RU2736982C1 - Multi-purpose transformable hermetic compartment - Google Patents

Multi-purpose transformable hermetic compartment Download PDF

Info

Publication number
RU2736982C1
RU2736982C1 RU2019122043A RU2019122043A RU2736982C1 RU 2736982 C1 RU2736982 C1 RU 2736982C1 RU 2019122043 A RU2019122043 A RU 2019122043A RU 2019122043 A RU2019122043 A RU 2019122043A RU 2736982 C1 RU2736982 C1 RU 2736982C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mtgo
compartment
space
transformable
orbital
Prior art date
Application number
RU2019122043A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Дмитриевич Денисов
Original Assignee
Владимир Дмитриевич Денисов
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 Владимир Дмитриевич Денисов filed Critical Владимир Дмитриевич Денисов
Priority to RU2019122043A priority Critical patent/RU2736982C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2736982C1 publication Critical patent/RU2736982C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64GCOSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G1/00Cosmonautic vehicles
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04HBUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
    • E04H1/00Buildings or groups of buildings for dwelling or office purposes; General layout, e.g. modular co-ordination or staggered storeys
    • E04H1/02Dwelling houses; Buildings for temporary habitation, e.g. summer houses

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Tents Or Canopies (AREA)

Abstract

FIELD: space equipment.
SUBSTANCE: invention relates to interplanetary vehicles. Multi-purpose transformable hermetic compartment (MTHC) includes multilayer housing, tanks for water and fuel, interconnected propulsion unit and pneumatic hydraulic fuel supply system. Besides, there are solar batteries and a pressurized compartment. Said chamber comprises life support system, multipurpose compartment of payload and service compartment. At that, multilayer housing of MTHC is made with possibility of transformation from lobes of radiation protection, meteoroid protection.
EFFECT: wider range of equipment is achieved.
3 cl, 8 tbl, 11 dwg

Description

Изобретение относится к экспериментальным космическим орбитальным транспортным средствам и напланетным базам.The invention relates to experimental space orbital vehicles and planetary bases.

Опыт эксплуатации орбитальных станций «Салют», «Мир», «Скайлэб», МКС показал огромный дефицит потребных объемов гермоотсеков космических комплексов, необходимых для хранения на орбите сырья, материалов, запчастей, запасов пищи, воды и расходных материалов для обеспечения жизнедеятельности экипажей, проведения экспериментов, космического производства, обеспечения микрогравитации, размещения оранжереи по производству продуктов питания [1].The operating experience of the Salyut, Mir, Skylab, ISS orbital stations showed a huge shortage of the required volumes of pressurized compartments of space complexes required for storing raw materials, materials, spare parts, food, water and consumables in orbit to ensure the life of crews, experiments, space production, providing microgravity, placing a greenhouse for food production [1].

История вопросаHistory of the issue

В качестве одного из доступных технических решений увеличения объемов гермоотсеков с 60-х годов 20-го века рассматривались надувные гермоотсеки (НГО). В США жизненный цикл создания НГО прошел стадии теоретических исследований [1], предварительного проектирования, рабочего проектирования демонстраторов для наземных испытаний и опытных образцов для летных испытаний [1, 2].Since the 60s of the 20th century, inflatable pressurized compartments have been considered as one of the available technical solutions for increasing the volume of pressurized compartments. In the United States, the life cycle of the creation of an NGO went through the stages of theoretical studies [1], preliminary design, detailed design of demonstrators for ground tests and prototypes for flight tests [1, 2].

Патенты и права на работы по программе были скуплены частной компанией Bigelow Aerospace для использования в качестве базы для своего проекта орбитального надувного отеля Nautilus. Проект Bigelow Aerospace предусматривал вывод на орбиту рабочего модуля к 2015 году [1, 2].The patents and rights to work on the program were bought up by the private company Bigelow Aerospace to be used as the base for its Nautilus orbital hotel project. The Bigelow Aerospace project provided for the launch of a working module into orbit by 2015 [1, 2].

Для отработки технологии, компания Bigelow Aerospace запустила 12 июля 2006 г первый модуль Genesis I на орбиту высотой 500 км [2]. Запуск был произведен с помощью ракеты-носителя "Днепр" из позиционного района «Домбаровский» (Оренбургская область). Масса модуля - 1400 кг, длина - примерно 4 метра, диаметр - 1,9 метров. После выведения на орбиту диаметр модуля должен был увеличиться вдвое. Позже в этот же день в компании подтвердили, что запуск прошел без замечаний и после выхода на орбиту модуль успешно развернулся.To test the technology, Bigelow Aerospace launched the first Genesis I module into an orbit with an altitude of 500 km on July 12, 2006 [2]. The launch was carried out using a Dnepr carrier rocket from the Dombarovskiy positioning area (Orenburg region). Module weight - 1400 kg, length - about 4 meters, diameter - 1.9 meters. After insertion into orbit, the diameter of the module should have doubled. Later on the same day, the company confirmed that the launch went off without comment and after entering orbit, the module successfully deployed.

В США предложен проект межпланетного корабля с надувным отсеком и искусственной гравитацией - Орбитальная станция «Наутилус-Х» [2].In the USA, a project was proposed for an interplanetary spacecraft with an inflatable compartment and artificial gravity - the Nautilus-X Orbital Station [2].

В России в НПО им. С.А. Лавочкина разработано надувное тормозное устройство (НТУ) спускаемого аппарата, представляющее собой замкнутую герметичную оболочку или ряд оболочек, образующих, заданную форму после заполнения их газом [4]. Эта оболочка состыковывается с предназначаемым для спуска в атмосфере объектом (полезным грузом). При запусках НТУ находится под обтекателем РН в сложенном в компактный объем положении, а в космосе, непосредственно перед фазой аэродинамического торможения, приводится в развернутое рабочее положение. НТУ рассчитано на кратковременное экстремальное функционирование в условиях высоких температур и нагрузок.In Russia, the NPO named after S.A. Lavochkin developed an inflatable braking device (NTU) of the descent vehicle, which is a closed sealed shell or a series of shells forming a given shape after filling them with gas [4]. This shell docks with the object intended for descent into the atmosphere (payload). During launches, the NTU is located under the LV fairing in a folded position in a compact volume, and in space, immediately before the phase of aerodynamic braking, it is brought into a deployed operating position. NTU is designed for short-term extreme operation in conditions of high temperatures and loads.

Помимо модуля Genesis, взятого за прототип, компанией Bigelow Aerospace спроектированы модули Guardian - это прототип модуля отеля, выполненный уже в масштабе 1:2. В отличие от Genesis, он включал не только внешний корпус и систему развертывания, но и бортовую энергетическую систему, а также систему жизнеобеспечения [3].In addition to the Genesis module, taken as a prototype, Bigelow Aerospace has designed the Guardian modules - this is a prototype of the hotel module, already made in a 1: 2 scale. Unlike Genesis, it included not only the outer hull and deployment system, but also the onboard power system, as well as the life support system [3].

Сравнительные характеристики известных надувных отсеков приведены в табл. 1.Comparative characteristics of known inflatable compartments are given in table. 1.

Figure 00000001
Figure 00000001

К недостаткам надувных конструкций, ограничивающих область их применения, можно отнести меньшую жесткость оболочки, что не позволяет устанавливать на ней прецизионную астро-аппаратуру и остронаправленные антенны, а так же усложняет динамику перемещения таких объектов в пространстве, что требует комбинирования надувной конструкции с каркасной и цельнометаллическими элементами, что и предлагается автором.The disadvantages of inflatable structures, limiting the scope of their application, include the lower rigidity of the shell, which does not allow the installation of precision astro-equipment and highly directional antennas on it, and also complicates the dynamics of the movement of such objects in space, which requires a combination of an inflatable structure with a frame and all-metal elements, which is proposed by the author.

Кроме того, новые материалы, создаваемые для надувных космических сооружений из-за малого объема производства весьма дороги, технологии работы с ними не отработаны, что обусловливает неоднородность свойств, требующих увеличивать коэффициенты запаса, что снижает экономическую эффективность их использования.In addition, new materials created for inflatable space structures are very expensive due to the small volume of production, the technologies for working with them have not been developed, which leads to the heterogeneity of the properties that require increasing the safety factors, which reduces the economic efficiency of their use.

