Многоразовая воздушно-космическая система

Многоразовая воздушно-космическая система

Реферат

 

Изобретение относится к области авиационно-космической техники. Система содержит транспортный космический корабль, имеющий основные и вспомогательные двигательные установки, топливные баки, средства управления, аэродинамические поверхности и воздушные рули, кабину для экипажа и шасси, ступени разгонного блока. Система имеет четыре ступени разгонных блоков. Первая ступень в виде высокоскоростного судна-носителя имеет корпус в виде крыла для создания аэродинамической подъемной силы, подводные крылья. Вторая ступень в виде самолета, который имеет корпус в виде крыла и стабилизатор, выполненный с горизонтальным оперением для создания аэродинамической подъемной силы и закрепленный над корпусом на вертикальных килях, и который имеет шахту со сменной платформой. Третья ступень в виде цилиндрической ракеты-носителя. Четвертая ступень выполнена в виде космического корабля, имеющего корпус в виде крыла, на котором размещены стыковочный узел и замки для соединения с ракетой-носителем третьей ступени. Изобретение направлено на снижение стоимости доставки полезного груза на околоземную орбиту. 8 ил.

Изобретение относится к авиационно-космической технике. МВКС предназначена для выведения на околоземные орбиты космических объектов (полезных грузов) различного назначения.

Наиболее близким из известных технических решений является многоразовая воздушно-космическая система (МВКС) по а.с. СССР N 811679, кл. В 64 G 1/14, содержащая транспортный космический корабль (ТКК) с топливным баком и разгонный блок, включающий первую ступень, при этом первая ступень и транспортный космический корабль (ТКК) снабжены основными и вспомогательными двигательными установками, средствами управления, аэродинамическими поверхностями и воздушными рулями, кабинами для экипажей и шасси. В одном из вариантов исполнения в системе предусмотрена вторая невозвращаемая ступень разгонного блока. Первая ступень является базовой унифицированной многоразового пользования. Первая ступень и ТКК пилотируемые. Недостатки указанной системы: - ограниченность массы полезных грузов, выводимых ТКК на околоземные орбиты; известные ТКК выводят полезные грузы, не превышающие 50 т; - высокий удельный расход специального дорогостоящего и особо пожаро- и взрывоопасного топлива высокой степени чистоты на выведение на околоземные орбиты полезных грузов; первая и вторая ступени снабжены жидкостными реактивными двигателями (ЖРД), работающими на компонентах "жидкий водород+жидкий кислород"; - низкая удельная аэродинамическая поверхность установленного на выдвижной платформе ТКК, и его очень высокая посадочная скорость; - высокие физические перегрузки космонавтов при выведении ТКК на околоземные орбиты и спусках на Землю, требующие огромных затрат на отбор, физическую и профессиональную подготовку кандидатов в космонавты, организацию космических экспедиций. Перегрузки сдерживают направление на околоземные орбиты профессионально подготовленных лиц разных специальностей, а также богатых туристов, которые могли бы в перспективе компенсировать часть расходов по освоению космического пространства.

Недостатки известной МВКС являются следствием применения в ней двигателей одного типа - ЖРД. Известно, что поршневые двигатели внутреннего сгорания винтомоторных летательных аппаратов имеют эффективный к.п.д. 30-42%. См. Г. Н.Алексеев "Общая теплотехника" Москва, Издательство "Высшая школа", 1980 г. (стр. 477). Применяемые в самолетах турбокомпрессорные воздушно-реактивные двигатели имеют полный к.п.д. примерно 23-27% (стр. 528), прямоточные воздушно-реактивные двигатели на Земле имеют к.н.д. около 3-5% и экономичны только для сверхзвуковых самолетов (стр. 527). Ядерные турбинные двигатели (ЯТД) с использованием природного урана и реакторов на тепловых нейтронах имеют к. п. д. примерно 0,205%, а с реакторами на быстрых нейтронах 4-6% по отношению к энергии ядерного топлива (стр. 516).

Известен роторно-цилиндровый двигатель непрерывного сжигания топлива, который оснащен внутренней и внешней парогазовой камерами сжигания топливовоздушной смеси и регулятором соотношения топлива и воздуха. Этот двигатель позволяет снизить токсичность продуктов сгорания и повысить к.п.д. до 45-48% (решение о выдаче патента РФ по заявке автора N 99105589). Известен роторно-цилиндровый двигатель непрерывного сжигания топлива для теплоэлектростанций, позволяющий довести к.п.д. до 70-75% (решение о выдаче патента РФ по заявке автора N 99111244). Последний роторно-цилиндровый двигатель состоит из одной газовоздушной или двух и, парогазовой и паровой расширительных машин, каждая из которых вращает свой электрогенератор или свой роторно-цилиндровый нагнетатель энергоносителя. При этом каждая газовоздушная, парогазовая и паровая расширительные машины роторно-цилиндрового двигателя, каждый роторно-цилиндровый нагнетатель энергоносителя, каждый роторно-цилиндровый движитель содержит цилиндрический корпус с торцовыми крышками и, подшипниками и, эксцентрично размещенный в корпусе цилиндрический оребренный ротор с уплотнителями в виде цилиндрических тел вращения.

