SK612004A3

SK612004A3 - Combined space shuttle

Info

Publication number: SK612004A3
Application number: SK61-2004A
Authority: SK
Inventors: Ján Kurila
Original assignee: Ján Kurila
Priority date: 2004-01-23
Filing date: 2004-01-23
Publication date: 2005-08-04

Abstract

Raketoplán je novým typom zariadenia na dopravu užitočného zariadenia na orbít Zeme, ktorého hlavným účelom je zníženie nákladov na dopravu zariadení a zvýšenie bezpečnosti pri štarte. Prvý stupeň kombinovaného raketoplánu tvorí nosné lietadlo so špeciálnymi motormi pre činnosť vo výškach 18 000 až 32 000 metrov, schopnými vyviesť plný náklad až do výšky 18 000 metrov. Na stúpanie do výšok nad 18 000 metrov je lietadlo vybavené pomocným raketovým motorom alebo môže využiť jeden z motorov druhého raketového stupňa. Vo výške 45 kilometrov sa vrtuľové nosné lietadlo oddelí a pristane na letisku, kým druhý stupeň (možno aj tretí stupeň) dopraví náklad na orbít. Návrat vesmírnej posádky sa uskutočňuje návratovým modulom, prípadne malým raketoplánom, ktorý je na tento cieľ treba vyvinúť.The shuttle is a new type of transport equipment useful Earth orbit equipment, the main purpose of which is reduce equipment transportation costs and increase safety at start. The first stage of the combined shuttle consists of a carrier aircraft with special engines for operation in heights of 18,000 to 32,000 meters, capable of bringing full cargo up to 18,000 meters. To climb to heights above 18 000 meters the aircraft is equipped with auxiliary missile engine or can use one of the other engines rocket stage. At a height of 45 kilometers with a propeller the carrier aircraft separates and lands at the airport until the second stage (possibly third stage) transports the cargo to orbit. Return the space crew is carried out by a return module, or a small shuttle that is needed for this purpose develop.

Description

Vynález sa týka. ako procesu, tak aj návrhu zariadenia schopného vyniesť na obežnú dráhu zeme užitočné zariadenie o veľkej hmotnosti s nižšími nákladmi než dosahujú súčasné zariadenia.The invention relates to. both the process and the design of a device capable of bringing into the Earth's orbit a useful device of heavy weight at a lower cost than current devices.

Doterajší stav techniky.BACKGROUND OF THE INVENTION.

V súčasnosti slúžia na dopravu zariadení na obežnú dráhu zeme viacstupňové rakety alebo raketoplány. V Rusku sú to rakety Sojuz,Proton,raketoplán Buran,vo Francúzsku je to raketa Arianne,v USA to boli rakety Viking,Thor,Atlas v kombinácii niekoľkých rakiet v druhom.resp. v treťom stupni ďalej kozmické rakety Satum,raketoplány a Titan v kombinácii s inými raketami v poslednom stupni napr.s raketou Centaurus.Užitočné zaťaženie sa mení od niekoľkých kilogramov podľa účelu až do 100 ton.Currently, multistage rockets or shuttles are used to transport the equipment into orbit. In Russia it is Soyuz, Proton, Buran, in France it is Arianne, in the US it was Viking, Thor, Atlas in combination of several missiles in the second.resp. in the third stage, the space rockets Satum, space shuttles and Titan in combination with other rockets in the last stage, eg with a Centaurus rocket. The payload varies from a few kilograms depending on the purpose up to 100 tons.

