СИСТЕМА ЗАПУСКА КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ Российский патент 2004 года по МПК B64G5/00 

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано для запуска космических аппаратов.

Всем известны существующие системы запуска космических аппаратов, которые представляют собой специальные площадки с мачтами, удерживающими стартующую ракету в вертикальном положении. Запускаемая с такой площадки ракета обычно состоит из нескольких ступеней, из которых первая ступень составляет основную часть объема и веса ракеты, КПД подъема космического аппарата в космос такой системой запуска составляет доли процента, а соответственно стоимость запуска достигает космической величины.

Запускают космические аппараты также “челноками” многоразового использования, но КПД и стоимость таких запусков почти не отличаются от вышеуказанных.

В то же время, по законам физики, для подъема одного килограмма вещества в космос необходима энергия, равная энергии всего лишь 25 граммов керосина.

Известно, что первые теоретики космических запусков, например Циолковский К.Э., предполагали производить запуски космических аппаратов с длинных эстакад, постепенно поднимающихся вверх, по которым должны были разгоняться ракеты с космическими аппаратами.

Известно также устройство - линейный электродвигатель, в котором ракета с космическим аппаратом являются якорем электромагнита, находящимся внутри кольцевых обмоток. Мощный импульс тока подается в обмотку аппарата и окружающего его исполинского соленоида. Электромагнитное поле с силой выбрасывает космическую конструкцию из жерла этой пусковой установки. И лишь на некоторой высоте ее подхватывает тяга включенного ракетного двигателя (см. Анатолий Шибанов “Заботы космического архитектора”, - М.: Детская литература, 1982 г., стр. 14).

Недостатком такой системы запуска является небольшая длина разгона.

Поставленная задача - повышение экономичности запуска космических аппаратов.

Для этого используется эстакада, по всей длине которой установлен электропривод, разгоняющий запускаемый аппарат. Для обеспечения подъема эстакады на возможно большую высоту она может устанавливаться на склоне горы. Для облегчения монтажа и обеспечения устойчивости во время возможных землетрясений эстакада может состоять из отдельных элементов, установленных на опоры, имеющие сейсмозащитные устройства, систему слежения за возможным смещением элементов друг относительно друга и устройство, перед запуском космического аппарата, устраняющее любое смещение элементов эстакады друг относительно друга, т.е. эта система обеспечивает совпадение центра обмотки выходящей из предыдущего элемента эстакады с центром обмотки на входе последующего элемента эстакады.

На эстакаде устанавливаются кольцеобразные обмотки электродвигателя, внутри которых проходит оболочка с ракетой и космическим аппаратом, снаружи оболочки располагаются магниты, которые и перемещают оболочку относительно обмоток статора, а соответственно и относительно эстакады.

Оболочка с ракетой и космическим аппаратом разгоняется электродвигателем по эстакаде, по достижении конца эстакады может срабатывать запуск ракеты и она с космическим аппаратом вылетит из оболочки, и будет разгоняться до первой космической скорости, чтобы выйти в космос, а может сработать дополнительный заряд в оболочке, который вытолкнет ракету с космическим аппаратом из оболочки, придаст им еще большее ускорение и одновременно затормозит оболочку, запуск ракеты может произойти после выхода ее из оболочки и по достижении первой космической скорости космический аппарат выйдет в космос.

Оболочка отдачей горючих газов ракеты или от срабатывания дополнительного заряда тормозится, после чего опускается по эстакаде вниз, при этом электродвигатель переключается в режим генератора и часть энергии, затраченной на подъем оболочки по эстакаде, возвращается.

В результате для выхода в космос аппарата, в начале, на разгон по эстакаде, используется электроэнергия с КПД более 90% и только в конце эстакады - на выход ракеты из оболочки и на достижение аппаратом первой космической скорости используется обычное ракетное топливо, но это составит всего несколько процентов от затраты топлива для запуска такого же космического аппарата существующими системами запуска.

На чертеже показана система запуска космических аппаратов, один из вариантов, и выноска I - электродвигатель и оболочка с ракетой и космическим аппаратом в разрезе, один из вариантов.

