Патент на изобретение №2176968
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) КОСМОЛЕТОНОСЕЦ-ТРИМАРАН
(57) Реферат: Изобретение относится к судостроению, аэронавтике и космонавтике, и касается создания конструкции трехкорпусного авианесущего судна для технического обслуживания и мобильного базирования преимущественно спасательных воздушно-космических летательных аппаратов многоразового использования (ВКЛАМИ). Космолетоносец-тримаран содержит центральный и бортовые корпуса, связанные между собой соединительным мостом с образованием общей верхней взлетно-посадочной палубы. Тримаран выполнен с подпалубными взлетно-посадочными сквозными ангарами в соединительном мосту, ограниченными вышеупомянутой верхней взлетно-посадочной палубой, бортовыми и центральным корпусами и нижними взлетно-посадочными палубами, находящимися между центральным и бортовыми корпусами. По крайней мере один бортовой сквозной ангар выполнен с концевыми с посадочными площадками, а верхняя взлетно-посадочная палуба выполнена со срезами над ними для вертикального взлета и посадки ВКЛАМИ. Эти срезы и площадки образуют концевые диффузорные раструбы сквозных ангаров. Технический результат реализации изобретения заключается в облегчении мобильного базирования, технической эксплуатации и взлетно-посадочных операций ВКЛАМИ, а также в облегчении их посадки в условиях аварийных ситуаций при выполнении спасательных и других рабочих операций на околоземной орбите. 22 з.п. ф-лы, 3 ил. Изобретение относится к судостроению, аэронавтике и космонавтике, касаясь создания конструкции трехкорпусного авианесущего судна технического обслуживания и мобильного базирования преимущественно спасательных воздушно-космических летательных аппаратов многоразового использования (ВКЛАМИ), а также, в случае необходимости, летательных аппаратов обычной конструкции, в том числе, имеющих вертикальный и укороченный взлет и посадку. Известно однокорпусное авианесущее судно со сквозным ангаром. Этот ангар расположен на верхней взлетно-посадочной палубе в средней части корпуса судна. Вертикальную посадку на его палубу летательные аппараты обычной конструкции могут производить в районе кормовой оконечности за надстройкой ангара. Разбег летательные аппараты самолетной схемы могут осуществлять при взлете через сквозной ангар по всей длине посадочной палубы (WO 90/09311 A1, В 63 G 11/00, 23.08.1990). Однако такое судно не предназначено для эксплуатации ВКЛАМИ и обладает малой пропускной способностью обычных летательных аппаратов в связи со своей однокорпусной конструкцией. Известен авианосец-тримаран, у которого башни-надстройки, труба и вертикальные подъемники для летальных аппаратов самолетного типа расположены в диаметральной плоскости (ДП) авианосца-тримарана, а взлетно-посадочные полосы (ВПП) – у его бортов, проходя вдоль них симметрично ДП (US 2440345А, В 63 G 11/00, 27.04. 1948). Однако такой тримаран не имеет сквозных взлетно-посадочных ангаров, а применение подъемников для транспортирования летательных аппаратов обычной конструкции из нижних ангаров на верхнюю взлетно-посадочную полосу удлиняет рабочий цикл выполнения взлетно-посадочных операций с самолетами. Известен авианосец- тримаран, содержащий центральный и бортовые корпуса, связанные между собой соединительным мостом, включающим в себя верхнюю взлетно-посадочную палубу. Взлет и посадка самолетов осуществляются с палубы соединительного моста, который выполнен в виде объемной конструкции для размещения в нем самолетного ангара. Соединительный мост покоится посредством вертикальных стоек на трех корпусах с малой осадкой для уменьшения поражаемости авианосца торпедами. Центральный корпус смещен в сторону носовой оконечности относительно миделя судна и двух его бортовых корпусов. Все эти корпуса соединены подвижно с вышеупомянутым соединительным мостом для успокоения судовой качки и обеспечения управляемости авианосца в его ходовом режиме эксплуатации (GB 543296А, В 63 G 11/00,04.03. 