RU2747888C1 - Launch complex and method for launching light and medium-class space rockets without using the 1st stage - Google Patents

Launch complex and method for launching light and medium-class space rockets without using the 1st stage Download PDF

Info

Publication number
RU2747888C1
RU2747888C1 RU2020134274A RU2020134274A RU2747888C1 RU 2747888 C1 RU2747888 C1 RU 2747888C1 RU 2020134274 A RU2020134274 A RU 2020134274A RU 2020134274 A RU2020134274 A RU 2020134274A RU 2747888 C1 RU2747888 C1 RU 2747888C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
shaft
water
launch
capsule
mine
Prior art date
Application number
RU2020134274A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Федорович Шаповалов
Original Assignee
Николай Федорович Шаповалов
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 Николай Федорович Шаповалов filed Critical Николай Федорович Шаповалов
Priority to RU2020134274A priority Critical patent/RU2747888C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2747888C1 publication Critical patent/RU2747888C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64GCOSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G5/00Ground equipment for vehicles, e.g. starting towers, fuelling arrangements

Abstract

FIELD: space rockets.
SUBSTANCE: group of inventions relates to ground complexes for launching space rockets. The launch complex includes a vertical shaft, in the lower part of which there are conical charges of solid propellant surrounded by water, and slotted holes for horizontal injection of water into the shaft. Above the shaft, there are annular cavities for water. The mine contains a solid-propellant upper stage with a capsule installed on it, which includes a launch vehicle and a payload. When the rockets are launched, due to the combustion of the fuel of the conical charges and the engine of the upper stage, a large amount of dry superheated steam is formed from the water in the lower part of the shaft and in the annular cavities. The action of the high pressure of the vapor-gas mixture imparts a velocity equivalent to that imparted by the first stage of the rocket to the capsule when it leaves the mine. Subsequent acceleration is carried out by the launch vehicle engine.
EFFECT: invention is aimed at increasing efficiency of the vapor-gas mixture for accelerating the capsule by intensifying the vaporization by the products of solid fuel combustion. Advantages of the invention: cheap and environmentally friendly consumables (water and SP) are used for the launch, simplicity and reliability of the design, quick preparation of the launch complex for subsequent launches.
2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области космической техники.The invention relates to the field of space technology.

Данное изобретение базируется на основе патента на изобретение №2733449 от 01.10.2020 «Стартовый комплекс и способ запуска ракет-носителей без использования 1-й ступени» (прототип), однако в данное изобретение внесены изменения в конструкцию стартового комплекса и капсулы, исключен пороховой ускоритель, применяется другая компоновка подвижных элементов конструкции, используемых при запуске ракет-носителей (РН).This invention is based on the patent for invention No. 2733449 dated 01.10.2020 "Launch complex and method for launching carrier rockets without using the 1st stage" (prototype), however, this invention has been modified in the design of the launch complex and capsule, the powder accelerator is excluded , a different layout of movable structural elements used when launching carrier rockets (LV) is used.

Целью изобретения является увеличение массы полезной нагрузки, выводимой на околоземную орбиту РН легкого и среднего класса при облегчении и упрощении компоновки подвижных элементов конструкции, предложенных в вышеуказанном изобретении, повышение надежности и экологичности запуска, снижение стоимости выведения единицы полезной нагрузки в космос.The aim of the invention is to increase the mass of the payload launched into the near-earth orbit of the LV of light and medium class while facilitating and simplifying the layout of the movable structural elements proposed in the above invention, increasing the reliability and environmental friendliness of the launch, reducing the cost of launching a unit of payload into space.

Цель изобретения достигается тем, что стартовый комплекс круглого сечения для запуска космических ракет строится в сооруженной в склоне горы вертикальной шахте путем накладывания одной на другую, изготовленных в заводских условиях деталей, а пространство между стенками шахты и деталями заливается бетоном, что обеспечивает стартовому комплексу необходимую прочность и устойчивость.The purpose of the invention is achieved by the fact that a launching complex with a circular cross-section for launching space rockets is built in a vertical shaft erected in the slope of a mountain by superimposing one on top of the other factory-made parts, and the space between the walls of the shaft and the parts is filled with concrete, which provides the launching complex with the necessary strength and sustainability.

