RU157840U1

RU157840U1 - DEVICE FOR STARTING AIRCRAFT WITH SPACE SPEED AND WITHOUT OVERLOADING OF PILOTS

Info

Publication number: RU157840U1
Application number: RU2015107062/11U
Authority: RU
Inventors: Виктор Викторович Шлыгин
Original assignee: Виктор Викторович Шлыгин
Priority date: 2015-03-03
Filing date: 2015-03-03
Publication date: 2015-12-10

Abstract

Двухмерный ускоритель пуска летательных аппаратов (ЛА) без перегрузки пилотов, содержащий двигатель с валом, направляющий желоб для ЛА, дополнительно снабжен платформой основания, жестко сопряженной с двигателем, снабжен противовесом ЛА, сопряженным с валом двигателя; снабжен сцеплением ЛА с телескопической трубой, сопряженной с желобом, вторым сцеплением второго ЛА со второй телескопической трубой, сопряженной с желобом, третьим сцеплением желоба с валом, подшипником сопряжения второго ЛА с желобом и четвертым сцеплением с платформой, снабжен маховиком со вторым двигателем или редуктором от вала жестко сопряженным с желобом, пятым сцеплением в центре масс первого ЛА и второго ЛА; снабжен каркасным статором с подшипником скольжения и механизмом смещения из плоскости вращения ЛА.A two-dimensional accelerator for launching aircraft (LA) without pilot overload, comprising an engine with a shaft, a guide chute for the aircraft, is additionally equipped with a base platform rigidly coupled to the engine, equipped with a counterweight to the aircraft, coupled to the engine shaft; equipped with a clutch of the aircraft with a telescopic pipe coupled to the chute, a second clutch of the second aircraft with a second telescopic pipe, coupled with the chute, a third clutch of the chute with the shaft, a bearing for coupling the second aircraft with the chute and a fourth clutch with the platform, equipped with a flywheel with a second engine or gear from the shaft is rigidly conjugated with the trough, the fifth clutch in the center of mass of the first aircraft and the second aircraft; equipped with a frame stator with a sliding bearing and a displacement mechanism from the aircraft rotation plane.

Description

Устройство пуска летательных аппаратов с космической скоростью и без перегрузки пилотов.A device for launching aircraft with space speed and without overloading pilots.

Полезная модель относится к авиации и космонавтике. Известны установки наземного базирования для пуска ракет и ракетоносителей космических аппаратов (КА). Их недостаток в сравнительно малых ускорении и скорости ракет, длительной перегрузке пилотов КА, а также в необходимости при пуске больших затрат энергии ракетоносителями для преодоления земного притяжения.The utility model relates to aviation and astronautics. Known ground-based installations for launching rockets and rocket carriers of spacecraft (SC). Their disadvantage is the relatively small acceleration and speed of the rockets, the prolonged overload of spacecraft pilots, and also the need for launching large amounts of energy by launch vehicles to overcome gravity.

Известны неэнергоемкие летательные аппараты типа аэростатов с двухмерными ускорителями /Патент №0150292 RU. 2014/. Их недостаток в продолжительном полете аэростата, в ограниченной скорости пуска летательных аппаратов (ЛА) с пилотами, т.к. при вращении до момента отстыковки и пуска максимальная угловая скорость W не должна превышать w=8,7 Гц, когда перегрузка пилотов становится предельно допустимой, порядка G=30 g (g=9,8 M/c²).Known non-energy-intensive aircraft such as balloons with two-dimensional accelerators / Patent No. 0150292 RU. 2014 /. Their disadvantage is the prolonged flight of the aerostat, the limited launch speed of aircraft (LA) with pilots, as when rotating to the moment of undocking and starting, the maximum angular velocity W should not exceed w = 8.7 Hz, when the pilot overload becomes extremely permissible, of the order of G = 30 g (g = 9.8 M / s ² ).

Задача полезной модели в увеличении достижимой скорости, в минимизации энерго-затрат при выводе летательных аппаратов (ЛА) на околоземную орбиту, в снижении или устранении перегрузок пилотов при пуске и достижении более высоких максимальных скоростей ЛА.The objective of the utility model is to increase the achievable speed, to minimize energy costs when putting aircraft (LA) into low Earth orbit, to reduce or eliminate pilot overloads at launch and to achieve higher maximum speeds of the aircraft.

