航天器吊裝標準的規范化應用

隋云亮 劉勁松 田帥 劉錚 齊強 謝鎮如

（北京衛星環境工程研究所，北京，100094）

引言

隨著我國航天事業的快速發展，型號科研生產任務日益繁重，航天器吊裝工作作為產品研制過程中的必要環節，對任務進度、甚至產品安全將造成直接影響。為了保障航天器吊裝作業過程的安全性和規范性，2011 年制定發布了國家軍用標準 《航天器吊裝、翻轉、停放、運輸、貯存通用技術要求》（以下簡稱《技術要求》），各單位部門均應按照標準要求執行操作。《技術要求》未規定的按照GB/T 3811—2008 《起重機設計規范》[1]、航天行業標準 《航天工業安全生產標準化考核評分細則第15 部分：特種設備》等標準執行。

1 國家軍用標準中對于航天器吊裝、翻轉操作的重點要求與解讀

航天器研制過程包含了總裝、力學試驗、熱學試驗等多個環節，每個環節的吊裝作業流程繁雜，且涉及了精準對接、聯動運行、點動微動調節、狹小空間內作業等工況要求，同時由于航天器自身的昂貴價值，以及其上裝配著對污染高敏感度的光學元件，因此相比物流港口等場景下使用的通用吊裝設備和一般吊裝操作要求，航天器吊裝在設備性能、人員操作、環境控制等方面都提出了特殊的要求，現梳理《技術要求》對于航天器吊裝、翻轉操作過程中的重要要求，并進行解讀。

1.1 多余物防護要求

《技術要求》中規定：①吊裝航天器的吊車應有防漏油措施（標準的5.1 c））；②吊車運動部位，不應有油液等潤滑劑滴漏（標準的5.2.2 c））。

由于航天器研制環境對于潔凈度要求較高，對于多余物的控制十分嚴格。因此必須對吊車上的載油裝置和需要油脂潤滑的運動、轉動部件進行有效防范，避免油液、油脂因密封不嚴、融化等原因滲漏或在吊車運動時滴落，對航天器或潔凈環境造成污染。

1.2 持續穩定低速運行要求

《技術要求》中規定了廠房內吊裝和吊運航天器的吊鉤運行速度和一般航天器的翻轉速度，詳見表1。

表1 航天器吊裝和吊運速度要求

為了確保航天器在對接、翻轉等精細操作和狹小空間內運行時的安全性，要求吊車在吊載航天器過程中，無論是吊鉤的升降，還是大、小車的平移，都必須保持穩定的低速運行狀態。

1.3 制動裝置性能要求

《技術要求》的5.2.2 b）要求，檢查吊車、吊具和停放架車的完整性，吊車和停放架車的制動性能應良好。

《技術要求》中并未對吊車具體的制動性能提出明確量化的要求，結合GB/T 3811—2008 《起重機設計規范》中10.5.3.2“起升機構制動器”要求，對于發生事故后可能造成重大危險或損失的起升機構，其每一套驅動裝置都應裝設2 個相互獨立的機械制動器。用于吊裝航天器的吊車，其升降機構必須配置雙制動。這一點要求也在航天行業標準《航天工業安全生產標準化考核評分細則 第15 部分：特種設備》中15.2.5.4 條作了規定：“吊運衛星、火箭發動機、易燃易爆危險品等可造成重大損失的起重機械應設置兩套制動器。”

2 標準在落實過程中存在的問題

雖然 《技術要求》中明確了航天器吊裝操作相關要求，但在具體落實時，可能因為對標準要求理解不到位，出現遺漏或偏差，從而造成執行不徹底，甚至產生安全隱患的情況。

2.1 多余物防護要求在落實過程中存在的問題

《技術要求》中只提及了對于油液、油脂類多余物的防護，忽略了對鋼絲繩、行走車輪等金屬部件在運行磨損過程中產生的金屬粉末類多余物的識別，因此落實時可能疏忽對于鋼絲繩下端、車輪及其運行軌道部分的防護與清潔。

接油裝置作為 《技術要求》中提及的“應有防漏油措施”的手段，在航天領域內被普遍應用。航天器研制現場內的吊車上均配置有相類似的接油裝置，但大部分接油裝置僅安裝在與產品吊具直接接觸的吊鉤的上方（如圖1 所示），而對于車上的載油裝置、可能產生金屬粉末的機械部件則疏于防范，這些部位產生的油液、粉末在掉落時受到潔凈廠房內氣流的影響，可能繞過吊鉤上方的接油裝置，直接污染產品。

圖1 國內（左）、國外（右）吊鉤上方的接油裝置

目前國家標準、行業標準中未涉及接油裝置的相關制作要求，為了確保防護的有效性和覆蓋性，部分吊車的接油裝置被制作得過于龐大，甚至出現2 個吊鉤上的接油裝置在吊裝作業過程中相互干涉、刮蹭的情況，為設備的正常、安全運行帶來了阻礙和隱患。

