RU2749908C1 - Step space rocket - Google Patents
Step space rocket Download PDFInfo
- Publication number
- RU2749908C1 RU2749908C1 RU2020130602A RU2020130602A RU2749908C1 RU 2749908 C1 RU2749908 C1 RU 2749908C1 RU 2020130602 A RU2020130602 A RU 2020130602A RU 2020130602 A RU2020130602 A RU 2020130602A RU 2749908 C1 RU2749908 C1 RU 2749908C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rocket
- stage
- stages
- landing
- engine
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
- B64G1/16—Extraterrestrial cars
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Automatic Assembly (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к ракетно-космической технике и может быть использовано в межпланетных перелетах, включая длительные экспедиции с промежуточными этапами сброса ступеней ракеты и доставкой полезной нагрузки на «промежуточные» небесные тела по мере движения по траектории.The invention relates to rocket and space technology and can be used in interplanetary flights, including long expeditions with intermediate stages of dropping rocket stages and delivery of a payload to "intermediate" celestial bodies as they move along the trajectory.
Известны ступенчатые ракеты, как правило, двух- и трехступенчатые, в которых дополнительные (в дополнение к последней в блоке с посадочным модулем) ступени являются исключительно разгонными, т.е. снабжены дополнительными двигателями, при этом по мере движения ракеты по маршруту (траектории) «отработавшие» разгонные ступени последовательно отделяются [1. Грабин Б.,В., Давыдов О.И., Жихарев А.А. и др. Основы конструирования ракет-носителей космических аппаратов. - М.: Машиностроение, 1991, Гл. I «Методологические основы конструирования ракет-носителей». - С. 14; 2. RU 176695 U1, VGR F42B 15/12, 25.01.2018; 3. RU 2013148842 А, МПК B64G 1/12; В64С 39/00, В64В 1/30, 07.06.2013; 4. RU 2595092 С1, МПК B64G 1/00, 20.08.2016; 5. RU 2643082 С1, МПК B64G 1/10, B64G 1/14, B64G 1/64, 30.01.2018].Known stepped missiles, as a rule, two- and three-stage, in which additional (in addition to the last in the block with the landing module) stages are exclusively accelerating, i.e. equipped with additional engines, while as the rocket moves along the route (trajectory), "spent" booster stages are sequentially separated [1. Grabin B., V., Davydov O.I., Zhikharev A.A. and others. Fundamentals of designing spacecraft carrier rockets. - M .: Mechanical Engineering, 1991, Ch. I "Methodological foundations for the design of launch vehicles." - P. 14; 2. RU 176695 U1, VGR F42B 15/12, 25.01.2018; 3. RU 2013148842 A, IPC
Характерным примером такой ракеты может служить принятая за ближайший аналог (прототип) заявляемого изобретения ступенчатая космическая ракета, содержащая последнюю ступень с основным двигателем, по меньшей мере, одну отделяемую ступень с дополнительным двигателем и посадочный модуль со своим двигателем [6. Феодосьев В.И. Основы техники ракетного полета. - М.: Гл. ред-ция физ.-мат. Литературы «Наука», 1979, гл. II B64G 1/16 устройства баллистических ракет дальнего действия и ракет-носителей». - С. 64-65].A typical example of such a rocket is a stepped space rocket adopted as the closest analogue (prototype) of the claimed invention, containing the last stage with the main engine, at least one detachable stage with an additional engine and a landing module with its own engine [6. Feodosiev V.I. Fundamentals of rocket flight techniques. - M .: Ch. ed-tion fiz.-math. Literature "Science", 1979, ch. II
В них последняя (как правило, головная) ступень, в принципе, может выполнять роль спускаемого модуля (аппарата), если это предусмотрено целью и программой экспедиции.In them, the last (as a rule, the head) stage, in principle, can act as a descent module (vehicle), if this is provided for by the purpose and program of the expedition.
