Летательный аппарат

 

Изобретение относится к области космической техники и может быть использовано при транспортировке полезных грузов как в открытом космосе, так и в атмосфере. Летательный аппарат согласно изобретению содержит два тела, имеющих возможность независимого движения относительно друг друга, амортизатор для взаимного отталкивания тел и реактивный двигатель, жестко связанный с одним из тел. При этом тело, с которым связан реактивный двигатель, выполнено в виде поршня, а другое тело - в виде корпуса. Корпус снабжен жестко связанным с ним цилиндром, внутри которого размещен поршень. Амортизатор жестко связан с корпусом и снабжен блоком управления. Данный блок дозированно подает топливо в амортизатор, где оно воспламеняется и производит отталкивание указанных тел. Для выхода отработанных газов предусмотрены выхлопные трубы. Работа двигателя поршня обеспечивает повторное (циклическое) сближение тел. В данном режиме взаимодействия тел может быть достигнуто более эффективное использование реактивного двигателя для ускорения летательного аппарата. Изобретение также направлено на применение в данном аппарате доступных и отработанных технических средств. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области космической техники и может быть использовано при транспортировке полезных грузов как в открытом космосе, так и в атмосфере.

Известен летательный аппарат в виде одноступенчатой ракеты - см. книгу: Н. А. Варваров. Популярная космонавтика. М., 1979. С. 20-23. Энергетические возможности данной ракеты ограничены.

Наиболее близким аналогом является летательный аппарат, содержащий два тела, имеющих возможность независимого движения друг относительно друга, амортизатор для взаимного отталкивания тел и реактивный двигатель, жестко связанный с одним из тел - см. А.В.Андреев. О взаимодействии относительного и абсолютного движений при реактивном ускорении системы с обменом энергией. Тр. XVII Чтений К.Э.Циолковского. Секц. "Пробл. ракетн. и космич. техники.". М. , 1983, С. 42-48. В данном устройстве отсутствует достаточно надежная конструкция средств амортизации.

Задачей настоящего изобретения является создание летательного аппарата, использующего для амортизации взаимодействующих в нем тел доступных и отработанных технических средств.

Данная задача решается тем, что в указанном летательном аппарате тело, с которым связан реактивный двигатель, выполнено в виде поршня, а другое тело - в виде корпуса, снабженного жестко связанным с ним цилиндром, причем поршень размещен внутри цилиндра, а амортизатор жестко связан с корпусом и снабжен блоком управления, гидравлически сообщенным с этим амортизатором.

В частном исполнении цилиндр жестко связан с двумя выхлопными трубами для выхода отработанных газов после амортизации, а также снабжен на конце упорами для предотвращения выхода поршня из цилиндра.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 обозначено: 1 - корпус; 2 - амортизатор; 3 - блок управления амортизатором; 4 - цилиндр; 5 - поршень; 6 - реактивный двигатель поршня; 7, 10 - выхлопные трубы; 8, 9 - предохранительные упоры; при этом реактивный двигатель поршня 6 жестко связан с поршнем 5 внутри цилиндра 4 и амортизатор 2 имеет гидравлическую связь с блоком управления амортизатором 3 и жесткую связь с корпусом 1, жестко связанным с цилиндром 4, имеющим жесткую связь с выхлопными трубами 7, 10 и предохранительными упорами 8, 9.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Поршень 5 движется внутри цилиндра 4 с помощью реактивного двигателя поршня 6. В начальном состоянии поршень 5 примыкает к корпусу 1 и движение последнего осуществляется за счет тяги двигателя поршня 6. Далее с помощью блока управления амортизатором 3 осуществляется воспламенение газов, находящихся в амортизаторе 2, гидравлически связанным с блоком управления амортизатором 3. При воспламенении поршень 5 движется от корпуса 1 вдоль цилиндра 4. В связи с работой реактивного двигателя поршня 6 в какой-то момент движение поршня 5 прекращается. В этот момент поршень и корпус двигаются с одинаковой скоростью. Далее поршень 5 начинает двигаться в сторону корпуса 1, и осуществляется сжатие газов амортизатора 2 и снова воспламенение их. При этом блок управления амортизатором осуществляет дозированную подачу топлива в амортизатор 2. Такая работа напоминает работу двигателя внутреннего сгорания. В процессе амортизации, из-за расширения газов происходит отталкивание поршня 5 и корпуса 1 в противоположные стороны. Таким образом, и корпус и поршень движутся относительно некоторого объема сжатого газа, то есть относительно точки начала движения.

