close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент РФ 2337041

код для вставки
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
RU
(11)
2 337 041
(13)
C2
(51) МПК
B64G 5/00
(2006.01)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(12)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
(21), (22) За вка: 2006143902/11, 11.12.2006
(72) Автор(ы):
Большанин Иннокентий Михайлович (KZ)
(24) Дата начала отсчета срока действи патента:
11.12.2006
(73) Патентообладатель(и):
Большанин Иннокентий Михайлович (KZ),
Воробьева Ольга Иннокентьевна (KZ)
(43) Дата публикации за вки: 10.07.2007
R U
(45) Опубликовано: 27.10.2008 Бюл. № 30
Адрес дл переписки:
110000, Республика Казахстан, г. Костанай,
ул. Тарана, 105, РНТБ, отдел спец. видов
2 3 3 7 0 4 1
R U
(57) Реферат:
Изобретение относитс к космической технике,
а точнее к наземным стартовым сооружени м.
Предлагаемый стартовый комплекс включает
шахту, в нижней части которой выполнен
стартовый выступ дл установки наземного
разгонного блока. Этот блок предварительно
ускор ет ракету в шахте. Ниже стартового выступа
шахта переходит в газоотводный канал. На
участках стен, примыкающих к углам шахты,
закреплены направл ющие дорожки, а между ними
закреплены зубчатые стойки. В стенах верхней и
нижней частей шахты между стойками выполнены
много русные ниши, в которых размещены
тормозные плиты. Торцева сторона плит,
обращенна к шахте, образует с плоскостью стены
острый угол, который в верхней части шахты
направлен вершиной вниз, а в нижней части
шахты - вершиной вверх. Масса тормозных плит
увеличиваетс в направлении снизу вверх дл плит
верхней части шахты и в направлении сверху вниз
дл плит нижней части. По периметру разгонного
блока на двух уровн х размещены направл ющие и
тормозные катки с гладкими цилиндрическими
част ми и зубчатыми венцами, сопр женными с
зубчатыми стойками шахты. На верхней стороне
блока выполнен кольцевой выступ дл установки
ракеты, а по углам установлены опорные мачты
дл поддержани ракеты, шарнирно соединенные
своими основани ми с блоком. На нижней стороне
блока закреплены ракетные двигатели. За счет
этих двигателей производитс разгон ракеты в
шахте до скорости примерно 200 м/сек, а затем
включаютс двигатели ракеты. Разгонный блок,
взаимодейству с
тормозными
плитами,
затормаживаетс и останавливаетс в верхней
части шахты, а затем опускаетс вниз на стартовый
выступ шахты. Предлагаемый комплекс дает, в
частности, принципиальную возможность запуска
на орбиту ракет, стартова т га которых равна их
стартовому
весу.
Техническим
результатом
изобретени вл етс увеличение массы
выводимого на орбиту полезного груза по
отношению к стартовой массе ракеты. 10 ил.
Страница: 1
RU
C 2
C 2
(54) СТАРТОВЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ЗАПУСКА РАКЕТ
2 3 3 7 0 4 1
(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске: US 4344592 А, 17.08.1982. US 3072020
А, 08.01.1963. US 4932607 А, 12.06.1990. RU
2220887 С2, 10.10.2004. SU 1804419 A3,
23.03.1993.
C 2
C 2
2 3 3 7 0 4 1
2 3 3 7 0 4 1
R U
R U
Страница: 2
RUSSIAN FEDERATION
(19)
RU
(11)
2 337 041
(13)
C2
(51) Int. Cl.
