Средство для транспортировки ракеты - RU2207289C2

Чертежи

Описание

Изобретение относится к транспортному средству для сборки, подготовки и транспортировки к месту пуска ракеты, когда ракета состоит из множества модулей и груза, который должен быть доставлен в космическое пространство.

Большие ракеты для транспортировки грузов в космическое пространство состоят из нескольких ступеней, которые производятся отдельно. Груз, которым, например, может быть спутник, создается отдельно и впоследствии транспортируется к месту сборки ракеты, где он устанавливается в ракету.

Большие ракеты для доставки грузов в космическое пространство могут иметь длину 50 м и более. Они оптимизированы по весу и имеют конструкцию, которая выдерживает существенные нагрузки в продольном направлении, тогда как она может выдерживать лишь малые нагрузки в поперечном направлении. Следовательно, они не предназначены для противостояния в горизонтальном положении тем силам и изгибающим моментам, которые возникают от веса собранной ракеты, заправленной топливом.

Ракеты содержат ряд совершенных систем, таких как механические, электрические и оптические системы, сборка которых сложна и которые требуют всесторонней подготовки пред пуском.

В соответствии с предшествующим уровнем техники сборка, подготовка и заправка топливом осуществляются при вертикальном расположении оси ракеты, что устраняет указанные силы и изгибающие моменты. Ракета транспортируется в вертикальном положении к месту пуска, где она запускается.

Сборка и транспортировка ракеты в вертикальном положении требует выполнения работ при помощи лесов или им подобных средств, обеспечивающих доступ к различным частям ракеты. Транспортировка большой ракеты в вертикальном положении на большие расстояния практически невозможна, поскольку в дополнение к препятствиям, таким как мосты и т.п., такая высокая конструкция будет подвергаться воздействию чрезмерных сил, возникающих из-за горизонтальных ускорений при транспортировке. В соответствии с предшествующим уровнем техники сборка и подготовка ракет, таким образом, имеет место в непосредственной близости от места, где будет произведен пуск ракеты.

Вследствие вращения Земли наиболее благоприятным местом для пуска ракет является экватор. Однако сборка и подготовка большой ракеты требует значительных ресурсов как в форме квалифицированных специалистов, так и в материальной форме, и эти ресурсы наиболее доступны в районах, расположенных не на экваторе. На практике, таким образом, сборка, подготовка и пуск ракеты могут иметь место в районе, где необходимые ресурсы легко доступны с одновременным отказом от преимущества запуска ракеты с экватора, или ракета может запускаться из места, расположенного ближе к экватору, с увеличением, в результате, трудностей с перевозками и снабжением.

Патент США 4747334 описывает плавучую пусковую конструкцию для космических ракет. Конструкция транспортируется к месту пуска на полупогруженном судне типа баржи. Судно погружается и отходит, оставляя конструкцию, лежащую в воде. В этом случае также ракета все время стоит вертикально на пусковой платформе, что предполагает то, что она была собрана предварительно.

Патент США 5042358 описывает плавучую пусковую платформу для космических ракет. Платформа при транспортировке к месту пуска поддерживается полупогруженным судном типа баржи, это судно тянет платформу. Судно погружается и отходит, оставляя платформу лежать в воде. В этом случае ракета также все время стоит вертикально на пусковой платформе и это предполагает предварительную ее сборку.

Патент США 4916999 описывает подъемную платформу для запуска ракет. Ракета собирается вертикально на подвижной конструкции в пригодном месте на берегу. Ракета с конструкцией переносится на подъемную платформу, после чего платформа транспортируется к месту пуска в море. Здесь стойки платформы погружаются таким образом, что они закрепляются на дне и образуют жесткую опору при пуске.

Указанные выше патенты, таким образом, описывают, как пуск ракеты может быть предпринят из предпочтительного положения, например, на экваторе, но не дают указаний на то, как ракета может транспортироваться преимущественным способом, без недостатков, связанных с транспортировкой большой ракеты с вертикально ориентированной продольной осью.