Система запуска космических аппаратов представляет собой эстакаду, состоящую из элементов 1, установленных на опоры 2, имеющие сейсмозащитные устройства 3, по всей длине эстакады установлен электропривод, состоящий из кольцеобразных обмоток статора 4, ротором электродвигателя является оболочка 5, снаружи которой установлены магниты 6, а внутри находится ракета 7 с космическим аппаратом 3, в оболочке может находиться заряд 9 для выталкивания ракеты из оболочки, имеется система управления приводом и система слежения за смещением элементов 1 друг относительно друга, а также устройства для устранения возможного смещения элементов 1 друг относительно друга, т.е. эта система обеспечивает совпадение центра обмотки 4, выходящей из предыдущего элемента 1 эстакады с центром обмотки 4 на входе последующего элемента 1 эстакады пред запуском космического аппарата 8 (не обозначенные позициями элементы на чертеже условно не показаны).

Работает система запуска космических аппаратов следующим образом. Перед запуском система слежения проверяет положение элементов 1 эстакады друг относительно друга, если есть смещение, система устранения смещения устраняет его, т.е. эта система обеспечивает совпадение центра обмотки 4, выходящей из предыдущего элемента 1 эстакады с центром обмотки 4 на входе последующего элемента 1 эстакады. После чего включается система управления и после включения кнопки пуск оболочка 6 с ракетой 7 и космическим аппаратом 8 разгоняется электродвигателем по эстакаде, по достижении конца эстакады может срабатывать запуск ракеты 7 и она с космическим аппаратом 8 вылетит из оболочки, и будет разгоняться до первой космической скорости, чтобы выйти в космос, а может сработать дополнительный заряд 9 в оболочке 6, который вытолкнет ракету 7 с космическим аппаратом 8 из оболочки 6, придаст им еще большее ускорение и одновременно затормозит оболочку 6, запуск ракеты 7 может произойти после выхода ее из оболочки 6 и по достижении первой космической скорости космический аппарат 8 выйдет в космос.

Оболочка 6 отдачей горючих газов ракеты 7 или от срабатывания дополнительного заряда 9 тормозится, после чего опускается по эстакаде вниз, при этом электродвигатель переключается в режим генератора и часть энергии, затраченной на подъем оболочки 6 по эстакаде, возвращается.

В результате для выхода в космос аппарата, в начале, на разгон по эстакаде, используется электроэнергия с КПД более 90% и только в конце эстакады - на выход ракеты из оболочки и на достижение аппаратом первой космической скорости используется обычное ракетное топливо, но это составит всего несколько процентов от затраты топлива для запуска такого же космического аппарата существующими системами запуска.

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано для запуска с Земли как беспилотных, так и пилотируемых космических аппаратов. Предлагаемая система включает в себя линейный электропривод со статором в виде кольцеобразных обмоток. Внутри обмоток размещен сердечник, представляющий собой магнитную оболочку ракеты, несущей космический аппарат. При этом ракета с космическим аппаратом размещена в указанной оболочке. Обмотки статора установлены на эстакаде, состоящей из отдельных элементов с опорами. В оболочке установлен срабатывающий в конце эстакады заряд, выстреливающий ракету из оболочки и одновременно тормозящий эту оболочку. Опоры снабжены сейсмозащитными устройствами и следящей системой, устраняющей смещения обмоток статора друг относительно друга. Этим достигается эффективный и безопасный разгон оболочки с ракетой вдоль эстакады. Последняя может быть установлена вдоль склона горы. Технический результат изобретения состоит в повышении экономичности запуска космических аппаратов. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Система запуска космических аппаратов, включающая в себя линейный электропривод со статором в виде кольцеобразных обмоток, внутри которых размещен сердечник, представляющий собой магнитную оболочку ракеты, несущей космический аппарат, отличающаяся тем, что обмотки статора установлены на эстакаде, состоящей из отдельных элементов, снабженных опорами, а ракета с космическим аппаратом размещена в указанной оболочке с возможностью выталкивания из нее, причем в оболочке установлен срабатывающий в конце эстакады заряд, выстреливающий из оболочки ракету и тормозящий оболочку.2. Система по п.1, отличающаяся тем, что указанные опоры снабжены сейсмозащитными устройствами и системой, следящей за смещением указанных элементов эстакады относительно друг друга и обеспечивающей перед запуском ракеты с космическим аппаратом устранение этих смещений так, чтобы центр каждой предыдущей вдоль эстакады обмотки статора на ее выходе совпадал с центром последующей обмотки статора на ее входе.