Термины двигатель и движитель в описание введены намеренно, чтобы избежать путаницы, смешения их функционального различия при одинаковых конструктивных элементах. В настоящем тексте под двигателем понимается устройство для преобразования энергии топлива в механическую энергию вращающегося вала. Двигатель состоит из нескольких машин и устройств, например электрогенератора, стартового электродвижителя, муфты сцепления или электротрансблока, нагнетателей воздуха, воды, антифриза, топлива, высокотемпературного теплоносителя, карбюратора или инжектора, газовоздушной, парогазовой, паровой расширительных и других машин. Движитель в настоящем тексте - это устройство для преобразования энергии промежуточного энергоносителя, например электрического тока или сжатых жидкости, газа, воздуха, пара, в механическую энергию вращающегося вала, снабженного гребным или воздушным винтом, колесом или другим рабочим органом.

Указанные недостатки системы прототипа частично устранены в предлагаемой МВКС. Цели предлагаемого изобретения: - увеличение единичной массы полезных грузов, выводимых ТКК многоразовой воздушно-космической системы на околоземную орбиту; - снижение удельных расходов наиболее дорогостоящих компонентов топлива и замена части их на более дешевые углеводородные виды топлива; - снижение удельных затрат на выведение на околоземные орбиты и прием на Земле ТКК; - уменьшение физических перегрузок космонавтов при выведениях их на околоземные орбиты и спусках на Землю, расширение возможностей использования ТКК для коммерческих и других целей.

Цели, поставленные изобретением, в МВКС, содержащей транспортный космический корабль (ТКК), с основными и вспомогательными двигательными установками, топливным баком, средствами управления, аэродинамическими поверхностями и воздушными рулями, кабинами для экипажей и шасси, и разгонный блок, с основными и вспомогательными двигательными установками, средствами управления, аэродинамическими поверхностями и воздушными рулями, кабинами для экипажей и шасси, достигаются составлением из четырех ступеней, в которых первая является высокоскоростным судном-носителем второй ступени в виде самолета, на сменной платформе которого размещена третья ступень в виде цилиндрической ракеты-носителя, снаружи которой закреплена четвертая ступень в виде самолета, при этом первая ступень, содержащая корпус с подводными крыльями, отсеки для машинного отделения, грузов, экипажа, рубку управления, бак с топливом и двигатели, выполнена в виде обладающего аэродинамической подъемной силой "корпуса-крыла", снабженного подводными крыльями из пространственной фермы, неподвижными боковыми и подвижными торцовыми стенками с уплотнителями, закрепленными под днищем на подвижных полых стойках гидравлическими роторно-цилиндровыми или электрическими движителями с гребными винтами, привод движителей осуществляется роторно-цилиндровыми двигателями, состоящими каждый из одной газовоздушной или двух и, парогазовой и паровой расширительных машин, каждая из которых вращает свой электрогенератор или свой роторно-цилиндровый нагнетатель энергоносителя, при этом напорные трубопроводы к движителям с гребными винтами снабжены клапанами, перекрывающими напорные каналы, а каждый роторно-цилиндровый движитель с гребным винтом, нагнетатель энергоносителя, газовоздушная, парогазовая и паровая расширительные машины содержит цилиндрический корпус с торцовыми крышками и подшипниками и, эксцентрично размещенный в корпусе, цилиндрический оребренный ротор с уплотнителями в виде цилиндрических тел вращения, а в случае применения в качестве движителей с гребными винтами электродвижителей, их привод осуществляется от размещенных на судне одного или нескольких электрогенераторов, приводимых во вращение двигателем/ями любого типа, например поршневым, турбокомпрессорным, паро- или газотурбинным, ядерным, а вторая ступень, содержащая "корпус-крыло", стабилизатор с вертикальным и горизонтальным оперением, систему управления, отсеки экипажа, полезного груза, топливные баки и двигательную установку, выполнена в виде "корпуса-крыла" и закрепленного над ним, на вертикальных килях с общей осью, обладающего аэродинамической подъемной силой горизонтального оперения стабилизатора, снабженного вращающимися вокруг своих осей рулями высоты и поворотов, при чем кили, стабилизатор, днище, боковые стенки, внутренние продольные и поперечные фермы-перегородки, стойки, верхняя поверхность использованы в качестве силовых элементов второй ступени и одновременно для другого функционального назначения, например радиаторов, теплообменников двигателя/ей, сплошных и перфорированных стенок топливных, водяных, пищевых и прочих сборников, баков, стоек полок многоярусных стеллажей для размещения грузов, и при этом часть баков для низкокипящих жидкостей снабжена гидрозатворами в виде U-образной трубки с двумя расширительными элементами, а третья ступень, содержащая цилиндрический корпус, с топливными баками, основными и вспомогательными двигательными установками, средствами управления, кабину для экипажа и спускаемый аппарат, выполнена с размещенными снаружи замками, открываемыми давлением в шахте второй ступени, а четвертая ступень, содержащая "корпус-крыло", стабилизатор с вертикальным и горизонтальным оперением, систему управления, отсеки экипажа, полезного груза, топливные баки и двигательную установку, выполнена из "корпуса-крыла" и закрепленного над ним, на вертикальных килях с общей осью, обладающего аэродинамической подъемной силой горизонтального оперения стабилизатора, снабженного вращающимися вокруг своих осей рулями высоты и поворотов, маршевого двигателя, размещенного между горизонтальным оперением стабилизатора и верхней поверхностью "корпуса-крыла" на карданном подвесе с возможностью поворота в трех плоскостях, и размещенных на днище стыковочного узла и замков для соединения с корпусом третьей ступени, при чем горизонтальное оперение стабилизаторов второй и четвертой ступеней может быть выполнено с одной общей осью или несколькими, например двумя-тремя, и с рулями высоты одинаковых или разных размеров, формы, свободными или размещенными в проемах горизонтального оперения.

