[发明专利]大跨度悬索桥先导索火箭抛送装置和方法

权利要求书

1.大跨度悬索桥先导索火箭抛送方法，该方法包括如下步骤：

(1)设置瞄准标杆：在发射地和目标地分别设置瞄准标杆，标出目标地弹着点范围标志，并测量发射点距离弹着点的距离；

(2)确定发射各参数：根据射程选定发射架的射角、根据弹着点位置及风向和风力确定火箭发动机的射向；

(3)摆放发射架和先导索箱：沿瞄准线方向，选择先导索摆放和发射架设置的位置，装箱的先导索整齐排放在发射架前方5～8米处；

(4)连接工作索、组装火箭发动机：将箱中的先导索相互可靠连接，检测并组装火箭发动机、设置固定桩；

(5)架设发射架并瞄准：架设发射架，选定射角和射向；

(6)安装火箭发动机：将火箭发动机安装在架设好的发射架上，通过牵引钢丝绳将火箭发动机与先导索相连，先导索的另一端与固定桩相连；

(7)点火发射、抛送先导索：点燃火箭发动机使发动机内的发射药燃烧，火箭发动机飞离发射架，进入主弹道飞行，与此同时，火箭发动机牵引钢丝绳并将先导索托起，发动机工作结束后火箭发动机带动先导索进行惯性飞行，然后火箭弹体落入目标地预订的弹着点范围；

(8)固定先导索：将落入弹着点范围的先导索进行固定；

其特征在于：该方法采用以下弹道模型：

模型的假设条件如下：

(1)飞行系统在运动空间内作平面运动，不考虑此平面运动外的其他因素；

(2)飞行系统中只考虑先导索的空气阻力，忽略牵引钢丝绳、缓冲绳等其它部分的空气阻力；

(3)将先导索离散为有限个单元，各单元简化为其头部位置的一个质点，质点之间为无质量、无伸长的柔性连接；

(4)弹道运动中，将钢丝绳的质量逐渐累加到火箭上，不考虑钢丝绳的空中姿态；

(5)飞行系统从同一坐标原点拉出；

所述弹道计算模型包括如下方程组：

A、导轨滑行段(s≤导轨有效长度)

B、钢丝绳拉起段(导轨有效长度＜s≤钢丝绳长度)

C、主动段中弹道上升段(s＞钢丝绳长度、t≤t₀、θ≥0)

D、主动段中弹道下降段(t≤t₀、θ＜0)

E、被动段(t＞t₀、θ＜0)

上述方程组中的符号说明如下：

F-火箭发动机推力(N)；

t₀-火箭发动机工作时间(s)；

t-从火箭发动机点火开始计算的弹道时刻(s)；

v-火箭质心速度(m/s)；

θ-火箭质心速度方向与水平方向的夹角(rad)；

x、y-火箭质心坐标(m)；

s-火箭质心弹道弧长(m)； 

ρ₁、ρ₂-钢丝绳、被拖带绳的线密度(kg/m)；

M-飞行部分总质量(kg)；M_f-火箭发动机的发射药重量(kg)；

-由于发射药燃烧引起的火箭质量变化率(kg/s)； 

R_m-被拖带绳的空气摩擦阻力(N)；

其中，①绳索空气摩擦阻力R_m计算采用如下公式：

作用在先导索上的阻力包括与运动方向相反的摩擦阻力Rm_i及迎风阻力Ry_i，摩擦阻力方向取向后为正，迎风阻力的方向取向上为正，计算公式表示为：

式(6)中：C_m、C_y为先导索摩擦阻力系数和迎风阻力系数，ρ_a为空气密度(kg/m³)；s_i为第i单元的长度(m)；D为先导索的直径(m)；

②在弹道被动段，即θ＜0后，认为R_m＝0。