Комбинированная газодинамическая пушка

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявители Соболенко Михаил Карпович Сычик Василий Андреевич(72) Авторы Соболенко Михаил Карпович Сычик Василий Андреевич(73) Патентообладатели Соболенко Михаил Карпович Сычик Василий Андреевич(57) Комбинированная газодинамическая пушка, содержащая пусковой ствол, ресивер,систему обеспечения высокого давления в стволе, посадочную платформу, систему автоматического контроля и регулирования давления газа, отличающаяся тем, что она содержит камеру высокого давления, пневматически связанную с пусковым стволом посредством электромагнитных заслонок, пусковой ствол выполнен из железобетонных колец, снабжен внутренней металлической оболочкой, а камера высокого давления снабжена реактивным двигателем.(56) 1. Народная газета. 1994. 18 фев. 2. Патент РБ 1039, МПК 41 3/04, 2003. Полезная модель относится к области космической техники и может быть использована для вывода грузовых ракет в космическое пространство. Известна газодинамическая пушка 1, содержащая ресивер, ствол, систему обеспечения высокого давления в стволе. Недостатками пушки являются низкий КПД, малая стартовая скорость выводимых грузов, малый вес грузов, не выше 5 кг. Прототипом предлагаемого изобретения является газодинамическая пушка 2, содержащая пусковой ствол, ресивер, систему обеспечения высокого давления в стволе, посадочную платформу, камеры сгорания, баки с окислителем и жидким топливом, насосы,систему трубопроводов, приборы контроля и регулирования газа. Недостатками прототипа являются 1. Сложная конструкция, необходимость использования камер сгорания, баков с окислителями и жидким топливом. 2. Недостаточно высокая скорость вылета ракеты из пускового ствола, не выше 3 км/с,требующая использования мощного реактивного двигателя ракеты для ее выхода в космос. 3. Недостаточно большой вес выносимого в космос полезного груза (не выше 5 т). Техническим результатом полезной модели является обеспечение возможности увеличения массы выводимого в космос груза за счет снижения силы трения между стволом и посадочной платформой и повышения стартовой скорости выводимой ракеты. Поставленная задача достигается тем, что в комбинированной газодинамической пушке, содержащей пусковой ствол, ресивер, систему обеспечения высокого давления в стволе, посадочную платформу, систему автоматического контроля и регулирования давления газа, введена камера высокого давления, пневматически связанная с пусковым стволом посредством электромагнитных заслонок, пусковой ствол выполнен из железобетонных колец, снабжен внутренней металлической оболочкой, а пусковая камера высокого давления снабжена реактивным двигателем. Признаков у прототипа и аналогов, сходных с существенными признаками заявляемого устройства, не обнаружено. Поэтому заявляемое устройство - комбинированная газодинамическая пушка обладает существенными отличиями. Благодаря тому, что предлагаемая газодинамическая пушка содержит камеру высокого давления, пневматически связанную с пусковым стволом посредством электромагнитных заслонок, пусковой ствол снабжен внутренней металлической оболочкой, а пусковая камера высокого давления снабжена реактивным двигателем, решается поставленная задача существенно возрастают вес выводимого полезного груза и скорость вылета ракеты из пускового ствола. Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен в разрезе главный вид комбинированной газодинамической пушки, а на фиг. 2 - пусковой ствол в поперечном разрезе. Комбинированная газодинамическая пушка (КГП) включает пусковой ствол 1, камеру высокого давления 2. Пусковой ствол 1 сверху герметично закрывается взрывосъемной крышкой 3, которая открывается с помощью взрывных зарядов 4. В пусковом стволе 1 на исходную позицию опускается грузовая ракета 5 на посадочной платформе 6. КГП также содержит коммутатор 7 взрывных зарядов 4, воздушные компрессоры 8 высокого давления, ресивер высокого давления 11, который механически соединен с пусковым стволом 1 посредством дроссельного коллектора 9. На пусковом стволе 1 размещены электрические 2 40842007.12.30 коммутаторы 10. Камера высокого давления соединена через электромагнитный клапан с воздушным компрессором высокого давления 8, и в ней установлен реактивный двигатель 12. Система автоматического контроля и регулирования давления 13 (САКРД) управляет по заданной программе работой дроссельного коллектора 9, воздушных компрессоров высокого давления 8 и приборами контроля и регулирования давления газа 15. В пусковом стволе 1 сформированы ниши с размещенными в них электромагнитными заслонками 14,которые обеспечивают пневматическую связь пускового ствола 1 с камерой высокого давления 2. На посадочной платформе 5 размещен уплотнительный гидроприводной механизм (на фиг. 1 не показан), который с помощью своих уплотнительных элементов обеспечивает микрозазор между пусковым стволом 1 и посадочной платформой 6. Пусковой ствол 1 КГП в разрезе представлен на фиг. 2. Он создается в пробуренном или естественно созданном скальном грунте, в искусственных проемах шахтных выработок или естественных вертикальных пустотах последовательным наращиванием железобетонных колец 