Целью изобретения является создание транспортного средства для сборки, подготовки и транспортировки к месту пуска ракет, когда ракета состоит из множества модулей и груза, который должен быть доставлен в космическое пространство, с легким доступом к ресурсам, которые необходимы для сборки и подготовке с сохранением преимущества пуска ракеты на экваторе.

Цель достигается получением транспортного средства типа, упомянутого во вводной части, отличающегося признаками, представленными в формуле изобретения.

Следует подчеркнуть, что настоящее изобретение относится к большим ракетам. Малые ракеты имеют более простую конструкцию, более простую сборку, подготовку и транспортировку и не относятся к рамкам настоящего изобретения.

В настоящем изобретении как сборка, подготовка, так и транспортировка к месту пуска ракеты, которая состоит из множества модулей и груза, который должен быть доставлен в космическое пространство, производятся с горизонтальным расположением оси ракеты. Проблема больших сил и изгибающих моментов вследствие веса топлива решается частично за счет того факта, что ракета лежит в одной или более специально приспособленных люльках или суппортах, где вес распределяется таким образом, что изгибающие моменты уменьшаются и частично за счет того факта, что существенная часть заправки топливом откладывается до момента, когда ракета уже поднята в вертикальное положение.

Сборка, подготовка и, возможно, вся транспортировка или ее часть могут иметь место на борту транспортного средства, где готовая ракета, еще находясь в горизонтальном положении, переносится на плавучую конструкцию. Плавучая конструкция после этого (необязательно) проходит оставшееся до места пуска расстояние, где ракета поднимается в вертикальное положение и запускается.

Таким образом, существует возможность транспортировать ракету простым способом либо частично, либо полностью на транспортном средстве, либо на плавучей конструкции к предпочтительной пусковой позиции на экваторе.

В предпочтительном варианте воплощения транспортное средство имеет пункт управления для управления и наблюдения за сборкой, подготовкой и пуском ракеты с плавучей конструкции.

В другом предпочтительном варианте воплощения изобретения транспортным средством является судно и плавучей конструкцией может быть платформа.

В другом предпочтительном варианте воплощения изобретения судно имеет, по меньшей мере, одну закрытую палубу. Платформа может быть полупогруженной платформой, состоящей из горизонтальных понтонов и вертикальных колонн с палубой, расположенной на колоннах.

В еще одном предпочтительном варианте воплощения изобретения судно имеет помещение для сборки, подготовки и транспортировки нескольких ракет одновременно.

Теперь изобретение будет описано более подробно на примере одного предпочтительного варианта со ссылками на чертежи, на которых:
фиг. 1 изображает вид сбоку судна для сборки, подготовки и транспортировки ракет, и
фиг.2 изображает вид сбоку платформы для пуска ракеты.

Фиг. 1 иллюстрирует транспортное средство в форме судна 1 с закрытой палубой 6. На палубе размещена первая ступень 2 ракеты, вторая ступень 3 ракеты, третья ступень 4 ракеты и груз в форме спутника 5. Ступени ракеты загружаются на борт судна через проход в носу или корме судна (не показан) и перемещаются на палубу 6 на колесных тележках или транспортерах. Ступени ракеты затем перемещаются в специально приспособленные люльки или суппорты 7, которые могут объединяться с тележками или транспортерами.

Груз, показанный здесь в виде спутника 5, будет, как правило, доставляться на борт судна через различные проходы относительно положения ракеты. Он может доставляться на борт судна через люк в борту судна или через один из указанных проходов в носу судна или его корме. Груз также размещается на транспортере или тележке и укладывается на специально подготовленную люльку или суппорт.

