RU2621805C2 - Vehicle for interplanetary communication (versions) - Google Patents
Vehicle for interplanetary communication (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2621805C2 RU2621805C2 RU2015150322A RU2015150322A RU2621805C2 RU 2621805 C2 RU2621805 C2 RU 2621805C2 RU 2015150322 A RU2015150322 A RU 2015150322A RU 2015150322 A RU2015150322 A RU 2015150322A RU 2621805 C2 RU2621805 C2 RU 2621805C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- vehicle
- engines
- modules
- fuel
- lre
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
- B64G1/10—Artificial satellites; Systems of such satellites; Interplanetary vehicles
- B64G1/12—Artificial satellites; Systems of such satellites; Interplanetary vehicles manned
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Astronomy & Astrophysics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к транспортным средствам для межпланетного сообщения и может быть использовано в конструкциях космических аппаратов.The invention relates to vehicles for interplanetary communication and can be used in the construction of spacecraft.
Известны космические аппараты (КА) и их группы (космические станции - КС), работающие на околоземных и более высоких орбитах. Запуск таких КА осуществляется с использованием мощных наземных комплексов (космодромов) и многоступенчатых ракет-носителей разового применения. При этом возвращается на Землю не сам КА, а лишь его модуль - спускаемая капсула. Для спуска применяется баллистическая траектория, что сопряжено с большими перегрузками, испытываемыми членами экипажа, и тепловым перегревом. Необходимость использования баллистической траектории объясняется отсутствием на КА ресурса для торможения при спуске из-за ограничения веса полезной нагрузки при старте.Known spacecraft (SC) and their groups (space stations - CS), operating in near-Earth and higher orbits. The launch of such spacecraft is carried out using powerful ground-based complexes (cosmodromes) and multi-stage launch vehicles of single use. At the same time, it is not the SC itself that returns to Earth, but only its module - the descent capsule. A ballistic trajectory is used for descent, which is associated with large overloads experienced by crew members and thermal overheating. The need to use a ballistic trajectory is explained by the lack of a resource on the spacecraft for braking during descent due to the limitation of the payload weight at launch.
Известна ракета для межпланетных полетов, содержащая центральный модуль первой ступени с боковыми модулями первой ступени и центральный модуль второй ступени с боковыми модулями второй ступени, боковые модули соединены с центральными соединительными штангами, имеющими возможность расстыковки, при этом все модули имеют корпус, баки окислителя и горючего внутри корпусов и по меньшей мере по одному жидкостному ракетному двигателю в каждом модуле, и системы перелива одного из компонентов топлива из боковых модулей в центральный. Ракета включает также блоки сопел крена, содержащие по два оппозитно установленных сопла крена. Блоки сопел крена установлены на внешней удаленной от оси ракеты-носителя поверхности корпусов боковых модулей всех ступеней (патент РФ №2464207, МПК B64G 1/40, В64С 29/04, публикация 2012 г.).Known rocket for interplanetary flights, comprising a central module of the first stage with side modules of the first stage and a central module of the second stage with side modules of the second stage, the side modules are connected to the central connecting rods that can be undocked, while all modules have a housing, oxidizer and fuel tanks inside the housings and at least one liquid rocket engine in each module, and a system for transferring one of the fuel components from the side modules to the central one. The missile also includes roll nozzle blocks containing two opposed roll nozzles. The roll nozzle blocks are mounted on the outer surface of the housing of the side modules of all stages remote from the launch vehicle axis (RF patent No. 2464207, IPC
Известен космический аппарат, содержащий экспериментальные модули, охватывающий модули кольцеобразный ферменный каркас с элементами крепления модулей с его внутренней грани, соединенные с наружной гранью каркаса солнечные батареи и радиаторы системы обеспечения теплового режима, а также двигатели системы ориентации. Аппарат содержит модуль, размещенный в центре кольца каркаса, при этом по меньшей мере некоторые экспериментальные модули соединены с указанным модулем одними своими торцами при помощи стыковочных узлов, а другими торцами с внутренней гранью каркаса, солнечные батареи и радиаторы системы обеспечения теплового режима размещены в плоскости кольца каркаса, а двигатели системы ориентации установлены на боковых поверхностях экспериментальных модулей вблизи их торцов, соединенных с каркасом (патент РФ №2072951, МПК B64G 1/10, публикация 1997 г.).A spacecraft is known that contains experimental modules, comprising modules a ring-shaped truss frame with fastening elements of the modules from its inner edge, solar batteries and radiators of the thermal system, as well as orientation system engines, connected to the outer edge of the frame. The apparatus contains a module located in the center of the ring of the frame, at least some experimental modules are connected to the specified module with their own ends using docking nodes, and other ends with the inner face of the frame, solar panels and radiators of the thermal management system are placed in the plane of the ring frame, and orientation system engines are installed on the side surfaces of the experimental modules near their ends connected to the frame (RF patent No. 2072951, IPC
Известные устройства не обеспечивают возможность вывода и спуска ракет с космических орбит, т.е создания «космического лифта» для запуска обитаемых спускаемых орбитальных станций многоразового действия.Known devices do not provide the ability to launch and launch rockets from space orbits, that is, create a “space elevator” to launch reusable inhabited descent orbital stations.
В качестве ближайшего аналога принято транспортное средство (ТС) повышенной грузоподъемности по заявке №2015107430/11 от 04.03.2015 г.As the closest analogue, a vehicle (TS) of increased carrying capacity was accepted according to the application No. 2015107430/11 of 03/04/2015.
