RU2735441C1 - Space elevator for delivery of passengers and cargoes from surface of earth or other planet to low orbit and back and method of construction thereof - Google Patents
Space elevator for delivery of passengers and cargoes from surface of earth or other planet to low orbit and back and method of construction thereof Download PDFInfo
- Publication number
- RU2735441C1 RU2735441C1 RU2019138009A RU2019138009A RU2735441C1 RU 2735441 C1 RU2735441 C1 RU 2735441C1 RU 2019138009 A RU2019138009 A RU 2019138009A RU 2019138009 A RU2019138009 A RU 2019138009A RU 2735441 C1 RU2735441 C1 RU 2735441C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipes
- pipe
- vertical
- balloons
- elevator
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G5/00—Ground equipment for vehicles, e.g. starting towers, fuelling arrangements
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Astronomy & Astrophysics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Types And Forms Of Lifts (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к наземному оборудованию для космических кораблей B64G 5/00 и к подъемникам в жилых зданиях и прочих сооружениях, приводимым в действие с помощью механических устройств, кроме тросов и канатов В66В 9/02.The invention relates to ground equipment for
(1) Известно, что Российская Федерация планирует осваивать Луну (А. Ильин Лунные планы России / ж. Новости космонавтики, 2014, вып. 12, с. 69-71). Предполагается в 2030-40-вые годы строить исследовательскую обитаемую базу на поверхности Луны вблизи ее полюса, где найдены запасы водяного льда. Известно также, что американцы, возможно, будут строить военную базу на Луне (Информационное сообщение «Новости» первого канала, 19.06.2018 г., 12-00), но скорее всего это произойдет тоже только в 2030-тые годы (И. Лисов Космический бюджет Трампа. Лунная станция вместо МКС. / ж. Новости космонавтики, 2018, вып. 5, с. 60-65).(1) It is known that the Russian Federation plans to master the Moon (A. Ilyin Lunar plans of Russia / Zh. Novosti kosmonavtiki, 2014,
Недостатком военного и исследовательского освоения Луны является то, что исследовательские и военные станции имеют пониженную рентабельность. Частичной рентабельностью обладает только добыча полезных ископаемых на Луне. В частности при нахождении необходимых залежей можно добывать редкие элементы, уран для ядерных электростанций, гелий-3 для термоядерных электростанций. Так, например, запасов урана на Земле осталось лет на 50, а количество ядерных электростанций все увеличивается. В случае создания термоядерных электростанций потребуется топливо и для них в форме, в том числе изотопов гелия. В более отдаленном будущем возможна добыча полезных ископаемых на других планетах Солнечной системы. Одновременно с лунной добычей может появиться добыча полезных ископаемых на астероидах. Добыча полезных ископаемых на других планетах - более сложная задача, чем строительство военных или исследовательских баз на других планетах. Если решить ее, то строительство военных и исследовательских баз будет решено тем более. В случае добычи полезных ископаемых на других планетах резко возрастет грузопоток между Землей и другими планетами. Для удовлетворения спроса на доставку грузов требуются более производительные средства доставки пассажиров и грузов, чем ракеты. Необходимо такие средства предложить.The disadvantage of military and research exploration of the Moon is that research and military stations have reduced profitability. Only mining on the moon is partly profitable. In particular, when finding the necessary deposits, it is possible to extract rare elements, uranium for nuclear power plants, helium-3 for thermonuclear power plants. So, for example, there are 50 years of uranium reserves on Earth, and the number of nuclear power plants is increasing. In the case of the creation of thermonuclear power plants, fuel will also be required for them in the form, including helium isotopes. In the more distant future, mining is possible on other planets of the solar system. Simultaneously with lunar mining, mining on asteroids may appear. Extraction of minerals on other planets is more difficult than building military or research bases on other planets. If we solve it, then the construction of military and research bases will be decided all the more. In the case of mining on other planets, the traffic between the Earth and other planets will sharply increase. More efficient means of delivering passengers and goods than rockets are required to meet the demand for cargo delivery. It is necessary to offer such means.
(2) Известно, что американцы собираются испытывать космический аппарат XS-P, который разрабатывает компания Boing, на выносливость: в течение 10 суток он должен будет 10 раз подряд взлететь и сесть на поверхность Земли, доставив грузы в космос (И. Афанасьев США о предстоящей войне в космосе. / ж. Новости космонавтики, 2017, вып. 7, с. 64-68). Такая нагрузка на космический аппарат им требуется на случай войны в космосе. США будут терять спутники в космосе на орбите Земли, их надо дублировать новыми спутниками того же назначения.(2) It is known that the Americans are going to test the XS-P spacecraft, which is being developed by Boing, for endurance: within 10 days it will have to take off and
Недостатком аппарата XS-P является дороговизна доставки грузов в космос по сравнению с космическими лифтами и недолговременность его использования: через 10 полетов его надо ремонтировать, иначе он потерпит аварию.The disadvantage of the XS-P apparatus is the high cost of delivering cargo to space compared to space elevators and the short-term use of it: after 10 flights it must be repaired, otherwise it will crash.
(3) Известно мое предложение складировать отработанное ядерное топливо на Луне, где не проживают люди, растения и животные (Салмин А.И. Сравнительный расчет полной эффективности захоронения ядерных отходов в разных местах. / www.science-perm.ru / Материалы первой международной научно-практической конференции «Теоретические и прикладные аспекты управления промышленностью» Пермь: Инноватика, 20.11.2016, с. 8-13). Недостатком этого предложения является ненадежность вывода контейнеров с отработанным ядерным топливом в космос, в случае аварии ракеты радиоактивные вещества разлетятся по большой территории, в том числе заселенной людьми, растениями и животными. Нужен более надежный, чем ракеты способ доставки отработанного ядерного топлива в космос.(3) My proposal is known to store spent nuclear fuel on the Moon, where people, plants and animals do not live (Salmin A.I. Comparative calculation of the total efficiency of nuclear waste disposal in different places. / Www.science-perm.ru / Materials of the first international scientific-practical conference "Theoretical and applied aspects of industrial management" Perm: Innovatika, 20.11.2016, pp. 8-13). The disadvantage of this proposal is the unreliability of the withdrawal of containers with spent nuclear fuel into space, in the event of a missile accident, radioactive substances will scatter over a large area, including populated by people, plants and animals. We need a more reliable way than rockets to deliver spent nuclear fuel into space.
(4) Известен космический аппарат для суборбитального туризма (И. Афанасьев Самолет-носитель «Птица Рух» пробежался по полосе. / ж. Новости космонавтики, 2018, вып. 2, с. 52-55). Аппарат «New Shepard» компании «Blue Origin» выполнил первый полет, доставив капсулу с окнами и манекеном человека на суборбитальную высоту.(4) There is a known spacecraft for suborbital tourism (I. Afanasyev The carrier aircraft "Bird Rukh" ran along the runway./w. News of Cosmonautics, 2018,
Недостатками суборбитального туризма с помощью ракет являются: 1) большая дороговизна билета на суборбитальный полет, который доступен только для весьма богатых людей; 2) кратковременность пребывания туриста в космосе, он не успевает насладиться состоянием невесомости, а ему уже надо возвращаться.The disadvantages of suborbital tourism using rockets are: 1) the high cost of a ticket for a suborbital flight, which is available only to very wealthy people; 2) the short duration of the tourist's stay in space, he does not have time to enjoy the state of weightlessness, and he already has to return.
(5) Известно, что в настоящее время спроектированы и даже испытаны космические аппараты для поиска и уборки космического мусора с орбит Земли (И. Черный Куарону и не снилось … Разгрести «орбитальную свалку». / ж. Новости космонавтики, 2017, вып. 6, с. 50-52).(5) It is known that at present, spacecraft have been designed and even tested for the search and removal of space debris from the Earth's orbits (I. Cherny Kuaron never dreamed of ... To clean up the "orbital dump." / Zh. News of Cosmonautics, 2017,
Эти аппараты имеют три недостатка: 1) на ловлю космического мусора требуется много топлива, доставка которого на орбиту стоит очень дорого, 2) доставка космического мусора на Землю для вторичного использования его деталей, стоит очень дорого, перерабатывать космический мусор в новые радиодетали и новые космические аппараты прямо в космосе стоит астрономически дорого, 3) сталкивать космический мусор с орбиты на поверхность Земли - означает терять доход от вторичного использования его деталей.These devices have three drawbacks: 1) catching space debris requires a lot of fuel, the delivery of which to orbit is very expensive, 2) delivery of space debris to Earth for reuse of its parts is very expensive, processing space debris into new radio components and new space spacecraft right in space is astronomically expensive, 3) pushing space debris from orbit to the surface of the Earth means losing income from the recycling of its parts.
(6) Известны аппараты для продления ресурса спутников компании Intelsat (И. Афанасьев Орбитальный автосервис. / ж. Новости космонавтики, 2018, вып. 3, с. 70-71). Эти спутники выполняют следующие работы: 1) осмотр с последующим предоставлением владельцу данных о состоянии его космического аппарата, 2) дозаправка спутника компонентами топлива и сжатыми газами, 3) сравнительно простые ремонтные операции, например, раскрытие несработавших антенн, панелей солнечных батарей и других элементов, 4) транспортировка космического аппрата с одной орбиты на другую, изменение его положения на целевой орбите, 5) увод «мертвых» спутников на орбиту захоронения, сведение с орбиты (очистка околоземного пространства от мусора).(6) There are known devices for extending the resource of satellites of the Intelsat company (I. Afanasyev Orbital car service. / Zh. News of Cosmonautics, 2018,
Недостатками упомянутых аппаратов являются 1) невозможность осуществить с их помощью сложный ремонт космического аппарата, требующий вмешательства человека и быстрой доставки запчастей с Земли, 2) необходимость подвозки топлива ракетами с поверхности Земли, что удорожает заправку.The disadvantages of the aforementioned vehicles are 1) the impossibility of carrying out complex repairs of the spacecraft with their help, which requires human intervention and the rapid delivery of spare parts from the Earth, 2) the need to transport fuel by rockets from the Earth's surface, which makes refueling more expensive.
(7) Известны тросовые высокоорбитальные и лунные космические лифты (статья «Космические лифты» в журнале «Юный техник» 1981, вып. 6, с. 52,; Ю. Арцутанов В космос на электровозе. / газета «Комсомольская правда» 31.07.1960 г., Воскресное приложение; А. Кларк Фонтаны рая.; А. Майборода Электромагистрали … в космос. / ж. Техника молодежи, 1984, вып. 5, с. 32-35; Моисеенко А.В. В космос - на лифте. / г. Комсомольская правда, Клуб любознательных, 4-10 марта 2005, с. 8-9; С.И. Славин Сто великих тайн космонавтики. М.: Вече, 2012, с. 157-165; С.Н. Зигуненко Сто великих достижений в мире техники. М.: Вече, 2012, с. 149-154; Транспортная система Земля-Луна / Патент на изобретение РФ №121233 по заявке №2011153485/11 от 27.12.2011; Космический лифт / Патент на полезную модель РФ №85447 по заявке 2008150810/22 от 23.12.2008; Способ получения высокопрочного и высокомодульного углеродного волокна / Патент на изобретение РФ №2343235 по заявке 2007130808/04 от 14.08.2007 г.). Суть конструкции тросовых лифтов в том, что нить из углеродных нанотрубок соединяет поверхность Земли с геостационарным спутником на высокой орбите на высоте порядка 100000 км или с поверхностью Луны. При этом спутник или Луна служат противовесом, центробежная сила поддерживает трос в расправленном состоянии. Вдоль троса движется каретка с грузом за счет электроэнергии, подаваемой по тросу. Изначальным прототипом всех тросовых лифтов был лифт К.Э. Циолковского. В. Арцутанов предложил для строительства лифтов использовать пауков для плетения удерживающей тросы лифта паутины, но конструкцию пауков он не уточнил.(7) Known high-orbit tether and lunar space elevators (article "Space elevators" in the magazine "Young Technician" 1981,
Недостатками тросовых лифтов являются 1) малая толщина нити, которая не позволяет поднимать тяжелые грузы, 2) отсутствие ограждений от ветра, который может сорвать груз, 3) отсутствие защиты пассажиров от радиации в радиационных поясах Земли, 4) отсутствие высокоскоростных технологий синтеза сотен тысяч километров нанотрубок в космосе, 5) долгий путь груза по тросу, который даже при высоких скоростях потребует много времени.The disadvantages of cable elevators are 1) the small thickness of the thread, which does not allow lifting heavy loads, 2) the absence of wind fences, which can disrupt the load, 3) the lack of protection of passengers from radiation in the radiation belts of the Earth, 4) the lack of high-speed technologies for the synthesis of hundreds of thousands of kilometers nanotubes in space, 5) a long path of the load along the cable, which even at high speeds will take a lot of time.
(8) Известно устройство для защиты объекта в космическом пространстве (по патенту на изобретение СССР №1709899 по заявке №4613067/23 от 16.11.1988 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, при этом каждый слой оболочки соединен с соседним слоем оболочки по меньшей мере четырьмя соединительными элементами. Кроме того, каждый слой оболочки выполнен из материала, не препятствующего проникновению электромагнитных волн, или, наоборот, один из слоев может быть проницаем для электромагнитных волн. Кроме того, каждый слой оболочки выполнен в виде наружных пленок и расположенной между ними несущей ткани. Кроме того пространства между объектом и внутренним слоем оболочки и между слоями оболочки заполнены инертным газом. Недостатком описанных оболочек является малый арсенал средств, в которых такие оболочки применяются в форме свободно летающих космических аппаратов и космических станций. Станции, прикрепленные к вершине космических лифтов пока в этот арсенал не входят, поскольку не предложено промышленно применимых моделей космических лифтов. Также в описанном изобретении не раскрывается, как формировать вокруг космического аппарата описанные надувные оболочки.(8) A device is known for protecting an object in outer space (according to USSR patent No. 1709899 according to application No. 4613067/23 dated November 16, 1988,
(9) Известен способ формирования описанных в пункте 8 надувных оболочек вокруг космической станции, включенный в способ монтажа в космосе изначально раскрытого твердого термостойкого бесстропового парашюта для многотонных грузов, спускаемых с орбиты планеты (Патент на изобретение РФ №2643307 по заявке на изобретение №2015157317/11(088427) от 30.12.2015). Сокращенная цитата из заявки приводится ниже:(9) There is a known method of forming the inflatable shells described in
«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 пункте» 8 «заявкой, с той лишь разницей, что внутрь шаров помещается межпланетная космическая станция. 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.» «… с другого конца станции» «должен быть отсек, который ведет наружу» внешнего «шара, чтобы космические корабли могли пристыковаться к станции снаружи. На наружном шаре из клеенки располагаются солнечные батареи, 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».“It is advisable to use as a radiation protection balls of oilcloth inserted into each other with air or other gases absorbing solar radiation (such as hydrogen and helium) between the oilcloths with increasing pressure from the center to the periphery. Oilcloth means two layers of film with a carrier fabric between them. I am not inventing anything new in comparison with the application mentioned in the prior art in paragraph "8", with the only difference that an interplanetary space station is placed inside the balls. The premises of the station inside the central sphere are the most protected from radiation, the premises of the station, which lead to the outer balloons of the station, are less protected from radiation, and the cosmonauts will stay in them for a limited time. " “… From the other end of the station” “there must be a compartment that leads outward” of the outer “sphere, so that spaceships can dock to the station from the outside. On the outer ball made of oilcloth, there are solar panels, which also look like a multilayer oilcloth and are attached to it while still on Earth. During installation, the balls made of oilcloths are sewn from separate canvases, unrolled from rolls, by astronauts in spacesuits. In this case, the lateral edges of adjacent webs are bent towards each other and either glued and stitched with a stapler, or soldered to each other with heated tongs. The folds of the front and rear edges of the rolls are also glued or soldered to the station body. When all the rolls are attached to the station at both ends, their glued or soldered bends are wrapped by a cable around the station body, the ends of the cable are screwed with a sleeve connection to each other. The cable presses the bends of the canvases to the station body. To prevent the rolls from unfolding when fastening the side edges of the canvases, U-shaped clamps are inserted into them, which press the outer layer of the oilcloth to the innermost one in the central hole of the roll. On the ships of the station there are gas conduits leading to the outside of the ships, to which gas cylinders are connected from the inside, which is released outside between the balls until the pressure is reached, which is measured by pressure gauges located opposite the windows outside the station in the inter-ball rooms. To fill the room outside the station inside the central ball, you can use water or other liquid, which is pumped out by pumps from cylinders inside the station. Cables are pulled between the balls: on the ball, which is closer to the center, the bends of the canvases are pierced by the middle of the cable, and the two ends of the cable, containing rings similar to key rings, are attached by rings to the bends of the canvases of the neighboring ball, which is further from the center. The holes in the bends of the canvases around the places where the cable and rings are pierced contain a metal edging, which is made on Earth and is located at the curved edges of all canvases at equal distances. In places where the bends of the canvases are on opposite sides of the balls, for fastening the cables there are tabs with a metal edging, which are a continuation of the folded edges of the canvases and are laid between the curved side edges of the canvases, protruding from the other side of the bend. For the cosmonauts to move inside the balls and outside along the paths along the unrolled rolls, rows of parallel strips are sewn to the oilcloth on Earth, forming paths along which the cosmonaut can move, like ladders, turning his hands over. By foot-strips we mean strips of fabric sewn from both ends to the oilcloth, with sealed with glue the places of thread penetration. "
Недостатком способа формирования многослойной оболочки является его использование только на свободно летающих космических станциях.The disadvantage of the method for forming a multilayer shell is its use only on free-flying space stations.
(10) Известен стратостат-парашют (С.В. Ревзин Стратостат-парашют. Свердловск-Москва: Гидрометеоиздат, 1946), включающий газовый баллон, подвеску, гондолу, подвесное кольцо, подвесной пояс, стартовый пояс, шахту, кольцо шахты, криволинейные аппендиксы, газовый клапан, разрядник. Его недостатки не обсуждаются, он приведен в качестве примера стратостата, элементы которого могут быть использованы в стратостатах при монтаже лифта.(10) Known stratospheric balloon parachute (S.V. Revzin Stratostat-parachute. Sverdlovsk-Moscow: Gidrometeoizdat, 1946), including a gas cylinder, suspension, gondola, suspension ring, suspension belt, starting belt, shaft, shaft ring, curvilinear appendixes , gas valve, spark gap. Its disadvantages are not discussed, it is given as an example of a stratospheric balloon, the elements of which can be used in stratospheric balloons when installing an elevator.
(11) Известен земле-лунный комплекс (по патенту на изобретение РФ №3244973, по заявке №200711300/11 от 27.03.2007 г., B64G 9/00? D64G 1/14), который содержит Земле-космический подъемник и ЗемлеЛунный модуль. Земле-космический подъемник выполнен в виде 103 выдвижных цилиндрических секций. Секции имеют стабилизирующие вертикальный подъем винты с обручами в количестве 101 штук и диаметром от 450 до 480 метров, смонтированные вертикально в земле на глубину 1300 метров в железобетонном корпусе. В корпусе также имеются резервуары, наполненные сжиженным природным газом с камерами высокого давления, подающими в нижнюю часть подъемных цилиндров давление газов и пара до 300 атмосфер. ЗемлеЛунный модуль с четырьмя передвигающимися опорами имеет цилиндрическую форму 50 метров в диаметре с конусообразной вершиной 25 метров и массой 10000 тон. Модуль разделен внутренними переборками на отсеки, имеющие пространство для размещения парашюта, маневровых двигателей, жилых помещений, запасов воды и кислорода, складских нужд, специального оборудования, топливных баков, водородной электросиловой установки, маршевых двигателей и лунных роботов. Модуль также оснащен грузовым лифтом с подъемной амортизирующей стойкой.(11) The known earth-lunar complex (according to the patent for the invention of the Russian Federation No. 3244973, according to the application No. 200711300/11 from 27.03.2007,
Недостатком земле-лунного комплекса является необходимость работы со сжиженным природным газом, что удорожает каждый его подъем. Кроме того, в заявке не учитывается барометрическая формула, согласно которой давление в вертикальном столбе воздуха в поле тяжести Земли растет экспоненциально. Чтобы создать наверху комплекса достаточное давление газа для подъема десятков тонн грузов, требуется астрономическое давление внизу, которое не выдержит ни один материал телескопической трубы. Получается, что это изобретение промышленно не применимо.The disadvantage of the earth-lunar complex is the need to work with liquefied natural gas, which increases the cost of each rise. In addition, the application does not take into account the barometric formula, according to which the pressure in a vertical air column in the Earth's gravity field grows exponentially. To create sufficient gas pressure at the top of the complex to lift tens of tons of cargo, an astronomical pressure is required below, which no telescopic tube material can withstand. It turns out that this invention is not industrially applicable.
(12) Известно андрогинное устройство для стыковки космических аппаратов (по заявке на изобретение СССР №3201713/11 от 13.06.1988, по патенту на изобретение РФ №2059542, B64G 1/64), содержащее корпус, выдвижное кольцо с направляющими выступами и замками сцепки и амортизационно-приводную систему кольца, отличающееся тем, что с целью повышения надежности стыковки аппаратов преимущественно больших масс и габаритов и упрощения устройства за счет повышения удельной энергоемкости амортизационной системы, в нем амортизационно-приводная система кольца выполнена в виде нескольких независимых пневматических амортизаторов с внешними фланцами, присоединенных на карданных шарнирах к кольцу и корпусу устройства, амортизаторы подвижно установлены в гильзах с расширенными торцами, взаимодействующими с закрепленными в корпусе пятами, в гильзах установлены пневмоцилиндры, снабженные плавающими поршнями, и выполнены продольные расточки, в которые установлены пружинные толкатели, причем толкатели и пневмоцилиндры снабжены штоками, взаимодействующими с фланцами амортизаторов, а полости амортизаторов и пневмоцилиндров через запорную арматуру соединены с источниками высокого и низкого давлений воздуха аппарата.(12) Known androgynous device for docking spacecraft (according to the application for the invention of the USSR No. 3201713/11 dated 06/13/1988, according to the patent for the invention of the Russian Federation No. 2059542,
Недостатком описанного стыковочного устройства является его использование только на свободно летающих космических станциях, возможно расширить арсенал средств, где оно применяется, применив на космических станциях, закрепленных на вершине космического лифта.The disadvantage of the described docking device is its use only on free-flying space stations; it is possible to expand the arsenal of means where it is used by using it on space stations attached to the top of the space elevator.
(13) 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.(13) Known combined aircraft lighter than air (according to the patent for invention of the Russian Federation No. 2318697 on application No. 2006104265/11 dated 13.02.2006,
Недостатки аппарата не обсуждаются, он приведен в качестве примера устройства манипулятора копирующего типа, управляемого из кабины водителя. Возможно расширить арсенал средств, в которых используются подобные манипуляторы.The disadvantages of the apparatus are not discussed, it is given as an example of a copy-type manipulator device controlled from the driver's cab. It is possible to expand the arsenal of tools that use such manipulators.
(14) Известно хранилище для футляров с информацией, синхронизирующее дополнительное смешанное лазерное освещение с работой зоны интенсивного развития техники и носовые опоры солнцезащитных очков. (Патент на изобретение РФ №2615822 по заявке на изобретение №2015118739/11(029078) от 19.05.2015). Изобретение представляет из себя регулируемую осветительную систему, размещенную на ветроломах, ограждающих космический лифт от ветра. Предполагается, что внутри ограждения из ветроломов находится кроме космического лифта промышленная зона интенсивного развития техники.(14) A storage for information cases is known that synchronizes additional mixed laser illumination with the work of the hot area and the nose pads of sunglasses. (Patent for invention of the Russian Federation No. 2615822 for application for invention No. 2015118739/11 (029078) dated 19.05.2015). The invention is an adjustable lighting system placed on windbreaks that shield the space elevator from the wind. It is assumed that, in addition to the space elevator, an industrial zone of intensive technology development is located inside the windbreak fence.
Недостатки данного изобретения не обсуждаются, в нем описана конструкция ветролома, но не описана конструкция космического лифта, которую такие ветроломы с осветительной системой ограждают, что делает заявку неполной.The disadvantages of this invention are not discussed, it describes the structure of the windbreaker, but does not describe the structure of the space elevator, which such windbreakers with a lighting system enclose, which makes the application incomplete.
(15) Известно, что получен сплав стали, в 5-8 раз более прочный, чем обычная сталь, содержащая углерод, азот или бор (Российские ученые повысили прочность стали с помощью лазера и наночастиц. / www.sib-science.info/ институты/ новости сибирской науки; Российские ученые повысили прочность стали с помощью лазера и наночастиц. / www.sbras.info/ Наука в Сибири, издание сибирского отделения Российской Академии наук.). Группа краснодарских и московских ученых под руководством Александра Елецкого научилась в 5 раз повышать прочность стали по сравнению с наиболее распространенной технической сталью путем добавления в сталь наноуглеродной сажи и оксида графита и обработки поверхности стали лазерным излучением и пучком электронов. При добавлении в обрабатываемую таким способом сталь фуллеренов ее прочность увеличивается в 8 раз. Кроме прочности получены еще следующие эффекты: 1) сокращение технологического процесса обработки стали, поскольку при такой обработке нет деформации, 2) на 20-30% уменьшается коэффициент трения материала в условиях сухого контакта с поверхностью. (В России научились в 5 раз увеличивать твердость стали / www.welemudr.mirtesen.ru). Наибольшая глубина упрочненного слоя до 1 мм достигается при обработке поверхности стали электронным пучком.(15) It is known that a steel alloy obtained is 5-8 times stronger than ordinary steel containing carbon, nitrogen or boron (Russian scientists have increased the strength of steel using a laser and nanoparticles. / Www.sib-science.info/ institutes / news of Siberian science; Russian scientists have increased the strength of steel using a laser and nanoparticles. / www.sbras.info/ Science in Siberia, published by the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences.). A group of Krasnodar and Moscow scientists led by Alexander Yeletsky learned how to increase the strength of
Развитие этого метода обработки стали привело к появлению износостойких сталей после облучения их ионами (Российские ученые нашли способ улучшить свойства стали в 100 раз. / www.trashbox.ru. 31.08.2019 г.). Износостойкость металла после его облучения пучками заряженных частиц повышенной плотности, потоками плазмы и лазерным излучением увеличивалась в 100 раз.The development of this method of steel processing led to the appearance of wear-resistant steels after their irradiation with ions (Russian scientists have found a way to improve the properties of steel by 100 times. / Www.trashbox.ru. 31.08.2019). The wear resistance of the metal after its irradiation with beams of charged particles of increased density, plasma flows and laser radiation increased 100 times.
Недостатком описанного способа получения прочной стали является то, что в виду его недавнего изобретения, еще мал арсенал средств, где он применяется. Его недостатком также является то, что если из него сделать гладкие колеса, то при движении по гладкой вертикальной дорожке, сделанной тоже этим способом, эти колеса будут проскальзывать из-за сниженного трения.The disadvantage of the described method for producing strong steel is that, in view of its recent invention, the arsenal of means where it is used is still small. Its disadvantage is that if smooth wheels are made of it, then when driving on a smooth vertical track, made in this way, these wheels will slip due to reduced friction.
(16) Известен материал - графен, который в 10 раз прочнее стали и составляет 5% от ее плотности (Ученые создали материал в 10 раз прочнее стали. / www.zen.yandex.ru, 12.08.2019 г.). В Массачусетсом технологическом институте на 3D-принтере из хлопьев графена напечатали дырчатый образец.(16) A known material is graphene, which is 10 times stronger than steel and is 5% of its density (Scientists have created a material 10 times stronger than steel. / Www.zen.yandex.ru, 12.08.2019). At Massachusetts Institute of Technology, a perforated sample was 3D printed from graphene flakes.
Недостаток дырчатого образца в том, что в местах нахождения дырок материал наиболее уязвим для растрескивания в случае избыточных нагрузок.The disadvantage of a perforated sample is that at the locations of the holes, the material is most vulnerable to cracking in case of excessive loads.
(17) Известен жемчужный пластик, который в 14 раз прочнее стали и в 8 раз легче ее («Жемчужный пластик» в 14 раз прочнее стали. / www.zen.yandex.ru, 18.09.2019 г.). В университете Баффало разработали пластик, основу которого составляет сверхвысокомолекулярный полиэтилен высокой плотности (СВМПЭ), который уложен подобно молекулам жемчуга в виде черепицы, внахлест. Материал поглощает энергию удара, деформируясь, у материала высокая теплопроводность, материал легче обрабатывать, чем сталь. Американские военные им заинтересовались с точки зрения изготовления из него бронежилетов и шлемов для защиты от пуль.(17) There is a known pearl plastic, which is 14 times stronger than steel and 8 times lighter ("Pearl plastic" is 14 times stronger than steel. / Www.zen.yandex.ru, September 18, 2019). The University of Buffalo has developed a plastic based on ultra-high-molecular-weight high-density polyethylene (UHMWPE), which is stacked like pearl molecules in the form of tiles, overlapping. The material absorbs impact energy, deforming, the material has a high thermal conductivity, the material is easier to process than steel. The American military became interested in him in terms of making body armor and helmets from it to protect against bullets.
Недостаток материала в том, что предложено слишком мало способов его применения, особенно в мирной промышленности.The disadvantage of the material is that there are too few ways to use it, especially in the civilian industry.
(18) Известно подъемное устройство (по заявке на изобретение Франции FR 2979617 от 8.03.2013 г.), включающее две электромагнитные пушки на стационарной орбите над полюсом Земли, одна пушка для регулирования высоты первого космического аппарата, вторая - для ускорения запускаемых с борта первого космического аппарата вторых космических аппаратов, с Земли к упомянутому космическому аппарату протянуты кабели электропроводки с внутренними ребрами заполненными газом, которые заякорены на поверхности Земли или в океане. Недостатками описанной конструкции является то, что 1) внутренние ребра, заполненные газом будут иметь подъемную силу только до высоты 53 км (рекорд полета стратостата), вышележащий кабель будет столь тяжел, что рухнет под силой собственного веса, 2) направление нижней мощной электромагнитной пушки в сторону поверхности Земли будет вызывать в атмосфере Земли электрические явления, которые будут влиять на погоду, которая в настоящее время и так неустойчивая, 3) второй космический аппарат запускается не с Земли, а с борта другого космического аппарата, следовательно второй космический аппарат на орбиту Земли еще надо доставить, что снижает ценность описанной конструкции.(18) A lifting device is known (according to the application for an invention of France FR 2979617 of 03/08/2013), which includes two electromagnetic guns in a stationary orbit above the Earth's pole, one gun for adjusting the height of the first spacecraft, the second for accelerating those launched from the first of the spacecraft of the second spacecraft, from the Earth to the said spacecraft there are cables of electrical wiring with internal ribs filled with gas, which are anchored on the surface of the Earth or in the ocean. The disadvantages of the described design are that 1) the inner ribs filled with gas will have a lifting force only up to an altitude of 53 km (record of the stratospheric balloon flight), the overlying cable will be so heavy that it will collapse under its own weight, 2) the direction of the lower powerful electromagnetic gun in side of the Earth's surface will cause electrical phenomena in the Earth's atmosphere that will affect the weather, which is currently unstable, 3) the second spacecraft is launched not from the Earth, but from another spacecraft, hence the second spacecraft into the Earth's orbit must be delivered, which reduces the value of the described design.
(19) Известен ядерный буксир с ядерным двигателем (Ядерные реакторы в космосе: Транспортно-энергетический модуль. / www.habr.com, 13.07.2015), имеющий суммарную тягу маршевых двигателей 18 Н в течение 10 лет, массой 6800 кг, в разложенном виде имеющий габариты 53,4 м × 21,6 м × 21,6 м, рабочим телом являются аргон и ксенон в соотношении 78%: 22%, который предполагается выводить на орбиту с помощью ракеты «Ангара-А5». Также известен другой ядерный буксир с ядерным ракетным двигателем (Разработка в России ядерного буксира продолжается/masterok.livejournal.com), работающий на водороде, расчитан на 4000 с работы при 10 включениях реактора, вырабатывает удельный импульс 975 с, может добраться до Плутона за 2 месяца, израсходовав 75 т топлива. Достоинством таких аппаратов является то, что для их работы не нужно тянуть кабели с поверхности Земли, электроэнергия вырабатывается на борту буксиров.(19) A nuclear tug with a nuclear engine is known (Nuclear reactors in space: Transport and power module. / Www.habr.com, 07/13/2015), which has a total thrust of propulsion engines of 18 N for 10 years, weighing 6800 kg, decomposed It has dimensions of 53.4 mx 21.6 mx 21.6 m, the working medium is argon and xenon in the
Недостатками таких ядерных буксиров является необходимость доставлять им топливо на орбиту. В случае строительства космического лифта возможен взаимовыгодный обмен: в лифте для них доставляют топливо, а они буксируют космические аппараты, отстыковавшиеся от лифта, что увеличивает возможность их применения. Но запасы инертных газов на Земле ограничены, а исчерпание запасов водорода, если его добывать из воды, может привести к обезвоживанию планеты. Поэтому для массовых полетов в космос по 1000 запусков в год придется придумывать более совершенную технику. Но пока она не придумана придется пользоваться тем, что предложено.The disadvantage of such nuclear tugs is the need to deliver fuel to them into orbit. In the case of the construction of a space elevator, a mutually beneficial exchange is possible: fuel is delivered to them in the elevator, and they tow the spacecraft that have undocked from the elevator, which increases the possibility of their use. But the reserves of inert gases on Earth are limited, and the depletion of hydrogen reserves, if extracted from water, can lead to dehydration of the planet. Therefore, for mass flights into space, 1000 launches per year, it will be necessary to come up with more advanced technology. But until it is invented, you will have to use what is proposed.