Náklady na dopravu jedného kilogramu na orbit sú mimoriadne vysoké a prakticky presahujú 20000 USD na kilogram.Start rakiet a raketoplánov vyžaduje špeciálne štartovacie komplexy,slúžiace len pre tento účel.Takisto pristávame raketoplánov je možné len na špeciálnych k tomu určených dráhach.alebo pri doprave kabín raketami pristávajú kabíny do mora,prípadne na širokých stepiach.Náklady na tieto pomocné části sú mimoriadne vysoké adekvátne štartu rakety.Vysoká hmotnosť štartovacej rakety si vyžaduje dopravné zariadenie o nosnosti niekoľko tisíc ton.The cost of transporting one kilogram to orbit is extremely high and practically exceeds $ 20000 per kilogram.Starting rockets and shuttles requires special launching complexes only for this purpose.We also land shuttles only on special designated runways.or transport cabins missiles landing cabins into the sea, or on the wide stepích.Náklady for these auxiliary parts are extremely high adequate launch rocket.High weight launch rocket requires a transport device with a load capacity of several thousand tons.

TT

Podstata wnálezu.The essence of the invention.

Uvedené nedostatky minimalizuje spôsob štartu za pomoci nosného lietadla,ktoré je zároveň prvým štartovacím stupňom ,a ktoré môže štartovať z bežnej letiskovej dráhy medzinárodných letísk a nie je viazaná na kozmodrom.Letisko však musí byť vybavené zariadením na plnenie paliva a okysličovadla.Lietadlo má hlavné krídlo s pomocnou výškovku.krídlom(tzv.kačica) s minimálnym trupom.Materiál krídel a trupu je zásadne z kompozitov.abv hmotnosť prázdneho nosného lietadla bola minimálna.LietadIo má štyri vrtuľové motory v tlačnom usporiadaní,ktoré sú schpné dopraviť do výšky 20000 metrov s plným nákladom.Lietadlo je ďalej vybavené raketovým motorom,ktorý sa uvádza do chodu vo výške 18000 až 20000 metrov a dopraví lietadlo do výšky 45000 až 50000 metrov.Potom sa uvedie do chodu,druhý raketový stupeň a nosné lietadlo sa oddelí a pristane na letisku pilotované pilotom v kokpite štartovacieho stupňa.Rozhodujúcim zariadením sú vrtuľové pohonné jednotky.Predpokladaný výkon jednej jednotky je 10 až 20 MW, hmotnosť lOOOkg a spotreba paliva 0,115 až 0,130 kg na kilowatt.Takým motorom je v súčasnosti rotačný dieselový motor VRV.Palivo a okysličovadlo pre raketový motor prvého stupňa má uložené v krídlach lietadla.V krídlach je uložené aj palivo pre vrtuľové motory.Druhý stupeň po oddelení od prvého stupňa stúpa na orbit okolo zemegule až po dosiahnutie prvej kozmickej rýchlosti.Stupeň je vybavený zariadením pre návrat posádky na zem u pilotovaných letov.Váhové pomery zariadení budú závislé od použitia palív,hlavne pre raketové motory. Optimálne sa javí použitie tekutého kyslíku a tekutého vodíku,ako je to u raketoplánov používaných organizáciou NASA pre druhý stupeň(prípadne aj pre tretí stupeň).U pomocného raketového motoru sa predpokladá použitie tekutého kyslíka a uhľovodíkového paliva,ale nie je vylúčené aj použitie tekutého vodíka.Pre porovnanie nákladov použijem údaje oficiálne uverejnené organizáciou NASA.Štartovacia váha rakety Titan.III.E Centaur 650000kg(prvý stupeň 464000 kg).Náklady na dopravu 343 200 000 USD. Navrhovaná koncepcia predmetu patentu:These shortcomings are minimized by the use of a carrier aircraft, which is also the first take-off stage and which can take off from the normal aerodrome runway of an international airport and not tied to a spaceport. However, the aerodrome shall be equipped with fueling and oxidising equipment. with auxiliary elevator.a wing (the so-called duck) with a minimum fuselage.Material wings and fuselage is essentially made of composites. The aircraft is further equipped with a rocket engine, which operates at a height of 18000 to 20000 meters and transports the aircraft to a height of 45000 to 50 000 meters.Then, the second rocket stage and the carrier are separated and landed at the airport piloted by a pilot in the cockpit of the starting stage m are propeller power units.Assumed output of one unit is 10 to 20 MW, 10000kg weight and fuel consumption of 0.115 to 0.130 kg per kilowatt.This engine is currently a rotary diesel engine VRV.Palivo and oxidizer for a first-stage rocket engine has stored in the wings aircraft.In the wings is also stored fuel for propeller engines.The second stage after separation from the first stage rises to orbit around the globe until reaching the first cosmic speed.Stupeň is equipped with a device to return the crew to the ground for manned flights.Weight ratios of equipment will depend on use of fuels, especially for rocket engines. The use of liquid oxygen and liquid hydrogen seems optimal, as is the case with NASA's second stage (or third stage) shuttles. The auxiliary rocket engine is assumed to use liquid oxygen and hydrocarbon fuel, but liquid hydrogen is not excluded. I will use data officially published by NASA to compare costs.Starting weight of the Titan.III.E Centaur 650000kg (first stage 464000 kg). Shipping costs 343 200 000 USD. The proposed concept of the subject of the patent:

