天津航天长征火箭制造有限公司 天津 300462
摘要：大型运载火箭不可避免的涉及到部段间的垂直对接，火箭部段直径大，质量大、存在偏心等问题严重影响产品的可靠性与安全性，本文将工业测距传感器与液压驱动系统相结合，形成火箭垂直对接姿态调整平台，实现下对接部段的姿态调节，有效解决现阶段火箭垂直对接的现实难题。
关键字：姿态调整；火箭垂直对接；测距传感器；液压驱动系统
火箭部段间的对接、火箭与有效载荷间的垂直对接是火箭总装过程中不可或缺的环节，而大型运载火箭、大型有效载荷具有直径大、质量大、存在偏心等特点，这给垂直对接带来了严重挑战。传统的垂直对接有专用吊具调节姿态，通过定位销与别棍产生物理变形对接等方法，但是专用吊具调节姿态工作量大、用时长，通过定位销及别棍产生物理变形对接易损伤产品。本文通过姿态调节平台的设计，以火箭部段两对接面的距离为调节参数，通过液压驱动系统调节平台姿态，实现两对接面的平行，完成两部段的对接。
1、姿态调整平台整体设计
姿态调整平台主要由测量系统和液压驱动系统组成，其中，测量系统获取两个对接面四个象限点实时距离信息，通过运算转化为控制信号；液压驱动平台与下对接部段通过螺栓连接，控制系统将控制信号传递给液压缸，通过液压缸的驱动，调节下对接部段的姿态，使上、下两对接部段的对接面平行，从而实现部段间的安全、可靠对接。
2、姿态调整平台测量系统设计
在现代制造中，工业测距传感器被广泛应用，其具有测量范围广、测量精度高（毫米级）、可组网使用、响应快等优点。在火箭部段垂直对接测量系统中，采用4个测距传感器分别设置在上对接部段的四个象限处，在下对接部段的四个象限处设置激光反射板，形成测量网，通过地址域、通讯协议的运用，使测量数据传入工控机中作为控制系统的输入。
图1 测量系统布置图
3、姿态调整平台液压驱动系统设计
姿态调节平台的液压驱动系统主要由电磁阀换向阀、伺服阀、液压缸、管路、及其他辅助原件组成。四个液压缸分别与支撑平台相连。四个伺服阀分别将上位机输出的信号转换为液压缸相应的位移信号。油箱、液压泵与溢流阀等构成了液压系统的油压装置。同时，在液压系统中设置蓄能器7，目的是吸收垂直对接时系统造成的冲击压力，这也减少了对接过程中的两产品的对接碰撞冲击。
姿态调节平台控制系统原理简图如图2所示。每个液压缸都通过相应的伺服阀来控制其运动，三位四通电磁阀并联于液压缸与伺服阀之间，用于姿态调节平台的初始零位调节。
以一个液压缸为例，当测量系统检测一个象限位置间隙大或者小时，控制器进行运算后，输出信号给伺服阀，同时电磁换向阀的磁铁断电，使液压缸处于调节状态。为了实现液压缸的闭环控制，分别在液压缸处设置一个位移传感器，用于检测垂向相对位移【1】。
1-油箱 2-粗过滤器 3-液压泵 4-精过滤器 5-压力表 6-单向阀 7-蓄能器 8-伺服阀 9-液压缸 10-三位四通电磁换向阀 11-蓄能器 12-压力继电器 13-溢流阀 14-二位二通电磁换向阀 15-冷却器 16-精过滤器
总结
本文基于火箭部段垂直对接，分别从整体结构、测量系统、液压驱动系统三个方面进行了姿态调整平台的设计，使之具备火箭两部段对接面平行度调节功能，解决现阶段由于产品偏心引起的对接难、风险大等问题。
参考文献：
[1]杨彬、电液伺服悬架的惯性调控技术研究【D】.长春:吉林大学,2014.
论文作者:田呈强,朱晓然
论文发表刊物:《科技研究》2018年9期
论文发表时间:2018/11/19
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