(20) Известен наружный каркас из тросов для аэростата и транспортируемой им конструкции (Патент на полезную модель РФ №63318 по заявке №2006142889/22 от 4.12.2006 г.), внутри которого заключены аэростатическая оболочка с подъемным газом и транспортируемый строительный блок, охваченный сверху и с боков этой оболочкой, и который содержит простые крюки и двойные крюки с отверстиями и болтами, ввинченными в эти отверстия, отличающийся тем, что содержит вертикальные и горизонтальные обручеобразные тросы, образующие клетчатый футляр, вертикальные тросы снизу конструкции подвернуты так, что образуют малую и большую петли, малая петля углублена в дно конструкции вместе с приклеенной к ней оболочкой и охватывает строительный блок, закрепленный на крюках и двойных крюках соответственно сверху и снизу, малая петля соединена внизу в основании в единое целое крюками, вдетыми в петли, большая петля охватывает аэростатическую оболочку снаружи, при этом строительный блок охвачен аэростатической оболочкой еще и снизу, при этом крюки, двойные крюки и петли закреплены основаниями на вертикальных тросах, болты в отверстиях крюков имеют резьбу только на концах с возможностью перекрывания выхода с крюков одетых на них петель или колец тросов, концы крюков затуплены.(20) An outer frame made of cables for a balloon and the structure transported by it is known (Patent for a useful model of the Russian Federation No. 63318 on application No. 2006142889/22 dated December 4, 2006), inside which an aerostatic envelope with lifting gas and a transported building block are enclosed from above and from the sides of this shell, and which contains simple hooks and double hooks with holes and bolts screwed into these holes, characterized in that it contains vertical and horizontal hoop-shaped cables forming a checkered case, vertical cables from the bottom of the structure are tucked so that they form a small and a large loop, the small loop is deepened into the bottom of the structure together with the shell glued to it and covers the building block, fixed on hooks and double hooks, respectively from above and below, the small loop is connected at the bottom at the base into a single whole by hooks threaded into the loops, the large loop covers aerostatic envelope on the outside, while the building block is enveloped in aerostatic envelope also from below, while the hooks, double hooks and loops are fixed with bases on vertical cables, the bolts in the holes of the hooks are threaded only at the ends with the possibility of overlapping the exit from the hooks of the loops or rings of the cables on them, the ends of the hooks are blunt.
Недостатки футляра из тросов не обсуждаются, он полезен для прикручивают к грузу больших баллонетов, возможно увеличить количество конструкций, где он применяется.The drawbacks of the cable case are not discussed, it is useful for screwing large ballonets to the load, it is possible to increase the number of structures where it is used.
(21) Известен керамический солнечный экран изучавшего Меркурий космического аппарата «Messenger» (И. Соболев Прощание с Меркурием. / ж. Новости космонавтики, 2015, вып. 6, с. 59-61), защищавший бортовую аппаратуру и научные инструменты от испепеляющего излучения Солнца: его внешняя поверхность нагревалась до 300°С, но в тени за щитом сохранялась комфортная для аппаратуры температура +20°С.(21) Known is a ceramic solar screen of the Messenger spacecraft that studied Mercury (I. Sobolev Farewell to Mercury. / Zh. News of Cosmonautics, 2015,
Недостатки экрана не обсуждаются, он может быть более широко применен в системах охлаждения космических аппаратов.The disadvantages of the screen are not discussed; it can be more widely used in spacecraft cooling systems.
(22) Известно предложение о направлении исследований для создания аппарата для добычи гелия и других газов из атмосфер планет Солнечной системы (Салмин А.И. Задача создания 3D-поезда для добычи гелия, водорода, углекислого газа и других газов из верхних слоев атмосферы планет / ежемесячный международный научный журнал «Research science» Словакия, Банска Быстрица, 2019, вып. 5, с. 17-25), предлагается создать сверхпроводящие материалы, сохраняющие сверхпроводимость в интервале температур от -100°С до +600°С, тогда возможно строительство разветвленной всасывающей трубы, каждая секция которой имеет вентилятор и сопла для сброса атмосферного газа с созданием реактивной подъемной силы, в каждую секцию впадает одна или четыре секции так, что труба разветвляется от одной трубы сверху до многих тысяч труб снизу, секции снабжены солнечными батареями. Собранный трубой газ закачивается в многооболочечные шары, доставляется в сцепках шаров на орбиту Земли, откуда шары спускаются на Землю космическим лифтом, где атмосферный газ планеты разделяется на составляющие его газы, которые используются. Доставка шаров с газом обеспечивает загрузку космического лифта работой, чтобы он не простаивал.(22) There is a proposal on the direction of research to create an apparatus for the extraction of helium and other gases from the atmospheres of the planets of the solar system (Salmin A.I. The problem of creating a 3D train for the extraction of helium, hydrogen, carbon dioxide and other gases from the upper layers of the planetary atmosphere / monthly international scientific journal "Research science" Slovakia, Banska Bystrica, 2019,
Недостатком описанного способа добычи газов является то, что требуется строительство космического лифта на Земле, чтобы способ был действенен. Конструкцию работоспособного лифта надо предложить.The disadvantage of the described method of gas extraction is that the construction of a space elevator on Earth is required for the method to be effective. The design of a workable elevator should be proposed.
(23) Известен робот FEDOR (Final Experimental Demonstration Object Research) (Робот Федор: особенности, характеристики, назначение. / www.robo-sapiens.ru, 12.10.2019 г.; И. Афанасьев «Федор» летит на МКС. / ж. Русский космос, 2019, вып. 9, с. 2-9), робот российского производства, способный делать многое из того, что умеют люди: ходить, как люди, подниматься по лестнице, преодолевать полосу препятствий, водить автомобиль, ползать на четвереньках, садиться на шпагат, стрелять с двух рук по мишеням, работать пилой и болгаркой, делать уколы, донести человека до машины и отвезти его в больницу. Изначально он предназначен для спасения людей для МЧС и пожарной службы. Робот оснащен двумя камерами, тепловизором, микрофоном, GPS, ГЛОНАСС, полутора десятками дальномерных лазеров и специальной системой для определения положения тела. Он узнает типовые предметы и инструменты, различает препятствия. 22.08.2019 г. Робот Федор летал в космос, находился на МКС 17 суток (Космический полет робота «Федора». / www.ria.ru, 22.08.2019 г.). Робот может управляться дистанционно человеком, одевшим очки дополненной реальности, копируя его движения.(23) The known robot FEDOR (Final Experimental Demonstration Object Research) (Robot Fedor: features, characteristics, purpose. / Www.robo-sapiens.ru, 12.10.2019; I. Afanasyev "Fedor" flies to the ISS. / F . Russian space, 2019,
Недостатком робота Федора является малое количество его применений, необходимо расширить количество способов его применения.The disadvantage of the Fedor robot is the small number of its applications; it is necessary to expand the number of ways to use it.
(24) Известна выхлопная труба завода (К. Васильев Трубы XX века / ж. Юный техник, 1981, вып. 4, с. 32), состоящая из шланга с большим шаром на конце, в верхней части шара есть отверстие, горячий заводской дым надувает шар и поднимает на большую высоту, отводя вредный воздух, выходящий из отверстия в шаре, на большую высоту, где он и остается, позволяя людям внизу свободно дышать.(24) Known exhaust pipe of the plant (K. Vasiliev Pipes of the XX century / Zh. Young technician, 1981,
Недостатком трубы с шаром является отсутствие дополнительного полезного груза, который поднимает шар.The disadvantage of the ball pipe is that there is no additional payload that lifts the ball.
(25) Известны методы поглощения и переработки углекислого газа из атмосферы, что снижает парниковый эффект, в частности это следующие методы:(25) There are known methods of absorption and processing of carbon dioxide from the atmosphere, which reduces the greenhouse effect, in particular, these are the following methods:
1) финские ученые запатентовали микроорганизм, который перерабатывает углекислый газ в белок для пищевой промышленности, не менее эффективный, чем соевые белки с затратами воды в десятки раз меньше, чем при выращивании сои (В Финляндии научились создавать белки из воздуха. Шутка? Нет. Просто XXI век уже наступил / www.александрсинявский.рф, 27.09.2019 г.);1) Finnish scientists have patented a microorganism that converts carbon dioxide into protein for the food industry, no less effective than soy proteins with a water consumption ten times less than growing soy (In Finland they learned how to create proteins from the air. Is it a joke? The XXI century has already come / www.aleksandrsinyavsky.rf, 09/27/2019);
2) американские физики создали солнечные батареи, перерабатывающие углекислый газ в углеводородное топливо - метанол и другие горючие спирты, используя энергию света и воду (Физики создали солнечные батареи, преобразующие углекислый газ в топливо. / www.ria.ru, 28.07.2016 г.; «Искусственные листья» и биотопливо / ж. Наука и жизнь, 2019, вып.9);2) American physicists have created solar panels that convert carbon dioxide into hydrocarbon fuel - methanol and other combustible alcohols, using the energy of light and water (Physicists have created solar panels that convert carbon dioxide into fuel. / Www.ria.ru, 28.07.2016. ; "Artificial leaves" and biofuels / Zh. Science and Life, 2019, issue 9);
3) американские ученые из Массачусетского технологического института создали литиево-углекислотную батарейку с большим количеством циклов перезарядки (Р. Фадеев Ученые создали аккумуляторы на основе углекислого газа / www.4pda.ru, 10.11.2019 г.);3) American scientists from the Massachusetts Institute of Technology have created a lithium-carbon dioxide battery with a large number of recharge cycles (R. Fadeev Scientists have created batteries based on carbon dioxide / www.4pda.ru, 11/10/2019);
4) канадский бывший сантехник создал стартап, в котором углекислый газ преобразуется в калийную соль для мыла и других гигиенических средств и для удобрения и фармацевтической промышленности (Стартап бывшего водопроводчика помогает превращать углекислый газ в мыло ручной работы / www.inrussia.ru, 18.09.2019 г.);4) a Canadian ex-plumber has created a startup that converts carbon dioxide into potassium salt for soap and other hygiene products and for fertilizers and the pharmaceutical industry (A former plumber's startup helps turn carbon dioxide into handmade soap / www.inrussia.ru, 09/18/2019 g.);
5) китайские ученые нашли катализатор для превращения атмосферного углекислого газа в метан (Курамшин А. Цеолитные катализаторы ускоряют превращение углекислого газа в углеводородное топливо / www.elementy.ru, 28.05.2019 г.);5) Chinese scientists have found a catalyst for the conversion of atmospheric carbon dioxide into methane (Kuramshin A. Zeolite catalysts accelerate the conversion of carbon dioxide into hydrocarbon fuel / www.elementy.ru, 28.05.2019);
6) японские ученые превращают углекислый газ в полимер, который можно превратить в полиуретан, используемый в изготовлении одежды, биоразлагаемой упаковки, бытовой техники, главным компонентом преобразователя является пористый координационный полимер, состоящий из ионов металла цинка (Найден способ превращать CO2 в вещи и топливо / www.zen.yandex.ru, 20.10.2019 г.);6) Japanese scientists convert carbon dioxide into a polymer that can be turned into polyurethane used in the manufacture of clothing, biodegradable packaging, household appliances, the main component of the converter is a porous coordination polymer consisting of zinc metal ions (A way has been found to convert CO2 into things and fuel / www.zen.yandex.ru, 20.10.2019);
7) традиционный метод посадки деревьев и других растений и разведение их в питомниках, потом высадка в местах постоянного пребывания, увеличение количества зеленых растений приводит к увеличению преобразования углекислого газа в кислород.7) the traditional method of planting trees and other plants and breeding them in nurseries, then planting in places of permanent residence, an increase in the number of green plants leads to an increase in the conversion of carbon dioxide into oxygen.
Недостатком этих методов является то, что не везде о них знают и помнят, и используют для утилизации углекислого газа в атмосфере. Не следует закрывать промышленные предприятия, например, шахты, которые сами или продукция которых увеличивает количество углекислого газа в атмосфере, а следует внедрять методы поглощения углекислого газа.The disadvantage of these methods is that they are not known and remembered everywhere, and are used to utilize carbon dioxide in the atmosphere. Industrial enterprises, such as mines, which themselves or whose products increase the amount of carbon dioxide in the atmosphere, should not be closed, but methods should be introduced to absorb carbon dioxide.
(26) Известна моя вторая попытка запатентовать пневматический космический лифт, в частности пневматический подъемник (по заявке на изобретение РФ №2002109848/28(010373) от 15.04.2002 г., В66В 9/04, B64G 5/00). Суть предложенной конструкции в том, что вес стволов, таких же как описаны в заявке уровня техники пункта 7, компенсируется аэростатами, прикрепленными к стволам.(26) My second attempt to patent a pneumatic space elevator is known, in particular a pneumatic elevator (according to the application for invention of the Russian Federation No. 2002109848/28 (010373) dated 15.04.2002,
Недостатками конструкции экспертиза посчитала отсутствие способов монтажа такой конструкции и отсутствие конкретизации конструкции каретки, открывающей и закрывающей полость стволов.The examination considered the disadvantages of the design to be the absence of methods for mounting such a structure and the lack of specification of the design of the carriage that opens and closes the barrel cavity.
(27) Известны мои с пятой по седьмую попытки запатентовать пневматический космический лифт, включающие в качестве опоры верхней половины лифта многослойные аэростаты, заполненные электронами (по патенту на изобретение РФ №2376195, по заявке №2007116200/11 от 27.01.2007, В64В 1/58), внутри которых вызывается вращение электронов (заявки на изобретение РФ №2009134204/11 от 11.09.2009, №2012127263/11 от 29.06.2012). Суть этих заявок в том, что имеется оболочка, заполненная электронами, ее стенка представляет из себя в простейшем случае тарелкообразный полый аккумулятор, внутренняя стенка которого (катодный слой аккумулятора) заряжена отрицательно и отталкивает электроны, не позволяя им осесть на оболочке. Внутри такой оболочки вызывается вращение электронов в виде стоячего вихря, наружная часть которого движется снизу вверх, подталкивая верхнюю часть оболочки и создавая подъемную силу. Если такие аэростаты присоединить кабелем к электростанции на поверхности земли и к стволам пневматического подъемника выше атмосферы, то они будут держать верхнюю часть лифта над атмосферой, компенсируя его вес.(27) My fifth to seventh attempts to patent a pneumatic space elevator are known, which include, as a support for the upper half of the elevator, multilayer balloons filled with electrons (according to the patent for invention of the Russian Federation No. 2376195, according to application No. 2007116200/11 dated January 27, 2007, 58), inside which the rotation of electrons is caused (applications for the invention of the Russian Federation No. 2009134204/11 from 11.09.2009, No. 2012127263/11 from 29.06.2012). The essence of these applications is that there is a shell filled with electrons, its wall is, in the simplest case, a plate-shaped hollow battery, the inner wall of which (the cathode layer of the battery) is negatively charged and repels electrons, not allowing them to settle on the shell. Inside such a shell, the electrons are caused to rotate in the form of a standing vortex, the outer part of which moves from bottom to top, pushing the upper part of the shell and creating a lifting force. If these balloons are connected by cable to a power plant on the surface of the earth and to the trunks of the pneumatic lift above the atmosphere, then they will hold the upper part of the lift above the atmosphere, compensating for its weight.
Недостатком этих конструкций оказалась слишком маленькая рассчитанная подъемная сила вращающегося вихря электронов. Для создания значительной выталкивающей силы таких аэростатов понадобится на электростанции вырабатывать и передавать на вершину лифта напряжение в миллионы вольт, что небезопасно при современном уровне техники.The disadvantage of these designs was the too small calculated lifting force of the rotating vortex of electrons. To create a significant buoyant force of such balloons, it will be necessary at a power plant to generate and transmit a voltage of millions of volts to the top of the elevator, which is unsafe with the current state of technology.
(28) Известна моя восьмая попытка запатентовать пневматический космический лифт, включающая способ изготовления многослойной аэростатической оболочки, заполненной электронами, и конструкций из нее, в том числе космического лифта (по заявке на изобретение РФ №2014113511/11 от 7.04.2014 г., В64В 1/58, В05С 17/005, В64Н 21/00, Н01М 2/10). Суть этого изобретения в том, что вышеупомянутую оболочку, заполненную электронами (по патенту на изобретение РФ №2376155, по заявке №2007116200/11 от 27.04.2007 г., В64В 1/58) предложено использовать в качестве элемента, «строительного кирпичика» подпорной башни для стволов пневматического подъемника. Стволы будут опираться на подпорную башню, внутри которой опора будет создаваться отталкивающей кулоновской силой внутри аэростатов, которая будет противостоять силе веса стволов.(28) My eighth attempt to patent a pneumatic space elevator is known, which includes a method for manufacturing a multilayer aerostatic shell filled with electrons and structures from it, including a space elevator (according to the application for invention of the Russian Federation No. 2014113511/11 dated April 7, 2014,
Недостатками описанного способа строительства является то, что экспертиза поставила под сомнение, что отталкивающая сила катодного слоя аэростата достаточна, чтобы удерживать силу веса стволов, электроны осядут на оболочке, она схлопнется, поэтому подпорная башня рухнет и рухнут стволы подъемника. Кроме того, предполагается использовать в качестве подъемного устройства рассоединяемые трубы с атмосферным газом, которые невозможно использовать из-за барометрической формулы.The disadvantages of the described construction method are that the examination questioned that the repulsive force of the cathode layer of the balloon is sufficient to hold the force of the weight of the trunks, electrons will settle on the shell, it will collapse, so the retaining tower will collapse and the lift trunks will collapse. In addition, it is proposed to use detachable pipes with atmospheric gas as a lifting device, which cannot be used due to the barometric formula.
(29) Известна моя девятая попытка запатентовать космический лифт: пневматический космический лифт с подпорной башней из заполненных атмосферным газом баллонетов и ограждением из ветроломов для доставки грузов к низкой орбите планеты и способ его строительства. (Заявка на изобретение РФ №2016143661/11(070033) от 7.11.2016, B64G 5/00, Е04Н 12/00, Е04Н 15/20, Е04Н 12/20, Е04Н 12/34). В данной заявке произведено упрощение конструкции. Предлагается использовать цельную трубу для доставки внутри нее кабины с грузом. Труба опирается на подпорную башню вокруг нее, состоящую из уложенных друг на друга баллонетов с атмосферным газом.(29) My ninth attempt to patent a space elevator is known: a pneumatic space elevator with a retaining tower made of ballonets filled with atmospheric gas and a fence made of windbreaks for delivering cargo to the planet's low orbit, and a method of its construction. (Application for invention of the Russian Federation No. 2016143661/11 (070033) dated November 7, 2016,
Недостатками конструкции являются 1) не учет барометрической формулы, сверхвысокое давление у поверхности планеты разорвет любую трубу, 2) нижние концы трубы закопаны в землю, что со временем приведет к ее проваливанию, 3) чтобы сопротивляться весу подъемника, плотность газа в баллонетах должна быть больше плотности одного из самых плотных веществ осмия в твердом состоянии, что невозможно, 4) в заявке предлагается использовать спиральный трубопровод в качестве мусоропровода, который не будет работать в верхней части, поскольку там нет силы тяжести, и мусор будет зависать в трубе и забивать ее.Disadvantages of the design are 1) not taking into account the barometric formula, ultra-high pressure at the planet's surface will rupture any pipe, 2) the lower ends of the pipe are buried in the ground, which will eventually lead to its failure, 3) in order to resist the weight of the lift, the gas density in the ballonets must be higher density of one of the densest substances of osmium in a solid state, which is impossible, 4) the application proposes to use a spiral pipeline as a garbage chute, which will not work in the upper part, since there is no gravity, and the garbage will hang in the pipe and clog it.
(30) (4) Известны геодезические сетчатые конструкции В.Г. Шухова (В.В. Васильев Идеи В.Г. Шухова в современной аэрокосмической технике. // в сборнике «Актуальные проблемы механики: современная механика и развитие идей В.Г. Шухова. М.: Наука, 2011, с. 111-127; Т. Виноградова, С. Авдеев Код Шухова. Нижний Новгород: Издат. «Покровка, 7», 2013, с. 119-141). Их физический смысл состоит в том, что за счет геометрической формы вес конструкции или другие нагрузки перераспределяются в те точки конструкции, которые нужны ее изготовителю, в частности с обшивки конструкции на ее ребра.(30) (4) Known geodesic mesh constructions V.G. Shukhova (V.V. Vasiliev V.G. Shukhov's ideas in modern aerospace technology. // in the collection "Actual problems of mechanics: modern mechanics and the development of V.G. Shukhov's ideas. M .: Nauka, 2011, pp. 111-127 ; T. Vinogradova, S. Avdeev Shukhov's Code. Nizhny Novgorod: Publisher "Pokrovka, 7", 2013, pp. 119-141). Their physical meaning lies in the fact that due to the geometric shape, the weight of the structure or other loads are redistributed to those points of the structure that are needed by its manufacturer, in particular, from the skin of the structure to its ribs.
Недостатком сетчатых конструкций В.Г. Шухова является то, что они низкие по высоте до нескольких сотен метров и не широкие по диаметру до нескольких десятков, как строить такие конструкции высотой 101 км и диаметром более 100 м не описывается.The disadvantage of V.G. Shukhov is that they are low in height up to several hundred meters and not wide in diameter up to several dozen, how to build such structures with a height of 101 km and a diameter of more than 100 m is not described.
(31) Известен способ и устройство для зарядки аккумулятора (Патент на изобретение РФ №2699247 по заявке 2018137550 от 2.03.2017 г.), согласно которому аккумулятор заряжают зарядным током, зависящим от уровня заряженности аккумулятора, при этом устройство для заряда аккумулятора содержит блок управления, выполненный с возможностью контроля зарядного тока при работе устройства. Техническим результатом является ускоренный заряд аккумулятора без повреждений или сокращения срока службы.(31) There is a known method and device for charging a battery (Patent for invention of the Russian Federation No. 2699247 on application 2018137550 dated 2.03.2017), according to which the battery is charged with a charging current that depends on the battery charge level, while the device for charging the battery contains a control unit configured to control the charging current during device operation. The technical result is an accelerated battery charging without damage or shortening the service life.
Недостатком способа является малый арсенал средств, где предложено его применять, необходимо расширить область его применения.The disadvantage of this method is a small arsenal of tools, where it is proposed to use it, it is necessary to expand the scope of its application.
(32) Известны высокомощные калиевые аккумуляторы на основе органических полимеров с высокой емкостью, заряжающиеся за 10 секунд (Сколтех разработал высокомощные калиевые аккумуляторы, заряжающиеся за 10 секунд. / zen.yandex.ru, 12.11.2019), разработанные Институтом проблем химической физики РАН и Уральского федерального университета. Они позволяют заменить литиевые аккумуляторы в связи с тем, что мало месторождений лития на Земле, а потребности в аккумуляторах в обществе высокие. В аккумуляторе использован анод из легкоплавкого калий-натриевого сплава (температура плавления - 12,7°С, нанесенный на углеродную бумагу и высоковольтные органические катоды из редокс-активных полимеров. Стабильность потери емкости аккумулятора составляет 11% после 10000 рабочих циклов. Аккумуляторы также показали высокие показатели мощности до 100 кВт/кг, что соответствует уровню суперконденсаторов.(32) Known high-power potassium batteries based on organic polymers with a high capacity, charging in 10 seconds (Skoltech developed high-power potassium batteries, charging in 10 seconds. / Zen.yandex.ru, 12.11.2019), developed by the Institute of Problems of Chemical Physics of the Russian Academy of Sciences and Ural Federal University. They allow replacing lithium batteries due to the fact that there are few lithium deposits on Earth, and the needs for batteries in society are high. The battery uses a low-melting potassium-sodium alloy anode (melting temperature - 12.7 ° C, applied to carbon paper and high-voltage organic cathodes made of redox-active polymers. The battery capacity loss stability is 11% after 10,000 operating cycles. Batteries also showed high power indicators up to 100 kW / kg, which corresponds to the level of supercapacitors.
Недостатком аккумулятора является малый арсенал средств, где предложено его применять, необходимо расширить область его применения.The disadvantage of the battery is a small arsenal of tools, where it is proposed to use it, it is necessary to expand the scope of its application.
(33) Известна моя третья попытка запатентовать пневматический космический лифт, в частности пневматический подъемник (патент на изобретение РФ №2317243 по заявке 2005134495/11 от 7.11.2005, В66В 9/04, B64G 5/00). Суть конструкции в том, что я вес стволов компенсирую аэростатами, прикрепленными к стволам, окружаю аэростаты посекционно вращающейся трубообразной оболочкой для защиты от ветра, прописываю в деталях структуру стволов, размещаю стволы парами в стойке, чтобы при спуске одной кабины воздух выдавливался в сообщающийся ствол с поднимающейся кабиной. Формула изобретения этой конструкции следующая: пневматический лифт, содержащий герметичные, сообщающиеся через регулируемый механизм основные стволы и сообщающиеся с ними дополнительные стволы, каждый из которых является герметизируемой трубой из металла, собранной из отдельных секций, воздухонагнетатель для подачи в стволы сжатого воздуха, причем герметизированная труба в своей надземной части имеет продольный разрез с краями, раздвинутыми на ширину несущей кабину балки, и фланцы в виде разомкнутых напротив разреза колец, а в своей подземной части не имеет разреза, при этом каждый ствол содержит уплотнительные элементы, представляющие из себя застежку-молнию - две образующие разъемное соединение полоски, содержащие параллельные краям продольного разреза ствола вогнутости и выпячивания с возможностью соединения вогнутостей и выпячиваний одной полоски с соответствующими вогнутостями и выпячиваниями второй полоски с герметизацией ствола и с возможностью их разъединения или соединения кареткой, свободные, смыкаемые-размыкаемые, края полосок размещены глубоко внутри трубы, достигая ее центра, а неподвижные края полосок являются продолжением изолирующего диэлектрического материала, покрывающего металлическую трубу снаружи, сверху и снизу несущей кабину балки прикреплена пара кареток с возможностью размыкания полосок перед движущейся балкой и смыкания полосок за ней, а внутри каждого ствола вдоль стенки трубы и вдоль краев полосок с обратной стороны от вогнутостей и выпячиваний молнии расположены параллельные прямые желоба, отличающийся тем, что каждая секция подземной части соединена с выше и нижележащей секциями втулочным соединением, как и самая верхняя подземная секция с самой нижней надземной секцией, в каждом стволе содержится пара поршней, нижний из которых крепится к каретке, присоединенной снизу несущей кабину балки, а верхний крепится к каретке, присоединенной сверху несущей кабину балки, причем поршни сделаны из самосмазывающихся материалов, имеют на боковых поверхностях ребра, вставляемые в упомянутые желоба, несут ролики, вставляемые в те же желоба выше и ниже ребер и имеют глубокий до центра симметрии надрез, куда вставляются полоски молнии, надрез поршня имеет собственные ребра и ролики, которые вставляются в желоба полосок, при этом ствол содержит пару электронасосов воздухонагнетателей, нижний из которых расположен в горизонтальной трубе с заслонкой, соединяющей основной и дополнительный стволы у поверхности планеты с возможностью перемещения воздуха между нижними поршнями основного и дополнительного стволов, верхний расположен в самой верхней точке подъемника с возможностью перемещения воздуха между верхними поршнями основного и дополнительного стволов; к горизонтальным трубам, соединяющим основной и дополнительный стволы у поверхности планеты и в верхней части подъемника, примыкают открытые трубы с заслонками и насосами с возможностью регулирования давления в стволах путем подкачки и откачки воздуха в пространствах основных и дополнительных стволов под нижними поршнями и над верхними поршнями; стволы собраны в стойки, объединяющие четное количество стволов и образованные кольцами большого диаметра, содержащими на наружных боковых поверхностях параллельные желоба, мостками, соединяющими фланцы стволов друг с другом и кольцами большого диаметра; составным трубообразным баллонетом, состоящим из разделенных на вертикальные секции, внешних по отношению к кольцам большого диаметра элементарных баллонетов, которые соединяются в единое целое параллельными арматурами в виде колец, самая верхняя и самая нижняя арматуры в виде колец несут ролики, вставленные в желоба колец большого диаметра с возможностью вращения на роликах вертикальной секции составного трубообразного баллонета под действием ветра вокруг двух соседних колец большого диаметра, трубообразной защитной оболочкой, прикрепленной снаружи составного трубообразного баллонета, у нижнего края секция трубообразной оболочки несет кольцеобразный щиток, прикрывающий щель между соседними секциями трубообразной оболочки, внутренними по отношению к кольцам большого диаметра баллонетами, прикрепленными стержнями к мосткам и кольцам большого диаметра, молниеприемниками молниеотвода в виде колец, которые прикреплены снаружи трубообразной защитной оболочки, несут заостренные шипы-штыри, и которые присоединены к общему заземленному изолированному проводу, проходящему вдоль одного из стволов; на перекрещивающихся балках, прикрепленных к парам кареток стволов, размещена герметичная кабина, кроме того, имеется стойка, содержащая трубу с водяным паром, трубу с воздухопроводом холодного воздуха, трубу вентиляции, трубу канализации, трубы с водяным паром и холодным воздухом покрыты теплоизоляцией и выполнены с возможностью смешения холодного воздуха и пара наверху подъемника для получения воды; кроме того имеется стойка, содержащая трубу с входным кабелем электропроводки, трубу с выходным кабелем электропроводки, трубу с входным кабелем связи, трубу с выходным кабелем связи; все стойки собраны в пирамидоподобную конструкцию, вблизи вершины пирамиды они пересекаются, а выше места пересечения соединяются параллельными поверхности планеты мостками; в верхней точке стойки с кабинами крепятся к переходным отсекам станции-дока, состоящей из базового блока, стыковочных отсеков и переходных отсеков; в верхней точке стойки с трубами и с кабелями крепятся к стыковочным отсекам станции, станция окружена сферической многослойной оболочкой, слои которой объединяются в единое целое соединительными элементами в виде стяжных тросов, стоек или жестких распорок, которая заполнена воздухом или газом в разной степени заполняющим пространство между слоями: под внутренним первым слоем давление воздуха или газа равно атмосферному, далее убывает от слоя к слою, и которая пронизана в одной половине двумя подковообразными мембранами, состоящими из двух половин каждая с возможностью при откачивании воздуха из-под оболочек и при открытии ножницеобразными движителями раскрытия верхней полусферы оболочки и доступа строящихся или ремонтируемых космических станций, их блоков и иных космических аппаратов в пространство под первым, внутренним слоем оболочки при раскрытии внутренней и внешней мембран и в пространство под внешним слоем оболочки при раскрытии внешней мембраны; ножницеобразные движители образованы ножницеобразными размыкателями мембран на две половины, приводимыми в движение осевыми стержнями поршней, под которые поступает воздух из общего входного отверстия в паре соосных цилиндров; при этом, части стоек, находящиеся в безвоздушном пространстве не содержат составного трубообразного баллонета и роликов, так что трубообразная защитная оболочка крепится непосредственно к кольцам большого диаметра, на которой также размещаются антенны радиосвязи и телесвязи; пространство вокруг подъемника обнесено оградительными сооружениями - ветроломами, каждый ветролом образован вертикальными стойками, содержащими по одной трубе арматуры и вращающиеся трубообразные оболочки; вертикальные стойки расположены в непосредственной близости друг от друга с минимальным зазором, образуя четыре вертикальные плоскости, две из которых расположены под тупым углом друг к другу, а еще две вторые параллельны первым, пространство между плоскостями замкнутое, поскольку с боков оно тоже огорожено вертикальными стойками; при наблюдении сверху из космоса оградительные сооружения образуют многолучевую звезду, образованную первыми из описанных плоскостей, а вторые из плоскостей, расположенные под тупым углом к первым, образуют шипы на лучах звезды; в центре звезды размещен подъемник; вертикальные стойки ветролома содержат по одной трубе, фланцы которой соединены с кольцами большого диаметра мостками, вокруг кольца большого диаметра расположена вращающаяся вокруг него трубообразная защитная оболочка, которая у верхнего и нижнего краев каждой секции имеет арматуру в виде кольца, к которой крепятся ролики, вставленные в желоба на внешней боковой поверхности кольца большого диаметра; с внутренней стороны вертикальных стоек плоскости ветролома между желобами крепятся мостки, соединяющие противостоящие вертикальные стойки параллельных плоскостей, мостки каждой упомянутой пары стоек соединены внутри ветролома перпендикулярными им мостками с образованием горизонтальной решетки, соединяющей все стойки в единое целое; кольцо большого диаметра обнесено у каждой вертикальной стойки неподвижным кольцеобразным щитком, разомкнутым в месте выхода мостков, соединяющих вертикальные стойки параллельных плоскостей, прикрывающим щель между соседними вращающимися секциями защитной трубообразной оболочки; внутри вертикальных стоек размещены баллонеты с подъемным газом, крепящиеся изнутри к кольцам большого диаметра и к мосткам при помощи стержней.(33) My third attempt to patent a pneumatic space elevator is known, in particular a pneumatic elevator (patent for invention of the Russian Federation No. 2317243 on application 2005134495/11 dated November 7, 2005,
Кроме того, на трубах вертикальных стоек ветроломов, на трубе канализации, на трубе с выходным кабелем связи, на одном из стволов подъемника каждой стойки крепятся вертикальные рельсы, имеющие периодически повторяющиеся отверстия для движения самоходной установки; на мостках, кольцах большого диаметра и содержащих вертикальные рельсы фланцах стволов располагаются перила с поручнями на одном уровне, а самоходная установка представляет из себя кресло с ремнями крепления пассажира, с подставкой под ноги, с крюками в дне снизу для подвешивания груза, с зубчатой передачей, крепящейся к спинке кресла для движения вдоль рельса, с рычагом двух коробок передач двух мотоциклетных двигателей; при этом зубчатая передача состоит из зубчатых колес с возможностью при вращении зацепления зубьями за отверстия в рельсе, зубчатых колес с возможностью вращения от приводов мотоциклетных двигателей, цепи типа велосипедной, передающей вращение от второй к первой группе зубчатых колес.In addition, on the pipes of vertical posts of windbreakers, on a sewer pipe, on a pipe with an output communication cable, on one of the hoist shafts of each post, vertical rails are attached, having periodically repeated holes for the movement of the self-propelled installation; on the walkways, rings of large diameter and the flanges of the trunks containing vertical rails, there are handrails with handrails at the same level, and the self-propelled unit is a chair with passenger straps, with a footrest, with hooks in the bottom from the bottom for hanging cargo, with a gear transmission, attached to the back of the seat for movement along the rail, with the lever of two gearboxes of two motorcycle engines; the gear train consists of gear wheels with the possibility of engaging teeth in the holes in the rail when rotating, gear wheels with the ability to rotate from the drives of motorcycle engines, a bicycle-type chain transmitting rotation from the second to the first group of gear wheels.
