DE3844582A1

DE3844582A1 - Startvorrichtung fuer raumfaehren

Info

Publication number: DE3844582A1
Application number: DE3844582A
Authority: DE
Inventors: Friedhelm Bier; Joachim Ing Grad Hinz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-02-16
Filing date: 1988-10-15
Publication date: 1990-01-04
Also published as: DE3844582C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Startvorrichtung für Raumfähren mit einer Magnetbahnstrecke mit Statorschienen, auf der die Raumfähre durch der Raumfähre zugeordnete Reaktorschienen mit Hilfe magnetischer Kräfte aus dem Stillstand auf eine vorgegebene Geschwindigkeit beschleunigbar ist.

Aus der Zeitschrift "Raumfahrtforschung", Jahrgang 1968, Heft 3, Seite 147 ist eine Startvorrichtung für eine Raumfähre bekannt, die einen auf einer ca. 3000 m langen Strecke mit Hilfe einer Heißwasserrakete beschleunigbaren Schlitten für die Raumfähre aufweist.

Diese bekannte Startvorrichtung ist jedoch in bezug auf die erreichbare Endgeschwindigkeit des Schlittens und wegen der geringen Wirtschaftlichkeit nicht befriedigend. Darüber hinaus ist eine Landung des Raumfahrzeuges auf dem durch eine Heißwasserrakete angetriebenen Schlitten wegen der schlechten Steuerbarkeit der Heißwasserrakete nicht möglich.

Aus der DD 97 269 ist eine Antriebsvorrichtung für den Start von Raumflugkörpern bekannt, die mit Magnetkräften arbeitet. Dazu sind entlang der Startbahn Statorschienen angebracht und am Flugkörper Reaktionsschienen vorgesehen, die in Verbindung mit den Statorschienen den Flugkörper beschleunigen.

Durch die am Flugkörper angebrachten Reaktionsschienen wird das Gewicht des Flugkörpers erhöht, so daß die erreichbare Geschwindigkeit mit dieser Startvorrichtung unbefriedigend ist. Außerdem wird die Nutzlast des Flugkörpers verringert. Ein Landen ist auf dieser Startbahn nicht vorgesehen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine Startvorrichtung für Raumfähren vorzuschlagen, die bei hohem Wirkungsgrad eine hohe Startgeschwindigkeit der Raumfähre ermöglicht.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Reaktorschienen in einem auf der Magnetbahnstrecke geführten Magnetbahnschlitten angeordnet sind und daß der Magnetbahnschlitten verstellbare Aufnahmestützen hat, in denen die Raumfähre beim Start lösbar gehalten ist.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform sind eine vordere, mittlere Aufnahmestütze und zwei hintere, seitliche Aufnahmestützen im Magnetbahnschlitten vorgesehen.

Vorzugsweise sind die vorderen und die hinteren Aufnahmestützen unabhängig voneinander höhenverstellbar.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Aufnahmestützen auf einem Tragschlitten angeordnet, der im Magnetbahnschlitten in Längsrichtung und in Querrichtung verschiebbar angeordnet ist. Vorzugsweise sind die Aufnahmestützen um eine vor der vorderen Aufnahmestütze angeordnete vertikale Schwenkachse in Magnetbahnebene schwenkbar am Tragschlitten angeordnet.

Im Magnetbahnschlitten sind vorteilhaft Steuervorrichtungen zum Steuern der Energieversorung der Magnetbahnstrecke und/oder des Magnetbahnschlittens und/oder der verstellbaren Aufnahmestützen vorgesehen.

Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielhaft dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Startvorrichtung in Draufsicht,

Fig. 2 die Startvorrichtung in Seitenansicht und

Fig. 3 die Startvorrichtung im Querschnitt.

Nach den Fig. 1 bis 3 ist auf einer Magnetbahnstrecke (1) in bekannter Weise ein Magnetbahnschlitten (2) geführt.