Вертикальный ствол шахты по всей высоте выше технологического проема оборудуется кольцевыми полостями для заполнения их водой. Объем воды, заливаемой в полости, рассчитывается на избыток тепловой энергии поступающей от реактивной струи разгонного блока (двигателя на ТРТ) необходимой для поддержания парогазовой смеси в максимально рабочем состоянии.The vertical shaft of the shaft along the entire height above the technological opening is equipped with annular cavities for filling them with water. The volume of water poured into the cavity is calculated for the excess of thermal energy coming from the jet stream of the upper stage (engine on TPT) necessary to maintain the steam-gas mixture in the maximum working condition.

В нижней части ствола шахты размещается твердое ракетное топливо (ТРТ) в виде конусов. Пространство между конусами заполняется водой. Дополнительно производится впрыск воды в горизонтальной плоскости из щелевых отверстий, размещенных по внутренней поверхности шахты над конусами ТРТ. Выше щелевых отверстий на упорах устанавливается разгонный блок и капсула, в которой размещается РН с жидкостным ракетным двигателем и полезной нагрузкой.Solid propellant (TPT) in the form of cones is placed in the lower part of the shaft. The space between the cones is filled with water. Additionally, water is injected in the horizontal plane from slotted holes located on the inner surface of the shaft above the TRT cones. Above the slotted holes on the stops, an upper stage and a capsule are installed, in which the launch vehicle with a liquid propellant rocket engine and a payload is located.

Цель изобретения достигается тем, что запуск РН осуществляется следующим образом: сначала производится воспламенение конусов ТРТ, а затем запускается ракетный двигатель разгонного блока. Энергия и большой объем высокотемпературных продуктов сгорания конусов ТРТ и двигателя на ТРТ разгонного блока переводят воду в сухой перегретый водяной пар, что приводит к быстрому росту давления перегретой парогазовой смеси в этой зоне.The purpose of the invention is achieved in that the launch of the LV is carried out as follows: first, the cones of the TRT are ignited, and then the rocket engine of the upper stage is started. The energy and a large volume of high-temperature combustion products of the TRT cones and the engine on the TRT of the upper stage transfer water into dry superheated water vapor, which leads to a rapid increase in the pressure of the superheated steam-gas mixture in this zone.

При достижении расчетного давления парогазовой смеси, разгонный блок и капсула начинают движение вверх по стволу шахты.When the design pressure of the vapor-gas mixture is reached, the booster block and the capsule begin to move up the shaft of the mine.

Разгонный блок выполняет так же функцию герметизации от проникновения парогазовой смеси к капсуле.The upper stage also performs the function of sealing against the penetration of the vapor-gas mixture to the capsule.

Для поддержания необходимого давления при движении капсулы вверх в быстро растущем объеме под ускоряющейся капсулой, в зону над горящими конусами ТРТ производится впрыск нарастающего объема горячей воды, которая мгновенно превращается в сухой перегретый водяной пар и обеспечивает поддержание необходимой температуры и давления перегретой парогазовой смеси, позволяющей придать необходимое ускорение капсуле при начале движения вверх и получить дополнительную энергию для разгона за счет преобразования в пар воды, находящейся во внутренних полостях ствола шахты.To maintain the required pressure when the capsule moves upward in the rapidly growing volume under the accelerating capsule, an increasing volume of hot water is injected into the zone above the burning cones of the TPT, which instantly turns into dry superheated water vapor and maintains the required temperature and pressure of the superheated steam-gas mixture, which allows the necessary acceleration of the capsule at the beginning of the upward movement and to obtain additional energy for acceleration due to the conversion of water in the inner cavities of the shaft into steam.

Для осуществления поставленной цели в качестве первоначального средства придания ускорения капсуле с РН используется давление перегретой парогазовой смеси, полученной путем преобразования воды в сухой перегретый водяной пар от энергии сгорания конусов ТРТ и двигателя разгонного блока, а также большого объема выделяемых при этом газообразных продуктов горения.To achieve this goal, the pressure of the superheated vapor-gas mixture obtained by converting water into dry superheated water vapor from the combustion energy of the TRT cones and the engine of the upper stage, as well as a large volume of gaseous combustion products, is used as the initial means of imparting acceleration to the capsule with the launch vehicle.

В качестве второй силы используется реактивная тяга двигателя разгонного блока.The second force is the jet thrust of the upper stage engine.

В качестве третьей силы используется рост давления парогазовой смеси, получаемой от преобразования расчетного объема воды, находящейся в полостях по всей высоте ствола шахты, от энергии высокотемпературных газов при движении разгонного блока и капсулы вверх по стволу шахты.As a third force, the increase in pressure of the vapor-gas mixture is used, obtained from the transformation of the calculated volume of water in the cavities along the entire height of the shaft shaft, from the energy of high-temperature gases when the accelerating block and capsule move up the shaft of the shaft.