B64G 5/00
(2006.01)
FEDERAL SERVICE
FOR INTELLECTUAL PROPERTY,
PATENTS AND TRADEMARKS
(12)
ABSTRACT OF INVENTION
(21), (22) Application: 2006143902/11, 11.12.2006
(72) Inventor(s):
Bol'shanin Innokentij Mikhajlovich (KZ)
(24) Effective date for property rights: 11.12.2006
(73) Proprietor(s):
Bol'shanin Innokentij Mikhajlovich (KZ),
Vorob'eva Ol'ga Innokent'evna (KZ)
(43) Application published: 10.07.2007
R U
(45) Date of publication: 27.10.2008 Bull. 30
Mail address:
110000, Respublika Kazakhstan, g. Kostanaj,
ul. Tarana, 105, RNTB, otdel spets. vidov
C 2
2 3 3 7 0 4 1
R U
the braking plates, gets decelerated and stopped
at the pit top, then it returns back onto the
launch ledge. The proposed complex allows
launching the rockets with the launch thrust
being equal to their launching weight.
EFFECT: increased payload placed into orbit
relative to the rocket launching mass.
10 dwg
Страница: 3
EN
C 2
(57) Abstract:
FIELD: transport, space engineering.
SUBSTANCE: proposed rocket launch complex
comprises a pit with its bottom furnished with a
launch ledge for the boost unit to be mounted
thereon. The aforesaid unit is designed to
accelerate the rocket in the said pit. Right
below the said ledge gets transformed into a gas
vent. The pit walls accommodate the guide ways
with toothed props attached between the said
guide ways. The pit center and lower part walls
have a multi-stage recesses housing the braking
plates. The braking plate end face side facing
the pit makes, with the wall plane, an acute
angle directed upward in the pit top and downward
in the pit bottom. The weight of the braking
plates increases from bottom to top for the pit
top plates and from top to bottom for the pit
bottom. The braking and guiding rolls with
cylindrical smooth parts and rings gears in mesh
with the pit toothed pros are arranged all along
the boost unit edges. The boost unit top part is
furnished with a circular flange to carry the
rocket, the unit angles being provided with the
masts to support the said rocket, the mast bases
being hinged to the boost unit. The boost unit
bottom part has rocket engines fastened thereto
to
accelerate
the
rocket
in
the
pit
to
approximately 200 m/s, then the rocket engines
are cut in. The boost unit, on interacting with
2 3 3 7 0 4 1
(54) ROCKET LAUNCH COMPLEX
RU 2 337 041 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Изобретение относитс к космической технике, а точнее к наземным стартовым
сооружени м.
Известны открытые стартовые комплексы дл запуска ракет-носителей, а также шахтные
установки, которые служат, в частности, направл ющими при движении ракет со старта.
На открытых стартовых комплексах разгон ракеты со старта от нулевой до космической
скорости осуществл етс за счет работы двигателей ракеты, при этом известно, что
вертикальный участок траектории очень не выгодный по расходу горючего, что в конечном
счете отрицательно отражаетс на отношение массы полезного груза к стартовой массе
ракеты.
Целью изобретени вл етс увеличение массы полезного груза, выводимого на орбиту,
по отношению к стартовой массе ракеты.
Эта цель достигаетс за счет предварительного ускорени ракеты с помощью наземного
многоразового разгонного блока в стартовом комплексе, включающем шахту квадратного
поперечного сечени , в нижней части которой, по периметру сечени , выполнен стартовый
выступ дл установки ракеты, а на вертикальных участках стен, примыкающих к углам
шахты, закреплены направл ющие дорожки; в шахте размещен разгонный блок, на боковых
сторонах которого, по периметру поперечного сечени , на двух уровн х установлены
катки, сопр женные с направл ющими дорожками; нижн честь шахты соединена с
атмосферой газоотводным каналом. Причем в отличие от общеизвестных устройств
(лифты, клети и т.д.) на стенах шахты, между направл ющими дорожками, закреплены
стойки с зубчатой поверхностью, обращенной к шахте; в стенах верхней и нижней частей
шахты между зубчатыми стойками выполнены много русные ниши, при этом нижн сторона ниш верхней части шахты выполнена плоской, с уклоном в сторону шахты, а
нижн сторона ниш нижней части шахты выполнена вогнутой и образована в
