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Dokumentenidentifikation DE102005041177A1 22.06.2006
Titel Schwimmende Startanlage für einen Raumflugkörper
Anmelder Gerstenhauer, Christoph, 45134 Essen, DE
Erfinder Gerstenhauer, Christoph, 45134 Essen, DE
DE-Anmeldedatum 31.08.2005
DE-Aktenzeichen 102005041177
Offenlegungstag 22.06.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 22.06.2006
IPC-Hauptklasse B64G 5/00(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
Zusammenfassung Ein sehr langes, nach oben offenes Rohr, durch Auftriebskörper oder Gewichte im Wasser stabilisiert, ist im unteren Bereich mit Wasser gefüllt und mit einem anderen Wassertank verbunden, welcher im oberen Teil mit Luft gefüllt ist. Der Treibsatzschlitten schießt bei der Zündung nach unten in das Wasser, welches dabei die Rohrwand kühlt. Der Raumflugkörper ist mit der obersten Stufe einer Rakete in einem Schlitten, der mit einer Druckplatte versehen ist, oberhalb des Treibschlittens installiert und wird bei der Zündung des Treibsatzes gleichmäßig bis zur Rohrmündung beschleunigt. Durch die Länge des Rohres und die hohe Beschleunigung sind bei Rohraustritt sehr hohe Geschwindigkeiten zu erreichen. Das ganze Rohrsystem wird durch Arbeitsschiffe oder andere Schwimmkörper an Stahlseilen usw. gesteuert. Das Startrohr kann immer wieder verwendet werden.

Beschreibung[de]

Bei einem normalen Start von Raumflugkörpern wird in der Startphase eine sehr große Menge an Treibstoff mit beschleunigt und bedingt dadurch sehr große Treibstofftanks und dementsprechende Raketentriebwerke und Startanlagen.

Dieses Problem wird mit den im Schutzanspruch aufgeführten Merkmalen stark vermindert.

Mit der Erfindung der schwimmenden Startanlage ist es möglich, einen Raumflugkörper am Anfang seiner Beschleunigungsphase durch einen Treibsatz oder Raketentriebwerk, das einen gleichmäßigen Druck innerhalb des Startrohres aufbaut, über ein Druckschild und einem Schlittengestell, in dem der Raumflugkörper untergebracht ist, auf eine große Anfangsgeschwindigkeit zu bringen, so das der Resttreibsatz mit dem Raumflugkörper sehr viel kleiner ausfallen kann.

Da der Treibsatz ebenfalls in einem Schlitten mit einem Druckschild auf einer schwimmenden Plattform (Der untere Teil des Startrohres ist mit Wasser gefüllt!) innerhalb des Rohres untergebracht ist, die beim Zünden des Treibsatzes oder Raketentriebwerkes (Dessen Strahl nach oben gerichtet ist!!) in das Wasser gedrückt und durch Düsen (Wasser = durchlässe) das verdrängte, unter Druck stehende Wasser an die Rohrwand gespritzt wird, wird eine Überhitzung des Rohres an einer Stelle verhindert. Gleichzeitig wird ein Teil des Wassers in die Reservetanks gedrückt, die am unteren Ende des Startrohres angebracht sind.

Durch das in die Reservetanks gedrückte Wasser, das nach dem passieren des Treibschlittens durch die Durchflussöffnungen wieder zurück ins Startrohr gedrückt wird, wird das gesamte Rohr durch den entsprechenden Wasserschwall, der sich sofort in Wasserdampf auflöst und der Startrohrmündung entgegen strömt, gekühlt. Erst nach dem Passieren dieser Öffnung sollte der Treibsatz ausbrennen, bzw. das Düsentriebwerk abgeschaltet werden.

Die Wasserreservetanks sind oberhalb einer Treibsatzschlittenlänge am unteren Ende parallel zum Startrohr angebracht und durch große Wasserdurchlässe mit dem Startrohr verbunden.

Durch das Absperren der Mündung durch eine Folie oder Druckluftvorhang (Luft wird mit hoher Geschwindigkeit schräg nach oben über die Mündung des Startrohres geblasen!) wird ein Staudruck im Startrohr bei großer Geschwindigkeit des Startschlittens verhindert, so das der eigentliche Luftwiederstand erst nach der Mündung eine Rolle spielt. Je höher die Mündung des Startrohres in die Atmosphäre ragt, desto besser ist es.