Štartovacia váha celého komplexu 220000 kg.Z toho prvý stupeň 60000 kg(z toho palivo 40000 kg)Starting weight of the whole complex 220000 kg.Of the first stage 60000 kg (of which fuel 40000 kg)

Druhý stupeň(prípadne tretí stupeň plus užitočné zaťaženie) 160000 kg( z toho palivo 130 ton). Užitočné zaťaženie 17000 kg/180 km.Second stage (or third stage plus payload) 160000 kg (of which 130 tonnes fuel). Payload 17000 kg / 180 km.

Náklady na dopravu 34000000 USD.Shipping costs 34000000 USD.

To je desaťnásobné zníženie nákladov oproti súčasným dopravným prostriedkom.Obdobné je zníženie nákladov v porovnaní s ruskou raketou Proton.This is a tenfold cost reduction over current means of transport. Similar is the cost reduction compared to the Russian Proton rocket.

Namiesto pomocného raketového motoru pre výšku 18 až 50 km je možné použiť raketový motor druhého stupňa,ak sa pohonné motory vhodne rozčlenia(napr.ako u súčasného raketoplánu).Instead of an auxiliary rocket engine for a height of 18 to 50 km, a second-stage rocket engine can be used if the propulsion engines are appropriately divided (such as the current shuttle).

Prehľad orázkov na výkresoch.Overview of issues in the drawings.

Na obr.1 je znázornená zostava“Kombinovaného raketoplánu“ v bočnom usporiadaní.Obrázok znázorňuje nosné lietadlo s druhým raketovým stupňom 2,pripravené na plniacom stanovišti,kde sa plnia do kombinovaného raketoplánu prevádzkové a pohonné palivá.Kombinovaný raketoplán je na toto stanovište dopravený buď ťahačom alebo pomocou vrtuľového pohonu.Figure 1 shows the "Combined Space Shuttle" assembly in a side arrangement. The figure shows a second-stage missile carrier 2 prepared at the filling station, where operational and propellant fuels are fed to the combined space shuttle. The combined shuttle is either transported to this station or by propeller drive.

Na obr.2 je znázornené usporiadanie kombinovaného raketoplánu na plniacom stanovišti v pôdoryse ako aj príprava na montáž a naloženie nenaplneného palivami druhého raketového stupňa 2 na nosné lietadlo ^Predpokladá sa kompletná montáž vrátane preskúšania napojenia užitočného zaťaženia 3.Takto vybavený raketoplán sa presunie alebo za pomoci vrtuľových pohonných jednotiek 1.3 alebo ťahačom na štartovacie miesto len za pomoci svojho zaťahovacieho podvozku 1.5.Na naštartovacom mieste sa zasunie pod nosné lietadlol odhadzovací podvozok 1 .ó.Nosné lietadlo J. druhý raketový stupeň 2 a užitočné zaťaženie 3 ak má vlastný pohonný raketový motor,sa naplnia pohonnými hmotami.Po naplnení pohonných hmôt raketoplán môže odštartovať.Figure 2 shows the plan view of the combined shuttle at the loading station, as well as the preparation for mounting and loading unfilled second stage rocket fuel 2 onto the carrier aircraft. Complete assembly including check of payload connection 3 is assumed. propulsion propulsion units 1.3 or a tractor to the starting point with the aid of its retractable landing gear 1.5.On the starting point, the landing gear shall be slid under the nose landing gear. are filled with fuel.After refueling, the shuttle can take off.

