CZ308851B6

CZ308851B6 - Nosná konstrukce pro vertikální transport, nosný objekt a způsob vystřelení nákladu na oběžnou dráhu

Info

Publication number: CZ308851B6
Application number: CZ2020348A
Authority: CZ
Inventors: Veronika Dvořáková; Veronika Mgr. Dvořáková
Original assignee: 130 s.r.o.
Priority date: 2020-06-16
Filing date: 2020-06-16
Publication date: 2021-07-07
Also published as: WO2021254547A1; CZ2020348A3

Abstract

Řešení se týká nosné konstrukce pro vertikální transport zahrnující kotvicí segment upevněný na zemi, zdroj napětí a stvol z pasivních a kompenzačních segmentů, které jsou opatřeny nádobami s nosným plynem, přičemž nosnost nosného plynu je vyšší nebo rovna hmotnosti daného segmentu a lan spojujících jej s nejbližším nižším segmentem. Kompenzační segmenty kompenzují síly působící na konstrukci. Dále se řešení týká nosného objektu pro nosnou konstrukci, poskytující dodatečnou nosnost, dále zahrnuje transportní element umožňující transport osob a nákladu na tento nosný objekt. A dále se řešení týká způsobu vystřelení nákladu na nízkou oběžnou dráhu pomocí nosného objektu.

Description

Nosná konstrukce pro vertikální transport, nosný objekt a způsob vystřelení nákladu na oběžnou dráhu

Oblast techniky

Vynález se zabývá nosnou konstrukcí pro výtah umožňující přepravu osob do výšky přibližně 60 km a nákladu na nízkou oběžnou dráhu země.

Dosavadní stav techniky

Pro dosažení orbity je nutno urychlit objekt minimálně na rychlost 7,9 km/s tzv. první kosmickou rychlost. V současnosti se k vynášení objektů na oběžnou dráhu Země používá raketových nosičů, zamýšlených původně pro dopravu bojových hlavic. Rakety fungují na principu akce a reakce a jejich fungování je tudíž z principu neefektivní a neekonomické. Užitečná zátěž, která dosáhne orbity tvoří jenom zlomek jejich startovací hmotnosti. Celková efektivita raket je dána hustotou energie, kterou je možno uchovávat v raketovém palivu, a odolností raketových stupňů vůči aerodynamickému namáhaní a vibracím generovaným při průletu hustými vrstvami atmosféry, kde je potřeba překonávat rychlost zvuku. Velký objem a rozměry raketových stupňů, drahé materiály, preciznost výroby raketových nádrží a motorů pak nezbytně vede k vysoké ceně za přepravu na nízkou oběžnou dráhu. Tento problém byl částečně vyřešen zkonstruováním znovupoužitelných prvních raketových stupňů. Toto vedlo k úsporám, kdy komerční cena za 1 kg užitečné zátěže klesla na 6.600 USD/kg, respektive bez komerční marže cca 2300 USD/kg. Přednesené zařízení založené na neraketovém principu umožňuje tuto cenu za kilogram dále mnohonásobě snížit a kapacitu pro množství přepravovaného materiálu zmnohonásobit.

Touto problematikou se zabývá, např. dokument GB 201806854 DO. Zde je popsána konstrukce vesmírného výtahu, která se skládá z několika vzájemně propojených sekcí. Každá sekce je opatřena množstvím tryskových motorů, kterým je průběžně dodáváno palivo a slouží k udržování stabilní výšky. Je zjevné, že toto řešení nemůže poskytovat vhodný a udržitelný základ konstrukcí vesmírných výtahů. Jednak je provoz těchto zařízení nákladný, jelikož vyžaduje stálý přísun paliva, dále je nutné výře šit transport tohoto paliva do jednotlivých sekcí, což je problém rostoucí s výškou konstrukce. Čím výše je třeba dostat palivo, tím vyšší čerpací výkon je třeba. Navíc s rostoucí výškou konstrukce a přívodů značně roste jejich hmotnost, klesá stabilita konstrukce a je třeba dalších vyztužovacích prvků, což ovšem dále navyšuje hmotnost konstrukce atd. Je tedy zřejmé, že konstrukce vesmírného výtahu představená v tomto dokumentu sice poskytuje náhled na potenciální cestu, kterou je třeba se ve výzkumu vydat, nicméně více problémů tvoří, než řeší.