вертикальной плоскости, перпендикул рной стене шахты, дугой с центром, наход щимс за
пределами шахты; в нишах размещены тормозные плиты, нижн сторона каждой из них
соответствует нижней стороне ее ниши, а торцева сторона плит, обращенна к шахте (в
рабочем положении плит), образует с плоскостью стены шахты острый угол, при этом
угол, образованный плоскостью стены шахты и торцевой стороной плит верхней части
шахты, направлен вершиной вниз, а угол, образованный плоскостью стены шахты и
торцевой стороной плит нижней части шахты, направлен вершиной вверх, причем торцева сторона плит выполнена вогнутой и образована в вертикальной плоскости,
перпендикул рной стене шахты, плавной кривой, соедин ющей нижнюю и верхнюю
стороны плит; масса тормозных плит, размещенных на разных русах, не одинакова, при
этом масса плит, размещенных в верхней части шахты, увеличиваетс в направлении
снизу вверх, а масса плит, размещенных в нижней части шахты, увеличиваетс в
направлении сверху вниз, дл чего плиты нижней части шахты выполнены с пустотами,
расположенными в ближних к шахте половинах плит; в самой верхней части шахты, между
предпоследними и последними тормозными плитами, установлены фиксирующие
механизмы, каждый в плоскости сечени , перпендикул рной стене шахты, в виде
подпружиненного в направлении шахты фигурного коромысла; тормозные плиты и
фиксирующие механизмы св заны с гидроцилиндрами двойного действи ; в стенах
средней по высоте части шахты между зубчатыми стойками выполнены окна, соединенные
с газоотводным каналом; по периметру поперечного сечени разгонного блока между
направл ющими катками установлены тормозные катки; все катки, кроме гладкой
цилиндрической части, содержат зубчатые венцы, сопр женные с зубчатыми стойками
шахты, при этом радиус цилиндрической части направл ющих катков равен радиусу
начальной окружности зубчатых венцов этих катков, а радиус цилиндрической части
тормозных катков относитс к радиусу начальной окружности зубчатых венцов этих
катков, как длина наклонной кривой торцевой стороны тормозных плит к вертикальной
пр мой, соедин ющей нижнюю и верхнюю стороны тормозных плит, в плоскости стены
шахты; на верхней стороне разгонного блока, концентрично его вертикальной оси,
выполнен кольцевой силовой выступ дл установки ракеты, а по углам установлены
Страница: 4
DE
RU 2 337 041 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
опорные мачты, шарнирно соединенные с разгонным блоком, на нижней стороне блока
закреплены ракетные двигатели.
На фиг.1 показана обща схема стартового комплекса, в разрезе.
На фиг.2 показан увеличенный фрагмент А фиг.1.
На фиг.3 - положение разгонного блока и ракеты на старте, вид сверху.
На фиг.4 - положение разгонного блока и ракеты на старте, вид сбоку (фр. В фиг 1).
На фиг.5 - положение разгонного блока и ракеты на старте, вид снизу.
На фиг.6 показана схема системы торможени разгонного блока при запуске ракеты.
На фиг.7 и 8 показаны варианты углового положени верхних тормозных плит перед
процессом торможени разгонного блока (фр.С фиг.6).
На фиг.9 показано положение нижних тормозных плит перед торможением разгонного
блока, в нижней части шахты (фр.Д фиг.4)
На фиг.10 показана конструктивна схема размещени направл ющих и тормозных
катков (фр.Е фиг.3).
Стартовый комплекс включает шахту 1 (фиг.1) квадратного поперечного сечени ,
выполненную, на пример, в горном массиве, стены шахты усилены металлическим
каркасом. В нижней части шахты по периметру сечени выполнен силовой стартовый
выступ 2 (фиг.4). На вертикальных участках стен, примыкающих к углам шахты,
закреплены направл ющие дорожки 3 (фиг.2), а на части стен, между направл ющими
дорожками, закреплены вертикальные стойки 4 с зубчатой поверхностью, обращенной
внутрь шахты (фиг.2). В стенах верхней и нижней частей шахты в промежутках между
зубчатыми стойками выполнены много русные ниши 5 (фиг.6) и 6 (фиг.4), при этом нижн сторона ниш 5 выполнена плоской и с уклоном (15-30°) в сторону шахты (фиг.7 и 8), а
нижн сторона ниш 6 выполнена вогнутой и образована (в вертикальной плоскости
перпендикул рной стене шахты) дугой с центром, наход щимс за пределами шахты
(фиг.4).
