RU2609180C1 - Гравитационный старт тяжелых ракет - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к космической технике, а именно к способам старта ракет. В способе старта тяжелой ракеты разгоняется ракета на стартовой тележке по наклонной прямой с направляющими рельсами. Тележка соединена тросом-леером, перекинутым через блок, с противовесом. Противовес массой гораздо тяжелее ракеты сбрасывают с обрыва. Тележка с ракетой разгоняется посредством преобразования потенциальной энергии падающего противовеса в кинетическую энергию движения ракеты с тележкой. При достижении околозвуковой скорости ракета отсоединяется от тележки и переходит в автономный полет с помощью собственных двигателей. Противовес с леером и стартовой тележкой падают в водоём. Техническим результатом изобретения является уменьшение стартовой массы ракеты и увеличение массы полезной нагрузки. 1 ил.

Description

Изобретение относится к космическому старту тяжелых ракет с использованием реактивной тяги ускорителей, прикрепленных к ракете, и основных маршевых двигателей. Известно, что реактивная тяга очень энергоемка и обладает очень малым КПД в сравнении с двигателями малой тяги (фотонными и ионными двигателями). Почему на сегодня «пробуксовывает» тяжелая техника ракетостроения? С увеличением массы выводимого полезного груза в космос в геометрической прогрессии возрастает масса стартуемой части ракеты, которая для «лунной программы» ракеты (Н-1) составляла 137 т. А это для космического корабля - слишком. Даже при оснащении его десятками ракетных двигателей.

В свое время С.П. Королев пытался решить проблему большей массы вывода полезного груза в космос за счет применения многоступенчатой ракеты. И это ему удалось, не умаляя его заслуги, по-моему он решал проблему не с того конца. Надо было думать о тяжелой части стартуемой ракеты, когда вес ракеты максимальный и начальная скорость старта равна нулю. Не думаю, что я пионер в предлагаемой изобретением задаче, скорее всего у него мысль зациклилась на реактивной тяге при старте ракет тяжелого класса. Вероятнее всего были дельные предложения по старту ракет с различными способами старта, но все они специалистами серьезно не рассматривались и лежат в архивах до лучших времен.

Мое изобретение относится к космическому старту тяжелых ракет с использованием механического привода гравитационной составляющей старта ракеты (Рис. 1).

Движение ракеты (1) на тележке (2) начинается по направляющим рельсам от состояния покоя до примерно скорости звука, по склону (3) горы вверх под расчетным углом. Противовес (6), который гораздо тяжелее, чем сама ракета, (1) с транспортной тележкой (2) соединены гибким тросом-леером (7), перекинутым через блок (8) над обрывом (шахтным стволом).

Ракета (1) с транспортной тележкой (2) получает равномерно-ускоренное движение вверх по склону горы (3) за счет свободного падения противовеса (6), снятого с тормоза, до автономного старта ракеты (1) в атмосферу при скорости, близкой к скорости звука. Противовес (6), поднятый к перекидному блоку (8), установленному над обрывом (шахтным стволом) (3), обладает большим запасом потенциальной энергии, которая при свободном падении противовеса в водоем (9) через леер преобразуется в кинетическую энергию движения ракеты с ускорением по прямой подъема. По достижении движения ракеты на тележке, близкой к скорости звука, включаются реактивные маршевые двигатели, ускорители и ракета (1) переходят в автономный полет в атмосферу. Таким образом, замена реактивной составляющей старта ракет на начальной стадии на гравитационный старт при достижении звуковых скоростей (сравнительно бесплатно) позволяет решить существенную проблему сокращения составляющей общего старта за счет замены реактивной тяги ракет тяжелого класса на механическую тягу через леер противовеса.

Предлагаемый изобретением способ старта тяжелых ракет позволит:

1. Экономить значительное количество топлива и окислителя, особенно в начальной стадии стартуемой ракеты.

2. Обеспечить щадящий режим по перегрузкам космонавтов и конструкции ракет.

К недостаткам этого изобретения следует отнести большие финансовые и материальные затраты на разработку, строительство и опытно-промышленные испытания стартового комплекса, которые со временем окупятся.

Гор с высотой и равномерным уклоном для создания скорости ракет, близкой к скорости звука, в России достаточно.

Разность высот между блоком и поверхностью водоема (лимитирующая длину леера) ограничена высотой горы и поверхностью водоема.

Остальные недоработки, не отраженные в настоящей заявке на патент, - это: расчетная масса противовеса, угол наклона ракеты при старте в автономный полет, безопасное торможение стартовой тележки после старта ракеты, торможение и падение ее в водоем, а также прочностный расчет троса-леера, захватного узла соединения, а также конструкция и количество блоков для движения торса-леера с транспортной тележкой к месту старта ракеты, момент включения маршевых ракетных двигателей ракеты для автономного полета в атмосферу.

Эти задачи должны решаться специализированными организациями и институтами корпорации Роскосмоса.

Claims (1)

1. Способ старта тяжелой ракеты, включающий разгон ракеты на стартовой тележке по направляющим рельсам с помощью усилия, передаваемого леером, перекинутым через блок, отличающийся тем, что усилие, передаваемое леером, создается падающим с обрыва разгонной горы противовесом гораздо тяжелее ракеты со стартовой тележкой, при этом используется преобразование потенциальной энергии противовеса в кинетическую энергию движения ракеты с равномерным ускорением по прямой подъёма от состояния покоя до скорости, близкой к скорости звука, при достижении которой ракета переходит в автономный полет с помощью собственных ускорителей и реактивных двигателей, одновременно противовес с леером и стартовой тележкой во избежание разрушения освобождаются от ракеты и падают в водоём.

Images