Паровая ракета с атомным реактором

 

Изобретение предназначено для использования в космонавтике. Паровая ракета с атомным реактором содержит стальной теплоизолированный корпус с активной зоной реактора и конусным отсеком, стержни управления и необходимое количество реактивных сопел, выполненных с регулирующими задвижками. В конусной секции на горизонтальной перегородке размещается пассажирская кабина, на второй горизонтальной перегородке устанавливается стальной теплоизолированный водяной бак с водопроводом и воздухопроводом, соединенный с внешними стационарными источниками. На третьей горизонтальной перегородке устанавливается теплоизолированный стальной барабан, воздушный ресивер и роторный двигатель, отдельные секции которого выполняют функции насосов. Четвертая секция выполняется из жаропрочной стали с теплоизоляцией, выдерживающей необходимое высокое давление. По бокам четвертой секции при помощи стальных труб крепится необходимое количество реактивных сопел, выполненных с регулирующимися задвижками, а также поворачивающимися. Изобретение позволяет упростить конструкцию ракеты и повысить надежность запуска. 4 ил.

Главными недостатками современных ракет, включая космические, является то, что используется энергия простого горения различных видов топлива внутри трубы, называемой двигателем. Продукты горения выбрасываются через реактивное сопло под незначительным давлением 0,7-0,8 кгс/см² ([4] , стр. 189).

Конечно, с таким мизерным давлением ракетная техника не может развиваться, и это видно из практики последних двух "Протонов", выпущенных с космодрома Байконур (где автор после окончания военно-транспортной Академии, г. Ленинград в 1955г. , запустил авторемзавод), которые потерпели аварию. Космические ракеты США, выпущенные на Марс, потерялись.

На ускорителе ракетоносителя "Протон" в первой ступени установлены 6 атомных двигателей с тягой 160 тн каждый, на второй - 4 с тягой 60 тн каждый, на третьей ступени - 1 с тягой 60 тн, разгонный блок "ДМ" с тягой в вакууме 8,5тн, четырехкамерный рулевой двигатель с тягой 3 тн.

Ввиду их сложности, несовершенности последние два "Протона" взорвались. Несмотря на это руководители Государственного космического научно-производственного центра имени М. В. Хруничева в своей кратной инструкции написали о том, что ракета-носитель "Протон" объективно будет оставаться лучшим носителем по крайней мере до 2010г.

Мощность двигателей не подлежит регулировки.

Стартовый вес "Протона" 700 т, а полезная, нагрузка при выведении на низкую орбиту (Н= 200 км, i-51,6^o) 22 тн, геостационарную орбиту 2,6 т. Размеры "Протона": длина 42,3 м (без разгонного блока), диаметр максимальный 7,4 м.

В современных ракетах (реактивных двигателях) продукты сгорания выбрасываются через сопло, создавая тягу, т. е. количества движения m•v с давлением 0,7-0,8 кгс/см² ([4] , стр. 189) с температурой 2200-2300^oС. ([4] , стр. 189).

В заявке автора пары воды из замкнутой камеры выбрасываются по третьему закону Ньютона, действие равно противодействию, одна сила равна другой. Одна сила активная, давящая на стенку под огромным давлением (увидим ниже), на стенку замкнутой емкости, тогда другая, выходящая из сопла.

Известен атомный ракетный двигатель ([2] , рис. 74, стр. 262, 263) содержащий корпус, активную зону атомного реактора оканчивающуюся полом, служащим рубашкой охлаждения, стержень управления, турбину, насос, отражатель, вспомогательный двигатель привода, вспомогательный двигатель для хладагента, аккумулятор.

Недостатками являются: Конструкция весьма сложная, несмотря на это даже не смогли подобрать рабочего вещества кроме чистого водопровода, который нужно было нагревать до 3000-3500^oС, а водород нагревается до 2000^oС, существенно меньше, чем даже в обычном реактивном двигателе.