В нишах размещены тормозные плиты 7 (фиг.6) и 8 (фиг.4), нижн сторона каждой из
них соответствует нижней стороне ее ниши, а торцева сторона плит, обращенна к
шахте, образует с последней (в вертикальной плоскости, перпендикул рной стене шахты)
острый угол ?30° (фиг.7), при этом торцева сторона плит выполнена вогнутой и
образована (в вертикальной плоскости, перпендикул рной стене шахты) плавной кривой,
соедин ющей нижнюю и верхнюю стороны плит (фиг.7). Масса тормозных плит,
размещенных на разных русах в верхней и нижней част х шахты, не одинакова - в
верхней части шахты масса плит увеличиваетс в направлении снизу-вверх, а в нижней
части шахты масса плит увеличиваетс в направлении сверху-вниз, дл чего плиты 8
нижней части шахты выполнены с пустотами 9 (фиг.4), расположенными в ближних к шахте
половинах плит. В самой верхней части шахты установлены фиксирующие механизмы 10,
каждый в виде подпружиненного, в направлении шахты, коромысла, и особомассивные
ограничительные плиты 14 (фиг.6). Все тормозные плиты и фиксаторы снабжены силовыми
гидроцилиндрами 12 (фиг.4 и 6) двухстороннего действи . Часть шахты ниже стартового
выступа 2 переходит в газоотводный канал 13, соединенный с атмосферой, кроме этого, в
средней, по высоте, части шахты в промежутках между зубчатыми стойками 4 выполнены
окна 14, переход щие в каналы, соединенные с основным газоотводным каналом 13. Дл предотвращени температурной деформации металлические элементы шахты снабжены
каналами жидкостного охлаждени 15 (фиг.10). На фиг.1 и 2 показаны (как пример)
основные размеры стартового комплекса.
В шахте размещен разгонный блок 16 (фиг.1) четырехгранной (в поперечном сечении)
формы, на боковых сторонах которого, по периметру сечени , на двух уровн х на
горизонтальных ос х установлены направл ющие катки 17, посто нно контактирующие с
направл ющими дорожками 3, и тормозные катки 18 (фиг.10). Все катки, кроме гладкой
цилиндрической части, содержат зубчатые венцы 19 (фиг.10), которыми они посто нно
сопр жены с зубчатыми стойками 4 (фиг.7, 8, 9, 10), при этом радиус цилиндрической
части направл ющих катков равен радиусу начальной окружности зубчатых венцов этих
Страница: 5
RU 2 337 041 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
катков (фиг.10), а радиус цилиндрической части (r) тормозных катков относитс к
радиусу начальной окружности зубчатых венцов (rw) этих катков, как длина наклонной
кривой торцевой стороны - (Lнакл) тормозных плит к вертикальной пр мой - (Lверт),
соедин ющей нижнюю и верхнюю стороны тормозных плит.
(фиг.7, 8, 9, 10).
Т.е.
На верхней стороне разгонного блока 16, концентрично его вертикальной оси
симметрии, выполнен силовой кольцевой выступ 20 дл установки ракеты 21, а по углам
блока установлены опорные мачты 22, шарнирно соединенные своими основани ми с
разгонным блоком, а своими шаровыми наконечниками вход т в сферические гнезда
силовых кронштейнов 23 ракеты (дл поддержани ракеты в вертикальном положении и
уменьшени нагрузки на нижнюю половину ракеты).
