RU133098U1

RU133098U1 - ORBIT CONSIGNMENT SYSTEM

Info

Publication number: RU133098U1
Application number: RU2013108210/11U
Authority: RU
Inventors: Владимир Степанович Никитин
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Производственное Предприятие "Тензосенсор"
Priority date: 2013-02-25
Filing date: 2013-02-25
Publication date: 2013-10-10

Abstract

1. Система вывода грузов на орбиту, содержащая несущую конструкцию в виде высотной башни или высотной платформы, удерживаемой на заданной высоте емкостями с газом легче воздуха, систему катапультированного старта, наземную систему обеспечения и лифт для подъема груза, отличающаяся тем, что высотная башня выполнена из соединенных друг с другом секций-понтонов наполненных газом легче воздуха и достигает сильно разреженных слоев атмосферы, а система катапультированного старта расположена на ее вершине и выполнена в виде центробежной катапульты.2. Система по п.1, отличающаяся тем, что выводимый на орбиту груз устанавливают в центробежную катапульту в капсулах, содержащих систему расцепления с центробежной катапультой при достижении заданной линейной скорости.3. Система по п.2, отличающаяся тем, что капсулы с выводимым грузом содержат систему маневрирования, позволяющую корректировать траекторию капсулы после расцепления с центробежной катапультой.4. Система по п.1, отличающаяся тем, что центробежная катапульта содержит две капсулы равной массы и геометрии, расположенных диаметрально напротив друг друга так, чтобы компенсировать центробежную силу вращения.5. Система по п.4, отличающаяся тем, что центробежная катапульта содержит или компенсирующий маховик, раскручиваемый приводом капсулы в направлении, противоположном направлению вращения центробежной катапульты, или симметричную конструкцию с парой капсул, компенсирующих обратный вращающий момент.6. Система по п.1, отличающаяся тем, что секция-понтон содержит тонкостенную оболочку цилиндрической, конической, многоугольной, фигурной, аэродинамической или �1. A system for putting goods into orbit, containing a supporting structure in the form of a high-rise tower or high-altitude platform, held at a given height by gas tanks lighter than air, an ejection launch system, a ground support system and an elevator for lifting cargo, characterized in that the high-rise tower is made of sections of the pontoons connected to each other filled with gas are lighter than air and reach very rarefied layers of the atmosphere, and the ejection launch system is located on its top and is made in the form of a centrifugal cat ulty.2. The system according to claim 1, characterized in that the load put into orbit is installed in a centrifugal catapult in capsules containing a decoupling system with a centrifugal catapult when the specified linear speed is reached. The system according to claim 2, characterized in that the capsules with the displayed load contain a maneuvering system that allows you to adjust the trajectory of the capsule after disengaging with a centrifugal catapult. The system according to claim 1, characterized in that the centrifugal catapult contains two capsules of equal mass and geometry, located diametrically opposite each other so as to compensate for the centrifugal force of rotation. The system according to claim 4, characterized in that the centrifugal catapult contains either a compensating flywheel spins by the capsule drive in the direction opposite to the direction of rotation of the centrifugal catapult, or a symmetrical design with a pair of capsules compensating for the reverse torque. The system according to claim 1, characterized in that the pontoon section contains a thin-walled shell of a cylindrical, conical, polygonal, curly, aerodynamic or �

Description

Изобретение относится к аэрокосмической технике, а именно к способам выведения полезной нагрузки с помощью многоразовой транспортно-космической системы. Изобретение может также относиться и к стартовым сооружениям ракет-носителей космического назначения.The invention relates to aerospace engineering, and in particular to methods for deriving a payload using a reusable space transport system. The invention may also relate to launch facilities of space launch vehicles.

Идея "космического лифта" в виде космической башни, внутри которой двигается собственно сам лифт, была впервые сформулирована в 1895 году Циолковским. В 1960 году эта идея была усовершенствована Юрием Арцутановым, который предложил для упрощения конструкции просто подвесить трос на грузе, находящемся на специальной орбите, при этом лифт должен был двигаться по сверхпрочному тросу.The idea of a “space elevator” in the form of a space tower, inside which the elevator itself moves, was first formulated in 1895 by Tsiolkovsky. In 1960, this idea was improved by Yuri Artsutanov, who proposed, to simplify the design, simply hang the cable on a cargo in a special orbit, while the elevator was supposed to move along a heavy-duty cable.

Однако создать реальную систему дешевого вывода грузов на орбиту все еще не удается. Попытки ее улучшения сводятся к применению платформ, подвешенных на аэростатах или дирижаблях.However, it is still not possible to create a real system of cheap launch of goods into orbit. Attempts to improve it are reduced to the use of platforms suspended on balloons or airships.

Например, по патенту РФ №2331551 С2 известен способ выведения полезной нагрузки в космос многоразовой транспортно-космической системой, включающий подъем многоразовой транспортно-космической системы с помощью транспортного средства - нулевой ступени в зону старта воздушно-космической системы, отделение от транспортного средства -нулевой ступени воздушно-космической системы, разгон воздушно-космической системы до заданной гиперзвуковой скорости на заданной высоте и т.п.отличающийся тем, что в качестве транспортного средства - нулевой ступени используют дирижабль. (Патентообладатели ФГУП ГНПРКЦ "ЦСКБ-Прогресс" и ГОУВПО Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П.Королева). Несмотря на простоту реализации система не получила распространения по экономическим соображениям.For example, according to the patent of the Russian Federation No. 2331551 C2, a method is known for launching a payload into space of a reusable transport and space system, including lifting a reusable transport and space system using a vehicle — the zero stage to the start zone of the aerospace system, separation from the vehicle — the zero stage aerospace system, acceleration of the aerospace system to a given hypersonic speed at a given height, etc. characterized by the fact that as a vehicle - zero fines using the airship. (Patent holders of FSUE GNPRKTS "TsSKB-Progress" and GOUVPO Samara State Aerospace University named after academician SP Korolev). Despite the simplicity of implementation, the system is not widely used for economic reasons.

По патенту РФ №2268209 С2 известна система воздушного пуска космических ракет, имеющая устройство предварительного подъема космической ракеты в тропосфере, содержащая вертолетные и воздушные винты, реактивный привод, кабину управления, приспособление для удержания ракеты, отличающаяся тем, что устройство предварительного подъема космической ракеты в тропосфере выполнено в виде жесткой пространственной решетки, цельной или состоящей из нескольких близких друг к другу по массе секций с возможностью их одновременного горизонтального смещения относительно вертикальной оси симметрии решетки.According to RF patent No. 2268209 C2, a space rocket air launch system is known having a space rocket pre-lift device in the troposphere, containing helicopter and propellers, a jet drive, a control cabin, a rocket holding device, characterized in that the space rocket pre-lift device is in the troposphere made in the form of a rigid spatial lattice, whole or consisting of several sections close to each other in mass with the possibility of their simultaneous horizontal displacement relative to the vertical axis of symmetry of the lattice.

Предложенная система достаточно сложна для реализации и не обеспечивает экономически выгодную высоту подъема ракет.The proposed system is quite complicated to implement and does not provide an economically viable rocket lift.

