Русский
На главную Написать письмо Контакты Карта сайта

Аннотации

№ 2 (25) апрель - июнь 2019

Журнал "Космическая техника и технологии"
№ 2 (25), 2019

Содержание номера

ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В АЭРОКОСМИЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Макушенко Ю.Н., Муртазин Р.Ф., Зарубин Д.С.
Космический порт для доставки экипажа на поверхность Луны

Успех программы «Международная космическая станция» вдохновил его партнеров совместно рассмотреть возможные шаги в освоении космоса за пределами низкой околоземной орбиты. При этом приоритеты национальных программ партнеров (Луна, Марс, астероиды) оказались различными. Понимание преимуществ продвижения в дальний космос объединенной командой привело всех партнеров к выводу о целесообразности создания окололунной посещаемой (пересадочной) платформы, которая станет Космическим портом и будет способствовать реализации национальных программ. В настоящее время широко обсуждается концепция Космического порта, расположенного на окололунной вертикальной гало-орбите. Космический порт рассматривается как транспортный узел для поддержки программ освоения дальнего космоса: миссий к Луне, астероидам, Марсу, другим естественным и искусственным объектам за пределами околоземного пространства. В статье сравниваются схемы доставки экипажа на поверхность Луны с использованием лунного взлетно-посадочного комплекса, базирующегося и обслуживаемого в составе Космического порта. Использование Космического порта значительно снижает временные ограничения при проведении транспортных операций и обеспечивает условия для многоразового использования лунного корабля.

Ключевые слова: окололунная посещаемая платформа, окололунная вертикальная гало-орбита, посадочный модуль, взлетный модуль, многоразовый лунный корабль.

Список литературы

1. Луна — шаг к технологиям освоения Солнечной системы / Под науч. ред. Легостаева В.П., Лопоты В.А. М.: РКК «Энергия», 2011. 584 с.
2. Makushenko Yu., Murtazin R., Derechin A., Zarubin D., The cislunar spaceport: An effective approach for the crew delivery to the Lunar surface // IAC-17,A5,1,2, 68th International Astronautical Congress, 25– 29 September 2017, Adelaide, Australia.
3. Ракетно-космическая корпорация «Энергия» имени С.П. Королёва. 1946–1996. М.: РКК «Энергия», 1996. 671 с.
4. Whitley R., Martinez R. Options for staging orbits in cis-lunar space. 2015. Режим доступа: https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20150019648.pdf (дата обращения 26.02.2019 г.).
5. Murtazin R. Rendezvous missions: From ISS to lunar space station // Acta Astronautica. 2014. V. 101. Рр. 151–156.
6. Makushenko Yu., Murtazin R., Zarubin D., Beglov R., Loupiak D. Orbital spaceport — a new profession for the Earth-orbit space stations // IAC-18, A5,1,11, 69th International Astronautical Congress, 1–5 October 2018, Bremen, Germany.
7. Isakowitz S.J., Hopkins J.P., Hopkins J.B. International reference guide to space launch systems. 4th ed. AIAA, 2004. 630 p.
8. Ulybyshev Yг. Study of optimal transfers from L2 halo-orbits to lunar surface // 54th AIAA Aerospace Sciences Meeting, 4–8 January 2016, San-Diego, CA, USA. AIAA Paper 2016-0480. 15 р. DOI: 10.2514/6.2016-0480.
9. Деречин А.Г., Жарова Л.Н., Синявский В.В., Солнцев В.Л., Сорокин И.В. Международное сотрудничество в сфере пилотируемых полетов. Часть 1. Исторический обзор // Космическая техника и технологии. 2017. № 1(16). С. 12–31.
10. Деречин А.Г., Жарова Л.Н., Синявский В.В., Солнцев В.Л., Сорокин И.В. Международное сотрудничество в сфере пилотируемых полетов. Часть 2. Создание и эксплуатация Международной космической станции // Космическая техника и технологии. 2017. № 2(17). С. 5–28.

 

Маевский В.А., Асеев В.В., Ивлев А.С., Нижельский Н.А., Сысоев М.А., Синявский В.В.
Некоторые возможные области использования технологий высокотемпературной сверхпроводимости в программе освоения Луны

В статье представлены возможные варианты решения задач, характерных для лунной программы, с помощью устройств с элементами технологии высокотемпературной сверхпроводимости (ВТСП). Предварительно рассмотрены как общее состояние работ по ВТСП-технологиям, так и виды ВТСП-изделий и их основные характеристики. По зарубежным информационным материалам описаны возможные варианты использования ВТСП-узлов для решения задач на лунной поверхности. Показано, что условия на лунной поверхности являются более привлекательными для функционирования ВТСП-устройств, чем на поверхности Земли.
Объединение ВТСП и лунных технологий связано со стремлением уменьшить массу и габариты и увеличить ресурс оборудования для работы на Луне. Основное внимание в статье уделено устройствам с объемными ВТСП и, прежде всего, учитывая возможное широкое применение на лунной поверхности, — магнитным ВТСП-опорам, в т. ч., для кинетического накопителя энергии, телескопа. Приводится перечень устройств с ВТСП-узлами, которые могут быть эффективно использованы для оптимального решения многих актуальных задач, и описаны их особенности.

Ключевые слова: высокотемпературная сверхпроводимость, объемные ВТСП, магнитная ВТСП-опора, поверхность Луны, кинетический накопитель энергии, телескоп.