Dalším dokumentem relevantním pro tuto oblast techniky je přihláška US 2016/0200551. Zde je popsána konstrukce vesmírného výtahu sestávající z několika sekcí, jež jsou do sebe vzájemně teleskopicky zapuštěny, podobně jako vysunovací anténa u rádia. Nosná konstrukce je podpírána množstvím lan, která zajišťují její stabilitu. Nicméně není zřejmé, zda by tato konstrukce byla stabilní i při celkové výšce v řádu několika desítek kilometrů. I samotná podpěrná lana by pak byla deformována vlastní vahou, nehledě na technické obtíže spočívající v nutnosti jejich napětí a ukotvení.

Dokument US 9085897 B2 pak popisuje několik typů konstrukcí vesmírného výtahu. Základ však zůstává u všech stejný - konstrukce je vždy tvořena vrchní plošinou, která je podepřena centrální výtahovou šachtou. Šachta je tvořena sekcemi, které jsou vzájemně propojené a vyztužené.

Výše uvedená řešení spojuje problém jejich konstrukce, která je velice robustní a těžká. Vlivem vlastní hmotnosti, a např. povětrnostních podmínek vždy nutně dojde ke vzniku vibrací, které lze jen těžko potlačovat bez dalšího enormního nárůstu hmotnosti konstrukce. Řešení tohoto problému

-1 CZ 308851 B6 ve formě, např. kompenzačních bazénů, které bývají umístěné na střechách mrakodrapů, nepřipadá v úvahu. Stejně tak jsou přednesená řešení extrémně finančně náročná.

Relevantní stav techniky je však možné hledat i ve sci-fi literatuře, která se touto problematikou zaobírá poměrně často. Příkladem může být román Rajské fontány Arthura C. Clarka, kde je popisován vesmírný výtah dosahující výšky 35 000 km. Ovšem vesmírný výtah tohoto typu zůstává zatím pouze obsahem literatury.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky alespoň částečně odstraňuje nosná konstrukce pro vertikální transport zahrnující kotvicí segment upevněný na zemi, pozemní transformátor, zdroj třífázového vysokého napětí, stvol a nosný objekt. Stvol sestává z množství pasivních segmentů a kompenzačních segmentů, kde jednotlivé segmenty jsou spojeny alespoň třemi lany. Segmenty jsou tvořeny pravidelným mnohoúhelníkem o alespoň třech stranách se středovým otvorem, jsou opatřeny množstvím nádobek s nosným plynem takového množství, aby vztlaková síla nosného plynu byla vyšší nebo rovna gravitační síle působící na daný segment a lana spojující jej s nejbližším nižším segmentem. Kompenzační segmenty jsou navíc oproti pasivním segmentům opatřeny řídicí jednotkou, senzorem vychýlení kompenzačního segmentu a po svém obvodu kompenzačním okruhem, kterým proudí kapalina. Lana jsou na bázi uhlíkových vláken, přičemž umožňují vedení elektrického proudu ze zdroje třífázového vysokého napětí. Nosný objekt je lany spojen s nejbližším segmentem a sestává z horních plastových komor, dolních plastových komor a prstence utěsňujícího prostor mezi komorami, přičemž horní plastové komory a prostor mezi komorami jsou vyplněny nosným plynem a spodní plastové komory jsou naplněny směsí atmosférických plynů. Výhoda této konstrukce spočívá v její nízké hmotnosti a řádově nižších pořizovacích a provozních nákladech oproti řešením uvedeným ve stavu techniky. Další výhoda spočívá vtom, že jednotlivé segmenty jsou násobě v podstatě nezávislé, případná oprava konstrukce tedy může probíhat pouhým vyměněním chybného kusu. Navíc jsou značně potlačeny nechtěné vibrace a torzní síly, čímž je zvýšena životnost objektu.