1941). Однако такой авианесущий тримаран также не предназначен для осуществления технологических и транспортных рабочих операций с ВКЛАМИ. Технический результат, достигаемый при реализации описываемого изобретения, заключается в облегчении мобильного базирования, технической эксплуатации и взлетно-посадочных операций с ВКЛАМИ, а также в облегчении их посадки в условиях аварийных ситуаций при выполнении спасательных и других рабочих операций на околоземной орбите. Этот технический результат достигается тем, что космолетоносец-тримаран, служащий преимущественно для базирования и транспортирования ВКЛАМИ, предназначенных для выполнения спасательных работ в околоземном пространстве, содержит центральный и бортовые корпуса, связанные между собой соединительным мостом с образованием общей верхней взлетно-посадочной палубы и, согласно описываемому изобретению, этот тримаран выполнен с подпалубными взлетно-посадочными сквозными ангарами в соединительном мосту, ограниченными вышеупомянутой верхней взлетно-посадочной палубой, бортовыми и центральным корпусами и нижними взлетно-посадочными палубами, находящимися между центральным и бортовыми корпусами, при этом по крайней мере один бортовой сквозной ангар выполнен с концевыми старто-посадочными площадками, а упомянутая верхняя взлетно-посадочная палуба выполнена со срезами над ними для вертикального взлета и посадки ВКЛАМИ, причем эти срезы и площадки образуют концевые диффузорные раструбы этих сквозных ангаров. По крайней мере одна концевая старто-посадочная площадка у авианосца может быть выполнена с газо-пламявыхлопными каналами. Вышеуказанные каналы целесообразно выполнять вертикальными. Кроме того, по крайней мере один из вышеупомянутых каналов может быть выполнен с решеткой жалюзийного типа. У такого тримарана целесообразно жалюзи решетки выполнять регулируемыми путем поворота их элементов вокруг их продольной оси. Кроме этого, верхняя взлетно-посадочная палуба выполнена по крайней мере с одним стартовым трамплином для взлета ВКЛАМИ с горизонтальным стартом. Наряду с этим, по крайней мере один подпалубный сквозной посадочный ангар целесообразно выполнять по меньшей мере с одной продольной разделительной переборкой, образующей вместе с упомянутыми верхней взлетно-посадочной палубой и нижней взлетно-посадочной палубой сквозного ангара отсеки для размещения в них ВКЛАМИ. У такого космолетоносца тримаранного типа боковые стенки упомянутых ангаров могут выполняться с устройствами для охлаждения с целью их защиты от воздействия теплоты газовых струй двигателей упомянутых выше ВКЛАМИ с вертикальным и/или горизонтальным взлетом. Кроме того, продольные переборки сквозных ангаров целесообразно выполнять с устройствами их охлаждения с целью защиты от воздействия теплоты газовых струй двигателей вышеупомянутых ВКЛ вертикальным и/или горизонтальным взлетом. У такого космолетоносца упомянутые выше устройства для охлаждения могут быть выполнены с насосной установкой, гидравлически связанной со струйными гидрораспылителями. Наряду с этим, по крайней мере один из корпусов такого тримарана целесообразно выполнять с надпалубной надстройкой. При этом надпалубные надстройки могут быть размещены по периметру вышеуказанной верхней палубы. У такого тримарана целесообразно упомянутые сквозные ангары располагать симметрично ДП космолетоносца-тримарана. По крайней мере один из вышеупомянутых ангаров тримарана может быть снабжен торцевыми подвижными закрытиями. Такой космолетоносец-тримаран целесообразно выполнять с балластно-дифферентной системой. Кроме этого, такой тримаран может иметь броневую защиту верхней взлетно-посадочной палубы и наружной поверхности бортов его корпусов. Кроме этого, вышеуказанная верхняя взлетно-посадочная палуба у такого тримарана может быть выполнена со сквозными перекрываемыми вырезами, под которыми упомянутые нижние взлетно-посадочные палубы сквозных ангаров могут выполняться со сквозными колодцами, имеющими перекрываемые решетки для отвода в сторону свободной поверхности акватории газов и пламени при работе двигателей ВКЛАМИ, вертикально стартующих из ангаров через вышеупомянутые вырезы в верхней посадочной палубе. У такого тримарана целесообразно верхнюю