В качестве четвертой силы после выхода из ствола шахты, отделения разгонного блока и сброса капсулы, используется только жидкостной ракетный двигатель РН, разгоняющий ее до скорости необходимой для вывода полезной нагрузки в космос.As the fourth force after exiting the shaft of the mine, separating the upper stage and dropping the capsule, only the liquid-propellant rocket engine is used, accelerating it to the speed required to launch the payload into space.

Главная задача изобретения - достижение максимально возможной скорости и ускорения при выходе капсулы из ствола шахты, для дальнейшего разгона жидкостным ракетным двигателем РН до скорости необходимой для вывода полезной нагрузки на расчетную орбиту.The main objective of the invention is to achieve the maximum possible speed and acceleration when the capsule exits the shaft of the shaft, for further acceleration by the liquid-propellant rocket engine of the LV up to the speed required to bring the payload into the calculated orbit.

Технический результат изобретения заключается в использовании большого объема газообразных продуктов сгорания конусов ТРТ и двигателя на ТРТ разгонного блока и их тепловой энергии для перевода воды в состояние пара многократно увеличиваясь в объеме (при атмосферном давлении из 1 кг воды получается примерно 1,425 м3 сухого насыщенного пара), а тепловая энергия от сгорания 1 кг ТРТ превращает в пар примерно 30 кг воды.The technical result of the invention consists in the use of a large volume of gaseous combustion products of the TRT cones and the engine on the TRT of the upper stage and their thermal energy to convert water into a steam state, multiplying in volume (at atmospheric pressure, about 1.425 m 3 of dry saturated steam is obtained from 1 kg of water) , and the thermal energy from the combustion of 1 kg of TRT converts about 30 kg of water into steam.

Давление перегретой парогазовой смеси, полученной при испарении расчетного объема воды от сгорания необходимого количества ТРТ в донной части шахты, и энергия высокотемпературных продуктов сгорания двигателя разгонного блока и его реактивная тяга, позволяют обеспечить первичный разгон капсулы с РН в стволе шахты до скорости, позволяющей в дальнейшем с использованием только жидкостного ракетного двигателя РН вывести в космическое пространство полезную нагрузку без использования 1-й ступени.The pressure of the superheated steam-gas mixture obtained during the evaporation of the estimated volume of water from the combustion of the required amount of TPT in the bottom of the mine, and the energy of high-temperature combustion products of the upper stage engine and its jet thrust, make it possible to provide the primary acceleration of the capsule with the launch vehicle in the shaft of the mine to a speed that allows using only a liquid-propellant rocket engine, launch a payload into outer space without using the 1st stage.

Новизна способа, в отличие от прототипа, заключается в получении и использовании дополнительного источника энергии от преобразования в пар расчетного объема воды, размещенной в полостях стен шахты от высокотемпературных продуктов сгорания двигателя разгонного блока при движении вверх по стволу шахты.The novelty of the method, in contrast to the prototype, consists in obtaining and using an additional source of energy from the conversion into steam of the calculated volume of water placed in the cavities of the walls of the mine from high-temperature combustion products of the upper stage engine when moving up the shaft of the mine.

Реактивная тяга двигателя разгонного блока, высокотемпературные продукты сгорания двигателя и переводимая в парообразное состояние вода из полостей стены шахты при движении капсулы с РН в стволе шахты обеспечивают повышение давления перегретой парогазовой смеси. Это состояние достаточно для придания необходимого ускорения капсуле с РН в стволе шахты, с последующим разгоном жидкостным двигателем РН до скорости достаточной для вывода полезной нагрузки на околоземную орбиту.Reactive thrust of the upper stage engine, high-temperature combustion products of the engine and water converted into a vaporous state from the cavities of the shaft wall during the movement of the capsule with the launch vehicle in the shaft of the shaft provide an increase in the pressure of the superheated steam-gas mixture. This state is sufficient to impart the necessary acceleration to the capsule with the launch vehicle in the shaft of the mine, with the subsequent acceleration of the launch vehicle by the liquid engine to a speed sufficient to bring the payload into the near-earth orbit.

На фиг. 1 показаны основные элементы заявленного устройства упрощенной компоновки, на фиг. 2 показано устройство полостей для воды и положение разгонного блока и РН при движении вверх по стволу шахты.FIG. 1 shows the main elements of the claimed device with a simplified layout, FIG. 2 shows the arrangement of cavities for water and the position of the upper stage and the launch vehicle when moving up the shaft of the mine.