Схематично показано: на фиг. 1 - поперечный разрез МВКС, состоящей из четырех ступеней, в которых первая является высокоскоростным судном-носителем второй ступени в виде самолета, на сменной платформе которого размещена третья ступень, в виде цилиндрической ракеты-носителя, снаружи которой закреплена четвертая ступень в виде самолета; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 - то же, вид спереди; на фиг. 4 и 5 в плане вторая ступень-самолет с разными горизонтальным оперением и рулями высоты; на фиг. 6 - в разрезе узел А на фиг. 1; на фиг. 7 - вид сверху на первую ступень-судно прямоугольной формы с вырезом и балкой с грузоподъемным механизмом для приема приводнившегося самолета-четвертой ступени МВКС или других объектов; на фиг. 8 - гидравлическая схема привода движителей и подвижных стоек с движителями при использовании роторно-цилиндровых двигателей и движителей с гребными винтами.

МВКС (фиг. 1 - 4) составлена из четырех ступеней, в которых первая является высокоскоростным судном 1 - носителем второй ступени в виде самолета 2, на сменной платформе которого размещена третья ступень, в виде цилиндрической ракеты 3 - носителя, снаружи которой закреплена четвертая ступень в виде самолета 4. При этом первая ступень 1, содержащая корпус с подводными крыльями, отсеки для машинного отделения, грузов, экипажа, рубку управления, бак с топливом и двигатели, выполнена в виде обладающего аэродинамической подъемной силой прямоугольного или многоугольного, или круглого (фиг. 1, 2, 3, 7) "корпуса-крыла" 1.1, снабженного подводными крыльями 1.2 и 1.9 в виде пространственной фермы, неподвижными боковыми 1.10 и подвижными торцовыми 1.11 стенками с уплотнителями 1.12 (узел А на фиг. 1, фиг. 6), закрепленными под днищем 1.13 на подвижных полых стойках 1.14 гидравлическими роторно-цилиндровыми или электрическими движителями 1.15 с гребными винтами. Привод движителей 1.15 осуществляется роторно-цилиндровыми двигателями 1.8, состоящими каждый из одной 1.8.1 газовоздушной или двух 1.8.1 и 1.8.2 и, парогазовой 1.8.3 и паровой 1.8.4 расширительных машин, каждая из которых вращает свой электрогенератор или свой роторно-цилиндровый нагнетатель 1.8.6 энергоносителя, при этом напорные трубопроводы 1.8.7 к движителям 1.15 с гребными винтами снабжены клапанами 1.8.9 и 1.8.10, перекрывающими напорные каналы, а каждый роторно-цилиндровый движитель 1.15 с гребным винтом, нагнетатель 1.8.6 энергоносителя, газовоздушная 1.8.1, 1.8.2, парогазовая 1.8.3 и паровая 1.8.4 расширительные машины содержит цилиндрический корпус с торцовыми крышками и подшипниками и, эксцентрично размещенный в корпусе, цилиндрический оребренный ротор с уплотнителями в виде цилиндрических тел вращения. В случае применения в качестве движителей 1.15 с гребными винтами электродвижителей 1.15, их привод осуществляется от размещенных на судне одного или нескольких электрогенераторов 1.8.6, приводимых во вращение двигателем/ями любого типа, например поршневым, турбокомпрессорным, паро- или газотурбинным, ядерным.

