СИСТЕМА ВИНОГРАДОВА Л.Д. ВЫВЕДЕНИЯ ОБЪЕКТА НА КОСМИЧЕСКУЮ ОРБИТУ Российский патент 1997 года по МПК F41F3/04 B64C5/00 

Изобретение относится к ракетной технике, а именно к проблеме выведения крупногабаритных объектов, например массой выше 300-500 т, на космические орбиты. Известны техническая (акустические явления) и экологическая (влияние на озонный слой) проблемы, связанные с выведением гигантских ракетоносителей.

Для решения этой проблемы в США разработан так называемый "проект Купера", проект шахтного запуска ракеты [1] В толще земли сооружается шахта, в нижней части шахты устанавливается поршень поддон, а на поддоне размещается полезный груз аппарат с двигателем в баллистическом обтекателе. Под полезным грузом, в сферической камере, организуется ядерный или термоядерный взрыв, после чего поршень с аппаратом начинают ускоряться. Аппарат, проходя через атмосферу за счет кинетической энергии, набирает тангенциальную скорость включением двигательной установки.

Этот щадящий озонный слой проект имеет сложности технологического характера, хотя и есть ловушка ударных волн и радиации в виде сминаемого поршня, но есть опасность случайной утечки радиации.

Так же, известен ракетный двигатель термоядерного взрывного типа, который эффективно можно использовать в космическом пространстве для разгона крупногабаритных объектов, где полное испарение ступеней ракеты до ионизированных атомов исключает выпадение радиоактивной пыли на землю, но по известным причинам этот двигатель не применим в атмосфере земли [2]
Известно устройство для шахтного запуска ракеты, где ракета устанавливается в шахте на разгонное устройство ступенчатого включения, за счет чего достигается плавное нарастание давления в ракетном объеме шахты. Разгонное устройство выполнено из нескольких поршней, между которыми находится топливо с механизмами автоматического последовательного включения ступеней [3]
Недостатками устройства являются ступенчатость включения разгонного устройства первоначального разгона, инерционность включения ступеней вследствие применения механических устройств для поджига, что не пригодно, если требуется высокая скорость движения фронта горения, и неэффективное использование поршня.

Технической задачей изобретения является улучшение экологических, технических и технологических характеристик запуска в космос монолитных крупногабаритных объектов.

Поставленная задача решается тем, что система выведения объекта на космическую орбиту, содержащая шахту с поршнем последовательного поджига, отделяющим баллистическую часть с выводимым объектом и двигателем от полости, в которой размещен стартовый источник энергии для первоначального разгона баллистической части, а в баллистической части источник энергии для последующего разгона, выполнена из двигателя баллистической части из термоядерных зарядов последовательного действия, поршень в виде твердотопливного газогенератора, полость стартового источника энергии выполнена сферической, а стартовый источник энергии в виде химического заряда в емкостях, стартовый источник энергии снабжен детонационным зарядом, установленным между емкостями, и шахта снабжена источником кольцевой водяной завесы.

На фиг.1-3 изображена предлагаемая система.

В сферической полости 3 шахты 2 в сгораемых емкостях 10 и 11 располагается окислитель и горючее, а также взрывчатка 8 и сеть 9 детонационная. В нижней части шахты 2 устанавливается поршень 4 в виде твердотопливного газогенератора, на котором устанавливается баллистическая часть системы. Детонационная сеть 9 прилегает ко всем емкостям 10 и 11. Баллистическая часть системы состоит из полезного груза 6, установленная на ракетном двигателе 5 взрывного типа в обтекателе 7. Поршень 4 из прессованного углерода 14, внутри которого замурованы емкости 13 с окислителем, поршень 4 имеет арматуру 12 жесткости. Также детонационная сеть 15, в виде плоской пленки располагается параллельно оси поршня 4. Имеются также заправочные трубки 16 (для заправки перед стартом) между емкостями 13, 11 и 10. В верхней части шахты 1 имеется цилиндрическая емкость 18, наполненная водой и пороховым зарядом 17.

Система выведения объекта на космическую орбиту работает следующим образом: после заправки емкостей 10, 11 и 13 нужными компонентами запускается пороховой заряд 17. Вода под давлением устремляясь вверх образует мощный цилиндрический столб 19. Примерно через секунду после запуска заряда 17 включается заряд 8 динамит, емкости 10 и 11 горючего и окислителя разрушаются, топливо и окислитель смешиваются и сгорают. Детонационная сеть 9 обеспечивает "одновременность" разрушения всех емкостей 10 и 11. Под действием высокой температуры и давления поршень 4 и баллистическая часть системы ускоряться в канале 2 шахты 1. Поршень 4 также воспламеняется с нижней части и у выхода из канала 2 полностью сгорает и передает приобретенную энергию баллистической части. Скорость движения фронта горения поршня устанавливается мощностью детонационного слоя 15, которая обеспечивает разрушение емкостей 13 и равномерное движение фронта горения по всей площади основания поршня 4. Детонационный заряд является ускорителем горения, а емкости, арматура и твердое топливо поглотителями, на разрушение себя. Баллистическая часть системы разгоняясь в канале 2 шахты 1 приобретает кинетическую энергию и доставляется на безопасную (для производства термоядерных взрывов) высоту, после чего отделяется баллистический обтекатель 7, полезный груз 6 и двигатель 5 устанавливаются на орбитальный угол и включается в работу двигатель 5 последовательного взрывного типа. После серии термоядерных взрывов полезный груз приобретает нужную космическую скорость.

Использование: в ракетной технике. Сущность изобретения: в системе выведения объекта на космическую орбиту, содержащей шахту с поршнем, отделяющим баллистическую часть с выводимым объектом и двигателем от полости, в которой размещен стартовый источник энергии для первоначального разгона баллистической части, двигатель баллистической части выполнен в виде термоядерных зарядов последовательного действия, поршень - в виде твердотопливного газогенератора, полость стартового источника энергии выполнена сферической, а стартовый источник энергии - в виде химического заряда в емкостях. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Система выведения объекта на космическую орбиту, содержащая шахту с поршнем, отделяющим баллистическую часть с выводимым объектом и двигателем от полости, в которой размещен стартовый источник энергии для первоначального разгона баллистической части, отличающаяся тем, что двигатель баллистической части выполнен в виде термоядерных зарядов последовательного действия, поршень в виде твердотопливного газогенератора, полость стартового источника энергии выполнена сферической, а стартовый источник энергии в виде химического заряда в емкостях. 2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что стартовый источник энергии снабжен детонационным зарядом, установленным между емкостями. 3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что шахта снабжена источником кольцевой водяной завесы.