Чистий пусковий комплекс ковальова для космічного носія

1. Чистий пусковий комплекс для космічного носія, що включає космічний носій, основу, пневматичну ємність, що сполучається з соплом носія та має принаймні один елемент, що складається, систему нагнітання, яка надуває пневматичну ємність, газогенератор, що гідродинамічно пов'язаний із пневматичною ємністю, та систему керування пуском носія, який відрізняється тим, що переважно подовжену пневматичну ємність виконано, наприклад, у вигляді складеного циліндра та ущільненою й відкритою з боку сопла носія таким чином, що гази із сопла в процесі запуску носія надходять саме до пневматичної ємності та під контрольованим тиском, який регулюється системою контролю руху, наприклад, за допомогою системи строп та лебідки, під контролем системи керування пуском носія. 2. Чистий пусковий комплекс для космічного носія за п. 1, який відрізняється тим, що пневматичну ємність оснащено внутрішніми дефлекторами, які відхиляють та розподіляють потік газів з сопла в процесі запуску носія таким чином, що в процесі запуску носія в пневматичній ємності переважають потоки газів із горизонтальними проекціями швид C2 2 UA 1 3 цьому про енергетичні можливості носія та економічність послуг із його пуску. Для цього принципово важливими є не тільки характеристики окремих споруд, систем та обладнання, а і їхня природна злагоджена взаємодія й простота. З огляду на світові тенденції росту вартості енергоносіїв важливою рисою сучасної системи та складової економічності є всемірне енергозбереження та енергозаощадження як при експлуатації пускового комплексу космічного носія, так й при його будуванні. Принципово важливим також для перспективного пускового комплексу космічного носія є екологічний чинник, оскільки переважна більшість космічних ракет застосовує рідке паливо або його компоненти, які поки не мають рівних за своїми енергетичними показниками. Втім рідке паливо або його компоненти є дуже схильні до випадкових або систематичних технологічних проливів або випаровування, особливо під час саме пуску, тобто розділення магістралей носія із наземним обладнанням, а також так звані достартові витрати палива, тобто паливо, яке даремно витрачається, поки тяга рушійної установки не переважає вагу носія. Природно, що чим більшим є носій, тим більше у нього технологічних проливів або випаровування при пуску, або достартових витрат палива. Уся ця маса компонентів розвіюється понад пусковим майданчиком та поза його межами, завдаючи значної шкоди довколишньому середовищу. Втім екологічний чинник є суттєво багатоплановим: це не тільки отруєння природи, а й шуми та акустичні вібрації, й сейсмічні прояви тощо, задля протидії яким у стартових спорудах, наприклад, РН Аrіаnе-5 запасено аж 1500 тонн води [1, стор. 6-20], що подано на висоту 90 метрів при висоті ракети - носія понад 50 метрів, яку бажано ще й нейтралізувати. При старті ракети, як втім і при польоті, її наростаючий поступальний рух уперед забезпечується відкиданням частини маси ракети в протилежному напрямку (принцип реактивного руху). Особливо це помітно при старті, коли клуби диму й пари обволікають пускову установку, приховуючи її та ракету в продуктах ракетного вихлопу. Представляється досить привабливим обмежити непродуктивні витрати енергії ракети переважно поступальним рухом її по траєкторії, при цьому можна стверджувати, що таке обмежування буде десь пропорційним власне корисній кінетичній енергії ракети. Є низка технічних рішень, що спрямовані на забезпечення екологічно чистих пусків, або підвищення енергетичних можливостей носія. Сталося так, що здебільшого питання ставиться саме так, або - або. Задачею винаходу є створення пускового комплексу, що забезпечує екологічно чистий пуск космічного носія та покращення при тому його енергетичних можливостей. Так, створенню допоміжної системи пускового прискорення присвячений патент США 6354182 [2], у якому у герметично закритій камері гнучка еластична мембрана підтримує платформу у 96396 4 центрі мембрани, яка електромагнітно пов'язана із цівковим механізмом, який витягує платформу з камери. Також відомий пристрій за патентом США 4344592 [3] для запуску важких ракет із шахти пускової башти, де на основі змонтовано низку рідкопаливних прискорювачів, а на колонах змонтовано низку твердопаливних прискорювачів і усі ці прискорювачі послідовно поступово запалюються, а ракета підтримується як поршень за допомогою газів, що виходять з прискорювачів через вікна у стінах башти. У пусковому контейнері за патентом України 85622 [4] внутрішній трубчастий елемент виконано рухомим відносно зовнішньої труби у поздовжньому напрямі, елементи жорсткості виконані в формі силового кільця на нижньому кінці внутрішнього трубчастого елемента, а на верхньому кінці зовнішньої труби встановлено кільце, яке ущільнює порожнину між зовнішньою трубою, внутрішнім трубчастим елементом та елементами жорсткості, причому елементи жорсткості між зовнішньою трубою і внутрішнім трубчастим елементом, опору для установки ракети, амортизатори, механізм кріплення та спусковий механізм встановлено на внутрішньому трубчастому елементі, а спусковий механізм встановлено на внутрішньому трубчастому елементі із спроможністю його взаємодії з кільцем на верхньому кінці зовнішньої труби. Найближчою до запропонованого по технічному рішенню є конструкція за патентом США 7484450 [5], яка вибрана за прототип. В ній представлено спосіб і пристрій для запуску носія, що включають пневмоподушку й насос, гідродинамічно пов'язаний із пневмоподушкою і здатний генерувати газ для наддування пневмоподушки, передбачаючи послідовно запуск насоса, таким чином, щоб газ надходив від насоса, надуваючи пневмоподушку газом і забезпечуючи запуск носія. Насос може бути включений до газогенератора. Коли він запускається, газ, що генерується, наповнює подушку або контейнер, що надувається, або рідкий газ газифікується, наповнюючи подушку. Якщо це відбувається, пристрій дає силу носію, достатню щоб зрушити того з місця. Більш того, це дає змогу викинути ракету із контейнера, поки двигун ракети запуститься і рушить її. Пристрій в найбільш повній конфігурації містить наступні складові частини: Пусковий контейнер, що сполучається із носієм, та в якому носій розмішується; Пневмоподушку з полімерного матеріалу, що сполучається з соплом носія та має принаймні один елемент, що складається; Насос, який надуває пневмоподушку; Газогенератор з наконечником, яким він гідродинамічно пов'язаний пневмоподушкою, насосом й основою; Гідродинамічну арматуру, де формується порожнина, через яку насос надуває пневмоподушку; Систему керування пуском носія. В основу винаходу поставлена задача вдосконалення конструкції пускового комплексу таким чином, щоб зробити пуск носія екологічно чистим 5 та при цьому покращити його енергетичні можливості за рахунок іншого взаємного розташування елементів комплексу, конфігурації (форми) його складових частин та їх взаємодії, а саме: пневматичну ємність виконано переважно подовженою, наприклад, у вигляді складеного циліндра; пневматичну ємність виконано відкритою з боку сопла носія таким чином, що гази із сопла в процесі запуску носія надходять саме до пневматичної ємності; гази із сопла в процесі запуску носія надходять під контрольованим тиском; тиск регулюється системою контролю руху за допомогою, наприклад, системи строп та лебідки; при цьому робота пристрою відбувається під контролем системи керування пуском носія; пневматичну ємність може бути виконано із клапанами, що закриваються, і які перекривають вихід газу з пневматичної ємності після її відстиковки від носія; при цьому пневматичну ємність та систему регулювання руху може бути оснащено, наприклад, кільцевими перфорованими карманами, у яких перед пуском носія запасено суміш для нейтралізації вихлопу та охолодження конструкції пристрою; також пневматичну ємність та систему регулювання руху може бути оснащено системою, що стежить за положенням миттєвого центра тиску пневматичної ємності з огляду на траєкторію польоту носія; також пневматичну ємність та систему регулювання руху може бути виконано модульними таким чином, що гази із кожного сопла в процесі запуску носія роздільно надходять до кожної окремої частини пневматичної ємності. Поставлена задача вирішується таким чином, що в запропонованій