Способ и устройство для вывода в космос объектов с кольцевыми и решетчатыми поверхностями и способ вывода в космос объектов с гибкими, например, сетчато-мембранными поверхностями.

Группа изобретений относится к методам и средствам доставки полезных грузов (ПГ) в космос и их возвращения на поверхность небесного тела. ПГ в виде кольцевых или панельных космических электростанций, радиотелескопов с решетчатой (сетчатой) поверхностью и т.п. имеют значительные размеры (> 100 м) и сложную конфигурацию. Такие ПГ запускают с помощью силуэтных ступеней и ракетных двигателей, равномерно распределённых на силуэтных ступенях или непосредственно на ПГ по контуру и/или поверхности ПГ. Возвращают ПГ торможением атмосферой и планированием, используя, в частности, эффекты решетчатого крыла и кольцеплана - для соответствующих конфигураций ПГ. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей и повышение эффективности методов и средств вывода в космос и возвращения указанных нестандартных ПГ. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 11 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ.

Группа изобретений относится к области космонавтики, а именно к методам и средствам доставки полезных грузов в космос и обратного их возвращения. Изобретения могут быть полезны в индустрии туризма при строительстве туристических орбитальных отелей, в частности больших, диаметром более 100 метров, тороидальных космических станций с искусственной гравитацией, для космических круизов без кораблей обслуживания, когда туристы находятся в люксовых каютах кольцевой станции при старте на орбиту и при ее возвращении, астрономических станций, при постройки больших оптических и радиотелескопов, больших фазированных решеток для различных радиотехнических задач, ферменных конструкций, а также для доставки огромных площадей мембранных и сетчатых конструкций, конструкций в виде жалюзи и др.

Предшествующий уровень техники.

Из уровня техники известен способ выведения в космос с возвращением многоразовых космических кораблей с орбитальной полезной нагрузкой имеющей аэродинамические плоскости (Спэйс Шаттл).

Грузовой отсек Шаттла недостаточен для вывода негабаритных грузов в космос и возвращения на землю (планету с атмосферой).

Известны также устройства ракетных систем снабженных спускаемыми капсулами типа Союз или Аполлон, которые используют для вывода в космос ракетные блоки, установленные вертикально тандемом и пакетной схемой, при которой высота ракетной системы значительно превышает площадь ее миделя что создает значительные продольные массовые перегрузки.

Данное устройство не обеспечивает вывод в космос негабаритных конструкций значительных размеров и сложной конфигурации а также требует сложных стартовых комплексов и утяжеление конструкций ракетных ступеней из-за большого столба веса топлива на днище топливных емкостей где отношение высоты уровня топлива к площади основания, на которое оно давит, превышает 1, а также огромных акустических и вибрационных нагрузках от сосредоточенных в одном месте ракетных двигателей большой мощности.

Данные обстоятельства ограничивают размеры ракетных систем, а значит и веса выводимого груза. Так же такие системы не могут обеспечивать старт с неподготовленных стартовых площадок например с водной поверхности в следствии отсутствия остойчивости вертикально ориентированной ракетной системы..

Известны способ и устройство перемещения в пространстве значительных по массе грузов - патент RU 2159197 С2, где множество решетчатых поверхностей образовано балками или фермами при этом перевозимый груз закреплен на стропах в одной точке а ракетные двигатели и емкости с топливом сосредоточены на узлах соединений этих балок, который ограничивает выведение в космос грузов так как имеет лишний вес в виде ферм и балок и сосредоточение в узлах ракетных двигателей и емкостей с топливом, а также данный способ не обеспечивает вывод самих решетчатых или кольцевых конструкций.