Однако, как и в перечисленных выше аналогах, «отработавшие» разгонные ступени (первая, вторая и т.д.) при этом по сути выбрасываются. Первая ступень, как правило, по отделении от второй падает на Землю, в лучшем случае сгорая в плотных слоях атмосферы. Вторая и дальнейшие ступени, при многоступенчатой (N ступеней) схеме, на неопределенный срок превращаются в «космический мусор», сея угрозы космическим аппаратам. В то же время, спускаемые аппараты, несущие полезную нагрузку (экипаж, приборы и т.д.) оборудованы собственным двигателем, предназначенным, по крайней мере, для маневра и торможения в гравитационном поле конечного или «промежуточного» (по траектории ракеты - маршруту экспедиции) небесного тела (планеты, спутника, астероида). Это обусловливает завышенные массогабаритные показатели ракеты в целом: «выброшенная» ступень - это уже не используемый корпус, двигатель, топливный бак (емкости) и прочее оборудование. А значит - недостаточно высокие технико-эксплуатационные характеристики (возможности) - ТЭХ(В) - ступенчатой ракеты. Причем чем больше ступеней и спускаемых аппаратов (длительные экспедиции), тем в большей мере проявляются эти недостатки.However, as in the analogs listed above, the "spent" booster stages (first, second, etc.) are essentially thrown away. The first stage, as a rule, upon separation from the second, falls to the Earth, at best burning up in the dense layers of the atmosphere. The second and further stages, with a multi-stage (N stages) scheme, for an indefinite period turn into "space debris", sowing threats to spacecraft. At the same time, the descent vehicles carrying the payload (crew, instruments, etc.) are equipped with their own engine designed, at least, for maneuvering and braking in the gravitational field of the final or "intermediate" (along the trajectory of the rocket - the route of the expedition ) of a celestial body (planet, satellite, asteroid). This leads to the overestimated mass and dimensions of the rocket as a whole: the "ejected" stage is no longer used body, engine, fuel tank (containers) and other equipment. This means - insufficiently high technical and operational characteristics (capabilities) - TEH (V) - stepped rocket. Moreover, the more steps and descent vehicles (long-term expeditions), the more these disadvantages are manifested.
Задача (проблема), решаемая заявляемым изобретением, - разработать устройство (ступенчатую ракету) с повышенными ТЭХ(В).The task (problem) solved by the claimed invention is to develop a device (stepped rocket) with increased TEH (B).
Технический результат, в соответствии с поставленной задачей, достигается тем, что в ступенчатой космической ракете, содержащей последнюю ступень с основным двигателем, по меньшей мере, две отделяемые ступени - первую и вторую, с дополнительным двигателем каждая и по меньшей мере один посадочный модуль со своим двигателем, соапасно заявляемому мзобретемию, отделяемая ступень ракеты, за исключением первой, и посадочный модуль конструктивно и функционально объединены в неразделяемый тягово-посадочный комплекс с общим для них двигателем, с возможностью последовательного выполнения функций упомянутых отделяемой ступени и посадочного модуля.The technical result, in accordance with the task, is achieved by the fact that in a stepped space rocket containing the last stage with the main engine, at least two detachable stages - the first and the second, each with an additional engine and at least one landing module with its own engine, in accordance with the claimed invention, the detachable stage of the rocket, with the exception of the first, and the landing module are structurally and functionally combined into an indivisible traction and landing complex with a common engine for them, with the possibility of sequentially performing the functions of the said detachable stage and the landing module.
На решение поставленной задачи направлена и частная совокупность существенных признаков устройства в рамках основной совокупности его признаков, сформулированной в предыдущем абзаце и в формуле изобретения, а именно:A particular set of essential features of the device is also aimed at solving the problem posed within the framework of the main set of its features, formulated in the previous paragraph and in the claims, namely:
- при количестве N ступеней ракета может содержать N-2 посадочных модуля (это оптимизирует технический результат, приняв традиционную схему с ранним, -у Земли, - отделением первой ступени, которую нет смысла совмещать со спускаемым модулем);- with the number of N stages, the rocket can contain N-2 landing modules (this optimizes the technical result by adopting the traditional scheme with the early, at the Earth, separation of the first stage, which makes no sense to combine with the descent module);
- посадочный модуль может нести полезную нагрузку для ее доставки на поверхность или орбиту небесных тел (это дает дополнительные преимущества при двух частных случаях применения спускаемых модулей-аппаратов - по «программе-максимум» с выраженным научным и прочим оборудованием, вплоть до обитаемости, при альтернативном пассивном - для «утилизации» отработанной ступени);- the lander can carry a payload for its delivery to the surface or orbit of celestial bodies (this gives additional advantages in two special cases of using descent modules-vehicles - according to the "maximum program" with pronounced scientific and other equipment, up to habitability, with alternative passive - for "disposal" of the spent stage);
- по меньшей мере часть упомянутых тягово-посадочных комплексов могут быть выполнены не возвращаемыми (это рационально по показателю «топливная экономичность и рекомендуется, главным образом, для многостадийных, длительных экспедиций).- at least part of the mentioned traction and landing complexes can be made non-returnable (this is rational in terms of “fuel efficiency and is recommended mainly for multi-stage, long-term expeditions).