Список литературы

1. Высоцкий В.С., Сытников В.Е., Илюшин К.В., Ковалев Л.К., Ковалев К.Л. Сверхпроводимость в электромеханике и электротехнике // Электричество. 2005. № 7. С. 31–41.
2. Hull J.R. Superconducting bearings // Supercond. Sci. Technol. 2000. V. 13. P. RI–R15.
3. Ковалев Л.К., Ковалев К.Л., Конеев С.М., Паньшин В.Т., Полтавец В.Н. Электромеханические преобразователи на основе массивных высокотемпературных сверхпроводников. М.: МАИ – ПРИНТ, 2008. С. 439.
4. Левин А.В., Мусин С.М., Харитонов С.А., Ковалев К.Л, Герасин А.А., Халютин С.H. Электрический самолет: концепция и технологии / Под ред. Мусина С.М. Уфа: Уфимск. Гос. авиац. техн. ун-т, 2014. С. 387.
5. Sass F., Dias D.H., Sitelo G.G., de Andrade R. (Jr.) Coated conductors for the magnetic bearing application // Physics Procedia. 2012. 36. P. 1008–1013. DOI: 10.1016/j.phpro.2012.06.097.
6. Полущенко О.Л., Матвеев В.А, Нижельский Н.А. Магнитный подвес с дисковыми монодоменными ВТСП-элементами на роторе // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2006. № 2. С. 15–22.
7. Werfel F.N., Floegel-Delor U., Riedel T., Rothfeld R., Wippich D., Goebel B. Encapsulated HTS bearings technical and cost consideration // IEEE Transaction on Applied Superconductivity. 2005. V. 15. № 2. P. 2306–2311.
8. Werfel F.N., Floegel-Delor U., Riedel T., Rothfeld R., Wippich D., Goebel B. HTS magnetic bearings in prototype application // IEEE/CSC&ESAS European superconductivity news forum. 2010. № 12. P. 1–6.
9. Wei-Kan Ch. HTS Bulk applications and early prototypes at TeSUH // 1st International Workshop on Lunar Superconductor Applications. March 3-5, 2011, Houston, Texas. P. 21.
10. Асеев В.В., Ивлев А.С., Маевский В.А., Нижельский Н.А., Сысоев М.А., Альтов В.А. Магнитные ВТСП-опоры цилиндрического типа для горизонтальных валов // Известия академии электротехнических наук РФ. 2017. Вып. 19. С. 64–71.
11. Koshizuka N. The superconducting magnetic bearings and magnetic clutches for flywheel energy storage // NEDO Project (2000–2004). P. 22.
12. Матвеев В.А., Маевский В.А., Асеев В.В., Ивлев А.С., Сысоев М.А. Применение объемных высокотемпературных сверхпроводников в перспективных космических системах // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 2016. № 1. С. 15–32.
13. Луна — шаг к технологиям освоения Солнечной системы / Под науч. ред. В.П. Легостаева, В.А. Лопоты. М.: РКК «Энергия», 2011. 550 с.
14. Грибков А.С., Романов С.Ю., Севастьянов Н.Н., Синявский В.В. Лунный добывающий и промышленно-перерабатывающий комплекс на базе атомной теплоэлектростанции // Известия РАН. Энергетика. 2007. № 3. С. 22–34.
15. Брюханов Н.А., Легостаев В.П., Лобыкин А.А., Лопота В.А., Сизенцев Г.А., Синявский В.В., Сотников Б.И., Филиппов И.М., Шевченко В.В. Использование ресурсов Луны для исследования и освоения Солнечной системы в ХХI веке // Космическая техника и технологии. 2014. № 1(4). С. 3–14.
16. Program and Abstracts. Lunar Superconductor Applications // 1st International Workshop on Lunar Superconductor Applications. March 3–5, 2011, Houston, Texas.
17. Kumar Krishin. NASA. The 2011 Lunar Superconductor Applications // 1st International Workshop on Lunar Superconductor Applications. March 3–5, 2011, Houston, Texas. Р. 6.
18. Weinstein R., Sawh R., Park D. Trapped Field Magnets: Basic and Applications on Low Ambient Temperature // 1st International Workshop on Lunar Superconductor Applications. March 3–5, 2011, Houston, Texas. Р. 21.
19. Beno J., Wuks D.W., Zierer J.J., Hayes R.J. Application of Bulk High Temperature Superconductors (HTS) for Flywheels, Energy Storage Systems on Lunar Poles. // 1st International Workshop on Lunar Superconductor Applications, sessions overview. March 3–5, 2011, Houston, Texas. Р. 10.
20. Chen P.C., Lowman P.D., Rabin D.M. HTS and Moon dust — key ingredients for lunar, science, infrastructure, and space exploration // 1st International Workshop on Lunar Superconductor Applications. March 3–5, 2011, Houston, Texas. P. 26.
21. Ignatiev A., Putman P. Lunar regolith excavation and transport by superconducting magnetic transport // 1st International Workshop on Lunar Superconductor Applications. March 3–5, 2011, Houston, Texas. Р. 21.
22. Jones L.L., Wilson W.R., Peck M.A. Design parameters and validation for a non-contacting flux-pinned docking interface. Cornell University, Ithaca, New York. 14850.
23. Шевченко В.В. Утилизация привнесенного на Луну астероидного вещества как более экономичный путь к получению космических ресурсов высокой точности // Космическая техника и технологии. 2018. № 1(20). С. 5–22.
24. Синявский В.В. Обзор концептуальных проектов роботизированных космических комплексов для добычи на Луне термоядерного топлива гелия-3 // Робототехника и техническая кибернетика. 2018. № 2. C. 5–15.
25. Грибков А.С. Технологии и энергозатраты для космического производства металлических рабочих тел ракетных двигателей // Известия РАН. Энергетика. 2009. № 2. С. 112–117.
26. Сизенцев Г.А., Сотников Б.И. Концепция космической системы регулирования термического режима земной атмосферы // Известия РАН. Энергетика. 2009. № 2. С. 91–100.

 

ПРОЕКТИРОВАНИЕ, КОНСТРУКЦИЯ И ПРОИЗВОДСТВО ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

Бобе Л.С., Сальников Н.А.
Анализ и расчет процесса низконапорного обратного осмоса при регенерации санитарно-гигиенической воды

Проведены анализ и расчет процесса низконапорного обратного осмоса в мембранном аппарате системы регенерации санитарно-гигиенической воды для космической станции. Описана физическая картина обратноосмотической очистки, и определена движущая сила процесса — разность эффективных давлений (рабочее минус осмотическое давление) в растворе у поверхности мембраны и в очищенной воде. Показано, что процесс мембранной очистки сопровождается диффузионным отводом компонентов моющего средства от мембраны. Коэффициент массоотдачи и разность концентраций (соответственно — разность осмотических давлений) в пограничном слое напорного канала могут быть определены с использованием расширенной аналогии между массообменом и теплообменом. Предложена и экспериментально подтверждена методика расчета производительности обратноосмотического аппарата при очистке санитарно-гигиенической воды, полученной при использовании моющего средства, применяемого при санитарно-бытовых процедурах на Земле.

Ключевые слова: система жизнеобеспечения, санитарно-гигиеническая вода, регенерация воды, низконапорный обратный осмос, космическая станция.