взлетно-посадочную палубу снабжать тормозным устройством для облегчения посадки ВКЛАМИ при аварийной ситуации. Такой тримаран может быть выполнен с конвейерными установками для перемещения ВКЛАМИ по упомянутой верхней палубе и по вышеуказанным нижним палубам сквозных ангаров. Кроме этого, такой космолетоносец-тримаран целесообразно оборудовать вентиляционной системой в сквозных ангарах для удаления газов, образующихся при взлетно-посадочных операциях ВКЛАМИ в результате работы их стартовых и маршевых двигателей. Наряду с этим, в районе вышеупомянутых вырезов верхней палубы такой космолетоносец-тримаран может иметь подъемники для ВКЛАМИ, находящихся в аварийном состоянии. Кроме того, вышеупомянутые срезы верхней взлетно-посадочной палубы над старто-посадочными площадками целесообразно спрофилировать в плане по форме кривой или ломаной линии. Изобретение поясняется чертежами, где: на фиг. 1 – схематически изображен боковой вид описываемого космолетоносца-тримарана с обрывами в его центральной части и частичным разрезом одной из его оконечностей; на фиг. 2 – то же, вид сверху; на фиг. 3 – то же, вид со стороны одной из оконечностей авианосца-тримарана с частичными вырывами. Описываемый космолетоносец-тримаран преимущественно предназначен для технического обслуживания мобильного базирования ВКЛАМИ, выполненных, например, в виде воздушно-космических самолетов-спасателей. Воздушно-космический космолет-спасатель – это одноступенчатая воздушно-космическая система (ВКС) горизонтального старта с системой аварийного спасения экипажа на всех участках траектории полета ВКС. Таким космолетом, например, является аппарат “КМ” – Космолет Местона, который защищен патентом Российской Федерации N 2015080, патентом США N 5526999 и Европатентом N ЕР 0631931 B1. Космодинамика отдает предпочтение пологим траекториям вывода космических летательных аппаратов на околоземные орбиты, так как при этих траекториях полета гравитационные потери являются минимальными. Однако описываемый космолетоносец-тримаран может выполнять дополнительно и рабочие операции технического обслуживания мобильного базирования и обеспечения старта и посадки летательных аппаратов, в том числе тех, которые имеют вертикальный и укороченный взлет и посадку. Описываемый космолетоносец-тримаран (см. фиг. 1-3) преимущественно предназначен для выполнения спасательных работ путем применения космолетов в околоземном пространстве при морских или океанских условиях расположения такого космолетоносца. Он содержит центральный 1 и бортовые 2,3 корпуса, связанные между собой посредством соединительного моста 4 с образованием верхней взлетно-посадочной палубы 5. Описываемое судно выполнено с подпалубными взлетно-посадочными сквозными ангарами 7, они ограничены палубой 5, бортовыми корпусами 2, 3 и нижними взлетно-посадочными палубами 8. Последние размещены между центральным 1 и бортовыми 2,3 корпусами. По крайней мере один ангар 7 выполнен с концевыми посадочными площадками 9. Палуба 5 имеет срезы над площадками 9 для осуществления вертикального взлета и посадки космолета-спасателя. Срезы могут быть спрофилированы в плане по любой кривой или ломаной линии. Площадки 9 и срезы образуют концевые диффузорные раструбы 10 сквозных ангаров 7. Эти раструбы предназначены для облегчения согласования траектории взлета и глиссады посадки космолета-спасателя 6 с внутренними обводами ангаров 7. По меньшей мере одна площадка 9 выполнена с газовыхлопными каналами 11 для ориентирования газовых струй двигателей космолета-спасателя 6 в сторону свободной поверхности акватории между корпусом 1 и корпусами 2,3 в районе базирования или плавания описываемого космолетоносца-тримарана. Канал 11 может иметь решетку жалюзийного типа. Жалюзи решетки 12 могут регулироваться путем поворота их элементов вокруг продольной оси 13. Для такого регулирования решетки 12 канала 11 могут иметь привод любого типа (на чертежах не показан). Верхняя взлетно-посадочная палуба 5 выполнена по крайней мере с одним стартовым трамплином 14 для взлета ВКЛАМИ с горизонтальным стартом. Сквозной ангар 7 имеет, например, одну