Задача решается тем, что двухмерный ускоритель пуска летательных аппаратов (ЛА) без перегрузки пилотов, содержащий двигатель с валом, направляющий желоб для ЛА, дополнительно снабжен платформой основания, жестко сопряженной с двигателем, снабжен противовесом ЛА, сопряженным с валом двигателя; снабжен сцеплением ЛА с телескопической трубой, сопряженной с желобом, вторым сцеплением второго ЛА со второй телескопической трубой, сопряженной с желобом, третьим сцеплением желоба с валом, подшипником сопряжения второго ЛА с желобом и четвертым сцеплением с платформой, снабжен маховиком со вторым двигателем или редуктором от вала жестко сопряженным с желобом, пятым сцеплением в центре масс первого ЛА и второго ЛА; снабжен каркасным статором с подшипником скольжения и механизмом смещения из плоскости вращения ЛА.The problem is solved in that a two-dimensional accelerator for launching aircraft (LA) without overloading the pilots, comprising an engine with a shaft, a guide chute for the aircraft, is additionally equipped with a base platform, rigidly coupled to the engine, equipped with a counterweight to the aircraft, coupled to the engine shaft; equipped with a clutch of the aircraft with a telescopic pipe coupled to the chute, a second clutch of the second aircraft with a second telescopic pipe, coupled with the chute, a third clutch of the chute with the shaft, a bearing for coupling the second aircraft with the chute and a fourth clutch with the platform, equipped with a flywheel with a second engine or gear from the shaft is rigidly conjugated with the trough, the fifth clutch in the center of mass of the first aircraft and the second aircraft; equipped with a frame stator with a sliding bearing and a displacement mechanism from the aircraft rotation plane.

На фиг. 1 показана схема двухмерного ускорителя пуска ЛА без перегрузки пилотов, где 1 - платформа, 2 - двигатель, 3 - вал, 4 - противовес, 5 - телескопический желоб, 6 - ЛА, 7 - сцепление ЛА, 8 - второй ЛА, 9 - второе сцепление, 10 - третье сцепление, 11 - перваяIn FIG. 1 shows a diagram of a two-dimensional launch accelerator without pilot overload, where 1 is the platform, 2 is the engine, 3 is the shaft, 4 is the counterweight, 5 is the telescopic trough, 6 is the aircraft, 7 is the aircraft clutch, 8 is the second aircraft, 9 is the second clutch, 10 - third clutch, 11 - first

1one

телескопическая труба, 12 - вторая телескопическая труба, 13 - подшипник, 14 - четвертое сцепление, 15 - маховик, 16 - второй двигатель, 17 - пятое сцепление, 18 - каркасный статор с подшипником скольжения и механизмом смещения из плоскости вращения ЛА.telescopic tube, 12 — second telescopic tube, 13 — bearing, 14 — fourth clutch, 15 — flywheel, 16 — second engine, 17 — fifth clutch, 18 — frame stator with a sliding bearing and a displacement mechanism from the aircraft rotation plane.

Платформа 1 обеспечивает жесткое устойчивое сопряжение двухмерного ускорителя пуска ЛА с поверхностью земли.Platform 1 provides a rigid stable pairing of a two-dimensional accelerator launch aircraft with the ground.

Двигатель 2, вращающий вал 3, предназначен для вращения ЛА с большой угловой скоростью.The engine 2, the rotating shaft 3, is designed to rotate the aircraft with high angular velocity.

Противовес 4 служит для компенсации возникающей центробежной силы при вращении ЛА 6.The counterweight 4 is used to compensate for the emerging centrifugal force during rotation of the aircraft 6.

Телескопический желоб 5 используется для передачи момента количества движения для ЛА 6 и выбора величины этого момента.The telescopic groove 5 is used to transmit the angular momentum for the aircraft 6 and select the magnitude of this moment.

Сцепление 7 обеспечивает отстыковку ЛА 6 при его автономном пуске с большой начальной космической скоростью.Clutch 7 provides undocking of the aircraft 6 when it is autonomously launched at a high initial space velocity.

Второй ЛА 8 осуществляет возможность пилотируемого полета или не пилотируемого и с удвоенной или большей космической скоростью по сравнению со скоростью ЛА 6 после двух происходящих последовательно отстыковок третьим сцеплением 10 и вторым сцеплением 9.The second aircraft 8 provides the possibility of a manned flight or not manned and with a double or greater space velocity compared to the speed of the aircraft 6 after two sequential undockings by the third clutch 10 and the second clutch 9.

Первая и вторая телескопические трубы 11, 12 с продольной кривизной используются при пилотируемом полете ЛА 8 для свободного или с постоянным ускорением смещения ЛА 6 и ЛА 8 вдоль оси желоба 5.The first and second telescopic tubes 11, 12 with longitudinal curvature are used during a manned flight of LA 8 for free or with constant acceleration of the displacement of LA 6 and LA 8 along the axis of the gutter 5.

