DE1456202A1

DE1456202A1 - Baueinheit fuer Raumfahrzeuge

Info

Publication number: DE1456202A1
Application number: DE19651456202
Authority: DE
Inventors: Walley Gerald David; Wilson Robert Philip Stewart; Smith Thomas William
Original assignee: British Aircraft Corp Ltd
Current assignee: British Aircraft Corp Ltd
Priority date: 1964-06-18
Filing date: 1965-06-16
Publication date: 1969-02-06
Also published as: GB1114414A; US3369771A; DE1456202B2

Description

Unterlagen für die Offenlepru.nRSSktftta.itHt PATENTANWÄLTE

DH.ING. H. NEGENDAJVK · DiPi^-iNG. H. HAITCK · dipl-phys. W. SCHMITZ

HAMBURG-MÜNCHEN < ZUSTBLI/UNGSANSCHRIFT: HAMBURG 36 · NEtTER WAIl 41

TBI.. 807428 TTDiD 364118

. NEOEDAFATENT HAMBTTRa

MÜNCHEN 15 · MOZARTSTR. 23

P 14- 36 202.6 . ·. ; TBl.SS80S8e

' . ■ · ' . -TBLBClR. KEOEDAFATBNT MÜNCHEN

BRITISH AIRCRAFT CORPORATION

(Operating) Ltd.^ Hamburg, 2A-. Mai 1968

Baueinheit für Raumfahrzeuge

Die Erfindung "bezieht sich auf Raumfahrzeuge mit einer endgültigen, für einen Weg über der Erdatmosphäre "bestimmten Stufe und einer ersten Stufe, die dazu "bestimmt ist, die letzte Stufe zu ,. Beginn des Abschusses zu „begleiten und dann von ihr getrennt zu werden.

Gemäß der Erfindung wird ein solches Fahrzeug..aus-.in Gruppen ., zusammengefaßten Bestandteilen zusammengebaut, die wenigstens zwei Einheiten einschließen _? die in der Form einander ähnlich und * so geformt sind, daß -sie, einzeln einen Flug in der Atmosphäre ■ mit erheblichem aerodynamischem Auftrieb ausführen können, wobei wenigstens zwei dieser Einheiten je eine Rückvärtsantriebsdüsenanlage aufweisen und innerhalb der Anordnung so angeordnet sind, daß ihre Düsenanlagen jeweils vor der Trennung der Bestandteile voneinander arbeiten können.

Jede dieser Einheiten wird in der Beschreibung als eine Baueinheit bezeichnet.

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Untertagen (Art. 7 § l Abs. 2 Nr. 1 Satz 3 des Änderungsgea. *. 4. 9.7&I

Die Anordnung kann im Ganzen aug^zwei oder mehreren Baueinheiten,, bestehen, oder sie kann eine Kombination von zwei oder mehreren , Baueinheiten mit einer oder mehreren anderen Bestandteilen, , z.B. zusätzlichen brennstofftanks oder zusätzlichen Raketen entweder zur Verstärkung oder für den Betrieb in der Endstufe--bilden.

Die Hauptaufgabe der Erfindung besteht darin, wenigstens .einen. Teil der Baueinheit wieder verwendbar zu machen. Dieses bedeutet, eine erhebliche Einsparung insbesondere bei den Kosten für die Raketenmotoren, ferner ermöglicht dieses einen Abschuß von Raumfahrzeugen ohne Gefahr über bevölkerten Gebieten..Um die Rückgewinnung zu erleichtern, sollte jede .zurückgewinnbare Baueinheit einen Piloten aufnehmen, und zwar entweder in Gestalt eines Menscnen oder einer automatischen Einrichtung.

Die Endstufe besteht vorzugsweise aus einer dieser Baueinheiten, sie kann jedoch, wie bereits erwähnt, einen anderen Bestandteil bilden.

Es können mehr als zwei Stufen vorhanden sein.