Список литературы

1. Сальников Н.А., Бобе Л.С., Кочетков А.А., Железняков А.Г., Андрейчук П.О., Шамшина Н.А. Применение мембранной аппаратуры для регенерации санитарно-гигиенической воды на космической станции // Космическая техника и технологии. 2018. № 4(23). С. 29–39.
2. Патент 2625247. Российская Федерация. Способ обратноосмотической очистки санитарно-гигиенической воды в замкнутом контуре в условиях невесомости. Бобе Л.С., Кочетков А.А., Рыхлов Н.В., Сальников Н.А., Коробков А.Е., Цыганков А.С., Халилуллина Х.Ш., Рукавицин С.Н.; заявитель и патентообладатель — АО «НИИхиммаш»; заявка 2015137625 от 04.09.2015 г.; приоритет от 04.09.2015 г.; опубликовано 12.07.2017 г.
3. Патент 174887. Российская Федерация. Устройство обратноосмотической очистки санитарно-гигиенической воды в замкнутом контуре в условиях невесомости. Бобе Л.С., Кочетков А.А., Рыхлов Н.В., Сальников Н.А., Коробков А.Е., Цыганков А.С., Халилуллина Х.Ш., Рукавицин С.Н.; заявитель и патентообладатель — АО «НИИхиммаш»; заявка 2016134638 от 25.08.2016 г.; приоритет от 25.08.2016 г.; опубликовано 09.11.2017 г. Бюллетень № 31.
4. Сальников Н.А., Бобе Л.С., Кочетков А.А., Синяк Ю.Е. Регенерация санитарно-гигиенической воды на перспективных космических станциях // Авиакосмическая и экологическая медицина. 2017. № 5. Т. 51. С. 47–54.
5. Слесаренко В.Н. Опреснение морской воды. М.: Энергоатомиздат, 1991. 278 с.
6. Дытнерский Ю.И. Баромембранные процессы. Теория и расчет. М.: Химия, 1986. 272 с.
7. Мулдер М. Введение в мембранную технологию. М.: Мир, 1999. 513 с.
8. Измайлов Н.А. Электрохимия растворов. М.: Химия, 1976. 328 с.
9. Бобе Л.С., Малышев Д.Д., Раков В.В., Самсонов Н.М., Солоухин В.А. Тепло- и массообмен в парогазовой фазе при конденсации пара из смесей паров и парогазовых смесей. Тепло- и массоперенос. Минск: АН БССР, 1972. Т. II. Ч. 1. С. 475–480.
10. Бобе Л.С. Процессы совместного тепло- и массообмена. М.: Изд-во МАИ, 1985. 56 с.
11. Леонтьев А.И., Малышев Д.Д. Инженерные методы расчета тепло- и массообмена при конденсации из турбулентного неоднородного пограничного слоя // Теплоэнергетика. 1976. № 6. С. 8–12.
12. Кутателадзе С.С., Леонтьев А.И. Тепломассообмен и трение в турбулентном пограничном слое. М.: Энергоатомиздат, 1985. 320 с.
13. Бобе Л.С., Раков В.В., Аракчеев Д.В., Канаев П.А. Влияние неконденсирующихся газов на процесс тепломассообмена в центробежном дистилляторе системы регенерации воды из урины // Труды МАИ. 2012. № 52. Режим доступа: http://trudymai.ru/published.php?ID=29414 (дата обращения 24.09.2018 г.).
14. Свитцов А.А. Введение в мембранные технологии. М.: ДеЛи принт, 2008. 208 с.
15. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Элементы мембранные обратноосмотические серии NanoRO: нормативно-технический материал. Владимир: АО «РМ Нанотех», 2014. 13 с.
16. Адажио. Жидкое крем-мыло, перламутровое, 5 л, Алоэ Вера, с антибактериальным эффектом // Описание продукции. ГК Аквалон, 1989–2018. Режим доступа: http://www.aqualongroup.ru/catalog/sredstva-lichnoy-gigieny/adazhio-zhidkoe-krem-mylo-perlamutrovoe-5-l-aloe-vera-s (дата обращения 24.09.2018 г.).

 

Беркович Ю.А., Смолянина С.О., Железняков А.Г., Гузенберг А.С.
Перспективы применения космических оранжерей в комплексе систем жизнеобеспечения космонавтов в условиях лунной орбитальной станции, лунной базы и межпланетных транспортных кораблей

В комплекс регенерационных систем жизнеобеспечения экипажей пилотируемых долговременных космических объектов планируется вводить оранжереи для улучшения среды обитания. Космические оранжереи будут обеспечивать членов экипажа свежей зеленью с хорошо усвояемыми витаминами и пищевыми волокнами, а также оказывать психофизиологическую поддержку в условиях длительной космической экспедиции. В статье приводится аналитический обзор конструкций ряда созданных и создающихся отечественных и зарубежных оранжерей, способных работать в условиях космического полета. Приведены их основные конструктивные и эксплуатационные характеристики, проанализированы проблемы на пути разработки более производительных космических оранжерей.
Обосновываются преимущества отечественной конвейерной космической оранжереи с цилиндрической посадочной поверхностью для непрерывного производства витаминной зелени и других овощей на борту пилотируемого космического аппарата. Отмечена необходимость создания отечественного наземного прототипа полноразмерной космической оранжереи для отработки технологии выращивания растений на орбитальных станциях, транспортных кораблях, на лунной и марсианской форпостных базах.

Ключевые слова: регенерационные системы жизнеобеспечения, среда обитания, космическая оранжерея, цилиндрическая посадочная поверхность.