По патенту РФ на полезную модель №111516 известна "Система подъема на орбиту Земли и спуска Кущенко В.А.", содержащая ракетоплан, отличающаяся тем, что снабжена тросами, удерживаемыми в вертикальном положении емкостями с газом легче воздуха внутри емкостей, тросы снабжены системами подъема и спуска, установленными на поверхности указанного космического тела, при этом тросы другими концами прикреплены к платформе, удерживаемой на заданной высоте атмосферы емкостями с газом легче воздуха, на которой расположены системы жизнеобеспечения персонала и вывода ракетоплана на орбиту, причем ракетоплан содержит оболочку, в которой находятся емкости, наполненные газом легче воздуха, поверхность ракетоплана снабжена системой охлаждения «лед-вода-пар», подключенной к блоку подготовки, а система управления содержит наземную систему управления, систему управления платформой, систему управления ракетопланом, причем по тросам может перемещаться тележка, снабженная тормозами, к которой прикреплены емкость с газом легче воздуха. Из описания следует, что направляющие могут иметь системы катапультированного старта (это электромеханическая система, пневмосистема, взрывные системы и т.д.), подключенные к источникам электрической энергии на платформе или на земной поверхности.According to the patent of the Russian Federation for utility model No. 111516, there is known the "System of launching into orbit of the Earth and launching Kushchenko VA" containing a rocket plane, characterized in that it is equipped with cables held in a vertical position by containers with gas lighter than air inside the containers, the cables are equipped with lifting systems and descent mounted on the surface of the specified cosmic body, with the other ends of the cables attached to the platform, held at a given height of the atmosphere by containers with gas lighter than air, on which the person’s life support systems are located of a rocket plane and putting it into orbit, and the rocket plane contains a shell containing containers filled with gas lighter than air, the surface of the rocket plane is equipped with an ice-water-steam cooling system connected to the preparation unit, and the control system contains a ground control system and a control system a platform, a rocket plane control system, and a trolley equipped with brakes can be moved along the ropes, to which a container with gas lighter than air is attached. From the description it follows that the guides can have a catapulted launch system (this is an electromechanical system, a pneumatic system, explosive systems, etc.) connected to sources of electrical energy on a platform or on the earth's surface.

Система описанная в патенте Кущенко В.А. обладает рядом отличительных свойств, которые позволяют создать реально работающее устройство в частности предполагается периодически разгружать тросы, удерживающие высотную платформу, подвешивая их на воздушных шарах. Эта идея позволяет повысить высоту подъема платформы, снизить прочностные требования к материалу тросов и значительно повысить безопасность устройства в целом.The system described in the patent Kushchenko V.A. possesses a number of distinctive properties that allow you to create a really working device, in particular, it is supposed to periodically unload the cables holding the high-altitude platform, hanging them on balloons. This idea allows you to increase the height of the lifting platform, reduce the strength requirements for the material of the cables and significantly improve the safety of the device as a whole.

Поэтому данный патент наиболее близок к предлагаемому изобретению и является его прототипом.Therefore, this patent is closest to the proposed invention and is its prototype.

Недостатками системы является использование тросовой системы и отсутствие эффективной системы разгона выводимого груза.The disadvantages of the system are the use of a cable system and the lack of an effective system for accelerating the displayed load.

Техническим результатом заявляемого изобретения является реальная возможность массового вывода на низкие орбиты небольших технических грузов - топлива, материалов, спутников с минимальной стоимостью вывода.The technical result of the claimed invention is the real possibility of mass launch into low orbits of small technical cargoes - fuel, materials, satellites with a minimum cost of output.

Технический результат достигается использованием новых технических решений, обладающих следующими отличиями.The technical result is achieved using new technical solutions with the following differences.

1. Отличие 1 по п.1 формулы "Высотная башня выполнена из соединенных друг с другом секций-понтонов наполненных газом легче воздуха и достигает сильно разреженных слоев атмосферы".1. Difference 1 according to claim 1 of the formula "The high-rise tower is made of connected pontoon sections filled with gas lighter than air and reaches highly rarefied atmospheric layers."

Применение емкостей наполненных газом легче воздуха и удерживаемых на заданной высоте в системах вывода грузов на орбиту известно. Применение высотных башен в системах вывода грузов на орбиту тоже известно (башня Циолковского). Однако создание высотных башен из емкостей наполненных газом легче воздуха неизвестно и является новым признаком. Такой прием делает технически реализуемым современными средствами построение высотных башен, достигающих сильно разреженных слоев атмосферы порядка 30-40 км.The use of containers filled with gas is lighter than air and held at a given height in systems for putting goods into orbit is known. The use of high-rise towers in systems for putting goods into orbit is also known (Tsiolkovsky tower). However, the creation of high-rise towers from containers filled with gas lighter than air is unknown and is a new sign. This technique makes the construction of high-rise towers, reaching highly rarefied atmospheric layers of the order of 30-40 km, technically feasible with modern means.

Такое отличие не встречается в системах вывода грузов на орбиту и является новым в рамках формулы изобретения.Such a difference does not occur in systems for putting cargo into orbit and is new in the framework of the claims.

2. Отличие 2 по п.1 формулы "Система катапультированного старта расположена на вершине высотной башни и выполнена в виде центробежной катапульты".2. Difference 2 according to claim 1 of the formula "The catapulted launch system is located on top of a high-rise tower and is made in the form of a centrifugal catapult."

Применение систем катапультирования в системах вывода грузов на орбиту известно из описания полезной модели №111516. Однако, применение центробежной катапульты, расположенной на вершине высотной башни, в системах вывода грузов на орбиту, является новым признаком.The use of ejection systems in systems for putting cargo into orbit is known from the description of utility model No. 111516. However, the use of a centrifugal catapult, located on top of a high-rise tower, in systems for putting goods into orbit, is a new sign.

3. Отличие по п.2 формулы "Выводимый на орбиту груз устанавливают в центробежную катапульту в капсулах, содержащих систему расцепления с катапультой при достижении заданной линейной скорости" позволяет обеспечить положительный эффект заключающийся в придании нужной линейной скорости грузу выводимому на орбиту. В принципе идея отцепления груза от центробежной катапульты известна, но в рамках п.2 формулы в устройствах вывода на орбиту оно не известно и поэтому является новым3. The difference according to claim 2 of the formula "The load put into orbit is placed in a centrifugal catapult in capsules containing a system for disengaging the catapult when the specified linear speed is reached" allows to provide a positive effect consisting in giving the necessary linear speed to the load put into orbit. In principle, the idea of uncoupling the load from the centrifugal catapult is known, but within the framework of claim 2 of the formula, it is not known in orbital devices and therefore is new

4. Отличие по п.3 формулы "капсулы с выводимым грузом содержат систему маневрирования, позволяющую корректировать траекторию капсулы после расцепления с центробежной катапультой" известно в системах коррекции орбит космических аппаратов, но является новым в рамках зависимого признака4. The difference according to claim 3 of the formula "capsules with the displayed load contains a maneuvering system that allows you to adjust the trajectory of the capsule after disengaging with a centrifugal catapult" is known in spacecraft orbit correction systems, but is new within the framework of the dependent feature

5. Отличие по п.4 формулы "центробежная катапульта содержит две капсулы равной массы и геометрии, расположенных диаметрально напротив друг друга, так чтобы компенсировать центробежную силу вращения" не встречается в устройствах катапульт и является новым.5. The difference according to claim 4 of the formula "centrifugal catapult contains two capsules of equal mass and geometry, located diametrically opposite each other, so as to compensate for the centrifugal force of rotation" is not found in catapult devices and is new.