1. Шахта.1. Mine.

2. Твердое ракетное топливо.2. Solid propellant.

3. Вода.3. Water.

4. Разгонный блок (ракетный двигатель на ТРТ).4. Upper stage (rocket engine on TRT).

5. Капсула.5. Capsule.

6. Ракета-носитель с двигателем на жидком топливе.6. Booster rocket with a liquid propellant engine.

7. Полезная нагрузка.7. Payload.

8. Затворяемый технологический проем.8. Closed technological opening.

9. Емкость для воды.9. Capacity for water.

10. Водовод.10. Water conduit.

11. Камера для подогрева воды.11. Water heating chamber.

12. Плоские отверстия для впрыскивания воды.12. Flat holes for water injection.

13. Полости для воды в стволе шахты.13. Cavities for water in the shaft of the mine.

Стартовый комплекс, сооруженный в склоне горы, состоит из круглого вертикального ствола шахты 1 (разгонного участка), в нижней части которого размещается ТРТ 2, в виде конусов с запалами на вершине, пространство между которыми заполняется водой 3 с таким расчетом, чтобы их верхняя часть воды не касалась. На расчетной высоте, над конусами ТРТ 2, на упорах размещается разгонный блок 4, на него устанавливается подвижная капсула 5, в которой находится ступень РН 6 с жидкостным ракетным двигателем и выводимой на орбиту полезной нагрузкой 7.The launch complex, built on the side of the mountain, consists of a round vertical shaft of mine 1 (booster section), in the lower part of which TRT 2 is located, in the form of cones with fuses at the top, the space between which is filled with water 3 so that their upper part did not touch the water. At the design height, above the TRT 2 cones, an upper stage 4 is placed on the stops, a movable capsule 5 is installed on it, in which there is a LV stage 6 with a liquid-propellant rocket engine and a payload 7 placed into orbit.

На уровне поверхности (местности) делается затворяемый технологический проем 8 расчетного размера, который целесообразно делать из 2-х половин: верхняя часть для установки разгонного блока и капсулы, подготовки и заправки топливом РН 6, а нижняя часть - для доступа в основание ствола шахты, установки конусов ТРТ, проверки размещаемого оборудования, а также для аварийного выпуска продуктов сгорания ТРТ в случае возникновения нештатной ситуации, для исключения потери РН и полезной нагрузки.At the level of the surface (terrain), a shut-off technological opening 8 of the calculated size is made, which is advisable to be made of 2 halves: the upper part for installing the upper stage and the capsule, preparation and refueling of the RN 6, and the lower part for access to the base of the shaft of the mine, installation of TRT cones, checking of the placed equipment, as well as for emergency release of TRT combustion products in the event of an emergency situation, in order to avoid loss of launch vehicle and payload.

Расчетный объем воды поступает из емкости 9, расположенной на этой же горе, по водоводу 10, через камеру предварительного подогрева 11 к плоским отверстиям 12, расположенным на разных уровнях по внутренней поверхности в нижней части шахты, для впрыскивания воды в горизонтальной плоскости в зону над горящими конусами ТРТ для преобразования ее в состояние сухого перегретого пара.The calculated volume of water comes from the tank 9 located on the same mountain, through the water conduit 10, through the preheating chamber 11 to flat holes 12 located at different levels along the inner surface in the lower part of the mine, for injecting water in the horizontal plane into the zone above the burning cones TRT to transform it into a state of dry superheated steam.

Для создания дополнительного давления, необходимого для придания капсуле с РН необходимой скорости и ускорения при выходе ее из ствола шахты, происходит преобразование в сухой перегретый пар расчетного объема воды, находящейся в кольцевых полостях 13 стенок шахты, расположенных по всей высоте шахты выше технологического проема, от энергии высокотемпературных продуктов сгорания разгонного блока.To create the additional pressure necessary to give the capsule with the launch vehicle the required speed and acceleration when it leaves the shaft of the mine, the calculated volume of water in the annular cavities of the 13 walls of the mine is converted into dry superheated steam, located along the entire height of the mine above the technological opening, from energy of high-temperature combustion products of the upper stage.

