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首页 / 专利分类库 / 武器 / 一种运载火箭发射架的起竖系统及其控制方法

一种运载火箭发射架的起竖系统及其控制方法

申请号 CN202311721962.1 申请日 2023-12-14 公开(公告)号 CN117826871A 公开(公告)日 2024-04-05
申请人 贵州航天天马机电科技有限公司; 发明人 雷鹏; 李锶宇; 王一州;
摘要 本 发明 提供的一种运载火箭发射架的起竖系统及其控制方法;包括电控模 块 、 信号 处理模块、显控模块,所述显控模块分别与电控模块及 信号处理 模块连接,所述显控模块包括CPU,CPU分别与操作面板、显示器连接,所述CPU还与发射台倾 角 检测元件、起竖架角度检测元件、液压 阀 组连接,所述电控模块将外部供电设备的三相电源分别送往油 泵 电机 以及抱钳的电动 推杆 ;所述信号处理模块对发射架上 传感器 的信号进行采集并传输到显控模块。本发明能够自动实现发射架的竖直、回平,实现发射台自动调平和自动撤收,并且在起竖和回平过程中能够自动检测,避免起竖架故障带来的安全隐患。
权利要求

1.一种运载火箭发射架的起竖系统,其特征在于:包括电控模信号处理模块、显控模块,所述显控模块分别与电控模块及信号处理模块连接,所述显控模块包括CPU,CPU分别与操作面板、显示器连接,所述CPU还与发射台倾检测元件、起竖架角度检测元件、液压组连接,所述电控模块将外部供电设备的三相电源分别送往油电机以及抱钳的电动推杆;所述信号处理模块对发射架上传感器的信号进行采集并传输到显控模块。
2.如权利要求1所述的运载火箭发射架的起竖系统,其特征在于:所述传感器包括位移传感器、压变送器、平传感器、限位开关,所述位移传感器分别对发射架上的四个支腿的行程进行检查,压力变送器对每个支腿的油缸压力进行检查,水平传感器检查发射架是否处于水平状态,限位开关对四个支腿的极限行程进行检查。
3.如权利要求1所述的运载火箭发射架的控制方法,其特征在于:包括起竖控制步骤和回平控制步骤,所述起竖控制的具体步骤为:
S1、显控模块收到指令;
S2、判断发射架底座是否处于水平状态;
S3、若发射架底座为水平状态,读取发射架角度;
S4、根据发射架角度计算控制量;
S5、执行起竖架起竖并计时;
S6、计时结束后读取发射架角度;
S7、若取发射架角度正确则结束起竖过程并返回主程序,若发射架角度不正确,结束起竖过程并返回主程序并发出警报。
4.如权利要求3所述的运载火箭发射架的控制方法,其特征在于:所述步骤S4中控制量为起竖架支腿油缸的伸缩速度,起竖架支腿油缸的伸缩速度随发射架的角度变化而减小。
5.如权利要求3所述的运载火箭发射架的控制方法,其特征在于:所述回平控制的具体步骤为:
S1、接收回平指令;
S2、读取并判断发射架角度是否正确;
S3、计算控制量;
S4、发射架开始回平并计时;
S5、检测并显示发射架的角度信息;
S6、若取发射架角度正确则结束起竖过程并返回主程序,若发射架角度不正确,结束起竖过程并返回主程序并发出警报。
6.如权利要求3所述的运载火箭发射架的控制方法,其特征在于:若步骤2判断发射架未处于水平状态,则进行调平。
7.如权利要求6所述的运载火箭发射架的控制方法,其特征在于:所述调平过程为:
S1、检测发射架的倾斜角度和方向;
S2、分别计算四个支腿的行程;
S3、驱动四个支腿动作完成调平;
S4、虚腿检测,若不存在虚腿调平完成。
8.如权利要求7所述的运载火箭发射架的控制方法,其特征在于:所述四个支腿的行程相互联动,高处的支腿下降过程中,低处的支腿同步上升。
9.如权利要求8所述的运载火箭发射架的控制方法,其特征在于:当某一支腿行程达到极限时,将该支腿的行程累积到相对的支腿上;当相对的两个支腿均不在上升时,发出报警。
10.如权利要求7所述的运载火箭发射架的控制方法,其特征在于:所述步骤S4中,若检测到虚腿,则驱动该条虚腿动作。

说明书全文

一种运载火箭发射架的起竖系统及其控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种运载火箭发射架的起竖系统及其控制方法。

背景技术

[0002] 随着航天技术的蓬勃发展,目前商业航天有了很大的发展,市场空间需求越来越大。
[0003] 当前,我国商业火箭行业呈现出以航天科技、航天科工两大集团主导,以及民营火箭公司相继进入的行业格局。商业航天中,运用发射架以及发射台发射运载火箭极其重要。同时商业航天是市场化,因此发,射成本、稳定性、安全性等优势,将有助于企业在商业航天的竞争中脱颖而出。因此,控制灵活、运行平稳、高可靠性、易于维护的运载火箭发射架及发射台电气控制系统具有很重要的意义。