На борту судна различные ступени ракеты и спутник собираются в единую ракету, чья продольная ось располагается горизонтально. Различные технические системы затем подготавливаются при помощи оборудования, которое располагается на борту судна. Ракета и спутник соединяются пригодным оборудованием с пунктом управления 8, оборудованном на судне, что позволяет отслеживать состояние ракеты и спутника из пункта управления. Также существует возможность заправлять часть ракетного топлива, которое может быть в твердой или жидкой форме, когда ракета расположена в горизонтальном положении на судне. Это, однако, должно производиться с учетом сил и моментов, которые таким образом воздействуют на ракету, поскольку ракета рассчитана лишь на ограниченные силы и связанные с ними моменты, возникающие в направлении, поперечном продольному направлению.

После завершения сборки ракеты она перемещается на платформу через проход в носу или корме судна (не показаны). Ракета с суппортами движется наружу через проход при помощи колесного средства, которое может перемещаться по рельсам, к подъемной спусковой установке и поднимается над платформой. Этот процесс будет изложен более подробно со ссылками на фиг.2.

На фиг. 2 изображена плавучая конструкция в форме полупогруженной платформы 20. Основными компонентами платформы являются горизонтальные понтоны 21 с ходовыми винтами 22, приводимыми собственной силовой установкой платформы. На понтонах расположены вертикально колонны 23, на которых лежит палуба 29. Платформа оснащена подъемным устройством 24 и ангаром 25.

Когда ракета перемещается из судна на платформу, ракета движется, как описано выше, через проход в судне к подъемной пусковой установке. Затем она поднимается на борт платформы в горизонтальном положении при помощи подъемного устройства 24 и помещается в ангар 25, который оснащен необходимым оборудованием для продолжения подготовки к пуску, если это требуется. Состояние ракеты отслеживается все это время из пункта управления 8 на судне. За исключением пункта управления ракетой платформа имеет все необходимые средства для завершения подготовки ракеты.

Перед пуском ракета выдвигается из ангара при помощи транспортной системы, которая, предпочтительно, движется по рельсам в положение, показанное прерывистыми линиями 26, и к пусковой установке 30. Пусковая конструкция расположена на одной из сторон платформы, предпочтительно на корме платформы, где кормой платформы является ее конец, который, естественно, расположен сзади по ходу движения. На пусковой установке - на стороне, обращенной к платформе, применен пламезащитный экран или подобное средство (не показано) для защиты платформы от пламени и нагрева при пуске.

Ракета поднимается в вертикальное положение, как показано цифрой 27, при помощи наклоняемого/подъемного устройства 28. К этому моменту большинство обслуживающего персонала платформы покидает платформу. Это может производиться по сходням или трапу, проложенному между платформой и судном. Затем сходни убирают и судно уходит на безопасное расстояние от платформы, например на 2000 м, для продолжения управления пуском.

После того как ракета установлена в вертикальное положение, производятся окончательные приготовления к пуску, включающие, например, окончательную заправку топливом, когда ракета заправляется из контейнеров, расположенных на платформе. Количество топлива, которое заправляется на этой окончательной стадии, зависит, как было отмечено, от значения нагрузки, которое ракета может выдержать в поперечном направлении относительно ее продольной оси. Как минимум, эта конечная заправка топливом будет содержать заправку жидким кислородом, поскольку жидкий кислород при нормальной температуре окружающей среды быстро испаряется.

После этой окончательной подготовки последние члены персонала платформы переправляются с платформы на судно на катере или вертолете.

Фактический пуск управляется из пункта управления судна. После того как ракета поднялась на некоторую высоту в атмосферу, управление переходит к наземной станции.

Судно и, возможно, платформа затем возвращаются в их порт.

Таким образом, достигается указанная цель, а именно обеспечивается легкая доступность необходимого персонала и материалов при пуске, при этом пуск производится на экваторе.