Работа стартового комплекса складывается из следующих операций:The launch complex consists of the following operations:

1. Подготовка к запуску через затворяемый проем:1. Preparation for launching through a closed opening:

- установка в нижнюю часть ствола шахты конусов ТРТ;- installation of TRT cones in the lower part of the shaft;

- установка на специальные упоры разгонного блока и капсулы с РН на нем;- installation on special stops of the upper stage and capsules with a launch vehicle on it;

- заправка РН топливом и окислителем;- filling the LV with fuel and oxidizer;

- заполнение донной части шахты и полостей в стволе шахты горячей водой;- filling the bottom of the mine and cavities in the shaft with hot water;

- закрытие верхней и нижней части технологического проема в стволе шахты.- closure of the upper and lower parts of the technological opening in the shaft of the mine.

2. Воспламенение верхних частей ТРТ и начало преобразования воды в пар воды в донной части шахты.2. Ignition of the upper parts of the TRT and the beginning of the conversion of water into water vapor at the bottom of the mine.

3. Запуск ракетного двигателя разгонного блока.3. Launching the rocket engine of the upper stage.

4. Впрыскивание воды через щелевые отверстия в зону над конусами ТРТ и нарастание давления парогазовой смеси в донной части ствола шахты до расчетного значения.4. Injection of water through the slot holes into the area above the cones of the TRT and the increase in the pressure of the vapor-gas mixture in the bottom of the shaft to the calculated value.

5. Начало движения разгонного блока и капсулы вверх по стволу шахты.5. The beginning of the movement of the upper stage and the capsule up the shaft of the mine.

6. Преобразование в пар воды из полостей в стенках шахты от высокотемпературных газов двигателя разгонного блока.6. Conversion of water from the cavities in the walls of the mine into steam from the high-temperature gases of the upper stage engine.

7. Разгон капсулы в стволе шахты до максимально возможной скорости и ускорения.7. Acceleration of the capsule in the shaft of the mine to the maximum possible speed and acceleration.

8. Отделение капсулы от разгонного блока после выхода из ствола шахты.8. Separation of the capsule from the booster block after exiting the shaft.

9. Запуск жидкостного двигателя РН.9. Starting the liquid engine RN.

10. Разгон РН до скорости, обеспечивающей вывод полезной нагрузки на околоземную орбиту.10. Acceleration of the LV to a speed that ensures the launch of the payload into the near-earth orbit.

Принцип работы устройства и осуществление способа.The principle of operation of the device and the implementation of the method.

В нижней части ствола шахты 1 размещается расчетное количество ТРТ 2, изготовленного в виде конусов, пространство между которыми заполняется водой 3 с таким расчетом, чтобы она не касалась верхней части ТРТ 2 с запалами.In the lower part of the shaft of the shaft 1 there is an estimated amount of TRT 2 made in the form of cones, the space between which is filled with water 3 so that it does not touch the upper part of the TRT 2 with fuses.

ТРТ 2 изготавливается в виде конусов для того, чтобы объем сгорания их постоянно нарастал, и выделяемой при этом тепловой энергии было достаточно для перевода увеличивающегося количества впрыскиваемой воды в состояние сухого перегретого пара.TRT 2 is made in the form of cones so that the volume of their combustion constantly increases, and the heat energy released at the same time was sufficient to transfer the increasing amount of injected water into a state of dry superheated steam.

Сначала производится воспламенение запалами конусов ТРТ 2, а затем запуск ракетного двигателя разгонного блока 4, большой объем и высокая температура продуктов сгорания которых переводят воду 3, находящуюся в нижней части ствола шахты и поступающую через щелевые отверстия 12 в состояние сухого перегретого водяного пара и быстрому росту давления парогазовой смеси в этом объеме.First, the ignition of the TRT 2 cones is carried out, and then the rocket engine of the upper stage 4 is started, the large volume and high temperature of the combustion products of which transfer the water 3 located in the lower part of the shaft of the mine and entering through the slot holes 12 into a state of dry superheated water vapor and rapid growth pressure of the vapor-gas mixture in this volume.

При достижении расчетного давления парогазовой смеси в донной части ствола шахты (выполняет функцию аккумулятора давления), разгонный блок 4 и капсула 5 начинают движение вверх по стволу шахты 1. В ходе движения полости с водой в стволе шахты поочередно попадают в зону высокой температуры газов, выходящих из работающего на максимальном режиме двигателя разгонного блока 4, переводя ее в состояние перегретой парогазовой смеси, давлением которой производится разгон капсулы 5 в стволе шахты 1 до максимальной скорости и ускорения при выходе из него.When the design pressure of the vapor-gas mixture in the bottom of the mine shaft is reached (acts as a pressure accumulator), the booster block 4 and capsule 5 begin to move up the shaft of mine 1. During the movement, cavities with water in the shaft of the mine alternately fall into the zone of high temperature of gases leaving from the engine of the upper stage 4 operating at maximum mode, transferring it to the state of an overheated steam-gas mixture, the pressure of which accelerates the capsule 5 in the shaft of the shaft 1 to the maximum speed and acceleration when leaving it.