Вторая ступень 2, содержащая "корпус-крыло", стабилизатор с вертикальным и горизонтальным оперением, систему управления, отсеки экипажа, полезного груза, топливные баки и двигательную установку, выполнена в виде "корпуса-крыла" 2.1, имеющего в плане форму, близкую к прямоугольной, и закрепленного над ним, на вертикальных килях 2.2 с общей осью 2.3, обладающего аэродинамической подъемной силой горизонтального оперения 2.4 стабилизатора, снабженного вращающимися вокруг своих осей 2.3 и 2.5, 2.6 рулями высоты 2.7 и поворотов 2.8, при чем кили 2.2, стабилизатор, днище 2.9, боковые стенки 2.10 и 2.11, внутренние продольные и поперечные фермы-перегородки 2.12, стойки 2.13, верхняя поверхность 2.14 использованы в качестве силовых элементов второй ступени и одновременно для другого функционального назначения, например радиаторов, теплообменников двигателей 1.8, сплошных и перфорированных стенок топливных 1.7.1, 1.7.2, 1.7.3, водяных, пищевых и прочих сборников, баков, стоек 2.13 полок многоярусных стеллажей для размещения грузов, и при этом часть баков для низкокипящих жидкостей снабжена гидрозатвором/ами 2.15 в виде U-образной трубки с двумя расширительными элементами.

Третья ступень 3, содержащая цилиндрический корпус 3.1, с топливными баками, основными и вспомогательными двигательными установками, средствами управления, кабину 3.2 для экипажа и спускаемый аппарат 3.3, выполнена с размещенными снаружи замками 3.4, открываемыми давлением в шахте 2.16 второй ступени.

Четвертая ступень 4, содержащая "корпус-крыло", стабилизатор с вертикальным и горизонтальным оперением, систему управления, отсеки экипажа, полезного груза, топливные баки и двигательную установку, выполнена в виде "корпуса-крыла" 4.1, имеющего в плане форму, близкую к прямоугольной, и закрепленного над ним, на вертикальных килях 4.2 с общей осью 4.3, обладающего аэродинамической подъемной силой горизонтального оперения 4.4 стабилизатора, снабженного вращающимися вокруг своих осей 4.3, 4.5 и 4.6 рулями высоты 4.7 и поворотов 4.8, маршевого двигателя 4.9, размещенного между горизонтальным оперением стабилизатора и верхней поверхностью "корпуса-крыла" на карданном подвесе с возможностью поворота в трех плоскостях, и размещенных на днище 4.12 стыковочного узла 4.10 и замков 4.11 для соединения с корпусом или платформой на корпусе третьей ступени.

Горизонтальное оперение 2.4 стабилизаторов самолетов 2 и 4 (второй и четвертой ступеней) может быть выполнено (фиг. 1 - 5) с одной общей осью 2.3 или несколькими, например 2.3.1 и 2.3.2, с рулями высоты 2.7 одинаковых или разных размеров, формы, свободными или размещенными в проемах горизонтального оперения 2.4. Привод рулей высоты 2.7 может быть рычажно-тросовым или с помощью гидроцилиндров, пневмоцилиндров.

В первой, второй и четвертой ступенях МВКС, имеющих подобные корпуса по типу "корпус-крыло", но снабженных разными двигателями, внутренние продольные и поперечные фермы-перегородки 2.12, стойки 2.13, верхняя поверхность 2,14 устроены почти одинаково и могут быть использованы в качестве силовых элементов своей ступени и одновременно для другого функционального назначения, например радиаторов, теплообменников двигателей, сплошных и перфорированных стенок топливных 1.7.1, 17.2, 1.7.3, водяных, пищевых и прочих сборников, баков, стоек 2.13 полок многоярусных стеллажей для размещения грузов. Часть баков для низкокипящих жидкостей может быть снабжена гидрозатвором/ами 2.15 в виде U-образной трубки с двумя расширительными элементами.

Электрогенераторы 1.8.6 могут размещаться на судне на тех же местах, что и гидравлические или иные нагнетатели 1.8.6 энергоносителей и приводиться во вращение любыми известными двигателями, например поршневыми, турбокомпрессорными, паро- или газотурбинными, ядерными.

