速度过快对无人机编队和气囊网的冲击，无人机编队需要以一定的速度向下运动，用以降低无人机编队和气囊网与火箭之间的相对速度；步骤6：当火箭下端接触到无人机编队所吊挂的气囊网时，无人机编队利用与火箭的速度差把气囊网向上收拢；当气囊网收拢到一定程度时，气囊网一部分网孔会自行穿进火箭展开的挂网支架上；步骤7：无人机编队继续向上拉拽气囊网绳索，当无人机编队位于火箭正上方时，气囊网收拢过程结束，挂网支架立即伸长展开；步骤8：由于拉挂气囊网的绳索长短不一，使无人机悬停在火箭顶部正上方的高度存在高度差，即使无人机编队全部位于火箭顶部正上方，也不会因拥挤而碰撞；步骤9：挂网支架伸长展开一结束，无人机编队立即有序切断与气囊网相连的绳索然后有序撤离；步骤10：伸长展开的挂网支架接住了垂落下来的气囊网，并向上收拢挂网支架，从而完成了气囊网对火箭的包裹；步骤11：当包裹气囊网的火箭下降到距地面一定高度时，气囊网上所有气囊自动充气展开；步骤12：当火箭底部的大气囊接触地面并大幅减缓地面对火箭的冲击后，大气囊择机泄气，以防止气囊带动火箭反弹而损害火箭结构；在这一过程中火箭自行切断火箭顶部的主降落伞...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡延斌，
申请(专利权)人：胡延斌，
类型：发明
国别省市：