Таким образом главная идея, заложенная в заявляемый проект, - это двухфункциональность промежуточных ступеней, использование из не только в качестве промежуточных (расположенных за последней ступенью) маршевых ступеней, но и (при неполной выработке топлива в указанном режиме) в качестве спускаемых модулей (аппаратов) на промежуточных этапах полета всей ракеты-«поезда» (экспедиции).Thus, the main idea inherent in the declared project is the dual functionality of intermediate stages, the use of not only as intermediate (located behind the last stage) sustainer stages, but also (with incomplete fuel production in the specified mode) as descent modules (vehicles) at intermediate stages of the flight of the entire rocket-"train" (expedition).
Среди массива известных устройств не обнаружены такие, совокупность существенных признаков которых совпадала бы с заявленной. В то же время, именно за счет последней достигается новый технический результат, что обусловливает наличие у заявляемого устройства квалификационного признака «мировой уровень новизны».Among the array of known devices, such devices have not been found, the set of essential features of which would coincide with the declared one. At the same time, it is due to the latter that a new technical result is achieved, which determines the presence of the qualification feature of the claimed device “world level of novelty”.
При всей свое краткости формулировки, совокупность отличительных существенных признаков заявляемого устройства, не является простой суммой известных технических результатов применения порознь известных компонентов системы. Имеет место «сверхэффект» (в патентоведческом значении этого термина), который не является очевидным для специалиста из достигнутого уровня техники (разумеется, до рассмотрения заявляемого технического решения). С указанным выше спектром ТЭВ. Это убедительно демонстрирует изобретательский уровень разработки как второй из триады квалификационных признаков изобретения.For all its brevity of the wording, the set of distinctive essential features of the claimed device is not a simple sum of the known technical results of using separately known system components. There is a "supereffect" (in the patent meaning of this term), which is not obvious to a specialist from the state of the art achieved (of course, before considering the proposed technical solution). With the above spectrum of TEV. This convincingly demonstrates the inventive step of development as the second of the triad of qualifying features of the invention.
Третий квалификационный признак, - промышленная применимость, - также неоспорим и вытекает, прежде всего, из того же богатейшего опыта создания изделий ракетно-космического комплекса.The third qualification feature - industrial applicability - is also indisputable and follows, first of all, from the same rich experience in creating products for the rocket and space complex.
Подробнее сущность изобретения раскрывается в приведенном ниже примере реализации - для трехступенчатой ракеты с одним спускаемым модулем.The essence of the invention is disclosed in more detail in the example of implementation given below - for a three-stage rocket with one descent module.
Устройство иллюстрируется чертежами (схемами) фиг. 1-3:The device is illustrated by drawings (diagrams) of FIG. 1-3:
на фиг. 1 упрощенно показано устройство трехступенчатой ракеты (пример ступенчатой ракеты с числом ступеней N=3), вид сбоку, где F1 - тяговая сила, создаваемая тяговым двигателем первой ступени (не совмещенной со спускаемым модулем);in fig. 1 shows a simplified design of a three-stage rocket (an example of a stepped rocket with the number of stages N = 3), side view, where F1 is the thrust generated by the first stage traction motor (not combined with the descent module);
на фиг. 2 схематически показан процесс перехода тяговых функций от «отработавшей» первой ступени ко второй ступени (совмещенной со спускаемым модулем);in fig. 2 schematically shows the process of transition of thrust functions from the "exhausted" first stage to the second stage (combined with the descent module);
на фиг. 3 - процесс отделения второй ступени и ее автономного движения за счет собственного двигателя с тяговой силой F2* (возможно, скорректированной по величине и направлению) в качестве спускаемого модуля с полезной нагрузкой к «промежуточному» небесному телу, и продолжению тем временем движения первой (основной) ступени ракеты далее под действием тяговой силы F3 своего двигателя.in fig. 3 - the process of separating the second stage and its autonomous movement due to its own engine with traction force F2 * (possibly corrected in magnitude and direction) as a descent module with a payload to the "intermediate" celestial body, and meanwhile continuing the movement of the first (main ) the rocket stage further under the action of the traction force F3 of its engine.