Der Magnetbahnschlitten (2) trägt eine vordere, mittlere Aufnahmestütze (3) und zwei hintere, im Abstand zueinander angeordnete seitliche Aufnahmestützen (4) und (5). Auf den Aufnahmestützen (3) bis (5) ist eine Raumfähre (6) mit geeigneten Kupplungen lösbar angeordnet. Die Raumfähre (6) hat einen Scram-Rocket-Antrieb mit der Möglichkeit der axialen Verschiebung eines Triebwerkringes (7).

Wie insbesondere die Fig. 2 und 3 zeigen, sind die Aufnahmestützen (3) bis (5) mit Hilfe von Druckzylindern (8) und (9) höhenverstellbar in einem Tragschlitten (10) angeordnet, der seinerseits in Längsrichtung in Längsführungen (11) (Fig. 3) und in Querrichtung in Querführungen (12) (Fig. 2) im Magnetbahnschlitten (2) verschiebbar angeordnet ist.

Wie ferner die Fig. 1 zeigt, sind die Aufnahmestützen (3) bis (5) um eine vor der vorderen Aufnahmestütze (3) liegende vertikale Schwenkachse (13) in Magnetbahnebene schwenkbar im Tragschlitten (10) angeordnet, wozu hintere gekrümmte Führungen (14) vorgesehen sind.

Der Magnetbahnschlitten (2) weist ferner nicht dargestellte Steuervorrichtungen zum Steuern der Energieversorgung der Magnetbahnstrecke (1) und des Magnetbahnschlittens (2) auf. Damit die notwendige Feinsteuerung der Geschwindigkeit des Magnetbahnschlittens (2) gewährleistet ist, hat der Magnetbahnschlitten steuerbare Magnete, die mit der Magnetbahnstrecke (1) zusammenwirken.

Weiterhin sind in dem Magnetbahnschlitten (2) nicht dargestellte Steuervorrichtungen vorgesehen, die mit den gleichfalls nicht dargestellten Antriebsvorrichtungen zum Verstellen der Aufnahmestützen in den unterschiedlichen Richtungen zusammenwirken.

Beim Start wird die auf dem Magnetbahnschlitten (2) angeordnete Raumfähre (6) über die Magnetbahnstrecke (1) bis nahe zur Schallgeschwindigkeit beschleunigt. Anschließend wird das Staustrahltriebwerk der Raumfähre (6) gezündet und dann der Anstellwinkel der Raumfähre durch Betätigen des vorderen Druckzylinders (8) erhöht.

Nach Freigabe der Kupplungen in den Aufnahmestützen (3) bis (5) wird der Startvorgang der Raumfähre (6) eingeleitet. Während des Steigfluges in der Atmosphäre kann der Luftdurchsatz des Staustrahltriebwerkes durch axiale Verschiebung des Triebwerkringes (7) im optimalen Bereich gehalten werden. In den oberen Atmosphäreschichten und im luftleeren Raum erfolgt der Antrieb durch das Raketentriebwerk.

Beim Landen fliegt die Raumfähre (6) in üblicher Weise auf einem Leitstrahl durch einen Rechner gesteuert die Magnetbahnstrecke (1) an. Sobald die Raumfähre (6) in den Bereich der Magnetbahnstrecke (1) kommt, wird mit Hilfe eines Rechners in üblicher Weise der Aufsetzpunkt sowie die Aufsetzgeschwindigkeit der Raumfähre zum Zeitpunkt des erwarteten Aufsetzens berechnet und im geeigneten Zeitpunkt vom Rechner der Magnetbahnschlitten (2) gestartet, damit der Magnetbahnschlitten (2) zum Aufsetzzeitpunkt der Raumfähre (6) unter der Raumfähre ist.