Список литературы

1. Дмитриенко И. Засиделись на Земле // Космическая деятельность стран мира. Информационный бюллетень. 2018. № 10. С. 4–13.
2. Роскосмос: Россия планирует построить базу на Луне в 2030–2035 гг. // Сообщение ТАСС, 5 апреля 2016 г. Режим доступа: http://tass.ru/kosmos/3178557 (дата обращения 30.05.2018 г.).
3. Jones H.W. Equivalent mass versus life cycle cost for life support technology selection // SAE technical paper. 2003-01-22082. 2003.
4. Jones H.W. Comparizon of bioregenerative and physical/chemical life support systems // ICES 2006-01-2082. 2006.
5. Czupalla M., Dirlich T., Bartsev S.I. An approach to LSS optimization based on equivalent system mass, system stability and mission success // SAE technical paper. 2007-01-3222. 2007.
6. Hanford A.J. BVARD: Advanced life support baseline values and assumptions document // NASA JSC-47804. 2004.
7. Jones H.W. Design and analysis of a flexible, reliable deep space life support system // AIAA 2012-3418. 2012. P. 1–27.
8. Bartsev S.I. Optimal design of biological life support systems: criteria and problems // Current Biotechnology. 2013. V. 2. P. 208–216.
9. Левинских М.А., Сычев В.Н., Сигналова О.Б., Дерендяева Т.А., Подольский И.Г., Масгрейв М.Е., Бингхейм Г.Е. Рост и развитие растений в ряду поколений в условиях космического полета в эксперименте «Оранжерея-3» // Авиакосмическая и экологическая медицина. 2001. Т. 35(3). С. 43–48.
10. Левинских М.А., Сычев В.Н., Гущин В.И., Кареткин А.Г., Сигналова О.Б., Дерендяева Т.А., Нефедова Е.Л., Поддубко С.В., Подольский И.Г., Михайлов Н.И. Оранжерея в составе системы жизнеобеспечения эксперимента со 105-суточной изоляцией: биологические, технологические и психологические аспекты // Авиакосмическая и экологическая медицина. 2010. Т. 44(4). С. 57–61.
11. Гущин В.И., Швед Д.М., Левинских М.А., Виноходова А.Г., Сигналова О.Б., Смолеевский А.Е. Экопсихологические исследования в условиях 520-суточной изоляции // Авиакосмическая и экологическая медицина. 2014. Т. 48(3). С. 25–29.
12. Berkovich Yu.A., Krivobok N.M., Sinyak Yu.Ye., Smolyanina S.O., Grigoriev Yu.I., Romanov S.Yu., Guissenberg A.S. Developing a vitamin greenhouse for the life support system of the International space station and for future interplanetary missions // Advances in Space Research. 2004. № 34. P. 1552–1557.
13. Романов С.Ю., Железняков А.Г., Телегин А.А., Гузенберг А.С., Андрейчук П.О., Протасов Н.Н., Беркович Ю.А. Системы жизнеобеспечения экипажей длительных межпланетных экспедиций // Известия РАН. Энергетика. 2007. № 3. С. 57–74.
14. Berkovich Yu.A., Smolianina S.O., Krivobok N.M., Erokhin A.N., Agureev N.A., Shanturin N.A. Vegetable production facility as a part of a closed life support system in a Russian Martian space flight scenario // Advances in Space Research. 2009. № 44. P. 170–176.
15. Massa G.D., Newsham G., Hummerick M.E., Caro J.L., Stutte G.W., Morrow R.C., Wheeler R.M. Preliminary species and media selection for the Veggie space hardware // Gravitational and Space Research. 2013. № 1. P. 95–106.
16. Massa G.E., Dufour N.F., Carver J.A., Hummerick M.E., Wheeler R.M., Morrow R.C., Smith T.M. VEG-01: Veggie hardware validation testing on the International Space Station // Open Agriculture. 2017. № 2. P. 33–41.
17. Berkovich Yu.A., Derendyaeva T.A., Ivanova I.E., Mashinskiy A.L., Meleshko G.I., Ivanova T.N. Preliminary results at the first stage of the SVET space greenhouse exploitation in space flight // Proceedings of the 2-nd micro-symposium SVET-90 on Biotechnology and life supports of the space biology working group, Bulgarian Academy of sciences, 1991. P. 25–36.
18. А. с. 1598926 СССР. Вегетационный сосуд для растений. Беркович Ю.А., Симонов В.М., Шайдоров Ю.И., Иванова Т.Н., Стругов О.М., Костов П.П., Кынчев Н.А.; № 4455407/30-15: Заявл. 08.07.1988 г.; Опубл. 15.10.1990 г.; Бюл. № 38. 5 с.
19. А. с. 1424774 СССР. Вегетационный сосуд для растений. Беркович Ю.А., Симонов В.М., Шайдоров Ю.И., Иванова Т.Н., Стругов О.М., Костов П.П., Кынчев Н.А.; № 4174301/30-15: Заявл. 26.12.1986 г.; Опубл. 23.09.1988; Бюл. № 35. 4 с.
20. Morrow R.C., Wetzel J.P., Richter R.C., Crabb T.M. Evolution of space-based plant growth technologies for hybrid life support systems // ICES. 2017-301. 2017. P. 1–9.
21. Massa G.D., Wheeler R.M., Morrow R.C. Levine H.G. Growth chambers on the International Space Station for large plants // Acta Hortic. 2016. V. 1134. P. 215–222.
22. Nakamura T., Monje O., Bugbee B. Solar food production and life support in space exploration // AIAA 2013-5399. 2013. P. 1–9.
23. Kliss M., MacElroy R.D. Salad Machine: a vegetable production unit for long duration space missions // ICES. 901280. 1990.
24. Kliss M., Heyenga G., Hoehn A., Stodieck L. Toward development of a «Salad-Machine» // ICES. 2000-01-2476. 2000.
25. Zabel P., Bamsey M., Schubert D., Tajmar M. Review and analysis of over 40 years of space plant growth systems // Life Sciences in Space Research. 2016. V. 10. P. 1–16.
26. Farges L., Poughon C., Creuly J.-F., Cornet C.-G., Dussap C., Lasseur. Dynamic aspects and controllability of the MELiSSA project: a bioregenerative system to provide life support in space // Appl. Biochem. Biotechnol. 2008. V. 151. P. 686–699.
27. Maiwald V., Quantius D., Schubert D., Zabel P., Zeidler C., Vrakking V. Glance into the future: research steps on a path to a continuous human presence on Moon, Mars and beyond // Acta Futura. 2016. V. 10. P. 45–59.
28. Zeidler C., Vrakking V., Bamsey M., Poulet L., Zabel P., Schubert D., Paille C., Mazzoleny E., Domurath N. Greenhouse module for space system: a lunar greenhouse design // Open Agriculture. 2017. № 2. P. 116–132.
29. Shen Yu., Guo S., Zhao P., Wang L., Wang X., Li J., Bian Q. Research on lettuce growth technology onboard Chinese Tiangong II Spacelab // Acta Astronautica. 2018. V. 144. P. 97–102.
30. Fu Yu.A., Liu H., Shao L., Wanga M., Berkovich Yu A., Erokhin A.N. A high-performance ground-based prototype of horn-type sequential vegetable production facility for life support system in space // Advances in Space Research. 2013. № 52. P. 97–104.
31. Guo S., Dong W., Ai W., Feng H., Tang Y., Huang Z., Shen Y., Ren J., Qin L., Zeng G., Zhang L., Zhu J., Fei J., Xu G. Research on regulating technique of material flow for 2-person and 30-day integrated CELSS test // Acta Astronautica. 2014. V. 100. P. 140–146.
32. Liu H. Bioregenerative life support experiments in Chinese Lunar Palace 1: results and future plans // IAC-15, A1,7,8,x30373. 2015. Режим доступа: https://iafastro.directory/iac/archive/browse/IAC-15/A1/7/30373/ (дата обращения 26.05.2018 г.).
33. Fu Yu., Li L., Xie B., Dong C., Wang M., Jia B., Shao L., Dong Y., Deng S., Liu Hui, Liu G., Liu B., Hu D., Liu Hong. How to establish a bioregenerative life support system for long-term crewed missions to the Moon or Mars // Astrobiology. 2016. V. 16(12). P. 925–936.
34. Nechitailo G.S., Mashinsky A.L. Space biology. Studies at orbital stations // Moscow, Mir publ., 1993. 503 p.
35. Беркович Ю.А., Кривобок Н.М., Смолянина С.О., Ерохин А.Н. Космические оранжереи: настоящее и будущее. М.: Слово, 2005. 368 с.
36. Космическая биология и медицина. Медико-биологические эксперименты на ОС «Мир» // Под ред. Григорьева А.И. 2002. Т. 2(6). С. 319–343.
37. Bingham G.E., Shane Topham T., Mulholland J.M., Podolsky I.G. Lada: the ISS plant substrate microgravity testbed // SAE Technical paper. 2002-01-2388. 2002.
38. Беркович Ю.А., Корбут В.Л., Павловский В.И. Оранжереи с криволинейной посадочной поверхностью // Космическая и авиакосмическая медицина. 1985. № 6. С. 77–80. 39. Беркович Ю.А., Кривобок Н.М., Синяк Ю.Е., Смолянина С.О., Григорьев Ю.И., Романов С.Ю., Гузенберг А.С. Проблема создания салатной оранжереи для международной космической станции и последующих межпланетных полетов // Авиакосмическая и экологическая медицина. 2002. Т. 36(5). С. 8–12.
40. Беркович Ю.А., Кривобок А.С., Кривобок Н.М., Смолянина С.О. Перспективный метод организации минерального питания растений применительно к условиям микрогравитации // Авиакосмическая и экологическая медицина. 2014. Т. 48(3). С. 56–62.
41. Коновалова И.О., Беркович Ю.А., Ерохин А.Н., Смолянина С.О., Яковлева О.С., Знаменский А.И., Тараканов И.Г., Радченко С.Г., Лапач С.Н. Обоснование оптимальных режимов освещения растений для космической оранжереи «Витацикл-Т» // Авиакосмическая и экологическая медицина. 2016. Т. 50(4). С. 28–36.
42. Berkovich Yu.A., Smolyanina S.O., Krivobok N.M., Erokhin A.N., Agureev A.N., Shanturin N.A. Vegetable production facility as a part of a closed life support system in a Russian Martian space flight scenario // Advances in Space Research. 2009. V. 44(2). P. 170–176.
43. Левинских М.А., Сигналова О.Б., Дерендяева Т.А., Ливанская О.Г., Нефедова Е.Л., Сычев В.Н., Подольский И.Г. Разработка технологии выращивания и выбор овощных листовых культур для космических оранжерей // Авиакосмическая и экологическая медицина. 2001. Т. 35(1). С. 61–67.
44. Кривобок А.С. Повышение ресурса почвозаменителей для оранжереи в составе системы жизнеобеспечения космических экипажей. Автореферат дисс. … канд. биол. наук. Москва, 2013. 22 с.
45. Ilyin V.K., Korshunov D.V., Chuvilskaya N.G., Doronina N.V., Mardanov R.G., Moukhamedieva L.N., Novikova N.D., Starkova L.V., Deshevaya E.A. Microbial purification of waste biodegradation liquid products // Ecological engineering and environment protection. 2008. № 1. P. 48–56.
46. Manukovsky N.S., Kovalev V.S., Rygalov V.Y., Zolotukhin I.G. Waste bioregeneration in life support CES: development of soil organic substrate // Advances in Space Research. 1997. V. 20(10). P. 1827–1832.
47. Величко В.В., Ушакова С.А., Тихомиров А.А. Ионообменный субстрат как источник мобильных форм азота при конвейерном методе выращивания овощных растений на почвоподобном субстрате // Авиакосмическая и экологическая медицина. 2014. Т. 48(4). С. 57–62.