Указанное транспортное средство повышенной грузоподъемности для воздушной среды большого разряжения включает транспортирующий модуль и соединенный с ним посредством узла соединения транспортируемый модуль, при этом транспортное средство использует в качестве движителя архимедову силу и двигатели с различного типа движителями, например пропеллерными. Транспортирующий модуль транспортного средства выполнен в виде мобильной стартовой площадки, причем транспортируемым модулем транспортного средства является запускаемый объект, содержащий основание, выполненное в виде эллипса с расположенными по его периметру несколькими группами оболочек постоянного и переменного объема, оснащенными системами управления плавучестью, включающими запасы жидкого гелия и оборудование для его реверсивного перекачивания, двигатели с электроприводами, снабженные системами подзарядки их аккумуляторных батарей от возобновляемых источников энергии на проточных электрогенераторах, системы управления движением и внешнего контроля и устройства для перемещения транспортного средства по земле. Транспортирующий модуль транспортного средства содержит набор тяговых электродвигателей движения в горизонтальной плоскости по одному или нескольким фиксированным курсам и два дополнительных двигателя для возможности корректировки фиксированного курса, а также тяговые двигатели движения в вертикальной плоскости для возможности фиксации положения транспортирующего модуля по высоте. Транспортирующий модуль транспортного средства содержит приемную часть, выполненную в виде ложемента, а транспортируемый модуль содержит ответную часть узла соединения транспортирующего модуля с транспортируемым.The specified vehicle with increased capacity for high-pressure air includes a transporting module and a transportable module connected to it via a connection unit, while the vehicle uses Archimedean force and engines with various types of propulsors as propellers. The transport module of the vehicle is made in the form of a mobile launch pad, and the transported module of the vehicle is a launch facility containing a base made in the form of an ellipse with several groups of shells of constant and variable volume located along its perimeter, equipped with buoyancy control systems including liquid helium reserves and equipment for its reverse pumping, electric motors equipped with recharge systems x batteries from renewable energy sources on flowing electric generators, motion control and external control systems and devices for moving a vehicle on the ground. The vehicle transport module contains a set of traction electric motors of movement in a horizontal plane at one or several fixed courses and two additional engines for the possibility of correcting a fixed course, as well as traction motors of movement in a vertical plane to fix the position of the transport module in height. The transporting module of the vehicle contains a receiving part, made in the form of a lodgement, and the transported module contains the reciprocal of the connection node of the transporting module with the transported.
Однако это универсальное ТС не предназначено для вывода его самого в открытый космос, полетов и маневрирования в космическом пространстве.However, this universal vehicle is not intended to bring it into outer space, flights and maneuvering in outer space.
Задачей предлагаемого изобретения является создание такой конфигурации космического аппарата, при которой он будет способен самостоятельно выполнять «мягкий старт» с выходом на заданную орбиту, маневрировать в космическом пространстве (в том числе при выполнении функции межорбитального буксира) и плавно возвращаться на Землю. Последнее особенно важно для снижения перегрузок, испытываемых экипажем, и уменьшения перегрева поверхностей конструкции самого КА. Логическим завершением конфигурации такого КА может явиться модифицируемое ТС межпланетного сообщения. А вариантов модификации должно быть по крайней мере два: орбитальная космическая станция (КС) многоразового применения и «космический лифт» (КЛ) для запуска и спуска ракет с космических орбит.The objective of the invention is to create such a configuration of the spacecraft in which it will be able to independently perform a “soft start” with access to a given orbit, maneuver in space (including when performing the function of an interorbital tug) and smoothly return to Earth. The latter is especially important to reduce the overload experienced by the crew and to reduce the overheating of the surfaces of the spacecraft structure itself. The logical completion of the configuration of such a spacecraft can be a modifiable TS of an interplanetary message. And there should be at least two options for modification: a reusable space station (SC) and a space elevator (CL) for launching and launching rockets from space orbits.
Перечень сфер применения подобных ТС в любых вариантах ограничивается только полетом фантазии: от традиционного исследования околоземного и околосолнечного пространства в пилотируемом или беспилотном варианте (например, для выполнения программы исследований с помощью нескольких легких КА-челноков), переноса КА с одной орбиты на другую и до создания поселений колонистов на планетах Солнечной и, возможно, других систем. Например, комбинация «посещаемая космическая станция» + «мягкий старт» может стать весьма успешным коммерческим проектом. А старт из полярной области Земли позволит избежать неприятностей с прохождением пояса заряженных частиц на высотах более 600 км.The list of applications of such vehicles in any version is limited only by imagination: from the traditional study of near-Earth and near-solar space in a manned or unmanned version (for example, to carry out a research program using several light space shuttle space shuttles), spacecraft transfer from one orbit to another the creation of colonist settlements on the planets of the Solar and, possibly, other systems. For example, the combination “visited space station” + “soft start” can be a very successful commercial project. A start from the polar region of the Earth will help to avoid troubles with the passage of a belt of charged particles at altitudes of more than 600 km.
Транспортное средство (ТС) межпланетного сообщения характеризуется тем, что оно включает каркас с размещенными на нем комплексом модулей управляемой плавучести, электродвигатели с винтовыми движителями, жидкостные реактивные двигатели (ЖРД) с неизменяемыми векторами реактивной тяги, системами энергообеспечения, ориентации и управления, а также убирающимися стойками шасси, при этом на каркасе установлены ЖРД с изменяемыми векторами реактивной тяги, емкости запасов горючего и окислителя для них, обитаемый отсек с системами жизнеобеспечения и портами причаливания космических аппаратов, емкости запасов горючего системы энергообеспечения, а также средства тепловой защиты обитаемого отсека и элементов оборудования ТС, причем включение и совместная работа модулей, систем и узлов осуществляется как в автоматическом режиме, так и по командам пилота или дистанционно из центра управления вне ТС.The vehicle (TS) of interplanetary communication is characterized in that it includes a carcass with a complex of modules of controlled buoyancy placed on it, electric motors with screw propellers, liquid-propellant rocket engines (LRE) with unchanged reactive thrust vectors, energy supply, orientation and control systems, as well as retractable chassis racks, while on the frame there are liquid propellant rocket engines with variable reactive thrust vectors, fuel and oxidizer storage capacities for them, an inhabited compartment with life support systems ports and moorings of spacecraft, the capacity of the fuel supply system’s energy supply, as well as means of thermal protection of the habitable compartment and equipment components of the vehicle, and the inclusion and joint operation of modules, systems and units is carried out both in automatic mode and by command of the pilot or remotely from the center control outside the vehicle.