Все нагруженные части блока закреплены на его силовом каркасе, внутри которого
размещены баки с горючим и окислителем. На нижней стороне блока закреплены ракетные
двигатели 24, размещенные, например, в шахматном пор дке дл более полного
использовани площади нижней стороны блока в св зи с большим числом двигателей,
(поскольку при ускорении 50 м/сек 2, т га двигателей превышает стартовый вес системы
«разгонный блок-ракета» в шесть раз)
В стартовый комплекс входит монтажный кран 25, грузоподъемность и высота которого
превышают сухой вес и длину ракеты.
Работа стартового комплекса складываетс из следующих операций:
1) Подготовка к запуску
а) Подвезенную на спецтранспорте ракету 21 стропуют к крану, поднимают в
вертикальное положение, опускают в шахту и устанавливают на блок: основанием - на
кольцевой выступ 20, а силовыми кронштейнами 23 - на опорные мачты 22.
б) Разгонный блок и ракету заправл ют топливом и окислителем (система заправки не
показана).
в) Тормозные плиты 7, фиксаторы 10 и ограничительные плиты 11 с помощью
гидроцилиндров выдвигают в рабочее положение (фиг.6).
2) Запуск и ускорение разгонного блока
а) Включают двигатели 24 разгонного блока 16, под действием которых блок вместе с
ракетой с ускорением на пример 50 м/сек 2 начинает движение вверх, при таком ускорении
обща т га двигателей разгонного блока превышает стартовый вес системы «разгонный
блок-ракета» в шесть раз. Например, при стартовом весе системы 5000 тонн т га
двигателей блока должна составл ть 30000 тонн (без учета аэродинамического
сопротивлени ).
На систему «разгонный блок-ракета» действует две силы:
1) Сила прит жени к земле, вес Р=5000000 кг;
2) Сила т ги двигателей, направленна вверх, F;
F=Р(а+9.8) н; F?5000000*(50+10) н;
F?300000000 н = 30000000 кг = 30000 тонн.
При движении разгонного блока вверх зубчатые венцы 19 всех катков, взаимодейству с
зубчатыми стойками 4, в соответствии с увеличивающейс скоростью блока увеличивают
угловую скорость катков 17 и 18 (фиг.7, 8, 9, 10), при этом направл ющие катки 17 без
скольжени кат тс по направл ющим дорожкам 3, а тормозные катки 18 большую часть
пути просто раскручиваютс до нужной угловой скорости (примерно до 6000 об/мин). В
момент контакта тормозных катков с тормозными плитами 7 большую часть двигателей
блока выключают, а катки 18 без скольжени кат тс по торцевым сторонам плит,
вдавлива последние в их ниши, преодолева при этом силы трени плит о нижнюю
сторону ниш, а также поднима центр масс плит вверх («h» фиг.7, 8) и преодолева сопротивление, вызванное дросселированием жидкости из цилиндров в гидросистему.
(При этом силы давлени Pн преобразуютс в силы торможени Fт фиг.6).
Страница: 6
RU 2 337 041 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Благодар вогнутости торцевой стороны плит тормозные катки накатываютс на ее
поверхность под очень острым углом, чем обеспечиваетс безударное, постепенно
нарастающее давление катка на торцевую поверхность плиты, в частности, в момент
трогани плиты с места, что особенно важно дл плит нижних русов, которые при
торможении блока задвигаютс в свои ниши с большей скоростью (примерно 100 м/сек).
Сразу после старта разгонного блока с ракетой нижние тормозные плиты 8 с помощью
гидроцилиндров быстро (за 10-15 сек) выдвигают в рабочее положение.
По мере торможени блока его скорость уменьшаетс , а ракета с максимальной
скоростью, примерно 200 м/сек, отделившись от блока по инерции летит вверх, в это
врем включаютс двигатели ракеты и она под действием сил инерции и работы
двигателей продолжает вертикальный полет.
