JP7018041B2 - 打ち上げロケットを必要としない円盤型の宇宙船１と水素など使用するバルーン架台２の宇宙船打ち上げ用運搬船。 - Google Patents

Description

従来の方法のロケットで打ち上げて宇宙に行くのではなく、水素などバルーンの浮力と電動のファンターボエンジン５で宇宙船１をバルーン架台で吊り上げ成層圏までゆっくりと上昇して殆ど空気がないところで宇宙船１を切り離し、宇宙船１の水素酸素のロケットエンジン１４で速度を上げ飛行する。打ち上げのロケットは使用しないので宇宙船１の燃料は宇宙旅行のために使用して、惑星の着陸も宇宙船で行い。地球に帰還する時には徐々に減速して、大気圏に入り離着陸用のロケットエンジン１５で地上の目的地に着陸出来る円盤型の宇宙船。

特開昭５６－０８６８９９ 特開平０６－０３２２９５ 特表２０１７－５３７８４５ 特開２０１３－０９５４１５

莫大の燃料を使用して重力に打ち勝って衛星などを打ち上げている。宇宙飛行士はその加速力に打ち勝つために体力作りと訓練が必要である。そのために費用と時間が必要になり誰でも簡単に宇宙へ行くことが出来ない。従来の宇宙船はロケットの先端にあるので狭く少人員しか乗れない。大きさが限られて打ち上げに多量のエネルギーを消費するので宇宙旅行する燃料を少ししか持つことが出来ない。現在の宇宙飛行には惑星の引力で慣性飛行するので多くの時間が掛かる、スピードを減速する逆噴射装置がないので早く遅く調節が不十分である、地球に帰還する時に進入角度を決めて進入するので速度を緩めることが出来ないので大気に進入するのでスピードが出て空気の摩擦で宇宙船に外部に耐熱が必要になる。

従来は打ち上げのロケットエンジンや機体は使い捨であるので多額の費用が掛かるが、本発明は現在の航空機ように機体を何回も使用できる。操縦は専門の操縦士で飛行するのでその都度訓練が必要としない。惑星の着陸も宇宙船自身で直接離着陸が出来る。特別な惑星着陸船も不要になる。

打ち上げのロケットは地球の重力に打ち勝つために強力なエネルギーが要るが、当発明のバルーン架台２の水素の浮力の力と電動のターボファンエンジン５で上昇する為打ち上げ用のロケットのエネルギーは必要としない。バルーン架台２の水素も下降する時に回収して無人操縦で戻る装置で何度も再使用が可能である。

水素バルーンの１５個の浮力と電動のターボファンエンジン５の４基の力で上昇する、穏やかに上昇する重力のＧの力が僅かしか掛からなく人体に影響が少ないから特殊訓練をしなくても乗船が可能である。宇宙船には内部に運動設備があるので無重力でも体力を作る器具設備も可能である帰還後体力作り歩行訓練なども必要としないので宇宙旅行が非常に安く惑星空間を高速で飛行するのが可能であるので旅行の日数が減る。

当発明の宇宙船１は円盤形状なので船体の面積が十分取れから操縦室２１、トイレ２４、無重力トレーニング２３、寝室２２、食堂２５もありプライバシーが守られる。しかも地球上から宇宙船１がそのまま惑星に着陸と離陸が可能である。

宇宙船１は推進のロケットエンジン１４と離着陸用エンジン１５を搭載している方向変換とブレーキも可能で方向転換や危険回避が出来る。引力飛行でなく推進力があるので目的地まで早く到達できスピードのコントロールも出来て、宇宙船の本体がそのまま着陸可能であるので観測機器、作業車など多く人と多くの食料と水と酸素も積載出来る。

地球に帰還時に宇宙船１の進行方向の向きを変えてロケットエンジン１４でスピードを減速して地球周回軌道にのり更に減速をして大気圏内に入るゆっくり下降して空気の摩擦熱を防ぐ、機体の円周上に離着陸用ロケットエンジン１５で飛行も可能であるので目的まで飛行して着陸が出来て垂直に下降着陸することが出来るので着陸用の飛行場も必要としない。

兵器でもあるロケットの先に人間が乗って打ち上げるのは危険がいっぱい更に加速力が掛かり人体に重力が多く掛かり命がけで乗る。
少し上昇に時間が掛かるが水素バルーン架台２で上昇すれば安全で加速力がほとんど少なくて成層圏まで行ける。再生機体と打ち上げロケットが要らないので費用が比べようもなく安く宇宙に行ける。