6. Отличие по п.5 формулы "центробежная катапульта содержит или компенсирующий маховик, раскручиваемый приводом капсулы в направлении, противоположном направлению вращения центробежной катапульты, или симметричную конструкцию с парой капсул, компенсирующих обратный вращающий момент" в принципе известно, однако в рамках п.5 формулы является новым.6. The difference according to claim 5 of the formula "centrifugal catapult contains either a compensating flywheel, spun by the capsule drive in the direction opposite to the direction of rotation of the centrifugal catapult, or a symmetrical design with a pair of capsules that compensate for the reverse torque" is known in principle, however, under paragraph 5 The formula is new.

7. Отличие по п.6 формулы "секция-понтон содержит тонкостенную оболочку цилиндрической, конической, многоугольной, фигурной, аэродинамической или концентрической формы, с внутренними каналами или без, с торцевыми обечайками, выполненную из углепластика, кевлара или иного прочного и легкого материала, внутреннее пространство которой заполнено газом легче воздуха под давлением равным или превышающим атмосферное давление на высоте эксплуатации" в принципе описано в конструкциях дирижаблей и воздушных шаров, однако для строительства высотных башен для средств вывода грузов на орбиту не применялись. Поэтому эти отличия являются новыми.7. The difference according to claim 6 of the formula "section-pontoon contains a thin-walled shell of cylindrical, conical, polygonal, curly, aerodynamic or concentric shape, with or without internal channels, with end shells made of carbon fiber, Kevlar or other strong and lightweight material, the internal space of which is filled with gas lighter than air under a pressure equal to or greater than atmospheric pressure at the altitude of operation "is described in principle in the designs of airships and balloons, but for the construction of heights s towers for funds withdrawal cargo into orbit not used. Therefore, these differences are new.

Отличия "диаметр, длина и толщина стенки секции-понтона зависят от высоты его расположения, так чтобы обеспечивалась положительная плавучесть секции-понтона на высоте его расположения в башне" принципиально следует из теории дирижаблестроения, однако является новым в рамках п.6 формулы.The differences "the diameter, length and wall thickness of the pontoon section depend on the height of its location, so that positive buoyancy of the pontoon section at the height of its location in the tower is ensured" fundamentally follows from the theory of airship building, but is new in the framework of claim 6.

8. Отличия по п.6 и п.8. формулы "внутренняя поверхность покрыта тонкой металлической пленкой" и "тонкая металлическая пленка внутри секции-понтона разделена на две и более полос, отделенных друг от друга электрически изолирующим материалом и является электрическим проводником (пленочным кабелем) для подачи по ним напряжения для питания всех устройств и двигателей системы, в том числе лифтов, центробежной катапульты, двигателей системы стабилизации положения понтонов" неизвестны в рамках формулы изобретения и являются новыми.8. The differences according to claim 6 and claim 8. the formulas "the inner surface is covered with a thin metal film" and "the thin metal film inside the pontoon section is divided into two or more strips separated from each other by an electrically insulating material and is an electric conductor (film cable) for supplying voltage across them to power all devices and engines of the system, including elevators, centrifugal catapults, engines of the system for stabilizing the position of pontoons "are unknown within the framework of the claims and are new.

9. Отличие по п.7 формулы "секция-понтон содержит систему диагностики целостности оболочки, систему регулирования плавучести, например, методом регулирования давления газа внутри секции-понтона, систему циркуляции и обновлении газа внутри секций-понтонов, систему антиобледенения (обогрева), систему сцепления-расцепления с соседними понтонами с блоком разъемов и соединителей, а также систему стабилизации положения секции-понтона в пространстве, управляемые с наземной системы обеспечения" в совокупности образуют новое отличие, дающее положительный эффект в рамках ограничительной части формулы. В таком сочетании системы обеспечения работоспособности секций-понтонов не встречаются в известных технических решениях.9. The difference according to claim 7 of the formula "section-pontoon contains a shell integrity diagnostic system, a buoyancy control system, for example, a method of regulating gas pressure inside a pontoon section, a gas circulation and updating system inside pontoon sections, an anti-icing (heating) system, a system clutch-disengagement with adjacent pontoons with a block of connectors and connectors, as well as a system for stabilizing the position of the pontoon section in space, controlled by the ground support system, "together form a new difference, giving the floor a beneficial effect within the bounds of the formula. In this combination, systems for ensuring the operability of pontoon sections are not found in well-known technical solutions.

9. Отличие по п.9 и п.10 формулы "направляющие для перемещения лифтов расположены диаметрально противоположно на внешних сторонах секций-понтонов, так чтобы оба синхронно перемещающихся лифта находились на диаметрально противоположных сторонах понтона и компенсировали нагрузки, действующие на секции-понтоны при их движении" и "направляющие для лифтов с помощью токопроводов соединены с полосами металлической пленки внутри секции-понтона и имеют токосъемники, соединенные с приводом лифтов" позволяет обеспечить функционирование системы доставки и не встречаются в известных технических решениях, а поэтому являются новыми.9. The difference according to claim 9 and claim 10 of the formula "guides for moving elevators are located diametrically opposite on the outer sides of the pontoon sections, so that both synchronously moving elevators are on the diametrically opposite sides of the pontoon and compensate for the loads acting on the pontoon sections when they are “and” guides for elevators using current leads are connected to strips of metal film inside the pontoon section and have current collectors connected to the elevator drive ”allows for the functioning of the system rates and are not found in the prior art, and therefore, are new.

11. Отличие по п.11 формулы "световое обозначение высотной башни осуществляется лазерными сканирующими осветительными системами, расположенными на земле и на соседних секциях-понтонах" в принципе известно из решений лазерных шоу. Однако для обозначения на местности высотных сооружений в ночное время он не применялся, а поэтому может считаться новым в рамках формулы изобретения.11. The difference according to claim 11 of the formula "the light designation of a high-rise tower is carried out by laser scanning lighting systems located on the ground and on adjacent pontoon sections" in principle is known from the solutions of laser shows. However, for the designation on the ground of high-rise buildings at night, it was not used, and therefore can be considered new in the framework of the claims.

На фигурах 1-10 цифрами обозначены:In figures 1-10, the numbers denote:

1 - высотная башня;1 - high-rise tower;

2 - наземная система обеспечения;2 - ground support system;

3 - лифт для подъема груза;3 - elevator for lifting goods;

4 - секция-понтон или понтон;4 - section pontoon or pontoon;

5 - центробежная катапульта;5 - centrifugal catapult;

6 - капсула с выводимым грузом;6 - capsule with the displayed load;

7 - траектория капсулы;7 - trajectory of the capsule;

8 - компенсирующий маховик;8 - compensating flywheel;

9 - тонкостенная оболочка секции-понтона;9 - thin-walled shell of the pontoon section;

10 - торцевые обечайки;10 - end shells;

11 - полоса тонкой металлической пленки - пленочный кабель;11 - strip of thin metal film - film cable;

12 - вентиляторы системы стабилизации положения понтонов;12 - fans of the system for stabilizing the position of pontoons;

13 - система диагностики целостности оболочки;13 - shell integrity diagnostic system;

14 - система регулирования плавучести;14 - buoyancy control system;

15 - система циркуляции и обновлении газа внутри секций-понтонов;15 - a system for circulating and updating gas inside pontoon sections;

16 - система антиобледенения (обогрева);16 - anti-icing system (heating);

17 - система сцепления-расцепления с соседними понтонами с блоком разъемов и соединителей;17 - clutch-disengagement system with adjacent pontoons with a block of connectors and connectors;

18 - система стабилизации положения секции-понтона в пространстве;18 - system for stabilizing the position of the pontoon section in space;

19 - направляющие, расположенные на внешней цилиндрической части секций-понтонов;19 - guides located on the outer cylindrical part of the pontoon sections;

20 - токопроводы;20 - conductors;

21 - токосъемники, соединенные с приводом лифтов;21 - current collectors connected to the elevator drive;

22 - лазерная сканирующая осветительная система и зона освещения.22 - laser scanning lighting system and lighting area.