Недостатками описанной конструкции были следующие: 1) изготовление десятков километров закрывающихся молнией стволов подъемника - довольно трудоемкое мероприятие, надежность конструкции не очень высокая, если на участке высотой 101 км где-то произойдет разгерметизация, то возможна авария, 2) не учитывается барометрическая формула, чтобы наверху на высоте 101 км создать достаточное для подъема кабины давление, у земли давление должно быть астрономически огромным, его не выдержит никакая труба, 3) в качестве фундамента стойки лифта предлагается закапывать длинный нижний конец в форме трубы глубоко в землю, со временем труба будет проваливаться в грунт и высота лифта будет меняться, что приведет к растрескиванию верхней части лифта, 4) аэростаты в верхней части лифта громоздкие, если создать трубообразные оболочки вокруг них, последние будут весьма громоздкими и будут создавать значительный вес, который трудно компенсировать, 5) при проектировании учтен только предел прочности конструкции на сжатие, но не учтен предел прочности на изгиб, в результате расчетов получаются более крупные стволы лифта, чем предложены, соответственно с ними невозможно провести описанные операции при сборке, 6) невозможен способ строительства лифта путем подъема его с помощью стратостатов, наполненных гелием, поскольку общий объем гелия, который понадобится для этой операции превышает разведанные запасы гелия на Земле, запасы гелия на Земле позволяют построить только один такой лифт, а строить лифт из аэростатов, заполненных водородом пожароопасно, 7) отдельные узлы конструкции типа предварительного соединения стоек в вершине лифта при подъеме не выдержат нагрузок.The disadvantages of the described design were the following: 1) the manufacture of tens of kilometers of zipper-closing lift trunks is a rather laborious undertaking, the reliability of the structure is not very high, if depressurization occurs somewhere on a section with a height of 101 km, an accident is possible, 2) the barometric formula is not taken into account so that at the top, at an altitude of 101 km, create sufficient pressure to lift the cabin, at the ground the pressure should be astronomically huge, no pipe can withstand it, 3) it is proposed to bury the long lower end in the form of a pipe deep into the ground as the foundation of the elevator rack, over time the pipe will fail into the ground and the height of the elevator will change, which will lead to cracking of the upper part of the elevator, 4) balloons in the upper part of the elevator are bulky, if you create pipe-like shells around them, the latter will be very bulky and will create significant weight that is difficult to compensate, 5) when designing only structural tensile strength is taken into account for compression, but the ultimate bending strength is not taken into account, as a result of the calculations, larger elevator shafts are obtained than proposed, respectively, it is impossible to carry out the described operations during assembly with them, 6) it is impossible to build an elevator by lifting it using stratospheric balloons filled with helium, since the total volume of helium that will be needed for this operation exceeds the explored reserves of helium on Earth, the reserves of helium on Earth make it possible to build only one such elevator, and building an elevator from balloons filled with hydrogen is fire hazardous, 7) separate structural units such as preliminary connection of racks at the top of the elevator at lifting will not withstand the loads.
Целью изобретения является совершенствование конструкции космического лифта для доставки грузов к низкой орбите планеты до такой степени, чтобы она была промышленно применимой.The aim of the invention is to improve the design of a space elevator for delivering cargo to low orbit of the planet to such an extent that it is industrially applicable.
Техническим результатом изобретения являютсяThe technical result of the invention is
- предложен более легкий, но более длительный по сравнению с ракетами и шаттлами способ доставки людей и грузов, а также газов, топлива и воды в космос,- a lighter, but more durable, in comparison with rockets and shuttles method of delivering people and cargo, as well as gases, fuel and water into space, has been proposed,
- применение в лифте в качестве подъемного устройства простой лестницы, по которой поднимается человекоподобный робот с кабиной лифта на спине, что упрощает и облегчает конструкцию прикрепляемого к лифту подъемного устройства,- the use of a simple staircase as a lifting device in an elevator, along which a humanoid robot with an elevator car on its back climbs, which simplifies and facilitates the design of a lifting device attached to the elevator,
- применение диэлектрических уплотнительных прокладок и металлических болтов с диэлектрическим покрытием для герметизации и соединения секций стволов, что предотвращает течение тока через них из ионосферы в поверхность планеты,- the use of dielectric gaskets and metal bolts with a dielectric coating to seal and connect the barrel sections, which prevents current flow through them from the ionosphere to the planet's surface,
- малая высота лифта, ниже радиационных поясов Земли, обеспечивает защиту пассажиров лифта от радиации,- the low elevator height, below the radiation belts of the Earth, ensures the protection of elevator passengers from radiation,
- малая высота лифта, ниже орбит пролета космического мусора, обеспечивает защиту лифта от попадания в него космического мусора,- low elevator height, below the orbits of the space debris flight, protects the elevator from space debris entering it,
- тепловые или гелиевые аэростаты имеют защиту против ветра, более компактную, чем трубообразная вращающаяся оболочка у прототипов,- hot or helium balloons have protection against the wind, more compact than the tubular rotating shell of the prototypes,
- компенсация веса труб лифта при строительстве из новых марок стали, облучаемых ионами, при строительстве башни лифта на Земле на уровне атмосферы до высоты 12 км баллонетами с подъемным газом или нагретым атмосферным газом,- compensation of the weight of the elevator pipes during the construction of new steel grades, irradiated by ions, during the construction of the elevator tower on Earth at the atmospheric level up to a height of 12 km by ballonets with lifting gas or heated atmospheric gas,
- использование старых марок стали, изобретенных до 1970-тых годов, при строительстве лифта на планетах земной группы кроме Земли,- the use of old steel grades, invented before the 1970s, in the construction of an elevator on terrestrial planets other than Earth,
- уменьшение толщины и диаметра труб и их количества в составе башни лифта от низа к верху, что обеспечивает экономию материала и облегчение верхней части лифта,- reducing the thickness and diameter of pipes and their number in the elevator tower from the bottom to the top, which saves material and lightens the upper part of the elevator,
- при строительстве из новых сверхпрочных марок стали, облучаемых электронами, а также из графена или жемчужного пластика в условиях Земли, а также при строительстве лифта на других планетах земной и лунной группы возможно отсутствие баллонетов с подъемным газом или нагретым атмосферным газом, использование голых стволов,- when building from new super-strong grades of steel, irradiated by electrons, as well as from graphene or pearl plastic in the conditions of the Earth, as well as during the construction of an elevator on other planets of the terrestrial and lunar group, it is possible that there may be no ballonets with lifting gas or heated atmospheric gas, the use of bare trunks,
- подкачивание просачивающегося наружу подъемного газа сквозь стенки баллонетов через систему подвода подъемного газа по трубе с вентиляторами внутри,- pumping the lifting gas leaking out through the walls of the ballonets through the lifting gas supply system through a pipe with fans inside,
- при использовании нагретого атмосферного газа удаление охлажденного газа из баллонетов и замена его на нагретый газ, поступивший по трубам с вентиляторами,- when using heated atmospheric gas, removing cooled gas from ballonets and replacing it with heated gas supplied through pipes with fans,
- доставка воды, природного газа, электричества, топлива, воздуха с поверхности планеты к станции наверху лифта, предложен способ охлаждения и конденсации водяного пара и паров топлива на борту станции на вершине космического лифта,- delivery of water, natural gas, electricity, fuel, air from the planet's surface to the station at the top of the elevator, a method for cooling and condensation of water vapor and fuel vapors on board the station at the top of the space elevator is proposed,
- предложен способ строительства космического лифта в вертикальном положении по секциям,- a method is proposed for the construction of a space elevator in a vertical position in sections,
- согласование строительства и использования лифта с традиционной космической промышленностью, требуются запуски ракет для установки космической станции на вершине лифта и есть возможность стыковки станции на вершине лифта с космическими аппаратами, строительство первого лифта не может состояться раньше 2030 года, так как мировое финансовое сообщество вложило большие деньги в модернизацию ракет и строительство космодромов со взлетными площадками для ракет, до 2030 года допускается строительство экспериментальных коротких башен, не достигающих высоты 101 км,- coordination of the construction and use of the elevator with the traditional space industry, rocket launches are required to install a space station at the top of the money for the modernization of missiles and the construction of cosmodromes with take-off sites for missiles, until 2030 it is allowed to build experimental short towers that do not reach a height of 101 km,
- создание экологически безвредной конструкции для доставки грузов на высоту до 101 км и более без использования топлива, которое выделяет при сжигании вредные для дыхания газы, и без использования для добывания водорода для топлива воды, которая в перенаселенном мире важна как средство поддержания быта,- creation of an environmentally friendly structure for the delivery of goods to an altitude of 101 km or more without the use of fuel, which emits gases harmful to breathing during combustion, and without the use of water for hydrogen production for fuel, which in a crowded world is important as a means of maintaining life,
- использование четырех или более станций и более четырех кабин на спинах роботов, поднимающихся по четырем лестницам, что позволяет запускать пассажиров и грузы каждый день или даже чаще без многомесячной подготовки к запуску,- the use of four or more stations and more than four cabins on the backs of robots climbing four stairs, which makes it possible to launch passengers and cargo every day or even more often without many months of preparation for launch,
- подробнее описана система дистанционного открытия заслонок для подачи нагретого атмосферного газа в баллонеты и отвода охлажденного атмосферного газа,- the system for remote opening of dampers for supplying heated atmospheric gas to ballonets and removing cooled atmospheric gas is described in more detail,
- обеспечивается доступ для ремонта элементов стойки лифта на любой высоте,- access is provided for the repair of elements of the lift rack at any height,
- обеспечивается защита от молний для находящейся в атмосфере части лифта,- provides lightning protection for the part of the elevator in the atmosphere,
- обеспечивается более надежная опора башни лифта на поверхность планеты,- provides a more reliable support of the elevator tower on the surface of the planet,
- увеличение арсенала средств, в которых применяются новые виды сверхпрочных материалов, предложено создание труб из тонких пластин сверхпрочного материала,- an increase in the arsenal of means in which new types of super-strong materials are used, the creation of pipes from thin plates of super-strong material is proposed,
- расширение арсенала средств для применения манипуляторов копирующего типа,- expanding the arsenal of tools for the use of copy-type manipulators,
- увеличение способов применения упрощенного и увеличенного в размерах робота FEDOR,- an increase in the use of the simplified and enlarged FEDOR robot,
- расширение арсенала средств, где применяется быстрая зарядка аккумуляторов,- expanding the arsenal of tools where fast battery charging is used,
- при использовании тепловых аэростатов увеличение выделения в атмосферу углекислого газа, что может быть компенсировано современными методами утилизации углекислого газа.- when using hot air balloons, an increase in carbon dioxide emission into the atmosphere, which can be compensated for by modern methods of carbon dioxide utilization.
Этот технический результат достигается тем, что космический лифт для доставки пассажиров и грузов с поверхности Земли или иной планеты на низкую орбиту и обратно, включающий фундамент, стойки и космическую станцию на вершине лифта, обнесенную многослойной надувной оболочкой со слоями, соединенными радиальными тросами, лифт обнесен ограждением из ветроломов, расположенных по окружности вокруг него, отличается тем, что стойки выполнены в виде пар наклоненных вертикальных труб, секции которых периодически в одном поясе расходятся в следующем поясе сходятся, наклоненные вертикальные трубы соединены параллельными горизонтальными кольцеобразными трубами и впадают в них, трубы соединены фланцевыми соединениями и сделаны из сверхпрочного материала, все трубы лифта имеют периодически повторяющиеся кольцеобразные углубления на наружной поверхности, трубы образуют цилиндрическую башню высотой не менее 101 км, каждые 20 км 200 м или меньше вертикальные наклоненные трубы становятся тоньше и длиннее, а количество их становится меньше за счет подсоединения каждой пары труб через узел верхнего пояса нижележащей секции, космических станций на вершине лифта четыре или больше, к каждой станции протянута простая вертикальная лестница, прикрепленная к горизонтальным кольцеобразным трубам и вертикальным наклоненным трубам в местах прохождения мимо них, с возможностью восхождения крупного человекоподобного несущего робота с кабиной лифта на спине по лестнице и стыковки кабины лифта с переходным отсеком, состыкованным с космической станцией и прикрепленным к верхней горизонтальной кольцеобразной трубе, на некоторых горизонтальных кольцеобразных трубах рядом с лестницами закреплены площадки для сидения робота с устройствами для подзарядки аккумуляторов робота от проводов, протянутых вдоль лестницы, с возможностью расхождения одновременно поднимающихся и спускающихся по лестнице несущих роботов, фундаментом каждой стойки служит массивная стальная А-образная стойка, которая опирается на железобетон, который опирается на сваи, нижние секции двух наклоненных вертикальных труб заглублены в А-образную стойку и закреплены в ней. Кроме того, космический лифт для доставки пассажиров и грузов с поверхности Земли или иной планеты на низкую орбиту и обратно может отличаться тем, что в плотных слоях атмосферы кольцеобразные горизонтальные трубки имеют трубообразные ответвления, соединенные с трубами, держащими тепловые аэростаты, вентиляторы и заслонки для перекрывания поступления горячего атмосферного газа в аэростаты, вентиляторы также установлены в вертикальных наклоненных трубах рядом с местами их впадения в горизонтальные кольцеобразные трубы, внизу аэростатов имеются также не подсоединенные к трубопроводу трубы с вентиляторами и заслонками для перекрывания удаления охлажденного атмосферного газа, с возможностью заполнять аэростаты очищенным горячим атмосферным газом от тепловых электростанций на поверхности планеты по системе вертикальных и горизонтальных труб и удалять охлажденный атмосферный газ снизу аэростатов по радиокомандам управляющего центра на поверхности планеты, вентиляторы запитаны от изолированных проводов протянутых внутри труб, внутренние просветы секций вертикальных наклоненных труб, находящихся ниже места впадения выхлопных труб тепловых электростанций и выше самого верхнего аэростата башни, перегорожены пробками с возможностью предотвращения попадания горячего атмосферного газа в трубы выше и ниже рабочей зоны в плотных слоях атмосферы, аэростаты стянуты пересекающимися под прямым углом тросами, тросы аэростата, перпендикулярные горизонтальным кольцеобразным трубам, обвязаны вокруг труб держащих заслонки, тросы аэростата, параллельные горизонтальным кольцеобразным трубам привязаны к расположенным ближе к их концам наклоненным вертикальным трубам в местах кольцеобразных углублений, вдоль вертикальных труб и на аэростатах размещен провод молниеотвода с токоприемниками, аэростаты снабжены устройствами для защиты от ветра, включающими цилиндрическую оболочку с неподвижными стенками и отклоняемыми ветром пластинами в ее составе, и с одного конца цилиндрической оболочки расположены две трубы с возможностью удаления атмосферного газа в сторону, противоположную направлению ветра, внутренние стенки труб содержат теплоизоляционные трубки, покрытые антикоррозионным покрытием. Кроме того, космический лифт для доставки пассажиров и грузов с поверхности Земли или иной планеты на низкую орбиту и обратно может отличаться тем, что в плотных слоях атмосферы кольцеобразные горизонтальные трубы имеют трубообразные ответвления, соединенные с трубами, держащими заполненные подъемным газом аэростаты, вентиляторы и заслонки для перекрывания поступления подъемного газа в аэростаты, вентиляторы также установлены в вертикальных наклоненных трубах рядом с местами их впадения в горизонтальные кольцеобразные трубы, с возможностью заполнять аэростаты подъемным газом из хранилищ на поверхности планеты по системе вертикальных и горизонтальных труб по радиокомандам управляющего центра на поверхности планеты, вентиляторы запитаны от изолированных проводов протянутых внутри труб, внутренние просветы секций вертикальных наклоненных труб, находящихся ниже места впадения труб хранилищ подъемного газа и выше самого верхнего аэростата башни, перегорожены пробками с возможностью предотвращения попадания подъемного газа в трубы выше и ниже рабочей зоны в плотных слоях атмосферы, аэростаты стянуты пересекающимися под прямым углом тросами, тросы аэростата, перпендикулярные горизонтальным кольцеобразным трубам, обвязаны вокруг труб держащих заслонки, тросы аэростата, параллельные горизонтальным кольцеобразным трубам привязаны к расположенным ближе к их концам наклоненным вертикальным трубам в местах кольцеобразных углублений, вдоль вертикальных труб и на аэростатах размещен провод молниеотвода с токоприемниками, аэростаты снабжены устройствами для защиты от ветра, включающими цилиндрическую оболочку с неподвижными стенками и отклоняемыми ветром пластинами в ее составе, и с одного конца цилиндрической оболочки расположены две трубы с возможностью удаления атмосферного газа в сторону, противоположную направлению ветра. Кроме того, космический лифт для доставки пассажиров и грузов с поверхности Земли или иной планеты на низкую орбиту и обратно может отличаться тем, что каждая станция снабжена водопроводом в виде трубы с водяным паром и трубы с охлажденным атмосферным газом, подающими пар и газ с поверхности планеты, с периодически не реже чем через 50 метров высоты установленными радиальными вентиляторами внутри обеих труб, при этом вентиляторы запитаны от изолированных проводов, протянутых внутри труб, с радиатором наверху с возможностью теплообмена между трубками с водяным паром и трубками с охлажденным воздухом и конденсации водяного пара в жидкость с подачей ее насосами на станцию, секции труб с водяным паром и холодным воздухом периодически в одном поясе сходятся, в следующем расходятся, полости труб с водяным паром и холодным воздухом с полостями кольцеобразных горизонтальных труб не сообщаются, а огибают их, но скреплены с ними. Кроме того, космический лифт для доставки пассажиров и грузов с поверхности Земли или иной планеты на низкую орбиту и обратно может отличаться тем, что стенки секций труб состоят из вставленных друг в друга трубок сверхпрочного материала, находящиеся в центре стенок внутренние трубки продырявлены с возможностью облегчения их веса, фланцы трубок вертикальных наклоненных труб набраны из тонких колец сверхпрочного материала, внутренние цельные трубки вертикальных наклоненных труб достигают края колец и имеют разрезанные и загнутые вдоль колец фланцев концы с образованием лучевых пластин, между фланцами вертикальных наклоненных труб проложены диэлектрические кольцеобразные прокладки с треугольными выступами между лучевыми пластинами, фланцы горизонтальных кольцеобразных труб образованы разрезанными и загнутыми концами всех трубок в составе их стенок с образованием соединительных лучевых пластин и кольцеобразными диэлектрическими прокладками без выступов, места присоединения трубообразных ответвлений к горизонтальным кольцеобразным трубам имеют вырезы с загибами концов трубок трубообразных ответвлений в форме опорных лучевых пластин снаружи горизонтальной кольцеобразной трубы и закрепительных лучевых пластин внутри горизонтальной кольцеобразной трубы, фланцы соединены болтами с диэлектрическим покрытием с несколькими гайками каждый, А-образные стойки фундамента набраны из Сообразных, первичных П-образных и вторичных П-образных пластин, в железобетон фундамента залиты складные пластины арматуры, которые устанавливаются рядами перпендикулярно каждая складная пластина следующей складной пластине во встречные надрезы. Кроме того, что место установки космического лифта ограждено ветроломами с возможностью экранировки от прямых потоков ветра, каждый ветролом включает два изогнутых по направлению отклонения ветра ряда вертикальных труб и отдельных вертикальных труб с краев рядов между рядами, внутри труб протянуты изолированные электрические провода и периодически не реже чем через высоту 50 м установлены радиальные вентиляторы, запитанные от этих проводов, трубы имеют периодические кольцеобразные углубления, между секциями вертикальных труб на фланцах находятся кольцеобразные диэлектрические прокладки, фланцы соединены болтами с диэлектрическим покрытием, трубы периодически через большой интервал высоты не менее 50 метров попарно соединены поперечными мостками, поперечные мостки одного уровня соединены между собой продольными мостками, трубы опираются на фундамент из свай, железобетона и А-образных стоек, между соседними по вертикали мостками и с противоположной стороны от мостков у каждой трубы установлены тепловые аэростаты, каждый из которых подсоединен не менее чем в двух точках через трубообразные ответвления к вертикальной трубе и через трубы держащие заслонки и вентиляторы тепловых аэростатов с возможностью при дистанционно открытых заслонках заполнения аэростатов горячим атмосферным газом от тепловых электростанций, находящихся у подножия ветролома, не менее одной трубы с заслонкой и вентилятором подвешено снизу каждого аэростата с возможностью при дистанционном открытии последней заслонки удаления охлажденного атмосферного газа из каждого аэростата, оболочки аэростатов стянуты пересекающимися под прямым углом тросами, вдоль вертикальных труб и на аэростатах размещен провод молниеотвода с токоприемниками, аэростаты снабжены устройствами для защиты от ветра, включающими цилиндрическую оболочку с неподвижными стенками и отклоняемыми ветром пластинами в ее составе, и с одного конца цилиндрической оболочки расположены две трубы с возможностью удаления атмосферного газа в сторону, противоположную направлению ветра, но не в сторону направления лифта, внутренние стенки труб содержат теплоизоляционные трубки, покрытые антикоррозионным покрытием. Кроме того, предложен способ строительства космического лифта, согласно которому роют котлован, забивают сваи, укладывают на них железобетон, устанавливают А-образные стойки по очереди, заливают под них железобетон по очереди, вставляют в отверстия в А-образных стойках нижние концы вертикальных наклоненных труб нижнего пояса и прикрепляют эти концы к А-образным стойкам, запускают подниматься по вертикальным наклоненным трубам пауков, держащих в передней паре конечностей рук секцию монтируемой трубы, заткнутую с верхнего конца пробкой, и вставляющих при восхождении пары пальцев четырех задних конечностей ног в кольцеобразные углубления на наружной поверхности труб, пауки вынимают пробки из верхних концов уже установленных труб, затем пауки устанавливают монтируемые секции труб на продолжении секций уже установленных труб первой парой конечностей рук, второй парой конечностей рук достают из ящика, закрепленного на головогруди, болты с гайками и скрепляют секции, пауки также поднимают секции лестницы и крепят их на горизонтальных кольцеобразных трубах и вертикальных наклоненных трубах, крупный человекоподобный робот поднимает на спине по лестнице каждый переходный отсек до самой верхней горизонтальной трубы, пауки прикрепляют выступы переходного отсека к фланцам самой верхней горизонтальной кольцеобразной трубы и отвинчивают переходный отсек от спины робота, далее к каждому переходному отсеку пристыковывают космическую станцию, обносят ее многослойной надувной оболочкой. Кроме того, предложенный способ строительства космического лифта может отличаться тем, что в атмосфере планеты наполняют аэростатические оболочки нагретым атмосферным газом, два или более паука берут концы тросов аэростатов в первую пару передних конечностей рук и поднимаются одновременно по наклоненным вертикальным трубам до места монтажа, еще несколько пауков по количеству трубообразных ответвлений горизонтальных труб, к которым крепятся трубы с заслонками аэростата, поднимаются к месту монтажа и прикрепляют трубообразные ответвления горизонтальных труб к трубам, держащим заслонки, в составе аэростата, первые упомянутые пауки привязывают концы тросов аэростатов к кольцеобразным углублениям на ближайших вертикальных наклоненных трубах, далее пауки возвращаются вниз, забирают по очереди секции провода молниеотвода и протягивают его вдоль вертикальных наклоненных труб и закрепляют на них, соединяют секции молниеотвода между собой. Кроме того, способ строительства космического лифта может отличаться тем, что в атмосфере планеты наполняют аэростатические оболочки подъемным газом, два или более паука берут концы тросов аэростатов в первую пару передних конечностей рук и поднимаются одновременно по наклоненным вертикальным трубам до места монтажа, еще несколько пауков по количеству трубообразных ответвлений горизонтальных труб, к которым крепятся трубы с заслонками аэростата, поднимаются к месту монтажа и прикрепляют трубообразные ответвления горизонтальных труб к трубам, держащим заслонки, в составе аэростата, первые упомянутые пауки привязывают концы тросов аэростатов к кольцеобразным углублениям на ближайших вертикальных наклоненных трубах, далее пауки возвращаются вниз, забирают по очереди секции провода молниеотвода и протягивают его вдоль вертикальных наклоненных труб и закрепляют на них, соединяют секции молниеотвода между собой. Кроме того, для строительства каждого ветролома роют котлован, забивают сваи, укладывают на них железобетон, устанавливают А-образные стойки по очереди, заливают под них железобетон по очереди, вставляют в отверстия в А-образных стойках нижние концы вертикальных труб нижнего пояса и прикрепляют эти концы к А-образным стойкам, запускают подниматься по вертикальным трубам пауков, держащих в передней паре конечностей рук секцию монтируемой трубы, заткнутую с верхнего конца пробкой, и вставляющих при восхождении пары пальцев четырех задних конечностей ног в кольцеобразные углубления на наружной поверхности труб, пауки вынимают пробки из верхних концов уже установленных труб, затем пауки устанавливают монтируемые секции труб на продолжении секций уже установленных труб первой парой конечностей рук, второй парой конечностей рук достают из ящика, закрепленного на головогруди, болты с гайками и скрепляют секции, паук, поднимающимся по вертикальной трубе поднимает поперечный мосток и приворачивает его вместе со вторым пауком к широким фланцам двух вертикальных труб соседних рядов, после сборки всех поперечных мостков одного уровня пара пауков поднимает по одной вертикальной трубе продольный мосток и приворачивает его по очереди к поперечным мосткам, далее в атмосфере планеты заполняют по очереди аэростаты горячим атмосферным газом, два или более паука берут концы тросов аэростатов и поднимаются по вертикальной трубе до места монтажа, прикрепляют второй парой конечностей рук трубообразные ответвления вертикальных труб к трубам, держащим заслонки, далее таким же способом собираются по очереди остальные пояса ветролома, далее пауки возвращаются вниз, забирают по очереди секции провода молниеотвода и протягивают его вдоль вертикальных наклоненных труб и закрепляют на них, соединяют секции молниеотвода между собой.This technical result is achieved by the fact that a space elevator for the delivery of passengers and goods from the surface of the Earth or another planet to low orbit and back, including the foundation, racks and a space station at the top of the elevator, enclosed by a multi-layer inflatable shell with layers connected by radial cables, the elevator is enclosed a fence made of windbreaks located in a circle around it differs in that the racks are made in the form of pairs of inclined vertical pipes, the sections of which periodically diverge in one belt in the next belt, converge, inclined vertical pipes are connected by parallel horizontal annular pipes and flow into them, the pipes are connected flanged connections and made of heavy-duty material, all elevator pipes have periodically repeating annular recesses on the outer surface, the pipes form a cylindrical tower at least 101 km high, every 20 km 200 m or less vertical inclined pipes become thinner and longer , and their number becomes smaller due to the connection of each pair of pipes through the node of the upper belt of the lower section, there are four or more space stations at the top of the elevator, a simple vertical ladder is stretched to each station, attached to horizontal ring-shaped pipes and vertical inclined pipes in places where they pass by , with the possibility of climbing a large humanoid carrying robot with an elevator car on its back up the stairs and docking the elevator car with a transition compartment docked with the space station and attached to the upper horizontal ring-shaped pipe, on some horizontal ring-shaped pipes next to the stairs, platforms for sitting the robot with devices are fixed for recharging the batteries of the robot from the wires stretched along the stairs, with the possibility of divergence of the carrying robots going up and down the stairs at the same time, the foundation of each stand is a massive steel A-shaped stand, which rests on glands concrete, which rests on piles, the lower sections of two inclined vertical pipes are buried in an A-shaped pillar and fixed in it. In addition, a space elevator for the delivery of passengers and goods from the surface of the Earth or another planet to low orbit and back may differ in that in dense layers of the atmosphere, annular horizontal tubes have tube-like branches connected to tubes holding hot air balloons, fans and shutters to cover the flow of hot atmospheric gas into the balloons, fans are also installed in vertical inclined pipes near the places where they flow into horizontal annular pipes, at the bottom of the balloons there are also pipes not connected to the pipeline with fans and dampers to shut off the removal of cooled atmospheric gas, with the ability to fill balloons with purified hot atmospheric gas from thermal power plants on the planet's surface through a system of vertical and horizontal pipes and remove the cooled atmospheric gas from the bottom of the balloons by radio commands from the control center on the planet's surface, the fans are powered from isolated x wires stretched inside the pipes, the internal gaps of the sections of vertical inclined pipes located below the place where the exhaust pipes of thermal power plants enter and above the uppermost balloon of the tower are blocked by plugs with the possibility of preventing hot atmospheric gas from entering the pipes above and below the working area in dense layers of the atmosphere, balloons tied by cables intersecting at right angles, aerostat cables perpendicular to the horizontal annular tubes are tied around the pipes holding the flaps, balloon cables parallel to the horizontal annular tubes are tied to the inclined vertical tubes located closer to their ends in the places of annular recesses, along the vertical tubes and on balloons lightning rod with current collectors, balloons are equipped with wind protection devices, including a cylindrical shell with fixed walls and wind-deflected plates in its composition, and at one end of the cylindrical shell is located There are two pipes with the ability to remove atmospheric gas in the direction opposite to the direction of the wind, the inner walls of the pipes contain heat-insulating pipes covered with an anti-corrosion coating. In addition, a space elevator for the delivery of passengers and goods from the surface of the Earth or another planet to a low orbit and back may differ in that in dense layers of the atmosphere, annular horizontal pipes have pipe-like branches connected to pipes holding balloons filled with lifting gas, fans and dampers. to shut off the flow of lifting gas into the balloons, fans are also installed in vertical inclined tubes near the places where they flow into horizontal annular tubes, with the ability to fill balloons with lifting gas from storage facilities on the planet's surface through a system of vertical and horizontal tubes by radio commands from the control center on the planet's surface, the fans are powered from insulated wires stretched inside the pipes, the internal gaps of the sections of vertical inclined pipes located below the confluence of the pipes of the lifting gas storages and above the uppermost balloon of the tower are blocked with plugs with the possibility of preventing When lifting gas enters the pipes above and below the working zone in dense layers of the atmosphere, balloons are pulled together by intersecting cables at right angles, balloon cables perpendicular to the horizontal annular tubes are tied around the pipes holding the shutters, balloon cables parallel to horizontal annular tubes are tied to those located closer to their ends to inclined vertical pipes in the places of annular recesses, along the vertical pipes and on balloons there is a lightning conductor with current collectors, balloons are equipped with wind protection devices, including a cylindrical shell with fixed walls and wind-deflected plates in its composition, and from one end of the cylindrical shell two pipes are located with the ability to remove atmospheric gas in the direction opposite to the wind direction. In addition, a space elevator for the delivery of passengers and cargo from the surface of the Earth or another planet to low orbit and back may differ in that each station is equipped with a water pipe in the form of a pipe with water vapor and a pipe with cooled atmospheric gas supplying steam and gas from the surface of the planet. , with periodically at least 50 meters in height installed radial fans inside both pipes, while the fans are powered from insulated wires stretched inside the pipes, with a radiator at the top with the possibility of heat exchange between the pipes with water vapor and pipes with cooled air and condensation of water vapor in liquid with its pumping to the station, sections of pipes with water vapor and cold air periodically converge in one belt, diverge in the next, the cavities of the pipes with water vapor and cold air do not communicate with the cavities of annular horizontal pipes, but go around them, but are fastened to them ... In addition, a space elevator for the delivery of passengers and cargo from the surface of the Earth or another planet to low orbit and back may differ in that the walls of the pipe sections consist of tubes of super-strong material inserted into each other, the inner tubes in the center of the walls are perforated with the possibility of facilitating them weights, flanges of tubes of vertical inclined pipes are recruited from thin rings of heavy-duty material, inner one-piece tubes of vertical inclined pipes reach the edge of the rings and have ends cut and bent along the flange rings to form beam plates, dielectric ring-shaped gaskets with triangular protrusions are laid between the flanges of vertical inclined pipes. beam plates, the flanges of horizontal annular pipes are formed by the cut and bent ends of all tubes in the composition of their walls with the formation of connecting beam plates and annular dielectric spacers without protrusions, the points of attachment of the pipe-like Branches to horizontal ring-shaped pipes have cutouts with bends at the ends of the tubes of pipe-like branches in the form of supporting beam plates outside the horizontal ring-shaped pipe and fixing beam plates inside the horizontal ring-shaped pipe, the flanges are connected by bolts with a dielectric coating with several nuts each, A-shaped foundation posts are recruited from Conformal , primary U-shaped and secondary U-shaped plates, folding reinforcement plates are poured into the reinforced concrete of the foundation, which are installed in rows perpendicular to each folding plate to the next folding plate in opposite cuts. In addition to the fact that the installation site of the space elevator is fenced with windbreakers with the possibility of shielding from direct wind flows, each windbreak includes two rows of vertical pipes bent in the direction of wind deflection and separate vertical pipes from the edges of the rows between rows, insulated electrical wires are stretched inside the pipes and periodically at least Radial fans powered from these wires are installed at a height of 50 m, the pipes have periodic annular grooves, there are annular dielectric gaskets on the flanges between the vertical pipe sections, the flanges are connected by bolts with a dielectric coating, the pipes are periodically connected in pairs at a large height interval of at least 50 meters cross bridges, cross bridges of the same level are interconnected by longitudinal bridges, pipes rest on a foundation made of piles, reinforced concrete and A-shaped pillars, between vertically adjacent bridges and on the opposite side of the bridges, each pipe is installed There are hot air balloons, each of which is connected at at least two points through pipe-like branches to a vertical pipe and through pipes holding dampers and fans of hot air balloons with the possibility of filling balloons with hot atmospheric gas from thermal power plants located at the foot of the windbreak with remotely open valves. less than one pipe with a damper and a fan is suspended from the bottom of each balloon with the ability to remove cooled atmospheric gas from each balloon when the last damper is remotely opened, the envelopes of the balloons are tightened by cables intersecting at right angles, a lightning rod with current collectors is placed along the vertical pipes and on balloons, balloons are equipped with devices for protection from wind, including a cylindrical shell with fixed walls and wind-deflected plates in its composition, and two pipes are located at one end of the cylindrical shell with the possibility of removing atmospheric gas to the sides y, opposite to the direction of the wind, but not in the direction of the direction of the lift, the inner walls of the pipes contain heat-insulating pipes covered with an anti-corrosion coating. In addition, a method is proposed for the construction of a space elevator, according to which a pit is dug, piles are driven in, reinforced concrete is laid on them, A-shaped posts are installed in turn, reinforced concrete is poured under them in turn, the lower ends of vertical inclined pipes are inserted into the holes in the A-posts the lower belt and attach these ends to the A-shaped struts, start to climb the vertical inclined pipes of the spiders holding in the front pair of limbs of the hands a section of the mounted pipe, plugged from the upper end with a cork, and inserting a pair of toes of the four hind limbs of the legs into the ring-shaped recesses during the ascent the outer surface of the pipes, the spiders remove the plugs from the upper ends of the already installed pipes, then the spiders install the mounted sections of the pipes on the continuation of the sections of the already installed pipes with the first pair of limbs of the hands, with the second pair of limbs of the hands they remove from the box fixed to the cephalothorax, bolts with nuts and fasten the sections, spiders also raise sec stairs and fix them on horizontal annular pipes and vertical inclined pipes, a large humanoid robot lifts each transition compartment on its back up the stairs to the uppermost horizontal pipe, spiders attach the transition compartment protrusions to the flanges of the uppermost horizontal annular pipe and unscrew the transition compartment from the robot's back , then a space station is docked to each transition compartment, and it is surrounded by a multilayer inflatable shell. In addition, the proposed method of building a space elevator may differ in that in the planet's atmosphere, aerostatic shells are filled with heated atmospheric gas, two or more spiders take the ends of the cables of the balloons into the first pair of front limbs of the hands and simultaneously rise along inclined vertical pipes to the installation site, several more spiders according to the number of pipe-like branches of horizontal pipes, to which pipes with aerostat dampers are attached, rise to the installation site and attach the pipe-like branches of horizontal pipes to the pipes holding the dampers as part of the balloon, the first mentioned spiders tie the ends of the cables of the balloons to ring-shaped recesses on the nearest vertical inclined pipes, then the spiders return down, pick up the lightning rod sections in turn and stretch it along the vertical inclined pipes and fix them on them, connect the lightning rod sections to each other. In addition, the method of building a space elevator may differ in that in the atmosphere of the planet, aerostatic shells are filled with lifting gas, two or more spiders take the ends of the cables of the balloons into the first pair of front limbs of the hands and simultaneously rise along inclined vertical pipes to the installation site, several more spiders along the number of pipe-like branches of the horizontal pipes, to which pipes with aerostat dampers are attached, rise to the installation site and attach the pipe-like branches of the horizontal pipes to the pipes holding the dampers as part of the balloon, the first mentioned spiders tie the ends of the cables of the balloons to the ring-shaped recesses on the nearest vertical inclined pipes, then the spiders return downward, pick up the lightning rod sections in turn and stretch it along the vertical inclined pipes and fix them on them, connect the lightning rod sections together. In addition, for the construction of each windbreak, a foundation pit is dug, piles are driven in, reinforced concrete is laid on them, A-shaped posts are installed in turn, reinforced concrete is poured under them in turn, the lower ends of the vertical pipes of the lower chord are inserted into the holes in the A-shaped posts and these ends to the A-pillars, start to climb the vertical pipes of the spiders, holding in the front pair of limbs of the arms a section of the pipe to be mounted, plugged from the upper end with a cork, and inserting a pair of fingers of the four hind limbs of the legs into the ring-shaped grooves on the outer surface of the pipes when climbing, the spiders take out plugs from the upper ends of the already installed pipes, then the spiders install the mounted sections of pipes on the continuation of the sections of the already installed pipes with the first pair of limbs of the hands, with the second pair of limbs of the hands they take out from the box fixed on the cephalothorax, bolts with nuts and fasten the sections, the spider climbing the vertical pipe raises the crosswalk and screwing he together with the second spider to the wide flanges of two vertical pipes of adjacent rows, after assembling all the transverse bridges of the same level, a pair of spiders lifts the longitudinal bridge along one vertical pipe and turns it in turn to the cross bridges, then in the planet's atmosphere, balloons are filled in turn with hot atmospheric gas, two or more spiders take the ends of the cables of the balloons and rise along the vertical pipe to the installation site, attach the pipe-shaped branches of the vertical pipes to the pipes holding the flaps with the second pair of limbs of the arms, then the rest of the windbreak belts are assembled in turn in the same way, then the spiders return down, the lightning rod sections are taken in turn and pulled along the vertical inclined pipes and fixed on them, the lightning rod sections are connected to each other.