Výtah dále zahrnuje přepravní element o průměru umožňujícím průchod středovým otvorem segmentů, zahrnující přetlakovou komoru, hnací motor, transformátor a alespoň tři soustavy elektromagnetů, přičemž hnací motor je poháněn napětím indukovaným z fázových lan. Přepravní element je tedy poháněn čistě elektrickým pohonem, což přináší výhody spočívající v jeho snadné údržbě a nízkých provozních nákladech.

Na lánech spojujících jednotlivé segmenty jsou uchyceny vodiče na bázi AI, Cu, případně supravodiče. Lana tak slouží pro přívod jednotlivých fází troj fázové napěťové soustavy, jako nulový a zemnicí vodič a dále jako bleskosvod. Pro zajištění větší pevnosti jsou lana opatřena ochranným opletem ze skelného vlákna či super-pevných plastů.

Nosným plynem zajišťujícím vlastní nosnost jednotlivých segmentů a dodatečnou nosnost a zdvih nosného objektu je příkladně vodík. Výhoda použití tohoto plynu spočívá v tom, že je lehčí než vzduch, levnější než helium a zároveň má lepší zdvihové vlastnosti než helium.

Průměrná vzdálenost mezi jednotlivými segmenty činí 20 metrů, přičemž alespoň desetina segmentů je provedenajako kompenzační segment. Kompenzační segmenty mohou být rozmístěny pravidelně i nepravidelně. Segmenty jsou vyrobeny z materiálu na bázi uhlíku, výhodně karbonových nanotrubiček aj. Tento materiál spojuje vysokou pevnost spolu s nízkou hmotností.

Nosný objekt zahrnuje přetlakovou komoru umístěnou ve středu nosného objektu, transformátor, dva protiběžné motory umístěné ve středové ose nosného objektu. Tyto zahrnují soustavu navijáků s uhlíkovými lany, která jsou zakončena elektromagnety a uchycovacím mechanismem, přičemž prstenec nosného objektu je opatřen otvory, které leží na protějších stranách jeho obvodu.

- 2 CZ 308851 B6

Náklad je na nízkou oběžnou dráhu vystřelen tak, že je upevněn k uhlíkovému lanu pro užitečnou zátěž, balastní zátěž je uchycena k uhlíkovému lanu pro balastní zátěž. Protiběžné motory začnou otáčet zátěží a nákladem za současného odvíjení navijáků, přičemž při roztáčení mají momenty hybnosti zátěže a nákladu stejnou velikost a opačný směr. V okamžiku, kdy náklad dosáhne požadované rychlosti je současně s balastní zátěží uvolněn, opouští nosný objekt otvory v prstenci.

Objasnění výkresů

Podstata vynálezu je dále ukázána na příkladech jeho uskutečnění, které jsou popsány s využitím připojených výkresů, kde:

na obr. 1 je znázorněna nosná konstrukce;

na obr. 2 je znázorněn transportní element; a na obr. 3 je znázorněn vnitřek nosného objektu.

Příklady uskutečnění technického řešení

Vynález bude dále objasněn na příkladech uskutečnění s odkazem na příslušné výkresy, které však nemají z hlediska rozsahu ochrany žádný omezující vliv.

Zařízení sestává z pěti hlavních částí - stvolové konstrukce, nosného objektu, výtahové kapsle, praku a kompenzátorů.