После выхода из ствола шахты 1 отработавший разгонный блок 4 и капсула 5 сбрасываются, запускается жидкостной ракетный двигатель РН 6, который разгоняет ее до скорости необходимой для вывода полезной нагрузки 7 на расчетную орбиту.After leaving the shaft of the shaft 1, the spent upper stage 4 and the capsule 5 are discarded, the liquid-propellant rocket engine RN 6 is launched, which accelerates it to the speed necessary to bring the payload 7 into the calculated orbit.

Заявленное изобретение позволяет упростить для ракет легкого и среднего класса предложенную в прототипе компоновку, повысить массу полезной нагрузки и надежность запуска, сократить время вывода на расчетную орбиту.The claimed invention makes it possible to simplify the layout proposed in the prototype for light and middle class rockets, to increase the payload mass and launch reliability, and to reduce the time it takes to enter the design orbit.

Преимущества данной компоновки:The advantages of this layout:

1. Преобразование воды находящейся в полостях шахты в пар не только способствует повышению давления парогазовой смеси и ускорению капсулы в стволе шахты, но и снижает температуру газов в нем, продлевая эксплуатационный срок внутреннего покрытия ствола шахты.1. Conversion of water in the cavities of the mine into steam not only increases the pressure of the vapor-gas mixture and accelerates the capsule in the shaft of the mine, but also reduces the temperature of the gases in it, extending the service life of the inner coating of the shaft of the mine.

2. Для запуска используются дешевые и экологически безопасные расходные материалы (вода и ТРТ).2. Cheap and environmentally friendly consumables (water and TRT) are used for the launch.

3. Предложенное изобретение имеет большой диапазон совершенствования в первую очередь по замене ТРТ как источника энергии для преобразования воды в перегретый пар, что позволит прекращать запуск, в случае необходимости, без потери РН и полезной нагрузки, так как остановить горение ТРТ после его воспламенения невозможно.3. The proposed invention has a wide range of improvement, first of all, by replacing the TRT as a source of energy for converting water into superheated steam, which will allow the launch to be stopped, if necessary, without loss of PH and payload, since it is impossible to stop the TRT combustion after its ignition.

4. Опыт, накопленный в ходе практических запусков предложенным способом, может быть использован так же для запуска тяжелых и сверхтяжелых РН.4. The experience gained in the course of practical launches by the proposed method can also be used to launch heavy and super-heavy LV.

Предложенное изобретение может быть реализовано наиболее рационально при выполнении следующих рекомендаций:The proposed invention can be implemented most efficiently when the following recommendations are followed:

- емкость для воды целесообразно размещать на этой же горе для подачи воды в донную часть шахты без дополнительных насосов;- it is advisable to place a container for water on the same mountain to supply water to the bottom of the mine without additional pumps;

- в верхней части ствола шахты (над технологическим проемом), кольцевые полости, наполняются водой перед запуском РН поочередно сверху вниз, через водовод расчетным объемом воды, которая, наполнив одну, начинает перетекать в полость, находящуюся ниже и т.д. до самой нижней;- in the upper part of the shaft (above the technological opening), annular cavities are filled with water before launching the launch vehicle, alternately from top to bottom, through the water conduit with a calculated volume of water, which, having filled one, begins to flow into the cavity below, etc. to the very bottom;

- полости изготавливать без острых углов, что позволит струе высокотемпературных газов ракетного двигателя быстро «выдувать» их в зону максимальной температуры и мгновенно превращать в сухой перегретый пар;- to make cavities without sharp corners, which will allow the jet of high-temperature gases of the rocket engine to quickly “blow out” them to the zone of maximum temperature and instantly turn them into dry superheated steam;

- объем воды, заливаемый в полости ствола шахты рассчитывать на избыток тепловой энергии поступающей от реактивной струи двигателя разгонного блока необходимой для поддержания парогазовой смеси в максимально рабочем состоянии;- the volume of water poured into the cavity of the shaft of the mine to count on the excess of thermal energy coming from the jet stream of the upper stage engine necessary to maintain the steam-gas mixture in the maximum working condition;