 

Яскевич А.В., Чернышев И.Е.
Выбор параметров накопителя энергии для нового периферийного стыковочного механизма

Стыковка космических аппаратов является управляемым механическим процессом их сборки на орбите с использованием активного и пассивного стыковочных агрегатов (СтА). Стыковочный механизм (СтМ) активного СтА обеспечивает условия для сцепки, поглощение энергии сближения активного космического аппарата, выравнивание и стягивание СтА для их окончательного жесткого соединения. В работе рассматривается кинематическая схема нового периферийного СтМ, в которой вместо демпфирования энергии используется ее накопление в пружинах с управляемой блокировкой их отдачи. Перед стыковкой блокировка включена и удерживает СтМ в исходном положении. Она выключается при появлении сигнала первого контакта СтА, освобождая энергию сжатых пружин для быстрого выдвижения кольца вперед и улучшения сцепки. После сцепки блокировка вновь включается, и энергия сближения накапливается в пружинах без возврата в механическую систему. Предотвращение контактов звеньев СтМ между собой и с корпусом СтА, приводящих к неконтролируемым нагрузкам, актуально для периферийных механизмов вследствие их компоновки. Описывается методика выбора параметров накопителя энергии, позволяющего поглотить ее максимально допустимую величину без контактов звеньев и превышения максимально допустимого значения осевой интерфейсной силы.

Ключевые слова: космический аппарат, стыковка, стыковочный механизм.

Список литературы

1. Сыромятников В.С. Стыковочные устройства космических аппаратов. М.: Машиностроение, 1984. 216 с.
2. International Docking System Standard (IDSS) Interface Definition Document (IDD). Режим доступа: http://internationaldockingstandard.com (дата обращения 19.09.2018 г.).
3. Paijmans B., De Vriend K., Dittmer H., Urmston P., Gracia O. The International Berthing Docking Mechanism … a new European docking system // Proc. of the 63rd International Astronautical Congress IAC-2012. October 1–5, Naples, Italy, IAC-12,B3,7,9,x15451. Режим доступа: https://iafastro.directory/iac/archive/browse/IAC-12/B3/7/15451/ (дата обращения 19.09.2018 г.).
4. Dittmer H., Gracia O., Caporicci M., Paijmans B., Meuws D. The International berthing Docking Mechanism (IBDM): Demonstrating full compliance to the International Docking System Standard (IDSS) // Proc. of the 66th International Astronautical Congress IAC 2015. October 12–16, Jerusalem, Israel, Paper ID: 30720. IAC-15,B3,7,7,x30720. Режим доступа: https://iafastro.directory/iac/archive/browse/IAC-15/B3/7/30720/ (дата обращения 19.09.2018 г.).
5. Motaghedi P., Ghofranian S. Feasibility of the SIMAC for the NASA Docking System // AIAA Space and Astronautics forum and exposition (SPACE 2014), 14 July, 2014. P. 1–8. Режим доступа: https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20140009916.pdf (дата обращения 19.09.2018 г.).
6. Ghofranian S., Chuang L-P., Motaghedi P. The Boeing Company, Spacecraft Docking System. Patent US20150266595 A1, September 24, 2015. Режим доступа: http://www.google.com/patents/US20150266595 (дата обращения 19.09.2018 г.).
7. McFatter J., Keizer K., Rupp T. NASA Docking System Block 1: NASA’s new direct electric docking system supporting ISS and future human space exploration // Proc. of the 44th Aerospace mechanism symposium, NASA Glenn Research Center, May 16–18, 2018. P. 471–484. Режим доступа: https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20150014481.pdf (дата обращения 19.09.2018 г.).
8. Gough V.E., Whitehall S.G. Universal tyre test machine // Proceedings of the FISITA Ninth International Technical Congress, May, 1962. 1962. P. 117–137.
9. Stewart D. A platform with six degrees of freedom // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers. 1965. V. 180. Part 1. № 15. P. 371–386.
10. Патент № 2657623. Российская Федерация. Периферийный стыковочный механизм. Яскевич А.В., Павлов В.Н., Чернышев И.Е. Рассказов Я.В., Земцов Г.А., Карпенко А.А.; заявитель и патентообладатель — ПАО «РКК «Энергия»; дата регистрации 14.06 2018 г.; приоритет от 01.06.2017 г.
11. Беликов Э.М. Исследование амортизационных систем периферийных стыковочных устройств космических аппаратов. Дисс. ... канд. техн. наук / ГКБ НПО «Энергия», 1977. 217 с.
12. Charters T., Enguica R., Freitas P. Detecting singularities of Stewart platforms // Mathematic in industry studies journal. 2009. V. 1. P. 66–80.
13. Mishra A., Omkar S.N. Singularity analysis and comparative study of six degree of freedom Stewart platform as a robotic arm by heuristiv algorithms and simulated annealing // International journal of engineering sciences and technology. 2011. V. 3. № 1. P. 644–659.
14. Serial and parallel robot manipulators — kinematics, dynamics, control and optimization // Ed. by Serdar Kucu / InTech. 2012. 468 p.
15. Яскевич А.В. Алгоритмы определения параметров контактов при моделировании стыковки и причаливания космических аппаратов // Космическая техника и технологии. 2018. № 3(22). С. 90–102.
16. Hoffmann G. Distance between line segment. Режим доступа: http://docs-hoffmann.de/xsegdist03072004.pdf (дата обращения 19.09.2018 г.).
17. MathCAD® 15.0 M010 Руководство пользователя. Корпорация Parametric Technology Corporation и/или ее дочерние компании. 2011. 186 с.
18. Maxima Manual: Режим доступа: http://maxima.sourceforge.net/docs/manual/maxima.pdf (дата обращения 19.09.2018 г.).