2.2 持續穩定低速運行要求在落實過程中存在的問題

《技術要求》中明確指出了在廠房內吊裝和吊運航天器時，吊鉤升降和大小車平移的運行速度，但在落實過程中，應區分使用需求與設計需求。如誤將 《技術要求》中吊裝航天器時的運行速度與吊車設計時的運行速度混為一談，未能充分結合作業現場情況，一味追求低速，將導致制造出來的吊車設備性能不足，工作效率低下。

如，某廠房內一臺跨度為41.5m 的吊車設備，其大、小車運行速度均被設計為0.6m/min～6m/min，雖然能夠滿足 《技術要求》中規定的“航天器吊裝過程中平移速度不大于3m/min”的作業要求，但該吊車小車軌道全長約40m，小車全速行走需要約7min；大車軌道全長約100m，大車全速行走需要約17min，再加上該區域吊車不具備聯動控制功能，即大、小車不能夠同時行走，若進行廠房內對角位置的吊運工作時，需要空鉤運行約24min 才能到達吊裝作業位置，可見是影響了航天器吊裝工作效率的。

2.3 制動裝置性能要求在落實過程中存在的問題

結合國家標準、行業相關標準要求，明確了用于吊裝航天器這類貴重產品的吊車設備，其升降系統必須配置有兩套制動器。但在落實過程中，可能發生如下問題。

a）雙制動不同步。部分吊車生產廠家雖然配置了2 套制動器，但會通過時間繼電器控制第二制動器滯后于第一制動器1s 左右動作，以此來減小對于第二制動器的磨損，延長其使用壽命。這種設計雖然在起重行業內比較常見，但應用到航天器吊裝工作中，尤其是航天器對接等精細操作時，一旦第一制動器失效，這滯后的1s將可能對航天器造成無法挽回的損失。

b）制動安全系數偏低。按照GB/T 3811—2008《起重機設計規范》規定：當吊車升降機構使用一個制動器時，其制動安全系數一般按照1.5 選取；當使用雙制動時，每一套制動器的安全系數一般按照1.25 選取。在航天器吊裝工作中，為了避免因某一制動器故障造成產品長時間懸停，進而危及產品安全，在現場應急處置方案中，會要求手動釋放故障的制動器，使用另一個完好的制動器將產品落下，此時如果安全系數偏低，將可能對吊裝安全造成影響。

3 標準在落實過程中存在問題的解決方法

針對上述分析出的問題，參考國家標準、行業標準要求，并結合航天器吊裝工作的特殊性、專用性要求以及多年來航天器吊裝設備管理經驗，提出以下方法來解決問題，且已在空間站、深空探測平臺等重點型號、大型產品上和年均5000 余次的實際吊裝操作中得到了有效驗證。

3.1 多余物防護要求

針對多余物識別不全面、防護不到位、防護裝置制作不規范等問題，規定了以下措施。

a）提升吊車部件自身質量：減速器、制動器液壓缸等載油裝置必須選用密封良好的免維護型產品。

b）防護全面性提升：載油裝置（減速器、制動器液壓缸）及吊鉤動滑輪、鋼絲繩卷筒、聯軸器、車輪軸承部位等轉動部件下方加裝接油裝置，并在接油裝置內鋪設吸油墊。

c）接油裝置設計規范化要求：①接油裝置宜選用不銹鋼等耐撞擊、耐墜落沖擊，且不易變形的材質制作；②接油裝置形狀宜選用圓形或圓角矩形，并進行折邊處理，折邊高度應不小于20mm，接油裝置邊緣部位應采用橡膠包裹；③接油裝置的尺寸應覆蓋部件下方區域，其邊長或直徑一般不超過1m；④接油裝置內應設置有固定吸油墊用的卡槽或卡片。

此外，在日常維護方面，有針對性地對上述可能產生多余物的部位進行定期、嚴格檢查與清潔。

3.2 持續穩定低速運行要求

為了既能滿足 《技術要求》中對于航天器吊裝過程穩定低速運行要求，還能兼顧空載及非航天器吊裝作業時的工作效率，同時符合吊車設備機械特性和電控調速要求，提出方法如下：吊車吊鉤升降速度為0.2m/min～5m/min（吊載時）或0.2m/min～7.5m/min（空載時）的無級變速、小車運行速度為2m/min～20m/min 的無級變速、大車運行速度為3m/min～30m/min 的無級變速。

3.3 制動裝置性能要求

《技術要求》中對于“吊車制動性能良好”的要求進行了更加細致完善的說明。對制動器的設置數量、設置形式、安全系數等進行了明確規定：吊車起升機構應配有2 個常閉式、同時動作的支持制動器，制動器本身應質量良好、靈敏可靠、制動平穩，每套制動器均應具備獨立制動能力，制動安全系數應不低于1.5，并配有手動釋放裝置。

4 結束語

本文梳理了航天器吊裝相關頂層標準中的重要要求，并進行了解讀。同時對這些標準要求在落實過程中存在的問題進行了匯總分析，最終給出了相應的解決措施。使頂層標準能夠準確、規范地應用在實際吊裝工作中，進而確保航天器研制任務的順利開展。