Описание фигурDescription of figures
На фигурах представлены следующие изображения.The figures show the following images.
На фиг. 1 - общий вид космического лифта с аэростатами с высокой орбиты Земли, на фиг. 2 - вертикальный поперечный срез А-А участка правой половины башни космического лифта на границе двух поясов, на фиг. 3 - условный вид участка нижней части башни космического лифта изнутри из центра симметрии, на фиг. 4 - горизонтальный срез Б-Б участка правой половины башни космического лифта на границе двух поясов, на фиг. 5 - вид фундамента башни космического лифта, на фиг. 6 - космическая станция на вершине башни космического лифта, на фиг. 7 - устройство для защиты от ветра на поперечном разрезе В-В, на фиг. 8 - устройство для защиты от ветра на поперечном разрезе Г-Г, на фиг. 9 - устройство для защиты от ветра в продольном разрезе Д-Д в закрытом состоянии отклоняемых ветром пластин, на фиг. 10 - участок секции вертикальной наклоненной трубы на горизонтальном продольном разрезе Е-Е, на фиг. 11 - развернутая заготовка внутренней продырявленной трубки, на фиг. 12 - секция вертикальной наклоненной трубы на вертикальном поперечном срезе Ж-Ж, на фиг. 13 - подсоединение трубы с водяным паром к горизонтальной кольцеобразной трубе, на фиг. 14 - система охлаждения и конденсации водяного пара, на фиг. 15 - схема включения и выключения электродвигателей заслонки и вентилятора, на фиг. 16 - схема расположения электродвигателя заслонки, на фиг. 17 - соединение двух перпендикулярных тросов аэростата, на фиг. 18 - соединение двух концов троса аэростата, обмотанных вокруг горизонтальной трубы, держащей аэростат, на фиг. 19 - крепление кабины с пассажирами и грузом к спине робота, на фиг. 20 - сборочный паук, вид спереди, на фиг. 21 - сборка лифта с помощью паука, на фиг. 22 - крепление лестницы к горизонтальной трубе крупным планом, на фиг. 23 - подсоединение трубопровода теплоэлектростанции к вертикальной наклоненной трубе нижнего пояса, на фиг. 24 - вид на загнутые концы внутренних цельных трубок во фланце с поперечного среза наклоненной вертикальной трубы 3-3, на фиг. 25 - крепления трубообразных ответвлений к горизонтальной кольцеобразной трубе на вертикальном срезе И-И, на фиг. 26 - соединение звездчатых фланцев горизонтальных труб на вертикальном срезе И-И, на фиг. 27 - структура А-образной стойки на горизонтальном срезе К-К, на фиг. 28 - схема укладки арматуры в железобетоне, вид сверху до заливки бетона, на фиг. 29 - схема укладки арматуры в железобетоне, вид сбоку до укладки бетона, на фиг. 30 - распорка в действии при замене секции вертикальной наклоненной трубы, вид сбоку, на фиг. 31 - ухват распорки на трубе на горизонтальном срезе Л-Л, на фиг. 32 - поперечный горизонтальный срез распорки М-М, на фиг. 33 - соединение секций громоотвода, на фиг. 34 - общий вид космического лифта без аэростатов с ветроломами, аэростаты которых заполнены горячим атмосферным газом, с высокой орбиты Земли, на фиг. 35 - ветролом с наполненными горячим атмосферным газом баллонетами на горизонтальном поперечном срезе Н-Н, на фиг. 36 - ветролом с наполненными горячим атмосферным газом баллонетами на вертикальном продольном срезе О-О.FIG. 1 is a general view of a space elevator with balloons from a high Earth orbit, FIG. 2 is a vertical cross section AA of the section of the right half of the space elevator tower at the border of two belts, in Fig. 3 is a schematic view of a section of the lower part of the space elevator tower from the inside from the center of symmetry, FIG. 4 - horizontal section BB of the section of the right half of the space elevator tower at the border of two belts, in Fig. 5 is a view of the foundation of a space elevator tower, FIG. 6 is a space station at the top of a space elevator tower, FIG. 7 - a device for protection against wind in a cross-section B-B, FIG. 8 - a device for protection from the wind in the cross section Г-Г, in Fig. 9 - a device for protection from wind in a longitudinal section D-D in the closed state of the plates deflected by the wind, FIG. 10 is a section of a vertical inclined pipe in a horizontal longitudinal section E-E, FIG. 11 - unfolded blank of the inner perforated tube, FIG. 12 - section of a vertical inclined pipe on a vertical cross-section Zh-Zh, in Fig. 13 - connection of a pipe with steam to a horizontal annular pipe, FIG. 14 - system of cooling and condensation of water vapor, Fig. 15 is a diagram of turning on and off the damper and fan motors, FIG. 16 is a diagram of the location of the damper motor, FIG. 17 - connection of two perpendicular cables of the balloon, in Fig. 18 - the connection of the two ends of the cable of the balloon, wrapped around the horizontal tube holding the balloon, FIG. 19 - fastening the cab with passengers and cargo to the back of the robot, FIG. 20 - assembly spider, front view, in Fig. 21 - assembly of an elevator using a spider, FIG. 22 is a close-up view of fastening a ladder to a horizontal pipe, FIG. 23 - connection of the thermal power station pipeline to the vertical inclined pipe of the lower belt, FIG. 24 is a cross-sectional view of the folded ends of the inner one-piece tubes in the flange of an inclined vertical tube 3-3; FIG. 25 - fastening of pipe-like branches to a horizontal annular pipe on a vertical section II, FIG. 26 - connection of star-shaped flanges of horizontal pipes on a vertical cut II, Fig. 27 - the structure of the A-shaped pillar on a horizontal cut K-K, Fig. 28 is a diagram of laying reinforcement in reinforced concrete, top view before pouring concrete, FIG. 29 is a diagram of the laying of reinforcement in reinforced concrete, side view before the concrete is placed, FIG. 30 is a side view of the spacer in action when replacing a section of a vertical inclined pipe, FIG. 31 - the grip of the spacer on the pipe on the horizontal cut L-L, in Fig. 32 is a transverse horizontal section of the spacer M-M, in Fig. 33 - connection of sections of the lightning rod, Fig. 34 is a general view of a space elevator without balloons with windbreaks, balloons of which are filled with hot atmospheric gas, from a high Earth orbit, FIG. 35 - a wind roll with ballonets filled with hot atmospheric gas on a horizontal cross section H-H, in Fig. 36 - a wind roller with ballonets filled with hot atmospheric gas on a vertical longitudinal section O-O.
Цифрами на фигурах обозначены следующие детали.The numbers in the figures indicate the following details.
На фиг. 1:1 - цилиндрическая башня лифта, 2 - ветроломы, 3 - космические станции, окруженные многослойными оболочками, на вершине башни, 4 - тепловые электростанции на поверхности Земли.FIG. 1: 1 - cylindrical elevator tower, 2 - windbreaks, 3 - space stations surrounded by multilayer shells at the top of the tower, 4 - thermal power plants on the Earth's surface.
На фиг. 2-4: 5 - наклоненные вертикальные трубы, 6 - горизонтальная кольцеобразная труба, 7 - трубообразные ответвления горизонтальной кольцеобразной трубы для крепления наклоненных вертикальных труб и труб, держащих заслонки аэростатов, 8 - фланцы труб, 9 - кольцеобразные диэлектрические прокладки, 10 - трубы, держащие заслонки аэростатов, 11 - оболочка аэростата, 12 - тросы оболочки, 13 - центробежные вентиляторы, 14 - заслонки для горячего воздуха, 15 - заслонки для охлажденного воздуха, 16 - устройство для защиты аэростата от ветра, 17 - провод громоотвода, 18 - молниеприемники громоотвода, 19 - проводка регуляторов заслонок и вентиляторов, 20 - кольцеобразные углубления поверхности труб.FIG. 2-4: 5 - inclined vertical pipes, 6 - horizontal annular pipe, 7 - tubular branches of the horizontal annular pipe for fastening inclined vertical pipes and pipes holding the dampers of balloons, 8 - pipe flanges, 9 - annular dielectric spacers, 10 - pipes, holding dampers of balloons, 11 - balloon shell, 12 - sheath cables, 13 - centrifugal fans, 14 - hot air dampers, 15 - cooled air dampers, 16 - a device to protect the balloon from the wind, 17 - lightning rod, 18 - lightning rods lightning rod, 19 - wiring for damper and fan regulators, 20 - ring-shaped recesses of the pipe surface.
На фиг. 5: 21 - наклоненная вертикальная труба нижнего пояса, углубленная в отверстие в массивной стальной А-образной стойки, 22 - массивная А-образная стойка, 23 - нижняя граница бетонирования, 24 - железобетон, 25 - сваи, 26 - поверхность планеты, 27 - стальные стержни с резьбой, 28 - массивные гайки, 29 - отверстия под стержни 27 в стойке 22, 30 - трубопровод с нагретым воздухом от теплоэлектростанции, впадающий в трубу 21, 31 - отверстие под трубу 21.FIG. 5: 21 - inclined vertical pipe of the lower belt, deepened into the hole in the massive steel A-shaped pillar, 22 - massive A-shaped pillar, 23 - the lower boundary of concreting, 24 - reinforced concrete, 25 - piles, 26 - the surface of the planet, 27 - threaded steel rods, 28 - massive nuts, 29 - holes for
На фиг. 6: 32 - лестница для подъема несущего робота, 33 - несущий робот, 34 - кабина с пассажирами и грузом, 35 - переходный отсек, 36 - космическая станция, 37 - наружный слой многослойной надувной оболочки с солнечными батареями, 38 - средний слой многослойной надувной оболочки, 39 - внутренний слой многослойной надувной оболочки, 40 - тросы, удерживающие слои оболочки, 41 - пристыкованный к станции 36 космический корабль, 42 - площадка для сидения несущего робота, 43 - трубообразный ответвление трубы 6, удерживающий площадку 42, 44 - перила площадки 42, 45 - трубообразный ответвление трубы 6, удерживающий переходный отсек, 46 - держатель лестницы 32, охватывающий трубу 6, 47 - держатель лестницы, охватывающий трубу 5.FIG. 6: 32 - ladder for lifting the carrying robot, 33 - carrying robot, 34 - cabin with passengers and cargo, 35 - transition compartment, 36 - space station, 37 - outer layer of multilayer inflatable shell with solar panels, 38 - middle layer of multilayer inflatable shells, 39 - inner layer of a multilayer inflatable shell, 40 - cables holding the layers of the shell, 41 - spacecraft docked to
На фиг. 7-9: 48 - отклоняемая ветром пластина, 49 - неподвижная стенка устройства для защиты от ветра 16, 50 - направление ветра снаружи, 51 - направление движения атмосферного газа внутри устройства для защиты от ветра 16, 52 - прошивка для крепления стенок 49 к оболочке аэростата 11, 53 - трубы для удаления атмосферного газа, 54 - направление удаления атмосферного газа через трубу 53.FIG. 7-9: 48 - plate deflected by the wind, 49 - fixed wall of the device for
На фиг. 10-12: 55 - наружные цельные трубки, 56 - средние цельные трубки, 57 - внутренние продырявленные трубки, 58 - внутренние цельные трубки, 59 теплоизоляционная трубка, 60 - антикоррозийное покрытие, 61 - кольца фланца, 62 - отверстия во внутренних продырявленных трубках, 63 - болты, 64 - диэлектрическое покрытие болтов, 65 - наружные сварные швы, 66 - развернутая заготовка трубки 57, 67 -внутренние сварные швы.FIG. 10-12: 55 - outer one-piece tubes, 56 - middle one-piece tubes, 57 - inner perforated tubes, 58 - inner one-piece tubes, 59 insulating tube, 60 - anti-corrosion coating, 61 - flange rings, 62 - holes in the inner perforated tubes, 63 - bolts, 64 - dielectric coating of bolts, 65 - external welds, 66 - expanded tube blank 57, 67 - internal welds.
На фиг. 13: 68 - трубообразные ответвления наклоненных вертикальных труб с водяным паром для крепления огибающей трубы, 69 - огибающая труба, 70 - пластины крепления, 71 - ушки на люках-заглушках и пластинах крепления для привинчивания пластин 70, 72 - люки-заглушки на вертикальных наклоненных трубах с водяным паром, 73 - наклоненные вертикальные трубы с водяным паром.FIG. 13: 68 - pipe-shaped branches of inclined vertical pipes with water vapor for attaching the envelope pipe, 69 - envelope pipe, 70 - fastening plates, 71 - lugs on cap hatches and fastening plates for screwing
На фиг. 14: 74 - верхнее окончание трубы с водяным паром 73, 75 - труба на нижнем конце радиатора, 76 - охладительные трубки радиатора, 77 - шипы на трубках радиатора внутри трубок с охлажденным воздухом, 78 - затеняющий щит, 79 - бак для жидкой воды, 80 - выключатель вентиляторов и насосов, 81 - кран для воды на космической станции, 82 - прозрачный съемный мешок для используемой или использованной воды, 83 - пробка для затыкания отверстия в мешке 82, остающегося после снятия мешка с крана, 84 - отверстия с клапанами для вставления рук, 85 - эластическое кольцо в дне мешка, охватывающее кран, 86 - направление освещения, 87 - труба для жидкой воды, 88 - насосы в виде осевых вентиляторов для жидкой воды.FIG. 14:74 - upper end of the pipe with water vapor 73, 75 - pipe at the lower end of the radiator, 76 - radiator cooling pipes, 77 - spikes on the radiator pipes inside the chilled air pipes, 78 - shading shield, 79 - liquid water tank, 80 - switch for fans and pumps, 81 - faucet for water at the space station, 82 - transparent removable bag for used or used water, 83 - plug to plug the hole in the
На фиг. 15: 89 - колебательные контуры управляющих схем, 90 - антенны управляющих схем, 91 - колебательные контуры управляемых схем, 92 - катушки индуктивности включения и выключения электродвигателя вентилятора, 93 - электродвигатель вентилятора 13, 94 - электродвигатель заслонки, 95 - катушка индуктивности включения электродвигателя заслонки, 96 - ключ, замыкающий цепь для вращения в первую сторону электродвигателя заслонки, 97 - ключ, замыкающий цепь для вращения во вторую сторону электродвигателя заслонки, 98 - ключ, замыкающий цепь для вращения электродвигателя вентилятора, 99 - винтовой вал электродвигателя заслонки, 100 - кольцо с внутренней резьбой, соответствующей винтовому валу электродвигателя заслонки, 101 - шайба на конце винтового вала 99, 102 - держатель выключателя 96, 103 - держатель выключателя 97, 104 - держатели кольца 100, 105 - магниты на краях заслонки 14 и трубы 10,106 - провод, соединяющий заслонку с колебательными контурами 91.FIG. 15: 89 - oscillatory circuits of control circuits, 90 - antennas of control circuits, 91 - oscillatory circuits of controlled circuits, 92 - inductance coils for turning on and off the fan motor, 93 -
На фиг. 17-18: 107 - внутренний болт, 108 - наружный болт, 109 - цилиндрическое отверстие с резьбой в болте 108, 110 - петли нижнего троса, 111 - петли верхнего троса, 112 - конец троса, направленный в сторону смотрящего на фигуру, 113 - конец троса, направленный в сторону от смотрящего на фигуру, 114 - трос, обвитый вокруг трубы 10, 115 - петли троса 114, обвитого вокруг трубы 10, 116 - тройной узел из концов троса, обвитого вокруг трубы 10.FIG. 17-18: 107 - inner bolt, 108 - outer bolt, 109 - cylindrical hole with a thread in the
На фиг. 19: 117 - пластина в корпусе спины робота, 118 - полка на спине робота, 119 - уголок для крепления полки, 120 - выступ кабины для крепления к спине робота, 121 - уголок на конце выступа 120.FIG. 19: 117 - plate in the back of the robot, 118 - shelf on the back of the robot, 119 - angle for attaching the shelf, 120 - cockpit projection for attaching to the back of the robot, 121 - angle at the end of
На фиг. 20: 122 - головогрудь паука, 123 - брюшко паука, 124 - пятипалые передние манипуляторы рук, 125 - двупалые задние манипуляторы ног, 126 - видеокамеры для слежения за передними манипуляторами, 127 - видеокамеры для слежения за задними манипуляторами, 128 - ящик для инструментов, болтов и гаек.FIG. 20: 122 - cephalothorax of a spider, 123 - abdomen of a spider, 124 - five-fingered front manipulators, 125 - two-fingered rear manipulators, 126 - video cameras for tracking the front manipulators, 127 - video cameras for tracking the rear manipulators, 128 - tool box, bolts and nuts.
На фиг. 21: 129 - пальцы ног паука, сомкнутые в кольцеобразных углублениях поверхности смонтированной трубы, 130 - ладони рук паука, держащие монтируемую трубу, 131 - ладонь руки паука, держащая болт, 132 - ладонь руки паука, держащая гайку.FIG. 21: 129 - toes of the spider's feet, closed in annular grooves of the surface of the mounted pipe, 130 - palms of the spider's hands holding the mounted pipe, 131 - palm of the spider's hand holding the bolt, 132 - palm of the spider's hand holding the nut.
На фиг. 22: 133 - шипы ступенек лестницы, 134 - нижние шипы вышестоящей секции лестницы, 135 - отверстие для вставления шипа 133, 136 - отверстие для вставления шипа 134, 137 - винты с головками, диаметр головок больше отверстий 135, 138 - вертикальные стержни лестницы, 139 - ушки на держателях 46 лестницы для навинчивания болтов.FIG. 22: 133 - spikes of the steps of the stairs, 134 - lower spikes of the higher section of the ladder, 135 - hole for inserting the
На фиг. 23: 140 - пробка из теплоизоляционного материала, достигающая нижнего конца трубы 21.FIG. 23: 140 - plug of heat-insulating material reaching the lower end of
На фиг. 24: 141 - треугольные выступы прокладок 9 между лучевыми пластинами, 142 - лучевые пластины, являющиеся загибами трубки 58.FIG. 24: 141 - triangular projections of
На фиг. 25: 143 - опорные лучевые пластины снаружи горизонтальной трубы, являющиеся загибами трубок трубообразного ответвления 7, 144 - закрепительные лучевые пластины внутри горизонтальной трубы, являющиеся загибами трубок трубообразного ответвления 7, 145 - кольцеобразный вырез в теплоизоляционной трубке для установки закрепительных лучевых пластин, 146 - отверстие, ведущее из полости трубообразного ответвления 7 в полость горизонтальной кольцеобразной трубы.FIG. 25: 143 - support beam plates outside the horizontal tube, which are the bends of the tubes of the tube-shaped
На фиг. 26: 147 - соединительные лучевые пластины, являющиеся загибами трубок горизонтальной кольцеобразной трубы.FIG. 26: 147 - connecting beam plates, which are bends of the tubes of the horizontal annular tube.
На фиг. 27: 148 - С-образные пластины, 149 - первичные П-образные пластины, 150 - вторичные П-образные пластины.FIG. 27: 148 - C-shaped plates, 149 - primary U-shaped plates, 150 - secondary U-shaped plates.
На фиг. 28-29: 151 - складные пластины арматуры, 152 - перпендикулярные пластинам 151 складные пластины арматуры, 153 - концевые соединения соседних пластин арматуры одного ряда, 154 - свободные концевые пластины ряда без соединения 153.FIG. 28-29: 151 - folding reinforcement plates, 152 - folding reinforcement plates perpendicular to the
На фиг. 30-32: 155 - балка распорки, 156 - ухваты, 157 - секция вертикальной наклоненной трубы, лежащая ниже изъятой секции, 158 - секция вертикальной наклоненной трубы, лежащая выше изъятой секции, 159 - пластины, составляющие ухват, 160 - П-образные пластины, составляющие балку, 161 - временные пробки.FIG. 30-32: 155 - strut beam, 156 - clamps, 157 - section of a vertical inclined pipe, lying below the withdrawn section, 158 - section of a vertical inclined pipe, lying above the withdrawn section, 159 - plates that make up a catch, 160 - U-shaped plates that make up the beam, 161 are temporary plugs.
На фиг. 33: 162 - металлический цилиндр на соединении секций громоотвода, 163 - нижний конец провода вышележащей секции громоотвода, 164 - диэлектрический держатель цилиндра 162, 165 - диэлектрические держатели концов проводов секций громоотвода, 166 - верхний конец провода нижележащей секции громоотвода, 167 - винты крепления концов провода к цилиндру 162, 168 - ушки для болтов с гайками на держателях 164, 165.FIG. 33: 162 - metal cylinder at the connection of the lightning rod sections, 163 - the lower end of the wire of the overlying lightning rod section, 164 -
На фиг. 35-36: 169 - вертикальные трубы с горячим атмосферным газом, 170 - поперечные мостки, соединяющие вертикальные трубы 169, 171 - продольные мостки, 172 - аэростаты с горячим атмосферным газом в составе ветролома, 173 - широкие фланцы для привинчивания поперечных мостков 170.FIG. 35-36: 169 - vertical pipes with hot atmospheric gas, 170 - cross bridges connecting
Космический лифт (фиг. 1) представляет из себя полую цилиндрическую башню 1, окруженную ветроломами 2. Ветроломы достигают высоты до 14 км и огораживают башню от ветров, отклоняя набегающий на башню ветер в сторону. Конструкция ветролома, содержащего аэростаты с гелием, подробно описана в изобретении уровня техники пункт 14. Вес нижней части башни лифта при ее строительстве на Земле из стали компенсируется выталкивающей Архимедовой силой тепловых аэростатов или аэростатов с гелием, которые расположены снаружи башни, образуя ее наружную стенку. Горячий атмосферный газ в тепловые аэростаты поступает от тепловых электростанций 4 на поверхности Земли по трубам в составе башни. Гелий в аэростаты с гелием поступает с поверхности Земли из хранилищ гелия по трубам в составе башни не постоянно, а периодически для подкачки аэростатов, которые постепенно теряют газ, просачивающийся через оболочки аэростатов. При строительстве башни лифта на Земле из графена или жемчужного пластика или других современных сверхлегких сверхпрочных материалов, а также при строительстве башни лифта на других планетах земной и лунной группы аэростаты могут отсутствовать. Башня содержит 4 или более космические станции 3, окруженные многослойными надувными оболочками. Башня лифта 1 без аэростатов показана на фиг. 34. Такой лифт на Земле окружается ветроломами 2, имеющими в своем составе тепловые аэростаты, поэтому такие ветроломы на фиг. 34 окружены тепловыми электростанциями 4, которые выдают горячий атмосферный газ для тепловых аэростатов ветроломов.The space elevator (Fig. 1) is a hollow
На фиг. 2-6 показан общий вид конструкции башни космического лифта на Земле при ее строительстве из стали.FIG. 2-6 shows a general view of the structure of a space elevator tower on Earth when it is constructed from steel.