- для сглаживания амплитуды пульсаций давления при мгновенном переходе воды, находящейся в кольцевых полостях в состояние пара, их целесообразно делать одинакового, небольшого объема по всей высоте шахты, а расстояние между ними от минимального в нижней части до максимального в верхней, исходя из величины избытка тепловой энергии, поступающей от реактивной струи двигателя на единицу пройденного расстояния;- to smooth the amplitude of pressure pulsations during the instantaneous transition of water in the annular cavities to the state of steam, it is advisable to make them the same, small volume along the entire height of the mine, and the distance between them from the minimum in the lower part to the maximum in the upper, based on the amount of excess thermal energy coming from the jet jet of the engine per unit of distance traveled;

- применяемую при запуске воду целесообразно использовать дистиллированную (опресненную), для предотвращения образования накипи на стенках шахты;- it is advisable to use distilled (desalinated) water used at start-up to prevent the formation of scale on the walls of the mine;

- воду, используемую в процессе запуска целесообразно подогревать до температуры близкой к кипению;- it is advisable to heat the water used in the start-up process to a temperature close to boiling;

- для исключения (минимизации) появления конденсата от горячей воды на стенках шахты (особенно в зимний период) целесообразно перед запуском ствол шахты прогревать горячим воздухом;- to exclude (minimize) the appearance of condensate from hot water on the walls of the mine (especially in winter), it is advisable to warm up the shaft with hot air before starting;

- плоские щелевые отверстия вместо форсунок для впрыска воды в нижней части шахты целесообразно применять для того, чтобы исключить попадание их в режим «запирания», возникающем при переходе воды в состояние пара до выхода из форсунок;- flat slotted holes instead of nozzles for water injection in the lower part of the mine should be used in order to exclude them from entering the “locking” mode that occurs when water goes into a state of steam before leaving the nozzles;

- двигатель на ТРТ (разгонный блок) после выхода из ствола шахты может быть использован для дополнительного разгона капсулы с РН до полного выгорания ТРТ.- the engine on the TRT (upper stage) after exiting the shaft of the mine can be used for additional acceleration of the capsule from the launch vehicle until the TRT is completely burned out.

Claims (2)

1. Стартовый комплекс для запуска космических ракет легкого и среднего класса без использования первой ступени, включающий круглую в поперечном сечении вертикальную шахту с затворяемым технологическим проемом, расположенным на уровне местности, при этом в нижней части шахты размещено твердое ракетное топливо в виде конусов, пространство между которыми заполнено водой, а по внутренней поверхности шахты над конусами установлены щелевые отверстия для дополнительного впрыскивания воды в горизонтальной плоскости, выше щелевых отверстий на упорах расположен разгонный блок с установленной на нем капсулой, состоящей из ракеты-носителя с жидкостным ракетным двигателем и выводимой на околоземную орбиту полезной нагрузкой, а ствол шахты по всей высоте над технологическим проемом оборудован кольцевыми полостями для воды.1. Launch complex for launching space rockets of light and medium class without using the first stage, including a circular vertical shaft with a closed technological opening located at the terrain level in cross-section, while solid rocket fuel in the form of cones is placed in the lower part of the shaft, the space between which is filled with water, and slot holes are installed on the inner surface of the shaft above the cones for additional injection of water in the horizontal plane, above the slot holes on the stops there is a booster block with a capsule installed on it, consisting of a launch vehicle with a liquid propellant rocket engine and launched into a near-earth orbit payload, and the shaft of the shaft is equipped with annular cavities for water along the entire height above the technological opening. 2. Способ запуска космических ракет легкого и среднего класса без использования первой ступени, заключающийся в применении большого объема продуктов сгорания и энергии твердого ракетного топлива для перевода воды в сухой перегретый водяной пар в донной части и из полостей ствола шахты, при этом образовавшейся парогазовой смесью под высоким давлением придают первоначальное ускорение капсуле с ракетой-носителем и полезной нагрузкой в стволе шахты, с последующим разгоном и выведением полезной нагрузки на околоземную орбиту жидкостным ракетным двигателем ракеты-носителя.2. A method for launching light and middle class space rockets without using the first stage, which consists in using a large volume of combustion products and energy of solid rocket fuel to transfer water into dry superheated water vapor in the bottom part and from the cavities of the shaft of the mine, while the formed steam-gas mixture under high pressure give the initial acceleration to the capsule with the launch vehicle and the payload in the shaft, followed by acceleration and launching of the payload into low-earth orbit by the liquid-propellant rocket engine of the launch vehicle.
RU2020134274A 2020-10-19 2020-10-19 Launch complex and method for launching light and medium-class space rockets without using the 1st stage RU2747888C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020134274A RU2747888C1 (en) 2020-10-19 2020-10-19 Launch complex and method for launching light and medium-class space rockets without using the 1st stage