Wenn das Startrohr einmal in Betrieb ist, kann es immer wieder mit nur geringen Kosten verwendet werden und dadurch die Raumfahrt kostenmäßig erheblich entlasten, da nur noch die Oberstufen produziert werden müssen. Weil diese auch im normalen Startverfahren erheblichen Erschütterungen und Belastungen ausgesetzt sind, ist eine Weiterentwicklung zu einem Start mit einem Startrohr nur mit geringen Kosten verbunden. Die elektronischen Bauteile werden immer kleiner und leistungsfähiger, so das man auch diese Module stabiler bauen und mit neuen leichten Kunststoffen unterfüttern kann.

Da man die Beschleunigung ja vorher festsetzt, ist das Beschleunigen von Raumschiffen mit Menschen im Startrohr kein Problem, da man das Startrohr ja in Länge und Durchmesser variieren kann. Weil das Startrohr bei der Wasserverdrängung, Wandstärke und dem Gewicht erheblich variieren kann, sind in regelmäßigen Abständen Gewichte oder Schwimmer eingeplant, die auch die Aufgaben von Wirbelbremsen übernehmen können bei einer freien Aufhängung des Startrohres im Wasser. Sonst müssen diese separat am Startrohr angebracht werden. Das Startrohr ist mit Trossen an entsprechende Schwimmkörper, Arbeitsschiffen befestigt und kann von diesen in die entsprechende Position gesteuert werden, so das auch ganz andere Schusspositionen eingenommen werden können.