当発明の宇宙船１で月まで飛行方法の参考図面である。 月離陸から地球までの飛行方法の参考図面である。 バルーン架台２と宇宙船発射格納ドーム２８の側面図である。 バルーン架台２と宇宙船１の上昇時の図面である。 成層圏でバルーン架台２から宇宙船１を切り離し時の図面である。 バルーンを上部から見た時のＡ～Ａ矢視の図面である。 バルーン架台２本体の側面図で着陸時の図面である。 バルーン架台２上から下を見たＢ～Ｂ矢視の図面である。 バルーン架台２の系統図である。 バルーン架台に搭載のターボファンエンジン５の断面図ある。 宇宙船のキャチャーの断面図と球体４０と接続用ロープ２７である。 球体４０ジョイントでキャッチしたＣ～Ｃ矢視図面である。 球体４０ジョイントで放出した時Ｃ～Ｃ矢視の図面である。 宇宙船用液体燃料のタンク１６，１７の図面である。 燃料のタンクＤ部の拡大詳細図である。 ロケットエンジン１４の液体燃料のエンジンの断面図である。 図１６の側面Ｅ～Ｅ矢視から見た図面である。 離着陸用のロケットエンジン１５の断面図である。 宇宙船１全体の図面である。 宇宙船１の側面からの断面図である。 宇宙船１上部より操縦席等の内部をＦ～Ｆ矢視した図面である。 宇宙船１を下部より上部透視図面をＧ～Ｇ矢視した図面である。 宇宙船１の半分側面と半分断面図である。 宇宙船１の系統図である。