На фиг.1 изображена система вывода грузов на орбиту - космическая башня. На фиг.2 показан ее вид снизу.Figure 1 shows the system of the withdrawal of goods into orbit - a space tower. Figure 2 shows its bottom view.

На фиг.3 изображена секция-понтон со схематическим указанием систем, которые необходимы для ее нормального функционирования.Figure 3 shows the pontoon section with a schematic indication of the systems that are necessary for its normal functioning.

На фиг.4 и 5 показаны траектории полета капсул с выводимым грузом. На фиг.6 показаны формы тонкостенной оболочки секции-понтона.Figures 4 and 5 show the flight paths of the capsules with the displayed load. Figure 6 shows the shape of the thin-walled shell of the pontoon section.

На фиг.7 показаны расположение направляющих для лифтов, расположенные на внешней цилиндрической части секций-понтонов.7 shows the location of the guides for elevators located on the outer cylindrical part of the pontoon sections.

На фиг.8 показаны полосы тонкой металлической пленки на внутренней поверхности тонкостенной оболочки секции-понтона - пленочный кабель.On Fig shows the strip of a thin metal film on the inner surface of the thin-walled shell section of the pontoon - film cable.

На фиг.9 показаны лифт для подъема груза, направляющие, расположенные на внешней цилиндрической части секций-понтонов, токопроводы и токосъемники, соединенные с приводом лифтов.Figure 9 shows an elevator for lifting goods, guides located on the outer cylindrical part of the pontoon sections, current leads and current collectors connected to the elevator drive.

На фиг.10 показана примерная схема загрузки катапульты капсулой с выводимым грузом.Figure 10 shows an exemplary scheme for loading the catapult with a capsule with output cargo.

Система работает следующим образом.The system operates as follows.

Несущая конструкция в виде высотной башни 1 выполнена из соединенных друг с другом секций-понтонов 4, наполненных газом легче воздуха и изготовленных из углепластика, кевлара или иного прочного и легкого материала. При соблюдении определенных конструктивных соотношений секция будет иметь положительную плавучесть, т.е. будет обладать определенной подъемной силой в атмосфере на заданной высоте. Применение секций-понтонов положительной плавучести и достаточно стойких к атмосферным воздействиям, позволяет создавать высотные сооружения, высота которых не ограничена прочностными характеристиками материалов, а только предельными возможностями создания требуемой подъемной силы за счет атмосферы. Для того, чтобы создать высотную башню высотой 30 км потребуется всего шестьдесят пятисотметровых секций-понтонов 4 увеличивающегося диаметра, поставленных друг на друга и соединенных торцами (см. фиг.1.). Например, наземный диаметр секций может составлять 11 метров, а конечный высотный - 150 м. Получается необычная коническая "башня-наоборот", поставленная тонким концом на землю.The supporting structure in the form of a high-rise tower 1 is made of pontoons 4 connected to each other, filled with gas lighter than air and made of carbon fiber, Kevlar or other durable and lightweight material. Subject to certain structural relationships, the section will have positive buoyancy, i.e. will have a certain lifting force in the atmosphere at a given height. The use of pontoon sections of positive buoyancy and sufficiently resistant to atmospheric influences makes it possible to create high-rise structures, the height of which is not limited by the strength characteristics of materials, but only by the ultimate possibilities of creating the required lifting force due to the atmosphere. In order to create a high-rise tower with a height of 30 km, only sixty five-hundred-meter pontoon sections 4 of increasing diameter are required, set on top of each other and connected by ends (see Fig. 1.). For example, the surface diameter of the sections can be 11 meters, and the final height - 150 m. It turns out an unusual conical "tower-vice versa", set with a thin end on the ground.

Предлагаемая конструкция башни не будет испытывать нагрузок от действия веса основных конструктивных элементов башни. Она принципиально не может упасть, а поэтому будет безопасной для эксплуатации вблизи населенных пунктов и городов, что очень важно для сокращения транспортных издержек. Космобашни можно будет строить также часто, как и аэропорты, а по стоимости они будут даже дешевле современных взлетно-посадочных полос аэропортов.The proposed tower design will not experience stress from the action of the weight of the main structural elements of the tower. It cannot fundamentally fall, and therefore it will be safe for operation near settlements and cities, which is very important for reducing transport costs. Space towers can be built as often as airports, and at a cost they will be even cheaper than modern airport runways.

На вершину высотной башни 1 грузы должны выводиться с помощью лифтов для подъема грузов 3, которые могут двигаться как по внешней поверхности башни 1 по направляющим для лифтов 19, расположенным на внешней поверхности секций-понтонов 4, так и внутри секций в специально сделанных каналах или полостях.At the top of the tower 1, the goods must be brought out with elevators for lifting goods 3, which can move both on the outer surface of the tower 1 along the elevator guides 19 located on the outer surface of the pontoon sections 4, and inside the sections in specially made channels or cavities .

На вершине высотной башни 1 расположена система катапультированного старта в виде центробежной катапульты 5. Выводимый на орбиту груз расположен в капсулах 6 или космических аппаратах, содержащих систему расцепления с центробежной катапультой 5 при достижении заданной линейной скорости. Капсулы с выводимым грузом 6 располагаются на концах плеч центробежной катапульты 5 и содержат систему маневрирования, позволяющую корректировать траекторию капсулы после расцепления с центробежной катапультой (на фигурах не показана).At the top of the high-rise tower 1 is a catapulted launch system in the form of a centrifugal catapult 5. The orbiting cargo is located in capsules 6 or spacecraft containing a decoupling system with a centrifugal catapult 5 when the specified linear speed is reached. Capsules with a load of 6 are located on the ends of the shoulders of the centrifugal catapult 5 and contain a maneuvering system that allows you to adjust the trajectory of the capsule after disengaging from the centrifugal catapult (not shown in the figures).

Поднятая лифтом 3 на вершину башни 1 капсула с выводимым грузом 6 закрепляется на центробежной катапульте 5 (см. фиг.10) и раскручивается до необходимых скоростей. При радиусе плеч катапульты 5 порядка 50 метров и угловой скорости в 5-6 оборотов в секунду (300-360 об/минуту) линейная скорость капсулы 6 составит 1.5-1.8 км/с, что будет вполне достаточно, чтобы вывести груз на орбиту высотой 120-180 км.Raised by the elevator 3 to the top of the tower 1, the capsule with the displayed load 6 is fixed on the centrifugal catapult 5 (see Fig. 10) and untwisted to the required speeds. With a shoulder radius of the catapult 5 of the order of 50 meters and an angular velocity of 5-6 revolutions per second (300-360 rpm), the linear speed of the capsule 6 will be 1.5-1.8 km / s, which will be quite enough to bring the cargo into orbit with a height of 120 -180 km.

