RU2003118799A - INTER-ORBITAL TRANSPORT MODULE WITH CHEMICAL ACCELERATION UNIT AND ELECTRIC ROCKET MOTOR UNIT FOR DELIVERY OF USEFUL LOAD TO A GEOSTATION ORBIT - Google Patents

INTER-ORBITAL TRANSPORT MODULE WITH CHEMICAL ACCELERATION UNIT AND ELECTRIC ROCKET MOTOR UNIT FOR DELIVERY OF USEFUL LOAD TO A GEOSTATION ORBIT Download PDF

Info

Publication number
RU2003118799A
RU2003118799A RU2003118799/11A RU2003118799A RU2003118799A RU 2003118799 A RU2003118799 A RU 2003118799A RU 2003118799/11 A RU2003118799/11 A RU 2003118799/11A RU 2003118799 A RU2003118799 A RU 2003118799A RU 2003118799 A RU2003118799 A RU 2003118799A
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
transport module
orbit
geomagnetic
rectangular coil
height
Prior art date
Application number
RU2003118799/11A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владислав Владимирович Додотченко (RU)
Владислав Владимирович Додотченко
Сергей Николаевич Никулин (RU)
Сергей Николаевич Никулин
Игорь Сергеевич Гурьев (RU)
Игорь Сергеевич Гурьев
Николай Иванович Олейник (RU)
Николай Иванович Олейник
Original Assignee
Военный инженерно-космический университет им. А.Ф. Можайского (RU)
Военный инженерно-космический университет им. А.Ф. Можайского
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Военный инженерно-космический университет им. А.Ф. Можайского (RU), Военный инженерно-космический университет им. А.Ф. Можайского filed Critical Военный инженерно-космический университет им. А.Ф. Можайского (RU)
Priority to RU2003118799/11A priority Critical patent/RU2003118799A/en
Publication of RU2003118799A publication Critical patent/RU2003118799A/en

Links

Landscapes

  • Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)

Claims (2)