конструкції чистого пускового комплексу переважно подовжену пневматичну ємність виконано у вигляді складеного циліндра та ущільненою й відкритою з боку сопла носія таким чином, що гази із сопла в процесі запуску носія надходять саме до пневматичної ємності та під контрольованим тиском, який регулюється за допомогою системи строп та лебідки під контролем системи керування пуском носія, при цьому пневматичну ємність виконано із клапанами, що закриваються, і які перекривають вихід газу з пневматичної ємності після її відстиковки від носія, а пневматичну ємність та систему регулювання руху оснащено кільцевими перфорованими карманами, у яких перед пуском носія запасено суміш для нейтралізації вихлопу та охолодження конструкції пристрою, а пневматичну ємність та систему регулювання руху оснащено системою, що стежить за положенням миттєвого центра тиску пневматичної ємності з огляду на траєкторію польоту носія, а пневматичну ємність та систему регулювання руху виконано модульними таким чином, що гази із кожного сопла в процесі запуску носія роздільно надходять до кожної окремої частини пневматичної ємності. 96396 6 Для пояснення запропонованої конструкції пускового комплексу Ковальова для космічного носія додаються креслення та її детальний опис. На кресленні фіг.1 зображено схематичний загальний вигляд чистого пускового комплексу у розрізі. На фіг.1 надано схематичний загальний вигляд пускового комплексу Ковальова за схемою винаходу у складі пневматичної ємності 1 у вигляді секцій складеного циліндра 2 з ущільненням 3 й відкритою з боку сопла 4 носія 5 таким чином, що гази із сопла 4 в процесі запуску носія 5 надходять саме до пневматичної ємності 1 та під контрольованим тиском, який регулюється системою контролю руху 6 за допомогою строп 7 та лебідки 8 під контролем системи керування пуском 9 носія 5. При цьому (фіг.2) пневматичну ємність 1 виконано із клапанами 10, що закриваються, і які перекривають вихід газу з пневматичної ємності 1 після її відстиковки від носія 5. Для цього пневматичну ємність 1 та систему регулювання руху 6 оснащено кільцевими перфорованими карманами 11, у яких перед пуском носія запасено суміш для нейтралізації вихлопу та охолодження конструкції пристрою, та дефлекторами 12, а пневматичну ємність 1 та систему регулювання руху 6 оснащено пристроєм, що стежить за положенням миттєвого центра тиску пневматичної ємності 1 з огляду на траєкторію польоту носія 5, а пневматичну ємність 1 та систему регулювання руху 6 виконано модульними таким чином, що гази із кожного сопла 4 в процесі запуску носія 5 роздільно надходять до кожної окремої частини пневматичної ємності 1. У міру наповнення пневматичної ємності 1 газами із сопла 4, пневматична ємність 1 розгортається та все вище й вище підіймає носій 5, додаючи йому усе більш прискореного руху. Водночас система регулювання руху 6 під контролем системи керування пуском 9 визначає момент прогнозованого переходу носія 5 на режим повної тяги, коли носій 5 рушить у самостійний політ. На цей момент пневматична ємність 1 під надлишковим тиском вихлопу замикається клапанами 10, не допускаючи різкого та неконтрольованого падіння тиску у пневматичній ємності 1, а тим часом система регулювання руху 6 вибирає зайву довжину строп 7 та канату лебідки 8. Поволі пневматична ємність 1 осідає, збирається дещо до купи, суміш для нейтралізації вихлопу та охолодження конструкції пристрою конденсується та змивається на утилізацію проливів компонентів, очищення и регенерацію води й технологічних розчинів і таке інше. Запропонована схема чистого пускового комплексу дозволяє зробити будь-який пусковий комплекс гранично екологічно чистим та при цьому помітно покращити його енергетичні можливості. Джерела інформації: 1.Arianespace, User's Manual, Issue 5 Revision 0, July 2008 2. Патент США 6354182 від 12.03.2002p., МПК F41F3/04 3. Патент США 4344592 від 17.08.1982p., МПК B64F3/04,F41F3/04 7 4. Патент України 85622 від 10.02.2009p., МПК F41F3/00 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 96396 8 5. Патент США 7484450 від 03.02.2009p., МПК F41F3/00, F41F1/00, F41B11/32 Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601