In bevorzugten Anordnungen sind alle Baueinheiten so angeordnet, daß ihre Düsenanlagen vor der Trennung arbeiten können, und es sind Mittel für die überführung von Brennstoff zwischen den Baueinheiten derart vorgesehen, daß bei der Trennung die Baueinheit oder Baueinheiten, welche den Flug als eine weitere Stufe fortsetzen sollen b::w. soll, voll mit Brennstoff aufgefüllt sind,

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während diejenigen Baueinheiten, die absteigen und zurückgeholt werden sollen, nicht mehr Brennstoff haben als zum Manövrieren und Landen erforderlich ist.

Eine bevorzugte Form dieser Baueinheit ist die Deltaform mit einem tiefen Querschnitt zur Aufnahme großer Brennstoff mengen. Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung gehen aus der Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen verschiedener unterschiedlicher Einbauanordnungen hervor. Es zeigens |

Fig. IX, IX und IZ jeweils eine Drauf-, eine Vorder- und eine

Seitenansicht einer Baueinheit beim Landen,

Fig. 2X und 2T jeweils eine Seiten- und Draufsicht eines

ersten Raumfahrzeuges beim Abschuß,

5¹Ig. 3 eine Seitenansicht eines zweiten Raumfahr

zeuges,

Fig.4· eine Seitenansicht eines dritten Raumfahr

zeuges ,

Fig. 5 eine Seitenansicht eines vierten Raumfahr

zeuges ,

Fi;»·. 6 eine Draufsicht auf ein fünftes Raumfahr

zeug, 909806/0458

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¥iir. 7 eine Draufsicht auf ein sechstes Raumfahrzeug,

ig. 8 eine Draufsicht auf ein siebentes Raumfahrzeug,

Fig. 9X und 9X jeweils eine Drauf- und Seitenansicht eines achten Raumfahrzeuges,

Fig. 1OX, 1OX und 1OZ jeweils eine Drauf- und zwei Seitenansichten eines neunten Raumfahrzeuges in " Richtung der pfeile Ϊ und Z in Fig. 1OX,

Fig. 11 eine Draufsicht auf ein zehntes Raumfahrzeug,

Fig. 12X und 12Ϊ jeweils eine Drauf- bzw. eine Seitenansicht eines elften Raumfahrzeuges,

Fig. 13X und jeweils eine Drauf- und eine Seitfjkiihsieht eines zwölften Raumfahrzeuges,

14-X, 14Ύ und 14Z jeweils eine Drauf-, eine Seitenansicht,

sowie eine Reihe von „uerschnitten einer zweiten Bau-einheit,

und 15 Γ jeweils eine Drauf- und eine Se it en; π r;^;··.kl

eines dreizehnten Raumfahrzeuges,
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. 16X und 16T jeweils eine Drauf- und eine Seitenansicht eines vierzehnten Kaumfahrzeuges,

Ig. 17-A. und 17B Darstellungen einer lösbaren Verbi-ndung.

Jig. IX, IY und IZ dienen zur Darstellung der Form einer Baueinheit, von "denen zwei oder mehrere zur Herstellung der in 3?ig. 2 bis 12 gezeigten Saumfahrzeuge dienen.

Die Baueinheit stellt im wesentlichen eine "fliegende Tragfläche" dar, und der größere Teil seines Innenraumes wird von Brennstofftanks eingenommen. Im Mittelpunkt seines hinteren Endes befindet sich eine Raketenmotoreinheit 36, die als ein Richtungssteuer verschwenkt werden kann, wenn sich die Baueinheit außerhalb der Atmosphäre befindet. Während des ersten Teiles des 'Wiedereintrittes in die Atmosphäre bewegt sich die Baueinheit so, daß seine "Unter"-Seite 32 nach vorn weist, mehr oder weniger im rechten Winkel seiner Bewegungsrichtung. Um die Erwärmung unter diesen j Bedingungen niedrig zu halten, weist die gesamte Unterseite eine Krümmung mit großen Radien auf.