Štartuje len za pomoci vrtuľových pohonných jednotiek 1.3,pričom pri odlepení od štarovacích dráh sa odhodí odhadzovací podvozok 1.6 a zatiahne sa zaťahovací podvozok 1.5.Celý proces štartuje riadený z pilotnej kabíny 1.4 až do výšky 20000 metrov pri použití vrtuľových jednotiek 1.3 nad túto výšku,zapne obsluha pilotnej kabíny pomocný raketový motor 1.9 nosného lietadla LPo vyčarpaní paliva pomocného raketového motoru 1.9 zapne automatika alebo pilot obsluhy pilotnej kabíny 1.4 druhý raketový’ stupeň zo súčasným oddelením tohoto stupňa od nosného lietadla LNosné lietadlo I pristávacím manévrom pristane na letisku a môže byť pripravené na ďaľší let.It starts only with propeller power units 1.3, when unstuck from the runways, the discard 1.6 is dropped and the retractable undercarriage 1.5 is retracted. The entire process starts from the cockpit 1.4 up to 20000 meters when using propeller units 1.3 above this height. cockpit operation auxiliary rocket engine 1.9 carrier LPo fuel depletion of auxiliary rocket engine 1.9 turns on the automatic or pilot of the cockpit operator 1.4 second rocket stage with the simultaneous separation of this stage from the carrier aircraft LThe carrying aircraft I lands at the airport and can be prepared for the next years.

Druhý stupeň 2_splní svoj plánovaný program a nepredpokladá sa jeho znovupoužitie mimo tzv.návratovej časti,ktorá môže byť riešená buď ako malý raketoplán alebo náporom brzdené návratové teleso.The second stage 2_splizuje its planned program and is not expected to be reused outside the so-called return part, which can be solved either as a small shuttle or braking returning body.

Pre úplnosť dodávam,že veľkosť priestorov nosného lietadla umožňuje inštaláciu zásobných nádrží na palivo a tekutý kyslík a ich prečerpávanie medzi prvým a druhm stupňom.Prichádza to do úvahy najmä ak sa využije jeden z raketových motorov druhého stupňa 2.8 namiesto pomocného raketového motoru prvého štarovacieho stupňa 1.9,čím sa zníži váha prvého stupňa.For the sake of completeness, I would add that the size of the aircraft compartment allows the installation of fuel and liquid oxygen storage tanks and their transfer between the first and second stages. This is particularly relevant if one of the second stage 2.8 rocket engines is used instead of the first stage 1.9 auxiliary rocket engine. to reduce the weight of the first stage.

Claims

1, Technological process of transporting rocket equipment with a space load up to 120 to 180 km with the help of a propeller aircraft with an auxiliary rocket engine, possibly with the help of one of the rocket engines of the second stage, characterized in that the first stage consists of a carrier aircraft with propeller power units 1.3 with a first-stage auxiliary rocket engine 1.9.

Device according to claim 1, characterized in that the first stage rocket auxiliary engine 1.9 is replaced by one of the second stage rocket engines 2.8.

Device according to Claims 1 and 2, characterized in that the carrier aircraft I has fuel tanks located in the wings for the second rocket stage 2 and therefore has a fuel transfer station 1.11 for transferring fuel from the first to the second stage 1.11.