Модули управляемой плавучести содержат купольные конструкции, в которых размещены емкости запасов горючего и окислителя для ЖРД, причем емкости в каждом модуле предназначены только для одного из компонентов.Controlled buoyancy modules contain dome structures in which fuel and oxidizer storage tanks for LRE are placed, and tanks in each module are designed for only one of the components.
ЖРД с изменяемыми векторами тяги содержат стационарные цапфы механизмов поворота самих двигателей, через которые осуществляется подача топлива и окислителя в камеры сгорания ЖРД.LRE with variable thrust vectors contain stationary trunnions of the rotation mechanisms of the engines themselves, through which the fuel and oxidizer are supplied to the LRE combustion chambers.
Купольные конструкции модулей управляемой плавучести включают секции оболочек, снабженных многосекторными теплоизоляционными крышками и устройствами удержания секторов крышек в закрытом и полностью открытом положениях.Dome designs of controlled buoyancy modules include sections of shells equipped with multi-sector heat-insulating covers and devices for holding the cover sectors in closed and fully open positions.
Система энергообеспечения включает подсистемы выработки электроэнергии на различных физических принципах, работающие поочередно или одновременно в различных сочетаниях.The energy supply system includes power generation subsystems based on various physical principles, operating alternately or simultaneously in various combinations.
В другом варианте исполнения транспортное средство (ТС) межпланетного сообщения характеризуется тем, что оно включает каркас с размещенными на нем комплексом модулей управляемой плавучести, электродвигатели с винтовыми движителями, реактивные двигатели (ЖРД) с неизменяемыми векторами реактивной тяги, системами энергообеспечения, ориентации и управления, а также убирающимися стойками шасси, при этом на каркасе установлен ложемент для размещения и закрепления ракеты с полезным грузом, запускаемой или спускаемой с космической орбиты, а также установлены ЖРД с изменяемыми векторами реактивной тяги, емкости запасов горючего и окислителя для них, порты причаливания космических аппаратов, емкости запасов горючего системы энергообеспечения, средства тепловой защиты и элементов оборудования ТС, причем включение и совместная работа модулей, систем и узлов осуществляется как в автоматическом режиме, так и по командам пилота или дистанционно из центра управления вне ТС.In another embodiment, the vehicle (TS) of interplanetary communication is characterized in that it includes a frame with a set of modules of controlled buoyancy placed on it, electric motors with screw propellers, jet engines (LRE) with unchanged reactive thrust vectors, energy supply systems, orientation and control, as well as retractable landing gear, while a lodgement is mounted on the frame for placing and securing a rocket with a payload launched or lowered from space orbit, and LREs with variable reactive thrust vectors, fuel and oxidizer storage capacities for them, spacecraft mooring ports, energy supply fuel tank capacities, thermal protection means and vehicle equipment elements were also installed, and the inclusion, joint operation of modules, systems and units is carried out as in automatic mode, and on the commands of the pilot or remotely from the control center outside the vehicle.
Сущность изобретения выражается в следующей совокупности решений для достижения технического результата, поставленного в задачах разработки устройства - предполагаемого изобретения: суммарная емкость как основных, так и резервных оболочек модулей управляемой плавучести достаточна для обеспечения подъема снаряженного ТС в верхние слои атмосферы; суммарная мощность реактивных двигателей достаточна для вывода ТС на расчетную орбиту, выполнения маневрирования в космическом пространстве и торможения при спуске ТС с орбиты на Землю; суммарные емкости горючего и окислителя достаточны, чтобы их запасы гарантированно обеспечили функционирование всех реактивных двигателей на всех этапах программы полета; суммарная емкость запасов горючего для систем энерго- и жизнеобеспечения достаточна для обслуживания экипажа и программы его полета в течение всего времени от старта с Земли до приземления в наперед заданной точке, в том числе при движении в атмосфере и резервном использовании винтокрылых машин в критических ситуациях.The invention is expressed in the following set of solutions to achieve the technical result set in the tasks of developing the device of the alleged invention: the total capacity of both the main and backup shells of the modules of controlled buoyancy is sufficient to ensure the lifting of the equipped vehicle into the upper atmosphere; the total power of jet engines is sufficient to bring the vehicle to the calculated orbit, to perform maneuvering in outer space and to decelerate when the vehicle is launched from orbit to Earth; the total fuel and oxidizer capacities are sufficient so that their reserves are guaranteed to ensure the functioning of all jet engines at all stages of the flight program; the total capacity of fuel reserves for energy and life support systems is sufficient to service the crew and its flight program for the entire time from launch from Earth to landing at a predetermined point, including when moving in the atmosphere and using helicopters in emergency situations.
Сущность предлагаемых решений поясняется следующими рисунками.The essence of the proposed solutions is illustrated by the following figures.
На фиг. 1 изображен космический аппарат для межпланетных перелетов; на фиг. 2 - разрез АА на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение ББ на фиг. 2; на фиг. 4 - сечение ВВ на фиг. 2; на фиг. 5 - сечение ГГ на фиг. 2; на фиг. 6 - сечение ДД на фиг. 5; на фиг. 7 - сечение ЕЕ на фиг. 2; на фиг. 8 - сечение ЖЖ на фиг. 2; на фиг. 9 - сечение ИИ на фиг. 2; на фиг. 10 - изображена схема расположения ЖРД на космическом аппарате; на фиг. 11 изображен космический лифт; на фиг. 12 разрез КК на фиг. 11; на фиг. 13 - схема размещения ЖРД на космическом лифте.In FIG. 1 shows a spacecraft for interplanetary flights; in FIG. 2 is a section AA in FIG. one; in FIG. 3 is a cross section of the BB in FIG. 2; in FIG. 4 is a cross section of an explosive in FIG. 2; in FIG. 5 is a cross section of the GG in FIG. 2; in FIG. 6 - section DD in FIG. 5; in FIG. 7 is a cross-section EE in FIG. 2; in FIG. 8 is a sectional view of LJ in FIG. 2; in FIG. 9 is a cross section of the AI in FIG. 2; in FIG. 10 - shows the layout of the rocket engine on the spacecraft; in FIG. 11 shows a space elevator; in FIG. 12 is a section through a QC in FIG. eleven; in FIG. 13 - layout of the rocket engine on a space elevator.
Предложенное транспортное средство в варианте орбитальной космической станции (КС) многоразового применения содержит жесткий каркас из нижнего 1 (фиг. 2) и верхнего 2 (фиг. 1, 2) оснований, соединенных стяжками 3 (фиг. 1, 10) в виде труб. Основания 1 и 2 представляют собой конструкции из ферм в виде наружного и внутреннего замкнутых контуров, соединенных между собой радиальными фермами. Все элементы каркаса выполнены из легкого сплава. Для увеличения жесткости каркаса допускается применять ванты с предварительным натяжением.The proposed vehicle in the embodiment of the reusable orbital space station (CS) contains a rigid frame from the lower 1 (Fig. 2) and upper 2 (Fig. 1, 2) bases connected by couplers 3 (Fig. 1, 10) in the form of pipes. The
На внутреннем контуре нижнего основания 1 (фиг. 2) жестко закреплен комплекс жилых конструкций 4 (фиг. 1, 2). Под комплексом 4 расположен комплекс 5 (фиг. 2) для технических систем и систем жизнеобеспечения, дизель-генераторов зарядки аккумуляторных батарей с запасом горючего для них, бортовой аппаратуры (включая системы технического контроля состояния узлов и систем самой КС), других технических нужд. На внешнем контуре нижнего основания 1 (фиг. 2) жестко закреплены технические отсеки 6.On the inner contour of the lower base 1 (Fig. 2), a complex of residential structures 4 (Fig. 1, 2) is rigidly fixed. Under
Расположение помещений в комплексе 5 и в отсеках 6 приведено на фиг. 7 и 8, где показаны:The location of the rooms in the complex 5 and in the
а, а' - отсеки дизель-генераторов (поддерживается атмосферное давление),a, a '- compartments of diesel generators (atmospheric pressure is maintained),
б, б' - отсеки аккумуляторный,b, b '- battery compartments,
в, в' - топливные отсеки,in, in '- fuel compartments,
г, г' - насосные отсеки,g, g '- pump compartments,
д, д' - компрессорные отсеки (поддерживается атмосферное давление),d, d '- compressor compartments (atmospheric pressure is maintained),
е, е' - хозяйственные отсеки,e, e '- utility compartments,
ж, ж'- отсеки для воды,Well, there are water compartments,
з, з' - отсеки для компонентов воздуха,h, z '- compartments for air components,
и, и' - отсеки для хранения продуктов.and, and 'are food storage compartments.
Каркас комплекса 4 выполнен в виде ферм из легкого сплава, обшитых листовым материалом. Объемы между наружными и внутренними листами обшивки заполнены теплоизолятором, например, теплизолом. Наружные поверхности защищены теплозащитным покрытием, например, в виде керамических плиток. На крыше комплекса 4 могут быть установлены раскрывающиеся солнечные батареи, входящие в состав системы энергообеспечения КС. В стене комплекса 4 (фиг. 2) смонтированы иллюминаторы. Порты для причаливания легких КА (условно не показаны) смонтированы на нижнем основании.The frame of
На внутреннем контуре нижнего основания 1 (фиг. 2) и верхнего основания 2 (фиг. 2) жестко закреплены пилонные кольца 7 (фиг. 2, 3) из фермовых конструкций. Внутри нижнего пилонного кольца 7 (фиг. 2) с помощью жестких подвесов 8 (фиг. 2, 3) установлена группа разгонных жидкостных реактивных двигателей 9 (фиг. 2, 3, 10), а на торцах пилонных колец в диаметрально противоположных точках - винтовые двигатели подрулирования 10 (фиг. 2, 9, 10) с электроприводами, используемые при маневрировании КС в атмосфере в горизонтальной плоскости.On the inner contour of the lower base 1 (Fig. 2) and the upper base 2 (Fig. 2), pylon rings 7 (Fig. 2, 3) of truss structures are rigidly fixed. Inside the lower pylon ring 7 (Fig. 2), using rigid suspensions 8 (Fig. 2, 3), a group of accelerating liquid-propellant jet engines 9 (Fig. 2, 3, 10) was installed, and screw ends were screwed at diametrically opposite points at the ends of the pylon rings throttling engines 10 (Fig. 2, 9, 10) with electric drives used when maneuvering a CS in the atmosphere in a horizontal plane.
На наружном контуре нижнего основания 1 жестко закреплены купольные конструкции 11 (фиг. 1, 2), образованные жесткими профилями 12 (фиг. 5, 6), полосами 13 (фиг. 5, 6) из титана. В нижних частях 14 и 15 купольных конструкций 11 (фиг. 1, 2) размещены жесткие отсеки емкостей горючего и окислителя реактивных двигателей, установленных на нижнем основании 1 (в каждой купольной конструкции размещена емкость только одного компонента в целях безопасной эксплуатации), емкости горючего системы энергообеспечения, отсеки оборудования 6 модулей управляемой плавучести. В верхней части купольной конструкции 11 размещены жесткие отсеки 16, 17 (фиг. 2) емкостей горючего и окислителя жидкостных реактивных двигателей, установленных под верхним основанием 2 (фиг. 10).On the outer contour of the
Все жесткие отсеки снаружи оснащены керамическими плитками.All hard compartments on the outside are equipped with ceramic tiles.