На фиг. 2 изображен вертикальный поперечный срез А-А участка правой половины башни космического лифта на границе двух поясов. Пояс - это участок башни космического лифта между двумя горизонтальными кольцеобразными трубами 6, включая верхнюю трубу 6 и исключая нижнюю трубу 6. На фиг. 2 разрез сделан в узле трубы 6, то есть месте, где к ней крепятся снизу две наклоненные вертикальные трубы 5 нижележащего пояса, а сверху к ней крепятся две наклоненные трубы 5 вышележащего пояса. Высота пояса 50 м, высота труб 5 более 50 м, так как они не вертикально прямые, а имеют наклон (пример конкретной длины труб приведен в расчетной части в конце описания). Трубы 5 и 6 монтируются из секций по 10 м, которые содержат на концах фланцы 8, между фланцами расположена диэлектрическая кольцеобразная прокладка 9, которая необходима, чтобы ток из ионосферы не мог свободно течь по трубе до поверхности планеты, прокладки 9 создают сопротивление току из ионосферы. Труба 6 имеет пары трубообразных ответвлений 7 сверху и снизу для крепления вертикальных наклоненных труб 5 и трубообразный ответвление 7 снаружи справа для крепления трубы 10, держащей заслонку 14 теплового или гелиевого аэростата и вентилятор 13 для подачи горячего атмосферного газа в аэростат. Трубы 5, 6 имеют в стенках снаружи кольцеобразные углубления 20 для того, чтобы пальцы ног и рук монтирующих трубу пауков могли цепляться за трубу. Тепловой аэростат представляет из себя оболочку 11, стянутую кевларовыми тросами 12. Оболочка приклеена к трубе 10 и место склеивания стянуто обернутым вокруг трубы тросом 12. Оболочка теплового аэростата снизу имеет отверстия, в которые вставлены еще одни трубы 10 с вентиляторами 13 и заслонками 15 для удаления охладившегося атмосферного газа, когда сверху поступает через заслонку 14 нагретый атмосферный газ. К оболочке снаружи пришиты цилиндрические устройства для защиты от ветра 16, более подробно описанные ниже. Для отведения грозового разряда вдоль труб 5 спускается провод громоотвода 17, он продолжается вдоль оболочки аэростата и охватывает ее. Провод имеет в своем составе молниеприемники 18 в виде острых штырей. К оболочке под проводом 17 пришита углеродная дорожка. Трос 17 оканчивается металлической пластиной, врытой в грунт планеты в нескольких десятках метров от лифта. Кевларовые тросы аэростата 12, параллельные трубам 6, крепятся своими концами во углублениях 20 труб 5. Это позволяет сделать дополнительные соединения между трубами 5 одного пояса.FIG. 2 shows a vertical cross-section AA of the section of the right half of the space elevator tower at the border of the two belts. The belt is the section of the space elevator tower between two horizontal
На фиг. 3 символически изображен общий принцип компоновки вертикальных наклоненных труб 5: снизу находятся более толстые трубы, которые кверху становятся постепенно толще. Периодически количество труб в поясе уменьшается путем подсоединения пар труб не к каждому узлу пояса, а через узел. В расчетной части предложено менять толщину труб через каждые 20200 м, через 404 пояса. Но на небольшом листе бумаги крупно такую картину изобразить невозможно из-за большого количества поясов, поэтому изображение условное, демонстрирующее только общий принцип расположения наклоненных труб, который более подробно описан в расчетной части. На фиг. 3 показано также расположение аэростатов, их оболочки виднеются, заслоненные трубами 5, поскольку изображение демонстрирует вид изнутри башни, а аэростаты расположены вдоль наружной стенки башни.FIG. 3 symbolically depicts the general principle of the arrangement of vertical inclined pipes 5: from below there are thicker pipes, which gradually become thicker upwards. Periodically, the number of pipes in a chord is reduced by connecting pipe pairs not to each chord node, but through a node. In the calculated part, it is proposed to change the thickness of the pipes every 20,200 m, through 404 belts. But on a small sheet of paper it is impossible to depict such a large picture because of the large number of belts, therefore the image is conditional, demonstrating only the general principle of the arrangement of inclined pipes, which is described in more detail in the calculation part. FIG. 3 also shows the location of balloons, their shells are visible, obscured by
На фиг. 4 изображен горизонтальный участок трубы 6. Из-за большого радиуса трубы 6 этот участок выглядит прямолинейным. На фиг. 2,4 хорошо видны в верхней части наклоненных вертикальных труб 5 в месте их подсоединения к трубообразным ответвлениям 7 горизонтальной кольцеобразной трубы 6 центробежные вентиляторы 13 для подкачки нагретого атмосферного газа или гелия в аэростат. Их лучше устанавливать под горизонтальной кольцеобразной трубой 6, чтобы активизировать подачу нагретого атмосферного газа или подъемного газа в аэростат. Без вентиляторов 13 давление в верхней части трубы будет слишком низким, чтобы заполнять аэростаты в верхней части башни лифта. Вентиляторы 13 питаются напряжением по проводам 19, закрепленным внутри труб 5 и 6. Тепловой аэростат имеет большой объем, поэтому крепится на нескольких трубках 10 с заслонками 14, присоединенных к трубообразным ответвлениям 7 горизонтальной трубы 6, и имеет несколько заслонок 14, 15. Остальные детали такие же, как на фиг. 2. При строительстве башни лифта без аэростатов горизонтальная кольцеобразная труба 6 имеет только трубообразные ответвления 7 для подсоединения вертикальных наклоненных труб, ответвлений 7 для подсоединения труб 10 она не имеет.FIG. 4 shows a horizontal section of the
На фиг. 5 показан вид фундамента башни космического лифта. В дно котлована, вырытого на поверхности планеты, вбиваются сваи 25, далее на них укладывается слой железобетона 24 до нижней границы 23, далее на этот слой ставятся А-образные стойки, под них тоже укладывается железобетон. Имеется в виду, что над перекладиной буквы А в стойках нет пустого пространства, там тоже металл. Затем по бокам стойки засыпаются вырытым грунтом планеты. Трубки 5 нижнего пояса имеют особую форму, поэтому обозначены как трубы 21. Они имеют массивный фланец 8 не на конце трубы, а на высоте погружения трубы 21 в цилиндрическое отверстие 31 в верхней части стойки 22. Стойка 22 имеет также цилиндрические отверстия 29 с резьбой внутри, в которые вворачиваются стержни 27 с соответствующей резьбой снаружи, на которые наворачивается несколько гаек 28. Стержни 27 с гайками 28 неподвижно фиксируют трубу 21 в наклоненном положении. В трубу 21 впадает труба 30, подводящая нагретый атмосферный газ в трубу 21 и выше по системе труб. Подробнее место соединения изображено ниже. Фундамент почти не отличается от фундаментов других высотных объектов, отличия, прежде всего, количественные: более толстый слой железобетона, более длинные сваи.FIG. 5 shows a view of the foundation of a space elevator tower.
На фиг. 6 показана верхняя часть башни космического лифта со станцией 3, состоящей из собственно корабля космической станции 36, окруженной оболочками 37,38, 39, стянутых между собой тросами 40. Под внутренней оболочкой атмосферный газ имеет наибольшее давление, затем оно уменьшается от оболочки к оболочке, как описано в изобретениях уровня техники пунктов 8, 9. Передний и задний стыковочные узлы станции высовываются из оболочки 37, поэтому к ним могут стыковаться космические корабли 41. Станция 36 пристыкована к переходному отсеку 35. Верхняя кольцеобразная горизонтальная труба 6 имеет несколько трубообразных ответвлений 45, к которым через фланцы крепится переходный отсек 35. Охваты труб 5 и 6 с держателями 47 и 46 соответственно, подробно описанные ниже, удерживают в вертикальном положении простую металлическую лестницу 32, состоящую из двух вертикальных стержней и поперечных ступенек-перекладин между ними. На фиг. 6 на лестнице 32 стоит человекообразный несущий робот 33, похожий на робота FEDOR (уровень техники пункт 23), но более крупный и упрощенный до функции лазить по лестнице, садиться и т.п.. На спине робота закреплена кабина 34 с пассажирами и грузом. Крепление кабины описано ниже. В верхнем положении при достижении роботом 33 верхнего конца лестницы 32, кабина 34 упирается в переходный отсек 35 и пристыковывается к нему через обычный стыковочный узел, описанный, например, в уровне техники пункт 12. Чтобы по лестнице 32 могли одновременно подниматься и спускаться несколько роботов 33 для увеличения грузооборота между поверхностью планеты и станцией наверху лифта, лестница оборудована площадками 42 для сидения несущего робота 33. Если один робот опускается, а второй навстречу ему поднимается по лестнице, то один из них освобождает путь второму, садясь на площадку 42. Таких площадок оборудовано несколько рядом с лестницей 32 на разной высоте. Площадка 42 представляет из себя металлический прямоугольник, снабженный перилами 44, привинченный к фланцам 8 нескольких верхних трубообразных ответвлений 43 трубы 6. Площадки оборудованы средствами зарядки аккумуляторов робота, для этого вдоль лестницы 32 протянуты электрические провода, которые подсоединены к зарядным устройствам (уровень техники п. 32, 33) на площадках.FIG. 6 shows the upper part of the space elevator tower with
На фиг. 7-9 в подробностях изображено устройство для защиты от ветра 16. Оно представляет из себя цилиндр, стенка которого на поперечном срезе делится на 4 равные части. Более жесткие и неподвижные противостоящие части 49 чередуются с более гибкими пластинами 48. Одна из стенок 49 пришита к оболочке 11 прошивками 52 с герметизацией мест прокола клеем. С одного конца, условно считающегося нижним, цилиндр имеет противостоящие трубы 53 для удаления атмосферного газа. Порыв ветра с направлением 50 изгибает одну из пластин 48 внутрь, при этом эта пластина 48 заслоняет собой вход атмосферному газу в трубу 53 с подветренной стороны. Атмосферный газ не может отклонить противоположную пластину 48, поскольку она заходит на стенку 49 и упирается в нее. Поэтому атмосферный газ завихряется внутри устройства с направлением течения 51 и устремляется к единственному выходу в противостоящей трубе 53 с направлением выхода 54. В трубе 53 скорость ветра в направлении 54 больше, чем в направлении 50, поскольку весь атмосферный газ, собранный вдоль всей высоты устройства 16 устремляется в небольшой просвет трубы 53. Загнутая ветром пластина 48 придает устройству 16 импульс, направленный в ту же сторону, что и ветер 50, а вылетающий из трубы 53 поток 54 придает устройству 16 импульс, противоположный направлению ветра 50, импульсы уравновешивают друг друга, и устройство 16 фиксируется на месте, фиксируя и аэростат в целом. Устройства 16 устанавливаются по периметру аэростата, параллельно трубам 6 и перпендикулярно им. Поэтому с какой стороны аэростата вдоль оболочки не подул бы ветер, они его улавливают и фиксируют аэростат на месте. Ветер вдоль оболочки может дуть только в двух направлениях, соответственно он будет отклонять пластину 48 с одной из двух сторон. Если ветер дует со стороны стенок 49 или в перпендикулярном направлении направлению 50 вне плоскости рисунка, то он улавливается устройством 1, расположенным перпендикулярно рассматриваемому устройству 16 вдоль других периметров аэростата.FIG. 7-9, a
На фиг. 10-12 и 24 подробно показано строение вертикальной наклоненной трубы 5 лифта, вертикальная наклоненная труба 21 выглядит аналогично. Места соединения таких труб подробно показаны на фиг. 23. Трубу желательно делать из сверхпрочного материала. Это может быть сверхпрочная сталь, графен, жемчужный пластик или любой другой вновь открытый сверхпрочный материал. Сообщения об открытии новых сверхпрочных материалов появляются в интернете по нескольку раз в год. Возможно делать трубу из единого куска материала, например из графена или режущей стали старых марок. Но если делать трубу их сверхпрочной стали или жемчужного пластика, то для сохранения свойств этих материалов ее делают из тонких листов. Достоинством изготовления трубы из отдельных листов является то, что если труба треснет от перегрузки на каком-то отдельном участке, трещина распространиться не по всему массиву трубы, а только по одному слою материала, и в целом труба останется не треснутой. Если труба делается из сверхпрочной стали (согласно уровню техники пункт 15), то берутся листы прокатной стали длиной 10 м и шириной, равной длине окружности будущей трубы, толщиной 0,5 мм. Можно обрабатывать листы стали до 2 мм, облучая их лазером и электронами с двух сторон на глубину 1 мм, но такие листы до облучения тяжело гнутся, поэтому для изготовления трубок 55-58 берутся более тонкие листы. В листах стали, которые будут составлять внутренние продырявленные трубки 57, фрезой или иным способом делаются периодические круглые отверстия, как показано на фиг. 10. Они нужны для уменьшения веса трубок 57 и экономии материала. На прочность трубок они мало влияют, поскольку нагрузка распределяется вдоль цельных частей трубок. Для изготовления наружных трубок 55 берутся листы стали длиной порядка 1 м, а не 10 м. В краях заготовок трубок 58 делаются отверстия под болты. Далее листы изгибаются и свариваются с образованием трубок 55-58. Далее листы облучаются лазером и электронами из электронной пушки и ионами. Поскольку глубина такой обработки составляет 1 мм, толщина листа в 0,5 мм позволяет трубку сделать полностью сверхпрочной. Трубки 55-58 отличаются друг от друга по диаметру на 0,5 мм. Это позволяет их вставлять друг в друга, заколотив, с образованием целой толстостенной трубы с толщиной стенок 22-54 мм (фиг. 10,12). Внутренние сварные швы 67 отдельных трубок располагаются так, чтобы в случае какой-нибудь экстремальной нагрузки на трубу по месту расположения шва 67 разошелся только один шов, а другие швы сохранились, что достигается расстоянием между швами не менее 10 см.FIG. 10-12 and 24 show the structure of the vertical
Для образования фланцев 8 трубы 5 или 21 в случае ее изготовления из сверхпрочной стали сначала изготавливаются кольца 61 из прокатной стали с внутренним диаметром отверстия, равным внутреннему диаметру самой внутренней трубки 57. Толщина колец может достигать 2 мм. Далее в кольцах изготавливаются отверстия под болты. Далее кольца облучаются с двух сторон лазером, электронами и ионами на глубину до 1 мм, что позволяет сделать сверхпрочным кольцо 61 на всю толщину. Далее кольца одеваются на трубки 58 и прижимаются к торцам трубок 55-57. Трубки 58 длиннее трубок 56,57, поэтому высовываются за их пределы. Далее кольца по бокам фланца 8 привариваются друг к другу, к торцам трубок 55 с образованием швов 65. Трубки 58 перед установкой их внутрь трубы облучаются не полностью. Концы их остаются не облученными. После установки колец 61, концы трубок 58, высовывающихся за пределы колец надрезаются и загибаются и привариваются к нижележащему кольцу 61 и к нижележащим слоям 58 по очереди так, чтобы отверстия под болты в образованных таким способом лучевых пластинах 142 (фиг. 24) совпали с отверстиями под болты в кольцах 61. По очереди по мере загибания загнутые лучевые пластины 142 и места сварки облучаются лазером, электронами и ионами. Чтобы пространство между лучевыми пластинами было заполнено, кольцеобразная диэлектрическая прокладка 9 сверху и снизу имеет треугольные выступы 141, попадающие между лучевыми пластинами 142. Далее в трубу устанавливается (вбивается) теплоизоляционная трубка 59, высота которой равна длине трубок 56-57 плюс толщина фланцев 8, состоящих из колец 61 и лучевых пластин 142, и плюс половина толщины прокладки 9 без выступов. Далее трубка 59 красится изнутри с образованием слоя 60. Соединение фланцев 9 производится уже при монтаже лифта болтами 63, имеющими диэлектрическое покрытие 64, которое, как и диэлектрическая прокладка 9, предохраняет трубу лифта от течения тока из ионосферы в грунт планеты. Для большей прочности соединения используется не одна гайка, а по три гайки на один болт. Болты несут у вертикальных труб малую нагрузку, поскольку секции труб 5 друг к другу прижимает гравитация планеты, боковые нагрузки незначительны. В результате получается труба, изображенная на фиг. 10, 12, 24. Наружные трубки 55 располагаются на расстоянии порядка 1 см друг от друга с образованием между ними кольцеобразных углублений 20. Если вставлять по 12 трубок 55 друг в друга толщиной 0,5 мм каждая, то глубина углублений будет достигать 6 мм. Возможно делать и более глубокие углубления, устанавливая более 12 трубок 55. Верхние и нижние края углублений обрабатываются сваркой и облучаются лазером, электронами и ионами. Следующие трубки 56 делаются из цельных листов металла без отверстий. Их устанавливают не менее двух. Первая защищает трубу от коррозионных внешних воздействий через углубления 20, дном которых она является. А вторая трубка 56 запасная, она будет защищать внутренние слои от коррозионных воздействий через углубления 20 в случае повреждения первой трубки 56. Но основную нагрузку в защите от коррозионных воздействий несет на себе наружная трубка 55, поэтому ее надо облучать не только электронами, но и ионами. Далее идут несколько слоев продырявленных трубок 57. Они составляют наибольшую часть толщины трубы, их показано на фиг. 10, 12 5 штук, но это чисто символически, в действительности их больше. Чем тоньше стенка, тем меньше трубок 57 в ее составе. Далее идут две цельные внутренние трубки 58, они защищают внутренние слои трубы от внутреннего коррозионного воздействия нагретого воздуха или водяного пара в случае повреждения трубки 59, поэтому трубки 58 тоже облучают не только электронами, но и ионами. Далее следует теплоизоляционная трубка 59. Она сделана из материала с низкой теплопроводностью и предназначена для избегания утечек тепла и для защиты трубок 58 от коррозии. Толщина ее стенки может достигать нескольких сантиметров. Снаружи трубка 59 покрыта антикоррозионным покрытием, например, краской. Трубки 59 и слой 60 отсутствуют в лифтах без аэростатов, а также в лифтах с аэростатами на высоте выше аэростатов, то есть выше 12 км. На фиг. 10 показано условно только два кольца фланцев 61, но реально их больше. Внутри труб протянуты провода 19 на скобах, держащихся на длинных винтах, ввинченных в трубки 59.To form the
Возможно изготовление трубок 55-58 и колец 61 не из стали, а из более легких металлов типа титана, алюминия, которые тоже можно облучать лазером, электронами и ионами, и в состав которых тоже можно включать фуллерены. Но поскольку материалы, которые получаются в результате такой обработки, в открытой печати не описаны, можно только предполагать, какими они будут обладать свойствами. Во сколько раз плотность сверхпрочного материала меньше плотности сверхпрочной стали, во столько раз меньшую прочность он должен иметь по сравнению со сверхпрочной сталью, чтобы из него строить космический лифт.It is possible to manufacture tubes 55-58 and rings 61 not from steel, but from lighter metals such as titanium, aluminum, which can also be irradiated with a laser, electrons and ions, and which can also include fullerenes. But since the materials that are obtained as a result of such processing are not described in the open press, one can only assume what properties they will have. How many times the density of super-strong material is less than the density of super-strong steel, so many times less strength it must have in comparison with super-strong steel in order to build a space elevator from it.
В случае изготовления труб 5,6 из графена они печатаются целиком без слоев на 3D-принтере из хлопьев графена. Чтобы получилась труба длиной 10 м, необходимо, чтобы дно камеры для печати постепенно опускалось до высоты - 10 м, тогда с торца трубы будет происходить печать. Для этого достаточно иметь винт длиной 10 м и гайку, закрепленную на высоте - 10 м от дна камеры для печати. Винт будет постепенно вращаться и ввинчиваться в гайку, снижая высоту дна камеры для печати. Соединение дна камеры для печати и головки винта выполняется подвижным через кольцо под головкой винта, присоединенное через цилиндр к дну камеры для печати. При печати не образуются атомарные плоскости, как у графита, поэтому материал получается более прочный во всех направлениях приложения силы к нему.When
В случае изготовления трубок 55-58 и колец 61 из жемчужного пластика в 3D-принтер заправляется вместо углерода порошок пластика, из него печатаются листы, в которых пластик уложен как в черепице, затем листы изгибаются в трубки, и их края свариваются друг с другом подобно тому, как свариваются края политехнических труб. В остальном с листами жемчужного пластика проделываются те же действия, что описаны со сталью, отличия только в том, что листы пластика легче и толще стальных листов, в них легче делать отверстия. Отверстия в жемчужном пластике можно закладывать в программу печати на 3D-принтере, чтобы не вырезать их отдельно.In the case of the manufacture of tubes 55-58 and rings 61 of pearl plastic, instead of carbon, plastic powder is charged into the 3D printer, sheets are printed from it, in which the plastic is laid as in tiles, then the sheets are bent into tubes, and their edges are welded to each other like how the edges of polytechnic pipes are welded. Otherwise, the same actions are performed with sheets of pearl plastic as described with steel, the only differences are that plastic sheets are lighter and thicker than steel sheets, it is easier to make holes in them. The holes in pearl plastic can be inserted into the 3D printing program so that they are not cut out separately.
Трубообразные ответвления 7 получаются при изготовлении из стали следующим образом. При изготовлении труб 5 или 6 в прокатных стальных листах до их соединения в трубки вырезаются крупные отверстия по внешнему диаметру будущего ответвления трубы с учетом толщины его стенок. Трубки 55-58 трубообразного ответвления 7 вставляются друг в друга. Потом изготавливаются труба подобно тому, как это описано при обсуждении фиг. 10-12, но более короткая длиной порядка 50 см. Также эта труба не имеет колец 61 в месте соединения с трубой 5 или 7. Места соединения трубообразного ответвления 7 с отверстием трубы 5 или 6 полностью звездообразные, не круглые, они состоят из загибов трубок, как это показано на фиг. 25. Для опоры трубообразного ответвления 7 с трубой 5 над ним или под ним первый имеет опорные лучевые пластины 143, находящиеся снаружи горизонтальной кольцеобразной трубы 6 и являющиеся загибами наружных трубок трубообразного ответвления. Для фиксации в отверстии трубы 6 трубообразное ответвление 7 имеет еще и закрепительные лучевые пластины 144, являющиеся загибами внутренних трубок трубообразного ответвления. Трубки трубообразного ответвления 7, изображенные на фиг. 25, аналогичны трубкам 55-58, обозначенным на фиг. 10,12. Для хорошего закрепления трубки с лучевыми пластинами 144 должны быть длиннее трубок с лучевыми пластинами 143 на толщину стенки трубы 6. Чтобы между теплоизоляционной трубкой 59 и стенками трубы 6 не образовывалась щель, теплоизоляционная трубка 59 имеет кольцеобразный вырез 145 на глубину, равную толщине лучеобразных ответвлений 144. В этот вырез убираются лучеобразные ответвления 144. Полость трубообразного ответвления 7 сообщается с полостью трубы 6 через отверстие 146. Лучеобразные ответвления привариваются друг к другу и к трубе 6. Место сварки лучевых ответвлений 143, 144 облучается лазерами, электронами и ионами. Теплоизоляционный слой 59 и слой 60 устанавливаются после закрепления трубообразного ответвления 7 в крупном отверстии трубы 6.The pipe-
Труба 30 изготавливается и подсоединяется к трубе 21 подобно тому, как изготавливается и подсоединяется трубообразное ответвление (фиг. 23), но ответвлений 143 она не имеет, поскольку не является опорной. Отличие также в том, что до установки теплоизоляционного слоя 59 в трубу 21 в нее устанавливается теплоизоляционная пробка 140. Высота этой пробки равна расстоянию от трубы 30 до дна трубы 21, которое образует дно отверстия 31 в стойке 22. Это позволяет пробке 140 не проваливаться при любых перепадах давления в трубе 21. Это не экономно с точки зрения затрат теплоизоляционного материала, зато более надежно. Пробки, подобные пробке 140 стоят в трубах 5 крайнего пояса, напротив которого установлены самые верхние аэростаты, чтобы теплый воздух от теплоэлектростанций не поднимался выше этого уровня по трубам 5.The
Кроме изготовления труб из графита цельные трубы 5 и 6 без отдельных трубок могут быть отлиты из старых режущих марок стали. Но в условиях Земли они не применимы, их можно применять только на планетах земной группы. Изготовление таким образом труб будет удешевлено. При изготовлении лифта из графита и жемчужного пластика стоимость изготовления труб будет дороже, чем из сверхпрочной стали. Возможно строить лифт из разных материалов, например, нижние секции - из стали, средние - из жемчужного пластика, верхние - из графена. Использование жемчужного пластика при изготовлении верхних секций нежелательно из-за более слабой устойчивости этого материала к перепадам температуры. Диаметр лифта из разных материалов будет задаваться нагрузкой на изгиб стали, поскольку он наибольший. При строительстве лифта без аэростатов в трубах отсутствуют теплоизоляционные трубки 59 о покрытием 60 и теплоизоляционные пробки 140, горячий атмосферный газ или подъемный газ по трубам не идет.In addition to making pipes from graphite, one-
Крепление секций горизонтальной кольцеобразной трубы 6 отличается от крепления, показанного на фиг. 10 и изображено на фиг. 26. У вертикальных наклоненных труб отсутствует растягивающая нагрузка, нагрузка приложена сверху вниз, поэтому в их составе установлены кольца 61. Но горизонтальная кольцеобразная труба такую нагрузку испытывает, поэтому у нее загибаются концы всех трубок 55-58 с образованием соединительных лучевых пластин 147, кольца 61 отсутствуют. Форму кольца имеет только прокладка 9, а фланцы трубы имеют звездообразную форму и состоят из пластин 147. Прокладка 9 также у горизонтальной кольцеобразной трубы не имеет треугольных выступов, она полностью плоская.The fastening of the sections of the horizontal
Станции наверху лифта имеют водоснабжение с поверхности планеты. Поскольку достаточное количество воды есть только на Земле, то при строительстве лифта на других планетах Солнечной системы водоснабжение будет отсутствовать. Если подавать по трубе на высоту 101 км жидкую воду, то столб воды такой высоты будет иметь слишком большой вес, ни один материал трубы его не выдержит. Поэтому воду подают по отдельной трубе в парообразном виде, разогретую до температуры выше 100 градусов Цельсия. Для охлаждения пара и конденсации воды подают также по отдельной трубе к станции охлажденный воздух, пропущенный через холодильную камеру. По количеству станций имеется 4 трубы с водяным паром и 4 трубы с охлажденным воздухом. Эти трубы тоже не прямолинейные, а состоят из секций, которые сначала сходятся, а потом расходятся от пояса к поясу подобно трубам 5 на фиг. 3. Но в отличие от труб 5 полости труб с водяным паром и с холодным воздухом не соединены с полостями труб 6, и трубы с водяным паром и холодным воздухом огибают трубы 6, как показано на фиг. 13. Для огибания трубы 6 вместо фланцев трубообразного ответвления 7 трубы 6 на верхний фланец 8 вертикальной наклоненной трубы с водяным паром 73 ставится люк-заглушка 72 в виде металлического круга, покрытого теплоизоляцией внутри трубы. Люк-заглушка 72 имеет ушки 71. Чтобы труба 6 не испытывала нагрузки, она с двух сторон помещается между пластинами 70, которые несут нагрузку труб 73, лежащих выше. Пластины 70 тоже имеют ушки 71, в которые вместе с ушками 71 люков-заглушек продеваются болты 63, завернутые гайками 28. Для соединения полостей труб 73, лежащих выше и ниже трубы 6, трубы 73 имеют трубообразные ответвления 68, соединенные огибающей трубой 69, имеющей фланцевые соединения с ответвлениями 68.The stations at the top of the elevator are supplied with water from the planet's surface. Since there is only enough water on Earth, there will be no water supply during the construction of an elevator on other planets of the solar system. If liquid water is fed through a pipe to a height of 101 km, then a water column of such a height will have too much weight, no pipe material can withstand it. Therefore, water is supplied through a separate pipe in vapor form, heated to a temperature above 100 degrees Celsius. For steam cooling and water condensation, cooled air is also supplied through a separate pipe to the station, passed through the refrigerating chamber. In terms of the number of stations, there are 4 pipes with water vapor and 4 pipes with cooled air. These pipes are also not straight, but consist of sections that first converge and then diverge from chord to chord, like
Верхний конец 74 самой верхней трубы 73 с водяным паром соединен с трубой 75 радиатора (фиг. 14). Радиатор представляет из себя параллельные трубки из металла или иного материала с высокой теплопроводностью. Трубки 76 радиатора с водяным паром имеют снаружи шипы 77, которые вдаются в полость трубок с холодным воздухом. Шипы увеличивают поверхность теплообмена между трубками с холодным воздухом и водяным паром. Водяной пар охлаждается и конденсируется, насосами 88 смесь водяного пара с водой подается в бак 79, где вода окончательно конденсируется в результате расширения водяного пара. Далее насосами 88 по трубе 87 вода подается на космическую станцию 36. Радиатор с трубами 76 окружен со всех сторон затеняющими щитами 78 для защиты от нагрева от солнечного излучения. Щит 78, защищающий от направления излучения 86, изображен на фиг. 14. Щит 78 изготавливается из керамики, плохо проводящей тепло, в его тени удерживается комнатная температура (см. уровень техники пункт 21). В баке 79 и трубе 87 создана невесомость, поскольку высота 101 км находится выше точки невозврата. Поэтому вода не льется вниз, а движется по направлению, задаваемому насосами 88. Для электроснабжения насосов 88 и вентиляторов 13 имеется проводка 19, которая состоит из двух проводов, закрепленных внутри трубы на скобах, привинченных к трубке 59. На станции имеется выключатель 80, который выключает электрическую цепь с насосами 88 и вентиляторами 13 и прекращает поступление воды. Поэтому подача пара осуществляется на станцию не постоянно, а только тогда, когда надо набрать воды, только надо включать вентиляторы 13 трубы с паром заранее, чтобы она успела подняться снизу. Чтобы столб пара или холодного воздуха высотой 101 км не разорвал нижнюю часть трубы, вентиляторы 13 выключаются не одновременно, а по очереди. При выключении ключа 80 срабатывают катушки индуктивности с магнитами внутри, которые включают таймеры каждого вентилятора 13 трубы с паром и трубы с холодным воздухом. Чем выше находится вентилятор, тем на меньшее время таймер замыкает его цепь. В результате вентиляторы выключаются по очереди от верхнего к нижнему и пар или холодный воздух оседает постепенно вниз вслед за работой верхнего по очереди вентилятора.The
Труба 87 оканчивается краном 81 на станции. Поскольку на станции невесомость, чтобы вода не разлеталась по станции, на кран 81 одевается прозрачный мешок 82, который вокруг отверстия для крана имеет эластическое кольцо 85, плотно охватывающее кран при одевании мешка на него. В стенке мешка 82 имеются отверстия с клапанами 84 для продевания рук. К мешку 82 на веревочке, чтобы не теряться, прикреплена пробка 83, которую вставляют в отверстие для крана, когда снимают мешок с водой с крана, тогда эластическое кольцо 85 охватывает пробку 83. Таким образом можно заполнять несколько мешков с водой.
Кроме воды таким способом можно подавать на станцию другие жидкости, например топливо.In addition to water, other liquids such as fuel can be supplied to the station in this way.