In dem ersten in den Fig. 2X und 2Y gezeigten Raumfahrzeug sind drei Baueinheiten in einer Pyramide angeordnet. Zwei der Baueinheiten A "bilden die erste Stufe, und eine Baueinheit B bildet die" zweite, in diesem Sail die letzte Stufe. Während des Abschießens wird zunächst der Brennstoff in dem Endstufenmodel gespart, und die Düse der En&atufenbaueinheit empfängt Brennstoff von den anderen Baueinheiten. Wahlweise wird Brennstoff von allen Raum-

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fahrzeugen benutzt ^ jedoch etwas in jeder Baueinheit erster Stufe gespart und dann während eins* kurzen freilauf phase unmittelbar ■vor der trennung in die Dndstufenbaueinheit übertragen.

Fig· V7L und 1?~ή zeigen eine Verbindung zwischen zwei Baueinheiten Α und B, und zwar Js¹Ig. 17A während der Verbindung und i'ig. V/z> nach, der !Trennung, -^ie Baueinheit besitzt Absätze 2, die \n -ä-nsneiamungen 4· in der Baueinheit B aufgenommen werden, und t durch i>pren:5bolzett 6 befestigt werden. Außerdem erfaßt ein Stechheber 8 an der Baueinheit A eine Rakete 10 in der Baueinheit B über eine plombierte Schnelltrennkupplung. Unmittelbar vor der Trennung der Baueinheit wird durch eine Pumpe 14- über den Stechheber 8 Brennstoff von einem l^lank 12 in der Baueinheit B auf einen Tank IG in der Baueinheit A übertragen, und zwar über ein Hackschlagventil 18. Sodann werden die Bolzen 6 gezündet, und der Schub des Motors der Baueinheit A führt diesen relativ zu der Baueinheit B nach vorn, wie es in der Fig. 17B gezeigt ist.

Als wahlweise Einrichtung zu den Sprengbolzen können verschiedene !formen bekannter Einrichtungen, wie sie zum Lösen von Bomben von einem Flugzeug benutzt werden, zur Anwendung kommen.

Bei dem in ^ig. 3 gezeigten zweiten Raumfahrzeug sind drei Baueinheiten A, B und G in einer Pyramide angeordnet, und vor diesen befindet sich ein Hilfsbrennstofftank D, Während des Abschusses und beim anfänglichen Flug wird Brennstoff von allen drei Baueinheiten benutzt; sodann wird unmittelbar vor der trennung der . Brennstoff in dem Hilf stank auf die Endstufenbaueinheit B über-

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tragen. Bei der trennung wird der ^iIfstank ^ zerstört, Der Kaum zwischen dem hinteren -^nde des Brennstofftanks D und den Hasen der Baueinheit A, B, G wird von einer hülsenförmigen "Verkleidung 20 "überbrückt. Diese ist durch Sprengbolzen oder andere lösbare Befestigungen (nicht gezeigt) mit dem Brennstofftank verbunden»

Bei dem dritten in 3?ig. #· gezeigten Raumfahrzeug sind drei Baueinheiten A in einer Pyramide angeordnet, wobei vor diesen eine weitere Baueinheit B angeordnet ist. Es findet keine Brennstoff-Übertragung statt, und die Baueinheit B wirkt als Endstufe.

In dem vierten, in der S¹Ig. 5 gezeigten Raumfahrzeug sind drei Baueinheiten in einer iVramide angeordnet, und vor ihnen befindet sich eine Rakete E. Die Eakete wirkt die Endstufe.

Die I¹Ig. 6 bis 8 zeigen, wie größere Anzahlen von Baueinheiten, nämlich vier bis sechs, in einer j^yramide an eordnet werden kennen, und zwar anstelle der Pyramide von drei Baueinheiten bei den in den -^ig. 2 bis 4- gezeigten Anordnungen. ^iH'ig. 8 zeigt einen mittleren Bestandteil S¹, der einen Hilfsbrennstoff tank oder eine Verstärkungsrakete darstellen kann.