Первая ступень МВКС предназначена для многократного использования. Это пилотируемое многофункциональное унифицированное высокоскоростное судно 1 с множеством движителей 1.15 с гребными винтами на поворотных стойках 1.14 под днищем 1.13 может иметь одну или несколько палуб, баков 1.7.1, 1.7.2, 1.7.3 с запасом одинаковых или различных видов топлива для собственных двигателей 1.8 и двигателей 2.17 и 2.18 второй ступени-самолета 2. Топливные баки 1.7.2 и 1.7.3 на судне 1 с баками аналогичного назначения на самолете 2 соединены гибкими бронированными шлангами с подпружиненными обратными клапанами, которые при разделении первой и второй ступеней автоматически закрываются. При полезной нагрузке до 5000 т судно 1 в комплекте с остальными элементами МВКС при полной загрузке может развивать крейсерскую скорость примерно до 400 км/час при волнении моря до 3 баллов. В плане оно может иметь сплошную или разрезанную (фиг. 7) прямоугольную или многоугольную, или круглую, подковообразную, элипсообразную или иную форму, с большим внутренним проемом или колодцем, грузовой балкой 1.20 и грузоподъемным механизмом 1.21 для подъема и транспортировки возвратившихся с околоземных орбит спускаемых аппаратов 3.3 третьих ступеней или четвертых ступеней-самолетов 4. Такие суда помимо работы в составе МВКС могут выполнять другие дополнительные поисковые, спасательные и грузоподъемные работы.

Коммуникации к каждому движителю 1.15 и от них вмонтированы в полые стойки 1.14. Нагнетатели энергоносителей 1.8.6 роторно-цилиндровых, поршневых, электрических, газотурбинных и любых других двигателей, могут быть соединены последовательно или последовательно и параллельно. На схеме (фиг. 8) представлен один их возможных вариантов компоновки системы гидропривода движителей 1.15. Он состоит, для примера из трех роторно-цилиндровых двигателей 1.8, каждый из которых содержит две газовоздушные 1.8.1 и 1.8.2, одну парогазовую 1.8.3 и одну паровую 1.8.4 расширительные машины, а также одну роторно-цилиндровую воздухонагнетательную машину 1.8.5. Каждая из указанных машин соединена с роторно-цилиндровым или любым другим нагнетателем 1.8.6. Вместо нагнетателя 1.8.6 к каждой из машин может быть присоединен электрогенератор 1.8.6. Общий нагнетательный трубопровод 1.8.8 от нагнетателей 1.8.6 энергоносителей всех расширительных машин двигателя соединен через предохранительный клапан 1.8.11 с сборником 1.8.12, что позволяет выравнивать давление в гидросистеме судна 1 и тягу движителей 1.15 с гребными винтами. Напорные трубопроводы 1.8.7 к каждому движителю 1.15 снабжены клапанами 1.8.9 и 1.8.10, перекрывающими напорные каналы 1.8.7 к движителям 1.15 с гребными винтами, что позволяет уменьшать или прекращать тягу одного или группы движителей 1.15 и за счет этого поворачивать судно в нужном направлении, разворачивать его почти на одном месте, двигаться задним ходом без буксира. Это очень большое преимущество для эксплуатации судов в тесных гаванях и портах с причалами. Для привода могут использоваться любые известные двигатели. Наиболее экономичными по удельным расходу топлива и материалоемкости (массе) на единицу мощности могут быть рекомендованы роторно-цилиндровый двигатель непрерывного сжигания топлива, который оснащен внутренней и внешней парогазовой камерами сжигания топливовоздушной смеси и регулятором соотношения топлива и воздуха. Этот двигатель позволяет снизить токсичность продуктов сгорания и повысить к.п.д. до 45-48% (решение о выдаче автору патента РФ по заявке N 99105589). Еще более экономичным является энергоблок для теплоэлектростанций с роторно-цилиндровыми двигателями непрерывного сжигания топлива, позволяющий довести к.п.д. до 70-75% (решение о выдаче автору патента РФ по заявке N 99111244).

Количество роторно-цилиндровых двигателей 1.8, состоящих каждый из газовоздушной одной 1.8.1 или двух 1.8.1 и 1.8.2 расширительных машин, парогазовой 1.8.3 и паровой 1.8.4 расширительных машин, соединенных с ними нагнетателей 1.8.6 энергоносителей, роторно-цилиндровых 1.15 движителей с гребными винтами не ограничено и зависит от размера, водоизмещения, проектируемой скорости, назначения и условий эксплуатации первой ступени-высокоскоростного судна 1. Роторно-цилиндровые и любые другие двигатели 1.8 и движители 1.15, могут устанавливаться рядами, в шахматном или ином порядке (фиг. 1, 3, 8) в зависимости от конструкции каждого конкретного судна. Они могут быть гидравлическими, пневматическими, паровыми, газовоздушными. Вместо роторно-цилиндровых движителей 1.15 на стойках 1.14 могут быть установлены электродвижители 1.15 или привычное название герметичные электродвигатели 1.15 с гребными винтами. Для их привода на судне 1 предусматривается установка электрогенераторов. Для обеспечения электродвижителей 1.15 судов с большим водоизмещением в машинном отсеке 1.3 судна может быть установлен компактный энергоблок теплоэлектростанции с к. п. д. 70-75% (решение о выдаче автору патента РФ по заявке N 99111244). Он содержит оборудование подготовки и подачи любого жидкого и газового топлива (нефть, газойль, керосин, лигроин, дизельное топливо, бензин, пропан, бутан) воздуха, воды, электрогенераторы, расширительные машины, каждая из которых содержит цилиндрический корпус с торцовыми крышками, подшипниками, эксцентрично размещенный в корпусе оребренный ротор, с уплотнителями в виде цилиндрических тел вращения, смесительный парогенератор-гравитационный грязеуловитель, теплообменники, центробежный парогазовый сепаратор, струйный компрессор, центробежный жидкостный сепаратор.