发明内容

[0004] 为解决上述技术问题,本发明提供了一种运载火箭发射架的起竖系统及其控制方法。
[0005] 本发明通过以下技术方案得以实现。
[0006] 本发明提供的一种运载火箭发射架的起竖系统;包括电控模信号处理模块、显控模块,所述显控模块分别与电控模块及信号处理模块连接,所述显控模块包括CPU,CPU分别与操作面板、显示器连接,所述CPU还与发射台倾检测元件、起竖架角度检测元件、液压组连接,所述电控模块将外部供电设备的三相电源分别送往油电机以及抱钳的电动推杆;所述信号处理模块对发射架上传感器的信号进行采集并传输到显控模块。
[0007] 所述传感器包括位移传感器、压变送器、平传感器、限位开关,所述位移传感器分别对发射架上的四个支腿的行程进行检查,压力变送器对每个支腿的油缸压力进行检查,水平传感器检查发射架是否处于水平状态,限位开关对四个支腿的极限行程进行检查。
[0008] 包括起竖控制步骤和回平控制步骤,所述起竖控制的具体步骤为:
[0009] S1、显控模块收到指令;
[0010] S2、判断发射架底座是否处于水平状态;
[0011] S3、若发射架底座为水平状态,读取发射架角度;
[0012] S4、根据发射架角度计算控制量;
[0013] S5、执行起竖架起竖并计时;
[0014] S6、计时结束后读取发射架角度;
[0015] S7、若取发射架角度正确则结束起竖过程并返回主程序,若发射架角度不正确,结束起竖过程并返回主程序并发出警报。
[0016] 所述步骤S4中控制量为起竖架支腿油缸的伸缩速度,起竖架支腿油缸的伸缩速度随发射架的角度变化而减小。
[0017] 所述回平控制的具体步骤为:
[0018] S1、接收回平指令;
[0019] S2、读取并判断发射架角度是否正确;
[0020] S3、计算控制量;
[0021] S4、发射架开始回平并计时;
[0022] S5、检测并显示发射架的角度信息;
[0023] S6、若取发射架角度正确则结束起竖过程并返回主程序,若发射架角度不正确,结束起竖过程并返回主程序并发出警报。
[0024] 若步骤2判断发射架未处于水平状态,则进行调平。
[0025] 所述调平过程为:
[0026] S1、检测发射架的倾斜角度和方向;
[0027] S2、分别计算四个支腿的行程;
[0028] S3、驱动四个支腿动作完成调平;
[0029] S4、虚腿检测,若不存在虚腿调平完成。
[0030] 所述四个支腿的行程相互联动,高处的支腿下降过程中,低处的支腿同步上升。
[0031] 当某一支腿行程达到极限时,将该支腿的行程累积到相对的支腿上;当相对的两个支腿均不在上升时,发出报警。
[0032] 所述步骤S4中,若检测到虚腿,则驱动该条虚腿动作。
[0033] 本发明的有益效果在于:能够自动实现发射架的竖直、回平,实现发射台自动调平和自动撤收,并且在起竖和回平过程中能够自动检测,避免起竖架故障带来的安全隐患。附图说明
[0034] 图1是本发明的控制结构示意图;
[0035] 图2是本发明的起竖/回平控制原理示意图;
[0036] 图3是本发明的起竖控制流程图
[0037] 图4是本发明的回平控制流程图;
[0038] 图5是本发明的支腿控制原理图;
[0039] 图6是本发明的调平控制流程图;
[0040] 图7是本发明的抱钳控制原理示意图。