Межорбитальный транспортный модуль с химическим разгонным блоком и электроракетной двигательной установкой для доставки полезного груза на геостационарную орбиту.Interorbital transport module with a chemical booster block and an electric rocket propulsion system for delivering payload to geostationary orbit. 1. Межорбитальный транспортный модуль с химическим разгонным блоком и электроракетной двигательной установкой для доставки полезного груза на геостационарную орбиту, содержащий химический разгонный блок, включающий в себя маршевый, преимущественно жидкостный ракетный двигатель, баки с топливом, служебные системы с бортовым источником электропитания и переходную ферму с системой отделения химического разгонного блока от электроракетного транспортного модуля и электроракетный транспортный модуль, включающий в себя электроракетную двигательную установку, баки с рабочим телом, преимущественно ксеноном, приборный отсек, служебные системы, в том числе систему управления транспортным модулем, бортовую кабельную сеть, систему отделения полезного груза и систему электроснабжения, преимущественно с солнечной газотурбинной энергетической установкой электропитания электроракетной двигательной установки, отличающийся тем, что вместо химического разгонного блока применен встроенный в электроракетный транспортный модуль сверхпроводящий линейный геомагнитный двигатель получающий электропитание от упомянутой солнечной газотурбинной энергетической установки и включающий в себя прямоугольную катушку с двумя длинными и двумя короткими сторонами, обмотка которой выполнена из многожильного композитного высокотемпературного сверхпроводящего провода, снабжена каналами охлаждения и помещена в криостат с внутренними и наружными стенками из прочного немагнитного материала и с многослойной экрано-вакуумной изоляцией между стенками криостата, разомкнутый магнитопровод и тонкого листового магнитомягкого материала в виде двух П-образных конструкций, усиленных силовым каркасом из прочного немагнитного материала и соединенных вместе своими вершинами, которые в рабочем положении параллельны вертикальной составляющей геомагнитной индукции ВЗВ и снабжены “воздушным” зазором высотой δ М и длиной 1М≈ 1Д, ограниченными параллельными друг другу прямоугольными полюсами наконечниками из магнитомягкого материала с шириной вδ В приблизительно равной размеру поперечного, преимущественно квадратного сечения помещенной в ″ воздушный зазор″ длинной стороны прямоугольной катушки, а четыре боковых плоскостей упомянутых П-образных конструкций разомкнутого магнитопровода в рабочем положении перпендикулярны вертикальной составляющей геомагнитной индукции и параллельны круговой орбитальной скорости ν кр транспортного модуля с полезным грузом, криорифрежераторную установку, связанную с каналами охлаждения прямоугольной катушки теплоизолированными трубопроводами, а с системой электроснабжения транспортного модуля - электропроводами, подсистему электропитания сверхпроводящей прямоугольной катушки из регулируемого преобразователя выходного напряжения солнечной энергетической установки в среднее за период выходное напряжение измеряемой по требуемому закону величины преимущественно на основе тиристорного инвертора регулируемой частоты или транзисторного инвертора с широтно-импульсной модуляцией выходного напряжения с трансформированным выходом, вторичная обмотка трансформаторов которых снабжена отводом от средней точки, соединенным через блокирующий контактор с одним из выводов обмотки прямоугольной катушки, и однотактный двухфазный выпрямитель на двух диодах, аноды которых подключены к крайним выводам вторичной обмотки упомянутых трансформаторов, а катоды - к другому выводу обмотки прямоугольной катушки, причем при переходе транспортного модуля с полезным грузом с начальной низкой круговой орбиты на комплиментарную ей высокую геопереходную орбиту высотой до 10000 км силу тяги транспортного модуля создает сверхпроводящий линейный магнитный двигатель, при переходе транспортного модуля с высокой геопереходной орбиты на геостационарную орбиту силу тяги создает электроракетная двигательная установка, а управляющие выходы и входы системы управления транспортным модулем подключены к управляющим выходам и входам системы электропитания прямоугольной катушки и к датчикам электрических, магнитных и тепловых параметров сверхпроводникового линейного геомагнитного двигателя.1. An interorbital transport module with a chemical booster unit and an electric rocket propulsion system for delivering payload to a geostationary orbit containing a chemical booster block including a cruise, mainly a liquid propellant rocket engine, fuel tanks, service systems with an onboard power supply and a transition farm with a system for separating a chemical booster unit from an electro-rocket transport module and an electro-rocket transport module including an electro-rocket navigational installation, tanks with a working fluid, mainly xenon, an instrument compartment, service systems, including a transport module control system, an on-board cable network, a payload separation system and an electric power supply system, mainly with a solar gas-turbine power plant for supplying power to an electric rocket propulsion system, characterized in that instead of a chemical booster block, a superconducting linear geomagnetic motor built into the electric rocket transport module is used l receiving power from the aforementioned solar gas turbine power plant and including a rectangular coil with two long and two short sides, the winding of which is made of a multi-core composite high-temperature superconducting wire, is equipped with cooling channels and placed in a cryostat with internal and external walls made of durable non-magnetic material and with multilayer screen-vacuum insulation between the walls of the cryostat, an open magnetic circuit and a thin sheet soft magnetic about the material in the form of two U-shaped structures, reinforced with a power frame made of durable non-magnetic material and joined together by their peaks, which in the working position are parallel to the vertical component of the geomagnetic induction in the SS and equipped with an “air” gap of height δ M and length 1 M ≈ 1 D bounded by parallel to each other rectangular poles tips of magnetically soft material with a width of δ In approximately equal to the size of the transverse, mainly square section placed in the ″ air gap ″ the long side of the rectangular coil, and the four lateral planes of the aforementioned U-shaped structures of the open magnetic circuit in the working position are perpendicular to the vertical component of the geomagnetic induction and parallel to the circular orbital velocity ν cr of the transport module with the payload, a cryogenic unit connected to the cooling channels of the rectangular coil by heat-insulated pipelines, and with a power supply system of the transport module - electric wires, power subsystem superconducting supplying a rectangular coil from an adjustable output voltage converter of a solar power plant to a period average output voltage, measured according to the required law, mainly based on a thyristor inverter of adjustable frequency or a