Anspruch[de]
  1. Schwimmende Startanlage für einen Raumflugkörper ist dadurch gekennzeichnet, dass ein unten geschlossenes Rohr aufrecht oder schräg nach oben stehend im Wasser schwimmend als Startanlage für Raumflugkörper verwendet wird.
  2. Schwimmende Startanlage für einen Raumflugkörper ist dadurch gekennzeichnet, dass sie durch eine Gitterkonstruktion stabil gehalten wird, um unterschiedliche Wasserdichten und Wellen standzuhalten. Sie ist mit Ringen auf den Rohren befestigt, um die Struktur des Startrohres nicht ungleich zu belasten.
  3. Schwimmende Startanlage für einen Raumflugkörper ist dadurch gekennzeichnet, dass sie durch Stahlseile, welche an Pontons oder anderen schwimmenden Objekten befestigt ist und von diesen in die Startposition gesteuert wird.
  4. Schwimmende Startanlage für einen Raumflugkörper ist dadurch gekennzeichnet, dass die Zieleinrichtung durch GPS oder anderen elektronischen Steueranlagen, die an dem oberen Abschnitt des Startrohres, welches über der Wasserfläche liegt, angebracht sind.
  5. Schwimmende Startanlage für einen Raumflugkörper ist dadurch gekennzeichnet, dass im unteren Ende des Startrohres Wasser ist.
  6. Schwimmende Startanlage für einen Raumflugkörper ist dadurch gekennzeichnet, dass am unteren Ende Wasser ist, in der der Treibsatz, bzw. das Raketentriebwerk oder ein langsam abbrennender Sprengsatz in einem Schlitten mit einer hitzefesten Druckplatte schwimmt, die an den Außenseiten mit Kolbenringen ähnlichen Dichtungen zur Rohrwand abgedichtet wird.
  7. Schwimmende Startanlage für einen Raumflugkörper ist dadurch gekennzeichnet, dass am Rand der Druckplatte des Treibsatzschlittens ein Ring mit Wasserdüsen zur Kühlung der Rohrwand, Abstandshalter und der Druckplatte eingebaut ist, die automatisch mit Zündung des Treibsatzes durch den Druck nach unten auf die Wasserfläche betätigt werden.
  8. Schwimmende Startanlage für einen Raumflugkörper ist dadurch gekennzeichnet, dass am Rand des Druckschildes Abstandshalter aus hitzebeständigem wassergekühlten Material angebracht sind, die den Mindestabstand zur Druckplatte des Raumflugkörperschlittens gewährleisten.
  9. Schwimmende Startanlage für einen Raumflugkörper ist dadurch gekennzeichnet, dass der eigentliche Raumflugkörper in einem Schlitten mit einem hitzefesten Druckschild gelagert ist, der beim Verlassen der Rohrmündung abgeworfen wird.
  10. Schwimmende Startanlage für einen Raumflugkörper ist dadurch gekennzeichnet, dass im Rand des Druckschildes des Raumflugkörperschlittens elastische Dichtungsringe untergebracht sind, die weicher als die Rohrinnenwand sind und auf einer Gleitschicht gleiten.
  11. Schwimmende Startanlage für einen Raumflugkörper ist dadurch gekennzeichnet, dass im Rand des Druckschildes des Raumflugkörpers eine Nut mit einem stramm mit Wasser oder einem anderen Kühlmittel gefüllter Schlauch untergebracht ist, so das bei großer Hitze der Schlauch durchbrennt und die kritische Stelle kühlt.
  12. Schwimmende Startanlage für einen Raumflugkörper ist dadurch gekennzeichnet, dass der eigentliche Raumflugkörper mit seinen Raketenmotoren erst nach dem Verlassen und Entfernung des Startschlittens seine Arbeit aufnimmt und den Raumflugkörper in seine eigentliche Umlaufbahn bringt.
  13. Schwimmende Startanlage für einen Raumflugkörper ist dadurch gekennzeichnet, dass an der Mündung eine Folie angebracht ist, die es ermöglicht, das Startrohr kurz vorm Start mit Unterdruck zu versehen, so das ein Staudruck der Luft während des Starts möglichst vermieden wird. Durch eine Spitze am Raumflugkörper, bzw. Startschlittens wird diese beim Durchgang durchstoßen.
  14. Schwimmende Startanlage für einen Raumflugkörper ist dadurch gekennzeichnet, dass der Mündungsabschluss auch durch ein System von Druckluftdüsen erreicht werden kann, welche die Druckluft über der Öffnung schräg nach oben blasen und damit einen Vorhang bilden, unter dem dann mit einem Turbosauger der Luftdruck innerhalb des Startrohres abgesenkt werden kann.
  15. Schwimmende Startanlage für einen Raumflugkörper ist dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte Anlage auch mit einer Bodenplattform versehen werden kann, so das mit einem beweglichen Gelenkfuß der Startdruck auf diese Plattform gelenkt und aufgefangen werden kann.
  16. Schwimmende Startanlage für einen Raumflugkörper ist dadurch gekennzeichnet, das die Steuerung des Startvorganges durch ein Kabel, das am unteren Ende des Startrohres druckdicht durchgeführt ist, mit dem unteren Treibsatzschlitten verbunden ist und dort den Treibsatz oder Raketenmotor steuert und startet. Am anderen Ende ist es an einem Kontrollraum auf einem der Überwasseranlagen angeschlossen.
  17. Schwimmende Startanlage für einen Raumflugkörper ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung vom Boden des Startrohres zum Treibschlitten auch durch eine druckfeste Datenübertragungsanlage per Licht oder Funkwellen geschehen kann, so das eine mechanische Beschädigung ausgeschlossen werden kann.
  18. Schwimmende Startanlage für einen Raumflugkörper ist dadurch gekennzeichnet, dass am unteren Ende des Startrohres parallel druckfeste Wassertanks mit großen Durchlassöffnungen am unteren Ende am Startrohr in einer Höhe angebracht sind, das der Treibschlitten beim Abbrennen der Treibmittel unter diese Durchlässe fährt.
  19. Schwimmende Startanlage für einen Raumflugkörper ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wassertanks, die vorher mit Druckluft gefüllt waren, während des Startvorganges mit Wasser aus dem Startrohr gefüllt werden, indem der Treibschlitten mit seiner Druckplatte auf den Wasserinhalt des Startrohres drückt und damit in die Wassertanks.