Подшипник 13 и четвертое сцепление 14 позволяют ЛА 8 оставаться неподвижным при работе двигателя 2 и вращении при этом вала 3.The bearing 13 and the fourth clutch 14 allow the aircraft 8 to remain stationary during operation of the engine 2 and the rotation of the shaft 3.

Маховик 15 с использованием второго двигателя 16 перед пуском ЛА 8 накапливает кинетическую энергию и момент количества движения независимо от вращения желоба 5 и после синхронной отстыковки сцеплений 9, 10, 14 с одновременным постепенным включением пятого сцепления 17 обеспечивает постоянство тангенциальной линейной скорости движения ЛА 6 и ЛА 8 при их смещении от общего центра масс вдоль желоба 5 с происходящим удлинением телескопических труб 11, 12 тем самым компенсируя, предотвращая возможные перегрузки пилотов из-за резкого уменьшения и последующего плавного увеличения скорости вращения.The flywheel 15 using the second engine 16 before starting the LA 8 accumulates kinetic energy and moment of momentum regardless of the rotation of the groove 5 and after synchronously undocking the clutches 9, 10, 14 with the simultaneous gradual engagement of the fifth clutch 17 ensures constant tangential linear speed of the LA 6 and LA 8 when they are displaced from the common center of mass along the groove 5 with the lengthening of the telescopic pipes 11, 12 thereby compensating, preventing possible pilot overload due to a sharp decrease and the next smooth increase in rotation speed.

Каркасный статор с подшипником скольжения и механизмом смещения из плоскости вращения ЛА 18 компенсирует большие центробежные силы при повышенных скоростях вращения вала 3 и при отстыковке сцеплений 9, 10 смещением вниз от плоскости вращения ЛА 6 и ЛА 8 позволяет им оторваться от пусковой установки.The frame stator with a sliding bearing and a displacement mechanism from the plane of rotation of the aircraft LA 18 compensates for the large centrifugal forces at increased speeds of rotation of the shaft 3 and when undocking the clutches 9, 10, moving down from the plane of rotation of the aircraft 6 and LA 8 allows them to tear themselves away from the launcher.

Устройство работает следующим образом. При пуске ЛА 6 для автономного не пилотируемого полета предполагаем, что телескопические трубы 11, 12 заарриетированы, т.е. не могут удлиняться и после включения двигателя 2 и обеспечения максимально допустимой скорости вращения вала 3. При пуске ЛА 6 для автономного не пилотируемого полета, после включения двигателя 2 и обеспечения, например, максимально допустимой скорости вращения вала 3 порядка w=100 Гц, линейная начальная скорость при пуске ЛА 6 на расстоянии R=5 м будет V=3000 м/с.:The device operates as follows. When launching an aircraft 6 for an autonomous non-manned flight, we assume that the telescopic pipes 11, 12 are aired, i.e. cannot extend even after turning on engine 2 and ensuring the maximum permissible speed of rotation of the shaft 3. When starting the aircraft 6 for an autonomous non-manned flight, after turning on the engine 2 and ensuring, for example, the maximum permissible speed of rotation of the shaft 3 of the order w = 100 Hz, the linear initial the speed at launch of LA 6 at a distance of R = 5 m will be V = 3000 m / s:

При пуске ЛА 8 в беспилотном режиме с вышеуказанными значениями параметров пуска ЛА 6 и когда масса ЛА 6>массы ЛА 8, а центр масс 5, 15, ЛА 6 и ЛА 8 расположен на ЛА 6, после смещения 18, отстыковки сцеплений 10, 14 ЛА8 будет вращаться вокруг ЛА 6 с w=100 Гц и после отстыковки сцепления 9 в момент, когда направление линейной скорости ЛА 8 совпадет с направлением линейной скорости центра масс на ЛА 6, скорость V₁ у ЛА 8 будет V₁=6000 м/c. Отметим, что если вес ЛА 6 Р=1000 кг, то сечение стальной конструкции сцепления 10 должно быть не меньше S=0,2 м²:When LA 8 is launched in unmanned mode with the above values of LA 6 launch parameters and when LA 6 mass is> LA 8 mass, and the center of mass 5, 15, LA 6 and LA 8 is located on LA 6, after offset 18, clutch undocking 10, 14 LA8 will rotate around LA 6 with w = 100 Hz and after undocking the clutch 9 at the moment when the direction of linear speed of LA 8 coincides with the direction of the linear velocity of the center of mass on LA 6, the speed V ₁ of LA 8 will be V ₁ = 6000 m / s . Note that if the weight of the aircraft 6 P = 1000 kg, then the cross section of the steel structure of the clutch 10 should be not less than S = 0.2 m ² :

где 10⁸ кг/м²=100 кг/мм² - оценка предельной прочности конструкции.where 10 ⁸ kg / m ² = 100 kg / mm ² is an assessment of the ultimate structural strength.