3) Дальнейшее действи разгонного блока могут развиватьс по двум вариантам
а) Разгонный блок, израсходовав всю кинетическую энергию на преодоление сил трени тормозных плит 7 и пружин фиксаторов 10, упираетс в ограничительные плиты 11,
частично смеща их в ниши (что см гчает удар), к этому моменту фиксаторы 10, имеющие
сравнительно небольшую массу, под действием пружин быстро возвращаютс в рабочее
(выдвинутое) положение и разгонный блок своими тормозными катками опускаетс на
фиксаторы. (Во врем торможени блока «дежурна » часть двигателей работает, создава т гу, меньшую, чем вес блока, но достаточную, чтобы обеспечить м гкую посадку блока
на фиксаторы).
б) Во втором варианте разгонный блок, подн вшись при торможении на некоторую
высоту (не об зательно в верхнюю точку), останавливаетс , а затем под действием веса
начинает падать вниз (либо опускатьс , притормажива сь «дежурными» двигател ми), но в
любом случае окончательно затормаживаетс нижними тормозными плитами (не
опуска сь, однако, при этом до стартового выступа во избежание жесткого удара).
После остановки блока его двигатели выключают, блок стропуют к крану и удерживают,
пока тормозные плиты 8, с помощью гидроцилиндров, вт гивают в их ниши. После чего
блок с помощью крана устанавливают на стартовый выступ 2.
Благодар дугообразной форме и пустотам 9 в теле плит 8 их дальние от шахты
половины, заключающие в себе большую часть массы плиты, при торможении блока
несколько подымаютс вверх, поглоща при этом часть кинетической энергии блока (и
запаса ее дл использовани при быстром, примерно за 10-15 сек, после старта
выдвижение тормозных плит 8 в рабочее положение). Образующиес при работе
двигателей газы уход т в газоотводный канал; вместе с тем, за разгонным блоком может
образоватьс повышенное давление, что не выгодно дл торможени блока, поэтому в
стенах средней части шахты выполнены дополнительные окна 14 и газоотводные каналы,
соединенные с основным каналом 13 (фиг.1 и 2)
Самым существенным фактором работоспособности стартового комплекса вл етс процесс торможени разгонного блока посредством силового взаимодействи его
тормозных катков с тормозными плитами шахты. Процесс торможени определ ют
следующие параметры:
1) «Сухой» вес разгонного блока - Рб=400000 кг.
2) Тормозной путь - S=100 м.
3) Врем торможени - t=1 сек.
4) Ускорение разгонного блока (-а)=(-200 м/сек 2).
5) Суммарна длина тормозных катков - l=7000 см.
6) Ширина контактной полоски между тормозными катками и тормозными
плитами - b?0.5 см (зависит от твердости поверхности катков и упругости торцевой
поверхности тормозных плит).
7) Обща площадь контакта катков с плитами - А=l*b;
А?7000 см*0,5=3500 см 2.
На основании этих параметров, можно определить следующее:
1) Сила торможени разгонного блока - Fт=Pб(-а+9,8) н;
Страница: 7
RU 2 337 041 C2
Fт=400000(-200+10) н = 76000000 н = 7600000 кг.
2) Суммарна сила давлени между тормозными катками и плитами - Pн=Fт:sin
30°; Pн=7600000:0,5=15200000 кг.
3)Удельное давление между тормозными катками и плитами -q=Pн:A; q=15200000:
5
10
15
20
25
3500?4343 кгс/см 2.
(можно считать приемлемым, например, см. (4)).
Данное удельное давление катков на тормозные плиты соизмеримо с удельным
давлением колеса железнодорожного вагона на рельсы, т.е.
1) Р - вес вагона ?100000 кг.
2) А1 - площадь контакта одного колеса с рельсом ?3 см 2.
3) A8 - площадь контакта восьми колес с рельсами ?24 см 2.
4) q - удельное давление колес на рельсы P:A8; 100000:24?4167 кгс/см 2.
4) Давление на одну плиту - Рн1=Рн:16; Рн1=15200000 кг: 16=950000 кг.
Указанное давление (Pн) как сила расходуетс :
1) При взаимодействии тормозных катков с плитами нижних русов - в основном на
придание плитам ускорени ?100...50...м/сек 2, а также на преодоление сил трени и
дросселирование жидкости из гидроцилиндров в систему.