В средней части купольных конструкций 11 размещены секции 18 (фиг. 2, 5, 6) оболочек для гелия, например, из кевлара. Каждая оболочка снабжена аварийным клапаном (условно не показан) для стравливания избыточного давления гелия с целью сохранения целостности самих оболочек. Сложенные оболочки занимают защищенную нижнюю часть секции 19 (фиг. 2, 6) и при наполнении их гелием занимают весь объем секции. Гелий в жидком состоянии находится в отсеках 20 в нижней части купольных конструкций 11.In the middle part of the
Защита оболочек сверху в сложенном состоянии обеспечивается теплоизолированными крышками, состоящими из секторов 21 (фиг. 5, 6) на петлях. Секторы 21 (фиг. 5) удерживаются в полностью закрытом положении с помощью электромагнитных защелок 22 (фиг. 6), установленных на боковых поверхностях защищенных нижних частей секций 19 (фиг. 2, 5, 6), а в полностью открытом - с помощью электромагнитных клапанов 23 (фиг. 6), установленных на необходимой высоте на полосах 13 (фиг. 5, 6).Protection of the shells from above when folded is provided by thermally insulated covers, consisting of sectors 21 (Fig. 5, 6) on the hinges. Sectors 21 (Fig. 5) are held in a fully closed position by means of electromagnetic latches 22 (Fig. 6) mounted on the side surfaces of the protected lower parts of sections 19 (Figs. 2, 5, 6), and in the fully open position using electromagnetic valves 23 (Fig. 6) installed at the required height on the strips 13 (Fig. 5, 6).
Суммарный объем секций при наполненных гелием оболочках позволяет поднять снаряженную КС на высоту порядка 20 км.The total volume of the sections with helium-filled shells makes it possible to raise the equipped SC to a height of about 20 km.
На вершинах купольных конструкций 11 (фиг. 2) установлены винтовые двигатели с электроприводом 24 (фиг. 2), которые вместе с винтами 25 (фиг. 2) защищены колпаками 26 (фиг. 2), а питание осуществляется от аккумуляторных батарей, размещенных в отсеках оборудования 5 и 6 (фиг. 2). Наружный контур верхнего основания 2 (фиг. 1, 2) служит, в том числе, бандажом жесткости для купольных конструкций 11 (фиг. 1, 2). На наружном контуре нижнего основания 1 (фиг. 2) жестко закреплены также стойки 27 (фиг. 2) убирающихся колесных шасси.On the tops of the dome structures 11 (Fig. 2), screw motors with an electric drive 24 (Fig. 2) are installed, which together with the screws 25 (Fig. 2) are protected by caps 26 (Fig. 2), and the power is supplied from the batteries located in equipment compartments 5 and 6 (Fig. 2). The outer contour of the upper base 2 (Fig. 1, 2) serves, inter alia, as a stiffening band for dome structures 11 (Fig. 1, 2). On the outer contour of the lower base 1 (Fig. 2), struts 27 (Fig. 2) of retractable wheeled chassis are also rigidly fixed.
Даже при частичной компенсации силы тяжести за счет архимедовой силы все сооружение сможет легко передвигаться на колесах шасси по земле.Even with partial compensation of gravity due to Archimedean force, the entire structure can easily move on the wheels of the chassis on the ground.
На внешнем контуре нижнего основания 1 и верхнего основания 2 установлены жидкостные реактивные двигатели 28 (фиг. 1, 10), используемые для компенсации сил тяжести при торможении, и попарно расположенные жидкостные реактивные двигатели 29, 30 (фиг. 10), используемые для ориентации КС в космическом пространстве, причем двигатели 29, 30 установлены с возможностью отклонения основного вектора тяги от вертикальной оси и для создания пары сил вращения КС вокруг нужной оси для ее ориентации в космическом пространстве. Двигатели 29, 30 могут фиксироваться в любом положении, например, с использованием шагового привода. При этом трубопроводы горючего и окислителя проходят через неподвижные цапфы оси вращения (условно не показаны).On the external circuit of the
На радиальных фермах нижнего основания 1 и верхнего основания 2 установлены жидкостные реактивные двигатели 31 (фиг. 1, 10) для обеспечения поворота КС вокруг главной оси.On radial trusses of the
На радиальных фермах, соединяющих внутренний и внешний контуры верхнего основания 2, жестко закреплены жидкостные реактивные двигатели 32 (фиг. 1, 2, 10). Двигатели 32 предназначены для торможения при сходе КС с орбиты и переходе на участок траектории плавного приземления.On radial farms connecting the inner and outer contours of the
Все необходимые трубопроводы (горючего, окислителя) и кабельные соединения, как и трубопроводы рабочего тела - гелия, проложены внутри ферм и труб каркаса (условно не показаны).All the necessary pipelines (fuel, oxidizer) and cable connections, as well as the pipelines of the working fluid - helium, are laid inside the trusses and tubes of the frame (not shown conditionally).
Между верхним и нижним основаниями каркаса 2 и 1 (фиг. 2, 10) размещено устройство пассивного торможения из жаропрочной стали, состоящее из заборной чаши 33 (фиг. 2, 10) в виде кольцевого желоба, жестко закрепленного на внутреннем контуре верхнего основания 2 (фиг. 2, 10), и сварных дроссельных труб 34 (фиг. 2, 10), закрепленных в дне заборной чаши 33 (фиг. 2, 10), на фермах каркаса комплекса 4 (фиг. 2, 10) и на внутреннем контуре нижнего основания 1 (фиг. 2). Чаша 33 и трубы 34 облицованы изнутри керамическими плитками. Описание функционирования КС.Between the upper and lower bases of the
Полностью снаряженная КС имеет в плане диаметр порядка 250 м и обладает малой отрицательной плавучестью за счет заполненных гелием оболочек некоторых секций 18 (фиг. 2). Поэтому КС может быть легко транспортирована в удобную точку старта с Земли. Старт начинается с вертикального подъема за счет архимедовой силы при постепенном заполнении гелием оболочек в секциях 19 (фиг. 2) и 18.A fully equipped CS has a diameter of about 250 m in plan and has low negative buoyancy due to the helium-filled shells of some sections 18 (Fig. 2). Therefore, the SC can be easily transported to a convenient starting point from the Earth. The start begins with a vertical rise due to the Archimedean force during the gradual filling with helium of the shells in sections 19 (Fig. 2) and 18.