transistor inverter with pulse-width modulation of the output voltage with a transformed output, the secondary winding of the transformers of which is equipped with a tap from midpoint connected via a blocking contactor to one of the leads of the winding straight a single-phase coil and a single-phase two-phase rectifier on two diodes, the anodes of which are connected to the extreme terminals of the secondary winding of the said transformers, and the cathodes are connected to the other terminal of the winding of the rectangular coil, and when the transport module with the payload moves from the initial low circular orbit to a high geo-transition complimentary to it an orbit up to 10,000 km in height the traction force of the transport module is created by a superconducting linear magnetic motor when the transport module moves from a high geo-transition orbit to traction force is generated in a stationary orbit by an electric propulsion system, and the control outputs and inputs of the transport module control system are connected to the control outputs and inputs of the rectangular coil power supply system and to the sensors of electrical, magnetic and thermal parameters of a superconducting linear geomagnetic engine. 2. Межорбитальный транспортный модуль по п.1, отличающийся тем, что при независимой от высоты h круговых переходных орбит транспортного модуля между начальной и конечной геопереходными орбитами с углом φ Г их наклона относительно геомагнитного экватора, неизменной среднеорбитальной силы тяги сверхпроводящего линейного геомагнитного двигателя FЛДср(h)=const неизменный на каждом R-ом витке переходной орбиты ток IR(h) в прямоугольной катушке и средняя за период измерения выходного тока упомянутых инверторов регулируемой частоты или с широтно-импульсной модуляцией выходного напряжения их выходное напряжение взависимости от высоты h переходной орбиты изменяются системой управления транспортного модуля по законам, определяемым следующими выражениями:2. The interorbital transport module according to claim 1, characterized in that, for the transitional orbits of the transport module between the initial and final geo-transitional orbits with an angle φ Г of their inclination relative to the geomagnetic equator independent of the height h, the constant average orbital traction force of the superconducting linear geomagnetic engine F LDsr (h) = const constant current on each R-th orbit of the transitional orbit, the current I R (h) in the rectangular coil and the average over the period of measurement of the output current of the aforementioned inverters of adjustable frequency or from by pulse modulation of the output voltage, their output voltage, depending on the height h of the transitional orbit, is changed by the transport module control system according to the laws defined by the following expressions:
Figure 00000001
и
Figure 00000001
and
Figure 00000002
Figure 00000002
где ВЗВП - максимальная магнитная индукция на R-ой переходной орбите над геомагнитными полюсами Земли, уменьшающиеся с ростом h; а φ - угол места транспортного модуля на орбите, отсчитываемый от геомагнитного экватора;where In the VIZ is the maximum magnetic induction in the Rth transitional orbit above the geomagnetic poles of the Earth, decreasing with increasing h; and φ is the elevation angle of the transport module in orbit, measured from the geomagnetic equator; ВЗВПSinφ Г - максимальная вертикальная составляющая геомагнитной индукции на полярной вершиной орбиты, рассчитываемая бортовым компьютером по предыдущим измеряемым бортовыми магнитометрами.In VIZ Sinφ G is the maximum vertical component of geomagnetic induction at the polar apex of the orbit, calculated by the on-board computer from the previous measured on-board magnetometers. 1Д - средняя длина длинной стороны прямоугольной катушки;1 D is the average length of the long side of a rectangular coil;
Figure 00000003
- отношение концентрированной вертикальной составляющей в “воздушном” зазоре, высотой oм и шириной вбм в вершинах п-образных конструкций высотой hмб разомкнутого магнитопровода к вертикальной составляющей геомагнитной индукции в другой (вне “воздушного” зазора)длинной стороне прямоугольной катушки приблизительно равной вертикальной составляющей геомагнитной индукции ВЗВ за пределами линейного геомагнитного двигателя;
Figure 00000003
- the ratio of the concentrated vertical component in the “air” gap with a height of o m and a width of bm at the vertices of the u-shaped structures with a height of h mb of an open magnetic circuit to the vertical component of geomagnetic induction in the other (outside the “air” gap) long side of the rectangular coil approximately equal to the vertical component of geomagnetic induction in the pollutant outside the linear geomagnetic motor;
W - число витков в прямоугольной катушке;W is the number of turns in a rectangular coil; вм - ширина одной из четырех боковых плоскостей П-образных конструкций разомкнутого магнитопровода;in m - the width of one of the four lateral planes of the U-shaped structures of the open magnetic circuit;
Figure 00000004
- круговая орбитальная скорость в м/с при высоте орбиты h в км, среднем радиусе Земли RЗ=6371 км и гравитационной постоянной Земли КГ в квадрате K 2 г =398620 км32;
Figure 00000004
- circular orbital velocity in m / s with an orbit height h in km, the average radius of the Earth R З = 6371 km and the gravitational constant of the Earth K G squared 2 g = 398620 km 3 / s 2 ;
AUД=UF+rДgIR(h) - падение напряжения на диоде однотактного двухфазового выпрямителя при его пороговом напряжении UF и дифференциальном сопротивлении rДg, причем переход к новому значению тока I(R+1) соответствующему следующей смежной (R+1)-ой орбите осуществляется путем скачкообразного увеличения приблизительно на величину Δ UД выходного напряжения
Figure 00000005
тр(h) трансформаторов упомянутых инверторов и кратковременного (от нескольких сотых до нескольких десятых долей секунды) поддержания его неизменным, после чего напряжение
Figure 00000006
тр(h) скачком уменьшают до величины, определяемой приведенным выше выражением.
AU D = U F + r Дg I R (h) is the voltage drop across the diode of a single-phase two-phase rectifier with its threshold voltage U F and differential resistance r Дg , and the transition to a new current value I (R + 1) corresponding to the next adjacent (R +1) -th orbit is carried out by a jump-like increase by approximately Δ U D of the output voltage
Figure 00000005
tr (h) of the transformers of the mentioned inverters and short-term (from several hundredths to several tenths of a second) maintaining it unchanged, after which the voltage
Figure 00000006
mp (h) is abruptly reduced to the value determined by the above expression.
RU2003118799/11A 2003-06-23 2003-06-23 INTER-ORBITAL TRANSPORT MODULE WITH CHEMICAL ACCELERATION UNIT AND ELECTRIC ROCKET MOTOR UNIT FOR DELIVERY OF USEFUL LOAD TO A GEOSTATION ORBIT RU2003118799A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003118799/11A RU2003118799A (en) 2003-06-23 2003-06-23 INTER-ORBITAL TRANSPORT MODULE WITH CHEMICAL ACCELERATION UNIT AND ELECTRIC ROCKET MOTOR UNIT FOR DELIVERY OF USEFUL LOAD TO A GEOSTATION ORBIT