Ближайшими аналогами предлагаемых изобретений являются решения, описанные в заявке на изобретение RU 2005108919 A.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Группа изобретений направлена на расширение функциональных возможностей и повышения эффективности методов и средств вывода в космос космических объектов значительных размеров и сложной конфигурации одним запуском, без использования принципов складывания-развертывания, а также без дорогих и многодельных операций сближения-стыковки-монтажа при модульной сборки в космосе объектов которые невозможно целиком поместить в грузовых отсеках существующих ракетах носителях.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в способе вывода в космос объектов с кольцевыми и решетчатыми поверхностями, включающим размещение выводимого в космос объекта горизонтальной поверхностью на стыкуемых тандемно силуэтных ступенях с топливными емкостями и ракетными двигателями, которые повторяют в проекции силуэтную конфигурацию объекта, причем ступени снабжены емкостями с топливом и ракетными двигателями, расположенными на максимально возможном расстоянии друг от друга для обеспечения на участке выведения равномерного распределения по силуэту выводимого груза сил их тяги и акустических нагрузок, согласно концентрации масс в различных точках объекта, и аэродинамическими поверхностями для спуска на планету имеющую атмосферу, поверхностям выводимого объекта в виде, например, кольцевой орбитальной станции значительной величины или решетчатой поверхности в виде, например, ажурной конструкции, образованной ребрами-фермами - придают аэродинамическую форму или снабжают отдельными сбрасываемыми обтекателями, которые имеют в своем основании силуэтное подобие выводимого объекта, а возвращают объект торможением в атмосфере и планированием, используя эффекты решетчатого крыла для решетчатого объекта и кольцеплана - для кольцевого, а для повышения жесткости и устойчивости кольцевых или решетчатых объектов на этапе выведения или спуска в атмосфере, их закручивают вокруг центра масс с осью вращения, перпендикулярной их плоскости, кроме того, силуэтные ступени выполняют в виде отдельных модулей топливных емкостей, например, в виде цилиндрических баков и отбрасывают их по мере расхода топлива, при этом разделяют выводимый груз на отдельные фрагменты и оборудуют системами аварийного спасения, возможно наращивание ступеней в горизонтальной плоскости путем присоединения их к выводимому в космос объекту, таким образом, что горизонтально лежащие топливные емкости продолговатой формы являются ребрами решетки, при этом топливным емкостям придают аэродинамическую форму, а выводимый объект и каждую горизонтально лежащую ступень снабжают ракетными двигателями с тягой, превосходящей вес, соответственно объекта и ступени, при этом ступени соединяют торцами между собой, образуя в плане жесткие или шарнирные силовые треугольники-ребра ромбовидной решетки так, что узлы соединений ступеней имеют топливные связи между ними для перекачки топлива, а разделение ступеней производят путем отброса указанных топливных емкостей, от периферии к центру, при этом часть топлива из емкостей периферийных ступеней постоянно перекачивается в емкости, которые расположены ближе к центру и крепятся к выводимому объекту, причем топливо из периферийных ступеней расходуют быстрее, чем из центральных ступеней - при одновременном снижении тяги двигателей, при этом для гиростабилизации такой ракетной связки производят ее закрутку вокруг оси, перпендикулярной плоскости связки, также возможно выполнить топливные емкости, образующие ребра решетки, обтекаемой формы в виде несущего профиля, создающего подъемную силу по принципу решетчатого крыла, возможно соединение ступеней между собой так, чтобы стенки их топливных емкостей образовывали части сопла центрального тела, организующего истечение из камер ракетных двигателей так, что при обтекании боковой поверхности ступени горячим потоком реактивной струи происходит передача через стенку емкости тепла топливу, вызывающего его расширение и создание давления наддува внутри емкости, а так же - охлаждение данной стенки, кроме того, после вывода в космос объектов пространство между кольцевыми или решетчатыми планами можно затянуть гибкими мембранами или жалюзи, которые используют как рефлекторные поверхности оптического или радиодиапазонов, причем в сложенном виде мембраны располагают под обтекателями на ребрах решетчатых поверхностей, а также в узлах их пересечений, а жалюзи ориентируют ребром к потоку, а выводимый в космос кольцевой и решетчатый объект можно выполнить в виде сегмента, например, цилиндра большой тороидальной космической станции, при этом торцевые части сегмента оставляют открытыми для свободного прохождения набегающего потока, а все переборки сегмента ориентируют ребром к потоку так, чтобы получить комбинированный объект, состоящий из кольцевой поверхности в виде цилиндра и расположенных внутри решетчатых элементов, возможно создание устройства которое будет приспособлено для выведения объекта в виде герметичного полого тора или его сегмента, причем тор образует обитаемую космическую станцию с искусственной гравитацией, внутри которой размещены бытовые и технические отсеки, причем к центру кольца сходятся указанные радиальные лучи, выполненные из полых труб, количество которых выбирают по меньшей мере равным трем и внутри которых после освобождения топливных емкостей, проходят тоннели для перемещения людей и грузов к центру станции, при этом лучи герметично соединены с центральным герметичным цилиндрическим модулем с обтекаемой торцевой частью, причем кольцо с радиальными лучами размещено на полых кольцевых ступенях, причем такую станцию с центральным герметичным цилиндрическим модулем можно вывести с использованием стандартной ракеты носителя, для чего ракету носитель располагают в центре станции, при этом периферию т.е. кольцо станции крепят к носителю растяжками, например в виде тросовых вант, при этом размещенную в центре ракету-носитель, пакетной или тандемной схемы, используют для обеспечения дополнительной тяги при выводе объекта в космос, устройство можно выполнить также кольцеобразным которое в сечении имеет вид овального профиля для аэродинамического обтекания, а радиальные лучи выполняют из полых сплюснутых труб, образующих аэродинамические трапециевидные поверхности, при этом такое профилированное кольцо и профилированные трубы в комплексе образуют аэродинамическую схему кольцеплана, кроме того в указанном устройстве можно всю внутреннюю поверхность кольцеплана и пространство между радиальными трубами стянуть силовой решетчатой поверхностью, при этом кольцо образует силовой обод такой стяжки, а радиальные трубы жестко связаны с решеткой, устройство так же может характеризоваться тем, что вся внутренняя поверхность кольцеплана и пространство между радиальными трубами стянуты силовой сетчатой поверхностью, при этом кольцо образует силовой обод такой стяжки, а радиальные трубы жестко связаны сетью, и то что в местах соединений радиальных труб с внутренней частью кольца выполняют утолщения кольца и размещают там просторные холлы и аудитории, а указанные утолщения кольца снабжают большими панорамными окнами и иллюминаторами, кроме того, в торцевых частях центрального цилиндрического модуля могут быть размещены барабаны с эластичной жаропрочной оболочкой, скроенной в виде верхнего и нижнего куполов, которые уложены спирально на барабан до выведения кольцевой поверхности в космос и обеспечивают их развертывание перед входом в атмосферу и посадкой, при этом периферийную часть куполов крепят по окружности к кольцу, верхний купол выполнен с большей кривизной поверхности, чем нижний, причем внутреннее пространство куполов наддувают газом, например, встречным набегающим потоком при торможении, при этом межкупольное пространство наддутое газом, может образовывать аэродинамическую форму «фары», при этом достигают значительного снижения удельной аэродинамической на возвращаемый из космоса объект до значений менее чем 10 кг/м.кв. и температурной нагрузки до 500 гр.С что позволяет использовать жаропрочные гибкие ткани с легким абляционным покрытием или даже простых полиимидных пленок при аэродинамической нагрузке менее 1 кг/м2. При этом капсула может совершать торможение с погружением в атмосферу часами при перегрузках не более 0,3-1,5 G что очень важно при совершении туристических рейсов в космос, так же возможно создание устройства, с решетчатой или сетчатой поверхностью где стяжка использована для радиотехнических задач, например, как вспомогательный каркас орбитального отражателя, при этом кольцевой обод используют для размещения витков катушки индуктивности значительных размеров, например, из сверхпроводящих материалов, а также сетчатая поверхность стяжки может быть выполнена с возможностью использования перед посадкой в качестве силовой сети для развертывания мембранной поверхности для аэродинамического торможения, кроме того, выводимый объект может выполнен в виде сегмента, в котором силовую схему указанного сегмента выполняют наборной конструкции, шпангоуты которой образованы решетчатой поверхностью, а стрингеры - сплошной, причем набор обшит внешней с большим радиусом и внутренней с меньшим радиусом оболочками, вставленными друг в друга на определенном расстоянии, количество которых может достигать десяти, оболочки снабжают окнами, люками и стыковочными крепежными элементами, а также отрезками магистралей с электро- и гидроразъемами, при этом поперечные герметичные переборки, расположенные перпендикулярно к набегающему потоку, выполняют в виде жалюзи, кроме того доставку объектов с поверхности планеты осуществляют также посредством термического расширения, создания аэростатической подъемной силы и донного эффекта на большой площади объекта, для чего гибкую, например, мембранную конструкцию, снабженную каркасом, расстилают на поверхности планеты, а ракетные двигатели распределяют под поверхностью мембраны на узлах каркаса и включают при подъеме конструкции так, чтобы струи от двигателей нагнетали под мембрану горячий газ для создания аэростатической подъемной силы, дополняющей силу тяги ракетных двигателей, причем при подъеме мембранной конструкции векторы тяги двигателей распределяют по мембране так, чтобы происходило формирование оболочки с выпукло-вогнутой поверхностью, при котором истекающее из-под вогнутой части мембраны рабочее тело ракетных двигателей создавало бы дополнительную подъемную силу.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ.