В секции 19 купольных конструкций 11 компрессоры перекачивают гелий из отсеков 20 (фиг. 2), электромагнитные защелки 22 (фиг. 6) освобождают секторы 21 (фиг. 5) для подъема их наполняющимися гелием оболочками из кевлара.In
В процессе подъема КС перемещается в расчетную точку на космическую орбиту с помощью двигателей 10 (фиг. 2) перемещения в горизонтальной плоскости и удерживается в ней, электромагнитные клапаны 23 (фиг. 5) удерживают секторы 21 крышек (фиг. 5) в вертикальном положении, дизель-генераторы в отсеках оборудования первого этажа комплекса 4 (фиг. 7) подзаряжают аккумуляторные батареи. При движении в горизонтальной плоскости работают одна или две пары двигателей: одна из пар двигателей 10 и пара реактивных двигателей 31 (фиг. 1, 10) в случае, если курс не совпадает с осью пары двигателей 10.In the process of lifting, the CS moves to the calculated point in space orbit using the engines 10 (Fig. 2) of movement in the horizontal plane and is held in it, the electromagnetic valves 23 (Fig. 5) hold
Управление изменением курса осуществляется по команде пилота или программного устройства путем коммутации пар двигателей 31, оси которых наиболее близки по направлению к новому курсу («грубо») и необходимого «подрулирования» с помощью двигателей 31, совмещающих ось выбранной «грубо» пары 10 с новым курсом путем вращения КС вокруг ее вертикальной оси в нужную сторону на малый угол («точно»), после чего двигатели 31 выключаются, а двигатели 10 работают в режиме «тянитолкая» (для этого их винты вращаются в противоположные стороны). Применение такого приема в два этапа максимально сокращает радиус циркуляции и время совершения маневра.The change of course is controlled by the command of the pilot or software device by switching pairs of
По достижении предельной высоты подъема и расчетной точки старта включаются с медленным нарастанием суммарной силы тяги разгонные двигатели 9 (фиг. 2, 10), гелий из оболочек перекачивается компрессорами обратно в отсеки 20, клапаны 23 (фиг. 5) освобождают магнитные бобышки секторов 21 крышек для закрывания. КС оказывается «вывешенной», на что расходуется топлива и окислителя значительно меньше, чем при старте с Земли. Подготовка к выводу КС на расчетную орбиту заканчивается операциями выключения двигателей 31 и дизель-генераторов подзарядки аккумуляторов, свертывания и защиты всех оболочек секторами 21 (фиг. 5) с фиксацией их положения защелками 22 (фиг. 6). С включением разгонных двигателей 9 на полную мощность, КС сообщается скорость, необходимая дл выхода на расчетную орбиту.Upon reaching the maximum lift height and the calculated starting point, accelerating engines 9 (Fig. 2, 10) turn on with a slow increase in the total traction force, helium is pumped from the shells by compressors back to
Маневрирование в космосе выполняется с помощью двигателей 29, 30, 31 и 9 (фиг. 2, 10), которые являются и исполнительными органами системы ориентации КС. Приведение КС в рабочее состояние производится известным способом (расконсервация приборов и оборудования, раскрытие панелей солнечных батарей), после чего КС готова к выполнению намеченной программы.Maneuvering in space is performed using
Например, для буксирования легкого КА на новую орбиту достаточно выполнить следующие операции: причаливание легкого КА к одному из портов КС в расчетной точке ее орбиты; приведение нужных двигателей 9 в требуемое положение и включение их в расчетной точке траектории полета на время, необходимое для перехода КС на новую орбиту; отчаливание легкого КА от КС на новой орбите в расчетной точке и возврат двигателей 9 в исходное положение. После завершения всех операций КС может перейти к выполнению своей программы до ее полного завершения. Для перехода на околосолнечную орбиту КС достаточно придать в расчетной точке траектории полета необходимый импульс с помощью разгонного двигателя 9.For example, to tow a light SC to a new orbit, it is enough to perform the following operations: mooring a light SC to one of the ports of the SC at the calculated point of its orbit; bringing the
Для возвращения на Землю КС необходимо пройти несколько этапов, на каждом из которых выполняются следующие операции.To return to the Earth, the CS needs to go through several stages, at each of which the following operations are performed.
1. С помощью пар двигателей 29, 30 КС ориентируется в пространстве для перехода на максимально низкую круговую орбиту вокруг Земли за счет работы тормозных двигателей 32 (фиг. 2, 10).1. Using pairs of
2. На границе входа в атмосферу Земли включаются и постепенно увеличивают силу тяги двигатели 28 (фиг. 1, 10) для компенсации силы тяжести при торможении, тормозные двигатели 32 постепенно уменьшают силу тяги (на этом этапе эффективно работает пассивное тормозное устройство 33, 34 (фиг. 1, 2, 9), и при снижении скорости КС до порядка 200 км/час, КС и кресла с пилотами переводятся в положение, занимаемое ими при старте, двигатели 32, 28, 29, и 30 выключаются, при необходимости, после сбрасывания колпаков 26, включаются двигатели 24.2. At the boundary of the Earth’s atmospheric entry, motors 28 (Fig. 1, 10) turn on and gradually increase traction to compensate for gravity during braking,
3. Включаются разгонные двигатели 9 (фиг. 2, 10) для «вывешивания» КС на заданной высоте в атмосфере, освобождаются секторы 21 (фиг. 5, 6) от удерживания их защелками 22 и начинается наполнение кевларовых оболочек гелием, при этом уменьшая суммарную тягу двигателей 9 настолько, чтобы КС снижалась плавно с уменьшением скорости снижения.3. The accelerating engines 9 (Fig. 2, 10) are turned on for “hanging” the SC at a given height in the atmosphere, the sectors 21 (Fig. 5, 6) are released from holding them with
4. По достижении расчетной высоты над землей снижение КС прекращается (она оказывается «вывешенной» на заданной высоте), двигатели 10 (и 24, если были включены) выключаются, наполнение оболочек гелием прекращается и с помощью двигателей 10 выполняется горизонтальный полет в точку расчетного приземления.4. When the estimated height above the ground is reached, the CS decrease (it turns out to be “hung out” at a given height), the engines 10 (and 24, if they were turned on) are turned off, the shells are filled with helium, and with the help of engines 10 a horizontal flight to the point of calculated landing .