Задачей предложения является предложить конструкцию, обеспечивающую ее многоцелевое применение.The aim of the proposal is to propose a design that allows for its multipurpose use.

Так как развертывание орбитальных гермоотсеков может осуществляться сжимаемым газом, несжимаемой жидкостью и механизмами, поэтому правильнее такие конструкции называть трансформируемыми.Since the deployment of orbital pressurized compartments can be carried out by compressible gas, incompressible liquid and mechanisms, it is therefore more correct to call such structures transformable.

Автором предлагается несколько вариантов использования трансформируемых космических отсеков и приведена качественная и экономическая оценка преимуществ многоцелевых трансформируемых гермоотсеков (МТГО).The author proposes several options for using transformable space compartments and provides a qualitative and economic assessment of the advantages of multipurpose transformable pressurized compartments (MTGO).

На начальном этапе предлагается использование достаточно широко используемых материалов, используемых в бронежилетах, дирижаблях, скафандрах и снаряжении спасательных, радиологических и дегазационных служб.At the initial stage, it is proposed to use fairly widely used materials used in body armor, airships, spacesuits and equipment for rescue, radiological and degassing services.

На основе изобретений автора и с помощью предлагаемой технологии и конструкции может быть создан модуль - трансформер для размещения на орбите Земли в составе орбитальных станций, на-орбите Луны и орбите Марса, а также в качестве напланетных модулей на соседних планетах в составе напланетных баз, в пещерах и на поверхностях соседних планет и других небесных тел для размещения генофонда земных видов жизни.On the basis of the author's inventions and with the help of the proposed technology and design, a transformer module can be created for placement in the Earth's orbit as part of orbital stations, on the Moon orbit and Mars orbit, as well as as planetary modules on neighboring planets as part of planetary bases, in caves and on the surfaces of neighboring planets and other celestial bodies to house the gene pool of terrestrial life species.

Автором рассматриваются следующие варианты применения трансформируемых герметичных конструкций:The author considers the following options for using transformable hermetic structures:

- складское помещение;- warehouse space;

- модули для утилизации отходов;- modules for waste disposal;

- тренажерный зал;- gym;

- столовая;- dining room;

- оранжерея;- greenhouse;

- укрытия напланетных баз;- cover for planetary bases;

- укрытия напланетных или орбитальных хранилищ от факторов космического пространства;- shelter for planetary or orbital storage facilities from outer space factors;

- укрытия промышленной зоны напланетной базы;- shelter for the industrial zone on the planetary base;

- расширения располагаемого обитаемого объема орбитальных станций;- expansion of the available habitable space of orbital stations;

- резервные помещения для обеспечения внутренней перекомпоновки орбитальной станции или экспедиционного комплекса в полете;- reserve rooms to ensure the internal rearrangement of the orbital station or expeditionary complex in flight;

- конференц-зал в составе орбитального средства или напланетной базы;- a conference room as part of an orbital vehicle or a planetary base;

- киностудия в составе орбитального средства или напланетной базы, для съемки учебных и художественных фильмов в космосе и о космосе;- a film studio as part of an orbital vehicle or on a planetary base for shooting educational and feature films in space and about space;

- монтажно-испытательный комплекс для сборки экспедиционных комплексов на орбите [8-11, 15].- assembly and testing complex for assembling expeditionary complexes in orbit [8-11, 15].

Рассмотрим особенности перечисленных вариантов применения МТГО и выявим признаки, обладающие новизной, которые в совокупности могут быть использованы во всех вариантах.Let us consider the features of the listed options for the use of MTGO and identify signs that have novelty, which together can be used in all options.

МТГО-склад промышленных отходов, представляет собой простейший вариант трансформируемой гермооболочки, к которому предъявляются самые мягкие требования. В принципе он может быть и негерметичным, не иметь каркаса и служить для складирования пакетов и коробок с отработанным и вышедшим из строя оборудованием и мусором для захоронения в акватории океана. Крепление грузов в МТГО-складе может осуществляться в типовых сотовых ячейках, снабженных шнуровками для фиксации грузов. Крепление МТГО-склада к ОС может осуществляться традиционным способом к одному из свободных портов или с помощью манипуляторов. После заполнения объема склада отходами, он стыкуется с отчаливающим от ОС грузовым кораблем типа «Союз», «Прогресс», «Клиппер», «Дрегон» и других, для сообщения ему тормозного импульса утилизации в океане. Учитывая, что стоимость аренды свободных объемов на орбитальной станции составляет около миллиона долларов в год за кубометр, доходы от размещения МТГО объемом 150 куб. м. на МКС могут составлять 150 млн. долларов в год, что обеспечивает окупаемость складского модуля за один год эксплуатации.MTGO-industrial waste warehouse, is the simplest version of a transformable containment, to which the mildest requirements are imposed. In principle, it can be leaky, not have a frame and serve for storing packages and boxes with used and out-of-order equipment and garbage for burial in the ocean. Fastening of goods in the MTGO-warehouse can be carried out in standard honeycomb cells equipped with lacing to fix the goods. The MTGO warehouse can be attached to the OS in the traditional way to one of the free ports or using manipulators. After filling the warehouse with waste, it is docked with a cargo ship of the Soyuz, Progress, Clipper, Dregon and others type sailing away from the OS to impart a braking impulse to its disposal in the ocean. Considering that the cost of renting free volumes at the orbital station is about a million dollars per year per cubic meter, the income from the placement of an MTGO with a volume of 150 cubic meters. m. on the ISS can be $ 150 million per year, which ensures the payback of the storage module for one year of operation.

МТГО-тренажерный зал, представляет собой демпфирующую конструкцию для снижения нагрузок на ОС при проведении тренировок и динамических движений космонавтов внутри станции. Медицинские требования к тренажерному залу достаточно высокие, соответствующие пилотируемому космическому объекту с усиленной вентиляцией и демпфированием колебаний от циклических местно-приложенных сил. Тренажерный зал снабжен велотренажерами, беговой дорожкой, комплектами тренажерных костюмов типа «Чибис» и т.д., размещаемых в сотовых ячейках-мешках на внутренней поверхности оболочки и на центральном каркасе. На центральном каркасе размещается также тренажер типа «Парное беличье колесо» для обеспечения космонавтов микрогравитацией в режиме парного встречного бега по дорожкам «беличьих колес». Зал снабжен необходимой диагностической медицинской аппаратурой для контроля физического состояния экипажа, физиотерапевтическим оборудованием для приема «кислородных коктейлей» и других процедур, в частности, массажеров, а также спортивных снарядов, типа бадминтон, мяч и др. При наличии непрочных конструкций, они могут быть ограждены сетками, которые могут служить и защитой от травм.MTGO-gym is a damping structure to reduce the load on the OS during training and dynamic movements of astronauts inside the station. The medical requirements for the gym are quite high, corresponding to a manned space object with enhanced ventilation and vibration damping from cyclic locally applied forces. The gym is equipped with exercise bikes, a treadmill, sets of training suits such as "Chibis", etc., placed in honeycomb bags on the inner surface of the shell and on the central frame. On the central frame there is also a simulator of the "Paired squirrel wheel" type to provide cosmonauts with microgravity in the mode of paired oncoming running along the tracks of "squirrel wheels". The hall is equipped with the necessary diagnostic medical equipment for monitoring the physical condition of the crew, physiotherapy equipment for taking "oxygen cocktails" and other procedures, in particular, massagers, as well as sports equipment such as badminton, ball, etc. If there are fragile structures, they can be fenced nets, which can also serve as protection against injury.

МТГО-столовая может быть совмещена с оранжереей и включать секции для выращивания съедобных культур в искусственном грунте и в аквариумах. В секциях для приема пищи размещаются холодильники, СВЧ печи, столы, кресла и средства фиксации и приспособления для приема пищи в невесомости. Здесь также могут использоваться центрифуги типа «беличье колесо» для приема пищи в условиях микрогравитации, как с мускульным приводом, так и с электроприводом колес, размещаемых по цилиндрическому контуру оболочки МТГО. Учитывая, что стоимость доставки грузов на орбиту составляет около 15000 долларов за килограмм, выращивание всего лишь одного килограмма продуктов в день обеспечивает экономию по данной статье расходов 5475000 долларов в год, что обеспечивает окупаемость модуля столовой-оранжереи примерно за пять лет.The MTGO dining room can be combined with a greenhouse and include sections for growing edible crops in artificial soil and in aquariums. The food intake sections house refrigerators, microwave ovens, tables, armchairs and fixing devices and devices for eating in zero gravity. Here, squirrel-wheel centrifuges can also be used for eating in microgravity conditions, both with a muscular drive and with an electric drive of wheels placed along the cylindrical contour of the MTGO shell. Considering that the cost of delivering cargo to orbit is about $ 15,000 per kilogram, growing just one kilogram of food per day saves $ 5,475,000 per year for this cost item, which provides a payback period for the canteen-greenhouse module in about five years.