При пуске по схеме на фиг.4 начальную скорость капсула 6 получит в горизонтальном направлении при горизонтальном расположении катапульты 5 (см. фиг.4), поэтому потребуется коррекция ее траектории 7 и реальная высота орбиты может быть меньше указанной. Для коррекции траектории капсулы 6 должны содержать специальные средства коррекции траектории. Это могут быть реактивные двигатели, аэродинамические рули или корпус катапульты изменяемой геометрии.When you start according to the scheme in figure 4, the initial speed of the capsule 6 will receive in the horizontal direction with the horizontal location of the catapult 5 (see figure 4), therefore, it will require correction of its trajectory 7 and the actual height of the orbit may be less than indicated. To correct the path, the capsule 6 must contain special means of path correction. It can be jet engines, aerodynamic rudders or a catapult body of variable geometry.

Теоретически при таких же параметрах катапульты и угловой скорости в 20 оборотов в секунду капсулу можно было бы разогнать до скорости примерно 6,3 км/с. Этого было бы достаточно, чтобы при вертикальном пуске (схема на фиг 5.) в безвоздушном пространстве забросить ее на высоту порядка 2000 км. При радиусе катапульты в 200 метров и угловой скорости в 10 оборотов в секунду скорость капсулы могла бы достичь 12,5 км/с. Однако, практически такие угловые скорости создадут слишком большие центробежные перегрузки.Theoretically, with the same parameters of the catapult and the angular velocity of 20 revolutions per second, the capsule could be accelerated to a speed of about 6.3 km / s. This would be enough to throw it to a height of about 2000 km in a vertical launch (the circuit in FIG. 5.). With a catapult radius of 200 meters and an angular speed of 10 revolutions per second, the speed of the capsule could reach 12.5 km / s. However, practically such angular velocities will create too large centrifugal overloads.

В отличие от электромагнитной пушки центробежные катапульты могут достаточно медленно раскручивать катапультируемый груз сообщая ему нужную энергию. Для достижения орбит с высотами порядка 120-300 км потребуется двигатели мощностью от 6-ти до 20-ти мегаватт. При этом центробежная перегрузка для катапульты с радиусом плеч 50 метров будет достигать 130g-180g, что конечно не пригодно для вывода на орбиту пилотируемых объектов, однако пригодно для доставки топлива и материалов на орбиту.Unlike an electromagnetic gun, centrifugal catapults can slowly unwind the catapult cargo, giving it the necessary energy. To reach orbits with altitudes of the order of 120-300 km, engines with a capacity of 6 to 20 megawatts will be required. At the same time, centrifugal overload for a catapult with a shoulder radius of 50 meters will reach 130g-180g, which of course is not suitable for putting manned objects into orbit, but it is suitable for delivering fuel and materials to orbit.

Большая мощность двигателей катапульты требуется чтобы преодолеть сопротивление разреженного воздуха атмосферы на высоте 30 км. Если высоту башни увеличить или расположить ее в высоких широтах, где тропосфера не превышает 7-8 км и воздух на высоте 30 км более разрежен, чем на экваторе, то потребуется меньшая мощность привода катапульты. Высокие мощности двигателей катапульты предполагают определенные технические риски проекта. Тем не менее, в этом направлении много сделано. С середины 80-х годов французской фирмой «Алстом» производились электродвигатели мощностью 21 МВт и скоростью вращения до 5900 об/мин. Самые современные электромоторы, разрабатываемые сейчас американской компанией Yasa Motors из Оксфорда, позволяет создать электродвигатели с отношением крутящего момента на килограмм веса двигателя равным 30 Нм/кг. В будущем инженеры Yasa Motors хотят довести это значение до 40 Нм/кг. (http://ecoconceptcars.ru/2011/07/novyj-elektromotor-oxford-yasa-motors-dd500.html). Если удастся применить эту технологию, тогда электродвигатель мощностью 9 Мвт будет весить примерно 6-7 тонн. С его помощью можно будет достигать линейных скоростей разгона порядка 1,8 км/с и выводить груз на орбиты высотой до 180 км. Однако, данные расчеты являются весьма приближенными и требуют экспериментальной проверки и уточнений.A large power of the catapult engines is required to overcome the resistance of rarefied air at an altitude of 30 km. If you increase the height of the tower or place it in high latitudes, where the troposphere does not exceed 7-8 km and air at an altitude of 30 km is more rarefied than at the equator, then less power will be needed to drive the catapult. High power catapult engines imply certain technical risks of the project. Nevertheless, much has been done in this direction. Since the mid-80s, the French company Alstom has been producing electric motors with a capacity of 21 MW and a rotation speed of up to 5900 rpm. The most modern electric motors, now being developed by the American company Yasa Motors from Oxford, make it possible to create electric motors with a torque ratio per kilogram of engine weight equal to 30 Nm / kg. In the future, Yasa Motors engineers want to bring this value to 40 Nm / kg. (http://ecoconceptcars.ru/2011/07/novyj-elektromotor-oxford-yasa-motors-dd500.html). If this technology can be applied, then a 9 MW electric motor will weigh about 6-7 tons. With its help, it will be possible to achieve linear acceleration speeds of about 1.8 km / s and put the cargo into orbits up to a height of 180 km. However, these calculations are very approximate and require experimental verification and refinement.

Чтобы компенсировать центробежную силу, возникающую при разгоне капсул 6 и раскручивании катапульты 5, она содержит две капсулы 6 равной массы и геометрии, расположенные диаметрально напротив друг друга, так чтобы компенсировать центробежную силу вращения (фиг.10). Чтобы компенсировать реактивный вращающий момент, возникающий при раскручивании катапульты, она содержит или компенсирующий маховик 8 (фиг.10), раскручиваемый приводом капсулы в направлении, противоположном направлению вращения центробежной катапульты, или симметричную конструкцию с парой капсул, компенсирующих обратный вращающий момент, как показано на фиг.5. При использовании компенсирующих капсул заполненных, например, незамерзающей жидкостью, и горизонтально расположенной оси вращения катапульты, потребуется использовать либо парашютный способ спуска компенсирующих капсул, либо способ выпуска незамерзающей жидкости на траектории путем подрыва капсул пиропатронами. С одной стороны такой способ снижает эффективность катапульты, однако, вследствие возможности вертикального запуска он позволит достигать больших высот запуска при одинаковой мощности катапульты.To compensate for the centrifugal force arising from the acceleration of the capsules 6 and the unwinding of the catapult 5, it contains two capsules 6 of equal mass and geometry, located diametrically opposite each other, so as to compensate for the centrifugal force of rotation (figure 10). To compensate for the reactive torque that occurs when the catapult is unwound, it contains either a compensating flywheel 8 (Fig. 10), untwisted by the capsule drive in the direction opposite to the direction of rotation of the centrifugal catapult, or a symmetrical design with a pair of capsules that compensate for the reverse torque, as shown in figure 5. When using compensating capsules filled with, for example, non-freezing liquid, and a horizontal axis of rotation of the catapult, you will need to use either the parachute method of lowering the compensating capsules, or the method of releasing non-freezing liquid on the trajectory by detonating the capsules with pyrocartridges. On the one hand, this method reduces the efficiency of the catapult, however, due to the possibility of vertical launch, it will allow to achieve high launch heights with the same catapult power.

Секция-понтон 4 может быть выполнена в виде тонкостенной оболочки 9 цилиндрической, конической, многоугольной, фигурной, аэродинамической или концентрической формы, с внутренними каналами или без, с торцевыми обечайками, как показано на фиг.6 Различная форма оболочки 9 может быть обусловлена технологическими и конструктивными причинами.The pontoon section 4 can be made in the form of a thin-walled shell 9 of cylindrical, conical, polygonal, figured, aerodynamic or concentric shape, with or without internal channels, with end shells, as shown in Fig.6. The different shape of the shell 9 may be due to technological and constructive reasons.

Тонкостенные оболочки 9 понтонов 4 могут быть выполнены из углепластика, кевлара или иного прочного и легкого материала.Thin-walled shell 9 of the pontoons 4 can be made of carbon fiber, Kevlar or other durable and lightweight material.

Внутреннее пространство понтонов 4 может быть заполнено газом легче воздуха под давлением равным или превышающим атмосферное давление на высоте эксплуатации, а внутренняя поверхность покрыта тонкой металлической пленкой, как показано на фиг.8. Диаметр, длина и толщина стенки секции-понтона 4 зависят от высоты его расположения, так чтобы обеспечивалась положительная плавучесть секции-понтона на высоте его расположения в башне.The inner space of the pontoons 4 can be filled with gas lighter than air at a pressure equal to or greater than atmospheric pressure at the height of operation, and the inner surface is covered with a thin metal film, as shown in Fig. 8. The diameter, length and wall thickness of the pontoon section 4 depend on the height of its location, so as to ensure positive buoyancy of the pontoon section at the height of its location in the tower.

Например, до высоты 1 км секция может быть выполнена из углепластика толщиной 1 мм и иметь диаметр Ими длину 500 м. Если такая секция будет наполнена гелием, то она может создать подъемную силу до 25 тонн. Для того, чтобы понтон длиной в 500 метров обладал такой же подъемной силой на высоте 30 км, он должен быть выполнен из углепластика толщиной 0.4 мм, иметь диаметр 150 метров и заполняться водородом или гелий-водородной смесью. В настоящее время технология производства дирижаблей и высотных стратостатов подошла очень близко к нужным габаритам, однако из углепластика ничего похожего еще не создавалось. Тем не менее, создание понтонов с требуемыми габаритами весьма реально и не вызывает принципиальных или технологических проблем ни по прочностным, ни по другим технологическим и техническим требованиям. Разработка технологий производства понтонов требуемых размеров дело самого ближайшего будущего.For example, up to a height of 1 km, a section can be made of carbon fiber 1 mm thick and have a diameter of 500 m in length. If such a section is filled with helium, it can create a lifting force of up to 25 tons. In order for the pontoon 500 meters long to have the same lifting force at an altitude of 30 km, it must be made of carbon fiber with a thickness of 0.4 mm, have a diameter of 150 meters and be filled with hydrogen or a helium-hydrogen mixture. Currently, the production technology of airships and high-altitude stratostats has come very close to the required dimensions, but nothing similar has been created from carbon fiber. Nevertheless, the creation of pontoons with the required dimensions is very real and does not cause fundamental or technological problems either in terms of strength or in other technological and technical requirements. The development of technologies for the production of pontoons of the required size is in the very near future.

Сейчас практически достигнутый потолок подъема высотных стратостатов превышает 39 км. Совсем недавно был осуществлен рекордный прыжок с парашютом с высоты 39200 метров. Подъем на эту высоту был осуществлен за 2 часа на стратостате. Поэтому можно считать, что создание высотных сооружений из понтонов положительной плавучести является реализуемой технической задачей, не ограниченной никакими известными на данный момент причинами.Now the practically reached ceiling for the rise of high-altitude stratostats exceeds 39 km. Most recently, a record parachute jump was carried out from a height of 39,200 meters. The rise to this height was carried out in 2 hours on a stratosphere balloon. Therefore, we can assume that the creation of high-rise structures from pontoons of positive buoyancy is a feasible technical task, not limited to any currently known reasons.

Для того, чтобы обеспечить нормальное функционирование понтонов в разных условиях эксплуатации, при действии ветров и осадков, секция-понтон должна содержать систему диагностики целостности оболочки 13 (фиг.3), систему регулирования плавучести 14, систему циркуляции и обновлении газа внутри понтонов 15, систему антиобледенения (обогрева) 16, систему сцепления-расцепления с соседними понтонами 17, а также систему стабилизации положения 18 понтон 4 в пространстве, управляемые с наземной системы обеспечения.In order to ensure the normal functioning of the pontoons in different operating conditions, under the influence of winds and precipitation, the pontoon section must contain a shell integrity diagnostic system 13 (Fig. 3), a buoyancy control system 14, a gas circulation and updating system inside the pontoons 15, a system anti-icing (heating) 16, the clutch-disengage system with adjacent pontoons 17, as well as the stabilization system 18 of the pontoon 4 in space, controlled by a ground support system.

Система диагностики целостности оболочки 13 должна содержать распределенные чувствительные элементы (искусственную кожу), которые могли бы оперативно реагировать на возникновение дефектов тонкостенной оболочки 9 и сообщать об этом оператору для принятия оперативных мер по ликвидации этих дефектов. Аналоги таких систем существуют.The diagnostic system for the integrity of the shell 13 should contain distributed sensitive elements (artificial skin), which could quickly respond to the occurrence of defects of the thin-walled shell 9 and inform the operator about this to take prompt measures to eliminate these defects. Analogues of such systems exist.

Система регулирования плавучести 14, может работать, например, за счет регулирования давления газа внутри понтонов. При избыточной плавучести давление газа можно увеличивать, а при недостаточной плавучести снижать до определенного предела. Аналоги таких систем известны из уровня техники.The buoyancy control system 14, can work, for example, by regulating the gas pressure inside the pontoons. With excessive buoyancy, the gas pressure can be increased, and with insufficient buoyancy, reduced to a certain limit. Analogs of such systems are known in the art.

Система циркуляции и обновления газа 15 внутри понтонов должна содержать каналы для перетока газа из одного понтона в другой вдоль всей башни для постоянного обновления газа в понтоне и для компенсации его утечек за счет просачивания через материал оболочки и другие неплотности и дефекты. Аналоги таких систем известны из уровня техники.The gas circulation and renewal system 15 inside the pontoons should contain channels for the flow of gas from one pontoon to another along the entire tower to constantly update the gas in the pontoon and to compensate for its leaks due to leakage through the shell material and other leaks and defects. Analogs of such systems are known in the art.

Чтобы снизить газопотери, внутренняя поверхность понтона покрыта тонкой металлической пленкой 11. Пленка 11 внутри понтона 4 разделена на полосы (фиг.8), отделенные друг от друга электрически изолирующим материалом и является электрическим проводником (пленочным кабелем) для подачи по нему напряжения для питания всех устройств и двигателей системы, в том числе лифтов, центробежной катапульты, двигателей вентиляторов системы стабилизации положения понтонов.To reduce gas loss, the inner surface of the pontoon is covered with a thin metal film 11. The film 11 inside the pontoon 4 is divided into strips (Fig. 8), separated from each other by an electrically insulating material and is an electric conductor (film cable) for supplying voltage across it to power all devices and engines of the system, including elevators, centrifugal catapults, fan motors of the system for stabilizing the position of pontoons.

Система антиобледенения (обогрева) 16 может функционировать за счет электричества, проходящего через тонкую металлическую пленку пленочный кабель 11 (фиг.9). Выделяющееся тепло позволит предотвратить нарастание льда на оболочке и снижение ее подъемной силы.The anti-icing (heating) system 16 can function due to electricity passing through a thin metal film film cable 11 (Fig.9). The generated heat will prevent the buildup of ice on the shell and a decrease in its lifting force.