Bei allen Anordnungen der ^±r,. 2 bis 8 sind die Baueinheiten so geformt, daß sie fest aneiai-jnder angebaut werden können. Durch Vor^nderunr⁵; der Anstoßfläclienwinkel kwnnen vnrrcMedene jiaueiiii-'-rtenkörper p;ruppenartig zu rs am : engebaut werden. -L>ie Baueinlieit-en k" inen auf F];ichen betriebt] ieher ^s-Jc¹ mm ■ .j-oin-^nder *mstoiien i·¹"! rmr eine Lini-mb'r- h^ung" h'ibRr. eier ^:"ber d"j:;/inc cn

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angeordnete Abstandshalter oder Verkleidungen miteinander in Berührung sein. Wenn die Baueinheiten zusammen mit irgendwelchen HiIfstank oder Verstärkun^sraketen - falls diese zur Verwendung können - gruppenartig zusammengefaßt sind, dann werden jegliche unerwünschten öffnungen durch zusätzliche Abdeckungen oder Verkleidungen (nicht gezeigt) geschlossen, die bei der Trennung über -ord geworfen oder zertrümmert werden.

^ Die Baueinheiten können zweckmäßigerweise zuriickzielibare Dreipunktfahrgestelle 24-, 25 C^ig· l) haben, die die Baueinheit und Hilfstanks oder Verstärkungsraketen miteinander verbinden, Sprengbolzen oder andere Schnelltrennverb indungen sind mit den Fahrgestellagerungen verbunden und werden gelöst, wenn eine 2?rennun@der Baueinheit erwünscht ist.

Die Oberfläche jeder Baueinheit, die in einer Pyramide nach außen liegt, kann entweder die "Ober"- oder "Unter"-Seite der Baueinheit in seinem Einzelflug sein. In den J?ig. 2 bis 8 ist es die ' * "über"-Seite (in Fig. 1 mit 27 bezeichnet), die nach außen liegt.

Jede Baueinheit besitzt vorzugsweise gemäß der Darstellung in I¹Ig. 1 eine nach oben verls-ufende mittlere Steuerfläche 26 und zwei Steuerflächen 28, die an die äußeren Saiden der Tragfläche in Längsmittenscharnieren 30 angelenkt sind. _

In dem in ^ig. 9 gezeigten achten Raumfahrzeug SLnd zwei Baueinheiten A_} B.spiegelbildlich angeordnet, und ihre "Unter"-Seiten' · einander rnr^ewenäot. ^winchon den 'fra'frfInchen der Bauein-

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heiten sind Hilfsbrennstofftanks D befestigt. Wahlweise können anstelle der Hilfsbrennstofftanks "Verstärkungsraketen benutzt werden.

Es sind, wie in S¹Xg. 9 gezeigt, verschiedene Betriebsweisen eines Fahrzeuges möglich ,z.B.:

1. Bei Ausführung der Hilfseinheiten D als einfache Brennstofftanks bildet einer der Baueinheiten die Endstufe des Raumfahrzeuges·. Zu Beginn des Abschusses wird der Brennstoff in dem ™ Endstufenmodel gespart, und es wird Brennstoff von den Hilfstanks oder dem Yerstärkermodel zu den riaketenmotoren beider Baueinheiten hingeführt. Bei der Trennung werden die Hilfseinheiten zertrümmert, die -^ndstuf enbaueinheit bewegt sich auf ihrem Weg unter Benutzung des in ihr enthaltenen Brennstoffes ^v weiter, und die andere Baueinheit wird zur Landung gebracht und besitzt vorzugsweise noch etwas Brennstoff zum Manövrieren.

2. Als Alternative zu (l) wird zu Beginn des Abschusses Brenn- ( stoff von allen Quellen benutzt, jedoch nicht der gesamte Brennstoff verbraucht. Sodann wird während einer kurzen Freilaufdauer vor der Trennung der größte Teil des verbleibenden Brennstoffes in der Sndstufenbaueinheit übertragen. Auf diese Weise -wird eine Exzentrizität des Schwerkraftmittelpunktes zu Beginn, des Abschusses vermieden.

3. Wenn die Hilfseinheiten Raketenmotoren einschließen, dann werden. Vorkehrungen für die Wiedergewinnung der Hilfseinheiten

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getroffen, öle können benutzt werden, -um den Schub zu Beginn des Abschlusses zu verstärken. Bei der Ablösung der 'Sndstufenbaueinheib "bleiben die Hilfseinheiten an der anderen Baueinheit "befestigt* werden von ihr zum Landeplatz getragen, dort gelöst und durch einen Fallschirm gelandet, während die Baueinheit dann als ein mit Tragflächen versehenes flugzeug landet.

4-. Als Alternativlösung zu (5) kann eine der Hilfseinheiten als iändsttrfe des KaumJSirzeuges wirken, wobei beide Baueinheiten kur2 nach der trennung gelandet werden.

Bei dem neunten Raumfahrzeug, das in der -^ig. 10 gezeigt ist, sind vier Baueinheiten i, i, B, C in einer Η-Form angeordnet. Die Baueinheiten A sind die erste Stufe. Beim Abschuß sind alle iuotoren in Gebrauch, jedoch wird brennstoff nur von den Baueinheiten A bezogen. Wenn die Baueinheit A sich von der Gruppe löst, dann bewegen sich die Baueinheiten B und C zusammen weiter, wobei alle ihre Motoren in Gebrauch sind, jedoch Brennstoff nur von der Baueinheit B bezogen wird. Schließlich -trennen sich die Baueinheiten B und C, und die Baueinheit ^ü, die noch die volle Brennstoffüllung hat, setzt unter eigener Kraft ihren Weg in die Kreisbahn hinein fort. Baueinheiten, die in dieser H-Form angeordnet sind, können auch mit Masenbestandteilen verbunden werden, wie in den Fig. 6 bis 8 gezeigt ist, sowie mit Hilfsbestandteilen, wie es in der Fig. gezeigt ist.

In dem zehnten Raumfahrzeug, das in der Fig. 11 gezeigt ist,

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bad ¹¹

sind zwei Baueinheiten und ein Hilfsbestandteil in einer abge wandelten Pyramidenform zusammengebaut.

Bei dem elften Raumfahrzeug nach -⁰Ig. 12 sind drei Baueinheiten in einer Pyramide angeordnet, wobei sich ihre "Unter"-Seiten (in 3?ig. 1 mit 32 bezeichnet) nach außen richten. Dieses hat den "Vorteil, daß der Luftwiderstand des Raumfahrzeuges herabgesetzt wird, da die "Unter"-Seiten- glatter gebogen sind als die "Ober Seiten der Baueinheit, macht jedoch nicht die Anordnung der Steuerflächen 34 (Fig. 10) in der Art erforderlich, daß sie sic^ ganz gegen die Oberseite legen und von der Art sind, die in Gebrauch bei einem Winkel von etwa 135° zur Oberfläche arbeitet.

5¹Xg. 13 zeigt ein zwölftes Raumfahrzeug, das hinsichtlich seiner grundsätzlichen Ausbildung so ähnlich ist wie das erste Raumfahrzeug, das in der i'ig. 2 ge-zeigt ist, bei welchem jedoch die Baueinheit sich von den in ^ig. 1 gezeigten etwas unterscheiden. Insbesondere befindet sich in einem Gehäuse 40 eine Gruppe von vier Raketenmotoreinheiten 38, und es ist keine Kittelflosse vorhanden. Ferner besitzen die Baueinheiten Mannschaftsabteile verschiedener Größen, und zwar nehmen die Baueinheiten A, A je einen einzigen Piloten auf, während die Baueinheit ·" mehrere Leute aufnimmt.

■^ig« 14 zeigt eine weitere iVrm der Baueinheit, die für das in S¹Xg. 15 gezeigte dreizehnte Raumfahrzeug geeignet ist. line'Nase ist im VeJvJ.eich su-^.g. 1 langgestreckt, und es ist

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nicht erforderlich, da.ß die Steuerflächen versclr?enkt werden. Bs sind drei schwenkbare _-£aketenmotoren 42 vorhanden.

