本发明专利技术公开了一种大跨度悬索桥先导索火箭抛送装置，包括发射架、火箭发动机和工作索，所述的工作索包括一端相连的钢丝绳和先导索，所述钢丝绳的另一端与火箭发动机相连，所述先导索的另一端用于与固定桩连接，火箭发动机发射时带动钢丝绳和先导索抛送。本发明专利技术的装置结构简单、使用方便，本发明专利技术同时还提供了大跨度悬索桥先导索火箭抛送装置的抛送方法以及该方法所采用的弹道计算模型。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种先导索火箭抛送装置和方法，特别是大跨度悬索桥先导索火 箭抛送装置和方法。
技术介绍
大跨度悬索桥通常都修建在大江大海上，其主缆架设中先导索的施工是拉开 整个悬索桥上部结构施工的序幕，其施工方法有海底拽拉法、水面过渡铺设法(浮 子法)、空中过渡法、拖船自由悬挂法及直升飞机牵引法等方法。在我国修建的小跨度山区悬索桥的先导索一般都采用人工拽拉的方法进行施 工，但该方法具有如下缺点其一施工危险性很大，极易引发安全事故；其二需 要开辟先导索拖拉通道，破坏生态环境；其三施工历时时间较长；其四受季节影 响比较大，必须避开雨雪天气及雾天。对于大跨度悬索桥先导索的抛送也可采用直升飞机牵引法，但该方法具有如 下缺点其一山区桥位的紊流特性不仅由大气边界层运动决定，而且受到山峰绕流特征紊流的作用，对飞行安全影响极为不利；其二桥址处所处山区，四周均为 大山，对飞行的视野有一定的影响；其三桥址区域雾多湿重，对飞行的视野有一 定的影响；其四两岸需要一个大于500m2的场地供直升飞机降落，需修建一次性 的升降场地。综上所述，无论是通过人工拽拉法，或是直升飞机牵引法来进行先导索的抛 送，都不是理想的方案。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是提供一种结构简单、使用方便的大跨度悬索桥先导索火 箭抛送装置。本专利技术的这一目的通过如下技术方案来实现的大跨度悬索桥先导索火箭抛 送装置，包括发射架、火箭发动机和工作索，其特征在于所述的工作索包括一 端相连的钢丝绳和先导索，所述钢丝绳的另一端与火箭发动机相连，所述先导索 的的另一端用于与固定桩连接，火箭发动机发射时带动钢丝绳和先导索抛送。本专利技术抛送装置，通过采用火箭发动机发射时带动工作索抛送，从而达到将 工作索抛送到目标区域的目的，抛送装置在抛送工作过程中受天气、地形地貌影 响程度小，且抛送效率高。所述的火箭发动机包括弹头、燃烧室、定向钮、喷管和连接件，所述的喷管 和连接件均位于火箭发动机的尾端部，所述的喷管为两个或两个以上的多个，多 个喷管位于火箭发动机尾端面的同一圆周上，且相邻的喷管之间夹角相等，所述 的连接件位于火箭发动机尾端面的中心位置处，也即在多个喷管的中心位置处， 所述的连接件与钢丝绳相连。本专利技术中的火箭发动机具有多个喷管，使得单个喷管内径减小，扩张比增大， 提高火箭发动机喷射时的喷射力，火箭发动机的其尾端部具有与钢丝绳相连的连 接件，通过该连接件将钢丝绳固定在火箭发动机上。所述的多个位于火箭发动机尾端部的喷管呈发散状分布，每一个喷管的中心 线和火箭发动机的中心轴线之间具有夹角，不同的喷管的中心线和火箭发动机的 中心轴线之间的夹角均相等。本专利技术可以作如下改进所述的喷管为三个，相邻的喷管之间具有120°的夹角。所述的先导索由棉纶绳两端编制插花而成，其直径在8 14mm范围内。所述的钢丝绳和先导索之间还连接有缓冲绳，缓冲绳的强度大于先导索，其 连接在钢丝绳和先导索之间，起到缓冲先导索的作用。本专利技术中，所述的火箭发动机为单具或多具，多具火箭发动机组成火箭发动 机组，多具火箭发动机相串联或并联或混联。其中，当火箭发动机组采用混联的 方式时，可以是先并联再串联的方式，也可以是先串联再并联的方式。所述发射架的发射角度在25° 65°范围内可调。发射角射角可调，用于满 足不同的射程需要。本专利技术的目的之二是提供上述大跨度悬索桥先导索火箭抛送装置的抛送方 法，该抛送方法操作方便且稳定性高。本专利技术的这一目的通过如下技术方案来实现的大跨度悬索桥先导索火箭抛送方法，该方法包括如下步骤(l)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。上述大跨度悬索桥先导索火箭抛送方法采用如下的弹道计算模型，如图1所 示，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)<formula>formula see original document page 10</formula>(1)B、钢丝绳拉起段(导轨有效长度<^《钢丝绳长度)<formula>formula see original document page 10</formula>(2)11c、主动段中弹道上升段(s〉钢丝绳长度、^」^、 6>》0)<formula>formula see original document page 11</formula>^D、主动段中弹道下降段USfn、 6><0)<formula>formula see original document page 11</formula>e、被动段a〉~、 <9<0)<formula>formula see original document page 12</formula> (5)上述方程组中的符号说明如下火箭发动机推力(N);火箭发动机工作时间(S); ^—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);0—火箭质心速度方向与水平方向的夹角(rad); x、 火箭质心坐标(m); s—火箭质心弹道弧长(m); A、 A一钢丝绳、被拖带绳的线密度(kg/m);飞行部分总质量(kg); M/—火箭发动机的发射药重量(kg);M 一由于发射药燃烧引起的火箭质量变化率(kg/s); M = f^—被拖带绳的空气摩擦阻力(N); °其中，①绳索空气摩擦阻力i^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及附,及迎风阻力/^,，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<formula>formu本文档来自技高网...
【技术保护点】
大跨度悬索桥先导索火箭抛送装置，包括发射架（１）、火箭发动机（２）和工作索，其特征在于：所述的工作索包括一端相连的钢丝绳（３）和先导索（４），所述钢丝绳（３）的另一端与火箭发动机（２）相连，所述先导索（４）的的另一端用于与固定桩（５）连接，火箭发动机（２）发射时带动钢丝绳（３）和先导索（４）抛送。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：赵天法，顾文彬，李德钦，唐勇，王崇旭，刘建清，唐世连，郑向平，鲜正洪，
申请(专利权)人：路桥华南工程有限公司，解放军理工大学工程兵工程学院，
类型：发明
国别省市：44[中国|广东]
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