16, заливкой в опалубку монолитным бетоном 17 и засыпкой пустот полости с наружной поверхности пускового ствола 1. К внутреннему диаметру пускового ствола 1 плотно примыкает круглая металлическая оболочка 18, которая может быть изготовлена методом пульверизации металлической смеси с последующей термообработкой. Формирование пускового ствола 1 последовательным наращиванием железобетонных колец позволяет регулировать диаметр и высоту ствола в оптимальных размерах, а наличие внутренней металлической оболочки обеспечивает равномерный микрозазор, минимизируя силы трения при движении посадочной платформы 6 в пусковом стволе 1 и высокую степень устойчивости посадочной платформы 6. Длина пускового ствола составляет от 1 до 1,5 км, его внутренний диаметр составляет 3-6 м, что, как показали результаты расчета,достаточно для вывода в космос ракет весом до 20 т. Рабочее давление воздушных компрессоров составляет 600 атмосфер и выше, что достаточно для начального разгона ракеты 5 в пусковом стволе 1. К пусковому стволу 1 примыкает камера высокого давления 2,которая изготовлена из железобетонных полуколец, последовательно наращиваемых до нужной высоты (1-1,5 км), причем железобетонные полукольца плотно прилегают и закрепляются на пусковом стволе 1. В пусковом стволе 1 на расстоянии 0,25 0,5 0,75 его длины от основания сформированы ниши, в которых установлены электромагнитные заслонки 14. Перед запуском ракеты 5 она помещается на установленную сверху пускового ствола 1 посадочную платформу 6, а ствол сверху закрывается герметичной взрывосъемной крышкой 3. Посадочная платформа 6 с ракетой 5 медленно по принципу поршневого насоса опускается вниз до упора. Сверху посадочной платформы 5 в пусковом стволе 1 образуется вакуум, необходимый для разгона ракеты 5 до сверхвысоких скоростей. В исходный момент до запуска ракеты 5 воздушными компрессорами 8 высокого давления в ресивер 9 высокого давления подается сжатый до максимально возможного давления (600 атмосфер и выше) газ. Одновременно воздушным компрессором 8 высокого давления, затем реактивным двигателем 12 доводится давление газа в камере высокого давления 2 по всей ее длине также до максимально возможного давления (600 атмосфер и выше). Приборы 15 контроля и регулирования давления газа устанавливают и контролируют требуемое для запуска ракеты 5 давление. Экипированная ракета 5 с собственным ракетным двигателем размещается на посадочной платформе 6 в основании пускового ствола 1. В момент запуска САКРД 13 подает сигналы управления на дроссельный коллектор 9 рессивера 11, на воздушные компрессоры 8 высокого давления, их электромагнитные клапаны. В результате накопленный в ресивере 11 сжатый газ через дроссельный коллектор 9 подается в основание пускового ствола 1 и совершает пневмоудар по посадочной платформе 6, которая вместе с размещенной на ней ракетой 5 ускоряется в пусковом стволе 1. Благодаря микрозазору 50-200 мкм между металлической оболочкой 18 пускового ствола 1 и посадочной платформой 5 создается воздушная подушка, которая обеспечивает 3 40842007.12.30 эффективное движение посадочной платформы 6 с ракетой 5 с минимальным трением. В процессе движения ракеты 5 в пусковом стволе 1 давление в нем под посадочной платформой 6 падает. Для поддержания требуемого давления газа и обеспечения заданного ускорения ракеты 5 в пусковом стволе со стороны камеры высокого давления 2 предусмотрены ниши с электромагнитными заслонками 14. В момент достижения основания посадочной платформы 6 ниши срабатывает (замыкается) электрический коммутатор 10,который замыкает электрическую цепь, и нижняя электромагнитная заслонка 14 открывается, и из камеры высокого давления 2 воздействует на посадочную платформу 6 мощный газовый поток, повышая давление газа в пусковом стволе 1 под посадочной платформой 6. Количество ниш с электромагнитными заслонками 14 зависит от длины пускового ствола 1 и веса ракеты 5 и составляет от 3 до 9. Посадочная платформа 6 с ракетой 5, проходя последовательно ниши с электромагнитными заслонками 14, обеспечивает последовательную подачу газовых потоков из камеры высокого давления 2, в результате в пусковом стволе 1 поддерживается требуемое давление газа для разгона ракеты 5 и придания ей заданной скорости на выходе пускового ствола 1. В момент прохождения посадочной платформой 6 электрического коммутатора 7 он замыкает систему зажигания взрывных пакетов 4, которые взрываются и поднимают взрывосъемную крышку 3. В результате минимизируется удар ракеты 5 по взрывосъемной крышке 3 и улучшается отделение ее от посадочной платформы 6, то есть исключается гашение скорости ракеты 5 при ее вылете из пускового ствола 1. Результаты расчета показали, что предлагаемая комбинированная газодинамическая пушка обеспечивает скорость разгона ракеты на выходе из пускового ствола в интервале 5-7 км/с, то есть в два раза выше, чем у прототипа. Вес выводимой ракеты достигает 20 т и более, что значительно выше, чем у аналогов и прототипа. Промышленное освоение предлагаемой комбинированной газодинамической пушки возможно на предприятиях энергетического строительства и горнодобывающей промышленности. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4