Вследствие изложенных недостатков атомные реакторы для ракет не используются.

Известен атомный ракетный двигатель ([2б] , стр. 264, рис. 75а), содержащий корпус с активной зоной реактора, стержни управления, оканчивающиеся соплом.

Недостатками являются: Для создания реактивной тяги используется количество движения m•v с давлением 0,7-0,8 кгс/см², в реакторе создается газовый вихрь, благодаря чему более легкий водород будет концентрироваться в центре по оси и вытекать через сопло, а более тяжелые молекулы урана расположатся по периферии вихря и не будут вытекать. Но это не единственная трудность; оказывается такой газовый реактор должен обладать чрезмерно большими размерами, что является непригодными для ракеты, создающей тягу количеством движения m•v с давлением 0,7-0,8 кгс/см².

Для достижения поставленной задачи паровая ракета с атомным реактором, содержащая корпус, активную зону атомного реактора со стержнями управления, оканчивающимися реактивным соплом, отличается тем, что стальной теплоизолированный корпус, оканчивается конусным отсеком, а днище оканчивается реактивным соплом, выполненным с задвижкой; в конусном отсеке на горизонтальной перегородке размещается пассажирская кабина; на второй горизонтальной перегородке устанавливается стальной теплоизолированный водяной бак с водопроводом и воздухопроводом, соединенным с внешними источниками; на третьей горизонтальной перегородке устанавливаются теплоизолированный стальной барабан и роторный двигатель, отдельные секции которые выполняют и функцию насосов, четвертый отсек ракеты выполняется из жаропрочной стали с теплоизоляцией, выдерживающей необходимое высокое давление; по бокам секции при помощи стальных труб крепится необходимое количество реактивных двигателей, выполненные с регулирующимся задвижками, а также поворотные сопла с задвижками.

Для того чтобы экспертам, читателям было легче ориентироваться перехода от количества движения m•v с мизерным давлением 0,7-0,8 кгс/см², весьма неэффективного способа, используемого современными конструкторами и строителями для полета современных ракет и самолетов, автор предлагает скачкообразного перехода до предела эффективного способа-метода, используя третий закон Ньютона, действие равно противодействию, одна сила равна другой, одна сила активная, давящая на стенку замкнутой емкости под необходимым огромным давлением, другая, выходящая из сопло, используя свои признанные изобретения: "Роторные двигатели Султанова A. З. ", патенты РФ 1807219, 20162246 (работающий образец имеется) с относительным внутренним КПД η = 1, содержащие в одной секции 5 неломающихся деталей в одном агрегате легко получить 5 млн кВт мощности и т. д. , а современных паротурбинных, газотурбинных двигателях используемых в ТЭС, ТЭЦ, самолетах и т. д. относительный внутренний КПД = 0,6, содержащие до 20 тысяч хрупких, ломающихся деталей ([3] , стр. 1783, [2] , стр. 38) и т. д. "Реверсивный распределитель рабочего тела Султанова A. З. , а. с. СССР 1820010, "Механизм реверсирования роторного двигателя" патент Р. Ф. 2015350, "Двигатель-двигатель летательного аппарата Султанова A. З. " патент Р. Ф. 2116489, "Летающая тарелка Султанова A. З. ", патент РФ 2123456, "Гидравлический телескопический подъемник Султанова A. З. " патент РФ 2130893.

На фиг. 1 Паровая пакета с атомным реактором.

На фиг. 2, 3 разрез роторного двигателя с цернообразными рабочими камерами.

На фиг. 4 разрез роторного двигателя с кольцеобразным разрезом рабочей камеры.

Паровая ракета атомным реактором (фиг. 1), содержащая стальной теплоизолированный корпус 1 с конусным отсеком 2, оканчивающимся днищем, выполненным с центральным соплом 3 с задвижкой (известна), а по бокам корпуса 1 при помощи труб крепится необходимое количество реактивных сопел 3, выполненных с регулирующимся задвижками и поворачивающимися соплами (летающая тарелка Султанова A. З. ).