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003118799/11A RU2003118799A (en) 2003-06-23 2003-06-23 INTER-ORBITAL TRANSPORT MODULE WITH CHEMICAL ACCELERATION UNIT AND ELECTRIC ROCKET MOTOR UNIT FOR DELIVERY OF USEFUL LOAD TO A GEOSTATION ORBIT

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2003118799A true RU2003118799A (en) 2004-12-20

Family

ID=35844205

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003118799/11A RU2003118799A (en) 2003-06-23 2003-06-23 INTER-ORBITAL TRANSPORT MODULE WITH CHEMICAL ACCELERATION UNIT AND ELECTRIC ROCKET MOTOR UNIT FOR DELIVERY OF USEFUL LOAD TO A GEOSTATION ORBIT

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2003118799A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2648520C2 (en) * 2016-05-20 2018-03-26 Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" Space platform

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2648520C2 (en) * 2016-05-20 2018-03-26 Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" Space platform
EA034254B1 (en) * 2016-05-20 2020-01-22 Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" Space platform

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102011105880B4 (en) Electric drive device for an aircraft
EP2451041A1 (en) Methods of operating dual fed systems
US10899466B2 (en) Electrical power supply on a vehicle
EP0500970A1 (en) Thrust generator
EP3344545A1 (en) A vehicle comprising an engine restart system
US6758443B1 (en) Method for observing and stabilizing electrodynamic tethers
US6617738B2 (en) Electrical power generation system utilizing an electrically superconductive coil
US7830047B2 (en) Linear motor geometry for use with persistent current magnets
US20030190506A1 (en) Cryogenic power conversion for fuel cell systems especially for vehicles
CA2953654C (en) Energy collection
Oksuztepe et al. Effect of flight level to maximum power utilization for PEMFC/supercapacitor hybrid uav with switched reluctance motor thruster
RU2003118799A (en) INTER-ORBITAL TRANSPORT MODULE WITH CHEMICAL ACCELERATION UNIT AND ELECTRIC ROCKET MOTOR UNIT FOR DELIVERY OF USEFUL LOAD TO A GEOSTATION ORBIT
RU2003118789A (en) INTER-ORBITAL REUSABLE TRANSPORT MODULE WITH ELECTRIC-ROCKET MOTOR INSTALLATION
RU2003118788A (en) LINEAR GEOMAGNETIC ENGINE FOR AN INTERORBITAL TRANSPORT MODULE AND SPACE VEHICLE
US20170057654A1 (en) Thermopile Generator for Airplanes and Other Applications
Ebersberger et al. Power Distribution and Propulsion System for an All-Electric Regional Aircraft
RU2070148C1 (en) Method and device for magnetic relief of internal actuators of space vehicle
JPH0984396A (en) Onboard power generating device
RU2273945C1 (en) Electric power system
US20210281074A1 (en) System and method for adding a high voltage dc source to a power bus
RU2015412C1 (en) Wind-driven electric plant
Gopinathan et al. Technology Demonstration of Nitro Gen-Set
CA2497375C (en) Solar powered heat trace system
EP3726011A1 (en) Power module with blow down fuel and propellant delivery system
Powell et al. StarTram: An ultra low cost launch system to enable large scale exploration of the Solar System

Legal Events

Date Code Title Description
FA92 Acknowledgement of application withdrawn (lack of supplementary materials submitted)

Effective date: 20050603