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020134274A RU2747888C1 (en) 2020-10-19 2020-10-19 Launch complex and method for launching light and medium-class space rockets without using the 1st stage

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2747888C1 true RU2747888C1 (en) 2021-05-17

Family

ID=75919966

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020134274A RU2747888C1 (en) 2020-10-19 2020-10-19 Launch complex and method for launching light and medium-class space rockets without using the 1st stage

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2747888C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2775897C1 (en) * 2021-07-21 2022-07-11 Николай Федорович Шаповалов Launch site and method for launching launch vehicles without using the 1st stage

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4724738A (en) * 1986-04-22 1988-02-16 Johnson Family Enterprises Space entry actuator launch system
RU2097287C1 (en) * 1996-05-20 1997-11-27 Мосесов Сергей Кимович Rocket system
RU2337041C2 (en) * 2006-12-11 2008-10-27 Иннокентий Михайлович Большанин Rocket launch complex
US7775148B1 (en) * 2005-01-10 2010-08-17 Mcdermott Patrick P Multivalve hypervelocity launcher (MHL)
RU2733449C1 (en) * 2020-02-12 2020-10-01 Николай Федорович Шаповалов Launching complex and method for launching carrier rockets without using the first stage

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4724738A (en) * 1986-04-22 1988-02-16 Johnson Family Enterprises Space entry actuator launch system
RU2097287C1 (en) * 1996-05-20 1997-11-27 Мосесов Сергей Кимович Rocket system
US7775148B1 (en) * 2005-01-10 2010-08-17 Mcdermott Patrick P Multivalve hypervelocity launcher (MHL)
RU2337041C2 (en) * 2006-12-11 2008-10-27 Иннокентий Михайлович Большанин Rocket launch complex
RU2733449C1 (en) * 2020-02-12 2020-10-01 Николай Федорович Шаповалов Launching complex and method for launching carrier rockets without using the first stage

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2775897C1 (en) * 2021-07-21 2022-07-11 Николай Федорович Шаповалов Launch site and method for launching launch vehicles without using the 1st stage
RU2793053C1 (en) * 2022-08-08 2023-03-28 Николай Федорович Шаповалов Method for construction of vertical shafts and construction of launch complexes for launching rocket vehicles in them
RU2796178C1 (en) * 2022-12-07 2023-05-17 Владимир Дмитриевич Куликов Launch facility for launch of carrier rocket with solid fuel accelerators

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3252281A (en) Rocket system and method
RU2380563C2 (en) Method of operating rocket engine and romanov's rocket engine
RU2733449C1 (en) Launching complex and method for launching carrier rockets without using the first stage
US6007022A (en) Internal combustion catapult
CN102971519A (en) Packaged propellant air-induced variable thrust rocket engine
RU2747888C1 (en) Launch complex and method for launching light and medium-class space rockets without using the 1st stage
US3131597A (en) Method of and apparatus for launching missiles
US20080178594A1 (en) Engine for generating mechanical energy
RU2706870C1 (en) Air-jet detonation engine on solid fuel and method of its operation
RU2775897C1 (en) Launch site and method for launching launch vehicles without using the 1st stage
US10920677B2 (en) System and method for generating power
RU2708123C2 (en) Space rockets launching device
UA150804U (en) Fuel-steam jet engine
US20130014710A1 (en) Nano-energetic activated steam generator
CN109264029A (en) A kind of carrier rocket
CN209008891U (en) A kind of carrier rocket
RU187155U1 (en) Liquid-free rocket engine gasless steam chamber
RU2774470C2 (en) Rocket on solid bulk fuel
UA151349U (en) Fuel-water jet engine
RU2273757C2 (en) Steam-water driven rocket engine
RU196394U1 (en) Steam Engine - Romanov Battery for Spacecraft
EP3667052B1 (en) Power device based on alkali-water reaction
CN104963788B (en) Hybrid engine applicable for aviation, spaceflight and navigation
RU2796178C1 (en) Launch facility for launch of carrier rocket with solid fuel accelerators
RU2178831C2 (en) Steam rocket with nuclear reactor