На Фиг. 1. Схематично представлен способ вывода в космос объекта кольцевой формы, например кольцевой орбитальной станции в полном ее сборе с радиальными лучами и концентрациями массы в различных частях.

На Фиг. 2. Схематично представлены различные варианты способа и расположения ракетных ступеней с двигателями для вывода в космос объекта кольцевой решетчатой и произвольной, например, сотовой формы, сегментов кольцевых космических станций, ячеек больших орбитальных телескопов, фазовых решеток, параболических силовых конструкций, жалюзи, или строительных элементов гигантских тороидальных обитаемых станций.

На Фиг. 3. Схема способа многоразового применения для вывода в космос и возврата отработанных ступеней и грузов на землю кольцевой и решетчатой формы в режиме решетчатого крыла и кольцеплана, например при сборке или демонтаже орбитальной кольцевой станции значительных размеров

На Фиг. 4. Общий вид способа соединения ракетных ступеней, для увеличения конструктивного совершенства ступеней и характеристик истечения реактивной струи с автоматическим наддувом топливных емкостей и охлаждением их оболочки соприкасающейся с горячей реактивной струей

На Фиг. 5. Показан способ затягивания внутреннего пространства решетчатых поверхностей мембранами для создания отражающих поверхностей в космосе например для параболических рефлекторов а также аэродинамических поверхностей в виде «фары», при возвращения из космоса.