В конусном отсеке 2 на горизонтальную площадку устанавливается пассажирская кабина 5. На горизонтальную площадку 6 устанавливается водяной бак 7 с водопроводом 8, соединенным со стационарным водопроводом и воздухопроводом 9, соединенным со стационарным компрессором, а воздухопровод соединяется роторный двигатель (увидим ниже). На горизонтальную перегородку 10 устанавливается барабан 11, ресивер 11 и роторный двигатель-насос 12. В качестве роторного двигателя-насоса используется "Паровой роторный двигатель Султанова A. З. ", патент РФ 2016246 работающие без паровых пароперегревательных котлов (работающий образец имеется).

Для того чтобы уравновесить центробежные силы, роторный двигатель-насос выполняется с четными секциями. Одна секция может работать как двигатель, другая как насос. При испарении 1 см³ воды ее объем увеличивается около 900 см³, следовательно, при работе с водой объем секции будет меньше, чем при работе с парами воды. Относительный внутренний КПД η_Ji= 1, эффективный КПД η_e= 0,7 и более. В одном агрегате легко получить 5 млн кВт, а на современных паротурбинных двигателях относительный внутренний КПД η_oi= 0,6 ([3] , стр. 183), содержащий до 20 тыс. деталей ([2] , стр. 38) с мощностями до 1 млн кВт, а на ТЭЦ 12 г. Москвы 5 агрегатов 100 тыс. кВт каждый с эффективным КПД η_e= 0,3-0,32. Стенки ядерного отсека 13 выполняются из жаропрочной стали, выдерживающей высокое необходимое давление, а стальной корпус 14 (фиг. 1) атомного реактора, тоже выполняется из стали, выдерживающей высокое давление Р= 300 кгс/см² и более.

На берегу Каспийского моря в г. Шевченко для опреснения 120 тыс. тн воды в сутки был установлен атомный реактор БН-350 с тепловой мощностью 1000 МВт с диаметром активной зоны Д= 1,5 м, высотой Н= 1,06 м ([1] , стр. 377).

Внутри активной зоны 15 (фиг. 1) в испарительном канале 16 помещается твэл (тепловыделяющий элемент), в пароперегревательном канале 17 с твэлом и регулирующий стержень 18.

Для облегчения работы экспертов на фиг. 2,3,4 показаны размеры роторного двигателя (указанные патенты), работающего в режимах водяного, газового двигателей и насосов, содержащего корпус 19 с внутренним радиусом R от точки О, закрытой крышкой 20 (показана тыльная сторона), патрубок 21 и патрубок 22, вал 23, эксцентричный ротор 24 (фиг. 2,3), а на фиг. 4 цилиндрический ротор 24 с радиусом R от точки О.

Для того чтобы одновременно закрыть патрубки 21, 22, с поверхности ротора 24 (фиг. 2, 3) снимается площадка с углом α с зазором "е". Площадка выполняется с радиальными уплотнителями 25, а на торцах ротора устанавливаются кольцевые уплотнители 26 (смотри патенты РФ "Гидрообъемная трансмиссия транспорта Султанова A. З. ", патент 2142374, "Летающая тарелка Султанова A. З. " патент 2123456, "Гидравлический телескопический подъемник Султанова A. З. " патент 2130893), что дает возможность отказаться от выхлопных, всасывающих клапанов с их механизмами.

Между внутренней поверхностью корпуса 19 и поверхностью ротора 24 образуется церпообразная рабочая камера 27 (фиг. 2, 3), а на фиг. 4 - кольцеобразная камера 27, которые заслонка 28 делит пополам. На поверхность цилиндрического ротора 24 (фиг. 4) крепится разделительный кулак 29, при этом рабочая камера 27 принимает кольцеобразную форму.