 

ТЕПЛОВЫЕ, ЭЛЕКТРОРАКЕТНЫЕ ДВИГАТЕЛИ
И ЭНЕРГОУСТАНОВКИ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

Соколов Б.А., Тупицын Н.Н.
Исследование возможности создания на базе кислородно-углеводородного двигателя 11Д58М высокоэкономичного многофункционального безгазогенераторного ракетного двигателя с кислородным охлаждением

В статье представлены результаты проектно-исследовательских и опытно-конструкторских работ РКК «Энергия» по анализу и подтверждению возможности создания на базе серийного кислородно-углеводородного ракетного двигателя 11Д58М тягой 8,5 тс высокоэкономичного многофункционального двигателя с кислородным охлаждением и оптимальной для разгонных блоков (РБ) тягой 5 тс, выполненного по безгазогенераторной схеме.
Многофункциональность двигателя предусматривает введение в его состав дополнительных блоков, обеспечивающих выполнение ряда важных для РБ функций — обеспечение питания двигателя топливом из баков РБ после полета в условиях невесомости, автономное управление автоматикой двигателя для его запуска, останова, регулирования при работе и аварийной защиты при нештатном функционировании, а также создание управляющих моментов для ориентации и стабилизации РБ на пассивных участках полета и др.
Замена традиционного охлаждения камеры двигателя высококипящим углеводородным горючим на инновационное кислородное охлаждение позволяет отказаться от колец завесного внутреннего охлаждения и исключить соответствующие потери горючего, а использование газофицированного в охлаждающем тракте камеры кислорода для привода турбонасосного агрегата — реализовать безгазогенераторную схему двигателя.

Ключевые слова: многофункциональный ракетный двигатель, кислородное охлаждение, безгазогенераторная схема, разгонный блок.

Список литературы

1. Алиев В.Г., Легостаев В.П., Лопота В.А. Создание и пятнадцатилетний опыт эксплуатации ракетно-космической системы «Морской старт» // Космическая техника и технологии. 2014. № 2(5). С. 3–13.
2. Аверин И.Н., Егоров А.М., Тупицын Н.Н. Особенности построения, экспериментальной отработки и эксплуатации двигательной установки разгонного блока ДМ-SL комплекса «Морской старт» и пути ее дальнейшего совершенствования // Космическая техника и технологии. 2014. № 2(5). С. 62–73.
3. Вачнадзе В.Д., Овечко-Филиппов Э.В., Смоленцев А.А., Соколов Б.А. Разработка, этапы модернизации и итоги пятидесятилетней эксплуатации первого отечественного жидкостного ракетного двигателя замкнутой схемы // Космическая техника и технологии. 2015. № 2(9). С. 82–90.
4. Экспериментальные работы с целью исследования возможностей использования жидкого кислорода для охлаждения камеры сгорания ЖРД (1959–1960 гг.) // Ракетно-космическая техника. Труды. Сер. XII. Королёв: РКК «Энергия», 2009. Вып. 1–2: Жидкостные ракетные двигатели, созданные ОКБ-1–ЦКБЭМ–НПО «Энергия» – РКК «Энергия» им. С.П. Королёва (1957–2009) / Ред. Б.А. Соколов. С. 98–99.
5. Горохов В.Д., Катков Р.Э., Козелков В.П., Соколов Б.А., Тупицын Н.Н. Повышение энергетических характеристик и надежности кислородно-углеводородных маршевых ЖРД за счет использования новых схем охлаждения и подачи компонентов топлива // Ракетно-космическая техника. Труды. Сер. XII. Королёв: РКК «Энергия», 2000. Вып. 1–2. С. 133–151.
6. Артемов А.Л., Дядченко В.Ю., Лукьяшко А.В., Новиков А.Н., Попович А.А., Рудской А.И., Свечкин В.П., Скоромнов В.И., Смоленцев А.А., Соколов Б.А., Солнцев В.Л., Суфияров В.Ш., Шачнев С.Ю. Отработка конструктивных и технологических решений для изготовления опытных образцов внутренней оболочки камеры сгорания многофункционального жидкостного ракетного двигателя с использованием аддитивных технологий // Космическая техника и технологии. 2017. № 1(16). С. 50–62.
7. Катков Р.Э., Лозино-Лозинская И.Г., Мосолов С.В., Скоромнов В.И., Смоленцев А.А., Соколов Б.А., Стриженко П.П., Тупицын Н.Н. Экспериментальная отработка камеры сгорания многофункционального жидкостного ракетного двигателя с кислородным охлаждением: результаты 2009-2014 гг. // Космическая техника и технологии. 2015. № 4(11). С. 12–24.
8. Schetz J.A., Padhye A. Penetration and Breakup of Liquids in Subsonic Airstreams. AIAA Journal. 1977. V. 15. №. 10. P. 1385–1390.
9. Катков Р.Э., Киселева О.В., Стриженко П.П., Тупицын Н.Н. Экспериментальные исследования струйного насоса-конденсатора в составе бустерного турбонасосного агрегата подачи жидкого кислорода // Космическая техника и технологии. 2017. № 1(16). С. 63-70.
10. Дмитренко А.И., Иванов А.В., Рачук В.С. Развитие конструкции турбонасосных агрегатов для водородных ЖРД безгазогенераторной схемы, разработанных в КБХА // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета. 2010. № 4(24). С. 38–48.
11. ОСТ 92-0039-74. Схемы гидравлические и пневматические. Условные графические и буквенные обозначения элементов. 1994.
12. Епифанова В.И. Низкотемпературные радиальные турбодетандеры. М.: Машгиз, 1961. С. 400.
13. Митрохин В.Т. Выбор параметров и расчет центростремительной турбины. М.: Машиностроение, 1966. С. 200.
14. Усюнин И.П. Установки, машины и аппараты криогенной техники. Часть II. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982. С. 292.
15. Машины низкотемпературной техники. Криогенные машины и инструменты: уч. для вузов, 2-е изд., испр. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2015. С. 534. 16. Розенберг Г.Ш. Судовые центростремительные газовые турбины. Л.: Судостроение, 1964. С. 558.
17. Тупицын Н.Н. Проектная оценка массы основных и бустерных турбонасосных агрегатов двигательных установок с ЖРД // Ракетно-космическая техника. Труды. Сер. XII. Королёв: РКК «Энергия», 2000. Вып. 1–2. С. 152–183.

 

Соколов Б.А., Щербина П.А., Сишко И.Б., Шиповский А.В., Ляпин А.А., Коновалова А.И.
Экспериментальные исследования стационарного плазменного двигателя на иоде

В предлагаемой статье показана возможность использования иода в качестве рабочего тела для двигателей с замкнутым дрейфом электронов и экономическая целесообразность его применения. Описан экспериментальный стенд для проведения испытаний. Приведены результаты экспериментальных исследований стационарного плазменного двигателя на рабочем теле «иод» с полым газопроточным катодом на ксеноне, а также в режиме работы двигателя на смеси ксенона и иода. Проведен анализ газодинамических и электрических характеристик двигателя при испытаниях. Исследован температурный режим системы хранения и подачи иода. Были сделаны выводы по улучшению и модернизации объекта испытания. Описана возможность использования термоэмиссионного безрасходного катода в качестве катода-компенсатора для работы двигателя на иоде. Приведены результаты экспериментального исследования прототипа безрасходного катода-компенсатора в диодном режиме. На основе результатов исследований была создана экспериментальная установка для испытания двигателя с безрасходным катодом-компенсатором.

Ключевые слова: катод, катод-компенсатор, двигатель с замкнутым дрейфом электронов, стационарный плазменный двигатель, иод.