На фиг. 6. Схематично показан способ модульного размещения и отброса ступеней на кольцевой или решетчатой поверхности.

На Фиг. 7. Показан способ соединения ракетных ступеней в связку неограниченной площади и отброса их по мере использования. На Фиг. 8 Показано применение способа вывода или посадки объектов сложной конфигурации, например, доставка в космос или посадка на небесное тело орбитальных станций в сборе на Луну, астероиды, Фобос, Деймос и т.д.

На Фиг. 9. Показан способ вывода в космос негабаритных кольцевых объектов с использованием стандартных ракет-носителей.

На Фиг. 10. Показано применение способа для доставки в космос объектов в виде жалюзи.

На фиг. 11. Показан способ доставки в космос гибких решетчатых и мембранных конструкций с поверхности планеты с использованием термического расширения и аэростатической подъемной силы а также донного эффекта большой площади.

ИЗОБРЕТЕНИЯ ОСУЩЕСТВЛЯЮТСЯ СЛЕДУЮЩИМ ОБРАЗОМ.

Выводимый в космос объект в виде, например, кольцевой орбитальной станции, 1 с кольцевой или решетчатой поверхностью (Фиг. 1), например, кольцевой орбитальной станции или ферменной конструкции для монтажа отражающих поверхностей или несущих ферм значительных размеров Фиг 2, устанавливают на горизонтально уложенные ступени 3 и 4 с топливом и ракетными двигателями 2, причем последняя ступень 5 может являться частью самого выводимого в космос объекта, при этом ступени повторяют в плане очертания колец или решеток выводимого объекта 1 и соединяются тандемно торцевыми частями. Двигатели 2 располагают в нижней торцевой части каждой ступени. Причем контур кольцевых или решетчатых поверхностей (Фиг. 2) может иметь различные варианты от концентрических кольцевых с радиальными лучами до сотовых рамочных. Кроме того, возможно выполнение элементов кольцевых или решетчатых объектов аэродинамической несущей формы и использовать указанную ракетную систему (Фиг. 3) для вывода объектов, возвращения ступеней, или возвращения самого груза из космоса в режиме решетчатого крыла или кольцеплана.

А для увеличения конструкционного совершенства ступеней, упрощения и обеспечения лучших условий истечения из ракетных двигателей рабочего тела 8 (Фиг. 4) боковой стороне топливных емкостей придают фигурный вогнутый изгиб с контуром в поперечном сечении соответствующим контуру «центрального тела» 7 которое является частью оболочки топливной емкости каждой ступени, а ракетные двигатели 2 располагают в верхней части ступени например с линейным или кольцевым расположением камер сгорания. При этом стенка 7 оболочки указанной топливной емкости нагреваемая с одной стороны истекающим рабочим телом, одновременно охлаждается с другой стороны компонентами топлива, причем давление расширения компонентов топлива при таком процессе используют для наддува самой топливной емкости. При чем ступени соединяют стыком при котором верхняя часть нижней ступени 3 повторяет контур нижней части верхней ступени 4 и т.д.

Кроме того, возможно спасение ступеней и возвращение выводимого объекта 1 из космоса путем затягивания внутреннего пространства кольцевых или решетчатых объектов, мембранами 9 (Фиг. 5), которые хранятся на активном участке полета в сложенном виде в обтекаемых отсеках 6 на специальных катушках в узлах решетки или на ее ребрах и расправляются, затягивая пространства между ребрами-фермами, для создания отражающих поверхностей в космосе или для входа в атмосферу с аэродинамическим качеством, при возвращении объекта из космоса, причем если расстояние дельта 2 значительно превышает дельта 1 Фиг.5, то при подачи газа между верхней и нижней оболочками 9 формируют избыточным давлением объект значительного размера аэродинамической формы в виде «фары», при этом достигают значительного снижения удельной аэродинамической нагрузки на возвращаемый из космоса объект до значений менее чем 10 кг/м.кв., и температурной нагрузки до 500 0С, что позволяет использовать жаропрочные гибкие ткани с легким абляционным покрытием или даже простых полиимидных пленок при аэродинамической нагрузке менее 1 кг/м2.