Укрытия напланетных баз, по аналогии с крышами спортивных сооружений и выставочных салонов на Земле, могут представлять собой комбинированные ферменно-пленочные конструкции, с использованием на пленках специальных зеркальных, электростатических и других покрытий. При необходимости (по совместительству), они могут служить концентраторами солнечной и другой энергии, концентраторами слабых радиосигналов и прочее. Преимуществом многослойных полых конструкций является возможность заполнения их материалами, добываемыми на исследуемой (осваиваемой) планете пребывания, возможность наращивания массы заполнителя для повышения радиационной и микрометеороидной защищености по мере добычи и переработки необходимых местных материалов [11].Shelters on planetary bases, by analogy with the roofs of sports facilities and exhibition halls on Earth, can be combined truss-film structures, using special mirror, electrostatic and other coatings on the films. If necessary (in combination), they can serve as concentrators of solar and other energy, concentrators of weak radio signals, and so on. The advantage of multilayer hollow structures is the possibility of filling them with materials extracted on the studied (developed) host planet, the possibility of increasing the mass of the filler to increase radiation and micrometeoroid protection as the required local materials are extracted and processed [11].

Укрытия промышленной зоны напланетной базы, представляют собой специализированные укрытия в составе напланетных баз и обеспечивают более комфортные условия для работы космонавтов, обеспечивая рассеянное освещение, защиту от космической пыли и щадящий тепловой режим, увеличение сроков службы скафандров, ощущение большей безопасности и уюта персоналу для повышения производительности труда на осваиваемой планете.The shelters of the industrial zone on the planetary base are specialized shelters as part of the planetary bases and provide more comfortable working conditions for astronauts, providing diffused lighting, protection from space dust and a gentle thermal regime, an increase in the service life of spacesuits, a feeling of greater safety and comfort for personnel to increase productivity labor on the planet being mastered.

Расширения располагаемого обитаемого объема орбитальных станций, резервные помещения для обеспечения внутренней перекомпоновки орбитальной станции или экспедиционного комплекса в полете, так же как и специализированные помещения служат для этапных работ по перекомпоновке орбитальных средств (по принципу игры в «пятнашки») в процессе их развертывания, так как естественно первые модули будут иметь многофункциональное, многоцелевое назначение, постепенно преобразовываясь в целевые: научные, технологические, медицинские модули, с соответствующим целевым оснащением, размещаемым в унифицированных ячейках каркаса орбитального средства.Expansion of the available habitable space of the orbital stations, reserve rooms to ensure the internal re-arrangement of the orbital station or the expeditionary complex in flight, as well as specialized rooms are used for staged work on the re-arrangement of orbital means (according to the principle of playing "tag") in the process of their deployment, so Naturally, the first modules will have a multifunctional, multipurpose purpose, gradually transforming into target ones: scientific, technological, medical modules, with the appropriate target equipment, placed in unified cells of the orbital vehicle frame.

В перспективе возможно создание конференц-залов, киностудий орбитального или напланетного размещения, отличающихся большими диаметрами (8 метров и более), для размещения гостей орбитального средства, туристов, клиентов и пациентов космических санаториев, работников космических клиник, реализующих супероперации в условиях невесомости, киношников и космических корреспондентов.In the future, it is possible to create conference rooms, film studios for orbital or on-planet placement, differing in large diameters (8 meters or more), to accommodate guests of the orbital vehicle, tourists, clients and patients of space sanatoriums, workers of space clinics, realizing superoperations in zero gravity, filmmakers and space correspondents.

Несколько особняком стоят космические ангары и монтажно испытательные орбитальные космические комплексы, предназначенные для сборки и испытаний марсианского и других экспедиционных комплексов многомодульного типа или использующих ядерные двигатели, включение которых на Земле запрещено. Так как экспедиционные комплексы имеют массы более 500 тонн, ангары предлагается строить по каркасно-панельному принципу. Каркасы снабжаются унифицированными креплениями для размещения створок оболочки, с возможностью их закрытия и открытия при необходимости. Внутри и снаружи каркаса размещаются опорные замки и многочисленные манипуляторы для захвата и перемещения грузов и сборочных единиц. Сборка экспедиционного комплекса видимо будет производиться по продольной оси ангара, с постоянным контролем геометрических параметров собираемого объекта. Оболочка ангара обеспечивает комфортные условия для осуществления монтажных работ, мягкий режим термоциклирования, освещения, защищенности от микрометеороидов и радиации.Space hangars and assembly test orbital space complexes designed for the assembly and testing of Martian and other expeditionary complexes of a multi-module type or using nuclear engines, the inclusion of which is prohibited on Earth, stand somewhat apart. Since the expeditionary complexes have a mass of more than 500 tons, it is proposed to build hangars according to the frame-panel principle. The frames are supplied with unified fasteners for placing the shell flaps, with the possibility of closing and opening them if necessary. Inside and outside the frame, there are support locks and numerous manipulators for gripping and moving loads and assembly units. The assembly of the expeditionary complex will apparently be carried out along the longitudinal axis of the hangar, with constant control of the geometric parameters of the assembled object. The hangar shell provides comfortable conditions for installation work, soft thermal cycling, lighting, protection from micrometeoroids and radiation.

Трансформируемые экраны космического назначения могут быть использованы и для создания защитных сооружений на поверхностях планет и в открытом космосе.Transformable space screens can also be used to create protective structures on planetary surfaces and in outer space.

Напланетные экраны могут обеспечивать:On-planet screens can provide:

- увеличение радиационной защиты напланетного оборудования, и экипажа во время работы в открытом космосе;- an increase in the radiation protection of the planetary equipment and the crew during work in open space;

- увеличение микрометеороидной защищенности напланетного оборудования, и экипажа.- increasing the micrometeoroid protection of the planetary equipment and the crew.

Трансформируемые экраны [10] в открытом космосе могут служить дополнительными «зонтиками» ОС и будучи объединенными в крупногабаритные сооружения, могут формировать космические ДОКи (космические МИКи) для сборки и испытания и подготовки к отлету экспедиционных комплексов вплоть до формирования «сферы Дайсона». Аналогом таких сооружений и ангаров может служить концепция кампании Reaction Engine Ltd.Transformable screens [10] in open space can serve as additional OS “umbrellas” and, being combined into large-sized structures, can form space DOKs (space MICs) for assembly and testing and preparation for departure of expeditionary complexes up to the formation of a “Dyson sphere”. The concept of the Reaction Engine Ltd. campaign can serve as an analogue of such structures and hangars.

Для проведения испытаний и уточнения состава пакета МТГО необходимо создание опытных образов-демонстраторов многоцелевого трансформируемого орбитального модуля (МТОМ - вариант названия изобретения).To test and clarify the composition of the MTGO package, it is necessary to create prototype demonstrators of a multipurpose transformable orbital module (MTOM - a variant of the name of the invention).