図３に宇宙船の発射格納ドーム２８が必要であり組み立て中に天候に左右されなく風や落雷と静電気防止のために必要でそして上部は開放用の扉が必要でそこからバルーン架台２に繋がれ宇宙船１が出発する。
宇宙船１は地球上からバルーン架台２と接続用ロープ２７によって接続されて上昇しバルーン３には水素ガスを充満させ図４の拡大図にバルーン２個で１つの大きな外装バルーン４で一個を成型されている外装バルーン４には少しの水素ガスを入れて浮力をもたせバルーンネット８１で外装バルーン４を包む。計画の一例ではバルーン３は直径１２ｍで一段６個、２段６個合計１２個、３段目は直径１５ｍの３個全部で合計１５個、成層圏まで共に上昇する水素の量は宇宙船の重さで決める。成層圏になると外の大きな外装バルーン４が真空中に膨張して膨らむがバルーン３は影響されない図７になる。殆ど空気のない成層圏で宇宙船１はキャッチャーアーム３８を作動シリンダー３９で開いて球体４０を放出して切り離しバルーン架台２と別れる。宇宙船１は推進のロケットエンジン１４を点火して空気の抵抗がないのでより速力が出せる。更にスピード上げて地球衛星速度（約８ｋｍ／ｓｅｃ）に上げ地球周回する。宇宙船１の点検後エンジンを再点火して速度を上げ地球引力を脱出速度（約１１．７ｋｍ／ｓｅｃ）以上で２基のロケットエンジン１４で月を目指し位置方向と速度を決めエンジン止めその後は慣性飛行する。月面が近くになったら宇宙船１の方向を逆向きして再度エンジン１４を点火して逆方向で宇宙船１のスピードを落として、月の周回軌道のスピードにしてエンジン１４を止める。月面を周回して着陸の場所を決め６基の離着陸用エンジン１５でそのまま出力をコントールして着陸用車輪１８を出し着陸する（参考図の図１）を参照。月面調査後 離陸時は６基の離着陸用エンジン１５でそのまま上昇後ロケットエンジン１４を点火して速度上げて衛星周回速度で飛行してから月の引力から脱出して速力を上げ地球に向かう。高速が出たら慣性力で飛行して地球の近くで減速するために宇宙船の向きを変え減速する。地球の侵入と速度を緩めて地球衛星軌道にして離着陸地点まで周回する。さらに減速をするために６基の離着陸用ロケットエンジン１５でスピードと位置を確認しながらゆっくりと降下して船体が高温に成らない様注意して着陸地点に自動で垂直に着陸する。（参考図の図２）を参照。
バルーン架台２は宇宙船１を分離後再生するために自動帰還装置１０で地球上の目的まで戻るか上空を旋回しながら宇宙船の帰還待ちドッキングをして同時に戻る方法もある。バルーン３の中の水素を注入放出ホース２６よってガス圧縮機７で水素抜きガスボンベ６に圧縮して貯めバルーン３の水素量を小さくして降下させる水素緊急放出弁８２も開いて放出する。方向変更は電動のターボファンエンジン５を回転装置３７よってエンジンの向きを動かし方向決める。燃料電池６０とリチュウム電池９の電源とする。酸素ガスボンベ１２と球形水素ガスボンベ６で燃料電池６０に供給して発電させる。ターボファンエンジン５の高周波モーター３０でブレード３１、３２は２枚、３３の４段の羽根を高速に回転させて強風を出して出力を出す。空気があるところは可能であるが成層圏では使用出来ないので大気圏まで降下する。
宇宙船１とバルーン架台２は宇宙船接続用ロープ２７と（宇宙船接続用）球体４０で結ばれている、バルーン架台２には接続ロープ巻き上げ機７０よって接続用ロープ２７で宇宙船１放出後球体４０をバルーン架台２に巻上げる。メーンのロケットエンジンの図１６本体の断面図で液体燃料を使用するがー２５３℃の超低温であるので器具にはそれに合う考慮が必要になる。特に逆火防止器４３には注意が必要でエンジンが停止したときに逆火がない様に。それぞれのコントロール弁４１で流量を調節して逆止弁４２を通り 約水素４対酸素１に成るように混合室４５於いて混合しオリフィス４４で流速を早めて逆火を防ぐ燃焼室４６で入り点火プラグ４７で点火させる。エンジンスカート４８は燃焼炎が拡散を防止するその内部に鏡面バフ加工して放射熱を極力防ぐ。
宇宙船１の外形は図１９の様に円盤状で円周上均等に６ヶ所に離着陸用ロケットエンジン１５を搭載で気体の水素と酸素の燃料で方向変更と船体を斜めして前進後退が出来離着陸時に使用する。推進のロケットエンジン１４は液体水素と酸素の燃料で作動させ進路変更２基の強弱と図１７にある左右可動装置５２で曲がり上下も可動装置５１と離着陸用ロケットエンジン１５のバランスによっても可能になる。
図１８に離着陸用ロケットエンジン１５の図面に拡大図には半分断面を描かれているこのエンジンはガスの酸素と水素で燃焼させる水素量と酸素量を２対１で燃焼させる酸素側に燃焼用ノズル５６で絞り込み酸素の速力を出す。水素と酸素が混合室５７で混ざり燃焼室５９で点火プラグ５８よって点火させ爆発的に燃焼が起きる。燃料コントロール弁５４よって出力を調節する。本体を加工するためにフランジ接合する接合部には金属パッキン５３で密閉する燃焼室５９の内面は耐熱合金でコーティングして耐熱性を持たす。
図２０に宇宙船１の断面図 圧力に強い球形の液体燃料タンクの水素タンク１６と酸素タンク１７使用する。球形のタンク図１１の拡大図で一番内側にはステンレス系の合金鋼タンク７７と樹脂皮膜で水素脆性を防ぎそれに補強で紐状の炭素系繊維７８と固定する樹脂７９で巻きつけてウレタン系の保温材８０で保温する。液体タンクの場合はタンクを加圧して使用しポンプがなくても燃料を使用出来るようにする。
宇宙船１の形状は円盤状で球形の燃料タンクを内部に抱え込んだ飛行の物体である。図２１には上部に居住室関係と操縦室２１と乗客室、船外脱出作業ハッチ２９あり，天井上には通信機械室１９、レーダー器具などもある中央には昇降用ラダー８があり着陸時に出入り口になるその周りには貨物室２０倉庫など宇宙船維持装置などがある。図１１に宇宙船１の外部外周４等分にキャッチャーアーム３８の装置がありボールを掴むためにあり、バルーン架台２側には球体４０があり成層圏で作動させ宇宙船１とバルーン架台２を分離する装置で図１２はボール掴んだときの３８であり図１３はボールを開放した時のキャッチャーアーム３８の動きの図面である。
図２４の系統に水素タンク１６は液体で酸素タンク１７は液体で加圧してポンプなしで使用するがラインポンプ６９で流量調節して圧力が少ない時に使用する。宇宙船の電源は燃料電池６０で水素と酸素の化合で発電するので副産物の純水が発生するので飲料水と食事に利用する蓄電用に中型リチュウム電池６１を使用する。離着陸用ロケットエンジン１５は気体の水素と酸素ガスを使用するのでライン上にコイルヒターの熱交換器６３で気化させる熱源は変圧器６４付きの高周波用で加熱させ液体水素と液体酸素を気化して、離着陸用ロケットエンジン１５に供給する。
図１０於ける電動のターボファンエンジン５は高周波モーター３０で高速回転させブレード１，２，３で順次風速を増し最後に体積を小さくして力を増す。バルーン架台２に取り付け上昇時に作動させ浮力増し上昇速度を上げる。成層圏の手前まで利用するエンジン本体の回転装置３７でエンジンを回転させてバルーン架台２下降せ、斜めにして架台の方向を変える。