Система сцепления-расцепления с соседними секциями-понтонами 17 должна обеспечивать прочное соединение понтонов. При этом желательно обеспечить оперативное сцепление-расцепление с блоком электрических и газовых разъемов и соединителей, работающих автоматически или по команде.The clutch-disengagement system with adjacent sections of the pontoons 17 should provide a strong connection of the pontoons. In this case, it is desirable to provide operational clutch-disengagement with the block of electrical and gas connectors and connectors, working automatically or on command.

Система стабилизации положения 18 понтона 4 в пространстве предназначена для сохранения формы башни в процессе эксплуатации. На высотах до 1000 метров башня может фиксироваться высокопрочными полимерными тросами-растяжками (показаны на фиг.1 внизу). Но для придания башне нужного положения на больших высотах, где дуют постоянные ветры, потребуется использовать систему стабилизации 18 использующую GPS или ГЛОНАС и вентиляторы 12, расположенные на башне и приводимые в движение достаточно мощными электродвигателями. Питание электродвигателей вентиляторов системы стабилизации можно будет осуществлять с земли, передавая электроэнергию по кабелю. Возможно использование системы вентиляторов 12 перемещающихся на лифтах в ту точку высотной башни 1, где их эффективность будет максимальной, как показано на фиг.1. Учитывая, что ветры в тропосфере и стратосфере часто дуют в разные стороны и часто меняются по высоте, нагрузку на высотную башню можно считать знакопеременной. Можно надеяться, что этот фактор можно будет использовать для снижения расхода энергии на стабилизацию башни. Однако подробных исследований действия ветров до высот порядка 30-40 км еще нет и их потребуется провести. Вполне вероятно, что при достаточной прочности соединений систему стабилизации можно будет использовать только при выводе грузов на орбиту. Однако подробно этот фактор еще не исследован и является определенным техническим риском проекта.The stabilization system position 18 of the pontoon 4 in space is designed to maintain the shape of the tower during operation. At heights of up to 1000 meters, the tower can be fixed with high-strength polymer stretching cables (shown in figure 1 below). But to give the tower the desired position at high altitudes, where constant winds blow, it will be necessary to use a stabilization system 18 using GPS or GLONAS and fans 12 located on the tower and driven by sufficiently powerful electric motors. Power supply for the fans of the stabilization system fans can be carried out from the ground, transmitting electricity via cable. It is possible to use a system of fans 12 moving on elevators to that point of the high-rise tower 1, where their efficiency will be maximum, as shown in figure 1. Given that the winds in the troposphere and stratosphere often blow in different directions and often vary in height, the load on the high-rise tower can be considered alternating. We can hope that this factor can be used to reduce energy consumption for stabilizing the tower. However, detailed studies of the effects of winds to heights of the order of 30-40 km are not yet available and will need to be done. It is likely that with sufficient strength of the joints, the stabilization system can be used only when putting goods into orbit. However, this factor has not yet been investigated in detail and is a certain technical risk of the project.

Направляющие 19 для перемещения лифтов 3 расположены диаметрально противоположно на внешних сторонах понтонов 4, так чтобы оба синхронно перемещающихся лифта 3 находились на диаметрально противоположных сторонах понтона 4 и компенсировали нагрузки, действующие на понтоны при их движении. Направляющие для лифтов с помощью токопроводов 20 соединены с полосами металлической пленки 11 внутри понтона 4 и имеют токосъемники 21, соединенные с приводом лифтов 3 (фиг.9). На башне может быть несколько диаметрально-симметричных направляющих 19 для лифтов как показано на фиг.2 и 7.The guides 19 for moving the elevators 3 are located diametrically opposite on the outer sides of the pontoons 4, so that both synchronously moving elevators 3 are on the diametrically opposite sides of the pontoon 4 and compensate for the loads acting on the pontoons during their movement. Guides for elevators using current leads 20 are connected to strips of metal film 11 inside the pontoon 4 and have current collectors 21 connected to the elevator drive 3 (Fig. 9). The tower may have several diametrically symmetric elevator guides 19 as shown in FIGS. 2 and 7.

Световое обозначение высотной башни в темное время суток может осуществляться лазерными сканирующими осветительными системами, расположенными на земле и на соседних понтонах. Аналогами подобных систем являются известные лазерные шоу, где лазерные лучи направляются на здания или фонтаны. Такое освещение позволит избавиться от тяжелых светильников, кабелей и креплений, и не увеличивает вес башни.The light designation of a high-rise tower in the dark can be carried out by laser scanning lighting systems located on the ground and on neighboring pontoons. Analogs of such systems are well-known laser shows, where laser beams are sent to buildings or fountains. Such lighting will allow you to get rid of heavy fixtures, cables and fixtures, and does not increase the weight of the tower.

Оценка параметров системы показывает, что стоимость башни высотой 30 км, сделанной из понтонов из углепластика составит примерно 1.1 млрд. долларов. Стоимость гелия и водорода, наполняющих башню составит примерно 140 млн. долларов. А стоимость всего проекта по созданию башни с учетом разработки новых технологий и обеспечивающей инфраструктуры не превысит 2.7 млрд. долларов, что примерно соответствует стоимости лучших высотных небоскребов или деловых центров мира.Evaluation of the system's parameters shows that the cost of a tower 30 km high, made of carbon fiber pontoons, will be approximately 1.1 billion dollars. The cost of helium and hydrogen filling the tower will be approximately $ 140 million. And the cost of the entire project to create a tower, taking into account the development of new technologies and providing infrastructure, will not exceed $ 2.7 billion, which roughly corresponds to the cost of the best high-rise skyscrapers or business centers in the world.

При сроке службы сооружения не менее 10 лет, стоимость часа его эксплуатации не превысит 30 тыс. долларов. Стоимость вывода груза при разгоне одновременно двух капсул весом по одной тонне с учетом амортизации расходов на проект не превысит 137 долларов за килограмм, а при запусках двух капсул по две тонны не превысит 100 долл/кг. При сроке службы системы в 20 лет стоимость вывода падает до 66-70 долларов за килограмм.With a service life of at least 10 years, the cost of an hour of its operation will not exceed 30 thousand dollars. The cost of cargo removal during acceleration of two capsules simultaneously weighing one ton, taking into account depreciation of project costs, will not exceed $ 137 per kilogram, and when launching two capsules, two tons each will not exceed $ 100 / kg. With a system life of 20 years, the cost of withdrawal drops to 66-70 dollars per kilogram.

Для сравнения, самая дешевая доставка осуществляется в России ракетоносителем "Протон" составляет 3950 долларов за килограмм. Легкие спутники запускаются по цене до 20 тыс. долларов за кг. Тяжелые можно запустить и по 6-7 тыс. долларов за кг.For comparison, the cheapest delivery in Russia is carried out by the Proton rocket launcher at $ 3,950 per kilogram. Light satellites are launched at a price of up to 20 thousand dollars per kg. Heavy ones can also be launched at 6-7 thousand dollars per kg.

В то же время в сети встречаются сообщения, что ориентировочная стоимость вывода грузов ракетами составляет всего 550 долл/кг (http://otvety.google.ru/otvety/thread?tid=4fd9d349650c6708.At the same time, there are reports on the network that the estimated cost of the withdrawal of goods by missiles is only 550 dollars / kg (http://otvety.google.com/otvety/thread?tid=4fd9d349650c6708.