На фиг. 15,16 показано подробно устройство заслонок 14 на держащих их трубах 10, подающих нагретый атмосферный газ в аэростаты, и заслонок 15 на держащих их трубах 10, отводящих охлажденный атмосферный газ из аэростатов. Устройства для подачи горячего атмосферного газа в аэростат и для отведения охлажденного атмосферного газа из аэростата выглядят одинаково на концах труб 10 и имеют в своем составе два электродвигателя: 94 - электродвигатель заслонки и 93 электродвигатель вентилятора 13.FIG. 15, 16 shows in detail the arrangement of
На фиг. 15 показана система управления заслонкой и электродвигателем вентилятора. На поверхности Земли или иной планеты имеется управляющий центр. В нем установлены антенны 90 и колебательные контуры 89, состоящие из конденсатора, двух катушек индуктивности и реостата (обозначения стандартные). У каждого колебательного контура своя резонансная частота колебаний. В качестве приемной антенны сигнала, подаваемого с антенн 90, используется металлический корпус заслонки 14 или 15. Он может иметь параболически изогнутую форму, подобно спутниковой антенне, функции заслонки это не мешает. К нему присоединены два колебательных контура 91, состоящие из конденсатора, реостата и двух катушек индуктивности (обозначения стандартные). Резонансные частоты колебания каждого контура 91 равны резонансной частоте колебания парного ему контура 89. У двух контуров 91 частоты колебания не совпадают. Катушки индуктивности 92 имеют общий магнит, вставленный в них противоположными концами. Магнит присоединен к ключу 98. Когда антенна 90 с контура 89 подает сигнал на антенну-заслонку 14 или 15 в одном из контуров 91 возбуждается резонансный ток, силы которого достаточно, чтобы втянуть (или вытолкнуть) магнит 98 в катушку 92 этого контура и и замкнуть цепь двигателя 93, включив вентилятор. Если подается сигнал второй антенны 90 со второго контура 89, резонанс возникает во втором контуре 91, магнит ключа 98 выталкивается (или соответственно втягивается) из катушки 92 второго контура 91, цепь двигателя 93 размыкается, и вентилятор 13 выключается. При подаче сигнала с первого контура 89 с первой антенны 90 на антенну-задвижку 14 или 15 в первом контуре 91 возникает резонансный ток, которого достаточно, чтобы вытолкнуть магнит из катушки 95, который замыкает ключ 96 цепи с электродвигателем 94, который открывает задвижку. По окончании открытия задвижки 14 или 15 ключ 96 цепи с электродвигателем 94 размыкается механически, как будет описано ниже. При подаче сигнала со второго контура 89 со второй антенны 90 на антенну-задвижку 14 или 15 во втором контуре 91 возникает резонансный ток, которого достаточно, чтобы вытолкнуть магнит из катушки 95 второго контура и замкнуть ключ 97 в цепи с электродвигателем 94. При этом включается ток обратной полярности через электродвигатель 94, он вращается в другую сторону и закрывает задвижку 14 или 15. По окончании закрытия задвижки 14 или 15 ключ 97 размыкается механически, как будет показано ниже. Одновременно открываются заслонки 14 и 15 у одного аэростата. Заслонки всех аэростатов не открываются одновременно, поскольку тогда не хватит горячего атмосферного газа на все аэростаты, а открываются по очереди циклически сначала заслонки нижнего пояса, затем второго, затем третьего и так до последнего, потом все повторяется сначала.FIG. 15 shows the control system for the damper and the fan motor. There is a control center on the surface of the Earth or another planet. It has
На фиг. 16 показана задвижка 14 крупным планом. Задвижка 15 выглядит точно так же. Электродвигатель 94 имеет вал 99 в форме винта. На конце вала неподвижно закреплена шайба 101. Вал продет в кольцо 100 с внутренней резьбой, соответствующей резьбе вала 99. Кольцо 100 закреплено неподвижно с помощью держателя 104, который прикреплен к корпусу трубы 10 изнутри. К держателю 104 прикреплены также неподвижно держатель 102 ключа 96 и держатель 103 ключа 97. Между ключами 96 и 97 на держателе 104 располагаются колебательные контуры 91, которые соединены проводом 106 с заслонкой 14. Провод 106 имеет запас длины, чтобы при открытии заслонки 14 не порваться. Питание к двигателю 94 и контурам 91 подается по проводу 19 с поверхности планеты. В крайних положениях заслонки шайба 101 упирается в ключ 96 или ключ 97, механически размыкая их и не позволяя им замкнуться в случае ошибочного повторного сигнала с поверхности планеты. На торце трубы 10 и на краях заслонки 14 установлены магниты 105, которые у заслонки и трубы соответствуют друг другу, и которые, примагничиваясь, обеспечивают более плотное закрывание заслонки. Сила, с которой открывается заслонка, должна быть больше силы притяжения магнитов 105.FIG. 16 shows the
На фиг. 17 показано соединение двух перпендикулярных кевларовых тросов, охватывающих аэростат в двух направлениях. Внутренний болт 107 ввернут в наружный болт 108, который имеет для этого цилиндрическое отверстие 109 с резьбой на своем торце. Между головками болтов 107 и 108 зажаты петли обернутых вокруг болта 108 тросов. Трос 12 обернут с образованием петель 110. Перпендикулярный ему трос обернут с образованием петель 111. Конец 112 перпендикулярного к тросу 12 троса направлен навстречу зрителю фигуры 17 перпендикулярно плоскости изображения. Конец 113 перпендикулярного тросу 12 троса направлен от зрителя фигуры 17 перпендикулярно плоскости изображения. Основную нагрузку несет болт 108, который толще троса 12 и перпендикулярного ему троса, следовательно он может выдерживать большую нагрузку в отличие от случая, если бы тросы были связаны друг с другом (например, обвязка одним тросом другого показана в изобретении уровня техники пункт 20).FIG. 17 shows the connection of two perpendicular kevlar ropes, wrap around the balloon in two directions. The
На фиг. 18 показано соединение двух концов кевларового троса 114, обернутого вокруг трубы 10 и прижимающего края оболочки 11, приклеенной к трубе 10, к трубе 10. Соединяемые концы троса 114 обертываются между болтами 107 и 108, устроенными так же как болты на фиг 17 и ввернутыми друг в друга, с образованием петель 115, сжимаемых головками болтов 107 и 108, и завязываются тройным узлом 116. При такой конструкции основную нагрузку также несет болт 108, более толстый, чем трос 114, поэтому болт 108 способен нести большую нагрузку, чем если бы трос был связан без болта.FIG. 18 shows the connection of the two ends of a
На фиг. 19 показано, как кабина 34 с пассажирами и грузом крепится к спине несущего робота. Корпус робота имеет в своем составе на спине пластину 117. К ней привинчены массивными болтами 63 с двумя гайками 28 у каждого болта два параллельных уголка 119, на которых лежит полка 118. Кабина 34 упирается в полку, которая несет основную нагрузку по удержанию кабины. Чтобы кабина не поворачивалась, у нее имеются два выступа 120, имеющие уголки 121 на концах. В каждом уголке имеется два отверстия для привинчивания двух болтов, у каждого из которых имеется пара гаек, к пластине 117 на спине робота. Второй болт не попал в срез на фиг. 19, он находится рядом с нарисованным болтом на уголке 121 ближе к зрителю фигуры 19 перед плоскостью изображения.FIG. 19 shows how the
На фиг. 22 показано крупным планом крепление лестницы 32 к трубе 6, изображенное более мелко на фиг. 6. Лестница состоит из двух вертикальных стержней 138, которые имеют периодические отверстия 135, в которые вставляются шипы 133 на концах поперечных перекладин, служащих ступенями лестницы. Чтобы вертикальные стержни 138 не разошлись в стороны с падением ступенек, в торцах шипов 133 сделаны отверстия с резьбой, в которые ввернуты винты 137. Головки винтов 137 по диаметру больше отверстий 135, поэтому ступени лестницы зафиксированы. Вертикальные стержни 138 на нижних концах имеют шипы 134, а на верхних концах имеют отверстия 136 под эти шипы. Это сделано для того, чтобы стержни 138 соседних секций лестницы не сдвигались друг относительно друга в поперечном направлении. Держатель лестницы 46 состоит из двух полуколец с ушками 139, имеющими отверстия для болтов 63 с гайками 28. Внутренний диаметр полуколец держателя 46 равен внешнему диаметру трубы 6. Держатель 46 имеет выступы в форме колец, соответствующие двум кольцеобразным углублениям 20 трубы 6, благодаря этому держатель 46 не сдвигается влево и вправо вдоль трубы 6. Держатель 47, охватывающий трубу 5 устроен подобным образом.FIG. 22 shows a close-up view of the attachment of a
Громоотвод (фиг. 33) прикреплен к трубам 5 диэлектрическими держателями 164, 165, подобными держателям 46 и 47, но менее массивными, с одним выступом в форме кольца, соответствующим кольцеобразному углублению 20 и ушками для болтов с гайками 168. Секция громоотвода имеет в месте соединения концов проводов ниже и вышележащей секций 163, 166 длинный полый металлический цилиндр 162, закрепленный винтами 167 в отверстиях в цилиндре на концах проводов. Цилиндр и концы проводов обязательно крепятся к трубам 5 упомянутыми держателями. Держатели, подобные держателям 165, крепят провод громоотвода на всем его протяжении к трубам 5 и 6.The lightning rod (Fig. 33) is attached to the
На фиг. 20-21 показан паук для сборки лифта в положении вида спереди в выключенном состоянии и в положении вида сбоку в работе. В уровне техники пункт 13 есть ссылка на изобретение, где подробно описаны манипуляторы копирующего типа. Подобные манипуляторы есть также на международной космической станции. Если между руками управляющего манипулятора, закрепленного на руках человека, и руками управляемого манипулятора расположить не провода, а приемную и передающую антенны, то управляемым манипулятором можно управлять дистанционно. Для того, чтобы можно было видеть, что делает манипулятор, имеются видеокамеры 126 для обзора передних верхних конечностей рук и видеокамеры 127 для обзора задних конечностей ног. Изображение с камер передается дистанционно на внутреннюю поверхность очков, одетых на глаза управляющим людям. Каждая пара конечностей управляется руками отдельного человека. Передние конечности рук имеют 5 пальцев и полностью соответствуют руке человека. Задние конечности ног имеют по два пальца, соответствующие большому и указательному пальцам на руке управляющего человека. Задними конечностями робот-паук поднимается по уже смонтированной нижней части трубы, вставляя два пальца в углубления 20 на трубе. Первой парой верхних конечностей рук 130 робот может взять монтируемую трубу, поставить ее в нужное положение, а второй парой передних конечностей рук 131 и 132 робот-паук берет болт и гайку из закрываемого ящика 128, закрепленного на головогруди 122, и соединяет установленную трубу, за которую держатся его ноги, и монтируемую трубу друг с другом. Горизонтальные трубы монтируются аналогично, только в горизонтальном положении. Перед монтажом паук несет монтируемую трубу в передних конечностях рук, а задними конечностями ног он лезет по трубам до места монтажа. Чтобы руки оператора не уставали нести монтируемую трубу, конечности рук должны иметь режим фиксации в заданном положении, когда руки отключены, но сохраняют последнее положение. Чтобы руки оператора не уставали при монтаже, держа ноги паука в одном и том же положении, конечности ног должны тоже иметь режим фиксации в заданном положении, когда ноги отключены, но сохраняют последнее положение.FIG. 20-21 show a spider for assembling an elevator in a front view position when off and in a side view position in operation. In the prior art,
Конечно, возможно сделать полностью автоматически работающего паука, но управляемый людьми паук более надежен, поскольку в непредвиденной ситуации автоматический паук может не найти выхода и сделать все неправильно, управление со стороны людей ему все равно понадобится. Робот FEDOR снабжен таким управлением, когда может копировать действия человека. Возможно такой режим сделать и для паука.Of course, it is possible to make a fully automatic spider, but a spider controlled by people is more reliable, because in an unforeseen situation an automatic spider may not find a way out and do everything wrong, he will still need control from people. The FEDOR robot is equipped with such control when it can copy human actions. It is possible to make such a regime for a spider.
Таким образом, пауком управляет 4 человека. Поскольку подъем на большую высоту с секцией трубы в руках довольно нудное занятие, одним пауком может управлять несколько сменяющих друг друга четверок людей, чтобы пока одни управляют, другие отдыхали.Thus, the spider is controlled by 4 people. Since climbing to a great height with a section of the pipe in hand is a rather tedious task, one spider can be controlled by several successive four people, so that while some are driving, others are resting.
Робот-паук может осуществлять ремонт лифта. При выходе вентилятора из строя, о чем будут свидетельствовать датчики числа оборотов, передающие сигнал на пульт управления на поверхности планеты, паук возьмет распорку и поднимется на высоту к трубе, вентилятор которой не работает. Установит распорку так, чтобы она была опорой вместо временно изымаемой секции трубы. Для этого распорка (см. фиг. 30) в виде балки 155 имеет на концах два ухвата 156, подобные печным ухватам, но перпендикулярные балке и направленные в одинаковую сторону. Нижний ухват ставится на нижний фланец секции трубы 157, находящейся под изымаемой трубой. Верхний ухват ставится под верхний фланец секции трубы 158, находящейся над изымаемой трубой. Далее паук отворачивает болты, крепящие изымаемую секцию трубы к соседним секциям трубы. Далее паук крупным ножом отрезает треугольные выступы 141 прокладки 9 и провода 19, изымает секцию трубы с поломанным вентилятором внутри. Устанавливает пробки 161 в открытых оставшихся концах труб 157,158. Потом спускает изъятую секцию трубы вниз, другой паук поднимает вместо нее секцию с действующим вентилятором. Присоединяет провода вентилятора к отрезанным концам проводов 19. Приклеивает выступы 141, не присоединенные к прокладкам 9 новой секции трубы, между лучевыми пластинами 142 верхнего фланца нижележащей секции и нижнего фланца вышележащей секции, вставляет новую секцию трубы, при этом ее прокладки 9 снизу не имеют выступов 141 внизу, а прокладки 9 сверху не имеют выступов 141 наверху, затем привинчивает новую секцию болтами с гайками, после чего вынимает распорку и спускает ее вниз. На время работ трубы 30 перекрываются вентилями, чтобы новый горячий атмосферный газ не поступал в свободные после изъятия трубы концы труб 157, 158. Возможно также заменять секции горизонтальной кольцеобразной трубы. В таком случае ухваты распорки устанавливаются не впереди, а позади фланцев предпоследней перед изъятой секции, чтобы компенсировать нагрузку на расширение кольца горизонтальной кольцеобразной трубы. На фигурах 31-32 показана распорка в разрезе в том случае, если она сделана из сверхпрочной стали или жемчужного пластика. Тогда она набрана из П-образных пластин 160, которые на концах имеют большую длину и U-образно изогнуты с образованием пластин 159. Концы пластин 159 и 160 сварены сваркой и облучены лазером и электронами в местах сварки.The spider robot can repair the elevator. If the fan fails, which will be evidenced by the speed sensors transmitting a signal to the control panel on the planet's surface, the spider will take the spacer and rise to a height to the pipe, the fan of which is not working. Install the spacer so that it is a support instead of the temporarily removed pipe section. For this, the spacer (see Fig. 30) in the form of a
На фиг. 27 показана укладка пластин А-образной стойки в том случае, если она изготовлена из сверхпрочной стали или жемчужного пластика. Поскольку невозможно пока получить массивный кусок сверхпрочной стали или жемчужного пластика А-образную стойку в случае ее изготовления из сверхпрочной стали набирают из пластин толщиной 2 мм, которые можно облучить с двух сторон электронами на глубину 1 мм или в случае жемчужного пластика ее набирают из пластин толщиной в несколько миллиметров, чтобы уложить черепицеобразно. Сначала укладываются С-образные пластины 148 концами навстречу друг другу с образованием трубки, в которую вворачивается труба 21. С-образные пластины - это С-образно изогнутые длинные пластины, их длина равна длине концов труб 21, которые вставляются в А-образную стойку и упираются в железобетон, (при изготовлении А-образной стойки из цельного куска металла обычной стали трубы 21 упираются в сталь, а не в железобетон, поскольку отверстие для них не сквозное) Далее устанавливаются первичные П-образные пластины 149 так, что каждая следующая пластина охватывает одну предыдущую и развернута своими концами навстречу ее концам (фиг. 27). Когда пространство между С-образными пластинами полностью заполняется первичными П-образными пластинами, устанавливаются вторичные П-образные пластины 150, которые охватывают пары первичных П-образных пластин. Каждая следующая вторичная П-образная пластина также поворачивается своими концами навстречу предыдущей вторичной П-образной пластине. Концы вторичных П-образных пластин длиннее концов первичных П-образных пластин в 2 и более раза. В углах между Сообразными пластинами и первыми двумя первичными П-образными пластинами остается пространство, в которое вворачиваются стержни 27. Чтобы контакт стержней 27 со стенками углов был более плотный, первые две первичные П-образные пластины внутри и С-образные пластины снаружи имеют ряды выступов с шагом, равным шагу резьбы стержней 27.FIG. 27 shows the stacking of the A-pillar plates when made of heavy-duty steel or pearl plastic. Since it is not yet possible to obtain a massive piece of super-strong steel or pearl plastic.In the case of its manufacture from super-strong steel, the A-shaped stand is recruited from
В армировании железобетона в фундаменте башни лифта возможно также вместо обычной арматуры применить складные пластины арматуры из сверхпрочной стали (фиг. 28, 29). Пластины арматуры имеют толщину 2 мм, чтобы их можно было облучить электронами. Эти пластины изогнуты рядами и имеют в соседних рядах соединения 153. Они также имеют с двух краев ряды надрезов для установки перпендикулярных им складных пластин соседних слоев, которые также имеют ряды встречных разрезов. На фиг. 28,29 показана короткая коробка из перпендикулярных пластин 151, 152. Для строительной конструкции длина пластин 151 и 152 много больше показанной и равна протяженности конструкции, заливаемой бетоном. Достоинством предложенной конструкции является то, что пластины 151 и 152 не надо сваривать между собой, они закрепляются путем установки надреза в надрез, свариваются с соседними пластинами только концевые свободные пластины 154, которые не имеют соединений 153, и поэтому менее прочно скрепляются при отсутствии сварки. Расстояние между соседними пластинами ряда 151 или 152 меньше размера ботинка строителя, поэтому строитель может ходить по ним сверху и вставлять надрезы пластин 151 и 152 верхних рядов друг в друга. Несколько строителей или кран укладывают последнюю складную пластину сверху уже уложенных пластин, далее у верхних пластин 151 и 152 по краям конструкции разрезы вставляются друг в друга, далее строитель запрыгивает на уже установленную часть верхней складной пластины и вставляет остальные ряды верхней складной пластины в разрезы предпоследней складной пластины, продвигаясь вперед вдоль уже уложенной части верхней складной пластины. После укладки пластин они заливаются жидким бетоном, который проникает между пластинами 151 и 152.In the reinforcement of reinforced concrete in the foundation of the elevator tower, it is also possible to use folding reinforcement plates made of super-strong steel instead of conventional reinforcement (Figs. 28, 29). The reinforcement plates are 2 mm thick so that they can be irradiated with electrons. These plates are bent in rows and have
Кроме того, место установки космического лифта ограждено ветроломами с возможностью экранировки от прямых потоков ветра. Ветролом с аэростатами, заполняемыми гелием, описан в уровне техники пункт 14. Ниже и в формуле изобретения описан ветролом с аэростатами, заполненными горячим атмосферным газом. Каждый такой ветролом (см. фигуры 35, 36) включает два изогнутых по направлению отклонения ветра ряда вертикальных труб 169 и отдельных вертикальных труб с краев рядов между рядами, внутри труб протянуты изолированные электрические провода и периодически не реже чем через высоту 50 м установлены радиальные вентиляторы, запитанные от этих проводов, трубы имеют периодические кольцеобразные углубления, между секциями вертикальных труб на фланцах находятся кольцеобразные диэлектрические прокладки, фланцы соединены болтами с диэлектрическим покрытием, трубы опираются на фундамент из свай, железобетона и А-образных стоек, трубы периодически через большой интервал высоты не менее 50 метров попарно соединены поперечными мостками 170, поперечные мостки одного уровня соединены между собой продольными мостками 171, мостки соединены между собой болтами с гайками через отверстия, между соседними по вертикали мостками и с противоположной стороны от мостков у каждой трубы 169 установлены тепловые аэростаты 172, каждый из которых подсоединен не менее чем в двух точках через трубообразные ответвления 7 к вертикальной трубе и через трубы 10 держащие заслонки 14 и вентиляторы тепловых аэростатов с возможностью при дистанционно открытых заслонках заполнения аэростатов горячим атмосферным газом от тепловых электростанций, находящихся у подножия ветролома, не менее одной трубы 10 с заслонкой 15 и вентилятором подвешено снизу каждого аэростата с возможностью при дистанционном открытии последней заслонки удаления охлажденного атмосферного газа из каждого аэростата, оболочки аэростатов стянуты пересекающимися под прямым углом тросами 12. Аэростаты в отличие от прототипа не имеют вращающихся трубообразных оболочек, но площадь щелей между аэростатами много меньше площади самых аэростатов, поэтому они загораживают пространство за ветроломом от большей части ветрового потока. Вдоль вертикальных труб и на аэростатах размещен провод молниеотвода с токоприемниками (на фиг. 35, 36 не показан, но выглядит точно так же, как на фигурах 2, 33), аэростаты снабжены устройствами для защиты от ветра 16, подобными изображенным на фигурах 7-9 с возможностью удаления атмосферного газа в сторону, противоположную направлению ветра, но не в сторону направления лифта, внутренние стенки труб содержат теплоизоляционные трубки, подобные трубкам 59, покрытые антикоррозионным покрытием 60. Дистанционное управление заслонками 14, 15 и вентиляторами рядом с ними осуществляется подобно тому, как было сказано при описании фигур 15, 16. Вес труб 169 компенсируется аэростатами 172, поэтому трубы могут быть сделаны из обычной стали или другого металла. Высота ветролома может достигать не более 14 км, выше выталкивающей силы аэростатов будет недостаточно, чтобы держать вес трубы с мостками.In addition, the space elevator installation site is fenced with windbreaks with the possibility of shielding from direct wind flows. A wind roller with balloons filled with helium is described in the
Для строительства каждого ветролома роют котлован, забивают сваи, укладывают на них железобетон, устанавливают А-образные стойки по очереди, заливают под них железобетон по очереди, вставляют в отверстия в А-образных стойках нижние концы вертикальных труб нижнего пояса и прикрепляют эти концы к А-образным стойкам. А-образные стойки выглядят точно так же, как изображено на фигуре 5. Далее запускают подниматься по вертикальным трубам пауков, держащих в передней паре конечностей рук секцию монтируемой трубы, заткнутую с верхнего конца пробкой (пробка делается обычной в форме деревянного цилиндра), и вставляющих при восхождении пары пальцев четырех задних конечностей ног в кольцеобразные углубления на наружной поверхности труб, пауки вынимают пробки из верхних концов уже установленных труб. Труба 30 имеет вентиль, перекрывающий подачу горячего атмосферного газа, подачу газа перекрывают перед выниманием пробки из верхнего конца уже установленной трубы. Затем пауки устанавливают монтируемые секции труб на продолжении секций уже установленных труб первой парой конечностей рук, второй парой конечностей рук достают из ящика, закрепленного на головогруди, болты с гайками и скрепляют секции, паук, поднимающимся по вертикальной трубе поднимает поперечный мосток и приворачивает его вместе со вторым пауком к широким фланцам двух вертикальных труб соседних рядов, после сборки всех поперечных мостков одного уровня пара пауков поднимает по одной вертикальной трубе продольный мосток и приворачивает его по очереди к поперечным мосткам, далее в атмосфере планеты заполняют по очереди аэростаты горячим атмосферным газом, два или более паука берут концы тросов аэростатов и поднимаются по вертикальной трубе до места монтажа, прикрепляют второй парой конечностей рук трубообразные ответвления вертикальных труб к трубам, держащим заслонки, далее таким же способом собираются по очереди остальные пояса ветролома, далее пауки возвращаются вниз, забирают по очереди секции провода молниеотвода и протягивают его вдоль вертикальных наклоненных труб и закрепляют на них, соединяют секции молниеотвода между собой. Тросы аэростатов 172 ветролома к вертикальным трубам не крепятся, а связываются между собой и остаются свободно свисать. Имеется в виду, что аэростаты крепятся к более чем двум трубообразным ответвлениям, на фиг. 36 в силу малости изображения показано только два ответвления 7, держащие аэростат.For the construction of each windbreak, a pit is dug, piles are driven in, reinforced concrete is laid on them, A-shaped posts are installed in turn, reinforced concrete is poured under them in turn, the lower ends of the vertical pipes of the lower belt are inserted into the holes in the A-shaped posts and these ends are attached to A -shaped racks. The A-pillars look exactly the same as shown in figure 5. Next, spiders are started to climb the vertical pipes, holding in the front pair of limbs of the hands a section of the pipe to be mounted, plugged from the upper end with a cork (the cork is made in the usual form of a wooden cylinder), and inserting when a pair of fingers of the four hind limbs of the legs ascends into the ring-shaped grooves on the outer surface of the pipes, the spiders remove the plugs from the upper ends of the already installed pipes. The
На фиг. 2, 4 представлен вариант аэростата, заполняемого горячим атмосферным газом. Вариант аэростата, заполняемого гелием, выглядит точно так же, но у него отсутствует заслонка 15 с ее трубой 10 и ее вентилятором 13 внизу аэростата, а также теплоэлектростанции 4 внизу лифта на поверхности Земли. Поскольку гелий постепенно просачивается через оболочку 11, возникает необходимость подкачивать аэростаты гелием, поэтому по трубам 5 и 6 подается гелий, который дополняет утерянный аэростатами гелий. Потребность в подкачке гелия существует не постоянная, поэтому большую часть времени вентиляторы 13 могут быть выключены и включаются только периодически для подкачки. Отключение вентиляторов осуществляется подобно отключению вентиляторов, качающих водяной пар и холодный воздух в системе водоснабжения, то есть по очереди сверху вниз по мере оседания гелия. Лифт предпочтительнее было бы строить из гелиевых аэростатов, но поскольку запасы гелия на Земле ограничены, из земного гелия может быть построен только один лифт. Чтобы не возникало конфликта между странами, которые хотят построить каждая себе лифт, из-за гелия для лифта, предусмотрена возможность строительства лифта из тепловых аэростатов. Первые лифты будут построены из тепловых аэростатов, а также без аэростатов, а когда начнется добыча гелия из атмосфер планет-гигантов, как это описано в уровне техники пункт 22, то станет возможным строительство большого количества лифтов с ветроломами, содержащими аэростаты из гелия. Недостатком тепловых аэростатов является то, что при сжигании топлива образуется углекислый газ. Остальные газы и пыль улавливают устройства по очистке выхлопов тепловых электростанций. Например, пыль почти полностью осаждается при ионизации выхлопного газа. Углекислый газ будет попадать в атмосферу и увеличивать парниковый эффект. Поэтому необходимо для переработки углекислого газа из атмосферы применять современные технологии, которые перечислены в уровне техники пункт 25.FIG. 2, 4 show a variant of a balloon filled with hot atmospheric gas. A variant of a helium-filled balloon looks exactly the same, but it lacks a
По мере освоения технологий изготовления труб из сверхпрочной стали, графита, жемчужного пластика и других современных материалов будут строиться на Земле лифты без аэростатов. Сверхпрочная сталь, облученная электронами, графит и жемчужный пластик - материалы для военных технологий. Если военные не пойдут на примирение друг с другом, они будут держать изготовление этих материалов в секрете, тогда массового применения этих материалов в международной гражданской промышленности не будет и лифты из них будут строить только в странах, владеющих технологиями их изготовления, и работы с этими материалами, а аэростатные лифты из сталей, облученных ионами, будут строиться на экспорт из этих стран в страны, не владеющие технологиями сверхпрочных материалов (сверхпрочных сталей, облученных электронами, жемчужного пластика и графена). Но если удастся избежать серьезного военного противостояния, то технологии работы со сверхпрочными материалами распространятся по всему миру, и лифты с аэростатами станут редкостью.With the development of technologies for the manufacture of pipes made of super-strong steel, graphite, pearl plastic and other modern materials, elevators without balloons will be built on Earth. Ultra-strong steel, irradiated with electrons, graphite and pearl plastics are materials for military technology. If the military does not agree to reconciliation with each other, they will keep the manufacture of these materials secret, then there will be no mass use of these materials in the international civil industry and elevators from them will be built only in countries that own the technologies for their manufacture, and work with these materials , and balloon lifts made of steels irradiated with ions will be built for export from these countries to countries that do not possess the technology of ultra-strong materials (ultra-strong steels irradiated with electrons, pearl plastic and graphene). But if a serious military confrontation can be avoided, then technologies for working with ultra-strong materials will spread throughout the world, and elevators with balloons will become a rarity.
На других планетах пока не найдены месторождения материалов, из которых можно было бы изготавливать секции лифта. Лунный реголит и марсианский песок при спекании песчинок в 3D-принтере образуют куски материала прочностью, сравнимой с прочностью гипса, поэтому для изготовления труб лифта они не пригодны. Если строить лифт из графена, то придется строить мощные солнечные электростанции на Луне или другой планете, завозить туда в спускаемых аппаратах космических кораблей графитовые хлопья и 3D-принтер для печати труб. Если строить лифт из металла или жемчужного пластика, придется кроме солнечных электростанций для сварки завозить в спускаемых аппаратах космических кораблей листы металла или жемчужного пластика и гнуть их в трубы. Размеры листов металла или жемчужного пластика ограничены размерами спускаемого аппарата, поэтому секции труб будут короче 10 метров, такие длинные секции возможны только на Земле. Если строить лифт на Луне или другой планете из старых марок стали или старых марок металлов, то трубы придется отливать на Земле и доставлять их на поверхность планеты. Печатать прочные трубы из старых видов сталей и старых видов металла на 3D-принтере еще не научились, но возможно еще научатся, тогда на другие планеты будет доставляться порошок старого вида стали или старого металла.On other planets, no deposits of materials have yet been found, from which it would be possible to make elevator sections. Lunar regolith and Martian sand, when sintering grains of sand in a 3D printer, form pieces of material with a strength comparable to that of gypsum, so they are not suitable for making elevator pipes. If you build an elevator out of graphene, you will have to build powerful solar power plants on the Moon or another planet, bring graphite flakes and a 3D printer to print pipes there in the descent vehicles of spacecraft. If you build an elevator from metal or pearl plastic, in addition to solar power plants for welding, you will have to import sheets of metal or pearl plastic in the descent vehicles of spacecraft and bend them into pipes. The dimensions of the sheets of metal or pearl plastic are limited by the dimensions of the descent vehicle, so the pipe sections will be shorter than 10 meters, such long sections are possible only on Earth. If you build an elevator on the Moon or another planet from old grades of steel or old grades of metals, then the pipes will have to be cast on Earth and delivered to the surface of the planet. They have not yet learned how to print durable pipes from old types of steels and old types of metal on a 3D printer, but perhaps they will still learn, then powder of the old type of steel or old metal will be delivered to other planets.
В конце заявки я хотел бы подробно остановится на новых возможностях использования космического лифта.At the end of the application, I would like to dwell in detail on the new possibilities of using the space elevator.
Лифт является более дешевым средством доставки грузов, чем ракета. Ему не требуются тонны топлива для взлета, достаточно зарядить аккумулятор в теле несущего робота. Не надо при каждом подъеме строить новую ракету. Учитывая, что робот может подниматься 365 раз в год после небольшого осмотра перед восхождением, затраты на строительство окупятся. Использование нескольких роботов на одной лестнице ускорит окупаемость проекта. Чтобы удешевить билеты на поездку в лифте, возможно строить его на собранные у добровольных жертвователей средства. Тогда в стоимость поездки не будет включаться выплата кредита за строительство.An elevator is a cheaper means of delivering goods than a rocket. It does not need tons of fuel to take off; it is enough to charge the battery in the body of the carrying robot. There is no need to build a new rocket every time you climb. Considering the robot can climb 365 times a year after a little inspection before climbing, the construction costs will pay off. Using multiple robots on the same ladder will accelerate the return on investment. In order to reduce the cost of tickets for a ride in the elevator, it is possible to build it with funds collected from voluntary donors. Then the cost of the trip will not include the payment of the loan for the construction.
Ракеты при их массовом запуске являются экологически опасным средством вывода груза на орбиту планеты и на орбиту вокруг Солнца. В настоящее время ежегодно осуществляется порядка 80 пусков ракет в год. При интенсивном космическом движении между планетами понадобится делать по 1000 пусков в год и больше. Выхлопные газы ракет загрязнят атмосферу Земли. В настоящее время начинают использовать новые компоненты топлива в ракетах, при сжигании этих компонентов в атмосферу выбрасываются углекислый газ и вода. Углекислый газ вызывает парниковый эффект, экологи борются за сокращение выбросов углекислого газа в атмосферу. В случае использования в качестве компонентов топлива водорода и кислорода возможна экологическая проблема другого рода. Водород и кислород получают электролитическим разложением воды. Запасы воды на планете ограничены, она требуется для бытовых нужд, не везде ее хватает. При массовых полетах на кислороде и водороде наступит обезвоживание планеты. Строительство лифта без аэростатов полностью решит экологическую проблему, строительство лифта с тепловыми аэростатами решит ее частично, поскольку понадобится утилизировать углекислый газ описанными в пункте 25 уровня техники способами.Massively launched rockets are an environmentally hazardous means of launching cargo into the planet's orbit and into orbit around the Sun. Currently, about 80 missile launches are carried out annually. With intensive space movement between the planets, it will be necessary to do 1000 launches per year or more. The exhaust gases of the rockets will pollute the Earth's atmosphere. At present, they are beginning to use new propellant components in rockets; when these components are burned, carbon dioxide and water are emitted into the atmosphere. Carbon dioxide causes a greenhouse effect, environmentalists are fighting to reduce carbon dioxide emissions into the atmosphere. If hydrogen and oxygen are used as fuel components, an environmental problem of a different kind is possible. Hydrogen and oxygen are produced by electrolytic decomposition of water. Water reserves on the planet are limited, it is required for domestic needs, it is not enough everywhere. During massive flights on oxygen and hydrogen, the planet will become dehydrated. The construction of an elevator without balloons will completely solve the environmental problem, the construction of an elevator with hot air balloons will partially solve it, since it will be necessary to utilize carbon dioxide by the methods described in
Лифт экономит ракетное топливо. Для подъема кабины оно не требуется, а для разгона космического корабля, отстыковавшегося от вершины лифта, требуется меньше топлива, чем для взлета с поверхности Земли. Кроме того, для разгона можно использовать сжатый газ, например, азот или ионные реактивные двигатели. Спроектированы ядерные буксиры для подобных целей (см. уровень техники пункт 19).The elevator saves rocket fuel. It is not required to lift the cabin, and less fuel is required to accelerate a spacecraft that has undocked from the top of an elevator than to take off from the surface of the Earth. In addition, compressed gas such as nitrogen or ion jet engines can be used for acceleration. Nuclear tugs have been designed for similar purposes (see prior art paragraph 19).