5. Приземление осуществляется на выпущенные стойки 27 колесных шасси с выключенными двигателями 9 за счет уменьшения архимедовой силы путем перекачивания гелия из оболочек обратно в отсеки 20 и сжатия его до жидкого состояния.5. Landing is carried out on the released
При использовании транспортного средства в качестве «космического лифта» (КЛ) для запуска ракет с околоземной орбиты, основу КЛ составляет каркас (фиг. 11, 12), аналогичный каркасу КС (в плане имеет не окружность, а овал). Каркас выполнен из нижнего 35 и верхнего 36 оснований, соединенных стяжками 37 в виде труб. На нем смонтированы, также аналогичные с КС, купольные конструкции 38 (фиг. 11, 12), разгонные жидкостные реактивные двигатели 39 (фиг. 11) повышенной мощности, жидкостные реактивные двигатели торможения 40 (фиг. 11, 12), жидкостные реактивные двигатели ориентации в пространстве 41 и 42 (фиг. 11, 13), жидкостные реактивные двигатели компенсации силы тяжести 43 (фиг. 11, 13) в процессе торможения в верхних слоях атмосферы при спуске, винтовые двигатели 44, 45, 46 для движения в атмосфере, стойки 47 (фиг. 11) с убирающимися колесными шасси. На внутреннем контуре нижнего основания 35 (фиг. 12) жестко установлена нижняя призма 48 со сменным ложементом 49 (фиг. 12) для ракеты 50 (фиг. 11, 12). На внутреннем контуре верхнего основания 36 (фиг. 12) установлен подвижный верхний фиксатор 51 (фиг. 12) с электроприводом, защищенный кожухом (не показан). При загрузке ракеты в «лифт» фиксатор 51 (фиг. 12) находится в предельном верхнем положении, а после установки ракеты в походное положение на ложементе 49 (фиг. 12), фиксатор зажимает ее с усилием, исключающим соскальзывание ракеты с ложемента. Перемещение фиксатора 51 (фиг. 12) осуществляется с помощью двух пар винт-гайка, винты которых 52 (фиг. 12) вращаются синхронно электродвигателями 53 (фиг. 12).When using a vehicle as a “space elevator” (KL) to launch rockets from near-Earth orbit, the KL is based on a frame (Fig. 11, 12), similar to the KS frame (in plan it is not a circle but an oval). The frame is made of bottom 35 and top 36 bases connected by
Увеличение габаритов оснований каркаса для облегчения размещения ракеты до овальной формы позволило разместить на внешних контурах большее число купольных конструкций и несколько уменьшить габарит всего сооружения.An increase in the dimensions of the base of the frame to facilitate the placement of the rocket to an oval shape made it possible to place a larger number of dome structures on the external contours and slightly reduce the overall size of the structure.
Поскольку в этом варианте горючее для систем энерго- и жизнеобеспечения не требуется, емкости жестких отсеков горючего и окислителя 54, 55 (фиг. 12) для реактивных двигателей в купольных конструкциях (фиг. 11, 12) увеличены по сравнению с КС.Since in this embodiment, fuel for energy and life support systems is not required, the capacities of the hard fuel and
Описание функционирования КЛ.Description of the functioning of the CR.
Подготовка к старту, сам старт, вывод КЛ на расчетную орбиту и маневрирование на ней полностью аналогичны операциям с КС. В расчетной точке орбиты по командам системы управления верхний фиксатор 51 (фиг. 12) освобождает ракету, включаются маршевые двигатели самой ракеты и она плавно покидает ложемент. Облегченный КЛ полностью повторяет этапы плавного схода с орбиты и приземления КС по командам из центра управления или системы управления. Для осуществления повторного запуска потребуется только дозаправка и, при смене калибра ракеты, замена ложемента.Preparations for the launch, the launch itself, the launch of the spacecraft into the calculated orbit and maneuvering on it are completely similar to operations with the spacecraft. At the calculated point of the orbit by the commands of the control system, the upper latch 51 (Fig. 12) releases the rocket, the marching engines of the rocket itself are turned on and it smoothly leaves the lodgement. The lightweight KL completely repeats the stages of a smooth descent from orbit and a landing of a CS by commands from a control center or control system. For the re-launch, only refueling will be required and, when the caliber of the rocket is changed, the lodgement is replaced.
Для приема ракеты на околоземной орбите КЛ ориентируется необходимым образом, согласует свою скорость относительно ракеты так, чтобы расстояние между ними уменьшалось и в расчетное время зажимает ракету в ложементе. Операции плавного спуска описаны выше.To receive a rocket in near-earth orbit, the KL is oriented in the necessary way, coordinates its speed relative to the rocket so that the distance between them decreases and at the estimated time clamps the rocket in the lodgement. Smooth descent operations are described above.