При этом капсула может совершать торможение с погружением в атмосферу часами при перегрузках не более 0,3-1,5 G что очень важно при совершении туристических рейсов в космос. Возможно также выполнение ступеней 3, 4, 5 и более, в виде отдельных топливных емкостей шаровой или продолговатой цилиндрической формы (Фиг. 6) которые крепят под выводимым объектом 1 повторяя его силуэт и отбрасывают по мере выработки рабочего тела 8 в таком порядке, чтобы обеспечить равновесие всей конструкции, относительно центра масс и центра давления, а для создания гиростабилизации указанной ракетной системы значительного размера, систему закручивают центробежными силами вокруг центра масс с осью перпендикулярной плоскости объекта.

При этом ЦБ силы также используют для отброса расположенных по силуэту ступеней 3 и 4 выполненных в виде отдельных цилиндрических или шаровых топливных емкостей. Ступени так же могут соединяться между собой образуя решетки составленные из балок в виде топливных емкостей, которые образуют силовые треугольники Фиг. 7, для этого ступени выполняют в виде продолговатых емкостей, торцы которых снабжают соединительными узлами 10, которые имеют пневмогидравлические разъемы для перекачки топлива между емкостями.

Боковой части емкостей, направленной к набегающему потоку, придают аэродинамическую форму или снабжают обтекателем 6. При такой схеме формирования ступеней удобна их доставка к месту старта ж/д или автотранспортом. При этом ступеней может быть сколько угодно много а вес полезной нагрузки может быть ограничен только тягой маршевого двигателя которая не будет превышать вес груза в 2-3 раза. Остальные двигатели работают только для подъема указанной связки из ступеней несущих топливо для его работы.

При этом на двигателях первых ступеней расположенных по периферии связки по мере уменьшения количества топлива снижают тягу компенсируя вес ступени с таким расчетом чтобы условная плоскость связки из ступеней и полезного груза сохраняла правильную форму. Способ вывода в космос также позволяет выполнять обратную операцию т.е. мягкую посадку на планету или астероид (Фиг. 8).

При этом полезный груз может представлять из себя довольно сложную конфигурацию, например, большую орбитальную станцию в полном сборе как МКС, или лунную базу, которую снабжают по силуэту модулями образующими ступени. Кроме того полезные грузы, например, кольцевой формы можно закрепить на внешней подвеске непосредственно к готовой стандартной ракете-носителю (Фиг. 9), используя тросовые ванты или жесткие аэродинамические распорки, при этом для разгрузки и путевой устойчивости полезного груза на нем закрепляют вспомогательные двигатели тяги и управления.

Для вывода конструкций в виде жалюзи (Фиг. 10) применяют комбинированные модульные ступени, доставку в космос гибких решетчатых конструкций или сеток затянутых мембраной с поверхности планеты Фиг. 11 осуществляют с использованием термического расширения и аэростатической подъемной силы а также донного эффекта большой площади, для чего мембранную конструкцию снабженную каркасом расстилают на поверхности планеты причем двигатели распределяют под поверхностью мембраны на узлах каркаса которые включают при подъеме конструкции.

При этом струи от ракетных двигателей нагнетают под мембрану горячий газ с температурой t1 который создает аэростатическую подъемную силу Fst наряду с реактивной силой Fr причем при подъеме конструкции тягу двигателей и вектор их тяги, распределяют на мембране таким образом чтобы происходило формирование оболочечной конструкции в виде, например, параболоида при котором истекающее из ракетных двигателей рабочее тело создает тепловой пузырь с давлением Pg истекающий из созданной конструкции создавая дополнительную подъемную силу Fg таким образом обеспечивая равенство F=Fst+Fr+Fg, возможно даже использование еще одной дополнительной подъемной силы Fb – «силы Бернулли», возникающей при боковом обдуве конструкции ветром при ее подъеме.

ЛИТЕРАТУРА.

С.П. Уманский Ракеты-носители. Космодромы. М., Изд-во Рестарт+. 2001-216 с.

К. Гэтланд. Ракетно-Космическая Техника. 1986. Изд. Мир.

