基本介紹
- 中文名：臍帶塔
- 外文名：umbilical tower
用途,工作特點,長期性,重要性,可靠性,工作次數少,對臍帶塔的要求,分類,固定式,自立轉柱式,附著轉動式,後倒式,下擺式,驅動裝置,
用途
一個矗立在發射台上尚未點火發射的航天飛行器，就像一個未出世的嬰兒一樣，需要由地面供給它電源、推進劑(燃燒劑和氧化劑)、氣體及控制信號。這些聯接航天飛行器的加注管道、供氣管道及電纜等，就被形象地稱為“臍帶”，為支承、聯接這些“臍帶”而專門設計的塔架或構件，就被稱為臍帶塔或臍帶桿(有的稱為電纜擺桿)。臍帶塔(桿)的用途是：
臍帶塔
臍帶塔(1)支承加注管、氣管、電纜以便對航天飛行器實施加注(或卸出)推進劑，供給氣體(氮氣或氦氣)和電力；
(2)支承測試、控制用的電纜及有關的插頭、接頭，以便對航天飛行器實行各種檢查和測試；
(3)支承臨射前需要與箭體脫離的附屬檔案及其操作控制設備，機構等；
(4)必要時作為工作人員或航天員進入艙體的通道或工作平台；
(5)為執行工藝要求，提供必要的支承設備。
總之，臍帶塔(稈)是地面發射以液體燃料為推進劑的各種航天飛行器必不可少的地面設備。
工作特點
臍帶塔(桿)與其他的地面設備不同，其工作特點是：
長期性
從航天飛行器豎立在發射台上以後，直到點火發射前的幾秒鐘內，臍帶塔(桿)就一直參加工作，這種長期性是其他任何地面設備不能比擬的。
重要性
臍帶塔(桿)所承擔的工作是其他任何設備不能代替的，特別是在臨射前的暫短時間內，人員、車輛都已撤離了發射場，只有臍帶塔(桿)矗立在那裡，支承著有關的電纜及管道與航天飛行器相連。因此，臍帶塔(桿)的工作質量如何，對航天飛行器發射的成敗有極其重要的影響。
可靠性
臍帶塔(桿)的工作必須保證絕對安全可靠。當臍帶桿接近航天飛行器時，不能與航天飛行器相碰撞，當要求其離開航天飛行器時，必須保證準時按要求的速度、距離離開，不能有任何差錯，否則其後果不堪構想。
工作次數少
由於航天飛行器發射試驗耗資巨大，發射試驗的次數一般較少，所以臍帶塔(桿)長期停放在那裡不用。但是，如若使用，必須保證工作要絕對安全可靠。
對臍帶塔的要求
由於臍帶塔(桿)的工作性質及特點，這就要求臍帶塔(桿)要有：
(1)結構要有足夠的強度及剛度，保證在工作過程中不被損壞和變形太大。
(2)驅動裝置要靈活可靠，準確準時地工作，按照設計要求完成規定的動作。為了保證其工作更安全可靠，不但所用的零部件要經過嚴格篩選，而且還要採用雙套設備或雙套迴路的冗餘設計。
(3)操作控制設備必須保證安全可靠，各零部件質量良好，要採用雙迴路控制，重要的部分還要設定應急迴路，以防意外。
(4)要有完善的信號顯示系統，信號的發出與返回要準確可靠，不許有誤動作及誤信號。
(5)要設定近台操作與遠台的操作控制設備。近台操作台是為了安裝調試及維護時使用。遠台操作設備設定在總控制室內，在實施發射時使用。兩台控制設備應基本相同，但要互鎖不能同時操作使用，避免造成混亂。
(6)各機電設備要便於維護保養。由於臍帶塔(桿)長期放置不用，而又要保證使用時安全可靠，所以維護保養工作極其重要。
分類
臍帶塔(桿)的類型很多，幾乎是一種型號的航天飛行器就有一種形式的臍帶塔(桿)。根據其結構形式的不同，一般可分幾種型式。