При разработке проекта судна следует учитывать, что в отдельных районах Мирового Океана высота волн во время шторма достигает 10- 15 метров. Количество, форма, размеры подводных крыльев 1.2 и 1.9, стоек 1.14, глубина их погружения определяются расчетами для каждого конкретного типа судов отдельно с учетом назначения и проектируемых условий эксплуатации. Расчетная глубина погружения подводных крыльев 1.2 и 1.9 должна обеспечивать в крейсерском режиме движения судна 1, при максимально допустимом расчетном волнении моря, нахождение крыльев 1.2 под водой без трения днища 1.13 о воду. Подводные крылья 1.9 в крейсерском режиме частично всегда выступают из воды. Подводные крылья 1.2 и 1.9 могут быть объединены в пространственную ферму (фиг. 3), которая состоит из обладающих гидродинамической подъемной силой выпуклых нижних пластин 1.2 и выпуклых наклонных связывающих пластин 1.9. Подвижные полые стойки 1.14 с движителями 1.15 и гребными винтами имеют возможность поворота и изменения вектора тяги в двух плоскостях (фиг. 1, 3, 8). Часть или все стойки 1.14 с движителями 1.15 и гребными винтами могут быть закреплены на кольцевых упорных подшипниках, шарнирах и соединены с одним или двумя гидроцилиндрами 1.22. Управление гидроцилиндрами 1.22 осуществляется от общей системы гидропривода электромагнитными или пневматическими клапанами 1.23. Гидроцилиндры 1.22 предназначены для поворота в одной или двух плоскостях полых стоек 1.14 с движителями 1.15, снабженными гребными винтами, с целью изменения направления вектора тяги гребного винта при разгоне и выводе судна из воды или при повороте судна 1. Ими могут быть снабжены не все, а только часть стоек 1.14. Остальные стойки крепятся к корпусу 1.1 жестко. Количество стоек 1.14, соединенных с гидроцилиндрами 1.22, углы их поворота определяются расчетами. В днище 1.13 для размещения стоек 1.14 предусматриваются расширяющиеся вниз колодцы 1.24 (фиг. 8). Привод стоек 1.14 может быть рычажно-тросовым. Для крепления глубоко погруженных стоек 1.14 могут использоваться дополнительные растяжки из лент, тросов. Часть из емкостей 1.7.1, 1.7.2, 1.7.3, например для низкокипящих жидкостей может быть снабжена гидрозатвором/ами 2.15 в виде U-образной трубки с двумя расширительными элементами. Заполненные незамерзающей жидкостью, гидрозатворы 2.15 позволяют при рабочих температурах избежать появления в емкостях 1.7.1, 1.7.2, 1.7.3 и других избыточного давления и разрежения выше предельно допустимых. "Корпус-крыло" 1.1, 2.1, 4.1 имеет каркас из множества продольных и поперечных, при необходимости сотовых или цилиндрических (фиг. 1), ферм-перегородок 2.12, герметичных воздушных мешков, обладает высокой прочностью, жесткостью, надежностью, плавучестью, безопасностью, непотопляемостью, малой удельной материалоемкостью конструкции. Для придания судну 1 и самолету 4 дополнительной устойчивости при высоком уровне волн в центре тяжести судна 1 или самолета 4 устанавливается грузоподъемный механизм 1.21 (фиг. 7), например тельфер или лебедка, на тросу которой через колодец опускается якорь. Якорь может быть снабжен дополнительным утяжелителем, например свинцовым. Якорь с утяжелителем понижает центр тяжести системы, придает ей дополнительную устойчивость. В качестве утяжелителя для самолета 4 могут использоваться герметичные контейнеры, заранее заполняемые тяжелыми приборами, другими предметами, которые без ущерба временно могут быть опущены в воду в качестве утяжелителей после приводнения самолета 4.