1. Способ вывода в космос объектов с кольцевыми и решетчатыми поверхностями, включающий размещение выводимого в космос объекта горизонтальной поверхностью на стыкуемых тандемно силуэтных ступенях с топливными емкостями и ракетными двигателями, которые повторяют в проекции силуэтную конфигурацию объекта, причём ступени снабжены емкостями с топливом и ракетными двигателями, расположенными на максимально возможном расстоянии друг от друга для обеспечения на участке выведения равномерного распределения по силуэту выводимого объекта сил их тяги и акустических нагрузок согласно концентрации масс в различных точках объекта, и аэродинамическими поверхностями для спуска на планету, имеющую атмосферу, отличающийся тем, что поверхностям выводимого объекта в виде, например, кольцевой орбитальной станции значительной величины или решетчатой поверхности в виде, например, ажурной конструкции, образованной ребрами-фермами придают аэродинамическую форму или снабжают отдельными сбрасываемыми обтекателями, которые имеют в своем основании силуэтное подобие выводимого объекта, а возвращают объект торможением в атмосфере и планированием, используя эффекты решетчатого крыла для решетчатого объекта и кольцеплана - для кольцевого.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для повышения жесткости и устойчивости кольцевых или решетчатых объектов на этапе выведения или спуска в атмосфере их закручивают вокруг центра масс с осью вращения, перпендикулярной их плоскости.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что силуэтные ступени выполняют в виде отдельных модулей топливных емкостей, например в виде цилиндрических баков, и отбрасывают их по мере расхода топлива, при этом разделяют выводимый груз на отдельные фрагменты и оборудуют системами аварийного спасения.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что ступени наращивают в горизонтальной плоскости путем присоединения их к выводимому в космос объекту таким образом, что горизонтально лежащие топливные емкости продолговатой формы являются ребрами решетки, при этом топливным емкостям придают аэродинамическую форму, а выводимый объект и каждую горизонтально лежащую ступень снабжают ракетными двигателями с тягой, превосходящей вес соответственно объекта и ступени, при этом ступени соединяют торцами между собой, образуя в плане жесткие или шарнирные силовые треугольники-ребра ромбовидной решетки так, что узлы соединений ступеней имеют топливные связи между ними для перекачки топлива, а разделение ступеней производят путем отброса указанных топливных емкостей от периферии к центру, при этом часть топлива из емкостей периферийных ступеней постоянно перекачивают в емкости, которые расположены ближе к центру и крепятся к выводимому объекту, причем топливо из периферийных ступеней расходуют быстрее, чем из центральных ступеней - при одновременном снижении тяги двигателей для сохранения плоскости общей связки, при этом для гиростабилизации такой ракетной связки производят ее закрутку вокруг оси, перпендикулярной плоскости связки.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что топливные емкости, образующие указанные ребра решетки, выполняют обтекаемой формы в виде несущего профиля, создающего подъемную силу по принципу решетчатого крыла.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ступени соединяют между собой так, чтобы стенки их топливных емкостей образовывали части сопла центрального тела, организующего истечение из камер ракетных двигателей так, что при обтекании боковой поверхности ступени горячим потоком реактивной струи происходит передача через стенку емкости тепла топливу, вызывающего его расширение и создание давления наддува внутри емкости, а также охлаждение данной стенки.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после вывода в космос объектов пространство между их кольцевыми или решетчатыми планами затягивают гибкими мембранами или жалюзи, которые используют как рефлекторные поверхности оптического или радиодиапазонов, причём в сложенном виде мембраны располагают под обтекателями на ребрах решетчатых поверхностей, а также в узлах их пересечений, а жалюзи ориентируют ребром к потоку.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что выводимый в космос кольцевой или решетчатый объект выполняют в виде сегмента, например, цилиндра большой тороидальной космической станции, при этом торцевые части сегмента оставляют открытыми для свободного прохождения набегающего потока, а все переборки сегмента ориентируют ребром к потоку так, чтобы получить комбинированный объект, состоящий из кольцевой поверхности в виде цилиндра и расположенных внутри решетчатых элементов.

9. Устройство для осуществления способа по любому из пп.1-8, содержащее кольцевые ступени с радиальными трубчатыми лучами, образующими топливные емкости, в нижней части которых расположены, в соответствии с распределением масс по поверхности выводимого в космос объекта, ракетные двигатели, а также аэродинамические средства для спуска на планету, имеющую атмосферу, отличающееся тем, что оно приспособлено для выведения объекта в виде герметичного полого тора или его сегмента, причём тор образует обитаемую космическую станцию с искусственной гравитацией, внутри которой размещены бытовые и технические отсеки, причём к центру кольца сходятся указанные радиальные лучи, выполненные из полых труб, количество которых выбирают по меньшей мере равным трём и внутри которых после освобождения топливных емкостей проходят тоннели для перемещения людей и грузов к центру станции, при этом лучи герметично соединены с центральным герметичным цилиндрическим модулем с обтекаемой торцевой частью, причём кольцо с радиальными лучами размещено на полых кольцевых ступенях.

10. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что кольцо выполняют в сечении в виде овального профиля для аэродинамического обтекания, а радиальные лучи выполняют из полых сплюснутых труб, образующих аэродинамические трапециевидные поверхности, при этом такое профилированное кольцо и профилированные трубы в комплексе образуют аэродинамическую схему кольцеплана.

11. Устройство по п.9, отличающееся тем, что вся внутренняя поверхность кольцеплана и пространство между радиальными трубами стянуты силовой решетчатой поверхностью, при этом кольцо образует силовой обод такой стяжки, а радиальные трубы жестко связаны с решеткой.

12. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что вся внутренняя поверхность кольцеплана и пространство между радиальными трубами стянуты силовой сетчатой поверхностью, при этом кольцо образует силовой обод такой стяжки, а радиальные трубы жестко связаны с сетью.

13. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что в местах соединений радиальных труб с внутренней частью кольца выполняют утолщения кольца и размещают там просторные холлы и аудитории.

14. Устройство по п. 13, отличающееся тем, что указанные утолщения кольца снабжают большими панорамными окнами и иллюминаторами.

15. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что в торцевых частях центрального цилиндрического модуля размещены барабаны с эластичной жаропрочной оболочкой, скроенной в виде верхнего и нижнего куполов, которые уложены спирально на барабан до выведения кольцевой поверхности в космос и обеспечивают их развертывание перед входом в атмосферу и посадкой, при этом периферийную часть куполов крепят по окружности к кольцу, верхний купол выполнен с большей кривизной поверхности, чем нижний, причем внутреннее пространство куполов наддувают газом, например, встречным набегающим потоком при торможении.

16. Устройство по п. 15, отличающееся тем, что межкупольное пространство, наддутое газом, образует аэродинамическую форму фары.

17. Устройство по п. 11 или 12, отличающееся тем, что решетчатая или сетчатая поверхность стяжки использована для радиотехнических задач, например, как вспомогательный каркас орбитального отражателя, при этом кольцевой обод используют для размещения витков катушки индуктивности значительных размеров, например, из сверхпроводящих материалов.

18. Устройство по п. 12, отличающееся тем, что сетчатая поверхность стяжки выполнена с возможностью использования перед посадкой в качестве силовой сети для развертывания мембранной поверхности для аэродинамического торможения.

19. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что в нём силовую схему указанного сегмента выполняют в виде наборной конструкции, шпангоуты которой образованы решетчатой поверхностью, а стрингеры - сплошной, причём набор обшит внешней с большим радиусом и внутренней с меньшим радиусом оболочками, вставленными друг в друга на определенном расстоянии, количество которых может достигать десяти, оболочки снабжают окнами, люками и стыковочными крепежными элементами, а также отрезками магистралей с электро- и гидроразъемами, при этом поперечные герметичные переборки, расположенные перпендикулярно к набегающему потоку, выполняют в виде жалюзи.

20. Способ вывода в космос объектов с гибкими, например, сетчато-мембранными поверхностями, включающий применение реактивных двигателей, распределяемых по поверхности объекта, и аэростатических средств, отличающийся тем, что доставку объектов с поверхности планеты осуществляют посредством термического расширения, создания аэростатической подъемной силы и донного эффекта на большой площади объекта, для чего гибкую, например, мембранную конструкцию, снабженную каркасом, расстилают на поверхности планеты, а ракетные двигатели распределяют под поверхностью мембраны на узлах каркаса и включают при подъеме конструкции так, чтобы струи от двигателей нагнетали под мембрану горячий газ для создания аэростатической подъемной силы, дополняющей силу тяги ракетных двигателей, причем при подъеме мембранной конструкции векторы тяги двигателей распределяют по мембране так, чтобы происходило формирование оболочки с выпукло-вогнутой поверхностью, при котором истекающее из-под вогнутой части мембраны рабочее тело ракетных двигателей создавало бы дополнительную подъемную силу.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к методам и средствам доставки негабаритных грузов (НГ) в космос и их возвращения на поверхность небесного тела. Выводимый НГ опоясывают ступенями носителей торообразной формы, повторяющей очертания НГ.

Изобретение относится к области космической техники, касается средств для увода объектов, находящихся на орбитах искусственных спутников Земли, и погружения их в атмосферу.

Изобретение относится к управлению спуском космического аппарата (КА) в атмосфере. Способ включает изменение аэродинамического качества КА, обеспечивающее его посадку в заданную область поверхности планеты.

Изобретение относится к управлению подготовкой и осуществлением спуска космического аппарата (КА). Способ включает построение требуемой для проведения наблюдений ориентации КА, определение остатка топлива на борту КА, а также орбиты спуска, проходящей максимальное число раз над заданными наземными пунктами и отвечающей требованиям светотеневой обстановки на орбите КА и в этих пунктах.

Изобретение относится к ракетно-космической технике и может быть использовано для снижения площадей районов падения отделяющихся частей (ОЧ) ракет космического назначения (РКН).

Изобретение относится к области космической техники. Посадочное устройство содержит, по крайней мере, одну посадочную опору, включающую в себя центральную телескопическую стойку.

Изобретение относится к управлению движением космического аппарата (КА), главным образом на атмосферном участке траектории выведения. Способ включает автономное оперативное определение бортовыми средствами КА высоты условного перицентра траектории сразу после входа КА в атмосферу.

Изобретение относится к управлению выведением космического аппарата (КА) с подлетной траектории на орбиту искусственного спутника планеты (ИСП) с атмосферой. В способе используются аэродинамическое торможение КА и реактивная коррекция орбиты КА на внеатмосферном участке.