Sobald die Raumfähre (6) von den Erfassungsvorrichtungen des Magnetbahnschlittens (2) erfaßt wird, übernimmt der Magnetbahnschlitten (2) die weitere Steuerung des Landevorganges. Anhand der Raumfähre (6) können dann die Aufnahmestützen (3) bis (5) in die geeignete Position bewegt werden und die Raumfähre so gesteuert werden, daß sie mit ihren Kupplungen in den Aufnahmestützen einrastet. Nach Verriegelung der Kupplungen wird dann der Magnetschlitten (2) bis zum Stillstand abgebremst.

In üblicher Weise sind alle relevanten Steuerungssysteme mehrfach redundant ausgeführt, so daß ein hoher Sicherheitsstandard beim Landen und Starten erreicht werden kann.

Die vorgeschlagene Start- und Landevorrichtung ermöglicht den Bau und die sichere Versorgung von Raumstationen in erdnaher Umlaufbahn bei vergleichsweise niedrigen Kosten und beliebig hoher Einsatzfrequenz.

Der Scram-Rocket-Antrieb eignet sich besonders für die Raumfähre (6), weil durch das Starten und Landen mit etwa Schallgeschwindigkeit die prinzipiellen Nachteile dieses Antriebes bei niedrigen Geschwindigkeiten vermieden werden. Es können jedoch auch andere Antriebe bei der Raumfähre vorgesehen werden.

Die vorgesehene Start- und Landevorrichtung bietet insbesondere den Vorteil, daß die für den Startvorgang bis zum Abheben der Raumfähre bei nahezu Schallgeschwindigkeit benötigte Energie ausschließlich von der Magnetbahnstrecke (1) geliefert wird. Die Raumfähre braucht daher hierfür keinen Treibstoff und keine Tankanlagen an Bord zu haben und kann somit bei gleicher Nutzlast erheblich kleiner und leichter gebaut werden.

Weiteres Gewicht wird bei der Raumfähre dadurch eingespart, daß kein konventionelles Fahrwerk zum Starten und Landen notwendig ist.

Die sehr hohe Abhebe- und Aufsetzgeschwindigkeit ermöglicht darüber hinaus eine entsprechend hohe Flächenbelastung und damit kleinere, leichtere Tragflächen einfacher Struktur ohne Hochauftriebsbeihlifen.

Claims

1. Startvorrichtung für Raumfähren mit einer Magnetbahnstrecke mit Statorschienen, auf der die Raumfähre durch der Raumfähre zugeordnete Reaktorschienen mit Hilfe magnetischer Kräfte aus dem Stillstand auf eine vorgegebene Geschwindigkeit beschleunigbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktorschienen in einem auf der Magnetbahnstrecke (1) geführten Magnetbahnschlitten (2) angeordnet sind und daß der Magnetbahnschlitten verstellbare Aufnahmestützen (3) bis (5) hat, in denen die Raumfähre (6) beim Start lösbar gehalten ist.

2. Startvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine vordere, mittlere Aufnahmestütze (3) und zwei hintere, seitliche Aufnahmestützen (4) und (5) vorgesehen sind.

3. Startvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vordere Aufnahmestütze (3) und die hinteren Aufnahmestützen (4) und (5) unabhängig voneinander höhenverstellbar sind.

4. Startvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenzeichnet, daß die Aufnahmestützen (3) bis (5) auf einem Tragschlitten (10) angeordnet sind, der im Magnetbahnschlitten (2) in Längsrichtung und in Querrichtung verschiebbar angeordnet ist.

5. Startvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmestützen (3) bis (5) um eine vor der vorderen Aufnahmestütze (3) liegende vertikale Schwenkachse (13) in Magnetbahnebene schwenkbar im Tragschlitten (10) angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Magnetbahnschlitten (2) Erfassungs und Steuervorrichtungen zum Steuern der Energieversorgung der Magnetbahnstrecke (1) und/oder des Magnetbahnschlittens (2) und/oder der verstellbaren Aufnahmestützen (3) bis (5) vorgesehen sind.