Stvolová konstrukce, obr. 1, je tvořena mnohostrannými segmenty 1, 3 o průměru wi. Příkladně má stvolová konstrukce tvar šestiúhelníku se středovým otvorem, v principu je však možné využívat libovolného «-úhelníku, kde nejmenší možná hodnota n je 3. Segmenty J, 3 jsou sestrojeny z uhlíkových vláken a kompozitních uhlíkových trubic, případně jiných materiálů na bázi uhlíku. Kotvicí segment la je ukotvený na zemi na zapuštěných betonových pilotech, případně na zesílené konstrukci. Jednotlivé segmenty 1, 3 jsou spojeny duralovými karabinami s lany 2. Lana 2 jsou tvořena uhlíkovými vlákny s opletem, který slouží jako ochrana lana 2 před vnějšími vlivy. Oplet je příkladně ze skelného vlákna, či super-pevných plastů. V příkladném provedení jsou segmenty 3 spojeny alespoň třemi lany 2, výhodně je však na každé vnější i vnitřní hraně segmentu 1, 3 uchyceno lano 2. Lana 2 mají průměr od 1 mm do 9 mm. Lana z uhlíkových vláken mají oproti, např. ocelovým lánům 5x nižší jednotkovou hmotnost a vyšší pevnost. Segmenty 1, 3 jsou rozmístěny v pravidelných vzdálenostech h. Ostatní segmenty 1, 3 mimo kotvicí segment la, jsou opatřeny nádobkami, které jsou naplněné nosným plynem lehčím než vzduch, např. heliem, vodíkem či metanem. V příkladném provedení je využíván zejména vodík pro jeho nízkou cenu. Nádobky jsou rozmístěné pravidelně po obvodu segmentů 1, 3 přičemž jejich rozmístění a tvar jsou voleny tak, aby bylo dosaženo minimálního aerodynamického odporu, který je způsoben zejména atmosférickými poruchami. Vzdálenost jednotlivých nádobek je pak volena i s ohledem na to, aby při nehodě a shoření jedné z nádobek nebyly poškozeny zbývající. Celková hmotnost jednoho segmentu 1, 3 a jeho příslušných lan 2 je při vhodně zvolené vzdálenosti mezi segmenty 1, 3 cca 10 kg, což odpovídá tíhové síle přibližně 100 N, pro kompenzaci této síly j e třeba vyvinout vztlakovou sílu u velikosti 100 N působící opačným směrem. V příkladném provedení vynálezu je použit jeden segment 1, 3 každých 20 metrů výšky konstrukce. Při nosnosti vodíku cca 1,1 kg/m³je tedy třeba, aby každý byl každý segment 1, 3 opatřen nádobkami nesoucími více než 10 m³vodíku, kde tento objem je vztažen na podmínky v nulové nadmořské výšce. S klesajícím atmosférickým tlakem, respektive s rostoucí výškou, ve které se nachází daný segment 1, roste objem nosného plynu. Použitý objem nosného plynu ve vyšších segmentech ]_ je pak ekvivalentní 10 m³ nosného plynu v nulové výšce. Nosnost helia a metanu je nižší, je tedy třeba využít větší množství plynu. Celková délka stvolu se pohybuje řádově v desítkách kilometrů, příkladně pak 60 km. Celkový počet segmentů 1 při této výšce stvolu se pohybuje řádově v jednotkách tisíců segmentů 1. Vynález j ako takový však lze použít i pro turistické účely, j ako např. nosná konstrukce

-3CZ 308851 B6 rozhledny, pro vojenské účely či jako meteorologická stanice. Lze jej tedy využít i v nižších výškách.