Изобретение относится к ракетно-космической технике и может быть использовано при отделении отработанных ступеней ракет-носителей (РН) типа «Союз». Оснащают ракетные блоки (РБ) первой ступени гибкой тросовой механической связью, отделяют РБ от второй ступени РН, запускают парашютную систему, стабилизируют РБ, производят гашение гиперзвуковых скоростей РБ, снижают РБ с помощью воздушно-космической парашютной системы, приземляют РБ на земную поверхность в районы падения.

Изобретение относится к ракетно-космической технике и может быть использовано в ракетах космического назначения лёгкого класса (РКН ЛК). РКН ЛК на нетоксичных компонентах топлива с высокой степенью заводской готовности к пусковым операциям с определенным составом, весогабаритными и техническими параметрами, необходимыми для осуществления авиационной транспортировки полностью собранной и испытанной в заводских условиях РКН ЛК, содержит спасаемые ракетный блок или двигательную установку первой ступени, воздушно-космическую парашютную систему.

Группа изобретений относится к методам и средствам доставки негабаритных грузов (НГ) в космос и их возвращения на поверхность небесного тела. Выводимый НГ опоясывают ступенями носителей торообразной формы, повторяющей очертания НГ.

Изобретение относится к конструкции и компоновке космических аппаратов. Модуль содержит корпус с размещенными внутри блоками служебной аппаратуры, аккумуляторную батарею, антенну радиосвязи (12), радиаторы-охладители (6, 9) и поворотные панели (8) солнечных батарей.

Изобретение относится к космической технике. Блок двигателей малой тяги разгонного блока содержит корпус коробчатой формы, два закрепленных на нижнем основании корпуса двигателя стабилизации, двигатель стабилизации, закрепленный на одной из боковых стенок корпуса, и кронштейн.

Изобретение относится преимущественно к космическим аппаратам (КА) с малыми космическими модулями (КМ) для оптико-электронного наблюдения Земли. КМ включает в себя призматический силовой корпус блочного типа.

Группа изобретений относится к двигательным системам транспортных средств, использующим внешние ресурсы космической среды. Система включает в себя компрессоры (6, 8, 10) для засасывания и сжатия атмосферного газа, первый (2) и второй (4) баки-хранилища сжиженного (например, в теплообменнике (12)) газа.

Изобретение относится к средствам управления движением космических аппаратов, а именно к электрическим (плазменным) ракетным двигателям для коррекции орбиты искусственного, преимущественно низкоорбитального спутника планеты с атмосферой.

Изобретение относится к способам приведения в движение тел в различных средах, в т.ч. в космосе.

Группа изобретений относится к орбитальной заправке космических аппаратов (КА), например искусственных спутников. Система дозаправки содержит обслуживаемый (14) и обслуживающий (12) КА со средствами транспортировки топлива из баков КА (12) в баки КА (14).

Изобретение относится к космической технике и может использоваться для корректировки орбиты обитаемых космических аппаратов (КА). Импульсная реактивная двигательная установка космического аппарата включает твердополимерный электролизер воды, вход водородной полости которого гидравлически связан с герметичным резервуаром с водой, имеющим штуцер наддува, газожидкостной сепаратор, подключенный к выходу водородной полости электролизера и связанный с ее входом байпасной гидромагистралью, на которой установлен насос, баллон для хранения водорода и реактивный двигатель, соединенные пневмомагистралью с клапаном, а также управляемый источник тока, подключенный к электролизеру.

Изобретение относится к ракетной технике и может быть применено для многоразовых возвращаемых ракетно-космических систем, способных совершать пилотируемый полет в атмосфере.

Группа изобретений относится к двигательным системам транспортных средств, использующим внешние ресурсы космической среды. Система включает в себя компрессоры (6, 8, 10) для засасывания и сжатия атмосферного газа, первый (2) и второй (4) баки-хранилища сжиженного (например, в теплообменнике (12)) газа.

Группа изобретений относится к методам и средствам доставки полезных грузов в космос и их возвращения на поверхность небесного тела. ПГ в виде кольцевых или панельных космических электростанций, радиотелескопов с решетчатой поверхностью и т.п. имеют значительные размеры и сложную конфигурацию. Такие ПГ запускают с помощью силуэтных ступеней и ракетных двигателей, равномерно распределённых на силуэтных ступенях или непосредственно на ПГ по контуру иили поверхности ПГ. Возвращают ПГ торможением атмосферой и планированием, используя, в частности, эффекты решетчатого крыла и кольцеплана - для соответствующих конфигураций ПГ. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей и повышение эффективности методов и средств вывода в космос и возвращения указанных нестандартных ПГ. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 11 ил.

Наверх