具体实施方式

[0041] 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所述。
[0042] 一种运载火箭发射架及发射台电气控制系统,通过显控模块、电控模块、信号处理组合、接近开关、微动开关、电机、电缆、旋转编码器比例阀、位移传感器、压力变送器等共同作用,从而实现发射架的起竖和回平,发射台调平和撤收,发射架抱钳机构的抱紧和打开。
[0043] 显控模块完成电控系统的控制和工作状态显示,是电气控制系统的显示操作中心,电气控制系统所需要显示的信息和操作部分全部在显控模块上。电控模块接收来自外部配电设备的三相电源,根据显控模块的指令,将三相电源分别送往油泵电机、前端抱钳机构电动推杆,并实现电机的正、反控制,在三相电源入口端设计断路器,对电源进行安全性保护,并对油泵电机启动进行星三角软启动。信息处理模块主要用于信号和电源的转接。向各个传感器分配电源,同时采集传感器的信息,并将传感器的信息处理完成后,分配给显控模块。
[0044] 所述的显控模块主要由操作面板、显示器、CPU板、COM板、KI板、KO板、DA板、DA板等组成。
[0045] 所述的电控模块主要由继电器、三相接触器、三相电源输出检测插座、星三角启动器、反馈指示灯等组成。
[0046] 所述的信息处理模块主要由端子排、连接器、箱体等组成。
[0047] 所述的水平传感器,通过水平传感器进行测量发射台的水平度。
[0048] 所述的旋转编码器,发射架的起竖角度通过单圈绝对值编码器器进行测量。
[0049] 所述的电气系统通过远端控制机、显控模块、比例阀、压力传感器、旋转编码器、水平传感器、限位开关、起竖油缸、发射架来实现起竖、回平控制。
[0050] 所述的电气系统通过显控模块、比例多路阀组、位移传感器、压力变送器、水平传感器、支腿油缸组成的闭环液压电控系统,实现发射台的自动调平及撤收。
[0051] 所述的电气系统通过显控模块、电控模块、交流电机、接近开关等,实现火箭支撑固定和防止火箭起竖过程中的倾翻
[0052] 所述的电控系统软件主要由主控控制软件和远程控制软件组成,通过显控软件与显控模块控制发射架和发射平台等,从而实现发射架的起竖和后倒,发射台调平和撤收,发射架抱钳机构的抱紧和打开。
[0053] 其发射架的起竖和回平控制、发射平台调平控制、抱钳机构控制的原理如下:
[0054] (1)所述的电气控制系统发射架起竖、回平过程中为保证起竖/回平的平稳,起竖油缸伸缩速度随发射架角度变化而发生改变,因此控制比例阀流量的电压值也是一个变化的值。起竖/回平控制原理是显控模块采集水平传感器反馈的实时角度值,根据角度通过D/A输出相应的控制电压,控制比例阀,实现发射架的起竖/回平,其中限位开关用于保护起竖到位限制作用。控制原理框图如图2所示,起竖/回平控制流程控制流程图见图3,起竖工作原理如下:
[0055] a)按下“启动电机”按钮后,显控模块向电控模块送出“启动电机”指令,控制电控模块的接触器闭合,经过星三角启动器的星三角启动,向油泵电机供电;
[0056] b)按下“起竖”按钮,显控模块控制比例阀进行起竖缸起竖,当发射架接近90°时,线性减小比例阀的值,缓慢起竖至90°时,停止起竖,复位“起竖”按钮;
[0057] c)按下“回平”按钮,显控模块控制比例阀进行起竖缸缩回,当发射架接近0°时,线性减小比例阀的值,缓慢起竖至0°时,停止回平,复位“回平”按钮;
[0058] d)发射架安装有起竖及回平限位开关,当显控模块判断到“限位”信号后,停止动作;
[0059] e)在起竖及回平过程中,通过显示器显示发射架的状态、角度、垂直度等信息,当有异常情况时,通过复位“起竖”(回平)按钮或按下急停按钮停止起竖,当“起竖”(回平)按钮失效时,按下“起竖台架急停”按钮,关闭比例阀电源,停止动作。
[0060] (2)所述的电气控制系统调平回路采用显控模块与比例多路阀组、位移传感器、压力变送器、水平传感器、支腿油缸组成的闭环液压电控系统,实现发射台的自动调平及撤收。原理如图4所示,流程图如图5所示。其可以完成发射台自动调平功能、发射台单腿升降功能、发射台支腿连动功能、发射台支腿自动撤收功能。分别如下所示:
[0061] a)发射台自动调平功能:完成发射台的自动调平,调平完成后,调平精度≤3′,发射台高度达到4470mm±25mm,且不存在虚腿,其控制原理示意图如图4所示;
[0062] b)发射台单腿升降功能:完成发射台支腿的升降功能,图4中的1、2、3及4号支腿的单独升/降,同时能判断支腿的行程,即当支腿行程达到最大/最小时,支腿不再升/降并报警;
[0063] c)发射台支腿连动功能(用来完成点动调平):完成1与3、2与4的连动,即当1号支腿上升则3号支腿同步下降,反之则1号支腿下降3号支腿同步上升,同时判断每一条支腿的行程,即当某一支腿行程达到最大/最小时,则此条支腿不再升/降并报警;支腿动作完成之后需判断(人为检测)是否存在虚腿,若存在虚腿,则通过单条支腿的动作来消除虚腿;
[0064] d)发射台支腿自动撤收功能:完成发射台支腿的自动撤收功能,如图4中的1、2、3及4号支腿自动撤收,当判断到四条支腿均已接近支腿行程(拉线位移传感器测量支腿的行程)时停止支腿撤收。
[0065] (3)所述的电气控制系统抱钳机构控制回路主要由电控模块、交流电机和接近开关等组成,主要实现火箭支撑固定和防止火箭起竖过程中的倾翻,控制原理如图6所示。抱钳机构主要用于抱臂抱紧/松开/打开火箭,控制过程可分为抱紧、松开和打开三个流程。
[0066] 流程一:抱紧显控模块收到抱紧指令后,输出控制信号控制电控模块内部的接触器,接通电机电源,电机转动,同时显控模块实时采集接近开关反馈的信号,当判读到信号断开接触器,电机停止转动,抱紧完成。
[0067] 流程二:松开显控模块收到松开指令后,输出控制信号控制电控模块内部的接触器,接通电机电源,电机转动,同时显控模块实时采集接近开关反馈的信号,当判读到信号断开接触器,电机停止转动,松开完成。
[0068] 流程三:打开显控模块收到打开指令后,输出控制信号控制电控模块内部的接触器,接通电机电源,电机转动,同时显控模块实时采集接近开关反馈的信号,当判读到信号断开接触器,电机停止转动,打开完成。