Vlivem hmotnosti a předepnutí vlastní konstrukce a působením například větru by došlo k rozvibrování a zkrutu celého stvolu, což by vedlo k poškození a zničení zařízení. Z tohoto důvodu je třeba mezi segmenty 1 umístit kompenzační segmenty 3. Kompenzační segmenty 3 slouží ke kompenzaci torzních, tahových a tlakových sil. Tyto kompenzační segmenty 3 jsou navíc oproti pasivním segmentům 1 opatřeny kompenzačním okruhem 4, umístěným na obvodu kompenzačního segmentu 3. Kompenzačním okruhem 4 proudí směs nemrznoucích kapalin, příkladně je tato směs na bázi glykolu 70 % a vody 30 %. Podíl složek nemrznoucí kapaliny je volen tak, aby teplota tuhnutí nemrznoucí kapaliny byla výrazně nižší než teplota okolí. Kompenzační segmenty 3 jsou dále opatřeny elektromotorem a řídicí jednotkou. Řídicí jednotka má implementovaný SW modul na bázi Kalmánova filtru. Jsou měřeny výchylky zejména v osách x a y, vibrace a zkrut na každém kompenzačním segmentu 3 a jeho okolí. Na základě výsledků měření pak elektromotor pohání pohyb nemrznoucích kapalin v kompenzačním okruhu 4 tak, aby byla kompenzována torzní, tlaková či tahová síla působící na stvol. Prouděním kapaliny v kompenzačním okruhu 4 je vyvolán moment hybnosti, jenž kompenzuje síly vyvolané větrem či torzí konstrukce. Celkem je na stvolu umístěno řádově několik set kompenzačních segmentů 3, příkladně je každý 10. segment proveden jako kompenzační segment 3. Pro omezení vlastních vibrací konstrukce stvolu, mohou tyto kompenzační segmenty 3 navíc být rozmístěny nepravidelně. Oproti pasivním segmentům 1 mají kompenzační segmenty 3 vyšší hmotnost danou přítomností kompenzačního okruhu 4. Z tohoto důvodu je množství nosného plynu v nádobkách u kompenzačních segmentů vyšší, aby byl vykompenzován tento rozdíl ve hmotnostech.

Další komponentou výtahové konstrukce je nosný objekt 5, obr. 3. Ten slouží pro vytvoření dodatečné nosnosti a potřebného předepnutí celé konstrukce, jelikož segmenty 1, 3 jako takové nemají v podstatě žádnou nosnost a jsou schopny unést pouze vlastní hmotnost a hmotnost lan spojujících jej s nejbližším nižším segmentem. Nosný objekt 5 je nejvýše umístěnou komponentou výtahové konstrukce a je tvořen dvěma vrstvami plastových komor 6. Plastové komory 6 mají hexagonální tvar a průměr o hodnotách v rozmezí 0,2 až 5 m, v příkladném provedení je průměr platových komor 6 1 m. Průměr W2 nosného objektu 5 je větší než průměr segmentů 1 a kompenzačních segmentů 3. Jednotlivé plastové komory 6 jsou po svých obvodech opatřeny úchyty, čímž je umožněno jejich vzájemné spojení. Horní plastové komory 6a jsou duté a naplněné nosným plynem, např. heliem, vodíkem či metanem. Nosným plynem je dále vyplněn prostor 7 mezi komorami, jehož velikost, respektive vzdálenost mezi horními plastovými komorami 6a a spodními plastovými komorami 6b, jsou řádově jednotky metrů. Spodní plastové komory 6b jsou naplněny směsí atmosférických plynů, vzduchem, přičemž hustota a tlak plynů ve spodních plastových komorách 6b lehce překračují hustotu a tlak okolních plynů, tedy atmosféry v dané výšce. Spodní a horní plastové komory 6b, 6a jsou spojeny prstencem 8, který slouží k utěsnění prostoru 7 mezi komorami. Prstenec 8 je opatřen dvěma výstupními otvory 37, 39, které jsou umístěny v ose procházející středem nosného objektu 5, respektive na obvodu prstence 8 tak, že leží na protějších stranách naproti sobě. Konstrukce nosného objektu 5 je pokovena, aby lépe odolávala UV záření. Na nosném objektu 5 je v jeho středu příkladně umístěna přetlaková komora nosného objektu, dále pak transformátor a protiběžné motory 31. Motory 31 jsou opatřeny soustavou navijáků s alespoň dvěma uhlíkovými lany 26, 27. V uhlíkových lánech 26, 27 jsou umístěna optická vlákna a na každém konci uhlíkových lan 26, 27 jsou umístěny elektromagnety 28 s uchycovacím mechanismem 33, který je příkladně proveden ve formě kleštin. Optická vlákna slouží k synchronizaci signálu senzorů umístěných poblíž elektromagnetů. Tyto senzory pak detekují sepnutí/vypnutí elektromagnetů jednotlivých uhlíkových lan 26,27 a zajišťují jejich velmi přesně synchronizované rozepnutí.