При среднем времени на подъем и запуск двух капсул порядка 6 часов и коэффициенте простоя башни в 30%, суммарный грузопоток системы может достичь 40 тысяч тонн за 10 лет эксплуатации и 80 тысяч тонн за 20 лет эксплуатации. Для сравнения, суммарный грузопоток самых современных средств вывода не превышает 4,2 тыс. тонн за 20 лет эксплуатации. Применение космических башен позволит снизить стоимость вывода грузов в десятки раз и значительно расширить космические грузопотоки.With an average time for lifting and launching two capsules of about 6 hours and an idle ratio of the tower of 30%, the total cargo flow of the system can reach 40 thousand tons in 10 years of operation and 80 thousand tons in 20 years of operation. For comparison, the total freight traffic of the most modern withdrawal facilities does not exceed 4.2 thousand tons over 20 years of operation. The use of space towers will reduce the cost of cargo removal by tens of times and significantly expand space cargo flows.

Оценка прибыли от реализации проекта показывает, что при затратах на проект порядка 2.7 млрд. долларов, при полной загрузке проект мог бы окупиться за 1-4 года и при коммерческой цене запуска в 500 долларов за тонну мог бы приносить ежегодную прибыль порядка 0,7-3,8 млрд. долларов. Конечно, на требуемый грузооборот мировая космонавтика выйдет не сразу, а лет через 5-10 после выхода проекта на рынок и сильного снижения цен на запуск грузов на орбиту.Evaluation of the profit from the implementation of the project shows that with a project cost of about $ 2.7 billion, with a full load, the project could pay for itself in 1-4 years and with a commercial launch price of $ 500 per ton could bring an annual profit of about 0.7- 3.8 billion dollars. Of course, the world astronautics will not reach the required freight turnover immediately, but 5-10 years after the project has entered the market and the prices for launching cargo into orbit have fallen sharply.

Предлагаемая система вывода грузов на орбиту - космическая башня вполне осуществима на современном уровне техники. Конструкция башни не будет испытывать нагрузок от действия веса основных конструктивных элементов башни. Она принципиально не может упасть, а поэтому будет безопасной для эксплуатации вблизи населенных пунктов и городов, что очень важно для сокращения транспортных издержек. Космобашни можно будет строить также часто, как и аэропорты, а по стоимости они будут даже дешевле современных взлетно-посадочных полос аэропортов.The proposed system for putting cargo into orbit - the space tower is quite feasible at the modern level of technology. The tower structure will not experience stress from the action of the weight of the main structural elements of the tower. It cannot fundamentally fall, and therefore it will be safe for operation near settlements and cities, which is very important for reducing transport costs. Space towers can be built as often as airports, and at a cost they will be even cheaper than modern airport runways.

Основной грузопоток космобашен составит топливо для спутников, материалы для производства электронных и высокочистых компонентов, производство которых в космосе наиболее экономично, а также микро- и миниспутники различного назначения.The main cargo space of space towers will be fuel for satellites, materials for the production of electronic and high-purity components, the production of which is the most economical in space, as well as micro and mini-satellites for various purposes.

Очень возможно, что появление дешевых средств вывода на орбиту породит новый вид суборбитальных транспортных систем, способных оперативно и дешево доставлять небольшие грузы в любую точку мира.It is very possible that the appearance of cheap means of launching into orbit will give rise to a new type of suborbital transport systems that can quickly and cheaply deliver small loads to anywhere in the world.

Даже частичная реализация проекта станет безусловно передовым шагом по практическому развитию промышленной космонавтики.Even partial implementation of the project will become an undoubtedly advanced step in the practical development of industrial space exploration.

Самым главным преимуществом изобретения является экологическая чистота, исключающая химическое и тепловое загрязнение атмосферы продуктами сгорания двигателей ракет, а также экономия дорогостоящего ракетного топлива.The main advantage of the invention is environmental cleanliness, eliminating chemical and thermal pollution of the atmosphere by the products of combustion of rocket engines, as well as saving expensive rocket fuel.

Claims

1. A system for putting goods into orbit, containing a supporting structure in the form of a high-rise tower or high-altitude platform, held at a given height by gas tanks lighter than air, an ejection launch system, a ground support system and an elevator for lifting cargo, characterized in that the high-rise tower is made of sections of the pontoons connected to each other filled with gas are lighter than air and reach very rarefied layers of the atmosphere, and the ejection launch system is located on its top and is made in the form of a centrifugal cat ultimates.

2. The system according to claim 1, characterized in that the orbital load is installed in a centrifugal catapult in capsules containing a decoupling system with a centrifugal catapult upon reaching a given linear speed.

3. The system according to claim 2, characterized in that the capsules with the displayed load contain a maneuvering system that allows you to adjust the trajectory of the capsule after disengaging with a centrifugal catapult.

4. The system according to claim 1, characterized in that the centrifugal catapult contains two capsules of equal mass and geometry, located diametrically opposite each other so as to compensate for the centrifugal force of rotation.

5. The system according to claim 4, characterized in that the centrifugal catapult contains either a compensating flywheel, untwisted by the capsule drive in the direction opposite to the direction of rotation of the centrifugal catapult, or a symmetrical design with a pair of capsules that compensate for reverse torque.

6. The system according to claim 1, characterized in that the pontoon section contains a thin-walled shell of cylindrical, conical, polygonal, curly, aerodynamic or concentric shape, with or without internal channels, with end shells made of carbon fiber, Kevlar or other durable and light material, the inner space of which is filled with gas lighter than air under a pressure equal to or greater than atmospheric pressure at the operating height, and the inner surface is covered with a thin metal film, the diameter d cell and the wall thickness of the pontoon-section depends on the height of its arrangement so as to protect the positive buoyancy of the pontoon-section at the height of its arrangement in the tower.

7. The system according to claim 6, characterized in that the pontoon section contains a shell integrity diagnostic system, a buoyancy control system, for example, a method for regulating gas pressure inside a pontoon section, a gas circulation and gas renewal system inside the pontoon sections, an anti-icing system (heating ), a clutch-uncoupling system with adjacent pontoons with a block of electrical and gas connectors and connectors, as well as a system for stabilizing the position of the pontoon section in space with fans driven by an electric motor s controlled by a ground support system.

8. The system according to claim 6, characterized in that the thin metal film inside the pontoon section is divided into strips separated from each other by an electrically insulating material and is an electric conductor (film cable) for supplying voltage across it to power all devices and engines of the system , including elevators, centrifugal catapults, fan motors of the pontoon stabilization system.

9. The system according to claim 1, characterized in that the guides for moving the elevators are located diametrically opposite on the outer sides of the pontoon sections so that both synchronously moving elevators are on the diametrically opposite sides of the pontoon and compensate for the loads acting on the pontoon sections during their movement .

10. The system according to claim 9, characterized in that the guides for the elevators by means of conductors are connected to the strips of the metal film inside the pontoon section and have current collectors connected to the elevator drive.

11. The system of claim 8, characterized in that the fans of the system for stabilizing the position of the pontoon sections in space are stationary or on separate elevators and have the ability to move along the tall tower along the guides allocated for them to move the elevators to the area of the tower where they are used most efficiently.

12. The system according to claim 1, characterized in that the light designation of the high-rise tower is carried out by laser scanning lighting systems located on the ground and on adjacent pontoon sections.