Список литературы

1. Ганзбург М.Ф., Кропотин С.А., Мурашко В.М., Попов А.Н., Севастьянов Н.Н., Смоленцев А.А., Соколов А.В., Соколов Б.А., Сухов Ю.И. Итоги десятилетней эксплуатации электроракетных двигательных установок в составе двух телекоммуникационных космических аппаратов «Ямал-200» на геостационарной орбите // Космическая техника и технология. 2015. № 4(11). С. 25–39.
2. Островский В.Г., Смоленцев А.А., Соколов Б.А., Черашев Д.В. Электроракетная двигательная установка на основе двигателей с замкнутым дрейфом электронов на иоде // Космическая техника и технология. 2013. № 2. С. 42–52.
3. Клименко Г.К., Ляпин А.А., Коновалова А.И., Щербина П.А., Островский В.Г., Сишко И.Б. Исследование возможности создания безрасходного катода-компенсатора электроракетного двигателя // Известия РАН. Энергетика. 2018. № 2. С. 93–97.
4. Tighe W.G., Chien K.-R., Goebel D.M., Longo R.T. Hollow cathode emission and ignition studies at L-3 ETI // 30th International Electric Propulsion Conference, September 17–21, 2007, Florence, Italy. P. 1–16.
5. Branam R.D. Iodine as an alternative fuel for electric propulsion // Area Announcement, Air Force Office of Scientific Research, BAA-AFOSR-2014-0001.
6. Островский В.Г., Смоленцев А.А., Щербина П.А. Йод как альтернативное рабочее тело ЭРД // Вестник СГАУ им. С. П. Королёва. 2014. № 5(47). Ч. 4. С. 131–136.
7. Соколов Б.А., Островский В.Г., Щербина П.А. Разработка и исследование системы хранения и подачи иода электроракетных двигательных установок // Космическая техника и технологии. 2017. № 4(19). С. 52–60.
8. Патент RU № 2650450 С2. Российская Федерация. Система хранения и подачи иода. Островский В.Г., Щербина П.А.; заявитель и патентообладатель — ПАО РКК «Энергия»; заявка 2016132925 от 09.08.2016 г., приоритет от 09.08.2016 г. // Бюллетень № 11, опубликовано 13.04.2018 г.
9. Щербина П.А. Система хранения и подачи иода как рабочего тела электроракетных двигательных установок // Журнал научных публикаций аспирантов и докторантов. 2015. № 11. С. 143–145.

 

Башмаков В.Н., Корякин А.И., Кропотин С.А., Попов А.Н., Севастьянов Н.Н., Соколов А.В., Соколов Б.А., Сухов Ю.И.
Методология создания и отработки электроракетной двигательной установки телекоммуникационных космических аппаратов «Ямал-200» (к 15-летию эксплуатации в космосе)

В статье подводятся итоги 15-летней работы телекоммуникационного космического аппарата «Ямал-202» на геостационарной орбите. Проведен обзор применения электроракетных двигателей на космических аппаратах в отечественных и зарубежных проектах. Рассматриваются вопросы методологии создания и отработки электроракетной двигательной установки космического аппарата «Ямал-200», включая особенности стендовой базы РКК «Энергия», специфики оборудования и методологии заправки баллонов рабочим телом — ксеноном. Особое внимание обращено на предварительную совместную отработку аппаратуры питания и управления с тяговыми модулями в целях обоснования длительной работы электроракетных двигателей. В анализе 15-летней работы электроракетной двигательной установки показан начальный этап работы космического аппарата с маршевым режимом работы электроракетных тяговых модулей по установке в рабочие точки 49 и 90 в. д. с соответствующей наработкой всех тяговых модулей. Представлены итоговые данные по наработке тяговых модулей КА-201 за 10,5 и КА-202 — за 15 лет эксплуатации, что дает значительную статистику по применению двигателей СПД-70. Проведена оценка оставшейся массы рабочего тела и возможности дальнейшей работы электроракетной двигательной установки.

Ключевые слова: геостационарная орбита, электроракетный двигатель, тяговый модуль, объединенная двигательная установка, контрольно-технологические испытания, заправка рабочим телом.

Список литературы

1. Агеев В.П., Милевский С.Я., Мурашко В.М., Севастьянов Н.Н., Семенов Ю.П., Соколов Б.А., Сухов Ю.И., Чинаев М.Г. Длительная эксплуатация электроракетных двигателей в составе геостационарного информационного космического аппарата «Ямал». Ракетно-космическая техника. Труды. Сер. XII. Королёв: РКК «Энергия», 2003. Вып. 1–2. С. 7–10.
2. Шинькович О. «Ямал-100». 3 года на орбите // Новости космонавтики. 2006. Т. 12. № 11(238). С. 44–45.
3. Журавин Ю. Новые «Ямалы» // Новости космонавтики. 2004. Т. 14. № 1(252). С. 19–21.
4. Андронов И.М., Арцимович Л.А., Есипчук Ю.В. и др. Разработка стационарного плазменного двигателя (СПД) и его испытания на ИСЗ «Метеор» // Космические исследования. 1974. Т. 12. Вып. 3. С. 451–468.
5. Bober A.S., Kim V., Koroteyev A.S. et al. State of works on electrical thrusters in USSR // Paper IEPC-1991-003 in proceedings of 22nd International Electric Propulsion Conference, Viareggio, Italy, October 14–17, 1991.
6. SESAT. Режим доступа: https://www.telesputnik.ru/materials/tekhnika-itekhnologii/news/8-fevralya-zavershayutsyaraboty-so-sputnikom-sesat/ (дата обращения 06.05.2019 г.).
7. Delgado J.J., Baldwin J.A., Corey R.I. Space Systems Loral electric propulsion subsystem: 10 years of on-orbit operation // IEPC-2015-04/ISTS-2015-b-04.
8. Журавин Ю. В полете ViaSat2 и Eutelsat 172B // Новости космонавтики. 2017. № 8(415). С. 28–31.
9. Лисов Н. SES-12: Крупнейший из электросатов // Новости космонавтики. 2018. № 8(427). C. 39–40.
10. Таюрский Г.И., Мурашко В.М, Борисенко А.А., Попов А.Н., Кропотин С.А., Островский В.Г., Сухов Ю.И., Уланова Е.Н. Анализ работы электроракетных двигателей в составе телекоммуникационного космического аппарата «Ямал-200» // Известия Академии наук. Энергетика. 2009. № 3. С. 124–130.
11. Борисенко А.А., Канищева М.А., Мурашко В.М., Обухов Е.В., Попов А.Н., Севастьянов Н.Н., Соколов А.В., Сухов Ю.И. Анализ работы электроракетных двигателей в составе двух телекоммуникационных космических аппаратов «Ямал-200» // Ракетная техника и космонавтика. 2013. № 1(70). С. 51–57.
12. Ганзбург М.Ф., Кропотин С.А., Мурашко В.М., Попов А.Н., Севастьянов Н.Н., Смоленцев А.А., Соколов А.В., Соколов Б.А., Сухов Ю.И. Итоги десятилетней эксплуатации электроракетных двигательных установок в составе двух телекоммуникационных космических аппаратов «Ямал-200» на геостационарной орбите // Космическая техника и технологии. 2015. № 4(11). С. 25–39.
13. Электроизоляционные масла. Гостоптехиздат. Москва. 1963. С. 271.
14. Морковин А.В., Плотников А.Д., Борисенко Т.Б. Теплоносители для тепловых труб и наружных гидравлических контуров систем терморегулирования автоматических и пилотируемых космических аппаратов // Космическая техника и технологии. 2015. № 3(10). С. 89–99.
15. Рид Р., Праусниц Дж., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей. Л.: Химия, 1982. С. 31–35, 534.