Роторно-цилиндровые одна 1.8.1 газовоздушная или две 1.8.1 и 1.8.2, паровая 1.8.4 и парогазовая 1.8.3 расширительные машины в комплекте обеспечивают высокий (70-75%) к.п.д. двигателя, минимальный удельный расход топлива. "Корпус-крыло" 1.1 обтекаемой формы с аэродинамическим качеством обладает большой удельной подъемной силой и обеспечивает минимальное аэродинамическое сопротивление судну 1 при высокой скорости движения. Подводные крылья 1.2 и 1.9 с малым удельным гидравлическим сопротивлением и большой удельной подъемной силой обеспечивают многократное снижение гидравлического сопротивления "корпусу-крылу" 1.1 судна 1.

Роторно-цилиндровые или электрические движители 1.15 с гребными винтами на поворотных стойках 1.14 с гидроцилиндрами 1.22 позволяют быстро поднимать "корпус-крыло" 1.1 судна 1 из воды и одновременно набирать высокую скорость. В крейсерском режиме, после выхода "корпуса-крыла" 1.1 из воды и достижения необходимой скорости, стойки 1.14 гидроцилиндрами 1.22 возвращаются в исходное, например вертикальное положение. Для использования "корпуса-крыла" 1.1 судна 1 в качестве поплавка с возможностью поддержания судна на заданном уровне независимо от загруженности, оно может быть снабжено неподвижными боковыми стенками 1.10 и подвижными торцовыми стенками 1.11 (узел А на фиг. 1, фиг. 6) с надувными уплотнителями 1.12. В походном положении торцовые стенки 1.11 гидроцилиндрами 1.19 поднимаются и входят в ниши днища 1.13 после выпуска воздуха из надувных уплотнителей 1.12. Перед разгрузкой судна гидроцилиндрами торцовые стенки 1.11 опускаются вниз, надуваются эластичные уплотнители 1.12 и под днище 1.13 судна от любого роторно-цилиндрового нагнетателя воздуха 1.8.5 двигателя 1.8 (фиг. 1, 8) подают сжатый воздух. При этом давлением воздуха под днищем 1.13 регулируют уровень судна 1 относительно причала при разгрузке и погрузке.

Первая ступень-высокоскоростное судно 1 до разработки и внедрения роторно-цилиндровых двигателей непрерывного сжигания топлива 1.8, может быть выполнено с поршневыми двигателями внутреннего сгорания, электротрансблоками или с известными муфтами сцепления, стартовыми движителями и электрогенераторами, роторно-цилиндровыми нагнетателями энергоносителя, каждый из которых содержит цилиндрический корпус с торцовыми крышками, подшипниками, эксцентрично размещенный в корпусе цилиндрический оребренный ротор с уплотнителями в виде цилиндрических тел вращения, и лопастными или турбинными движителями 1.15 с гребными винтами.

Предлагаемое выполнение судна позволит начать проектирование и строительство новых высокоскоростных судов с высокой степенью безопасности для плавания при высоком волнении моря до разработки и широкого внедрения роторно-цилиндровых двигателей. Этот вариант менее экономичен, но позволяет выиграть несколько лет.

Первая ступень-высокоскоростное судно 1 до разработки и широкого внедрения более экономичных роторно-цилиндровых двигателей 1.8, состоящих из газовоздушной, парогазовой, паровой расширительных машин, и роторно-цилиндровых нагнетателей энергоносителя, может быть выполнено с поршневыми двигателями внутреннего сгорания, лопастными или турбинными, или шестеренчатыми, или центробежными нагнетателями энергоносителя, и лопастными или турбинными гидравлическими движителями 1.15 с гребными винтами.

Такое выполнение высокоскоростного судна 1 на подводных крыльях не является самым оптимальным вариантом, но также позволяет выиграть несколько лет за счет использования имеющегося оборудования, опыта его создания и эксплуатации. Появились две новые возможности: - использовать имеющиеся поршневые двигатели внутреннего сгорания, гидронагнетатели (изготавливается множество различных насосов), гидроцилиндры, материалы, комплектующие изделия, опыт проектирования и строительства летательных аппаратов и судов, материальные и трудовые ресурсы, а также свободные производственные мощности и быстро разработать и внедрить в производство изготовление новых конкурентно-способных высокоскоростных судов разного назначения и организовать с их применением в составе МВКС более экономичные запуски на околоземные орбиты ТКК не только для России, но и для зарубежных партнеров; за счет экономии средств на выгодных запусках ТКК параллельно вести разработку и широкое внедрение более экономичных роторно-цилиндровых двигателей внутреннего сгорания, состоящих из газовоздушной, парогазовой, паровой расширительных машин, энергоблоков и роторно-цилиндровых нагнетателей энергоносителей.