Подъем кабины лифта происходит медленнее, чем взлет ракеты или шаттла, поэтому ее пассажир не испытывает перегрузок, что может быть полезно для транспортировки космических туристов, даже пожилые люди и дети смогут стать космическими туристами. Единственным противопоказанием для них окажется плохое перенесение невесомости. Турист может находиться в невесомости на борту космической станции на вершине лифта или на борту космического корабля, отстыковавшегося от нее, долгое время. Это продлит его удовольствие от нахождения в невесомости в отличие от суборбитального полета, где невесомость турист испытывает лишь краткое время. Подъем в кабине лифта стоит дешевле, чем взлет в ракете, а значит полет в космос станет доступен для людей со средним достатком, а не только для сверхбогатых людей.The rise of the elevator car is slower than the takeoff of a rocket or shuttle, so its passenger does not experience overload, which can be useful for transporting space tourists, even the elderly and children can become space tourists. The only contraindication for them will be a poor transfer of weightlessness. A tourist can be in zero gravity aboard a space station at the top of an elevator or aboard a spacecraft that undocked from it for a long time. This will prolong his pleasure from being in zero gravity, in contrast to suborbital flight, where the tourist experiences weightlessness for only a short time. Taking off in an elevator car is cheaper than taking off in a rocket, which means that space travel will be available for people with average incomes, and not just for the super-rich.
С военной точки зрения станция на вершине космического лифта открывает новые возможности для ремонта поврежденных в бою космических аппаратов. Шаттл или свободно летающая космическая станция могут снять с орбиты и манипуляторами поместить в свой отсек поврежденный космический аппарат, экипаж может осмотреть этот аппарат, найти вышедший из строя блок. Но этот блок надо заменить на новый, такой же, который должен быть доставлен с Земли. Доставка занимает несколько месяцев. Пока построят новую ракету, это займет время. При наличии космической станции на вершине лифта, новый блок доставляется в течение суток в кабине космического лифта. Станций у лифта не менее четырех, следовательно, одновременно можно ремонтировать и запустить обратно 4 космических аппарата. С боевой точки зрения космический лифт является крупной удобной мишенью для любого снаряда, начиная от выстрела гранатомета и кончая крылатой ракетой. Но средства охраны и средства противовоздушной и космической обороны все совершенствуются, поэтому этот недостаток лифта компенсируется.From a military point of view, the station at the top of the space elevator opens up new possibilities for repairing spacecraft damaged in battle. A shuttle or a free-flying space station can be removed from orbit and a damaged spacecraft can be placed in its compartment with manipulators, the crew can inspect this spacecraft and find a failed unit. But this block must be replaced with a new one, the same one that must be delivered from Earth. Delivery takes several months. Until a new rocket is built, it will take time. If there is a space station at the top of the elevator, the new unit is delivered within 24 hours in the space elevator car. There are at least four stations at the elevator, therefore, it is possible to simultaneously repair and
В настоящее время ведутся работы по созданию тросовых космических лифтов для доставки грузов на высокую орбиту Земли и на Луну (уровень техники пункт 7). Лифт описанной конструкции не мешает строительству и дополняет использование тросовых лифтов. Для доставки людей он более предпочтителен, так как он находится ниже радиационных поясов Земли, а его космическая станция обнесена многослойной надувной оболочкой, защищающей космонавтов от радиации, а по тросовому лифту человеку придется ехать через радиационные пояса Земли, где он получит высокую дозу облучения. Тросовый лифт имеет один канал для подъема груза вдоль троса, а низкоорбитальный лифт может иметь 4 и более лестницы, которые могут поднимать грузы одновременно. Низкоорбитальный лифт может поднимать более тяжелый груз, чем тросовый лифт, и опираются робот они на толстые стержни лестницы, а не на тонкую нить. Низкоорбитальный лифт может доставлять грузы с поверхности Земли до нижнего конца троса тросового лифта, протянутого с Луны, дополняя лунный тросовый лифт.Currently, work is underway to create space cable elevators for the delivery of goods to the high orbit of the Earth and to the Moon (state of the art paragraph 7). An elevator of the described design does not interfere with construction and complements the use of cable elevators. For the delivery of people, it is more preferable, since it is located below the radiation belts of the Earth, and its space station is surrounded by a multi-layer inflatable shell that protects astronauts from radiation, and a person will have to travel by cable elevator through the radiation belts of the Earth, where he will receive a high dose of radiation. The cable elevator has one channel for lifting the load along the cable, and the low-orbit elevator can have 4 or more ladders that can lift loads at the same time. A low-orbit elevator can lift a heavier load than a cable elevator, and the robot rests on the thick rods of the ladder, and not on a thin thread. The low-orbit elevator can deliver cargo from the Earth's surface to the lower end of a cable elevator cable stretched from the moon, complementing the lunar cable elevator.
Космический лифт может оказаться полезен в сборе и переработке космического мусора. Космическим аппаратам, которые ловят космический мусор, чтобы гонятся за ним, нужно много топлива. Вместо того, чтобы осуществлять дорогостоящие запуски космических аппаратов с топливом на борту и дозаправлять с них мусоросборочные аппараты, последние можно пристыковывать к космической станции на вершине лифта и заправлять их там, и разгружать. Сейчас в планах руководства космического агентства России не сталкивать космический мусор с орбиты, чтобы он сгорел в верхних слоях атмосферы, и не сажать аппараты с комическим мусором на Землю, а разбирать космический мусор на отдельные узлы и строить из них новые аппараты прямо на орбите. Проблема в том, что наука быстро развивается. Те радиодетали, которые использовались на космических аппаратах 20-30 лет назад, в новых аппаратах не используются, придется их переплавлять в новые детали, что дешевле делать в условиях Земли. Низкоорбитальный космический лифт удешевляет доставку отслуживших космических аппаратов на Землю и подъем обратно сделанных из них новых космических аппаратов, становится рентабельно переделывать их на Земле. Сталкивать космический мусор с орбиты на Землю, означает терять ценные материалы вместе с деталями, добыча которых вновь дорога, хотя эта операция самая дешевая с точки зрения ее осуществления.The space elevator can be useful in collecting and recycling space debris. Spacecraft that catch space debris need a lot of fuel to chase after it. Instead of costly launches of spacecraft with fuel on board and refueling of garbage trucks from them, the latter can be docked to the space station at the top of the elevator and refueled and unloaded there. Now, the plans of the leadership of the Russian space agency are not to push space debris out of orbit so that it burns up in the upper layers of the atmosphere, and not to land vehicles with comic debris on Earth, but to disassemble space debris into separate nodes and build new vehicles from them right in orbit. The problem is that science is advancing rapidly. Those radio components that were used on spacecraft 20-30 years ago are not used in new vehicles, they will have to be melted into new parts, which is cheaper to do under Earth conditions. The low-orbit space elevator makes it cheaper to deliver old spacecraft to Earth and lift back new spacecraft made of them, and it becomes cost-effective to remodel them on Earth. Pushing space debris from orbit to Earth means losing valuable materials along with parts that are expensive to recover again, although this operation is the cheapest in terms of its implementation.
По сравнению с исследовательской космической станцией станция на вершине космического лифта имеет преимущество ежедневного обмена грузами с Землей. Это ускоряет исследования, поскольку исследователям не надо ждать несколько месяцев, чтобы доставить необходимое оборудование на станцию. На прикрепленной к вершине космического лифта космической станции лучше бытовые условия для космонавтов. Им не надо мыться, обтираясь мокрыми салфетками, они могут помыть руки водой из крана и спустится на выходные дни на Землю, чтобы помыться в бане.Compared to the research space station, the station at the top of the space elevator has the advantage of daily exchange of cargo with the Earth. This speeds up research because researchers don't have to wait several months to get the equipment they need to the station. Attached to the top of the space elevator, the space station has better living conditions for astronauts. They do not need to wash, wiping themselves with wet napkins, they can wash their hands with tap water and go down to Earth on weekends to wash themselves in the bath.
Захоронение ядерных отходов на Земле, как правило, вызывает протесты рядом живущих людей, а в пустыне хранить ядерные отходы дорого, надо строить дороги и охладительные системы. Запускать корабль с ядерными отходами в космос опасно, поскольку при взлете он может потерпеть аварию, тогда радиоактивному заражению подвергнутся большие территории, где живут люди, животные и растения. Доставка ядерных отходов на орбиту с помощью лифта более надежна, чем в ракете. Перегрузив контейнеры с такими отходами из кабины космического лифта в космический корабль, а затем разгрузив его через такой же лифт на Луне, можно оставить эти контейнеры подальше от космического лифта на Луне, где никто не живет. Лифты строятся не только для доставки контейнеров с ядерными отходами, но и для других целей, которые окупят строительство лифта.Burial of nuclear waste on Earth, as a rule, provokes protests from nearby people, and in the desert it is expensive to store nuclear waste, roads and cooling systems must be built. It is dangerous to launch a ship with nuclear waste into space, because during takeoff it can suffer an accident, then large areas where people, animals and plants live will be exposed to radioactive contamination. Delivering nuclear waste into orbit using an elevator is more reliable than a rocket. By transferring containers with such waste from the space elevator cabin to the spacecraft, and then unloading it through the same elevator on the Moon, you can leave these containers away from the space elevator on the Moon, where no one lives. Elevators are being built not only for the delivery of containers with nuclear waste, but also for other purposes that will pay for the construction of the elevator.
Космический лифт открывает также возможности для инновационных политических решений на Земле. Например, есть две конфликтующие страны, их надо примирить. Для этого их надо вовлечь в совместные проекты. Таким проектом может стать строительство космического лифта. Несколько лестниц космического лифта можно разместить на территории одной страны, а несколько - на территории другой страны. Космическую станцию на вершине лифта они смогут использовать совместно. Пример таких стран - это Южная и Северная Кореи. Космический лифт таким же образом можно использовать для увеличения связности территорий одной страны и межнациональных контактов в многонациональном государстве, если построить его так, что часть стоек находится на территории, где проживают люди одной национальности, а часть стоек - там, где проживают люди другой национальности, чтобы люди разных национальностей пользовались станцией на вершине космического лифта. Примером такого государства является Россия.The space elevator also opens up opportunities for innovative policy decisions on Earth. For example, there are two conflicting countries, they must be reconciled. To do this, they need to be involved in joint projects. Such a project could be the construction of a space elevator. Several space elevator stairs can be placed on the territory of one country, and several - on the territory of another country. They can share the space station on top of the elevator. An example of such countries is South and North Korea. The space elevator can be used in the same way to increase the connectivity of the territories of one country and interethnic contacts in a multinational state, if you build it so that some of the racks are located in the territory where people of one nationality live, and some of the racks are where people of a different nationality live. for people of different nationalities to use the station at the top of the space elevator. Russia is an example of such a state.
Таким образом, космический лифт создает новые возможности для освоения космоса и объединения жителей Земли для совместной деятельности.Thus, the space elevator creates new opportunities for space exploration and bringing together the inhabitants of the Earth for joint activities.
Расчет экономии материала, из которого сделаны трубы лифта, и прочности лифта при уменьшении количества вертикальных наклоненных труб и их удлинении и утончении снизу вверх.Calculation of the savings in the material from which the elevator pipes are made, and the strength of the elevator with a decrease in the number of vertical inclined pipes and their elongation and thinning from the bottom up.
В сообщении Академии наук сказано, что метод лазерной обработки позволяет в 5 раз повысить прочность стали по сравнению с наиболее распространенной технической сталью и в 8 раз, если эту сталь добавить фуллерены (уровень техники пункт 15). Под сверхпрочной сталью в формуле изобретения подразумевается именно такая сталь. Для расчетов возьмем в качестве наиболее распространенной технической стали сталь марки AlSl 201 (12×15Г9НД). Ее плотность ρ=7880 кг/м3, предел прочности 640 МПа, твердость НВ 217×9,81. Следовательно, увеличение твердости в 5 раз означает твердость HB5:In a report from the Academy of Sciences, it is said that the laser treatment method makes it possible to increase the strength of steel by 5 times compared to the most common technical steel and by 8 times if fullerenes are added to this steel (state of the art paragraph 15). Ultra-high-strength steel in the claims means just such steel. For calculations, let us take AlSl 201 (12 × 15G9ND) steel as the most common technical steel. Its density is ρ = 7880 kg / m 3 , the ultimate strength is 640 MPa, and the hardness HB is 217 × 9.81. Therefore, an increase in hardness by 5 times means a hardness of HB 5 :
А увеличение твердости в 8 раз означает твердость HB8:And an increase in hardness by 8 times means a hardness of HB 8 :
По ГОСТу 22761-77 от 31.10.1977 г. «Металлы и сплавы. Метод измерения твердости по Бринеллю переносными твердометрами статического действия» такую твердость перевести во временное сопротивление при растяжении невозможно, поскольку наибольшее значение твердости по нему 4903 МПа или 500 кгс/мм2. Поэтому оценим временное сопротивление при растяжении σв по формуле, предложенной в учебнике Морозовой А.С., Ремневой В.В., Тонких Г.П. «Организация и проведение обследования технического состояния строительных конструкций зданий и сооружений» М.: Маршрут, 2005, с. 101 (она приведена также в статье «Применение зависимости прочность-твердость при обследовании стальных конструкций с помощью портативных твердометров» / wvvw.armada-ndt.ra):According to GOST 22761-77 dated October 31, 1977 “Metals and alloys. Method of Brinell hardness measurement with portable static hardness testers "such hardness cannot be converted into tensile strength, since the highest hardness value is 4903 MPa or 500 kgf / mm 2 . Therefore, we estimate the ultimate tensile strength σ in the formula proposed in the textbook by A.S. Morozova, V.V. Remneva, G.P. Tonkikh. "Organization and conduct of a survey of the technical condition of building structures of buildings and structures" M .: Route, 2005, p. 101 (it is also given in the article "Application of the strength-hardness relationship when examining steel structures using portable hardness testers" / wvvw.armada-ndt.ra):
Здесь К=0,34 при НВ < 175 и К=0,36 при НВ > 175. Тогда для твердости, увеличенной в 5 раз, получимHere K = 0.34 at HB <175 and K = 0.36 at HB> 175. Then for the hardness increased 5 times, we get
А для твердости, увеличенной в 8 раз, получимAnd for the hardness increased by 8 times, we get
Для расчета предела прочности ствола лифта используем формулу:To calculate the ultimate strength of the lift shaft, we use the formula:
Здесь Р - давление, которое выдерживает сталь без повреждения, m - масса стали, g - ускорение свободного падения на планете, S - площадь поперечного сечения изделия из стали, h - высота изделия из стали, ρ - плотность стали. Как видно из формулы 3, прочность не зависит от площади поперечного сечения изделия из стали, а зависит только от его высоты.Here P is the pressure that steel can withstand without damage, m is the mass of steel, g is the acceleration of gravity on the planet, S is the cross-sectional area of a steel product, h is the height of a steel product, ρ is the density of steel. As can be seen from
Точкой невозврата для Земли является точка на высоте 101 км. У планеты с массой, меньше, чем у Земли эта точка будет находиться ниже. Чтобы не рассчитывать точку невозврата для всех планет, возьмем 101 км как высоту, достаточную для всех планет с массой меньше Земной для вывода груза на орбиту планеты. Для строительства голых стволов в виде прямолинейных труб без использования аэростатов 16, 17 высотой 101 км на каждой планете понадобится следующая прочность стволов из стали, рассчитанная по формуле 6:The point of no return for the Earth is a point at an altitude of 101 km. For a planet with a mass less than that of the Earth, this point will be lower. In order not to calculate the point of no return for all planets, let us take 101 km as an altitude sufficient for all planets with a mass less than Earth's to put the load into the planet's orbit. For the construction of bare trunks in the form of straight pipes without the use of
Сравнивая результаты с формулой 4, можно сказать, что на Луне, Меркурии и Марсе возможно построить лифт с голыми стойками без аэростатов высотой 101 км без включения фуллеренов в состав стали в качестве материала стволов. На Земле даже с фуллеренами сталь не выдержит веса стволов. Но на Земле до высоты 41 км можно установить аэростаты и стратостаты, компенсирующие вес нижней части стволов, тогда верхняя часть стволов будет иметь достаточную прочность для удержания веса стволов, если их делать из стали с фуллеренами:Comparing the results with
Кроме того, нижняя точка вывода спутника на орбиту зависит от толщины атмосферы планеты. У Марса толщина атмосферы приблизительно равна 101 км, поэтому формула 9 справедлива. У Титана толщина атмосферы составляет 400 км, поэтому для него расчеты с высотой 101 км непригодны. Поэтому для Титана можно рассчитать прочность голых стволов лифта для высоты 400 км по формуле 6:In addition, the lower point of the satellite's orbit depends on the thickness of the planet's atmosphere. Mars has an atmosphere of approximately 101 km, so
Как видно из формул 4, 5 и 12 на Титане лифт с голыми стволами без аэростатов высотой 400 км может быть построен при использовании в качестве материалов ствола упомянутой стали с фуллеренами. Конечно, возможно построить на Титане лифт с аэростатами, но тогда придется далеко возить баллоны с подъемным газом, оболочки аэростатов, трубообразные оболочки, оборудование для строительства путем подъема стоек из горизонтального положения (грузы, барабаны с тросами, трубы с рожками и т.д.). Поэтому с точки зрения перевозки необходимого для строительства оборудования выгоднее на Титане строить лифт с голыми стволами в виде прямолинейных труб без баллонетов.As can be seen from
Эти расчеты предлагались для прототипа лифта, у которого были прямолинейные стволы. Но в предложенной конструкции предлагается с высотой уменьшать количество труб в конструкции, за счет чего может быть достигнута экономия материала и снижение веса верхней части конструкции лифта.These calculations were proposed for an elevator prototype that had straight shafts. But in the proposed design, it is proposed to reduce the number of pipes in the structure with height, due to which material savings and a decrease in the weight of the upper part of the elevator structure can be achieved.
101 км делится на 5 участков по 20 км 200 м. Каждые 20 км 200 м толщина трубы уменьшается на 6 мм, диаметр трубы уменьшается на 15 см, труба удлиняется за счет пропуска одного узла при ее подсоединении к нижележащему поясу (на фиг. 3 это показано на четвертом снизу поясе). Толщина труб меняется от 5,6 см в нижних поясах до 3,2 см в верхних поясах. В первом снизу поясе вертикальные наклоненные трубы 5 стоят следующим образом: 1 м - наружный диаметр трубы, между основаниями пары труб одного узла 2 м, 1 м между крайними трубами соседних узлов. То есть пара труб занимает 5 метров ширины по горизонтали. Высота пояса 50 м. Вертикальные наклоненные трубы делятся на секции порядка 10 метров, пять таких секций составляют трубу одного пояса. Существенного наклона труб 5 в нижнем поясе нет, поэтому их длина приближается к 50 метрам. Углубления 20 при расчете диаметра трубы не учитываются.101 km are divided into 5 sections of 20 km 200 m each. Every 20 km 200 m, the pipe thickness decreases by 6 mm, the pipe diameter decreases by 15 cm, the pipe is lengthened by skipping one node when it is connected to the underlying belt (in Fig. 3, this shown on the fourth belt from the bottom). The thickness of the pipes varies from 5.6 cm in the lower chords to 3.2 cm in the upper chords. In the first belt from the bottom, the vertical
В верхнем поясе лифта две самые верхние вертикальные наклоненные трубы занимают ширину 80 м, все трубы нижних поясов, которые находятся ниже этих двух труб и держат их относятся к одному сектору. Башня лифта также имеет секции, которые имеют высоту 20 км 200 метров, что составляет 404 пояса, и ширину 80 м и включают вертикальные наклоненные трубы одинаковой длины и толщины и горизонтальные кольцеобразные трубы с длиной 80 м. 5 секций, установленных одна на другую составляют сектор. 2 вертикальные наклоненные трубы одного пояса верхней секции держат 4 вертикальные наклоненные трубы одного пояса четвертой снизу секции, их в свою очередь держат 8 труб одного пояса третьей снизу секции, их в свою очередь держат 16 труб одного пояса второй снизу секции, их в свою очередь держат 32 трубы одного пояса первой снизу секции.In the upper chord of the elevator, the two uppermost vertical inclined pipes occupy a width of 80 m, all the pipes of the lower chords that are below these two pipes and keep them in the same sector. The elevator tower also has sections that have a height of 20 km 200 meters, which is 404 belts, and a width of 80 m and include vertical inclined pipes of the same length and thickness and horizontal annular pipes with a length of 80 m. 5 sections stacked one on top of the other make up a sector ... 2 vertical inclined pipes of one chord of the upper section are held by 4 vertical inclined pipes of one chord of the fourth section from the bottom, they in turn are held by 8 pipes of one chord of the third section from the bottom, they in turn are held by 16 pipes of one chord of the second section from the bottom, they in turn are held 32 pipes of one chord of the first section from the bottom.
Расчет нижней секции.Calculation of the lower section.
На одну трубу в одном поясе нижней секции приходится 2,5 метра ширины. Ее длина L1 вычисляется из прямоугольного треугольника, образованного высотой пояса, длиной 2,5 м вдоль горизонтальной кольцеобразной трубы, и в качестве гипотенузы служит сама наклоненная вертикальная труба.One pipe in one chord of the lower section is 2.5 meters wide. Its length L 1 is calculated from a right-angled triangle formed by the height of the belt, 2.5 m long along the horizontal annular pipe, and the inclined vertical pipe itself serves as the hypotenuse.
Толщина ΔR этой трубы 5,6 см, радиус R - 0,5 метра. Тогда ее объем V1 The thickness ΔR of this pipe is 5.6 cm, the radius R is 0.5 meters. Then its volume V 1
Объем 32 труб, приходящихся на ширину 80 м, V32:Volume of 32 pipes per 80 m width, V 32 :
Таких поясов в нижней секции 404, высота пояса 50 м, высота секции 20200 м. Объем вертикальных труб нижней секции Vв1c равенSuch belts in the lower section 404, the height of the belt is 50 m, the height of the section is 20200 m. The volume of the vertical pipes of the lower section V b1c is
Длина горизонтальной трубы шириной одной секции 80 м, таких труб в секции 403, их общая длина 1 равнаThe length of a horizontal pipe with a width of one section of 80 m, such pipes in section 403, their
Объем горизонтальных труб одной первой секции Vг1c The volume of horizontal pipes of one first section V g1c
Тогда объем всех труб первой секции V1c равен результату сложения формул 16 и 18Then the volume of all pipes of the first section V 1c is equal to the result of adding
Радиус эквивалентного стержня R1, то есть такого, который имеет такой же объем и высоту h=20200 м, равенThe radius of an equivalent bar R 1 , that is, one that has the same volume and height h = 20200 m, is equal to
Эквивалентный радиус отражает эффект объединения труб лифта горизонтальными трубами. Подобно тому, как прутки веника легко ломаются по одному, но веник из объединенных прутков не ломается усилием рук человека, так и отдельные вертикальные наклоненные трубы лифта более хрупкие, чем их объединение в поясе. Этот факт формализуется введением понятия эквивалентного стержня, то есть такого, который имеет тот же объем и ту же высоту, что и вертикальные трубы совместно с горизонтальными.Equivalent radius reflects the effect of combining elevator pipes with horizontal pipes. Just as the rods of a broom easily break one by one, but a broom made of combined rods does not break by the effort of a person's hands, so separate vertical inclined elevator pipes are more fragile than their union in a belt. This fact is formalized by the introduction of the concept of an equivalent rod, that is, one that has the same volume and the same height as vertical pipes together with horizontal ones.
Расчет второй снизу секции.Calculation of the second from the bottom section.
На одну трубу в одном поясе второй снизу секции приходится 2,5 метра × 2 = 5 метров ширины. Ее длина L2 вычисляется из прямоугольного треугольника, образованного высотой пояса, длиной 5 м вдоль горизонтальной кольцеобразной трубы, и в качестве гипотенузы служит сама наклоненная вертикальная труба.One pipe in one chord of the second section from the bottom has 2.5 meters × 2 = 5 meters wide. Its length L 2 is calculated from a right-angled triangle formed by the height of the belt, 5 m long along the horizontal annular pipe, and the inclined vertical pipe itself serves as the hypotenuse.
Толщина ΔR2 этой трубы 5,6 см - 6 мм = 5,0 см. Радиус R2 0,5-0,075=0,425 м. Тогда ее объем V2 The thickness ΔR 2 of this pipe is 5.6 cm - 6 mm = 5.0 cm. Radius R 2 0.5-0.075 = 0.425 m. Then its volume is V 2
Объем 16 труб, приходящихся на ширину 80 м, V16:Volume of 16 pipes per 80 m width, V 16 :
Объем вертикальных труб второй снизу секции Vв2c равенThe volume of vertical pipes of the second from the bottom section V в2c is equal to
Из формулы 15, учитывая толщину горизонтальных труб 0,046 м, найдем объем горизонтальных труб второй снизу секции Vг2с From
Тогда объем всех труб второй снизу секции V2c равен результату сложения формул 24 и 25Then the volume of all pipes of the second from the bottom section V 2c is equal to the result of adding
Радиус эквивалентного стержня R2, то есть такого, который имеет такой же объем и высоту h=20200 м, равенThe radius of an equivalent rod R 2 , that is, one that has the same volume and height h = 20200 m, is equal to
Расчет третьей снизу секции.Calculation of the third section from the bottom.
На одну трубу в одном поясе третьей снизу секции приходится 2,5 метра × 4 = 10 метров ширины. Ее длина L3 вычисляется из прямоугольного треугольника, образованного высотой пояса, длиной 10 м вдоль горизонтальной кольцеобразной трубы, и в качестве гипотенузы служит сама наклоненная вертикальная труба.One pipe in one chord of the third section from the bottom is 2.5 meters × 4 = 10 meters wide. Its length L 3 is calculated from a right-angled triangle formed by the height of the belt, 10 m long along the horizontal annular pipe, and the inclined vertical pipe itself serves as the hypotenuse.
Толщина ΔR3 этой трубы 5,0 см - 6 мм = 4,4 см. Радиус R3 0,425-0,075=0,35 м. Тогда ее объем V3 Thickness ΔR 3 of this pipe 5.0 cm - 6 mm = 4.4 cm.Radius R 3 0.425-0.075 = 0.35 m.Then its volume V 3
Объем 8 труб, приходящихся на ширину 80 м, V8:Volume of 8 pipes per 80 m width, V 8 :
Объем вертикальных труб третьей снизу секции Vв3с равенThe volume of vertical pipes of the third from the bottom section V в3с is equal to
Из формулы 15, учитывая толщину горизонтальных труб 0,044 м, найдем объем горизонтальных труб третьей снизу секции Vг3c From
Тогда объем всех труб третьей снизу секции V3с равен результату сложения формул 31 и 32Then the volume of all pipes of the third from the bottom section V 3c is equal to the result of adding
Радиус эквивалентного стержня R3, то есть такого, который имеет такой же объем и высоту h=20200 м, равенThe radius of an equivalent rod R 3 , that is, one that has the same volume and height h = 20200 m, is equal to
Расчет четвертой снизу секции.Calculation of the fourth section from the bottom.
На одну трубу в одном поясе четвертой снизу секции приходится 2,5 метра × 8=20 метров ширины. Ее длина L4 вычисляется из прямоугольного треугольника, образованного высотой пояса, длиной 20 м вдоль горизонтальной кольцеобразной трубы, ж в качестве гипотенузы служит сама наклоненная вертикальная труба.One pipe in one chord of the fourth section from the bottom is 2.5 meters × 8 = 20 meters wide. Its length L 4 is calculated from a right-angled triangle formed by the height of the belt, 20 m long along the horizontal annular pipe, and the inclined vertical pipe itself serves as the hypotenuse.
Толщина ΔR4 этой трубы 4,4 см - 6 мм = 3,8 см. Радиус R4 трубы 0,35-0,075=0,275 м. Тогда ее объем V4 The thickness ΔR 4 of this pipe is 4.4 cm - 6 mm = 3.8 cm.The radius R 4 of the pipe is 0.35-0.075 = 0.275 m.Then its volume is V 4
Объем 4 труб, приходящихся на ширину 80 м, V4:Volume of 4 pipes per 80 m width, V 4 :
Объем вертикальных труб четвертой снизу секции Vв4c равенThe volume of vertical pipes of the fourth from the bottom section V в4c is equal to
Из формулы 15, учитывая толщину горизонтальных труб 0,038 м, найдем объем горизонтальных труб четвертой снизу секции Vг4c From
Тогда объем всех труб четвертой снизу секции V4c равен результату сложения формул 38 и 39Then the volume of all pipes of the fourth from the bottom section V 4c is equal to the result of adding
Радиус эквивалентного стержня R4, то есть такого, который имеет такой же объем и высоту h=20200 м, равенThe radius of an equivalent rod R 4 , that is, one that has the same volume and height h = 20200 m, is equal to
Расчет пятой снизу секции.Calculation of the fifth section from the bottom.
На одну трубу в одном поясе пятой снизу секции приходится 2,5 метра × 16 = 40 метров ширины. Ее длина L5 вычисляется из прямоугольного треугольника, образованного высотой пояса, длиной 40 м вдоль горизонтальной кольцеобразной трубы, и в качестве гипотенузы служит сама наклоненная вертикальная труба.One pipe in one chord of the fifth section from the bottom is 2.5 meters × 16 = 40 meters wide. Its length L 5 is calculated from a right-angled triangle formed by the height of the belt, 40 m long along the horizontal annular pipe, and the inclined vertical pipe itself serves as the hypotenuse.
Толщина ΔR5 этой трубы 3,8 см - 6 мм = 3,2 см. Радиус R5 0,275-0,075=0,200 м. Тогда ее объем V5 The thickness ΔR 5 of this pipe is 3.8 cm - 6 mm = 3.2 cm. Radius R 5 0.275-0.075 = 0.200 m. Then its volume is V 5
Объем 2 труб, приходящихся на ширину 80 м, V2:Volume of 2 pipes per 80 m width, V 2 :
Объем вертикальных труб пятой снизу секции Vв5c равенThe volume of vertical pipes of the fifth section from the bottom V в5c is equal to
Из формулы 15, учитывая толщину горизонтальных труб 0,032 м, найдем объем горизонтальных труб пятой снизу секции Vг5c.From
Тогда объем всех труб пятой снизу секции V5c равен результату сложения формул 45 и 46Then the volume of all pipes of the fifth from the bottom section V 5c is equal to the result of the addition of
Радиус эквивалентного стержня R5, то есть такого, который имеет такой же объем и высоту h=20200 м, равенThe radius of an equivalent rod R 5 , that is, one that has the same volume and height h = 20200 m, is equal to
Общий объем сектора лифта.The total volume of the elevator sector.
Посчитаем общий объем сектора лифта сложив объемы по формулам 19, 26, 33, 40 и 47:Let's calculate the total volume of the elevator sector by adding the volumes according to
Если сделать весь сектор, как нижний сектор из 32 труб на ширине 80 м, то объем каждой секции будет такой же как у нижней секции (формула 19), тогда общий объем сектора Vполн будет равенIf we make the entire sector as a lower sector of 32 pipes with a width of 80 m, then the volume of each section will be the same as that of the lower section (formula 19), then the total volume of sector V will be full
Из формул 49,50 соотношение объемов будет равноFrom formulas 49.50, the ratio of volumes will be equal to
То есть сектор лифта с уменьшающимися по толщине и удлиняющимися трубами по объему будет составлять только 33% от лифта с одинаковой толщиной и длиной труб. Тогда экономия объема и массы составитThat is, the sector of the elevator with decreasing in thickness and elongating pipes in volume will only account for 33% of the elevator with the same thickness and length of pipes. Then the savings in volume and mass will be
Расчет массы и предела нагрузки трех верхних секций лифта.Calculation of the mass and load limit of the three upper sections of the elevator.
