RU194073U1

RU194073U1 - Паровая ракета-модуль с лазерными источниками тепла

Info

Publication number: RU194073U1
Application number: RU2019124799U
Authority: RU
Inventors: Владимир Анисимович Романов
Original assignee: Владимир Анисимович Романов
Priority date: 2019-08-02
Filing date: 2019-08-02
Publication date: 2019-11-27

Abstract

Полезная модель относится к ракетам, содержащим ракетные двигатели, использующие для генерации газообразного рабочего тела воду, и ядерный источник тепла для генерации перегретого пара, и может быть использована для аппаратов, движущихся в воде, атмосфере и безвоздушном пространстве в ракетно-космической технике для орбитальных и межпланетных полетов.Ракета содержит бак для воды и двигатель с камерой-соплом полусферической формы для генерации перегретого пара, в качестве источников тепла для генерации пара, вытесняющего воду из бака в камеру-сопло, и для испарения воды и генерации пара в камере-сопле содержит лазерные источники тепла и устройство для управления ракетой в полете.В качестве устройства, управляющего полетом ракеты, она содержит плоские рули с приводами, установленными на срезе сопла и обеспечивающими изменение потока пара и траектории в двух перпендикулярных плоскостях, или всеракурсное сопло, обеспечивающее изменение траектории в любом направлении.Для старта ракеты-модуля или космического корабля используется простейший пусковой стол - плоская площадка.Для межпланетных полетов собирается космический корабль, состоящий, по меньшей мере, из двух ракет-модулей, установленных соосно и развернутых относительно друг друга на 180°, при этом между ними располагается КА, одна ракета доставляет на планету КА, вторая возвращает его на Землю.Взлет корабля с Земли, посадка на планету, взлет с планеты и посадка после возвращения на Землю выполняются без разворота корабля, и он возвращается полностью сохраненным, не требующим ремонта, обеспечивая возможность его многократного использования.При наличии воды на планете, на которую прилетает космический корабль, его баки заполняются планетной водой, и он возвращается на Землю.Двигатель ракеты-модуля реализует простой термодинамический цикл с использованием в качестве рабочего тела воды, для генерации пара содержит простейший лазерный источник тепловой энергии и характеризуется полной экологической безопасностью, простой конструкцией, низким объемом и стоимостью разработки КД и небольшим сроком изготовления.

Description

Полезная модель относится к ракетам с двигателями, использующими в качестве рабочего тела воду и источник тепла для генерации потенциальной энергии избыточного давления газообразного рабочего тела и создания при его расширении пропульсивной силы, движущей летательный аппарат, и может быть использована для аппаратов, движущихся в воде, атмосфере и безвоздушном пространстве в ракетно-космической технике в качестве не только для доставки полезного груза на орбиту, но и для межпланетных полетов.

Известен лазерный ракетный двигатель, содержащий непрерывный лазерный источник тепла, в качестве рабочего тела водород и сверхзвуковое сопло (патент US №4036012, МПК Н05Н 1/24).

Известна лазерная резка металла под водой (ООО "РНЛТ", Санкт-Петербург).

Известно открытие №65 «Светогидравлический эффект» генерации водяного пара сверхвысокого давления при воздействии на поверхность воды тепловой энергии лазерного луча.

Известно устройство для лазерного воспламенения топлива в камере сгорания жидкостного ракетного двигателя (Патент РФ №2533262).

Известен ракетный двигатель с непрерывно-детонационным горением топливной пары «природный газ-кислород» (Доклады Академии наук, том 478, №4, с. 429-43).

В известных РД генерация рабочего тела осуществляется в объеме КС, где продукты сгорания находятся под большим давлением, подача компонентов топлива из баков осуществляется вытеснением инертным газом в ТНА и затем в КС, после чего продукты сгорания истекают через сопло Лаваля.

При создании полезной модели ставились задачи:

- использовать для двигателя самый простой термодинамический цикл,

- использовать для рабочего тела самое эффективное, экологически чистое вещество,

- использовать для генерации газообразного тела более эффективный, компактный источник тепловой энергии,

- резко упростить конструкцию двигателя и ракеты,

- обеспечить универсальность при использовании в различных типах ракет,

- обеспечить многоразовое использование ракеты и двигателя без ремонта после межпланетного полета и возвращения на Землю.

Задачи решены тем, что:

- в качестве вещества для генерации газообразного рабочего тела содержит воду.

- в качестве источника тепловой энергии, генерирующего перегретый водяной пар, содержит лазерный источник тепловой энергии (ЛИТ).