продольную разделительную переборку 15, образующую вместе с палубой 5 и палубой 8 ангара 7 отсеки 16 для расположения в них космолетов 6 и проведения взлетно-посадочных операций, наряду с рабочими операциями их технического обслуживания. У описываемого космолетоносца боковые стенки ангаров 7 целесообразно выполнять с устройствами их воздушного или водного охлаждения с целью защиты от воздействия теплоты газовых струй двигателей космолетов 6. Переборки 15 отсеков 16 также могут оборудоваться такими же устройствами для их охлаждения. В случае водного охлаждения может быть использована забортная вода акватории. При этом устройство для охлаждения боковых стенок ангаров 7 и/или переборок 15 отсеков 16 оборудуется насосной установкой 17, гидравлически связанной со струйными гидрораспылителями 18 посредством трубопровода 19. По крайней мере один из корпусов 1-3 имеет надпалубную надстройку 20, в которой может располагаться различное оборудование (не показано), например энергетическая и силовая установки, радиолокационное и пилотажно-навигационное оборудование, оборудование для управления воздушным движением, вооружение и т.п. В данном случае при наличии не одной, а множества надстроек 20, расположенных у бортов авианосца-тримарана, они размещаются по периметру палубы 5. Конвейерные установки 21 смонтированы в ангарах 7 на палубах 8, а также на палубе 5. Эти конвейерные установки предназначены для транспортирования по этим палубам 5 и 8 космолетов-спасателей 6 в аварийных ситуациях при их выключенных маршевых и стартовых двигателях (не показаны). Космолетоносец-тримаран оборудован вентиляционной системой 22 в ангарах 7 для удаления газов, образующихся при взлетно- посадочных операциях космолетов 6 в результате работы их стартовых и маршевых двигателей газотурбинного и ракетного типа. Система 22 может быть вытяжной, приточной или приточно-вытяжной. Ангары 7 расположены на левом и правом бортах тримарана симметрично его ДП. Все ангары 7 выполнены с торцевыми подвижными закрытиями 24, необходимыми как для разделения стартовых площадок, так и для обеспечения аэродинамических характеристик тримарана. Авианосец или космолетоносец-тримаран имеет балластно-дифферентную систему 25 для борьбы с его качкой и с целью осуществления стабилизации положения корпусов 1-3 путем их притапливания при взлетно-посадочных рабочих операциях космолетов 6. В условиях военных действий может быть использована броневая защита, выполненная, например, в виде броневых плит 26 на палубе 5 и наружной поверхности бортов корпусов 1-3. Палуба 5 имеет сквозные перекрываемые вырезы 27. Под ними нижние палубы 8 сквозных ангаров 7 выполнены со сквозными колодцами 28, перекрываемыми решетками 29 для отвода в сторону свободной поверхности акватории газов и пламени при работе двигателей космолетов 6, вертикально взлетающих с палубы 8 через вырезы 27 в палубе 5. Эти устройства применимы и при вертикальной посадке космолетов 6 через вырезы 27 на решетки 29 палубы 8. Палуба 5 имеет тормозное устройство 30 для приема на нее космолетов 6 в их аварийном состоянии. В районе вырезов 27 могут размещаться подъемники 31 для аварийных космолетов 6. Борта корпусов 1-3 ниже колодцев 28 также имеют устройства их водного охлаждения со струйными гидрораспылителями 18. Эксплуатация космолетоносца-тримарана далее описана на примере его использования в виде океанского космического спасателя, рассчитанного на базирование на нем четырех космолетов-спасателей 6, находящихся в двух левом и правом ангарах 7 (под два в каждом) в режиме “готового старта” на плавучем стартовом комплексе в виде этого космолетоносца. Космолеты-спасатели 6 могут располагаться по одному в каждом из отсеков 16. Космолет-спасатель 6 предназначен для снятия и транспортирования на Землю персонала (экипажа) с терпящей бедствие из-за аварийной ситуации международной космической станции, а также с орбитальных объектов или иных пилотируемых космических объектов. Режим старта космолета 6 и его вывода на орбиту терпящего космического объекта и возврат космолета-спасателя 6 со спасенным экипажем на