При пуске ЛА 8 в пилотируемом режиме, арриетация у 11, 12 снимается или отсутствует. Пусть R=5 м расстояние от оси вращения вала 3 до центра масс ЛА 6 и ЛА 8, массы которых одинаковы. Включаются двигатели 2 и 16. До момента пуска только пятое сцепление 17 отключено. По достижению требуемой скорости вращения вала 3, например w=10 Гц, происходит синхронно смещение вниз статора 18, отключение 14, сцепления 10 между желобом 5 с (ЛА 6, ЛА 8) и валом 3, постепенное включение сцепления 17 для компенсации моментом количества движения маховика 15 снижения скорости вращения ЛА 6 и ЛА 8 из-за их свободного перемещения от центра масс при удлинении телескопических труб 11, 12 под действием центробежных сил. В это время пилоты находятся в состоянии невесомости в двух измерениях в плоскости центробежных и тангенциальных сил.When launching the LA 8 in manned mode, the arteries at 11, 12 are removed or absent. Let R = 5 m be the distance from the axis of rotation of the shaft 3 to the center of mass of LA 6 and LA 8, whose masses are the same. Engines 2 and 16 are turned on. Until the start, only the fifth clutch 17 is disengaged. Upon reaching the required speed of rotation of the shaft 3, for example, w = 10 Hz, a downward movement of the stator 18 occurs, disengages 14, clutch 10 between the trench 5 s (LA 6, LA 8) and shaft 3, the clutch 17 is gradually turned on to compensate for the moment of momentum the flywheel 15 reduce the speed of rotation of the LA 6 and LA 8 due to their free movement from the center of mass with the lengthening of the telescopic tubes 11, 12 under the action of centrifugal forces. At this time, the pilots are in zero gravity in two dimensions in the plane of centrifugal and tangential forces.

Вращение ЛА 6 и ЛА 8 вокруг их же центра масс продолжается до момента совпадения направлений линейных скоростей JIA 8 и центра масс черезThe rotation of LA 6 and LA 8 around their own center of mass continues until the directions of linear velocities JIA 8 and the center of mass coincide through

Здесь удаление ЛА 8 от центра масс составитHere, the distance of the aircraft 8 from the center of mass is

и скорость ЛА 8 при отключении сцепления 9 будет чуть болееand the speed of the aircraft 8 when disengaging the clutch 9 will be slightly more

Летательные аппараты должны представлять собой крылатые ракеты или дисковидные тела с профилем крыла и с жаростойким покрытием из-за высоких скоростей и необходимости набора высоты за счет подъемной силы крыла.Aircraft should be cruise missiles or disk-shaped bodies with a wing profile and a heat-resistant coating due to high speeds and the need to climb due to the lift of the wing.

Отметим, что только описанное устройство позволяет достигать скорость на порядок и более превосходящую достижимую ракетоносителями, а она нужна, прежде всего, для пилотируемых полетов в не околоземной Космос, например, на Луну, на Марс, но считают /сайт: «Центрифуги», «Центрифуги космонавтов» 2014 г./, что такой возможности не существует.It should be noted that only the described device allows one to achieve speed an order of magnitude higher than that attainable by the launch vehicles, and it is needed, first of all, for manned flights in non-near-Earth Cosmos, for example, to the Moon, to Mars, but consider / website: “Centrifuges”, “ Centrifuges of astronauts "2014 /, that such a possibility does not exist.

Таким образом, обеспечивается при пуске начальная большая космическая скорость с минимальными энерго-затратами и отсутствием перегрузок пилотов.Thus, the initial high space speed is ensured at launch with minimal energy costs and the absence of pilot overloads.

Claims

A two-dimensional accelerator for launching aircraft (LA) without overloading the pilots, comprising an engine with a shaft, a guide chute for the aircraft, is additionally equipped with a base platform rigidly coupled to the engine, equipped with a counterweight to the aircraft, coupled to the engine shaft; equipped with a clutch of the aircraft with a telescopic pipe coupled to the chute, a second clutch of the second aircraft with a second telescopic pipe, coupled with the chute, a third clutch of the chute with the shaft, a bearing for coupling the second aircraft with the chute and a fourth clutch with the platform, equipped with a flywheel with a second engine or gear from the shaft is rigidly conjugated with the trough, the fifth clutch in the center of mass of the first aircraft and the second aircraft; equipped with a frame stator with a sliding bearing and a displacement mechanism from the aircraft rotation plane.