Na zemi, v blízkosti kotvícího segmentu la je umístěný pozemní transformátor 9 spolu se soustavou třífázového vysokonapěťového vedení, případně zdroj stejnosměrného, střídavého, vysokého či nízkého napětí. V příkladném provedení je na každém segmentu 1, 3 umístěno celkem šest lan 2, kterými je spojen s dalšími segmenty 1, 3. Vodiče jsou pak upevněny na nosných

-4CZ 308851 B6 lánech 2 tak, že každá fáze je připevněna na jiném lanu 2, na čtvrtém lanu 2 je uchycen neutrální vodič, na pátém lanu 2 je připevněn zemnicí vodič a poslední lano slouží pro uchycení ochranného bleskosvodu. V případě materiálové úspory je však možné přivést na jednom laně 2 i více vodičů, respektive fází. Příkladně jsou pak vodiče na bázi AI či Cu, případně jsou provedeny jako supravodiče. Pozemní transformátor 9 umožňuje transformaci střídavého proudu na napětí o hodnotách v rozmezí 6 až 220 kV, výška napětí je volena tak, aby úbytky na vedení byly minimální. Napětí je přiváděno až k transformátoru, kde je transformováno na nízké napětí v rozmezí 50 až 6000 V, kterým je napájen motor 11 nosného objektu.

Celý stvol tak funguje jako výtahová šachta, kde se mezi jednotlivými segmenty £ 3 pohybuje kompozitní přepravní element 11. obr. 2. Ten má v příkladném provedení čočkovitý tvar o takové velikosti, aby byl umožněn jeho pohyb ve středových otvorech jednotlivých segmentů £ 3. Přepravní element 11 je opatřen přetlakovou komorou 12, hnacím motorem 13, transformátorem 14 přepravního elementu a alespoň třemi soustavami 15 elektromagnetů. Příkladně je využita Halbachova soustava magnetů doplněná o elektromagnet. Tvar přepravního elementu 11 je volen tak, aby dosahoval co nejmenšího aerodynamického odporu, příkladně je tedy volen jako čočkový s množstvím vzduchových průduchů, čímž je dosaženo potřebné tuhosti a pevnosti a zároveň kompaktnosti přepravního elementu s dostatečně velkým povrchem pro odvod tepla ze ztrát na elektrických strojích uvnitř přepravního elementu. Přepravní element 11 je veden lany 2, se kterými není v kontaktu díky feritům, umístěným v pravidelných intervalech na lánech 2, a minimálně třem soustavám 15 elektromagnetů. Pohon přepravního elementu lije zajištěn pomocí lan 2, kterými je vedeno vysoké napětí. Z nosných lan je vysoké napětí indukčně přenášeno do vnitřního prostoru přepravního elementu 11, kde je transformátorem 14 přepravního elementu převedeno na nízké napětí, kterým je následně napájena soustava 15 elektromagnetů a hnací motor 13. V nízké výšce, respektive v hustých vrstvách atmosféry, je celek chlazen obtékajícím vzduchem. Ve větší výšce, kde již obtékání vzduchu není dostatečné k uchlazení systému, je celek transportního elementu 11 chlazen kapalinou s nuceným oběhem, přičemž teplo je odváděno vyzařováním celým povrchem transportního elementu 11.