Многоцелевой трансформируемый гермоотсек (МТГО) включает многослойный корпус, баки для воды и топлива, связанные между собой двигательную установку и пневмогидравлическую систему подачи топлива, солнечные батареи, гермоотсек, содержащий систему жизнеобеспечения, многоцелевой отсек полезной нагрузки и служебный отсек, при этом для повышения эффективности многослойный корпус МТГО выполнен с возможностью трансформирования, из лепестков радиационной защиты, метеороидной защиты. Кроме того для обеспечения развертывания внутри напланетных насыпей и пещер, лепестки радиационной защиты корпуса могут быть снабжены многослойными эластичными камерами с возможностью заполнения их водой. Кроме того, для повышения защищенности от космического мусора, в МТГО лепестки метеороидной защиты могут быть выполнены в виде слоистого пакета из металлических и полимерных сеток, при этом лепестки, расположенные по плоскостям стабилизации, снабжены соленоидами для стабилизации в геомагнитном поле, а осевой соленоид может иметь повышенную мощность для электродинамического изменения орбиты и сбора ферромагнитного мусора и орбитальных частиц для накопления массы МТГО на орбите для последующего использования его в качестве точки опоры тросовой транспортной системы.The multipurpose transformable pressurized compartment (MTGO) includes a multilayer hull, tanks for water and fuel, interconnected propulsion system and a pneumohydraulic fuel supply system, solar panels, a pressurized compartment containing a life support system, a multipurpose payload compartment and a service compartment, while multi-layer the body of the MTGO is made with the possibility of transformation, from the petals of radiation protection, meteoroid protection. In addition, to ensure deployment inside planetary embankments and caves, the radiation protection petals of the hull can be equipped with multilayer elastic chambers with the ability to fill them with water. In addition, in order to increase the protection against space debris, in the MTGO the meteoroid protection petals can be made in the form of a layered package of metal and polymer grids, while the petals located along the stabilization planes are equipped with solenoids for stabilization in the geomagnetic field, and the axial solenoid increased power for electrodynamic change of the orbit and collection of ferromagnetic debris and orbital particles for the accumulation of the mass of the MTGO in orbit for its subsequent use as a fulcrum of the tether transport system.

Устройство МТГО или МТОМ иллюстрируется чертежами на 5-ти листах, в количестве 11 рисунков, где показаны рисунки МТГО в сложенном и развернутом состоянии и результаты расчетов его эффективности (в скобках даны названия рисунков).The MTGO or MTOM device is illustrated by drawings on 5 sheets, in the amount of 11 figures, which show the MTGO figures in the folded and unfolded state and the results of calculations of its effectiveness (the names of the figures are given in brackets).

МТГО 1 в процессе выведения под обтекателем 2 РН «Ангара-А1» 3, показан на рис. 1 (МТГО в сложенном состоянии под головным обтекателем на ракете-носителе типа «Ангара А1») и рис. 3 (Общий вид опытного образца МТГО под обтекателем в транспортном положении).MTGO 1 in the process of launching under fairing 2 of the "Angara-A1" LV 3 is shown in Fig. 1 (MTGO folded under the head fairing on the "Angara A1" launch vehicle) and Fig. 3 (General view of the prototype MTGO under the fairing in the transport position).

МТГО, интегрированный с многоразовой одноступенчатой ракетой носителем (МОРН) типа «Корона» 4, показан на рис. 2 в сложенном состоянии, а на рис. 4 (Сечение МТГО на участке выведения) показано поперечное сечение сложенного МТГО.MTGO integrated with a reusable single-stage launch vehicle (MORN) of the Korona type 4 is shown in Fig. 2 when folded, and in fig. 4 (Section of the MTGO at the launch site) shows a cross-section of the folded MTGO.

Внешний вид развернутого экспериментального МТГО в орбитальном полете показан на рис. 5 (Внешний вид развернутого МТГО в автономном орбитальном полете), а в разрезе при проведении экспериментов с экспериментальным оснащением, на рис. 6 (МТГО в разрезе развернутый в орбитальном полете).The external view of the deployed experimental MTGO in orbital flight is shown in Fig. 5 (External view of the deployed MTGO in an autonomous orbital flight), and in a section during experiments with experimental equipment, in Fig. 6 (sectional MTGO deployed in orbital flight).

На рис. 7 (Вариант многослойной оболочки МТГО), показано сечение (разрез) многослойной оболочки МТГО, а на рис. 8 (Вид элементарной ячейки лепестка во вспененном состоянии) типовой вид ячейки 5 лепестка 6 МТГО.In fig. 7 (Variant of the multilayer MTGO shell), a section (section) of the multilayer MTGO shell is shown, and in Fig. 8 (View of the unit cell of the petal in the foamed state) Typical view of the cell 5 of the petal 6 MTGO.

На рис. 9 (Границы применимости МТГО исходя из располагаемых объемов под обтекателями унифицированного ряда РН «Ангара»), приведена диаграмма области применения МТГО, а на рис. 10 (Объемная эффективность применения МТГО) диаграмма сравнительной объемной эффективности обычных модулей типа «Салют», ФГБ и МТГО.In fig. 9 (The limits of applicability of the MTGO based on the volumes available under the fairings of the unified series of the "Angara" launch vehicle), a diagram of the area of application of the MTGO is shown, and Fig. 10 (Volumetric efficiency of the MTGO application) diagram of the comparative volumetric efficiency of conventional modules of the Salyut, FGB and MTGO type.

На рис. 11 (Экономическая эффективность МТГО в сравнении с традиционными модулями орбитальных станций) показана диаграмма экономической эффективности МТГО в сравнении со стандартными жесткими модулями.In fig. 11 (Cost-effectiveness of MHTS in comparison with traditional modules of orbital stations) shows a diagram of the cost-effectiveness of MHT in comparison with standard rigid modules.

Для решения многоцелевых задач и исследовательских работ, МТГО в сложенном состоянии может быть выведен на орбиту как интегрированным с МОРН типа «Корона» (не потребует обтекателя как на одноразовых РН), так и на РН типа «Ангара», «Протон» или «Союз».To solve multipurpose tasks and research works, the MTGO in the folded state can be launched into orbit as integrated with the MORN of the "Korona" type (it does not require a fairing on both disposable launch vehicles), and on the launch vehicles of the "Angara", "Proton" or "Soyuz" type ".

Внешняя оболочка 8 корпуса МТГО выполнена трансформируемой из складываемых многослойных лепестков-манипуляторов 6, обеспечивая многоразовость использования. В случае МОРН «Корона» МТГО могут быть развернуты в полете на орбите или после посадки на исследуемую планету, внутри баков МОРН, превращая ее в космическую или напланетную базу 7.The outer shell 8 of the MTGO body is made transformable from foldable multilayer petals-manipulators 6, ensuring reusability. In the case of the MORN "Corona", the MTHO can be deployed in flight in orbit or after landing on the planet under study, inside the MORN tanks, turning it into a space or planetary base 7.

Трансформируемый гермоотсек многократного применения, включает силовой корпус 9, на котором размещено целевое 10 и служебное оборудование 11, баки для воды 12 и топлива 13, двигательная установка 14, пневмогидравлическая система подачи топлива 15. Связанные между собой, энергоустановка 16, содержащая солнечную электростанцию (СЭС) 17, многоцелевой отсек полезной нагрузки 18 и служебный отсек 19, объединенные в сменную космическую платформу 20.A transformable pressurized compartment for reusable use, includes a power case 9, which houses the target 10 and service equipment 11, tanks for water 12 and fuel 13, a propulsion system 14, a pneumohydraulic fuel supply system 15. Interconnected, a power plant 16 containing a solar power plant (SPP ) 17, a multipurpose payload compartment 18 and a service compartment 19, combined into a removable space platform 20.

Предлагаемая конструкция МТГО (опытного образца-демонстратора, выводимого РН типа «Ангара» или МОРН «Корона»), предполагает функционирование на орбите и отработку всех основных систем МТГО.The proposed design of the MTGO (a prototype demonstrator of the launch vehicle of the "Angara" or MORN "Korona" type) assumes functioning in orbit and testing of all the main MTGO systems.

Способы развертывания МТГОWays to deploy MTGO

Рассматривая варианты отверждаемых термообработкой в полете многослойных оболочек МТГО, следует отметить, что формообразующий слой должен быть теплоизолирован от вакуума, рис. 7.Considering the options for multi-layer MHTO shells cured by heat treatment in flight, it should be noted that the forming layer must be thermally insulated from vacuum, Fig. 7.

Поскольку МТГО можно составлять из различных элементов, то предлагается вариант элементарных ячеек, из которых можно составить форму МТГО и которые в сложенном состоянии занимают небольшой объем.Since the MTGO can be composed of various elements, a variant of the elementary cells is proposed, from which the shape of the MTGO can be made and which, when folded, occupy a small volume.

При формировании конечной структуры модуля МТГО происходит их предварительный наддув, затем, при необходимости, изменение состояния материала находящегося в них (отверждение, вспенивание). Данные элементарные формы используются в составе оболочки МТГО.When the final structure of the MTGO module is formed, they are pre-pressurized, then, if necessary, the state of the material in them changes (curing, foaming). These elementary forms are used in the composition of the MTGO shell.