2) При взаимодействии тормозных катков с плитами верхних русов, где скорости
смещени плит меньше, в основном на преодоление сил трени , подъем плиты на высоту
«h»?50 см, а также на дросселирование жидкости из гидроцилиндров в систему.
Предлагаемый стартовый комплекс многоразового действи (1000 запусков) и
осуществл емое в нем предварительное ускорение ракет весом 3000-5000 тонн (чем
больше масса ракет и количество запусков, тем целесообразнее строительство комплекса)
экономит при каждом запуске примерно 30-секундный расход топлива ракетой, который
может составить до 20% общего запаса топлива ракеты, и два километра вертикального
участка ее траектории, если при этом исходить из того, что до высоты 2 км ракета
летит по инерции с начальной скоростью 200 м/сек и ускорением (-9,8 м/сек 2), т.е. ?=200
м/сек; а?(-10 м/сек 2); тогда
30
35
а с 2-х км ракета начинает полет за счет т ги своих двигателей с ускорением 5 м/сек 2
(без учета аэродинамического сопротивлени ).
При определении экономии топлива ракетой предполагаетс , что ракета стартует, как
обычно, с поверхности земли с ускорением 5 м/сек 2 и проходит вертикальный участок
траектории 2 км, как обычно, за 30 сек, набира скорость 150 м/сек, т.е.
тогда
значит ?t=5*29?150 м/сек.
40
45
50
Количество израсходованного топлива на данном участке траектории ракеты
обусловлено законом о равенстве количеств движени , полученных каждым из двух тел в
результате их взаимного отталкивани . Отношение скоростей, полученных этими телами
(ракета и масса сгоревшего топлива), обратно пропорционально отношению их масс, т.е.
значит
где m1 - масса ракеты (4000000 кг).
?1 - скорость ракеты (150 м/сек).
m2 - масса сгоревшего топлива (искома величина).
?2 - скорость газовой струи (3000 м/сек).
Причем в св зи с тем, что взаимодействие ракеты и газа происходит на вертикальном
участке траектории при движении ракеты вверх, то дл ускорени ракеты (5 м/сек 2)
необходимо сжечь топлива в 3 раза больше, чем дл такого же ускорени в
Страница: 8
RU 2 337 041 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
горизонтальном полете, т.е 200*3=600 тонн.
Пример: на ракете установлены 3 двигател , т га каждого из них составл ет 0,5
стартового веса ракеты, при этом только один двигатель работает на ускорение ракеты
(5 м/сек 2), а два двигател придают ракете «невесомость».
Как следует из выше изложенного, экономи составл ет 600 тонн топлива, что может
составить до 20% общего количества топлива на ракете. Пример: стартовый вес ракеты
4000 тонн. Если количество топлива составл ет 3600 тонн (90% общего веса ракеты), то
экономи составит 17%, а если количество топлива составл ет 3000 тонн (75% общего
веса ракеты), то экономи составит 20%.
Уменьшение стартовой массы ракеты за счет уменьшени запаса топлива (на величину
сэкономленного) плюс уменьшение объема баков автоматически увеличивает
относительную массу полезного груза, выводимого на орбиту. Кроме этого по вл етс принципиальна возможность запуска ракет на орбиту со стартовой т гой двигателей,
равной стартовой массе ракеты. Это возможно в следующем случае (без учета
аэродинамического сопротивлени ):
Ракета, ускоренна разгонным блоком, вылетает из шахты со скоростью 200 м/сек, с
включенными к этому времени двигател ми. В этом случае ракета сохранит полученную в
шахте скорость 200 м/сек и может с этой скоростью подниматьс вверх (пока не кончитс топливо), поскольку по закону инерции тело (ракета), получив однажды какую-либо
скорость (200 м/сек), будет двигатьс с этой скоростью до тех пор, пока на тело не
начнут действовать силы сопротивлени , а силы сопротивлени дл ракеты - это ее вес,
который в данном случае нейтрализуетс т гой ее двигателей, и следовательно, ракета
становитс «невесомой». Это значит, что наклонную траекторию ракета начнет при
скорости 200 м/сек и с т гой, равной стартовому весу ракеты. Така т га на наклонной
траектории может сообщить ракете необходимое ускорение, к тому же, масса ракеты к
этому времени уменьшитс .