Pro přepravu nákladu na nosný objekt 5 je zvolen následující postup. Náklad je uložen do přetlakové komory 12 transportního elementu u kotvícího segmentu la a zabezpečen. Transportní element 11 následně vystoupá do cílové výšky, kde se nachází nosný objekt 5, tato výška je v příkladném provedení vynálezu cca 60 km, nicméně z hlediska rozsahu ochrany není tato hodnota klíčová. Rychlost stoupání je nižší než rychlost zvuku. V cílové výšce, kde se nachází nosný objekt 5, je náklad transportního elementu 11 umístěn do přetlakové kabiny nosného objektu 5. Na uhlíkové lano 26 pro katapultáž užitečné zátěže je uchycen náklad 40, na uhlíkové lano 27 pro katapultáž balastní zátěže je uchycena balastní zátěž 34. Protiběžné motory 31 napájené z transformátoru se začnou otáčet a postupně odvíjet uhlíková lana 26, 27. Balastní zátěž 34 a náklad 40 začínají rotovat uvnitř prostoru 7 mezi komorami a jsou urychlovány s přetížením až 200 G. Motory 31 postupně čerpají energii z vedení velice vysokého napětí, uhlíková lana 26, 27 se postupně odvíjí a balastní zátěž 34 a náklad 40 jsou postupně urychlovány na co nej vyšší rychlost, vhodně pak alespoň na tečnou rychlost odpovídající únikové rychlosti 7,9 km/s. Díky přítomnosti vodíku jakožto nosného plynu v prostoru 7 mezi komorami je aerodynamický odpor velice nízký, navíc tlak atmosféry je ve výšce nosného objektu 5 přibližně lOOx nižší, než v blízkosti země. Navíc zde atmosféra neobsahuje téměř žádný kyslík a není tedy možné shoření lan ani nákladu. V okamžiku, kdy je dosaženo požadované rychlosti, jsou synchronně uvolněny uchycovací mechanismy 33 a náklad 40 a balastní zátěž 34 opouští prostor 7 mezi komorami i celý nosný objekt 5. Směry rotace balastní zátěže 34 a nákladu 40 jsou opačné, aby byl zachován moment hybnosti soustavy, respektive momenty hybností balastní zátěže a nákladu mají stejnou velikost ale opačný směr. Hybnost balastní zátěže a nákladu má v okamžiku opuštění nosného objektu stejnou velikost, ale opačný směr. Náklad 40 opouští nosný objekt 5, přičemž pokračuje přes mezosféru do termosféry, následně zůstává na orbitální dráze. Balastní zátěž 34 je příkladně provedena ve formě vody a klesá do atmosféry, takže se díky vysoké kinetické energii rychle rozptýlí a vypaří.

-5CZ 308851 B6

V případě, že není využito nosného objektu 5 a transportního elementu 11 lze využít pouze nosnou konstrukci, např. jako lešení, pro meteorologické účely či jako vojenská technika. Je tedy možné zvýšit nosnost nosného plynu v nádobkách, aby měly segmenty dodatečnou nosnost. V těchto případech lze využít nosnou konstrukci i jako prostor pro vysílač, např. pro 5G technologie.