- для генерации пара содержит камеру-сопло полусферической формы,

- подача воды из бака в камеру-сопло осуществляется насыщенным паром, генерируемым в баке тепловой энергией лазера.

- для управления полетом содержит плоские рули с приводами, установленными на срезе сопла, обеспечивающие изменение потока пара и траектории в двух перпендикулярных плоскостях, или всеракурсное сопло, обеспечивающее изменение траектории полета в любом направлении.

В паровом двигателе заявленной ПМ генерация пара осуществляется не в закрытом объеме, а в открытом, сообщающейся с окружающей средой, полусферической камере-сопле, поэтому, для обеспечения подачи воды из бака в камеру-сопло, не требуется большого давления подачи и вытеснение воды из бака в камеру-сопло осуществляется насыщенным паром, генерируемым в баке установленным в нем лазером.

На рис. 1 изображена принципиальная схема ракеты - модуля где 1 - отсек для ПН, 2 -ЛИТ для вытеснения паром воды, 3 - бак, 4 - канал подачи воды в камеру-сопло, 5, 6 - ЛИТ и испаритель, 7, 8 - привод рулей и рули, на рис. 2 камера-сопло, на рис. 3 - космический корабль для межпланетных полетов.

Работа парового двигателя осуществляется следующим образом.

При включении лазера, установленного в баке, генерируется насыщенный пар и вытесняет воду, которая, проходя через каналы испарителя, внутри которого установлен лазер, нагревается и, поступая на поверхность, взрывается в полости камеры-сопла с образованием перегретого пара высокого давления, действующего на поверхность камеры-сопла и создающего пропульсивную силу, толкающую ракету.

Например, при площади камеры - сопла 1000 см² (∅=36 см.), температуре насыщенного пара Т=370°С, давлении Р=200 кг/см², сила (тяга) F=200 т.(«Справочник химика 21»).

Для старта ракеты-модуля или космического корабля используется простейший пусковой стол - плоская площадка.

При старте в замкнутом объеме между площадкой и камерой-соплом происходит накопление пара с повышением давления и кратковременным увеличением пропульсивной силы и более быстрый подъем и ускорение.

В качестве устройства, управляющего полетом ракеты, она содержит плоские рули с приводами, установленными на срезе сопла и обеспечивающими изменение потока пара и траектории в двух перпендикулярных плоскостях, или всеракурсное сопло, обеспечивающее изменение траектории в любом направлении.

Для межпланетных полетов собирается космический корабль, по меньшей мере, из двух ракет-модулей, установленных соосно и развернутых относительно друг друга на 180°, при этом между ними располагается КА, одна доставляет на планету КА, вторая возвращает его на Землю.

Взлет корабля с Земли, посадка на планету, взлет с планеты и посадка после возвращения на Землю выполняются без разворота ракет-модулей, и корабль возвращается полностью сохраненным, обеспечивая возможность его многократного использования.

Ракета-модуль может содержать один, или несколько баков с водой и равномерным расходом из них воды для сохранения продольной центровки ракеты во время полета и эффективного управления при полете.

Ракеты-модули и космические корабли, имеющие небольшой вес, при возвращении на Землю могут тормозиться работающим двигателем и опускаться на пусковой стол или как КА на парашюте.

При наличии воды на планете, на которую прилетает космический корабль, его баки заполняются планетной водой и он возвращается на Землю.

При запуске при отрицательных температурах воздуха требуется термостатирование баков, исключающее ее замерзание.

Двигатель ракеты-модуля реализует простой термодинамический цикл с использованием в качестве рабочего тела воды, для генерации пара содержит простейший лазерный источник тепловой энергии, характеризуется полной экологической безопасностью, простой конструкцией, низким объемом и стоимостью разработки КД и небольшим сроком изготовления.

Claims

1. Ракета-модуль, содержащая бак для вещества, используемого для генерации рабочего тела, источник тепловой энергии для генерации рабочего тела, двигатель, содержащий камеру для генерации рабочего тела, характеризующаяся тем, что в качестве газообразующего вещества используется вода, двигатель содержит камеру-сопло полусферической формы, в качестве источника тепла для генерации пара, вытесняющего воду из бака в камеру–сопло, и для испарения воды и генерации пара в камере-сопле, содержит лазерные источники тепла, и ракета-модуль также содержит устройство для управления ракетой в полете.

2. Ракета-модуль по п. 1, характеризующаяся тем, что устройство для управления ракетой в полете содержит плоские рули с приводами, установленными на срезе сопла.

3. Ракета-модуль по п. 1, характеризующаяся тем, что устройство для управления ракетой в полете содержит всеракурсное сопло с приводом, установленным на срезе сопла.