Ступенчатая космическая ракета содержит последнюю ступень 1 с основным двигателем 2, по меньшей мере, две отделяемые ступени - первая 3 и вторая 4 с дополнительными двигателями каждая - 5 и 6 соответственно, и по меньшей мере один посадочный модуль (аппарат) со своим двигателем.The stepped space rocket contains the
Вторая отделяемая ступень 4 ракеты (и прочие между ней и последней ступенью 1 при их наличии) и посадочный(ые) модуль(ли) конструктивно и функционально объединены в неразделяемый тягово-посадочный комплекс (соответственно, под позициями 4, 6) с общим для них двигателем (6), с возможностью последовательного выполнения функций упомянутых отделяемой ступени 4 и посадочного модуля (тоже под позицией 4).The second
Дальнейшее описание распространяется на частные, рекомендуемые как рациональные, случаи выполнения заявляемого устройства.The further description applies to particular, recommended as rational, cases of implementation of the claimed device.
При количестве N ступеней ракета может содержать N-2 посадочных модуля. В изображенном трехступенчатом примере ракеты имеется только один (3-2=1) посадочный модуль (аппарат) 4.With the number of N stages, the rocket can contain N-2 landing modules. In the depicted three-stage rocket example, there is only one (3-2 = 1) landing module (apparatus) 4.
Посадочный модуль 4 может нести полезную нагрузку для ее доставки на поверхность или орбиту небесных тел.Lander 4 can carry a payload for its delivery to the surface or orbit of celestial bodies.
По меньшей мере часть упомянутых тягово-посадочных комплексов (4) могут быть выполнены не возвращаемыми.At least part of the mentioned traction and landing complexes (4) can be made non-returnable.
Заявляемое устройство работает следующим образом (способ функционирования устройства).The inventive device operates as follows (method of operation of the device).
Ракета, стартовав на поверхности Земли 7, «традиционно» поднимается с ускорением, преодолевая гравитацию Земли и сопротивление атмосферного воздуха, за счет тяги F1 двигателя первой ступени ракеты (см. фиг. 1).The rocket, having started on the surface of the Earth 7, "traditionally" rises with acceleration, overcoming the gravity of the Earth and the resistance of atmospheric air, due to the thrust F1 of the engine of the first stage of the rocket (see Fig. 1).
Отработав топливо, первая ступень 3 отделяется от ракеты и пассивно падает на поверхность Земли 7, частично или полностью сгорая в атмосфере. Тоже «традиционно» (не показано).Having spent the fuel, the
Второй этап движения ракеты характеризуется тяговым эффектом F2 дополнительного двигателя 6, установленного на второй ступени 4 (она является и спускаемым модулем (4), а упомянутый двигатель 6 - двигателем (6) спускаемого модуля (4)). Но пока эта структурная часть ракеты выполняет функцию второй, тяговой ступени 4 ракеты (см. фиг. 2).The second stage of the rocket movement is characterized by the thrust effect F2 of the
При движении ракеты вблизи «промежуточного» по программе полета, небесного тела 8, вторая ступень 4 отделяется и направляется в ее сторону (автоматически, по командам экипажа в первой ступени 1 или в ручном режиме экипажем второй ступени 4 при его наличии), при скорректированной (по величине и направлению) тяговой силе F2* а первая (основная) ступень 1 ракеты движется далее по траектории за счет тяговой силы F1 основного двигателя 2 (см. фиг. 3).When the rocket moves near the "intermediate" according to the flight program, the
При больше, чем N=3, числе ступеней ракеты, возможны, по образу и подобию, соответственно два, три и т.д. отделения и отправки «налево», - к небесным телам на примере тела 8, - спускаемых модулей (аппаратов) 4 и др. в количестве N-2.When the number of rocket stages is greater than N = 3, two, three, etc., are possible, in the image and likeness, respectively. separation and dispatch "to the left", - to celestial bodies on the example of
Технический результат заключается в улучшении ТЭХ(В), в том числе уменьшении общих массы и габаритов, повышении топливной экономичности ракеты. Таким образом, использование заявляемого устройства решает поставленную задачу.The technical result consists in improving the TEC (B), including reducing the total weight and dimensions, increasing the fuel efficiency of the rocket. Thus, the use of the proposed device solves the problem.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020130602A RU2749908C1 (en) | 2020-09-16 | 2020-09-16 | Step space rocket |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020130602A RU2749908C1 (en) | 2020-09-16 | 2020-09-16 | Step space rocket |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2749908C1 true RU2749908C1 (en) | 2021-06-18 |