 

СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ, УПРАВЛЕНИЕ И ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ

Бабишин В.Д., Дементьев Д.Ю., Мартынов В.С., Михайлов М.А., Некрасов В.В., Соболев Д.Ю. Соколунин И.В., Соседко К.А.
Особенности цифрового управления двигателя-маховика АО «Корпорация «ВНИИЭМ» для высокодинамичных космических аппаратов

Появление радиационно-стойкой микроконтроллерной техники открыло новые возможности в управлении двигателя-маховика и, следовательно, в целом космическим аппаратом. Отсутствие импортонезависимого двигателя-маховика, обладающего передовыми возможностями по сравнению с отечественными и зарубежными аналогами, сделало необходимой разработку нового поколения двигателей-маховиков с цифровым микроконтроллерным управлением в АО «Корпорация «ВНИИЭМ». Такой двигатель-маховик разрабатывается как быстродействующий исполнительный орган системы ориентации и стабилизации высокодинамичного космического аппарата (максимальный управляющий момент нового двигателя-маховика – 1 Н·м). В статье изложены такие особенности создания цифрового микроконтроллерного управления нового двигателя-маховика, как организация обратной связи по скорости вращения ротора двигателя-маховика, рассмотрение основных режимов управления двигателя-маховика и вариантов выхода на требуемую скорость вращения ротора двигателя-маховика, а также самодиагностика не только контролирующей, но и автоматически-корректирующей диагностируемые параметры двигателя-маховика.

Ключевые слова: двигатель-маховик, цифровое управление, микроконтроллерное управление, АО «Корпорация «ВНИИЭМ».

Список литературы

1. Запуск: Канопус-В и Белорусский КА, launch Kanopus-V. Режим доступа: https://youtu.be/10rTez2CLFI (дата обращения 18.01.2018 г.).
2. ОАО «Российские космические системы». Космический аппарат типа «Канопус-В». Режим доступа: http://russianspacesystems.ru/bussines/dzz/orbitalnaya-gruppirovka-ka-dzz/kanopus-v/ (дата обращения 18.01.2018 г.).
3. Роскосмос. Космический комплекс «Канопус-В». Режим доступа: https://www.roscosmos.ru/24985/ (дата обращения 13.03.2019 г.).
4. SSTL delivers on Russian KANOPUS missions//SSTL, 06 Mar 2009. Режим доступа: https://www.sstl.co.uk/space-portfolio/launched-missions (дата обращения 13.03.2019 г.).
5. АО «НПО «Полюс». Режим доступа: http://polus.tomsknet.ru (дата обращения 18.01.2018 г.).
6. АО «Корпорация «ВНИИЭМ». Режим доступа: http://www.vniiem.ru (дата обращения 18.01.2018 г.).
7. Журавлев В.Я., Кузьмин В.Н., Михайлов Е.М., Рудобаба Е.П., Стома С.А. Электродвигатель-маховик постоянного тока. М.: Труды ВНИИЭМ, 1985. Т. 78. С. 67–74.
8. ГОСТ Р 52070-2003. Интерфейс магистральный последовательный системы электронных модулей. Общие требования. М.: ИПК Издательство стандартов, 2003.
9. Анучин А.С. Системы управления электроприводами. М.: Издательский дом МЭИ, 2015. 373 с.
10. Калачев Ю.Н. Векторное регулирование (заметки практика). М.: Эфо, 2013. 66. с.
11. Некрасов В.В., Щетинин М.Ю. Унифицированный модуль управления СОСБ малых КА на основе микроЭВМ. М.: Труды НПП ВНИИЭМ, 2008. С. 46–50.
12. Бабишин В.Д., Некрасов В.В., Соседко К.А. Постановка научной задачи по разработке нового двигателя-маховика для управления малыми космическими аппаратами // Труды МКЭЭЭ-2018, 24–28 сентября 2018 г., Алушта. С. 149–151.

 

Белоногов О.Б.
Итерационные методы статического анализа четырехдроссельной электрогидравлической рулевой машины ракетных блоков

Статья содержит результаты разработки и исследования итерационных методов статического анализа четырехдроссельной электрогидравлической рулевой машины, а именно, методов расчета ее статических характеристик (силовой и скоростной) с учетом параметров местных гидравлических сопротивлений, позволяющих проводить расчеты при различных значениях напряжения питания и температуры. Предлагаемые методы основаны на решении систем нелинейных алгебраических и трансцендентных уравнений математических моделей рулевой машины, описывающих ее статические режимы работы. В основу разработки методов статического анализа рулевой машины положены методы комплексного моделирования физических свойств рабочих жидкостей рулевых машин и гидроприводов, итерационные методы расчета параметров течений рабочей жидкости в соединительных трубопроводах, каналах, проточных элементах и клапанах, результаты исследования рабочих процессов составляющих элементов рулевой машины, а также модификация метода Зейделя для решения систем нелинейных алгебраических и трансцендентных уравнений. Приводятся результаты апробации разработанных итерационных методов статического анализа такой рулевой машины.

Ключевые слова: статический анализ, электрогидравлическая рулевая машина, нелинейные алгебраические и трансцендентные уравнения.

Список литературы

1. Белоногов О.Б. Итерационные методы статического анализа двухдроссельной электрогидравлической рулевой машины ракетных блоков // Космическая техника и технологии. 2018. № 2(21). С. 93–105.
2. Kudryavtsev V.V., Stepan G.A., Shutenko V.I., Chertok B.E. The rocket steering actuators // IAC’94 International Aerospace congress. Theory, Applications, Technologies. Abstracts. August 15–19, 1994, Moscow, Russia.
3. Белоногов О.Б. Обобщенная математическая модель электродвигателя постоянного тока и метод идентификации ее параметров // Известия РАН. Энергетика. 2013. № 1. С. 75–81.
4. Белоногов О.Б. Методы расчета статических характеристик двухдроссельных и четырехдроссельных электрогидравлических усилителей // Ракетно-космическая техника. Труды. Сер. XII. Королёв: РКК «Энергия», 2005. Вып. 1. С. 56–99.
5. Белоногов О.Б. Экспериментальные исследования и идентификация углов истечения потоков в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей рулевых машин ракет // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. «Машиностроение». 2015. № 1. С. 35–48.
6. Белоногов О.Б. Экспериментальные исследования и метод идентификации безразмерных параметров течения потоков жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. «Машиностроение». 2015. № 3. С. 43–57.
7. Белоногов О.Б. Экспериментальные исследования истечения и безразмерных параметров течения потоков жидкости в дроссельных окнах золотниковых гидрораспределителей с вращающимися гильзами // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. «Машиностроение». 2016. № 5. С. 4–23.
8. Белоногов О.Б. Метод идентификации безразмерных параметров течения потоков жидкости в шариковых предохранительных и переливных клапанах рулевых машин ракет и двигательных установок космических аппаратов // Вестник НПО им. С.А. Лавочкина. 2015. № 1. С. 66–70.
9. Белоногов О.Б. Методы расчета статических характеристик автономных однокаскадных рулевых машин с четырехдроссельным электрогидравлическим усилителем с отрицательным перекрытием // Ракетно-космическая техника. Труды. Сер. XII. Королев: РКК «Энергия», 1997. Вып. 1. С. 29–52.