Положительный результат предварительного ускорени ракет еще более повыситс ,
если стартовый комплекс построить в горной местности, например на высоте 2 км. В этом
случае дол сэкономленного топлива увеличиваетс , что позволит еще больше увеличить
массу полезного груза, выводимого на орбиту, относительно стартовой массы ракеты.
Формула изобретени Стартовый комплекс дл запуска ракет, включающий шахту квадратного поперечного
сечени , в нижней части которой по периметру сечени выполнен стартовый выступ, а на
участках стен, примыкающих к углам шахты, закреплены направл ющие дорожки, в шахте
размещен разгонный блок, на боковых сторонах которого по периметру поперечного
сечени на двух уровн х установлены направл ющие катки, сопр женные с
направл ющими дорожками, нижн часть шахты соединена с атмосферой газоотводным
каналом, при этом на стенах шахты между направл ющими дорожками закреплены стойки
с зубчатой поверхностью, а в стенах верхней и нижней частей шахты между указанными
стойками выполнены много русные ниши так, что нижн сторона ниш верхней части
шахты выполнена плоской, с уклоном в сторону шахты, а нижн сторона ниш нижней
части шахты выполнена вогнутой и в вертикальной плоскости, перпендикул рной стене
шахты, образована дугой с центром, наход щимс за пределами шахты, в нишах
размещены тормозные плиты, нижн сторона каждой из которых соответствует нижней
стороне ее ниши, а торцева сторона, обращенна к шахте, образует с плоскостью стены
шахты острый угол, который дл плит верхней части шахты направлен вершиной вниз, а
дл плит нижней части шахты - вершиной вверх, указанна торцева сторона плит
выполнена вогнутой и в вертикальной плоскости, перпендикул рной стене шахты,
образована плавной кривой, соедин ющей нижнюю и верхнюю стороны плит, причем масса
тормозных плит увеличиваетс в направлении снизу-вверх дл плит верхней части шахты и
в направлении сверху-вниз дл плит нижней части, которые выполнены с пустотами,
расположенными в ближних к шахте половинах плит, при этом в верхней части шахты
Страница: 9
CL
RU 2 337 041 C2
5
10
между предпоследним и последним русами тормозных плит установлены фиксирующие
механизмы в виде подпружиненных в направлении шахты фигурных коромысел, между
указанными направл ющими катками установлены тормозные катки, причем все катки
имеют гладкую цилиндрическую часть и зубчатые венцы, сопр женные с зубчатой
поверхностью указанных стоек шахты, радиус цилиндрической части направл ющих катков
равен радиусу начальной окружности зубчатых венцов этих катков, а радиус
цилиндрической части тормозных катков относитс к радиусу начальной окружности
зубчатых венцов этих катков как длина указанной плавной кривой торцевой стороны
тормозных плит к вертикальной пр мой, соедин ющей нижнюю и верхнюю стороны этих
плит, на верхней стороне разгонного блока концентрично его оси симметрии выполнен
кольцевой выступ дл установки ракеты, а по углам установлены опорные мачты дл поддержани ракеты, шарнирно соединенные с разгонным блоком, на нижней стороне
которого закреплены ракетные двигатели.
15
20
25
30
35
40
45
50
Страница: 10
RU 2 337 041 C2
Страница: 11
DR
RU 2 337 041 C2
Страница: 12
RU 2 337 041 C2
Страница: 13
RU 2 337 041 C2
Страница: 14
RU 2 337 041 C2
Страница: 15
RU 2 337 041 C2
Страница: 16
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
2
Размер файла
872 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа