Способ монтажа в космосе изначально раскрытого термостойкого твердого бесстропового парашюта для многотонных грузов, спускаемых с орбиты планеты
METHOD OF SPACE INSTALLATION OF INITIALLY DISCLOSED HEAT-RESISTANT SOLID CORDLESS PARACHUTE FOR MULTITON CARGOES DESCENT FROM THE PLANET ORBIT

Изобретение относится к парашютам и предусматривает монтаж сводчатой конструкции, состоящей из самонесущих плит, способных воспринимать повышенную нагрузку.
(1) Известен и прошел испытания быстро раскрываемый парашют диаметром 30,5 м с надувным экраном шести- или восьмиметрового диаметра (И. Афанасьев Второе испытание надувного тормоза для Марса. / ж. Новости космонавтики, 2015, вып. 8, с. 50-51). Для спуска на Марс пилотируемых кораблей массой 15-20 т для развития парашютов в этом направлении потребуется система, способная за считанные секунды ввести в сверхзвуковой поток и развернуть парашют диаметром 70-80 м. Для этих целей используются парашюты повышенной прочности, но они рвутся, так как испытывают огромный рывок, попадая в сверхзвуковой поток воздуха. Поэтому окончательное торможение при использовании раскрывающихся парашютов осуществляется вблизи поверхности планеты с помощью реактивных двигателей.
Поэтому недостатком упомянутого парашюта является то, что парашют из ткани большой площади рвется при быстром раскрытии в сверхзвуковом потоке воздуха, из каких бы прочных материалов его не делали.
(2) Известен способ удаления космического мусора с орбиты и сжигания его в верхних слоях атмосферы Земли, а также альтернативный ему способ использования молекулярных репликаторов для сбора из мусора новых космических аппаратов прямо в космосе (А. Ильин Новые идеи для нашей промышленности. Круглый стол МГУ-Роскосмос./ ж. Новости космонавтики, 2014, вып.8, с.44).
Недостатком указанной идеи молекулярных репликаторов является длительный этап её реализации. В то же время, например, срок работы международной космической станции подходит к концу, и желательно решение, позволяющее мягко сажать отслужившую космическую станцию на Землю, где она может быть легко утилизирована или использована в качестве музея.
(3) Известен комбинированный летательный аппарат легче воздуха (по патенту на изобретение РФ №2318697 по заявке №2006104265/11 от 13.02.2006 г., В64В 1/22, B25J 3/00), представляющий из себя дирижабль полужесткой конструкции, содержащий гондолу и манипуляторы копирующего типа, управляемые из гондолы водителя. Аппарат оборудован электронным средством маневрирования в вертикальной плоскости. Аппарат может быть снабжен приспособлениями и орудиями труда для выполнения работ в разных областях хозяйственной деятельности.
Известный аппарат приведен в качестве примера устройства манипулятора копирующего типа, управляемого из кабины водителя.
(4) Известно устройство для защиты объекта в космическом пространстве (по патенту на изобретение СССР №1709899 по заявке №4613067/23 от 16.03.1987 г., B64G 1/52), содержащее многослойную надувную оболочку, окружающую объект, отличающееся тем, что с целью улучшения условий функционирования объекта в космическом пространстве путем приближения этих условий к земным, пространства между слоями оболочки заполнены газом с уменьшением давления по мере перехода от газа, окружающего объект, к газу, ограниченному наружным слоем оболочки, при этом каждый слой оболочки соединен с соседним слоем оболочки по меньшей мере четырьмя соединительными элементами. Кроме того, каждый слой оболочки может быть выполнен из материала, не препятствующего пропусканию электромагнитных волн. Кроме того, один из слоев оболочки может быть выполнен из материала, препятствующего пропусканию электромагнитных волн. Кроме того, каждый слой оболочки может быть выполнен в виде наружных пленок и расположенной между ними несущей ткани. Кроме того, пространства между объектом и внутренним слоем оболочки и между слоями оболочки могут быть заполнены инертным газом.
Известное устройство приведено в качестве примера организации пространства вокруг космической станции.
(5) Известен кран-манипулятор металловозный самосвального типа (по патенту на изобретение РФ №2245804 по заявке №2003106146/11 от 4.03.2003, В60Р 1/54, В60Р 1/16, В66С 23/42), который содержит автомобильный тягач, металловозную платформу с опрокидываемым назад при помощи автономного подъемника кузовом и гидравлический манипулятор с многозвенной поворотной стрелой, оснащенной грузозахватным органом грейферного типа.
Известный кран-манипулятор приведен в качестве примера многозвенной поворотной стрелы, которая может быть использована для перемещения кабины с манипулятором в космосе.
(6) Известен образец корпуса возвращаемого аппарата корабля, находящегося в стадии разработки (МАКС 2015. Пилотируемые системы. / ж. Новости космонавтики, 2015, вып. 10, с. 3), внутренняя и наружная обшивка которого выполнены из листового углепластика с заполнением из алюминиевых сот и шпангоутами из монолитного углепластика, на 80% космический корабль будет состоять из углепластика, что позволяет снизить общую массу корабля на 1 т.
Недостатком предложенного технического решения является узкая область применения, можно расширить арсенал посадочных средств, сделанных из описанного углепластика.
(7) Известен парашют (по патенту на изобретение РФ №2126764 по заявке №96123356/28 от 10.12.1996, B64D 17/02), содержащий стропы и купол, выполненный с системой симметрично расположенных рукавов, спускающихся из отверстий к кромкам купола, снабженных на концах упругими эластичными соплами, шарнирно соединенных с куполом, поверхность которого выше отверстий выполнена сплошной, отличающийся тем, что рукава, поверхность которых выполнена сплошной, имеют в поперечном сечении полукруглую форму и концы рукавов, снабженные соплами, располагаются выше кромки основания купола, при этом отверстия расположены попарно симметрично относительно полюса купола. Кроме того, расстояния между отверстиями различных пар могут быть различны. Кроме того, пары отверстий могут быть расположены на одном уровне.
Недостатками описанного парашюта являются следующие:
1) он неприменим на высоких скоростях спуска для космических аппаратов в верхних слоях атмосферы, поскольку сгорит, в том числе сгорят стропы;
2) он неприменим для спуска многотонных грузов с орбиты планеты, поскольку должен иметь большую площадь, которая не позволяет ему быстро развернуться, при разворачивании он испытает большой рывок, который порвет его;
3) при изготовлении из плотного твердого материала при разных расстояниях между отверстиями различных пар, рукава, находящиеся на разных расстояниях, будут иметь свои центры тяжести, между которыми возможно качание, что может привести к дрожанию парашюта, а вместе с ним и пассажиров спускаемого аппарата.
(8) Известен парашют (по патенту на изобретение РФ №2336202 по заявке №2007123825/11 от 25.06.2007, B64D 17/18), полусферический купол которого выполнен с полюсным отверстием, над которым закреплен отражающий экран. Экран выполнен с рукавами, свободные концы которых расположены в зоне аэродинамического затемнения. Дополнительные полюсные стропы пропущены через отверстия в полюсной части купола и закреплены на экране. Суммарная площадь поперечного сечения рукавов выбрана равной площади сечения полюсного отверстия.
Недостатками описанного парашюта являются следующие:
1) он неприменим на высоких скоростях спуска для космических аппаратов в верхних слоях атмосферы, поскольку сгорит, в том числе сгорят стропы;
2) он неприменим для спуска многотонных грузов с орбиты планеты, поскольку должен иметь большую площадь, которая не позволяет ему быстро развернуться, при разворачивании он испытает большой рывок, который порвет его;
3) стандартная полусферическая форма парашюта не позволяет создать дополнительного торможения за счет формы.
(9) Известен и предлагается в качестве прототипа парашют (по патенту на изобретение РФ №2038268 по заявке №4952039/23 от 28.06.1991, B64D 17/02), содержащий купол, основа которого выполнена с плоской торцевой и цилиндрической частями, и стропы, прикрепленные к цилиндрической части, отличающийся тем, что с целью повышения коэффициента сопротивления парашюта, между плоской торцевой и цилиндрической частями основы купола установлена дополнительная часть в форме усеченного конуса, большим основанием обращенная к цилиндрической части.
Недостатками описанного парашюта являются следующие:
1) он неприменим на высоких скоростях спуска для космических аппаратов в верхних слоях атмосферы, поскольку сгорит, в том числе сгорят стропы;
2) он неприменим для спуска многотонных грузов с орбиты планеты, поскольку должен иметь большую площадь, которая не позволяет ему быстро развернуться, при разворачивании он испытает большой рывок, который порвет его;
3) выходные отверстия вверху на торцевой части парашюта направляют потоки воздуха или другого атмосферного газа перпендикулярно направлению спуска, поэтому движущийся над парашютом атмосферный газ не используется для дополнительного торможения.
Целью изобретения является создание парашюта для спуска с орбиты планеты на ее поверхность многотонных грузов.
Техническими результатами изобретения являются следующие:
- изготавливается парашют, торможение в котором осуществляется как за счет его коническо-цилиндрической формы, так и за счет рукавов,
- изготавливается изначально раскрытый парашют, который не может порваться при раскрывании,
- изготавливается термостойкий бесстроповый парашют, который не сгорает при посадке,
- изготавливается тяжелый прочный парашют из твердых армированных материалов, большая масса которого компенсируется увеличенным диаметром,
- изготавливается парашют, который имеет центральную трубку, подобную ручке зонтика, которая удерживает центральный груз, и имеет грузы в виде спускаемых аппаратов с реактивными двигателями, подвешенные к кромке купола, что исключает использование строп,
- сборка парашюта осуществляется из отдельных плит, доставленных на орбиту Земли или другой планеты ракетами или в кабине космического лифта, в огороженном клеенками пространстве сборки,
- сборка осуществляется двумя кабинами с манипуляторами копирующего типа,
- при сборке стыки между плитами прикрываются термоизоляционными выступами плит, что исключает прямое проникновение разогретого газа при посадке между плитами,
- крепление боковых поверхностей плит простое за счет вставленных друг в друга спиралей на концах плит,
- крепление передне-задних и верхне-нижних поверхностей плит двойное: простое за счет вставки сужений труб арматуры в трубы арматуры соседних плит и сложное, крепкое за счет вворачивания булав в утолщения внутри труб арматуры соседних плит,
- изобретение увеличивает арсенал средств, в которых может быть применена теплозащита спускаемых аппаратов модификаций кораблей «Союз» и современных посадочных аппаратов,
- парашют может быть разобран, например, после испытательной сборки.
Этот технический результат достигается тем, что способ монтажа в космосе изначально раскрытого твердого термостойкого бесстропового парашюта для многотонных грузов, спускаемых с орбиты планеты, включающий монтаж парашюта, купол которого состоит из плоской круглой торцевой стенки, стенки в форме усеченного конуса и цилиндрической боковой стенки, содержащий отверстия вокруг центра торцевой стенки, над которыми расположены рукава, открывающиеся соплами на стенке в форме усеченного конуса выше нижнего края последней стенки, отличающийся тем, что
осуществляют монтаж парашюта указанной формы с расположением овальных входных отверстий рукавов по окружности вблизи верхнего полюса купола парашюта из отдельных плит, имеющих термоизоляцию в нижней части и за ней имеющих трубы и стержни арматуры, перпендикулярные друг другу,
начинают монтаж с пристыковки к концевому отсеку космической станции, находящейся на орбите планеты под защитой ее магнитного поля, стопки спускаемых аппаратов с реактивными двигателями,
далее космическую станцию обносят шарами из клеенки, между шарами, соединяя их между собой, натягивают тросы, пространства между шарами заполняют газом с увеличивающимся давлением от периферии к центру, внутри центрального шара может находиться жидкость, в результате один конец станции открывается наружу шаров, второй конец станции открывается в пространство сборки между вторым и третьим снаружи шарами, наибольшая часть станции расположена в центральном шаре, в каждое межшаровое пространство открываются люки станции,
далее водители с борта станции заходят в кабины с руками манипуляторов, закрывают люки кабин и станции,
далее отстыковывают от концевого отсека кабины с руками манипуляторов и разводят их на требуемое расстояние стрелами,
далее подают из открытого люка концевого отсека станции плиты купола парашюта, принимают их руками манипуляторов кабин и прилепляют их соединением текстильной застежки к внутренней поверхности второго снаружи шара, огораживающего снаружи пространство сборки,
подают из того же люка станции увеличенные под размеры манипуляторов плоскогубцы или отвертки и закрепляют их в ящиках для инструментов, прикрепленных к кабинам с манипуляторами,
подают из того же люка станции секции центральной трубки купола парашюта, сворачивают их между собой и с корпусом станции втулочным соединением,
подают из того же люка станции вершинную трубку, руки манипуляторов первой кабины удерживают ее и присоединяемые к ней плиты на месте, руки манипуляторов второй кабины отрывают плиты первого кольцеобразного ряда от внутренней поверхности внешнего шара, огораживающего пространство сборки, вставляют в отверстия вершинной трубки концы труб арматуры плит первого кольцеобразного ряда, просовывая боковые спирали соседних плит друг в друга, затем руки манипуляторов второй кабины присоединяют к первому ряду второй кольцеобразный ряд плит, соединяя их боковые края путем просовывания боковых спиралей друг в друга и соединяя их передне-задние края путем вставки сужений труб арматуры второго ряда в трубы арматуры первого ряда, а также вкручивания булав внутри труб арматуры в утолщения стенок стыкуемых труб арматуры,
далее кабина руками манипуляторов наворачивает вершинную трубу с двумя кольцеобразными рядами присоединенных к ней плит на осевую трубу центральной трубки,
затем прикрепляют подобно соединению второго кольцеобразного ряда к первому остальные кольцеобразные ряды вплоть до плит на нижней кромке цилиндрической боковой стенки купола, отрывая плиты от внутренней поверхности внешнего шара, огораживающего пространство сборки,
в открывающиеся на краю нижней кромки трубы арматуры вкручивают заглушки и ушки для крепления легких боковых грузов,
отстыковывают по очереди спускаемые аппараты с реактивными двигателями от концевого отсека, далее руки манипуляторов первой кабины удерживают спускаемый аппарат с реактивными двигателями под нижней кромкой парашюта, а руки манипуляторов второй кабины прикручивают к нему цилиндрическое основание с ушками, за которые болтами с гайками крепят их к ушкам на краю нижней кромки купола парашюта,
перед посадкой манипуляторы кабин взрезают клеенки двух наружных шаров по периметру парашюта увеличенными ножами или увеличенными ножницами.
Кроме того, способ монтажа в космосе изначально раскрытого твердого термостойкого бесстропового парашюта для многотонных грузов, спускаемых с орбиты планеты, может отличаться тем, что, прикрепляя поданные из люка концевого отсека плиты к внутренней поверхности внешнего шара, огораживающего пространство сборки, чуть дальше парашюта, сооружают теплозащитный экран, который подобен по устройству и способу сборки куполу парашюта, но меньше его, и не имеет отверстий и рукавов, центральная трубка у него короткая, и он направлен в сторону планеты при посадке выпуклой частью, отстыковывают сажаемую часть станции от остальной станции внутри пространства сборки, и на противоположном от конца с куполом парашюта конце отстыкованной части станции крепят втулочным соединением короткую центральную трубку теплозащитного экрана, после разреза наружных шаров включают боковые двигатели, и отстыкованная часть станции отдаляется от станции в сторону планеты для посадки так, что выхлопы боковых двигателей не попадают внутрь парашюта и теплозащитного экрана.
Кроме того, способ монтажа в космосе изначально раскрытого твердого термостойкого бесстропового парашюта для многотонных грузов, спускаемых с орбиты планеты может отличаться тем, что для посадки всей станции вокруг отдельной пары пристыкованных друг к другу космических кораблей, имеющей свои кабины с руками манипуляторов и перемещающие кабины стрелы, сооружают укрытие из малого количества шаров, при этом один конец пары кораблей высовывается из укрытия и пристыковывается к такому же свободному концу вышеописанной космической станции, далее сооружается теплозащитный экран, который подобен по устройству и способу сборки куполу парашюта, но меньше его, и не имеет отверстий и рукавов, центральная трубка у него короткая, и он направлен в сторону планеты при посадке выпуклой частью, после разрезания шаров вокруг купола парашюта, теплозащитного экрана и боковых двигателей станции, включают боковые двигатели станции так, что их выхлопы не попадают внутрь парашюта и теплозащитного экрана, и станция направляется в сторону планеты для посадки.
Описание чертежей
На чертежах приведены следующие изображения.
На фиг. 1 - общий вид собранного парашюта на вертикальном центральном срезе, на фиг. 2 - ребро жесткости в месте бокового соединения плит в поперечном разрезе, на фиг. 3 - установка двух плит с общим ребром жесткости, вид сбоку, на фиг. 4 - места стыка плит трех соседних рядов в боковом разрезе вверх ногами, на фиг. 5 - булава внутри трубы арматуры перед монтажом, на фиг. 6 - крепление вершины парашюта, на фиг. 7 - расположение пространства сборки, средств сборки внутри него и участка собранного парашюта, на фиг. 8 - крепление центральной трубки 8 к космическому кораблю, который выступает в качестве тяжелого центрального груза, на фиг. 9 - крепление ушек с отверстиями для болтов к спускаемому аппарату, на фиг. 10 - увеличенный свободный нижний тонкий конец ручки булавы на вертикальном разрезе, на фиг. 11 - схема расположения сопел ракетного двигателя и баков с топливом внутри спускаемого аппарата на вертикальном срезе.
Цифрами на чертежах обозначены:
На фиг. 1: 1 - спускаемый тяжелый центральный груз, 2 - спускаемые аппараты с реактивными двигателями, 3 - купол парашюта, 4 - боковая цилиндрическая стенка купола, 5 - стенка купола в форме усеченного конуса, 6 - плоская круглая верхняя торцевая стенка купола, 7 - рукава над куполом, 8 - центральная трубка, 9 - теплозащитный экран центрального груза, 10 - тротиловый заряд для отлома трубки 8, 11 - винтовое соединение частей трубки, 12 - ребра жесткости.
На фиг. 2: 13 - спираль краев правой плиты, 14 - спираль краев левой плиты, 15 - трубы арматуры, 16 - сторона с теплозащитным покрытием.
На фиг. 3: 17 - стыкуемые плиты, 18 - направления задвигания спиралей краев плит друг в друга, 19 - выступ спирали, который не входит в спираль монтируемого ряда, а входит в спираль следующего ряда.
На фиг. 4, 5: 20 - щель между стыкуемыми плитами соседних рядов, 21 - стенка трубы арматуры 15, 22 - сужение стенки 21 трубы арматуры 15 для вставки в следующую трубу, 23 - утолщение стенки 21 с цилиндрическим отверстием, имеющим резьбу, в центре, 24 - ручка булавы с резьбой на конце, соответствующей резьбе отверстия в стенке 23, 25 - утолщение стенки 21 с цилиндрическим отверстием, имеющим резьбу, в центре, 26 - утолщение булавы с резьбой, соответствующей резьбе отверстия в утолщении 25 стенки 21, 27 - выступ теплозащиты, загораживающий щель 20 в месте стыковки труб арматуры, 28 - выступ на конце ручки 24 для захвата увеличенными плоскогубцами при монтаже.
На фиг. 6: 29 - осевая трубка в составе центральной трубки 8, 30 - теплоизоляция осевой трубы 29, 31 - соединение резьбы на осевой трубке и резьбы на торцах плит верхнего ряда, 32 - вершинная труба из материала труб арматуры с внутренней резьбой, 33 - радиальные отверстия в трубе 32 для установки труб арматуры, 34 - концы труб арматуры, высовывающиеся из плит, соответствующие отверстиям 33 в трубе 32.
На фиг. 7: 35 - космическая станция, 36 - шары разного диаметра из клеенки, 37 - наружный шар из клеенки, 38 - радиальные тросы, соединяющие шары, 39 - стрела с регулируемым положением, 40 - кабина водителя манипулятора, 41 - руки манипулятора, 42 - концевой отсек станции, размещенный в пространстве сборки, который может в некоторых случаях служить спускаемым грузом, 43 - клеенка предпоследнего шара с ворсинчатой внутренней поверхностью для соединения текстильной застежки, 44 - пространство сборки, включающее пространство между третьим и вторым снаружи шарами, где происходит сборка парашюта, 45 - люки для выхода в межшаровые пространства, 46 - наружный ящик на кабине 40 для инструмента.
На фиг. 8, 9: 47 - корпус космического корабля, используемого в качестве центрального груза 1, являющегося концевым отсеком станции 42, 48 - люк, 49 - выдвижное кольцо стыковочного устройства, 50 - цилиндрическое отверстие с внутренней резьбой в корпусе, 51 - цилиндрическое расширение осевой трубки 29 с внешней резьбой, соответствующей резьбе отверстия 50, 52 - корпус спускаемого аппарата, используемый в качестве легкого груза 2, 53 - цилиндрическое основание с внешней резьбой, соответствующей резьбе отверстия 50, ушек для крепления к кромке парашюта, 54 - ушки с отверстиями для присоединения болтами с гайками к ушкам на нижней кромке парашюта.
На фиг. 10: 55 - уровень, до которого доходит резьба, соответствующая резьбе отверстия 23.
На фиг. 11: 56 - наклоненное сопло реактивного двигателя, 57 - ось центрального направления тяги сопла 56, 58 - центральное направление силы тяги, действующей на выхлопные газы, сопла 56, 59 - вертикальная составляющая силы 58, 60 - горизонтальная составляющая силы 58, 61 - реактивные двигатели, 62 - вертикальное сопло реактивного двигателя, 63 - ось центрального направления тяги сопла 62, 64 - центральное направление силы тяги, действующей на выхлопные газы, сопла 62, 65 - слой теплоизоляции, который испарится в верхних слоях атмосферы, 66 - топливные баки центрального отсека, 67 - топливные баки боковых отсеков.
Прежде чем приступать к описанию порядка сборки парашюта, необходимо описать место, где эта сборка происходит. Межпланетные станции должны обладать повышенной радиационной защитой, поскольку магнитное поле Земли их не защищает от потоков частиц от Солнца. Можно защитить людей внутри межпланетной станции путем увеличения толщины стенок кораблей станции. Но это приведет к утяжелению кораблей станции, в результате они смогут брать на борт меньше полезного груза, а также к уменьшению жилого объема внутри станции. Целесообразно в качестве радиационной защиты использовать вставленные друг в друга шары из клеенки с воздухом или иными поглощающими солнечную радиацию газами (типа водорода и гелия) между клеенками с увеличивающимся давлением от центра к периферии. Под клеенкой подразумеваются два слоя пленки с несущей тканью между ними. Я ничего нового не придумываю по сравнению с упомянутой в уровне техники в п. 4 заявкой, с той лишь разницей, что внутрь шаров помещается межпланетная космическая станция (фиг. 7). Помещения станции внутри центрального шара наиболее защищены от радиации, помещения станции, которые ведут к наружным шарам станции, менее защищены от радиации, в них космонавты будут находиться ограниченное время. На фиг. 7 не показано, но с другого конца станции, противоположного концу 42, должен быть отсек, который ведет наружу шара 37, чтобы космические корабли могли пристыковаться к станции снаружи. На наружном шаре из клеенки 37 располагаются солнечные батареи (на фиг. 7 не показано), которые тоже имеют вид многослойной клеенки и крепятся к ней еще на Земле. При монтаже шары из клеенок сшиваются из отдельных полотен, разворачиваемых из рулонов, космонавтами в скафандрах. При этом боковые края соседних полотен подгибаются навстречу друг другу и или склеиваются и сшиваются степлером, или припаиваются друг к другу нагретыми щипцами. К корпусу станции загибы передних и задних краев рулонов также приклеиваются или припаиваются. Когда все рулоны с обоих концов прикреплены к станции, их приклеенные или припаянные загибы охватываются тросом вокруг корпуса станции, концы троса прикручиваются втулочным соединением друг к другу. Трос прижимает загибы полотен к корпусу станции. Чтобы рулоны не разворачивались при скреплении боковых краев полотен, в них вставляются U-образные зажимы, которые прижимают наружный слой клеенки к самому внутреннему в центральном отверстии рулона. На кораблях станции размещаются газоводы, ведущие наружу кораблей, к которым изнутри присоединяются баллоны с газом, который выпускается наружу между шарами до достижения давления, которое меряется манометрами, расположенными напротив иллюминаторов снаружи станции в межшаровых помещениях. Для заполнения помещения снаружи станции внутри центрального шара можно использовать воду или иную жидкость, которую откачивают насосами из баллонов внутри станции. Между шарами натягивают тросы: на шаре, который находится ближе к центру, загибы полотен протыкает середина троса, а два конца троса, содержащие кольца, подобные кольцам ключей, присоединяются за кольца к загибам полотен соседнего шара, который находится дальше от центра. Отверстия в загибах полотен вокруг мест протыкания троса и колец содержат металлическую окантовку, которая изготавливается еще на Земле и расположена на загнутых краях всех полотен через одинаковые расстояния. В местах, где загибы полотен находятся с противоположных сторон шаров, для крепления тросов имеются закладки с металлической окантовкой, которые являются продолжением загнутых краев полотен и прокладываются между загнутыми боковыми краями полотен, высовываясь с другой стороны от загиба. Для движения космонавтов внутри шаров и снаружи по дорожкам вдоль развернутых рулонов к клеенке пришиваются еще на Земле ряды параллельных штрипок, образующих дорожки, по которым, как по лесенкам, перебирая руками, космонавт сможет двигаться. Под штрипками подразумеваются полоски ткани, пришитые с двух концов к клеенке, с герметизированными клеем местами проникновения ниток.
Сборку парашюта осуществляют на внутренней поверхности второго снаружи шара 43 (фиг. 7), который в общем случае не должен располагаться слишком глубоко внутри остальных шаров, чтобы его и всего лишь еще один наружный шар легко было разрезать и извлечь парашют с посадочным аппаратом наружу. Для извлечения парашюта с грузом достаточно кабине с манипуляторами разрезать увеличенным ножом или увеличенными ножницами клеенки шара 43 и шара 37 вокруг купола парашюта и раздвинуть их в стороны от парашюта. Кабины с руками манипуляторов оборудованы прожекторами, освещающими место работы (на фиг. 7 не показаны).
Внутренняя поверхность шара 43 выстлана тканью с ворсинками для соединения текстильной застежки с участками на верхней поверхности плит парашюта, покрытой такой же тканью с ворсинками. Ворсинки ткани на плитах парашюта и на шаре 43 проникают между собой при прижатии участка плиты к шару 43, в результате плита перестает парить в невесомости и закрепляется на внутренней поверхности шара 43. Тканью с ворсинками целесообразно покрывать не всю верхнюю поверхность плит парашюта, а только выпячивающиеся вверх участки, например, сверху рукавов 7 (фиг. 1).
Сам собираемый парашют почти не отличается оригинальностью формы и является сочетанием форм парашюта, описанных в пп. 7-9. Но в отличие от указанных заявок предлагаемый парашют не раскрывается, он является изначально раскрытым и изготовлен из твердого вещества, а не из мягкой ткани. Поверхность парашюта представляет из себя усеченный конус (фиг. 1), направленный широкой частью вниз, имеющий вертикальную цилиндрическую боковую стенку 4 внизу, образующую кромку парашюта, горизонтальную плоскую круглую верхнюю торцевую стенку 6 и соединяющую их стенку 5 в виде усеченного конуса. Над верхней поверхностью стенок 5 и 6 выступают рукава 7 для отведения воздуха или иного атмосферного газа от нижней поверхности торцевой стенки 6 на края верхней поверхности конической боковой стенки 5. Входные отверстия рукавов 7 имеют вытянутую овальную форму и располагаются на одинаковом расстоянии вблизи вершины купола. Рукава 7 на поперечном разрезе имеют полукруглую форму. При посадке атмосферный газ, вырываясь из рукавов 7, течет вдоль стенки 5 и далее за ее пределы в том же направлении ее наклона и создает противоток движению атмосферы снизу вверх и дополнительную тормозящую силу.
Стропы в таком парашюте использовать невозможно, они сгорят при больших скоростях посадки в верхних слоях атмосферы. Для крепления спускаемого центрального груза 1 к парашюту используется центральная трубка 8, покрытая теплоизоляцией, подобная ручке зонтика. Чтобы парашют не вывернулся вверх краями при посадке, на его нижнюю кромку подвешиваются через равные расстояния попарно симметрично относительно центральной трубки дополнительные грузы в виде спускаемых аппаратов с реактивными двигателями 2. В качестве спускаемых аппаратов 2 могут быть использованы аналоги первых ступеней ракет с двумя видами двигателей и сопел, снаружи они покрыты теплозащитным слоем, подобным таковому у спускаемых аппаратов кораблей «Союз». Если в качестве центрального груза используется космическая станция или другой крупный объект, то трубка 8 купола парашюта крепится к ее верхнему отсеку, а трубка 8 теплозащитного экрана 9 - к ее нижнему отсеку. Внутри трубки 8, соединенной с куполом парашюта, в одном из мест вворачивания ее секций друг в друга расположен тротиловый заряд 10, который подрывается по окончании спуска. Чтобы парашют не упал на груз и не повредил его, в конце посадки включаются реактивные двигатели, расположенные внутри спускаемых аппаратов 2, которые после посадки и после взрыва тротилового заряда относят парашют без груза в сторону от места посадки.
Купол парашюта 3, а также теплозащитный экран центрального груза состоят из скрепленных между собой плит (фиг. 2-6) и собираются сходным образом. Сторона 16 каждой плиты, обращенная вниз при спуске, покрыта теплозащитным покрытием. Теплозащитное покрытие целесообразно использовать уже испытанное, такое же, как на спускаемых аппаратах современных космических кораблей. Например, такое же, как на современных модификациях корабля «Союз» или из листового углепластика, такого же, как на разрабатываемых в настоящее время посадочных аппаратах. За теплозащитным экраном температура достаточно комфортная, поэтому ближе к верхней стороне парашюта пролегают трубы арматуры 15 и перпендикулярные им, приваренные к ним стержни арматуры (не показаны), которые придают парашюту достаточную прочность. Трубы арматуры 15 и перпендикулярные им стержни арматуры делаются или из металла, или для облегчения конструкции из твердого углепластика, такого же, как в шпангоутах корабля в уровне техники п. 6. Плиты на стенках 4 имеют простую плоскую форму, плиты на стенках 5 и 6 содержат сверху рукава 7 - выпячивания в виде изогнутых труб, разделенных вдоль пополам, боковые концы которых крепятся к плоской части плит стенок 5 и 6. То есть рукава 7 на поперечном срезе имеют полукруглое сечение. Плиты стенок 6 содержат отверстия для входа газа атмосферы в рукава. Рукава 7 не имеют арматуры внутри себя и сделаны из теплозащитного материала. Участки плит стенок 5 и 6 под рукавами и участки плит 5 напротив выходных отверстий рукавов 7 покрыты теплозащитным материалом, хотя они и находятся сверху плит, таким образом, чтобы канал внутри рукава 7 и верхний участок плит напротив выходных отверстий рукавов 7 были полностью покрыты теплозащитой, поскольку по ним будет течь разогретый трением воздух или иной газ атмосферы.
Боковые, верхние и нижние торцевые поверхности плит скрепляются между соседними плитами по-разному.
Боковые поверхности (фиг. 2) представляют собой спирально закрученные плоскости в форме спиралей 13 и 14, соответствующих у соседних плит друг другу так, что спираль 13 вставляется в спираль 14 спереди назад или сзади наперед (фиг. 3). Спирали 13 и 14 имеют стенки, подогнанные друг под друга, между которыми остаются минимальные щели порядка миллиметра, поэтому соединение получается крепким. Чтобы получить более крепкое соединение не только между спиралями одного кольцеобразного ряда, но и между спиралями соседних рядов, спирали 13 или спирали 14 продолжаются внутри выступа 19, соответственно ему в следующем ряду на такое же расстояние соответствующие спирали 13 или 14 на столько же короче в передне-заднем направлении, чтобы выступ мог войти в спираль следующего ряда. Спирали самого верхнего кольцеобразного ряда в составе стенки 6 не имеют выступа 19, поскольку крепление у плит первого ряда другое. Спирали самого нижнего кольцеобразного ряда в составе стенки 4 снизу не короткие, нижние края спиралей 13 и 14 достигают нижней кромки купола парашюта.
В отличие от боковых поверхностей передние и задние поверхности плоские. В месте их стыковки располагаются щели 20 (фиг. 4). Щель 20 и место стыковки труб 15 соседних плит прикрывает выступ теплоизоляции 27. Трубы арматуры 15 соседних плит имеют двойное разъемное крепление - простое и сложное. Простое крепление представляет из себя сужение стенки 21 до стенки трубы меньшего диаметра 22, которое соответствует диаметру стенки 21 и плотно вставляется в него. Но простого соединения труб 15 соседних плит недостаточно, поскольку, если будет только оно одно, парашют при посадочных нагрузках разлетится на отдельные плиты, трубы 15 вынутся друг из друга. Необходимо еще и сложное крепление. На фиг. 5 изображено сложное крепление на отдельной плите вне стенки, на фиг. 4 - простое и сложное крепления между плитами трех соседних рядов в составе купола 3 парашюта. На фиг. 5 видны 1) подвижная часть сложного крепления в виде булавы, содержащей ручку 24 с резьбой на нижнем конце и цилиндрическое утолщение 26 с внешней резьбой (изображение перевернуто вверх ногами), 2) неподвижное кольцеобразное утолщение 25 стенки 21 трубы 15 с внутренней резьбой с диаметром, соответствующим резьбе утолщения 26 булавы, 3) неподвижное кольцеобразное утолщение 23 стенки 21 трубы 15 с резьбой и диаметром, соответствующим резьбе на нижнем конце ручки 24. На нижнем конце ручки 24 имеется плоский выступ 28 для удобства захвата увеличенными плоскогубцами в руках манипулятора (на фиг. 10 он показан крупным планом) или надрез для установки увеличенной отвертки в руках манипулятора. Средняя часть булавы на ручке 24 не имеет резьбы и может свободно скользить через отверстие в утолщении 23 до тех пор, пока отверстие 23 не упрется в резьбу на конце ручки 24, тогда при сборке ручку 24 начинают вворачивать в отверстие в утолщении 23, и одновременно при этом утолщение 26 булавы вворачивается в утолщение 25 стенки вышележащей трубы 15 соседней плиты. Таким образом, в сложном креплении булава соединяет утолщение 23 нижележащей трубы 15 с утолщением 25 вышележащей трубы 15, благодаря чему при нагрузках, не вызывающих вращение булавы, которые наблюдаются при посадке, получается прочное неразъемное соединение труб 15 соседних кольцеобразных рядов плит.
Трубы арматуры 15 одной плиты соединены между собой перпендикулярными им стержнями арматуры, к которым они припаяны или приварены, и вместе с которыми они образуют каркас каждой плиты.
В местах, где плиты образуют единую плоскость, отверстия в утолщениях стенок 25 выполняются посередине утолщений 25, и стенки отверстий в утолщениях 25 параллельны стенкам 21. В местах, где плиты образуют две наклоненные друг относительно друга плоскости, то есть в местах стыковки стенок 4 и 5, 5 и 6, отверстия в утолщениях стенок 25 выполняются под углом с наклоном, соответствующим оси вышележащей трубы 15, тогда стенки отверстий в утолщениях 25 расположены под углом к стенке 21 содержащей их трубы арматуры 15. В местах контакта плит под углом стенка 21 трубы арматуры 15 на концах загибается для установки в нее сужения 22 нижележащего ряда, а сами нижележащие плиты на верхних концах изогнуты, изогнуты и их выступы 27, обращенная внутрь купола поверхность которых соответствует плоскости вышележащей плиты. Соединение плит под углом показано на фиг. 4, это самое верхнее соединение фигуры (напоминаем, что оно перевернуто вверх ногами).
Диаметр купола парашюта может достигать 100 м, что необходимо для посадки крупных тяжелых грузов.
Отдельного рассмотрения требует крепление центральной трубки 8 к вершине купола парашюта (фиг. 6). Центральная трубка 8 состоит из осевой трубы 29 из металла или углепластика, покрытой теплоизоляцией 30, такой же как теплоизоляция 16 на куполе 3. Труба 29 высовывается сверху из теплоизоляции 30, и на высунутом конце нарезана резьба, соответствующая внутренней резьбе на трубе 32 в вершине купола парашюта (фиг. 6).
Вместе эти две резьбы образуют соединение 31. Плиты верхнего первого кольцеобразного ряда в составе стенки 6 образуют при состыковке в вершине парашюта отверстие, в которое вставлена труба 32. В трубе 32 в верхней ее части имеются радиальные отверстия 33, в которые вставляются высовывающиеся из плит на толщину стенок трубы 32 концы 34 труб арматуры первого кольцеобразного ряда. Диаметры стенок 21 концов 34 соответствуют диаметрам отверстий 33. Сложные крепления труб 15 к трубе 32 не применяются за недостатком места для них, поскольку диаметр отверстия между верхними концами верхнего первого ряда плит, в которое вставлена труба 32, поддерживается постоянным естественным образом. Оно не может расшириться, поскольку верхние плиты и нижележащие плиты неподвижно соединены между собой сложными соединениями.
Купол парашюта может быть разобран при необходимости в обратном порядке действий на отдельные плиты. Например, контрольная сборка может быть произведена на Земле для проверки собираемости парашюта, тогда после нее парашют разбирается обратно, и плиты грузятся в космические корабли в ракетах или в кабину космического лифта.
Для крепления спускаемых аппаратов 2 к куполу парашюта трубы арматуры 15 нижних плит боковой цилиндрической стенки 4 открываются внутренними отверстиями наружу в сторону кромки парашюта. Чтобы убрать лишние отверстия, в них вворачиваются заглушки, для этого внутренняя поверхность стенок возле наружных отверстий должна иметь резьбу, соответствующую резьбе на ножках заглушек. Заглушки имеют теплоизоляционные шляпки. В те отверстия, в которых нет заглушек, вворачиваются ушки с отверстиями для болтов. Эти ушки имеют ножки с резьбой, соответствующей резьбе в открытых концах трубок 15. На верхнем конце спускаемого аппарата 2 устанавливается цилиндрическое основание 53, которое содержит ушки с отверстиями для болтов 54 (фиг. 9). Это цилиндрическое основание 53 вворачивается в цилиндрическое отверстие с резьбой 50 в корпусе 52 перед люком 48 для входа в спускаемый аппарат 2. Ушки 54 соответствуют упомянутым ушкам на нижней кромке купола парашюта, ввернутым в открытые концы трубок 15.
Две кабины с манипуляторами подвешивают аппараты 2 под кромкой парашюта, при этом одна кабина охватывает аппарат 2 манипуляторами и поддерживает его на месте, а вторая кабина привинчивает болтами с гайками спускаемый аппарат 2 за ушки 54 к ушкам нижней кромки парашюта. Ушки на нижней кромке парашюта и на верхнем конце аппаратов 2, болты и гайки крепления имеют теплозащитный слой снаружи, поскольку при посадке, хотя аппарат 2 и заслоняет ушки от набегающего снизу воздуха или иного атмосферного газа, последний может обтекать аппарат 2 и достигать ушек, разогревая их. Ушек 54 должно быть не менее трех, чтобы груз не раскачивался при посадке.
Сборка парашюта начинается еще до обнесения станции шарами из клеенок. Сначала к концевому отсеку станции 42, который будет находиться в пространстве сборки 44, пристыковываются стопки спускаемых аппаратов 2. Затем станция обносится вышеописанным способом шарами из клеенок, в пространствах между шарами размещается газ с убывающим давлением от внутреннего к внешнему шару. Шар 43 (фиг. 7), огораживающий снаружи пространство сборки 44, покрыт изнутри ворсинками для соединения текстильной застежки. Из люка 45 на концевом отсеке 42 с борта станции подаются плиты купола парашюта, они захватываются руками манипуляторов 41 кабин 40 и переносятся к упомянутой ворсинчатой поверхности шара 43, прилепляются к ней, чтобы не разлетаться по пространству сборки 44. После этого из люка 45 подаются секции центральной трубки 8, подсоединяемой к куполу парашюта. Они сворачиваются втулочным соединением друг с другом и с корпусом станции. Для соединения с корпусом станции, точнее с корпусом 47 концевого отсека 42, в цилиндрическое отверстие 50 (фиг. 8) с внутренней резьбой в корпусе 47 перед люком 48 вворачивается манипуляторами 41 цилиндрическое расширение 51 трубы 29 центральной трубки 8. При этом целостность выдвижного кольца 49 стыковочного узла не нарушается. В конце из люка 45 концевого отсека 42 подается труба 32 и увеличенные плоскогубцы. Манипулятор 41 кладет плоскогубцы в ящик для инструментов 46 и закрепляет их там между несколькими парами пенечков грибовидной формы с упругими шляпками. Одна кабина 40 держит манипулятором 41 вершинную трубу 32 и присоединяемые к ней плиты, вторая кабина 40 отрывает по очереди плиты первого кольцеобразного ряда торцевой стенки купола 6 от шара 43, разнимая соединение текстильной застежки, и вставляет их в отверстия 33 трубки 32, а боковыми спиралями 13 и 14 друг в друга. Затем собирается второй кольцеобразный ряд, сужения трубок 22 второго ряда вставляются в открытые концы труб 15 первого ряда, а булавы труб 15 второго ряда ввинчиваются в утолщения 25 стенок 21 труб 15 первого ряда. Когда первые два ряда собраны, место сборки приобретает нераспадаемый вид, тогда трубка 32 с двумя рядами плит наворачивается на конец осевой трубы 29 в составе центральной трубки 8 купола парашюта. Далее путем просовывания спиралей 13 и 14 друг в друга и вышеописанными простым и сложным соединениями присоединяются остальные плиты купола парашюта 3. Когда собраны все стенки купола 3, устанавливаются вышеописанным способом заглушки и ушки в открытые отверстия трубок 15 на кромке парашюта. Затем по очереди отстыковываются аппараты 2 от концевого отсека 42, в каждый из них манипуляторами 41 одной кабины 40 вворачиваются цилиндрические основания 60 с ушками 61, вторая кабина 40 при этом удерживает аппарат 2 на месте, затем аппарат 2 подвешивается под кромкой парашюта, при этом одна кабина 40 манипуляторами 41 удерживает аппарат 2 под кромкой парашюта, а вторая кабина 40 вворачивает болты и гайки в ушки на нижней кромке парашюта и на аппарате 2.
Если спускаемым центральным грузом 1 является сама станция, то для сборки теплозащитного экрана запускается отдельный космический корабль, к нему пристыковывается корабль с кабинами 40 на стрелах 39, эта пара кораблей вышеописанным способом обносится парой шаров 37 и 43, далее сборка теплозащитного экрана 9 осуществляется подобно сборке купола парашюта, только трубка 8 у него очень короткая, после чего пара космических кораблей пристыковывается к открывающемуся наружу из своих шаров отсеку космической станции.
Если спускаемым центральным грузом 1 является часть космической станции, то спускаемые отсеки располагаются внутри пространства сборки между концевым отсеком 42 и станцией (концевой отсек 42 тоже входит в состав груза 1). Тогда теплозащитный экран 9 собирается аналогично сборке купола парашюта из отдельных плит на внутренней поверхности того же шара 43, на котором крепились плиты купола парашюта, в стороне от купола 3. Затем спускаемый груз 1 отстыковывается от станции и теплозащитный экран 9 за свою трубку 8 втулочным соединением приворачивается к грузу 1 с обратной стороны от парашюта. Если спускаемым грузом является часть космической станции, то пространство сборки 44 увеличено в несколько раз по сравнению с вариантом, когда садится вся станция, чтобы в нем стали возможными перемещения теплозащитного экрана и спускаемого корабля.
Перед спуском рука манипулятора 41 взрезает увеличенным ножом или увеличенными ножницами клеенки 43 и 37 по периметру купола парашюта 3. Такие же действия производятся с клеенками вокруг теплозащитного экрана, если спускается вся станция. Таким образом парашют и теплозащитный экран оказываются снаружи пространства сборки. При посадке части станции спускаемый корабль, он же груз 1, включает боковые двигатели, выхлопы которых не попадают в купол парашюта и в теплозащитный экран, и движется в сторону Земли или иной планеты.
При посадке станции разрезы производятся также напротив сопел двигателей станции, выхлопные газы которых должны быть направлены в сторону от парашюта и теплозащитного экрана.
При посадке парашют тормозится сначала выше плотных слоев атмосферы до скорости порядка 2788 м/с, чтобы предотвратить его сгорание при посадке. В спускаемых аппаратах 2 выполнены два вида сопел 56 и 62, на которых установлены двигатели 61 (фиг. 11). До достижения плотных слоев атмосферы включаются двигатели сопел 62. Эти сопла не наклоненные с вертикальным выбросом продуктов горения вдоль оси 63 со скоростью 64, чтобы не было потерь скорости из-за наличия горизонтальной составляющей. После окончания работы первых двигателей с соплами 62 спускаемые аппараты 2 не отсоединяются, чтобы растягивать купол парашюта вместо строп при посадке. Спускаемый аппарат значительно теряет в весе после окончания работы первых двигателей, поскольку большая часть топлива внутри него расходуется. Поскольку сопло 62 может расплавиться и улетучиться при посадке из-за высокой температуры при спуске, внутри спускаемых аппаратов позади сопел 62, вокруг них устанавливаются слои теплоизоляции 65, что сохраняет целостность спускаемых аппаратов и их устойчивость к нагреванию. При посадке парашют тормозится в верхних слоях атмосферы, теплозащитный слой 16 купола парашюта испаряется по мере спуска, но за ним достаточно комфортная температура, поэтому трубы 15 и стержни арматуры не плавятся, если они сделаны из металла. Испаряется и нижний слой теплозащитного экрана 9. Испаряется и слой теплоизоляции 65 аппаратов 2 (фиг. 11), внутри которых находятся одинаковые выключенные реактивные двигатели 56. Когда слой 65 испарится, за ним находится у аппарата 2 замурованное сопло 56. В замурованном сопле 56 до испарения слоя 65 находится воздух с низким давлением. После испарения слоя 65 давление воздуха или иного атмосферного газа, набегающего снизу при посадке, в сопле повышается, срабатывают датчики высокого давления, которые включают зажигание и подачу топлива, сопло начинает выбрасывать реактивную струю на нижнем участке полета. Для зажигания и подачи топлива достаточно иметь две электрические цепи. В первой цепи находятся источник питания, датчик высокого давления и катушка индуктивности с магнитом внутри, замыкающим ключ второй цепи. Во второй цепи находятся источник питания, искровой промежуток и электрическая форсунка, впрыскивающая первую порцию топлива в сопло. Когда датчик высокого давления срабатывает в ответ на давление воздуха, набегающего снизу при посадке, ключ первой цепи замыкается и вторая цепь впускает первую порцию топлива в сопло и поджигает его.
Сопло 56 наклоненное, поэтому направлена струя не вертикально вниз, а под углом 30-50° к вертикальной оси (см. наклон оси 57). Это придает устойчивость аппарату при посадке, поскольку горизонтальные составляющие 60 силы тяги 58, у симметрично расположенных попарно относительно центральной вертикальной оси купола сопел 56 аппаратов 2 направлены навстречу друг другу. С одной стороны внутри двух-трех аппаратов 2 топлива загружено меньше. Чтобы их масса была равна массе аппаратов 2 с другой стороны, для равновесия купола в эти отсеки загружается болванка, полезный груз загружать не стоит, поскольку его тяжело извлечь из упавшего парашюта с цилиндрическим основанием 53 в каждом аппарате 2. Когда аппарат с парашютом сядет на поверхность планеты, его реактивные двигатели под куполом парашюта продолжают работать, но их вертикальной составляющей сил тяги 59 недостаточно, чтобы поднять груз 1 над поверхностью планеты. Тогда взрывается заряд 10, купол парашюта взлетает над грузом 1 за счет вертикальной составляющей сил тяги 59, но поскольку с одной стороны топлива загружено меньше, реактивные двигатели с этой стороны перестают работать, парашют под действием горизонтальной составляющей 60 работающих двигателей сдвигается в сторону неработающих двигателей и опрокидывается на бок, на тот бок, где двигатели не работают. Таким образом купол парашюта падает сбоку от груза 1, не задевая его и не ломая.
Поскольку масса топлива для торможения парашюта с грузом до достижения плотных слоев атмосферы весьма велика, то спускаемые аппараты монтируются вначале без топлива, чтобы стрелы 39 их могли сдвинуть. Далее баки спускаемых аппаратов заполняются топливом по мере прилета космических кораблей, доставляющих топливо с Земли.