При этом возможно и в ряде случаев вполне целесообразно использовать накопленный опыт создания и эксплуатации мощных транспортных газотурбинных двигателей. Первая ступень-высокоскоростное судно 1 до разработки и широкого внедрения более экономичных роторно-цилиндровых двигателей внутреннего сгорания, состоящих из газовоздушной, парогазовой, паровой расширительных машин, и роторно-цилиндровых нагнетателей энергоносителя, большой единичной мощности, может быть выполнено с комбинацией мощных газотурбинных и роторно-цилиндровых двигателей внутреннего непрерывного сжигания топлива малой мощности. При этом одна часть воздуха под давлением после турбокомпрессора газотурбинного двигателя используется для привода гребного винта в пневматическом движителе 1.15 (воздушной роторно-цилиндровой расширительной машине), другая часть воздуха используется в газотурбинной расширительной машине, а продукты сгорания из газотурбинной расширительной машины газотурбинного двигателя под давлением поступают для окончательного расширения в роторно-цилиндровую газовоздушную расширительную машину с роторно-цилиндровым нагнетателем энергоносителя, содержащую цилиндрический корпус с торцовыми крышками, подшипниками, эксцентрично размещенный в корпусе цилиндрический оребренный ротор с уплотнителями в виде цилиндрических тел вращения. При чем гребные винты могут быть установлены на валах роторно-цилиндровых или лопастных, или турбинных пневматических воздушных движителей 1.15, обтекатели которых снабжены сферическими накладками, образующими кольцевые щели для выпуска сжатого воздуха. В роторно-цилиндровых пневматических движителях 1.15 отработанный воздух с низким давлением из торцовой крышки выпускается в полость под обтекателем и через отверстие выходит в очень тонкую кольцевую щель между обтекателем и сферической накладкой. При этом за счет совмещения эффектов выхода под давлением и эжекции мельчайшие пузырьки воздуха набегающим слоем воды прижимаются к наружной поверхности обтекателя и создают вокруг него тончайший слой водовоздушной смеси. Сила гидравлического сопротивления движению оболочки пневматического роторно-цилиндрового движителя 1.15 в указанной смеси снижается. Гребной винт в этом случае размещается впереди оболочки движителя 1.15 (фиг. 1). При необходимости судно 1 может быть снабжено многоступенчатой криогенной установкой 1.25 для поддержания требуемого низкотемпературного режима хранения жидких водорода и кислорода, других компонентов МВКС. С третьей ступенью, цилиндрической ракетой 3 - ТКК, криогенная установка 1.25 связана гибкими бронированными теплоизолированными шлангами с обратными клапанами, которые разъединяются и автоматически закрываются при разделении ступеней МВКС. Дальнейшее охлаждение топливных и других компонентов предусматривается за счет естественного холода разреженного околоземного пространства.

Со второй ступенью-самолетом 2 судно 1 соединено стойками 1.16 с вакуумными камерами 1.17 (фиг. 3), дублированное параллельное управление которыми размещено на судне 1 и самолете 2. Для создания и поддержания вакуума в вакуумных камерах 1.17 на судне 1 предусмотрен вакуумный насос 1.18, соединенный с камерами 1.17 трубопроводом.

Вторая ступень МВКС-самолет 2 может быть многократного и одноразового использования с дистанционной системой управления по радиосигналам, без кабины для экипажа 2.22 и шахты 2.16 для выстреливания цилиндрического корпуса ракеты 3. Самолет 2 может быть носителем цилиндрической ракеты 3 либо ракеты 3 с закрепленным на ней возвращаемым самолетом 4, либо только возвращаемого самолета 4. Для крепления каждого указанного объекта создается индивидуальная сменная платформа 2.24. Он может быть снабжен трех, четырех или пятиопорным колесным шасси для взлета с ВПП космодрома либо подводными крыльями, либо вакуумными камерами 2.25, либо другими замками для взлета с судна 1.

Самолет 2 может быть выполнен с комбинацией турбокомпрессорных воздушно-реактивных (ТКВРД) 2.17, и воздушно-реактивных (ВРД) 2.18 двигателей или с двигателями одного из указанных видов, а также с групповой накладкой 2.19 над выходными патрубками двигателей, образующей щель между верхней поверхностью 2.14 "корпуса-крыла" 2.1 и накладкой 2.19. Наружная обшивка верхней поверхности 2.14 "корпуса-крыла" 2.1 в области накладки 2.19 может быть снабжена теплоизоляцией. Расположенная в корме второй ступени шахта 2.16 представляет собой цилиндр, снабженный предохранительным клапаном, например пластинчатым, и зарядом 2.20 твердого топлива, например пороховой шашкой, с электровоспламенителем. Внутри цилиндра 2.16 между зарядом 2.20 и торцом цилиндрической ракеты 3