То есть при амортизации создаются независимые отталкивания, которые регулируются таким образом, чтобы не создавать усталостного износа металлических частей корпуса, цилиндра и поршня. Например, при уменьшении силы отталкивания корпуса и поршня в разные стороны увеличивается частотa циклов, которая также еще зависит и от мощности двигателя поршня 6.

Для истечения выхода отработанных газов после амортизации предусматриваются выхлопные трубы 7, 10 в цилиндре 4, через которые движется поршень 5. Цилиндр 4 конструктивно выполнен без днища. Поэтому свободно происходит истечение газов. Для предотвращения выхода поршня 5 из цилиндра, в конце цилиндра предусматриваются упоры 8, 9.

Время ускорения корпуса 1 зависит от мощности реактивного двигателя 6 и величины силы отталкивания амортизатора 2.

Для пояснения принципа ускорения воспользуемся фиг. 2, где показаны тело 11, тело 12, амортизатор 13 и реактивный двигатель 14. При приближении тела 12 к телу 11 за счет работы двигателя 14 происходит как бы взрыв при срабатывании амортизатора 13, в результате которого тела разлетаются в разные стороны и процесс повторяется. Таким образом, происходит движение двух независимыx тел 11 и 12 друг относительно друга, оно зависит от силы при амортизации. Поэтому за счет работы двигателя 14 второе тело всегда будет нагонять первое, обеспечивая равноускоренное движение относительно других объектов (Земли, Солнца и т.д.).

Данный пример применен и для предлагаемого аппарата, где цилиндр 4 выполняет предохранительную роль и не исключает поршня 5 как самостоятельного тела.

После достижения заданной скорости v_к блок управления амортизатором 3 перестает выдавать дозированную подачу топлива в амортизатор 2.

В это время может осуществляться дозаправка реактивного двигателя поршня 6. Таким образом, ускорение корпуса 1 осуществляется за счет того, что его скорость в каждый последующий момент амортизации превышает скорость при предыдущем моменте амортизации.

Аппарат можно использовать при входе в космос и за пределы солнечной системы. При этом он имеет меньшую массу и габариты, чем многоступенчатые аппараты, и обеспечивает постоянное ускорение, что уменьшит время следования в космическом пространстве. Для осуществления торможения аппарат должен производить движение в противоположную сторону.

Как уже отмечалось, старт летательного аппарата осуществляется только с помощью реактивного двигателя поршня. Далее происходит ускорение за счет амортизационных циклов, частота которых зависит от соотношения силы амортизации к силе, возникающей при движении поршня к корпусу.

Формула изобретения

1. Летательный аппарат, содержащий два тела, имеющих возможность независимого движения относительно друг друга, амортизатор для взаимного отталкивания тел и реактивный двигатель, жестко связанный с одним из тел, отличающийся тем, что тело, с которым связан реактивный двигатель, выполнено в виде поршня, а другое тело - в виде корпуса, снабженного жестко связанным с ним цилиндром, причем поршень размещен внутри цилиндра, а амортизатор жестко связан с корпусом и снабжен блоком управления, гидравлически сообщенным с этим амортизатором.

2. Летательный аппарат по п.1, отличающийся тем, что цилиндр жестко связан с двумя выхлопными трубами для выхода отработанных газов после амортизации, а также снабжен на конце упорами для предотвращения выхода поршня из цилиндра.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2