специально оборудованный космолетоносец-плавучий госпиталь должны осуществляться во временном интервале десятки секунд-минуты. Космолет-спасатель 6 должен иметь возможность при своем возвращении в собственном аварийном состоянии не только финишировать в ангар 7, но и на открытую палубу 5 с применением тормозного устройства 30. На палубе 5 могут дислоцироваться несколько легких самолетов и вертолетов для срочной эвакуации пострадавших, доставленных на такой плавучий госпиталь космолетами 6, в специализированные наземные или иные плавучие госпитали и др. лечебные учреждения. Целесообразен одновременный старт двух космолетов-спасателей 6. Предварительно космолетоносец-тримаран должен с помощью своей силовой установки перемещаться в океанских (морских) просторах как бы по проекции космической орбиты космического аппарата на водную поверхность акватории. На этой проецируемой трассе должны находиться несколько таких космолетоносцев-тримаранов с достаточно надежной радиолокационной связью с космическим аппаратом, терпящим бедствие на околоземной орбите. Космолетоносец-спасатель использует топливо экологически чистых видов (водород-кислород). Заправка космолетов 6 осуществляется перед стартом внутри ангаров 7 или их отсеков 16. Хранение и приемка топлива и окислителя осуществляются, например, в корпусах 2 и 3. Там же могут находиться термосы-хранилища криогенных веществ (не показаны). Передвижение космолетов 6 внутри ангаров 7 и их старт до выхода в зону раструбов 10 осуществляются посредством включения ЖРД вертикальной тяги космолетов 6 на малых стартовых режимах. Эти ЖРД могут быть выключены при передвижении по ангарам 7 с помощью конвейерных установок 21 для исключения влияния качки на космолеты-спасатели 6 и устранения излишней загазованности ангаров работой ЖРД космолетов-спасателей 6. Обычные летательные аппараты и аппараты вертикального и укороченного взлета и посадки также могут перемещаться по ангарам установками 21. В случае работы ЖРД в ангарах 7 желательно включать в работу вентиляционную систему 22 для устранения из них выхлопных газов ЖРД. При горизонтальном старте космолетов-спасателей 6 и обычных летательных аппаратов самолетного типа возможно применение трамплина 14. В случае вертикального старта с площадки 9 в районе раструба 10 через канал 11 отводятся отработанные газы и пламя двигателей, а в случае старта через вырез 27 используется колодец 28. При этом в работу должны включаться соответствующие устройства водного охлаждения стенок, переборок и палуб ангаров 7, а также стенок бортов корпусов 1-3. При выходе из ангара 7 в зоне раструба 10 ЖРД вертикальной тяги космолета-спасателя 6 переводится в режим максимальной тяги отрыва космолета-спасателя 6 от палубы 8 в районе площадки 9 и включаются ЖРД горизонтальной тяги. Космолет-спасатель 6 отрывается от палубы 8, взлетает и набирает высоту и скорость полета. ЖРД вертикальной тяги у космолета-спасателя 6, выполненного по патенту РФ N 2015080, расположены в его фюзеляже в центре масс на поворотном кольце, что позволяет посредством отклонения вектора тяги от вертикали (+/- 15o) иметь горизонтальную составляющую тяги, достаточную для движения космолета-спасателя 6 в ангаре 7 в сторону площадки 9 и раструба 10. Перед стартом у ангаров 7 открываются закрытия 24, а с помощью системы 25 осуществляется притапливание для стабилизации космолетоносца в момент старта космолетов-спасателей 6. При возвращении космолета 6 в аварийном состоянии на палубу 5 может использоваться не только тормозное устройство 30, но и вырез 27 в этой палубе, через который космолет-спасатель может быть перемещен с помощью подъемника 31 в ангар 7 на палубу 8 с целью проведения ремонтно-профилактических работ и операций технического обслуживания при базировании космолета-спасателя. Вышеприведенное описание изобретения является изложением лучшего варианта его использования и любые изменения и дополнения могут быть внесены в это описание изобретения без изменения сущности и объема изобретения, установленного его формулой. Формула изобретения
РИСУНКИ
|
||||||||||||||||||||||||||