Для нормальной работы в качестве двигателя или насоса он выполняется двухсекционным (четные секции), следовательно, один кулак 29 будет находиться под заслонкой 28 (фиг. 2), а во второй секции кулак 29 находится повернутым на 180^o, т. е. внизу, следовательно, центробежные силы уравновешиваются и патрубки 21, 22 нормально будут выполнять свои функции. Одна секция роторного двигателя работает двигателем, а другая секция может работать в качестве жидкостного или воздушного насосов и т. д. Количество секции может быть 6, 8, 10 и т. д.

Для запуска ракеты с Земли заполняется бак 7 водой из наружного водопровода 8 до расчетного уровня, помещенный между горизонтальными перегородками 4, 6, после чего из наружного воздухопровода 9 нагнетается сжатый воздух до расчетного давления, а на ресивер 11 нагнетается сжатый воздух с давлением, в два раза большим, чем в водяном баке 7, и ракета готова к полету. Открыв заслонку водопровода 8, вода под давлением сжатого воздуха, находящегося над водой в баке 7, попадает в патрубок 21 (фиг. 2, 3, 4) и в рабочую камеру 27 роторного двигателя 12, содержащего корпуса 19, закрытые крышками 20, вследствие чего эксцентрики роторов 24 (фиг. 2, 3), кулак 29 (фиг. 4), выполненные с уплотнителями 25, 26, взаимодействующими корпусом 19, крышками 20 и заслонкой 28, начинает вращать вал 23 роторного двигателя. Отработавшая вода под давлением через патрубок 22 заполняет (стрелки) испарительный канал 16 с твэлом, помещенные в активной зоне 15, при включенном регулирующем стержне 18.

Насыщенный пар от канала 16 (стрелки), заполняет барабан 11, где вода оседает, а пар заполняет (стрелки) пароперегревательный канал 17 с твэлом, помещенные в активной зоне 15 реактора, установленный в стальном корпусе 14, выдерживающее давление 300 кгс/см² и более закрытой горизонтальной перегородкой 10, закрепленной на корпусе 1, оканчивающийся конусным отсеком 2, где помещается пассажирская кабина 5.

Из барабана 11 насыщенный пар (стрелка) под давлением рабочего агента от отсека роторного насоса 12, двигаясь по твэлу пароперегревательному каналу 17, превращаясь в перегретый пар, под необходимым давлением через патрубок 21 (фиг. 2, 3, 4), попадая в секцию роторного двигателя 12, вращает вал 23, вследствие чего из водяного роторного двигателя вода заполняет канал 16, а отработавший пар из парового сектора под необходимым давлением заполняет ядерный отсек 13. Как только достигнет необходимое давление (через 10-12 секунд) автоматический (или экипажем) открываются заслонки (известны) в соплах 3,3¹ и под расчетным давлением (300 кгс/см² и более) перегретый пар, выбрасываясь через поворотные сопла 3 и сопло 3¹, ракета точно будет двигаться в необходимом направлении.

По мере подъема ракеты заслонки в соплах 3,3¹ закроются, а давление в ядерном отсеке 13 благодаря уменьшению подачи воды в каналы 16, 17 будет уменьшаться до нуля.

Для посадки ракеты запускается реактор, создавая необходимое давление в ядерном отсеке 13, производится посадка. Давление сжатого воздуха в ресивере 11 используется для вращения насосных секторов роторного двигателя и для повышения давления в водяном баке 7 при необходимости.

Если использовать атомный реактор ([1] , стр. 377, рис. 5, 45) с тепловой мощностью 1000 МВт, достаточной для опреснения 120 тыс. тн воды в сутки или 120000: 24= 5000 м³/ч, 5000: 60= 84 м³/мин, 84: 60= 1,4 м³/c с диаметром атомного реактора Д= 1,5 м, высотой Н= 1,06 м превращает в пар с температурой t= 500^oC Принимая удельный проход воды за 1 см³= 1 г, тогда для прохода 1,4 м³/с воды сечение составит S= 1,4 м². Перегретый пар с давлением Р= 300 кгс/см², полученный от 1,4 м³/с воды будет проходить через сечение в 10 раз больше пара, чем воды, тогда общее сечение для прохода пара с давлением Р= 300 кгс/см² составит S= 1,4-10-10000= 140000 см². Это есть общее сечение сопел 3,3¹, а тяга составит Р= S•Р= 140000•300= 42000000 кг или Р= 42000000: 1000= 42000 т. тягу "Протона" превысит (42000: 700= 60) в 60 раз.