Ячейка оболочка МТГО представляет собой полый многослойный элемент, внутри которого выложен материал 22 изменяющий свои свойства под технологическим воздействием и дополнительно прошитый/проклеенный вставками для сохранения своей формы в процессе предварительного наддува.The MTGO casing cell is a hollow multilayer element, inside of which there is a material 22 that changes its properties under technological influence and is additionally sewn / glued with inserts to maintain its shape during the pre-pressurization process.

Способ формообразования 1: После технологического наддува предлагается подогрев различными теплонагревающими элементами (ТЭН) 23, в частности СВЧ воздействием, расположенными внутри модуля. Материалы оболочки активируются за счет тепла, теплоизоляция 24 удерживает тепло внутри ячеек, порошок пенопласта 25 (закрепленный между 2-мя пленками полиэтилена в виде порций) поглощает тепло, плавится (температура 800С), а при дальнейшем повышении температуры вспенивается. При дальнейшей выдержки при повышенной температуре (например до 150°С) происходит окончательное отверждение вспененного пенопласта и повышение его механических характеристик. Стеклоткань 26 пропускает летучие газы, образующиеся в процессе вспенивания.Forming method 1: After technological pressurization, heating is proposed by various heat-heating elements (TEN) 23, in particular by microwave action, located inside the module. The shell materials are activated by heat, the thermal insulation 24 retains heat inside the cells, the foam powder 25 (fixed between 2 polyethylene films in the form of portions) absorbs heat, melts (temperature 80 ° C), and foams with a further increase in temperature. With further exposure at an elevated temperature (for example, up to 150 ° C), the final curing of the expanded foam occurs and its mechanical characteristics increase. Glass fabric 26 allows volatile gases formed during foaming to pass through.

В качестве источника 23 тепла могут быть применены нагревательные элементы в виде электропростыней 29 Брестского завода электроприборов или продувка модуля горячими газами наддува из топливных баков.As a source of heat 23, heating elements in the form of electric sheets 29 of the Brest plant of electrical appliances or purging the module with hot pressurization gases from fuel tanks can be used.

Полный цикл (время от активации материалов до набора конечных механических характеристик за счет выдержки при повышенных температурах) может оставлять от 5-6 часов до суток;A full cycle (time from the activation of materials to a set of final mechanical characteristics due to exposure at elevated temperatures) can leave from 5-6 hours to a day;

Минусы: использования вспенивающихся и отверждающихся в условиях микрогравитации материалов:Cons: Using foaming and microgravity curing materials:

- вариабельность (процесс в земных условиях пока не научились просчитать математически, а в условиях микрогравитации он усложняется);- variability (the process under terrestrial conditions has not yet learned to calculate mathematically, but under microgravity conditions it becomes more complicated);

- необратимость процесса, не позволяет осуществлять обратное складывание трансформера.- irreversibility of the process, does not allow reverse folding of the transformer.

Исполнение оболочки в сечении показано на рис. 7. В отверждаемой оболочке применимо использование материалов, приведенных в табл. 2.The section view of the shell is shown in Fig. 7. In the curable shell, the use of materials given in table is applicable. 2.

Figure 00000002
Figure 00000002

Способ формообразования 2 - обыкновенный наддув оболочки газами наддува кислородного бака (кислород + гелий) после выведения верхней ступени РН или МОРН типа «Корона» на орбиту. Обратное складывание МТОМ осуществляется по принципу зонта-автомата. Напланетные МТГО снабжаются на своей поверхности карман-мешками для заполнения местным грунтом для повышения радиационной и метеороидной защищенности. Применимые в этом способе материалы МТГО приведены в табл. 3.Forming method 2 - ordinary pressurization of the shell with pressurized gases of the oxygen tank (oxygen + helium) after the upper stage of the LV or MORN of the "Corona" type is injected into orbit. The reverse folding of the MTOM is carried out according to the principle of an automatic umbrella. Non-planetary MTGOs are supplied on their surface with pocket-bags for filling with local soil to increase radiation and meteoroid protection. Applicable in this method, materials MTGO are given in table. 3.

Figure 00000003
Figure 00000003

Для МТГО в качестве МТОМ а рисунках 5 и 6 показаны элементы, обеспечивающие автономную работу (эксплуатацию) модуля, например в качестве демонстратора: технологический люк верхний 32, который может быть снабжен стыковочным агрегатом, коническая юбка верхняя 33, панели интерьера 34, силовой каркас 35, система наддува 36 оболочки, командно-измерительная система с системой телеметрического контроля 37, приемопередающее устройство 38, технологический люк нижний 39, снабженный стыковочным агрегатом, коническая юбка нижняя 40, трехосный соленоид 41 ориентации и стабилизации, который может быть встроен в состав лепестков или на силовом каркасе модуля, а также осевой соленоид 42 повышенной мощности для электродинамического изменения орбиты МТОМ и накопления орбитальной ферромагнитной массы на модуле.For MTGO as a MTOM, Figures 5 and 6 show the elements that ensure the autonomous operation (operation) of the module, for example, as a demonstrator: upper technological hatch 32, which can be equipped with a docking unit, upper conical skirt 33, interior panels 34, load-bearing frame 35 , shell pressurization system 36, command and measurement system with telemetry control system 37, transceiver 38, lower technological hatch 39, equipped with a docking unit, lower conical skirt 40, triaxial orientation and stabilization solenoid 41, which can be built into the petals or on power frame of the module, as well as an axial solenoid 42 of increased power for electrodynamic change of the MTOM orbit and accumulation of the orbital ferromagnetic mass on the module.

На диаграммах 9-11 отмечены следующие сравнительные характеристики стандартных модулей и МТОМ: располагаемый полезный объем 43 стандартного модуля, возможный объем 44 трансформируемого модуля, объем 45 зоны полезных грузов под обтекателем РН, цена пуска РН 46, цена классического модуля 47, коммерческая цена годовой аренды объема модуля в год 48, цена трансформируемого модуля 49 и удорожание 50 трансформера по отношению к стандартному модулю, цена аренды МТГО 51.Diagrams 9-11 show the following comparative characteristics of standard modules and MTOM: available useful volume of 43 standard modules, possible volume of 44 convertible modules, volume of 45 payload zones under the LV fairing, launch price of LV 46, price of classic module 47, commercial price of an annual lease the volume of the module per year 48, the price of the transformable module 49 and the rise in the cost of the 50 transformer in relation to the standard module, the rental price of the MTGO 51.

Оценка эффективности применения трансформируемых конструкций по сравнению с традиционными конструкциями.Evaluation of the effectiveness of the use of transformable structures in comparison with traditional structures.

В зависимости от вариантов применения трансформируемых конструкций они имеют перечисленные выше преимущества и недостатки по сравнению с традиционными ОС. Рассмотрим несколько вариантов использования надувных космических отсеков и дадим качественную и экономическую оценку преимуществ надувных конструкций.Depending on the applications of transformable structures, they have the advantages and disadvantages listed above in comparison with traditional OS. Consider several options for using inflatable space compartments and give a qualitative and economic assessment of the advantages of inflatable structures.

Применение трансформируемых конструкций имеет следующие преимущества в использовании при разработке конструкций орбитальных и напланетных станций [5-7]:The use of transformable structures has the following advantages in the development of structures for orbital and non-planetary stations [5-7]:

- меньший объем груза при выведении на орбиту по сравнению с «жесткими» модулями и, как следствие, использование носителей более легкого класса для вывода модулей требуемых габаритов;- a smaller volume of cargo during launching into orbit in comparison with "rigid" modules and, as a consequence, the use of carriers of a lighter class for launching modules of the required dimensions;

- получение орбитальных модулей больших габаритов и объема, чем «жесткие» модули;- obtaining orbital modules of larger dimensions and volume than "hard" modules;

- простота развертывания;- ease of deployment;

- надувные модули могут обеспечить более высокий уровень защиты от неблагоприятных космических факторов;- inflatable modules can provide a higher level of protection against adverse space factors;

- дешевизна в производстве (после освоения технологий).- low cost in production (after mastering technologies).