  20. Schwimmende Startanlage für einen Raumflugkörper ist dadurch gekennzeichnet, dass beim Durchgang des Treibschlittens mit seiner Druckplatte an den Durchflussöffnungen der Wassertanks das Wasser zurück strömt und in die Treibgase des Treibschlittens geraten und damit in die Startröhre gelangen, wo sie sofort auf Grund der Hitze der Treibgase verdampfen und die Rohrwand kühlen.
  21. Schwimmende Startanlage für einen Raumflugkörper ist dadurch gekennzeichnet, das der hintere Teil zwar nach unten zeigen muss, das Rohr aber auch leicht geschwungen oder gerade an einer Landmasse aufliegen kann und damit auch die Rohrmündung in einer großen Höhe, in der die Luftschichten schon erheblich dünner sind, enden kann.
  22. Schwimmende Startanlage für einen Raumflugkörper ist dadurch gekennzeichnet, dass die Startrohrwand innen dünn mit einer Gleitschicht versehen ist, die nach jedem Start unter Umständen erneuert werden muss.
  23. Schwimmende Startanlage für einen Raumflugkörper ist dadurch gekennzeichnet, das bei großer Hitzeeinwirkung die Innenwände des Startrohres mit einer Isolierschicht versehen werden müssen, auf der dann die Gleitschicht aufgetragen wird.
  24. Schwimmende Startanlage für einen Raumflugkörper ist dadurch gekennzeichnet, dass sie ohne große Umbauten immer wieder verwendet werden kann.
  25. Schwimmende Startanlage für einen Raumflugkörper ist dadurch gekennzeichnet, dass sie erst klein aufgebaut und dann verlängert werden kann. Wenn sie aus geschweißten Rohrstücken besteht, können weitere angeschweißt werden. Bei geschraubten Teilen ist auf Druckdichtigkeit und Belastbarkeit zu achten.
  26. Schwimmende Startanlage für einen Raumflugkörper ist dadurch gekennzeichnet, dass auch große wiederverwendbare Raumflugkörper gestartet werden können, wenn sie mit ausklappbaren Flügeln, Bremsfallschirme, Gleitschirme und/oder Hitzeschutzschilden ausgestattet sind.
  27. Schwimmende Startanlage für einen Raumflugkörper ist dadurch gekennzeichnet, dass auch Menschen in einem Raumfahrzeug damit beschleunigt werden können, da die Beschleunigung vorher berechnet und innerhalb des zumutbaren bewegt werden kann.
  28. Schwimmende Startanlage für einen Raumflugkörper ist dadurch gekennzeichnet, das dass Laden mit dem Treibsatzschlitten und dem Startschlitten von der Rohrmündung aus geschieht und beide Schlitten oben eine automatische Befestigungsmöglichkeit haben, so das sie mit entsprechenden Aufzügen usw. hinuntergelassen und hinauf geholt werden können.
  29. Schwimmende Startanlage für einen Raumflugkörper ist dadurch gekennzeichnet, dass in der Rohrinnenwand in regelmäßigen Abständen Markierungen angebracht sind, so das man den Startverlauf mittels entsprechender Sensoren kontrollieren kann.
  30. Schwimmende Startanlage für einen Raumflugkörper ist dadurch gekennzeichnet, dass an der Rohrmündung ein Sender und Empfänger angebracht ist, der mit dem Sender und Empfänger in der Spitze des Raumflugkörpers vor und während des Starts Daten austauscht.
  31. Schwimmende Startanlage für einen Raumflugkörper ist dadurch gekennzeichnet, dass an der Rohrmündung nach verlassen des Raumflugkörperschlittens automatisch Luftumleitklappen einfahren, die einen Teil der ausströmenden Gase zur Seite oder besser nach unten ableiten, um den Rückstoß der freigesetzten Gase zu dämmen.
  32. Schwimmende Startanlage für einen Raumflugkörper ist dadurch gekennzeichnet, dass entlang des Rohres im 90 ° Winkel regelmäßig große Wasserbremsen angebracht sind, die ein übermäßiges Zurücksetzen des Rohres während der Startphase verhindern sollen.
  33. Schwimmende Startanlage für einen Raumflugkörper ist dadurch gekennzeichnet, dass in regelmäßigen Abständen am Rohr entweder Schwimmer oder Ausgleichsgewichte, die auch mittels Hydraulikpumpen kombiniert werden können, angebracht sind.
  34. Schwimmende Startanlage für einen Raumflugkörper ist dadurch gekennzeichnet, dass in großer Tiefe die Rohrwandungen so stark sein müssen, das sie dem Außendruck standhalten.
  35. Schwimmende Startanlage für einen Raumflugkörper ist dadurch gekennzeichnet, dass das gesamte Rohr unter Wasser durch das umgebende Wasser gekühlt wird, während es oberhalb notfalls noch mit einem 2. Rohr umhüllt werden muss, in dem sich dann ein Kühlmittel befindet.
  36. Schwimmende Startanlage für einen Raumflugkörper ist dadurch gekennzeichnet, dass damit die erste Stufe einer mehrstufigen Rakete eingespart wird.
  37. Schwimmende Startanlage für einen Raumflugkörper ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schlittenkufen elastisch gelagert und der Rohrwandkrümmung angepasst sind. Da die Kufen auf einer Gleitschicht gleiten, entsteht keine große Reibung und Abnutzung.
  38. Schwimmende Startanlage für einen Raumflugkörper ist dadurch gekennzeichnet, dass je höher die Beschleunigung und das zu beschleunigende Gewicht sein soll, die entsprechenden Bauteile wie Rohrwandungen, Treibschlitten, Wassertanks, Druckplatten usw. dementsprechend stabiler gebaut werden müssen.
  39. Schwimmende Startanlage für einen Raumflugkörper ist dadurch gekennzeichnet, dass auch normale Raumflugkörper/Raketen mit einem Hitzeschutz, Druckschild mit Öffnung für die Treibgase und einem Schlittengestell in dem Startrohr starten können, so das nicht nur der Rückstoß, sondern auch der Druck der Treibgase zur Beschleunigung dient.
  40. Schwimmende Startanlage für einen Raumflugkörper ist dadurch gekennzeichnet, dass in einer späteren Ausführung der Treibschlitten mit einem Linearmotor und Magnetbremse ausgerüstet wird, so das dass hoch- und herunterholen des Treib- und Raumflugkörperschlittens schneller und einfacher geht.
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