S nosným objektem 5, pokud je výška konstrukce nízká, řádově stovky metrů, lze využít konstrukci i jako turistickou atrakci.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Nosná konstrukce pro vertikální transport, zahrnující kotvicí segment (la) pro upevnění na zemi, zdroj napětí a stvol, přičemž stvol sestává z množství pasivních segmentů (1) a kompenzačních segmentů (3), kde jednotlivé segmenty (1, 3) jsou spojeny alespoň třemi lany (2), vyznačující se tím, že segmenty (1, 3) jsou tvořeny pravidelným mnohoúhelníkem o alespoň třech stranách se středovým otvorem a tyto segmenty (1, 3) jsou opatřeny množstvím nádobek s nosným plynem, přičemž vztlaková síla nosného plynuje vyšší nebo rovna gravitační síle působící na daný segment (1, 3) a na lana (2) spojující jej s nejbližším nižším segmentem (1, 3), přičemž kompenzační segmenty (3) jsou navíc opatřeny řídicí jednotkou, senzorem vychýlení kompenzačního segmentu (3) a po svém obvodu kompenzačním okruhem (4) obsahujícím kapalinu pro kompenzaci momentu torzních a tahových sil, a lana (2) jsou na bázi uhlíkových vláken, přičemž umožňují vedení elektrického proudu ze zdroje napětí.
2. Nosná konstrukce pro vertikální transport podle nároku 1, vyznačující se tím, že dále zahrnuje nosný objekt (5) spojený lany (2) s nejbližším segmentem (1, 3) a sestává z horních plastových komor (6a), dolních plastových komor (6b) a prstence (8) utěsňujícího prostor (7) mezi komorami, přičemž horní plastové komory (6a) a prostor (7) mezi komorami jsou vyplněny nosným plynem, a spodní plastové komory jsou naplněny směsí atmosférických plynů, přičemž vztlaková síla nosného plynuje vyšší než gravitační síla působící na nosný objekt (5).
3. Nosná konstrukce pro vertikální transport podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že dále zahrnuje přepravní element (11) o průměru umožňujícím průchod středovým otvorem segmentů (1, 3), zahrnující přetlakovou komoru (12), hnací motor (13), transformátor (14) a alespoň tři soustavy (15) elektromagnetů, přičemž hnací motor (13) je poháněn napětím indukovaným z fázových lan (2).
4. Nosná konstrukce pro vertikální transport podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že na lánech (2) jsou uchyceny vodiče anebo supravodiče.
5. Nosná konstrukce pro vertikální transport podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že lana (2) slouží jako vodiče první, druhé a třetí fáze, zemnicí vodič a nulový vodič, přičemž napětí je na lana přivedeno z pozemního transformátoru (9).
6. Nosná konstrukce pro vertikální transport podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že lana (2) jsou opatřena ochranným opletem ze skelného vlákna nebo super-pevných plastů.
7. Nosná konstrukce pro vertikální transport podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že nosným plynem je vodík.
8. Nosná konstrukce pro vertikální transport podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že průměrná hodnota rozestupů mezi segmenty (1, 3) činí 20 m.
9. Nosná konstrukce pro vertikální transport podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že přibližně desetina segmentů je provedena jako kompenzační segment (3).
10. Nosná konstrukce pro vertikální transport podle nároku kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že segmenty (1, 3) jsou tvořeny materiálem na bázi uhlíku.
11. Nosný objekt (5) pro nosnou konstrukci podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že dále zahrnuje přetlakovou komoru (30) umístěnou ve středu nosného objektu (5), transformátor (10), dva protiběžné motory (31) umístěné ve středové ose nosného objektu se soustavou navijáků (32) opatřenou alespoň dvěma uhlíkovými lany (26, 27), přičemž

-7 CZ 308851 B6 uhlíková lana jsou zakončena elektromagnety (28) a uchycovacím mechanismem (33). přičemž prstenec (8) je opatřen otvory (37, 38) a tyto otvory (37, 38) leží na protějších stranách prstence (8).

5
12. Způsob vystřelení nákladu (40) na nízkou oběžnou dráhu pomocí nosného objektu (5) podle nároku 11, vyznačující se tím, že náklad je upevněn k uhlíkovému lanu (26) pro užitečnou zátěž, balastní zátěž (39) je upevněna k uhlíkovému lanu (27) pro balastní zátěž, přičemž rotací protiběžných motorů (31) a odvíjením uhlíkových lan (26, 27), je balastní zátěži (39) a nákladu (40) udělen moment hybnost stejné velikosti a opačného směru, přičemž při dosažení prahové to hodnoty obvodové rychlosti nákladu (40) jsou ve stejný okamžik náklad (40) a balastní zátěž (39) odpojeny od uhlíkových lan (26, 27) a vystřeleny otvory (37, 38) v prstenci.
13. Způsob vystřelení nákladu na nízkou oběžnou dráhu pomocí nosného objektu (5) podle nároku 12, vyznačující se tím, že hmotnost nákladu a balastní zátěže je shodná.