Так, например, на РН «Ангара А5» при одной и той же стоимости запуска, может быть выведен как стандартный модуль типа ФГБ диаметром 4 метра и объемом около 120 куб метров, так и МТГО диаметром 8 метров и объемом 470 куб. метров. Дополнительный доход сдачи в аренду дополнительных объемов может составлять свыше 300 млн. долларов в год, что обеспечивает окупаемость МТГО за один год.So, for example, on the "Angara A5" launch vehicle at the same launch cost, both a standard FGB-type module with a diameter of 4 meters and a volume of about 120 cubic meters, and an MTGO with a diameter of 8 meters and a volume of 470 cubic meters can be launched. meters. Additional income from leasing additional volumes can be more than $ 300 million per year, which ensures payback of MTGO in one year.

Эффективность крупногабаритных сооружений - трансформеров может быть повышена размещением на их поверхности пленочных солнечных батарей (СБ). На типовом модуле диаметром 8 метров, выводимом на РН «Протон-М» или «Ангара-А5», можно свободно разместить СБ площадью 200 кв. метров. При эффективной площади 80 кв. метров СБ может обеспечивать в среднем 8 квт. электрической мощности. Учитывая, что стоимость ресурсов электроэнергии на борту МКС составляет 2000 долларов за кВт/час., мы можем получать доходы от аренды свободных источников энергии в размере 140 млн. долларов в год, что окупает модуль за один год.The efficiency of large-sized structures - transformers can be increased by placing film solar cells (SB) on their surface. On a typical module with a diameter of 8 meters, displayed on the "Proton-M" or "Angara-A5" LV, it is possible to freely place an SB with an area of 200 sq. meters. With an effective area of 80 sq. meters SB can provide an average of 8 kW. electrical power. Considering that the cost of electricity resources on board the ISS is $ 2,000 per kW / hour, we can receive income from renting free energy sources in the amount of $ 140 million per year, which pays for the module in one year.

Рассмотрим эффективность МТГО приведенных на рис 4, применительно к возможностям, обеспечиваемым создаваемым унифицированным рядом РН типа «Ангара», показанным в табл. 2. Видно, что один МТГО по объему заменяет до 4-х стандартных модулей, что, несмотря на относительную дороговизну трансформера, обеспечивает снижение затрат на создание требуемого объема космического комплекса за счет уменьшения количества запускаемых РН.Let us consider the effectiveness of the MTGO shown in Fig. 4 in relation to the capabilities provided by the unified series of "Angara" type launch vehicles shown in Table. 2. It can be seen that one MTGO in terms of volume replaces up to 4 standard modules, which, despite the relative high cost of the transformer, reduces the cost of creating the required volume of the space complex by reducing the number of launch vehicles.

Для оценки оптимальности МТГО в качестве показателя эффективности используем следующие показатели:To assess the optimality of MTGO, we use the following indicators as an indicator of efficiency:

- объем МТГО при выведении на РН,- the volume of MTGO at launch to the launch vehicle,

- объем МТГО в орбитальном полете,- the volume of the MTGO in orbital flight,

- коммерческий потенциал создаваемых свободных объемов МТГО на орбите,- the commercial potential of the created free volumes of MTGO in orbit,

- коммерческий потенциал продажи электроэнергии СБ, размещаемых на свободной внешней поверхности МТГО.- the commercial potential for the sale of electricity by SB located on the free outer surface of the MTGO.

Границы применимости трансформируемых конструкций.The limits of applicability of transformable structures.

Перспективность трансформируемых модулей зависит от рациональных способов их использования в практической космонавтике. Выше были представлены описания вариантов орбитальных средств и напланетных сооружений с использованием МТГО, очерчивающих предварительные границы применимости трансформируемых конструкций.The prospects of transformable modules depend on the rational ways of using them in practical astronautics. Above, descriptions of options for orbital vehicles and on-planet structures using MTGO were presented, outlining the preliminary boundaries of applicability of transformable structures.

Большие габаритные размеры развертываемых сооружений, обеспечивают большие возможности в части обеспечения свободных объемов, опорных поверхностей в космическом пространстве, что расширяет коммерческое применение орбитальных средств с такими модулями.Large overall dimensions of deployable structures provide great opportunities in terms of providing free volumes, support surfaces in outer space, which expands the commercial use of orbital vehicles with such modules.

Из табл. 4 видна граница применимости МТГО, связанная с возможностями РН по грузоподъемности и располагаемым объемам под обтекателями (вариантов РН типа «Ангара», «Союз», «Протон» и «Корона»).From table. 4 shows the limit of applicability of the MTGO, associated with the capabilities of the launch vehicle in terms of carrying capacity and available volumes under the fairings (versions of the launch vehicle of the "Angara", "Soyuz", "Proton" and "Korona" types).

Figure 00000004
Figure 00000004

Figure 00000005
Figure 00000005

Границы применимости МТГО показаны на рис 9 по оси «X», а оценка объемной и экономической эффективности МТГО показана на диаграммах рис. 10 и 11.The limits of applicability of the MTGO are shown in Fig. 9 along the "X" axis, and the assessment of the volumetric and economic efficiency of the MTGO is shown in the diagrams in Fig. 10 and 11.

Проведенный анализ позволяют отметить основные преимущества трансформируемых конструкций:The analysis performed allows us to note the main advantages of transformable structures:

1) Малые габариты при выведении,1) Small dimensions when withdrawing,

2) Большие габариты после развертывания в месте использования.2) Large dimensions after deployment at the site of use.

Так, если мы строим стандартные модули, например Многоцелевой лабораторный модуль (МЛМ) надувного типа, то, исходя из необходимого уровня радиационной защищенности внутри оболочки модуля, по стартовой массе он практически такой же и мы вынуждены использовать ту же РН. То есть на доставке на орбиту мы не выигрываем, а на развертывании теряем на высокой стоимости материалов оболочки и сложной технологии раскрытия. Однако для обеспечения орбитального объема достигаемого в МТГО необходимо запустить четыре стандартных модуля, что дороже на суммарную стоимость пуска трех РН.So, if we build standard modules, for example, an inflatable multipurpose laboratory module (MLM), then, based on the required level of radiation protection inside the module shell, it is practically the same in terms of launch mass and we are forced to use the same launch vehicle. That is, we do not win on delivery to orbit, but on deployment we lose on the high cost of shell materials and complex deployment technology. However, to ensure the orbital volume achieved in the MTGO, it is necessary to launch four standard modules, which is more expensive by the total cost of launching three LVs.

Если мы создаем нестандартные жесткие модули большого объема, то для их выведения потребуется создать новую ракету, а складной модуль мы можем упаковать в стандартную КГЧ. Тогда экономия состоит в отсутствии затрат на создание новой РН, составляющих десятки миллиардов рублей и получении дополнительных объемов на орбитальных средствах, имеющих коммерческую удельную стоимость аренды около 1 млн. долларов за каждый кубометр в год.If we create non-standard rigid modules of a large volume, then in order to launch them, we will need to create a new rocket, and we can pack the folding module into a standard CHS. Then the savings consist in the absence of costs for creating a new launch vehicle, amounting to tens of billions of rubles and obtaining additional volumes on orbital vehicles with a commercial unit rental cost of about $ 1 million per cubic meter per year.

Что касается критериев эффективности, то при этом мы улучшаем критерий относительной стоимости выведения кубометра объема ОС, так как если объем при развертывании МТГО увеличивается в четыре раза, то, соответственно, удельная стоимость выведения объема снижается в четыре раза.As for the efficiency criteria, we are improving the criterion of the relative cost of removing a cubic meter of the OS volume, since if the volume increases by four times during the deployment of the MTGO, then, accordingly, the unit cost of removing the volume decreases four times.

Большие габаритные размеры развертываемых сооружений, обеспечивают большие возможности в части обеспечения свободных объемов, опорных поверхностей в космическом пространстве, что расширяет коммерческое применение орбитальных средств с такими модулями.Large overall dimensions of deployable structures provide great opportunities in terms of providing free volumes, support surfaces in outer space, which expands the commercial use of orbital vehicles with such modules.