Идеальным топливом при полете на другие планеты является водород Н и кислород О, которые удобно использовать в качестве топлива и весьма легко получить разложением воды при помощи "Ветродвигательное электроснабжение Султанова A. З. " патент РФ 2116504, с обязательным использованием "Карусельный ветродвигатель" а. с. 1372094, "Карусельный ветродвигатель" а. с. 1373861, "Карусельный ветродвигатель" а. с. 1548503, "Карусельный ветродвигатель" патент РФ 2006665 с КПД использования энергии ветра η_э.в.= 4, 5 и более, а в современных самых мощных винтовых ветродвигателей коэффициент использования энергии ветра не превышает η_э.в.= 0,5 или у автора в (5: 0,5= 10) 10 раз больше. В условиях московского ветра, если установить вдоль кольцевой автодороги 300 ветродвигательных электростанций со стоимостью одной АЭС, легко можно обеспечивать всю Москву электроэнергией в необходимых количествах. Разлагая воду на водород и кислород, сжигая водород на всех видах транспорта, ТЭЦ, а кислород выпуская в атмосферу Москвы легко создать первозданную экологию! Автономный запуск ракеты с Земли производится при отсутствии стационарных водопровода, воздуховода, а также при запуске с других планет.

Известно, что в США планируется организовать турбазу на Луне.

На ракете с тягой 42000 тн можно погрузить не менее 20000 тн полезного груза - это значит на Луну в одном рейсе провести целую турбазу. Если изготовить необходимое количество "Летающих тарелок Султанова A. З. ", патент РФ 2123456, приспособленных для жизни на Луне, установив их друг на друга, долетев на Луну, они своим ходом образуют целый городок для проживания 1000 человек со всеми удобствами.

Энергоснабжение, не загрязняя поверхности Луны, с необходимой мощностью автор оформит отдельной заявкой.

С участием автора предложенную ракету легко изготовить за 12-14 месяцев (работающий образец "Роторного двигателя Султанова", один токарь изготовил за 1,5 месяца, работая в течение дня 1-1,5 часа), а все перечисленные за 5 лет.

Источники информации 1. Алексеев Г. Н. Общая теплотехника. - М. : Высшая школа, 1980 г.

2. Гильзин К. А. Двигатели невиданных скоростей. М. : Машиностроение, 1965 г.

3. Бальян С. В. Техническая термодинамика и тепловые двигатели. - М. : Машиностроение, 1973 г.

4. Максимов Н. А. Двигатели самолетов и вертолетов. - М. : Военное издательство, 1977 г.

Формула изобретения

Паровая ракета с атомным реактором, содержащая стальной теплоизолированный корпус с активной зоной реактора и конусным отсеком, стержни управления и необходимое количество реактивных сопел, выполненных с регулирующими задвижками, отличающаяся тем, что в конусной секции на горизонтальной перегородке размещена пассажирская кабина, на второй горизонтальной перегородке установлен стальной теплоизолированный водяной бак с водопроводом и воздухопроводом, соединенный с внешними стационарными источниками, на третьей горизонтальной перегородке установлен теплоизолированный стальной барабан, воздушный ресивер и роторный двигатель, отдельные секции которого выполняют функции насосов, четвертая секция выполнена из жаропрочной стали с теплоизоляцией, выдерживающей необходимое давление, а реактивные сопла закреплены по бокам четвертой секции с возможностью поворота при помощи стальных труб.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4