По сравнению с известными решениями, упомянутыми во вводной части, в которых предлагалось запускать ракеты с платформ, подготовка и хранение ракеты в горизонтальном положении дает ряд преимуществ. Во-первых, транспортировка становится значительно проще и дешевле, поскольку существует возможность применять судно "нормальных" размеров. Фактически можно преобразовать уже существующее судно, например, типа "река-океан" и использовать его. Кроме того, обеспечивается лучшая защита от горизонтальных ускорений при транспортировке, поскольку силы, которые возникают при таких ускорениях, фактически не образуют момента, когда ракета транспортируется в горизонтальном положении. В дополнение к этому, надстройки и доступ к различным частям ракеты становятся значительно менее дорогими, таким образом обеспечивая независимость проведения сборки, подготовки и транспортировки от метеорологических условий.

Наконец, должны быть отмечены значительные преимущества, получаемые при применении одного пункта управления как для сборки, подготовки, контроля, так и для пуска ракеты. Таким образом, получено недорогое решение, устраняющее проблемы связи, которые могут легко возникнуть как между компьютерами и другим техническим оборудованием, так и между управляющим персоналом.

Приведенное выше описание предпочтительного варианта воплощения изобретения не принимает во внимание место, в котором ракета перемещается с судна на плавучую конструкцию. Как судно, так и плавучая конструкция имеют такое устройство, что они могут содержать некоторый период времени законченную ракету, поскольку они будут оснащены необходимым связующим оборудованием для слежения за техническими системами ракеты и спутника из пункта управления судна.

Таким образом, существует возможность, например, перемещения ракеты с судна на плавучую конструкцию как, когда они находятся в порту, так и когда они находятся в месте пуска.

В показанном варианте воплощения изобретения судно показано с помещением только для одной ракеты, но очевидно, что судно может иметь помещения для большего количества ракет и помещение для трех ракет, с практической точки зрения, представляется максимальным из приемлемых.

Изобретение было описано выше относительно конкретного варианта его воплощения. Однако очевидно, что в рамках изобретения возможно множество вариантов. Например, изобретение не зависит от того, как ракета перемещается с судна на плавучую конструкцию. Вместо применения проиллюстрированного подъемного устройства ракета может перемещаться на верхнюю палубу при помощи лифта, после чего перемещается на платформу по мосту. Также можно перемещать ракету при помощи средств на воздушной подушке, которые приспособлены для перемещения тяжелого оборудования, если применяется основание с горизонтальной поверхностью.

В описанном варианте воплощения изобретения платформа описана в форме полупогруженной платформы. Однако изобретение не ограничивается этим типом платформ, и подъемная платформа, например, со стойками, которые могут помещаться на дно, будет также пригодна для этой цели.

Во втором варианте воплощения изобретения ангар на плавучей конструкции может выполняться вертикальным и это, таким образом, дает возможность выполнения окончательных проверок и тестов, когда ракета находится в вертикальном положении и, таким образом, в некоторой степени более безопасное основание для старта и пуска. Другая возможность представляет собой отказ от применения ангара, что удешевляет конструкцию. Это уместно, если платформа будет применяться для запуска ракет, имеющих относительно прочную конструкцию, когда она менее зависима от конечных проверок и менее зависима от метеорологических условий.

Реферат

Изобретение относится к наземному оборудованию для обеспечения старта космических ракет с плавучих средств (платформ). Предлагаемое транспортное средство служит для сборки, подготовки и транспортировки к месту пуска многоступенчатой ракеты-носителя. Оно содержит судно, способное обеспечить данные мероприятия, а также пункт управления и контроля за их проведением и последующим запуском ракеты с плавучей платформы. При этом ракета доставляется судном к подъемному устройству, при помощи которого она переносится в горизонтальном положении на борт платформы. Судно может иметь носовой и/или кормовой, а также бортовой проходы для доставки на него отдельных ступеней ракеты и полезного груза. Судно может быть оборудовано помещением для сборки, подготовки и транспортировки нескольких ракет одновременно. Изобретение направлено на упрощение сборки и подготовки к пуску мощных ракет-носителей из экваториальных районов мирового океана с достижением преимуществ при использовании для этой цели существующих типов морских судов. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Формула