In dem in ^x'ig. 15 gezeigten .Ltaumfahrzeug sind vier depln J?ig. 14 gezeigten Baueinheiten aufeinander "gestapelt". Wie in der S¹Ig. 10 werden sie als drei Stufen A, A; B; G betrieben. Dieses !Raumfahrzeug kann entweder senkrecht oder mit einer Neigung abgeschossen werden.

Sei dem vierzehnten Raumfahrzeug, das in der -^ig. 16 gezeigt

Ii

wird, sind drei Baueinheiten "gestapelt , jedoch nicht alle in gleicher Weise nach oben gerichtet. Darüberhinaus ist, wie in der -"'ig. 13, die Mannschaftsunterbringung zwischen den einzelnen Baueinheiten unterschiedlich.

Es ist bei all diesen Anordnungen wünschenswert, daß die Grundausbildung aller Baueinheiten identisch ist-, jedoch kann eine alsSndstufe benutzte Baueinheit an den freiliegenden teilen mit einer hitzebeständigen Verkleidung versehen werden. Vorzugsweise werden auch die Haketenmotoren aus ".irsparnisgründen bei ihrer Herstellung identisch oder annähernd identisch gestaltet.

S0i>'-:-r/(K5P BADORiGINAL

Claims

Patentansprüche

1. Raumfahrzeug mit einer Ie bzten '.Stufe, die für einen außerhalb'der Erdatmosphäre bestimmt int, und ein.3r rückgewinnparen ersten Stufe, die nach dem ersten Teil des !Fluges von der ersten Stufe getrennt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Btufe mindestens zwei Baueinheiten (A) von im wesentlichen gleichem Aufbau aufweist, die jeweils in der Atmosphäre aerodynamisch flugfähig sind, denselben deltaformigen Grundriß mit longlichem Masenabschnitt besitzen, einen bauchigen -iuerschnitt zur Brennstoffaufnahme haben, und mit einem Rückstoßantrieb ausgerüstet sind, wobei alle Rückstoßantriebe so, angeordnet sind, daß sie bereits vor· brennen ■·!■■.>.r einzelnen Komponenten betriebsfähig sind.

2. Raumfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die letzte .Stufe aus einer :jaueinheit Cj) besteht, wie sie für die erste otufe verwendet wird.

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. , ')Ue Un.eriageri (Art. 7 § l Abs.,; Mr ι %Wi ; tie-, /uulerunqat^a.«. .US}.

5« Saumfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- .· durch gekennzeichnet, daß es ausschließlich aus Baueinheiten (A, B) besteht, wie sie for die erste .otufe verwendet werden.

4·. Raumfahrzeug nach einem der vorhergehenden. Ansprüche gekennzeichnet durch eine brennstoffüberf' hrungseinrichtung C¹¹Ig, la, b) , die kurz vor dem Trennen der Baueinheiten Brennstoff von den zur Erde zurückkehrenden Baueinheiten an die zum Leiterflug bestimmten Baueinheiten überführt.

5. Raumfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurc-¹ gekennzeichnet, daß wenigstens drei der Baueinheiten pyramidenförmig angeordnet sind (i'ig. 2).

6. Raumfahrzeug nach Anspruch 5? dadurch gekennzeichnet, daß

an der Spitze der Pyramide v^renif;s tens eine weitere Haumfahr-Z3U«;'omponente angeordnet ist (i'ij·;. 5)·

7. Raumfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine von einer Baueinheit verschiedene Komponente vorgesehen ist, die einen .Raketenmotor aufweist and dadurch ruckgewinnbar ist, daß sie an einer rückgewinnbare:i baueinheit befestigt ist.

8. Raumfahrzeug nach oLriem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lr.ngüachse.n parallel zueinander verlaufen.

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9. Raumfahrzeug nach Anspruch 8, dadurc^u gekennzeichnet, daß alle Längsachse" :^:.n der gleichen -3boz?e liefen.

10. Raumfahrzeug nach Anspruch 9^ dadurch gekennzeichnet, daß die Baueinheiten Bauch an i?ücken angeordnet sind (iir;. 16)

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