Claims (18)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015150322A RU2621805C2 (en) | 2015-11-25 | 2015-11-25 | Vehicle for interplanetary communication (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015150322A RU2621805C2 (en) | 2015-11-25 | 2015-11-25 | Vehicle for interplanetary communication (versions) |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2015150322A RU2015150322A (en) | 2017-05-31 |
RU2621805C2 true RU2621805C2 (en) | 2017-06-07 |
Family
ID=59031515
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015150322A RU2621805C2 (en) | 2015-11-25 | 2015-11-25 | Vehicle for interplanetary communication (versions) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2621805C2 (en) |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2153088C1 (en) * | 1999-08-31 | 2000-07-20 | Поляков Виктор Иванович | Engine; helicopter; shallow-draft vessel |
RU2217358C2 (en) * | 2001-10-03 | 2003-11-27 | Поляков Виктор Иванович | High-speed transport system, rotor-cylinder engine, recoverable ground air and recoverable water-and-air space systems |
US20050116091A1 (en) * | 2003-10-23 | 2005-06-02 | Kelly Patrick D. | High-altitude launching of rockets lifted by helium devices and platforms with rotatable wings |
RU2005108919A (en) * | 2005-03-29 | 2006-09-10 | Олег Александрович Александров (RU) | METHOD FOR TRANSPORTING TO SPACE AND RETURNING BACK TO OBJECTS OF COMPLEX CONFIGURATION AND HYPERSONIC Rocket Launcher for ITS IMPLEMENTATION |
WO2006119056A2 (en) * | 2005-04-29 | 2006-11-09 | General Orbital Corporation | Lighter than air supersonic vehicle |
RU2005120143A (en) * | 2005-06-29 | 2007-01-10 | Олег Александрович Александров (RU) | METHOD FOR TRANSPORTING TO SPACE AND RETURNING BACK TO OBJECTS OF COMPLEX CONFIGURATION AND HYPERSONIC Rocket Launcher for ITS IMPLEMENTATION |
WO2008025139A1 (en) * | 2006-08-29 | 2008-03-06 | Skyhook International Inc. | Hybrid lift air vehicle |
RU2478518C1 (en) * | 2011-07-26 | 2013-04-10 | Михаил Григорьевич Карпухин | Airship with electrical motor |
WO2014021741A2 (en) * | 2012-07-31 | 2014-02-06 | Aleksandrov Oleg Aleksandrovich | Method for multiply lifting a wide load into and returning the latter from space, and apparatus for carrying out said method |
-
2015
- 2015-11-25 RU RU2015150322A patent/RU2621805C2/en active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2153088C1 (en) * | 1999-08-31 | 2000-07-20 | Поляков Виктор Иванович | Engine; helicopter; shallow-draft vessel |
RU2217358C2 (en) * | 2001-10-03 | 2003-11-27 | Поляков Виктор Иванович | High-speed transport system, rotor-cylinder engine, recoverable ground air and recoverable water-and-air space systems |
US20050116091A1 (en) * | 2003-10-23 | 2005-06-02 | Kelly Patrick D. | High-altitude launching of rockets lifted by helium devices and platforms with rotatable wings |
RU2005108919A (en) * | 2005-03-29 | 2006-09-10 | Олег Александрович Александров (RU) | METHOD FOR TRANSPORTING TO SPACE AND RETURNING BACK TO OBJECTS OF COMPLEX CONFIGURATION AND HYPERSONIC Rocket Launcher for ITS IMPLEMENTATION |
WO2006119056A2 (en) * | 2005-04-29 | 2006-11-09 | General Orbital Corporation | Lighter than air supersonic vehicle |
RU2005120143A (en) * | 2005-06-29 | 2007-01-10 | Олег Александрович Александров (RU) | METHOD FOR TRANSPORTING TO SPACE AND RETURNING BACK TO OBJECTS OF COMPLEX CONFIGURATION AND HYPERSONIC Rocket Launcher for ITS IMPLEMENTATION |
WO2008025139A1 (en) * | 2006-08-29 | 2008-03-06 | Skyhook International Inc. | Hybrid lift air vehicle |
RU2478518C1 (en) * | 2011-07-26 | 2013-04-10 | Михаил Григорьевич Карпухин | Airship with electrical motor |
WO2014021741A2 (en) * | 2012-07-31 | 2014-02-06 | Aleksandrov Oleg Aleksandrovich | Method for multiply lifting a wide load into and returning the latter from space, and apparatus for carrying out said method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2015150322A (en) | 2017-05-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10246200B2 (en) | Centripetal aerodynamic platform spacecraft | |
US4730797A (en) | Inflatable core orbital construction method and space station | |
RU2627902C2 (en) | Method and device for multiple launching to space and return of oversized cargo and method of use of oversized cargo on other planets | |
US3144219A (en) | Manned space station | |
CN108482711B (en) | Method and apparatus for performing propulsion operations using an electric propulsion system | |
US3300162A (en) | Radial module space station | |
JPS61268599A (en) | Module type space craft system and assembly method thereof | |
CN109018444A (en) | Rocket-powered mars transporter power system | |
WO2006119056A2 (en) | Lighter than air supersonic vehicle | |
US10766615B1 (en) | Hover airlift logistics operations guided expeditionary autonomous scalable and modular VTOL platform | |
WO2014021744A2 (en) | Method for putting ring-shaped and grid-like surfaces into outer space and a device for implementing same | |
RU196251U1 (en) | Unmanned Helicopter "SHADOW" | |
RU2621805C2 (en) | Vehicle for interplanetary communication (versions) | |
RU2585380C1 (en) | High-capacity universal vehicle (versions) | |
Benton et al. | Conceptual space vehicle architecture for human exploration of mars, with artificial gravity and mini-magnetosphere crew radiation shield | |
RU2682893C1 (en) | Aerostatic rocket and space complex | |
CN109398758A (en) | A kind of space chinampa for service clearance station | |
RU111516U1 (en) | SYSTEM OF LIFTING INTO THE EARTH'S ORBIT AND DOWN | |
Benton et al. | Modular space vehicle architecture for human exploration of mars using artificial gravity and mini-magnetosphere crew radiation shield | |
RU2526633C1 (en) | Multipurpose aerostat system for accelerated placing on target altitude | |
RU2164882C1 (en) | Non-expandable aero-space system | |
RU2741143C1 (en) | Reusable spacecraft for delivering tourists from the lunar fueling station to the flight path of mars and subsequent return to that station | |
Benton | Spaceship Discovery-NTR Vehicle Architecture for Human Exploration of the Solar System | |
RU2239582C1 (en) | Aerostatic flying vehicle | |
RU2005120143A (en) | METHOD FOR TRANSPORTING TO SPACE AND RETURNING BACK TO OBJECTS OF COMPLEX CONFIGURATION AND HYPERSONIC Rocket Launcher for ITS IMPLEMENTATION |