Так, например, на РН «Ангара А5» при одной и той же стоимости запуска, может быть выведен как стандартный модуль типа «Алмаз», «Салют», ФГБ, МЛМ, НЭМ диаметром 4 метра и объемом около 120 куб м. так и надувной модуль диаметром 8 метров и объемом 420 куб. метров. Стоимость аренды разницы в объемах может составлять 300 млн. долларов в год, что обеспечивает окупаемость МТГО за один год. Доходы от аренды такого МТГО за 10 лет эксплуатации могут составить 3 млрд. долларов по объему и 1400 млн. долларов за счет свободных ресурсов электроэнергии, обеспечиваемых размещением на поверхности трансформера пленочных СБ.So, for example, on the "Angara A5" LV with the same launch cost, it can be displayed as a standard module of the "Almaz", "Salyut", FGB, MLM, NEM type with a diameter of 4 meters and a volume of about 120 cubic meters. inflatable module with a diameter of 8 meters and a volume of 420 cubic meters. meters. The lease cost of the difference in volumes can be $ 300 million per year, which ensures the payback of MTGO in one year. Income from the lease of such a MTGO for 10 years of operation can amount to $ 3 billion in volume and $ 1,400 million due to free energy resources provided by the placement of film SB on the surface of the transformer.

При создании космических ДОКов, например, по концепции кампании Reaction Engine Ltd [15], для сборки крупногабаритных экспедиционных космических комплексов, без трансформеров, к которым необходимо отнести и надувные космические сооружения, не обойтись.When creating space DOKs, for example, according to the concept of the Reaction Engine Ltd campaign [15], for the assembly of large-size expeditionary space complexes, transformers, which must also include inflatable space structures, cannot be dispensed with.

Расчет реализуемости операций выведения МТГО, интегрированной с МОРН типа «Корона» на опорную орбиту вокруг Земли и возможности взлета и посадки взлетно-посадочного МТГО, интегрированного с МТЭМ или МОРН на Луне приведены в расчетных таблицах автора 5, 6 и 7.The calculation of the feasibility of the operations of launching the MTGO integrated with the MORN of the "Korona" type into the reference orbit around the Earth and the possibility of takeoff and landing of the takeoff and landing MTGO integrated with the MTEM or MORN on the Moon are given in the author's calculation tables 5, 6 and 7.

Figure 00000006
Figure 00000006

Так как потребная характеристическая скорость выхода МОРН на опорную орбиту составляет около 9270 м/с, из таблицы 5 видно, что даже без использования двигателя с центральным телом, предлагаемый упрощенный МОРН выходит на орбиту Земли в одноступенчатом исполнении на трехкомпонентных ЖРД при использовании трехкомпонентного топлива (керосин + кислород + водород). При этом потребная сухая масса конструкции МОРН (баки, КМДУ, БО) может составить 53,7 т, а масса, располагаемая для целевых бортовых систем МТЭМ, МТГО или доставляемых компонентов, - 10,3 т, то есть лучше, чем на одноразовой многоступенчатой РН «Союз-5».Since the required characteristic speed of the MORN entering the reference orbit is about 9270 m / s, it can be seen from Table 5 that even without using an engine with a central body, the proposed simplified MORN enters the Earth's orbit in a single-stage design on three-component liquid-propellant engines using three-component fuel (kerosene + oxygen + hydrogen). At the same time, the required dry mass of the MORN structure (tanks, KMDU, BO) can be 53.7 tons, and the mass available for the target on-board systems MTEM, MTGO or delivered components - 10.3 tons, that is, better than on a one-time multi-stage LV "Soyuz-5".

Figure 00000007
Figure 00000007

Из таблицы 6 видно, что даже без использования новых физических принципов взлетно-посадочный МОРН типа «Корона», дозаправленный на окололунной орбите или на Луне обычной водой, реализует выведение на окололунную орбиту (Характеристическая скорость взлета с Луны = 1800 м/с) и посадку с окололунной орбиты на Луну (Потребная характеристическая скорость посадки на Луну = 1900 м/с).Table 6 shows that even without the use of new physical principles, the takeoff and landing MORN of the "Corona" type, refueled in a circumlunar orbit or on the Moon with ordinary water, implements launching into a circumlunar orbit (Characteristic takeoff speed from the Moon = 1800 m / s) and landing from a circumlunar orbit to the Moon (Required characteristic speed of landing on the Moon = 1900 m / s).

Figure 00000008
Figure 00000008

Из таблицы 7 видно, что располагаемый резерв массы МТЭМ-трансформера для размещения рассматриваемого в описании МТГО и экспериментального оборудования МТГО может составить около 15 тонн.Table 7 shows that the available mass reserve of the MTEM-transformer to accommodate the MTGO and experimental equipment of the MTGO considered in the description can be about 15 tons.

В зависимости от достигаемого весового совершенства и технологического уровня к моменту постройки МТГО, он может иметь различную комплектацию, в соответствии с пунктами патентной формулы, включая возможность применения двигателя на новых физических принципах.Depending on the achieved weight perfection and technological level at the time of construction of the MTGO, it can have various configurations, in accordance with the claims of the patent formula, including the possibility of using the engine on new physical principles.

Иными словами, многоцелевой трансформируемый гермоотсек включает корпус, баки для воды и топлива, связанные между собой двигательную установку и пневмогидравлическую систему подачи топлива, солнечные батареи, гермоотсек, содержащий систему жизнеобеспечения, многоцелевой отсек полезной нагрузки и служебный отсек, при этом многослойный наружный корпус МТГО выполнен с возможностью трансформирования, из лепестков радиационной защиты, метеороидной защиты.In other words, the multipurpose transformable pressurized compartment includes a hull, tanks for water and fuel, interconnected propulsion system and a pneumohydraulic fuel supply system, solar panels, a pressurized compartment containing a life support system, a multipurpose payload compartment and a service compartment, while the multilayer outer housing of the MTGO is made with the possibility of transformation, from the petals of radiation protection, meteoroid protection.

Кроме того, для обеспечения развертывания внутри напланетных пещер и повышения радиационной защищенности, лепестки радиационной защиты корпуса выполнены многослойными из эластичных камер для заполнения водой, а для повышения защищенности от космического мусора, метеороидная защита выполнены в виде слоистого пакета из металлических и полимерных сеток.In addition, to ensure deployment inside planetary caves and increase radiation protection, the radiation protection petals of the hull are made of multilayer from elastic chambers for filling with water, and to increase protection from space debris, meteoroid protection is made in the form of a layered package of metal and polymer meshes.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение эффективности освоения космоса и расширение арсенала средств для использования в космонавтике.The technical result of the claimed invention is to increase the efficiency of space exploration and expand the arsenal of tools for use in astronautics.

Выводы:Conclusions:

Предложение эффективнее аналогов, в частности: обеспечивает многоразовое решение нескольких задач, дешевле, обеспечивает возможность складывания и возвращения.The offer is more efficient than analogues, in particular: it provides a reusable solution to several tasks, is cheaper, provides the ability to fold and return.

Figure 00000009
Figure 00000009

ЛитератураLiterature

1. Интернет-ресурс, МКС история, TransHab Concept.1. Internet resource, ISS history, TransHab Concept.

2. Интернет-ресурс, www.ru.wikipedia.org/wiki/Genesis_I, Наутилус-Х,2. Internet resource, www.ru.wikipedia.org/wiki/Genesis_I, Nautilus-X,

3. Интернет-ресурс, Леонид Попов, Первый орбитальный отель должен поспеть до срока, 5 февраля 2008,3. Internet resource, Leonid Popov, The first orbital hotel should be in time before the deadline, February 5, 2008,

4. Научно-технический журнал "Вестник" ФГУП НПО им. С.А. Лавочкина. (13), 2/2012, стр. 5.4. Scientific and technical journal "Vestnik" FSUE NPO im. S.A. Lavochkin. (13), 2/2012, p. 5.

5. Богданов В.П., Пичхадзе К.М., Финченко В.С. Анализ параметров эффективности использования спускаемых аппаратов с надувным тормозным устройством // Сборник научных трудов НПО им. С.А. Лавочкина. Российская академия космонавтики им. К.Э. Циолковского. Выпуск 4, 2002, с. 63-70.5. Bogdanov V.P., Pichkhadze K.M., Finchenko V.S. Analysis of the efficiency parameters for the use of descent vehicles with an inflatable braking device // Collection of scientific works of NPO im. S.A. Lavochkin. Russian Academy of Cosmonautics. K.E. Tsiolkovsky. Issue 4, 2002, p. 63-70.

6. Интернет ресурс.«Надувная башня может достать до космоса».6. Internet resource "An inflatable tower can reach space."

7. Патент № (RU 2381535) Придание жесткости надувным развертываемым структурам, в частности, для использования в космосе.7. Patent No. (RU 2381535) Stiffening inflatable deployable structures, in particular, for use in space.