従来宇宙に行く方法では打ち上げにあまりに莫大の費用と燃料エネルギーを使用する乗員の少人数に限られている。この発明は再生可能の機体を何回も使用でき多くの人々が宇宙旅行に利用出来て惑星探査などの宇宙研究や将来は惑星の鉱物資源や惑星探査の宇宙開発、人類の宇宙産業が始まる。

１ 宇宙船 ３９作動シリンダー
２ バルーン架台 ４０（宇宙船接続用）球体
３ バルーン ４１コントロール弁
４ 外装バルーン ４２逆止弁
５ （電動）ターボファンエンジン ４３逆火防止器
６ 球形水素ガスボンベ ４４オリフィス
７ ガス圧縮機（市販品） ４５混合室
８ 昇降用ラダー ４６燃焼室
９（小型）リチュウム電池（市販品） ４７点火プラグ
１０自動帰還装置（姿勢制御） ４８エンジンスカート
１１分配器 ４９ロケット本体補強カバー
１２酸素ガスボンベ ５０エンジン用上下用駆動架台
１３水素ガスボンベ ５１エンジン用上下可動装置
１４（宇宙船）ロケットエンジン ５２エンジン用左右可動装置
１５（離着陸用）ロケットエンジン ５３金属パッキン
１６水素タンク（液体加圧タンク） ５４燃料コントロール弁
１７酸素タンク（液体加圧タンク） ５５逆火防止器
１８着陸用車輪 ５６燃焼用ノズル
１９通信機械室 ５７混合室
２０貨物室 ５８ガス用点火プラグ
２１操縦室 ５９燃焼室
２２寝室 ６０燃料電池（市販品）
２３運動トレーニング室 ６１リチュウム電池（市販品）
２４トイレ室 ６２エンジン制御装置
２５食堂室 ６３熱交換器（加熱用）
２６水素ガス注入放出ホース ６４変圧器（高周波付）
２７（宇宙船）接続用ロープ ６５燃料用コントロール弁
２８（宇宙船）発射格納ドーム ６６圧力調整弁（減圧弁）
２９船外脱出作業ハッチ ６７室内空気酸素濃度調節口
３０高周波モーター ６８熱交換器
３１第一ブレード ６９ラインポンプ
３２第二ブレード ７０接続ロープ巻き上げ機
３３第三ブレード ７１減速モーター
３４エンジン保護カバー ７２バルーン架台用脚
３５ファンエンジン本体カバー ７３ネットロープ止め金具
３６モーターカバー ７４脚折り畳み用シリンダー
３７（エンジン）回転装置 ７５タンク固定金具
３８キャッチャーアーム ７６タンクノズル
７７合金鋼タンク
７８紐状の炭素系繊維
７９樹脂（繊維固定用）
８０保温材（ウレタン系）
８１バルーンネット
８２水素緊急放出弁

Claims (1)

1. 燃料タンク（１６）（１７）を搭載した宇宙旅行も出来る宇宙船（１）は地上よりバルーン架台（２）と共に上昇して、成層圏まで上がり真空で引力が少ない所でバルーン架台（２）から切り離されて、宇宙船のロケットエンジン（１４）を点火して地球周回軌道速度に乗せ，さらに速度上げ地球の引力離れて他の天体まで飛行出来る宇宙船であり、離着用ロケットエンジン（１５）でそのまま惑星に着陸出来、またそのまま離陸が出来、帰還時は従来のような着陸船が不要なのでそのまま宇宙船（１）が地球に戻り宇宙船の方向変えてスピードを落とし地球周回軌道を回りさらに速度を下げて離着用ロケットエンジン（１５）で着陸が出来ることを特徴とする円盤型の宇宙船（１）とバルーン架台（２）。

Images