Family
ID=76377327
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020130602A RU2749908C1 (en) | 2020-09-16 | 2020-09-16 | Step space rocket |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2749908C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2790478C1 (en) * | 2022-01-26 | 2023-02-21 | Александр Иосифович Филимонов | Reusable space aircraft |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2131383C1 (en) * | 1998-02-16 | 1999-06-10 | Акционерное общество открытого типа "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им.С.П.Королева" | Take-off and landing spacecraft |
US9487308B2 (en) * | 2013-03-15 | 2016-11-08 | Blue Origin, Llc | Launch vehicles with ring-shaped external elements, and associated systems and methods |
RU2684839C1 (en) * | 2017-11-27 | 2019-04-15 | Борис Никифорович Сушенцев | Reusable launch vehicle (embodiments) |
US10384813B2 (en) * | 2016-11-16 | 2019-08-20 | Jerome Drexler | Spacecraft landing and site-to-site transport for a planet, moon or other space body |
-
2020
- 2020-09-16 RU RU2020130602A patent/RU2749908C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2131383C1 (en) * | 1998-02-16 | 1999-06-10 | Акционерное общество открытого типа "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им.С.П.Королева" | Take-off and landing spacecraft |
US9487308B2 (en) * | 2013-03-15 | 2016-11-08 | Blue Origin, Llc | Launch vehicles with ring-shaped external elements, and associated systems and methods |
US10384813B2 (en) * | 2016-11-16 | 2019-08-20 | Jerome Drexler | Spacecraft landing and site-to-site transport for a planet, moon or other space body |
RU2684839C1 (en) * | 2017-11-27 | 2019-04-15 | Борис Никифорович Сушенцев | Reusable launch vehicle (embodiments) |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
COMPARISON OF FLIGHT TO THE MOON: USA, RF, USSR: newcomerstudio, 20.02.2019. Found 02/01/2021; Internet: https://newcomerstudio.livejournal.com/14551.html. * |
СРАВНЕНИЕ СХЕМ ПОЛЁТА НА ЛУНУ: US, РФ, СССР: newcomerstudio, 20.02.2019. Найдено 01.02.2021; Интернет: https://newcomerstudio.livejournal.com/14551.html. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2790478C1 (en) * | 2022-01-26 | 2023-02-21 | Александр Иосифович Филимонов | Reusable space aircraft |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5295642A (en) | High altitude launch platform payload launching apparatus and method | |
JP5508017B2 (en) | Aerodynamic and space flight airplanes and related maneuvering methods | |
CA1330071C (en) | Rocket-powered, air-deployed, lift-assisted booster vehicle for orbital, supraorbital and suborbital flight | |
US4884770A (en) | Earth-to-orbit vehicle providing a reusable orbital stage | |
Ragab et al. | Launch vehicle recovery and reuse | |
Sippel et al. | A viable and sustainable European path into space–for cargo and astronauts | |
RU2749908C1 (en) | Step space rocket | |
US6932302B2 (en) | Reusable launch system | |
Sippel et al. | Outlook on the new generation of European reusable launchers | |
US7834859B2 (en) | Process for recovering a spacecraft first stage | |
CN103253372A (en) | Flying saucer spacecraft | |
RU2489329C1 (en) | Carrier rocket | |
US6059235A (en) | Interplanetary transfer method | |
RU2309087C2 (en) | Missile carrier "vityaz" for horizontal takeoff without takeoff run at low-temperature gliding in atmosphere and soft landing | |
Naumann et al. | Green, Highly Throttleable and Safe Gelled Propellant Rocket Motors–Application Potentials for In-Space Propulsion | |
Bhatnagar et al. | Study on optimization problem of propellant mass distribution under restrictive condition in multistage rocket | |
RU2120397C1 (en) | Method of transportation of payload by means of non-expendable aero-space system | |
Kimura et al. | Three-stage launch system with scramjets | |
RU112157U1 (en) | MULTI-STAGE MODULE TYPE CARRIER | |
RU2178377C2 (en) | Method of injection of objects into near-earth orbit | |
Sippel | System Design of the SpaceLiner Project and Its Latest Technical Progress | |
RU2317923C2 (en) | Aircraft missile complex | |
PL437157A1 (en) | Method for launching a spacecraft using a screen plane launching platform | |
RU2345931C1 (en) | Detachable tail section of carrier rocket | |
RU2309090C2 (en) | Aircraft missile complex |