Лифт можно делать с участием аэростатов до высоты 41 км, а на оставшихся 60 километрах оставить голые трубы. 60 км - это приблизительно высота трех верхних секций башни лифта. Объем трех верхних секций башни лифта V3-5 в результате сложения данных формул 33, 40 и 47 получитсяThe lift can be made with the participation of balloons up to an altitude of 41 km, and bare pipes can be left for the remaining 60 kilometers. 60 km is approximately the height of the top three sections of the elevator tower. The volume of the three upper sections of the elevator tower V 3-5 as a result of adding these
Тогда масса трех верхних секций лифта, сделанных из разных материалов, будет равнаThen the mass of the three upper sections of the elevator, made of different materials, will be equal to
Из стали Of steel
Из графена Graphene
Из жемчужного пластика Pearl plastic
Плотность жемчужного пластика не опубликована, поэтому взята плотность пресноводного жемчуга для расчета по формуле 56. За плотность графена взята плотность для графита.The density of pearl plastic has not been published, so the density of freshwater pearls is taken for calculation by
Вес трех верхних секций лифта, сделанных из разных материалов, будет равенThe weight of the three upper sections of the lift, made of different materials, will be
Из стали Of steel
Из графена Graphene
Из жемчужного пластика Pearl plastic
Разделим вес на площадь эквивалентного стержня третьей снизу секции, радиус которого мы считали по формуле 34, чтобы определить нагрузку Р на него при изготовлении из разных материалов. Сначала найдем площадь эквивалентного стержня третьей снизу секции S3, а потом рассчитаем нагрузки.We divide the weight by the area of the equivalent rod of the third section from the bottom, the radius of which we calculated according to the
Из стали Of steel
Из графена Graphene
Из жемчужного пластика Pearl plastic
По ГОСТу 22761-77 от 31.10.1977 г. «Металлы и сплавы. Метод измерения твердости по Бринеллю переносными твердометрами статического действия» сталь имеет прочность от 378 до 1736 МПа для марок стали, существовавших в 1970-тые годы. Согласно сравнению формулы 61 с ГОСТом из таких сталей делать верхние 60 км лифта на Земле нельзя. Согласно сравнению с формулой 4 получается, что из стали без фуллеренов, облученной электронами и лазером, такую конструкцию делать можно.According to GOST 22761-77 dated October 31, 1977 “Metals and alloys. Method for measuring Brinell hardness with portable static hardness testers ”steel has a strength of 378 to 1736 MPa for steel grades that existed in the 1970s. According to the comparison of
Прочность графита (согласно словарю Физика. М: БРЭ, 1998, с. 595) равна 24000 МПа. Получается, что такой вес графен выдерживает. Прочность жемчужного пластика составляет 1,4 от графита (соответственно в 14 раз и в 10 раз прочнее стали согласно уровню техники пункты 16, 17), то есть The strength of graphite (according to the dictionary of Physics. M: BRE, 1998, p. 595) is equal to 24000 MPa. It turns out that graphene can withstand such a weight. The strength of pearl plastic is 1.4 times that of graphite (respectively 14 times and 10 times stronger than steel according to the state of the art,
Получается, что жемчужный пластик выдерживает такую нагрузку.It turns out that pearl plastic can withstand such a load.
Расчет массы и предельной нагрузки верхних 2,5 секций лифта высотой 50 км.Calculation of the mass and ultimate load of the upper 2.5 sections of the elevator with a height of 50 km.
Лифт можно делать с участием аэростатов до высоты 51 км, а на оставшихся 50 километрах оставить голые трубы. 50 км - это приблизительно высота двух с половиной верхних секций башни лифта. Объем 2,5 верхних секций башни лифта V2,5 в результате сложения данных формул 33, 40 и 47 получитсяThe lift can be made with the participation of balloons up to an altitude of 51 km, and bare pipes can be left for the remaining 50 kilometers. 50 km is approximately the height of the two and a half upper sections of the elevator tower. The volume of 2.5 of the upper sections of the elevator tower V 2.5 as a result of adding these
Если трубы из графена и жемчужного пластика выдерживают вес сектора лифта высотой 60 км, то 50 км они выдержат и подавно. Поэтому расчет сделаем только для стальных труб. Масса стальных труб верхних 2,5 секций лифта равнаIf pipes made of graphene and pearl plastic can withstand the weight of an elevator sector with a height of 60 km, then they will withstand 50 km even more. Therefore, we will make the calculation only for steel pipes. The mass of steel pipes of the upper 2.5 sections of the elevator is
Вес труб будет равенThe pipe weight will be
Нагрузка с учетом формулы 60 будет равнаThe load taking into account the
По ГОСТу 22761-77 от 31.10.1977 г. «Металлы и сплавы. Метод измерения твердости по Бринеллю переносными твердометрами статического действия» сталь имеет прочность от 378 до 1736 МПа для марок стали, существовавших в 1970-тые годы. Согласно сравнению формулы 68 с ГОСТом из таких сталей делать верхние 50 км лифта на Земле возможно. А значит из новых марок сверхпрочной стали это тем более возможно. Но, как показал приведенный ниже расчет массы, поднимаемой аэростатами, на высоте 50 км невозможно создать аэростат, держащий такой большой вес. Это возможно сделать только на высоте 12 км. Поэтому на Земле невозможно создать лифт из старых марок стали, существовавших в 1970-тые годы.According to GOST 22761-77 dated October 31, 1977 “Metals and alloys. Method for measuring Brinell hardness with portable static hardness testers ”steel has a strength of 378 to 1736 MPa for steel grades that existed in the 1970s. According to a comparison of
Расчет массы и предельной нагрузки всего сектора лифта высотой 101 км.Calculation of the mass and ultimate load of the entire 101 km elevator sector.
Общий объем сектора лифта был рассчитан в формуле 49. Найдем его массу из разных материалов.The total volume of the elevator sector was calculated in
Из стали Of steel
Из графена Graphene
Из жемчужного пластика Pearl plastic
Найдем вес сектора лифта из разных материалов.Find the weight of the elevator sector from different materials.
Из стали Of steel
Из графена Graphene
Из жемчужного пластика Pearl plastic
Рассчитаем нагрузку на эквивалентный стержень нижней секции. Сначала найдем площадь эквивалентного стержня нижней секции, зная радиус R1, рассчитанный в формуле 20:Let's calculate the load on the equivalent bar of the lower section. First, we find the area of the equivalent bar of the lower section, knowing the radius R 1 , calculated in the formula 20:
Тогда нагрузки На стержни из разных материалов будет равнаThen the load on rods made of different materials will be equal to
Из стали Of steel
Из графена Graphene
Из жемчужного пластика Pearl plastic
Сравнивая с нагрузкой, которую может выдержать сталь старых марок 1970-тых годов, можно сделать вывод, что из такой стали целый лифт без аэростатов на Земле не построить. Согласно формуле 4 из стали новых марок без фуллеренов такой лифт без аэростатов можно построить на Земле. Сравнивая с прочностью графена и жемчужного пластика, можно сделать вывод, что на Земле из них можно построить описанный лифт без аэростатов. Раз такой лифт можно построить на Земле, то тем более его можно построить на других планетах, где ускорение свободного падения меньше.Comparing with the load that the steel of the old brands of the 1970s can withstand, it can be concluded that an entire elevator cannot be built from such steel without balloons on Earth. According to
Рассчитаем, можно ли сделать такой лифт из стали старых марок 1970-тых годов на других планетах, кроме Земли. В формуле 69 была оценена масса сектора лифта из стали. Рассчитаем вес сектора лифта на разных планетах, умножив ускорение свободного падения на этих планетах на его массу.Let's calculate whether such an elevator can be made from steel of old brands of the 1970s on planets other than the Earth. In
На Луне On the moon
На Меркурии On Mercury
На Марсе On Mars
Отнесем этот вес к площади поперечного сечения эквивалентного стержня, рассчитанной по формуле 75 и найдем нагрузку.Let us refer this weight to the cross-sectional area of the equivalent bar calculated by the formula 75 and find the load.
На Луне On the moon
На Меркурии On Mercury
На Марсе On Mars
По ГОСТу 22761-77 от 31.10.1977 г. «Металлы и сплавы. Метод измерения твердости по Бринеллю переносными твердометрами статического действия» сталь имеет прочность от 378 до 1736 МПа для марок стали, существовавших в 1970-тые годы. Нагрузки по формулам 82-84 такая сталь выдержит. Поэтому на других планетах возможно строить лифты из стали старых марок.According to GOST 22761-77 dated October 31, 1977 “Metals and alloys. Method for measuring Brinell hardness with portable static hardness testers ”steel has a strength of 378 to 1736 MPa for steel grades that existed in the 1970s. Such steel will withstand loads according to formulas 82-84. Therefore, on other planets it is possible to build elevators from old steel brands.
Расчет объема аэростатов, компенсирующих вес труб.Calculation of the volume of balloons that compensate for the weight of the pipes.
Необходимо убедиться в том, что объем аэростатов, компенсирующих вес труб, не слишком большой, что возможно создать такие аэростаты. Для проверки рассчитаем объем аэростатов внизу, на высоте первого пояса, и на самом верху, на высоте 50 км, то есть на высоте 1010 пояса.It is necessary to make sure that the volume of the balloons that compensate for the weight of the tubes is not too large that it is possible to create such balloons. To check, we calculate the volume of balloons below, at the height of the first belt, and at the very top, at an altitude of 50 km, that is, at an altitude of 1010 belts.
Здесь mт - масса поднимаемых труб, двух наклонных вертикальных и участка одной горизонтальной трубы, соединяющей их снизу, ρв - плотность воздуха на соответствующей высоте, ρгв - плотность горячего воздуха на той же высоте, Vаэ - объем аэростата, т0б - масса оболочки аэростата, mвент - масса трубы 10 с вентилятором и заслонкой 15 и провода молниеотвода.Here m t is the mass of the pipes being lifted, two inclined vertical pipes and a section of one horizontal pipe connecting them from below, ρ in is the air density at the corresponding height, ρ gw is the density of hot air at the same height, V ae is the balloon volume, m0b is the mass balloon shell, m vent - mass of
Рассчитаем сначала массу оболочки. Плотность оболочки возьмем среднюю между полиамидом, покрытым полиуретаном, 1200-1220 кг/м3 и кевларом, из которого изготовлены тросы, 1400-1500 кг/м3. Пусть средняя плотность оболочки будет 1350 кг/м3. Оболочку возьмем цилиндрической формы с радиусом основания R и высотой h=50 м, которая соответствует высоте одного пояса.Let's first calculate the mass of the shell. Let's take the average density between polyamide coated with polyurethane, 1200-1220 kg / m 3 and Kevlar, from which the cables are made, 1400-1500 kg / m 3 . Let the average density of the shell be 1350 kg / m 3 . We take the shell of a cylindrical shape with a base radius R and a height of h = 50 m, which corresponds to the height of one belt.
Здесь d=0,002 м - толщина оболочки, Vоб - объем оболочки, ρоб - средняя плотность оболочки. Подставив соответствующие значения получимHere, d = 0,002 m - thickness of the shell, V on - the envelope volume, ρ about - average density of the shell. Substituting the corresponding values, we get
Из формул 85 и 87 получимFrom
Учитывая объем трубы первого пояса по формуле 14 и объем части горизонтальной кольцеобразной трубы, а также плотность стали, найдем массу труб первого поясаTaking into account the volume of the pipe of the first belt according to
Массу вентилятора и молниеотвода берем равную 300 кг. Находим R из уравненияWe take the mass of the fan and the lightning rod equal to 300 kg. Find R from the equation
Плотность воздуха смотрим согласно ГОСТу 24631-8 «Атмосферы справочные» Таблица 8 «Средние значения параметров атмосферы в декабре - январе на широте 80°». плотность горячего воздуха смотрим при 1000 градусах Цельсия по таблице «Плотность сухого воздуха при различной температуре и нормальном атмосферном давлении (760 мм рт. ст.)» / Справочник www.Textab.ru.We look at the air density according to GOST 24631-8 "Reference atmospheres" Table 8 "Average values of atmospheric parameters in December - January at a latitude of 80 °". We look at the density of hot air at 1000 degrees Celsius according to the table "Density of dry air at different temperatures and normal atmospheric pressure (760 mm Hg)" / Reference www.Textab.ru.
Корень квадратного уравнения равенThe square root is
Второй корень этого квадратного уравнения отрицательный, поэтому его не учитываем. Диаметр такого цилиндра в два раза больше радиуса, и он не умещается в ширину 5 м, отведенную двум трубам первого пояса. Это может быть компенсировано глиптической формой основания цилиндра, при которой одна полуось эллипса, параллельная горизонтальной трубе, будет порядка 4 метров, а вторая ось эллипса, перпендикулярная горизонтальной трубе, будет порядка 62 м.The second root of this quadratic equation is negative, so we do not take it into account. The diameter of such a cylinder is twice the radius, and it does not fit into the 5 m width allocated to the two pipes of the first chord. This can be compensated for by the glyptic shape of the base of the cylinder, in which one semi-axis of the ellipse, parallel to the horizontal pipe, will be about 4 meters, and the second axis of the ellipse, perpendicular to the horizontal pipe, will be about 62 m.
Рассчитаем массу двух труб 1010-того пояса на высоте 50 км (третья секция снизу), взяв объем труб 5 из формулы 29, учтя объем участка горизонтальной трубы 6 и плотность стали.We calculate the mass of two pipes of the 1010th belt at an altitude of 50 km (third section from the bottom), taking the volume of
Примем, что на этой высоте воздух не нагрет до 1000 градусов Цельсия, как на высоте первого пояса, поэтому его плотность не в 5,1 раза ниже, чем у окружающего воздуха, а только в 2 раза ниже, что соответствует примерно температуре 200 градусов Цельсия. Тогда уравнение 88 (с учетом массы вентиляторов и молниепровода 300 кг) запишется в следующей форме:Let us assume that at this altitude the air is not heated to 1000 degrees Celsius, as at the height of the first belt, therefore its density is not 5.1 times lower than that of the surrounding air, but only 2 times lower, which corresponds to approximately 200 degrees Celsius ... Then equation 88 (taking into account the mass of fans and a lightning conductor 300 kg) will be written in the following form:
Корень квадратного уравнения равенThe square root is
Получается, что корень такого квадратного уравнения в реальных цифрах не существует, поскольку под корнем квадратным стоит отрицательное число. Это означает, что целую трубу третьей секции аэростат не удержит. Но мы можем взять не две трубы, а одну седьмую часть такой трубы, тогда уравнение 94 перепишется в следующем виде:It turns out that the root of such a quadratic equation does not exist in real numbers, since there is a negative number under the square root. This means that the balloon will not hold the entire tube of the third section. But we can take not two pipes, but one-seventh of such a pipe, then
Тогда уравнение 88 (с учетом массы вентилятора и молниепровода 300 кг) запишется в следующем виде:Then equation 88 (taking into account the mass of the fan and the lightning conductor 300 kg) will be written in the following form:
Корень квадратного уравнения равенThe square root is
Получается отрицательное число. Аэростат не существует, следовательно, обычную сталь с аэростатами до 50 км применить на Земле нельзя. Лифт из новой сверхпрочной стали, облученной электронами, держит вес без аэростатов, следовательно, на него этот расчет не влияет. Но возможно применить новые марки сверхпрочной стали, облученной ионами, которые уступают по прочности сверхпрочной стали, облученной электронами, и занимают промежуточное положение по прочности между старыми сортами стали, применяемыми в 1970-тых годах, и новой сверхпрочной сталью, облученной электронами. Рассчитаем тогда, до какой высоты могут быть применены аэростаты в лифте из такой стали.It turns out to be a negative number. The balloon does not exist, therefore, ordinary steel with balloons up to 50 km cannot be used on Earth. The elevator, made of new super-strong steel, irradiated with electrons, holds the weight without balloons, therefore, this calculation does not affect it. But it is possible to use new grades of ultra-strong steel irradiated with ions, which are inferior in strength to ultra-strong steel, irradiated with electrons, and occupy an intermediate position in strength between the old grades of steel used in the 1970s, and the new ultra-strong steel, irradiated with electrons. Let us then calculate to what height balloons can be used in an elevator made of such steel.
При изучении плотностей атмосферы по ГОСТу 24631-8 «Атмосферы справочные» Таблица 8 «Средние значения параметров атмосферы в декабре - январе на широте 80°» оказалось, что аэростаты могут держать вес конструкции поясов башни лифта из стали, облученной ионами, начиная с 12000 м высоты. Тогда получится выражение, как в формулах 91, 92, но с другой плотностью атмосферного газа.When studying atmospheric densities in accordance with GOST 24631-8 "Reference atmospheres" Table 8 "Average values of atmospheric parameters in December - January at a latitude of 80 °" it turned out that balloons can hold the weight of the structure of the elevator tower belts made of steel irradiated with ions, starting from 12000 m heights. Then you get an expression, as in
Корень квадратного уравнения 101 равенThe square root of 101 is
Такой широкий аэростат не уместится в ширину 5 метров, поэтому он может быть изготовлен в форме эллипса на горизонтальном срезе, диаметр малой полуоси которого будет порядка 4 метров, а большой полуоси 553,74 метра. Аэростаты на высоте до 12 км будут иметь средние радиусы между предложенным в формуле 93 и предложенным в формуле 102. Необходимо также рассчитать нагрузку, которую выдержит сталь для башни высотой (101000 м - 12000 м) = 89000 м с учетом того, что лифт постепенно утолщается книзу.Such a wide balloon will not fit 5 meters wide, so it can be made in the form of an ellipse on a horizontal cut, the diameter of the semi-minor axis of which will be about 4 meters, and the semi-major axis of 553.74 meters. Balloons at a height of up to 12 km will have average radii between those proposed in
Объем верхних 89000 метров сектора лифта будет такой же, как в формуле 49, но объем первой секции берется не полный, а его доля, равная (20200-12000)/20200=0,406. Тогда объем верхней части сектора лифта высотой 89000 м V89000 будет равенThe volume of the upper 89,000 meters of the elevator sector will be the same as in
Масса верхней части сектора лифта из стали высотой 89000 м будет равна на ЗемлеThe mass of the upper part of the elevator sector made of steel with a height of 89,000 m will be equal on Earth
Ее вес будет равенIts weight will be equal
Берем площадь эквивалентного стержня нижней секции из формулы 75 и находим нагрузку:We take the area of the equivalent bar of the lower section from formula 75 and find the load:
Получается, что сталь старых марок по ГОСТу 22761-77 от 31.10.1977 г. «Металлы и сплавы. Метод измерения твердости по Бринеллю переносными твердометрами статического действия» могла бы держать такой вес, но из-за того, что в верхней части лифта на высоте 40400 м лифт более тонкий, и старая сталь не держит вес трех верхних секций, невозможно построить лифт из старой стали, а только из марок стали, более прочных, чем старая сталь, облученных ионами, но менее прочных, чем сталь, облученная электронами. Также такую конструкцию можно строить из других металлов, чья плотность в несколько раз ниже стали, а прочность во столько же раз меньше указанной в формулах 61, 68, 76, 106.It turns out that the steel of old grades in accordance with GOST 22761-77 from 31.10.1977 “Metals and alloys. The method of measuring Brinell hardness with portable static hardness testers "could hold such a weight, but due to the fact that the elevator is thinner in the upper part of the elevator at an altitude of 40400 m, and the old steel does not support the weight of the three upper sections, it is impossible to build an elevator from the old steel, but only from grades of steel, stronger than the old steel, irradiated with ions, but less strong than steel, irradiated with electrons. Also, such a structure can be built from other metals, whose density is several times lower than steel, and the strength is as many times less than that indicated in the
Расчет давления в трубах.Calculation of pressure in pipes.
По давлению из классификации газопроводов с природным газом газопровод внутри башни лифта относится к газопроводам низкого давления с давлением до 0,005 МПа. Такое давление возможно создать центробежными вентиляторами 13. Статическое давление воздуха в трубе можно рассчитать по формулеAccording to the pressure from the classification of gas pipelines with natural gas, the gas pipeline inside the elevator tower belongs to low pressure gas pipelines with a pressure of up to 0.005 MPa. This pressure can be created by
Здесь m - масса воздуха в трубе, g - ускорение свободного падения Земли, S - площадь поперечного сечения трубы, V - объем воздуха в трубе, ρ - плотность воздуха в зимнее время, на широте 80 градусов вблизи поверхности Земли, это самая большая плотность воздуха, выше она падает, h - высота трубы.Here m is the mass of air in the pipe, g is the acceleration of gravity of the Earth, S is the cross-sectional area of the pipe, V is the volume of air in the pipe, ρ is the air density in winter, at a latitude of 80 degrees near the Earth's surface, this is the highest air density , the higher it falls, h is the height of the pipe.
Большую высоту, чем 50 м до длины 50,990 м не имеет смысла рассматривать (50,990 м - длина вертикальной наклоненной трубы третьей секции, см. первый расчет), поскольку непрерывный столб воздуха образуют именно такие трубы, ограниченные вентиляторами 13, то есть барометрическая формула здесь не работает, поскольку она написана для непрерывного столба воздуха, а здесь столб воздуха ограничен работой вентилятора 13, качающего воздух снизу вверх и создающий обратное давление, преодолевающее статическое давление. Чтобы поддерживать в трубе давление 5000 Па, вентилятор должен создавать давление 5694,82 Па, чтобы преодолевать статическое давление воздуха. Имеется в виду, что в трубы башни лифта подается очищенный воздух от примесей и пыли по трубам 30, средства очистки воздуха в настоящее время разработаны экологами. Например, для очистки от пыли воздух ионизируется.It makes no sense to consider a height greater than 50 m to a length of 50.990 m (50.990 m is the length of the vertical inclined pipe of the third section, see the first calculation), since it is precisely such pipes bounded by
Формулу, аналогичную формуле 107 для воздуха можно написать для водяного пара. Если взять плотность водяного пара при влажности 62% и нормальном атмосферном давлении 0,36 кг/м3, то давление водяного пара рв будет равноA formula similar to 107 for air can be written for water vapor. If we take the density of water vapor at a humidity of 62% and a normal atmospheric pressure of 0.36 kg / m 3 , then the water vapor pressure p in will be
Чтобы преодолевать такое давление и создавать давление 5000 Па вентилятор должен качать давление 5176,4 Па. При выключении вентиляторов 13 в трубах с водяным паром ключом 80 верхние вентиляторы должны выключаться сразу, чтобы после включения таймера ставший самым верхним вентилятор создавал нулевое давление в трубе радиатора 75. Если разделить давление, создаваемое вентилятором на давление пара в одной трубе, то получится количество вентиляторов в верхней части труб, которое должно быть выключено сразу.To overcome this pressure and create a pressure of 5000 Pa, the fan must pump a pressure of 5176.4 Pa. When the
То есть при выключении вентиляторов верхние 30 вентиляторов выключаются совсем, и только у тридцать первого вентилятора включается таймер.That is, when the fans are turned off, the top 30 fans are turned off completely, and only the thirty-first fan turns on the timer.
Расчет диаметра башни лифта с учетом нагрузки на изгиб.Calculation of the diameter of the elevator tower taking into account the bending load.
Критическая нагрузка ркр определяется формулой Эйлера (В.И. Феодосьев Сопротивление материалов. М.: Наука, 1967, с. 420-421):The critical load p cr is determined by Euler's formula (VI Feodosiev Resistance of materials. M .: Nauka, 1967, pp. 420-421):
Здесь Е - модуль упругости материала, J - момент инерции относительно нейтральной линии поперечного сечения башни, h - ее высота.Here E is the modulus of elasticity of the material, J is the moment of inertia relative to the neutral line of the tower cross-section, h is its height.
Вес башни G равенThe weight of the tower G is
Здесь D - диаметр башни, δ - толщина полых труб, h - высота башни, ρ - плотность материала башни, g - ускорение свободного падения планеты.Here D is the diameter of the tower, δ is the thickness of the hollow tubes, h is the height of the tower, ρ is the density of the tower material, g is the acceleration of gravity of the planet.
Соотношение величин из формул 110 и 111 должно быть меньше единицы, чтобы башня была устойчивой.The ratio of values from
Подставив момент инерции полой цилиндрической трубки (В.И. Феодосьев Сопротивление материалов. М: Наука, 1967, с. 131-133) получимSubstituting the moment of inertia of a hollow cylindrical tube (VI Feodosiev Resistance of materials. M: Nauka, 1967, pp. 131-133) we get
δ возьмем диаметр эквивалентного стержня первой секции по формуле 20 1,372 м × 2 = 2,744 м. Модуль Юнга для сверхпрочной стали не опубликован, поэтому возьмем модуль Юнга для обычной стали Е=2×1011 Па, плотность стали возьмем 8000 кг/м3.δ, we take the diameter of the equivalent bar of the first section according to the
Высоту берем 101000 м. На Земле диаметр лифта будет составлятьWe take the height 101000 m.On Earth, the diameter of the elevator will be
На Луне эта величина будет составлятьOn the moon, this value will be
То есть на планетах земной и лунной группы, где ускорения свободного падения занимают значение, промежуточное между лунным и земным, диаметр лифта будет от 1674,826 м до 1931,076 м.That is, on the planets of the terrestrial and lunar group, where the acceleration of gravity occupies a value intermediate between the lunar and terrestrial, the diameter of the elevator will be from 1674.826 m to 1931.076 m.
Если вместо стали использовать графен, то его плотность 2150 кг/м3 (Таблица плотности. / www.dpva.ru. 13.08.2019 г.), а его модуль Юнга Е=1012 Па (Ю. Ерин Графен оказался прочнее всех. / www.elementy.ru. 13.08.2019 г.) Остальные характеристики возьмем, как в уравнениях 107, 108. На Земле диаметр лифта из графена будет составлятьIf graphene is used instead, then its density is 2150 kg / m 3 (Density table./www.dpva.ru. 08/13/2019), and its Young's modulus E = 10 12 Pa (Y. Erin Graphene turned out to be the strongest. / www.elementy.ru. 13.08.2019) The rest of the characteristics are taken as in
На Луне диаметр лифта из графена будет составлятьOn the Moon, the diameter of a graphene elevator will be
То есть диаметр лифта из графена на планетах земной группы будет варьировать от 398,177 м до 728,773 м.That is, the diameter of the graphene elevator on the terrestrial planets will vary from 398.177 m to 728.773 m.
Для жемчужного пластика значения диаметра будут близки к значениям диаметра для лифта из графена, но из-за того, что модуль Юнга для жемчужного пластика и для жемчуга не опубликован, рассчитать точно диаметр такого лифта невозможно. Поскольку в формуле 114 стоит знак больше, а не равно, вышележащие секции можно не сужать, а сделать их диаметр таким же, как у нижней секции.For pearl plastic, the diameter values will be close to the diameter values for a graphene lift, but due to the fact that Young's modulus for pearl plastic and for pearls has not been published, it is impossible to calculate the exact diameter of such a lift. Since in
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019138009A RU2735441C1 (en) | 2019-11-18 | 2019-11-18 | Space elevator for delivery of passengers and cargoes from surface of earth or other planet to low orbit and back and method of construction thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019138009A RU2735441C1 (en) | 2019-11-18 | 2019-11-18 | Space elevator for delivery of passengers and cargoes from surface of earth or other planet to low orbit and back and method of construction thereof |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2735441C1 true RU2735441C1 (en) | 2020-11-02 |
Family
ID=73398350
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019138009A RU2735441C1 (en) | 2019-11-18 | 2019-11-18 | Space elevator for delivery of passengers and cargoes from surface of earth or other planet to low orbit and back and method of construction thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2735441C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20190248517A1 (en) * | 2016-08-10 | 2019-08-15 | ispace, inc. | Exploration method, exploration system, probe, hydrogen supply method, and image processing method |
CZ308851B6 (en) * | 2020-06-16 | 2021-07-07 | 130 s.r.o. | Supporting structure for vertical transport, supporting object and method of firing the load into orbit |
CN114893949A (en) * | 2022-03-31 | 2022-08-12 | 北京航天发射技术研究所 | Vehicle-mounted thermostat |
CN117961085A (en) * | 2024-04-01 | 2024-05-03 | 河南科技学院 | Manufacturing process of lightweight steel wire rope adopting 3D printing mode |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4514447A (en) * | 1984-03-23 | 1985-04-30 | Boxmeyer James G | Inflatable structural column |
SU1157200A1 (en) * | 1983-12-28 | 1985-05-23 | Московский Государственный Научно-Исследовательский И Проектный Институт По Сельскому Строительству | Method of erecting a high-rise structure |
US5527216A (en) * | 1993-03-11 | 1996-06-18 | Senanayake; Daya R. | Chimney |
RU2317243C9 (en) * | 2005-11-07 | 2008-06-10 | Алексей Игоревич Салмин | Pneumatic lift |
RU111516U1 (en) * | 2010-07-13 | 2011-12-20 | Виктор Анатольевич Кущенко | SYSTEM OF LIFTING INTO THE EARTH'S ORBIT AND DOWN |
RU2016143661A (en) * | 2016-11-07 | 2018-05-07 | Алексей Игоревич Салмин | Pneumatic space elevator with a retaining tower of atmospheric gas filled balloons and a fence from windbreaks for delivering goods to the planet’s low orbit and the method of its construction |
-
2019
- 2019-11-18 RU RU2019138009A patent/RU2735441C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1157200A1 (en) * | 1983-12-28 | 1985-05-23 | Московский Государственный Научно-Исследовательский И Проектный Институт По Сельскому Строительству | Method of erecting a high-rise structure |
US4514447A (en) * | 1984-03-23 | 1985-04-30 | Boxmeyer James G | Inflatable structural column |
US5527216A (en) * | 1993-03-11 | 1996-06-18 | Senanayake; Daya R. | Chimney |
RU2317243C9 (en) * | 2005-11-07 | 2008-06-10 | Алексей Игоревич Салмин | Pneumatic lift |
RU111516U1 (en) * | 2010-07-13 | 2011-12-20 | Виктор Анатольевич Кущенко | SYSTEM OF LIFTING INTO THE EARTH'S ORBIT AND DOWN |
RU2016143661A (en) * | 2016-11-07 | 2018-05-07 | Алексей Игоревич Салмин | Pneumatic space elevator with a retaining tower of atmospheric gas filled balloons and a fence from windbreaks for delivering goods to the planet’s low orbit and the method of its construction |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
А. В. Крестинин. Эффективность применения углеродных нанотрубок для упрочнения конструкционных полимеров. РОССИЙСКИЕ НАНОТЕХНОЛОГИИ, 2019, том 14, N 9-10, с. 18-34. * |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20190248517A1 (en) * | 2016-08-10 | 2019-08-15 | ispace, inc. | Exploration method, exploration system, probe, hydrogen supply method, and image processing method |
US11661218B2 (en) * | 2016-08-10 | 2023-05-30 | ispace, inc. | Exploration method, exploration system, probe, hydrogen supply method, and image processing method |
CZ308851B6 (en) * | 2020-06-16 | 2021-07-07 | 130 s.r.o. | Supporting structure for vertical transport, supporting object and method of firing the load into orbit |
CN114893949A (en) * | 2022-03-31 | 2022-08-12 | 北京航天发射技术研究所 | Vehicle-mounted thermostat |
CN114893949B (en) * | 2022-03-31 | 2024-03-08 | 北京航天发射技术研究所 | Vehicle-mounted temperature adjusting unit |
CN117961085A (en) * | 2024-04-01 | 2024-05-03 | 河南科技学院 | Manufacturing process of lightweight steel wire rope adopting 3D printing mode |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2735441C1 (en) | Space elevator for delivery of passengers and cargoes from surface of earth or other planet to low orbit and back and method of construction thereof | |
JP6458956B2 (en) | Rocket transport devices used in rocket launch systems | |
US4795113A (en) | Electromagnetic transportation system for manned space travel | |
RU2344973C1 (en) | Earth-lunar facility (elf) | |
KR20150138126A (en) | Nuclear Waste double block structure, the dust collector tank boiling water reactor nuclear power plant equipment for nuclear power plants | |
KR20150138127A (en) | Nuclear waste disposal in the nuclear power plant facilities dual structure for pressurized water reactor nuclear power plant | |
CN113195362B (en) | Global transportation system and method for placing a payload in a circular orbit | |
CN101580133A (en) | Gas rocket space vehicle | |
KR20150138129A (en) | Nuclear Waste Nuclear Power Plant reactors equipped with dual structure for high-speed growth of nuclear power plants | |
KR20150138130A (en) | The dual structure of a nuclear waste disposal facility for nuclear power plants switch to the new nuclear power plant reactors | |
KR20150138128A (en) | The dual structure of a nuclear waste disposal facility for nuclear power plant nuclear power plant multi-purpose high-temperature gas reactors | |
CN111977029B (en) | Multipurpose transmission system and construction method thereof | |
KR20150138131A (en) | The dual structure of the gas cooled reactor nuclear waste disposal facility for nuclear power plant nuclear power plant | |
Smitherman Jr et al. | Space elevators | |
RU2317243C2 (en) | Pneumatic lift | |
Peacock | Mining on the moon | |
Willson et al. | A practical architecture for exploration-focused manned Mars missions using chemical propulsion, solar power generation and in-situ resource utilisation | |
DE102019002940A9 (en) | Glass as a material for the construction, manufacture and application of creative products as the basis for new technologies for absolutely CO2-free energy supply and for protection against natural forces in the world | |
RU2816641C1 (en) | Method of constructing airship bridge over canyon | |
EP0088806A1 (en) | Self sufficient and movable and/or fixed floating body with large ground clearance for general or special use: living, working, transport, health and security | |
CA2875475C (en) | Carriage for transporting a rocket in a rocket launch system | |
Vajk et al. | Habitat and Logistic Support Requirements for the Initiation of Manufacturing Enterprise | |
Howe | Cloud Continents: Terraforming Venus Efficiently by Means of a Floating Artificial Surface | |
CN101885335A (en) | Construction method for ground-to-air tunnel and sky-traveling train thereof | |
Peacock | Mining on the Moon; Yes, it'really going to happen. |