8. Патент №2210798 Композиция и способ ее отверждения. Изобретение относится к основно-катализируемым отверждаемым композициям на основе эпоксидных соединений.8. Patent No. 2210798 Composition and method of its curing. The invention relates to base-catalyzed curable compositions based on epoxy compounds.

9. Патент №2408627 Свободная от сурьмы фотоотверждаемая полимерная композиция и трехмерное изделие.9. Patent No. 2408627 Antimony-free photocurable resin composition and three-dimensional article.

10. Бельков Алексей Викторович «Крупногабаритный космический рефлектор надувного типа», Национальный исследовательский «Томский государственный университет» (Томск).10. Belkov Aleksey Viktorovich “Large-sized space reflector of inflatable type”, National Research “Tomsk State University” (Tomsk).

11. А.С. Гвамичава, В.А. Кошелев Строительство в космосе. - М.: Знание, 1984 - 64 с., ил. - (Новое в жизни, науке, технике. Сер. «Космонавтика, астрономия»; №9).11. A.S. Gvamichava, V.A. Koshelev Building in space. - M .: Knowledge, 1984 - 64 p., Ill. - (New in life, science, technology. Ser. "Cosmonautics, astronomy"; No. 9).

12. ТУ 5952-001-17547599-94, Ткань облицовочная ТСОН-СОТМ-«бц».12. TU 5952-001-17547599-94, Facing fabric TSON-SOTM- "bts".

13. ОСТ 92-1380-83, ЭВТИ-И, -2И, -Е.13. OST 92-1380-83, EVTI-I, -2I, -E.

14. ТУ МТИ №6-72, Сетеполотно СС-1РУ-4-9х9.14. TU MTI No. 6-72, Setepolotno SS-1RU-4-9x9.

15. Концепции ДОКов, кампании Reaction Engine Ltd для сборки марсианского экспедиционного комплекса с помощью «Скайлона».15. Concepts of MLCs, Reaction Engine Ltd's campaign for assembling a Martian expeditionary complex using Skylon.

Figure 00000010
Figure 00000010

Figure 00000011
Figure 00000011

Claims (3)

1. Многоцелевой трансформируемый гермоотсек (МТГО), включающий многослойный корпус, баки для воды и топлива, связанные между собой двигательную установку и пневмогидравлическую систему подачи топлива, солнечные батареи, гермоотсек, содержащий систему жизнеобеспечения, многоцелевой отсек полезной нагрузки и служебный отсек, отличающийся тем, что многослойный корпус МТГО выполнен с возможностью трансформирования, из лепестков радиационной защиты, метеороидной защиты.1. Multipurpose transformable pressurized compartment (MTGO), including a multilayer hull, tanks for water and fuel, interconnected propulsion system and pneumohydraulic fuel supply system, solar batteries, pressurized compartment containing a life support system, a multipurpose payload compartment and a service compartment, characterized by that the multilayer body of the MTGO is made with the possibility of transformation, from radiation protection petals, meteoroid protection. 2. МТГО по п. 1, отличающийся тем, что лепестки радиационной защиты корпуса снабжены многослойными эластичными камерами с возможностью заполнения водой.2. MTGO according to claim 1, characterized in that the petals of the radiation protection of the housing are equipped with multilayer elastic chambers with the possibility of filling with water. 3. МТГО по п. 1, отличающийся тем, лепестки метеороидной защиты выполнены в виде слоистого пакета из металлических и полимерных сеток, при этом лепестки, расположенные по плоскостям стабилизации, снабжены соленоидами, а осевой соленоид имеет повышенную мощность.3. MTGO according to claim 1, characterized in that the petals of the meteoroid protection are made in the form of a layered package of metal and polymer grids, while the petals located along the stabilization planes are equipped with solenoids, and the axial solenoid has increased power.
RU2019122043A 2019-07-12 2019-07-12 Multi-purpose transformable hermetic compartment RU2736982C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019122043A RU2736982C1 (en) 2019-07-12 2019-07-12 Multi-purpose transformable hermetic compartment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019122043A RU2736982C1 (en) 2019-07-12 2019-07-12 Multi-purpose transformable hermetic compartment

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2736982C1 true RU2736982C1 (en) 2020-11-23

Family

ID=73543754

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019122043A RU2736982C1 (en) 2019-07-12 2019-07-12 Multi-purpose transformable hermetic compartment

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2736982C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2773962C1 (en) * 2021-06-08 2022-06-14 Игорь Евгеньевич Никулин Assembly of unified mobile space modules and a method for creating a structure from them that allows it to land on the lunar surface, followed by division into separate modules for autonomous movement on the lunar surface.

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5354784A (en) * 1992-08-10 1994-10-11 Arakawa Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha Cyclopentadienyliron complex salt, process for preparing the same and photopolymerizable composition containing the same
RU107765U1 (en) * 2011-03-24 2011-08-27 Василий Михайлович Короткий THE BLOCKS "SIBERIA"
RU2511500C2 (en) * 2011-12-19 2014-04-10 Олег Владимирович Анисимов Aerostatic airborne vehicle (versions)
RU2652423C1 (en) * 2017-03-14 2018-04-26 Екатерина Николаевна Солоухина Vtol aircraft (e.n. solukhina's craft)

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5354784A (en) * 1992-08-10 1994-10-11 Arakawa Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha Cyclopentadienyliron complex salt, process for preparing the same and photopolymerizable composition containing the same
RU107765U1 (en) * 2011-03-24 2011-08-27 Василий Михайлович Короткий THE BLOCKS "SIBERIA"
RU2511500C2 (en) * 2011-12-19 2014-04-10 Олег Владимирович Анисимов Aerostatic airborne vehicle (versions)
RU2652423C1 (en) * 2017-03-14 2018-04-26 Екатерина Николаевна Солоухина Vtol aircraft (e.n. solukhina's craft)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2773962C1 (en) * 2021-06-08 2022-06-14 Игорь Евгеньевич Никулин Assembly of unified mobile space modules and a method for creating a structure from them that allows it to land on the lunar surface, followed by division into separate modules for autonomous movement on the lunar surface.
RU228607U1 (en) * 2024-03-06 2024-09-05 Максим Олегович Михайлов Multifunctional folding module of spherical shape

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Cadogan et al. Inflatable composite habitat structures for lunar and mars exploration
Seedhouse Bigelow aerospace
Donahue Space Launch System Capabilities with a New Large Upper Stage
Lewis Space in the 21st Century
Häuplik-Meusburger et al. Deployable lunar habitation design
RU2736982C1 (en) Multi-purpose transformable hermetic compartment
Borowski et al. Artificial gravity vehicle design option for NASA's human Mars mission using'bimodal'NTR propulsion
Kondyurin Design and Fabrication of Large Polymer Constructions in Space
Valle et al. System Integration Comparison Between Inflatable and Metallic Spacecraft Structures
Benton et al. Conceptual space vehicle architecture for human exploration of mars, with artificial gravity and mini-magnetosphere crew radiation shield
Seedhouse et al. Expandable module technologies
Nicogossian Space Biology and Medicine: Space and its exploration
Benton Spaceship Discovery-NTR Vehicle Architecture for Human Exploration of the Solar System
Grande Preliminary analysis of innovative inflatable habitats for Mars surface missions
Benton Spaceship Discovery-Vehicle architecture for human exploration of Moon, Mars, and beyond
Arney et al. HAVOC: High Altitude Venus Operational Concept-An Exploration Strategy for Venus
Benton Crew and Cargo Landers for Human Exploration of Mars-Vehicle System Design
Bannova Rationale for Using Inflatable Structures for Habitable Surface Elements and Limitations Associated with Them
Benton Conceptual Design of Crew Exploration Lander for Asteroid Ceres and Saturn Moons Rhea and Iapetus
Griebel Reaching High Altitudes on Mars With an Inflatable Hypersonic Drag Balloon
Benton Conceptual common modular design for crew and cargo landers and deep space vehicles for human exploration of the solar system
Häuplik-Meusburger et al. Habitation and Design Concepts
Benton Crew Exploration Lander for Ganymede, Callisto, and Earth's Moon: Vehicle System Design
Häuplik-Meusburger et al. The Interesting Challenges of Designing for Humans in Space
RAMPINI et al. Preliminary analysis of innovative inflatable habitats for Mars surface missions