固定式
臍帶塔(桿)按一定的角度和方位傾斜地固定在發射台迴轉體上，跟隨發射台迴轉體一起轉動。這種臍帶塔(桿)結構簡單，形似一根桿件，常稱為臍帶桿。航天飛行器在發射時，臍帶桿固定不動，測試固定電纜就固定在臍帶桿的上端。
這種形式的臍帶桿，結構簡單，成本低廉，容易製造，常用在發射一級中程火箭的發射台上。
自立轉柱式
臍帶塔(桿)自立於航天飛行器的旁邊，根據航天飛行器的工藝需要，在一定高度設定幾個水平桿，管道或電纜沿立柱攀沿而上，在需要的高度，再沿水平桿鋪設與航天飛行器相聯接。當所有的加注、供氣、檢查、測試等工作完成後，在點火前的幾秒鐘，由控制室發出指令，電纜、氣管與箭體的聯接件自動脫落，臍帶桿轉動60°～90°，離開箭體，讓出漂移空間。
這種臍帶塔(桿)結構也較簡單，但由於立柱不能設計得太大、整體剛度較差，因而水平桿的數量不能太多，重量也不能大。這種臍帶塔(桿)常用於中遠程火箭發射場。
附著轉動式
附著式臍帶塔(桿)，要與固定式發射塔配合使用，它的轉軸就附著在固定式發射塔的金屬結構上，在轉軸上再安裝水平桿，水平桿的安裝高度及數量按工藝要求布置。
這種臍帶塔(桿)的水平桿可以設計得有足夠大的使用空間，以便安裝加注管道及敷設電纜、氣管等，有時甚至可以作為人行通道使用。
這種臍帶塔(桿)常用於發射大型航天飛行器的固定式發射塔。
後倒式
後倒式臍帶塔(桿)可與活動式發射塔或後倒式發射塔配合使用。其特點是臍帶塔(桿)與航天飛行器靠得很近，其上還能設定小型的電梯和工作平台，供臨射前檢查使用。對於小型的航天飛行器，後倒式臍帶塔(桿)常與固定式發射塔配合使用。而大型的捆綁式航天飛行器的後倒式臍帶塔(桿)，常與後倒式發射塔配合使用。
這種臍帶塔(桿)的控制也與其他的形式相同，由控制室發出指令，啟動動力裝置，當航天飛行器上的所有聯接插頭脫落後，使臍帶塔(桿)後倒。後倒角度可以根據需要設計，但必須讓開航天飛行器需要的漂移空間。
下擺式
下擺式臍帶桿結構很簡單，只有一個水平桿和一個作動筒。作動筒常用氣力或液力驅動。水平桿設計成凹槽式，便於電纜敷設，水平桿還可設計成幾段聯接，以適應長度變化的要求。
下擺式臍帶桿常用於地下發射井中和不能使用迴轉式臍帶桿的地方。
驅動裝置
驅動裝置形式臍帶塔(桿)驅動裝置是臨發射前幾秒鐘才運動的機構，必須保證安全可靠準確無誤地工作。除了電氣控制部分的保證外，驅動裝置設計的合理性及零部件質量的好壞是極其重要的。
臍帶塔(桿)驅動裝置，一般採用液壓驅動或氣壓驅動。液壓驅動系統工作平穩、速度及方向都容易控制，因此可用於各種類型的臍帶塔(桿)。氣壓傳動系統的運動速度較快，衝擊較大，運動慣性力較大，對於大型的臍帶塔(桿)來說，許多問題不易解決。因此，氣壓傳動系統常用於小型的臍帶桿或臍帶塔(桿)的輔助機構的傳動。
後倒式臍帶塔自重大，機械傳動設備龐大，需專題研究，這裡只討論水平轉動式臍帶塔(桿)的驅動裝置。
由於臍帶塔(桿)是水平轉動工作，其上的載荷除在起動、制動時增加有慣性力外，還要考慮風載荷。由於發射時都選擇在風速很小(≤10m/s)的情況下進行，雖然設計計算時要考慮風載荷，但是實際使用時可以認為載荷基本不發生變化，也就是說載荷阻力矩基本等於常數。
