Русский
На главную Написать письмо Контакты Карта сайта

Аннотации

Журнал "Космическая техника и технологии"
№ 3 (26), 2019

Содержание номера

ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В АЭРОКОСМИЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Микрин Е.А.
Научно-технические проблемы реализации проекта «Пилотируемые космические системы и комплексы»

В настоящей, в значительной части обзорной, статье представлены результаты анализа современного состояния и перспектив развития отечественной пилотируемой космонавтики с точки зрения РКК «Энергия» как головной организации России в этой области науки и техники. Рассмотрены вопросы завершения развертывания Российского сегмента МКС вводом в ее состав трех разрабатываемых в РКК «Энергия» новых модулей: многоцелевого лабораторного — в 2020 г.; узлового — в 2021 г.; научно-энергетического — в 2022 г. и создания модернизированной серии ТГК «Прогресс-МС». Описываются сокращенные схемы сближения пилотируемых и грузовых кораблей с МКС. Обсуждаются вопросы повышения эффективности использования Российского сегмента МКС, проблемные вопросы коммерциализации и планы расширения научно-прикладных исследований. Рассмотрена целесообразность создания после завершения программы МКС Российской орбитальной станции.
В качестве стратегической перспективы развития отечественной пилотируемой космонавтики сформулированы предложения по национальной программе исследования и освоения Луны. Приведены разработанные РКК «Энергия» предложения по созданию многофункционального комплекса поиска и спасения космонавтов при запусках пилотируемых кораблей с космодрома «Восточный».
Обсуждаются результаты и проблемы создания научно-технического и технологического заделов для разработки перспективных пилотируемых космических комплексов, включая внедрение цифровых технологий, создание новых приборов, использование композиционных материалов, аддитивных и робототехнических технологий.

Ключевые слова: Пилотируемая космонавтика, Российский сегмент МКС, коммерциализация научных исследований, Российская орбитальная станция, программа исследования и освоения Луны, комплекс поиска и спасения космонавтов, проблемы создания научно-технического задела.

Список литературы

1. О генеральном конструкторе по созданию вооружения, военной и специальной техники: Указ Президента Российской Федерации от 19 янв. 2015 г. № 18 [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://kremlin.ru/acts/bank/39360 (дата обращения 02.04.2019 г.).
2. Основные положения Основ государственной политики Российской Федерации в области космической деятельности на период до 2030 года и дальнейшую перспективу. Утверждены Президентом Российской Федерации 19 апреля 2013 г. № Пр-906. Документ опубликован не был.
3. 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.
4. Микрин Е.А. Перспективы развития отечественной пилотируемой космонавтики (к 110-летию со дня рождения С.П. Королёва) // Космическая техника и технологии. 2017. № 1(16). С. 5–11.
5. Беляев М.Ю., Карасев Д.В., Матвеева Т.В., Рулев Д.Н. Грузовые корабли «Прогресс» в программах орбитальных станций (к 40-летию первого в мире полета грузового корабля к орбитальной станции) // Космическая техника и технологии. 2018. № 1(20). С. 23–39.
6. Микрин Е.А., Орловский И.В., Брагазин А.Ф., Усков А.В. Новые возможности автономной системы управления модернизированных кораблей «Союз» и «Прогресс» для реализации «быстрой» встречи с МКС // Космическая техника и технологии. 2015. № 4(11). С. 58–67.
7. Муртазин Р.Ф. Схемы ускоренного доступа к орбитальной станции для современных космических кораблей // Космические исследования. 2014. Т. 52. Вып. 2. С. 162–175.
8. Роскосмос [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.roscosmos.ru/25289/ (дата обращения 10.07.2018 г.).
9. Координационный научно-технический совет по программам научно-прикладных исследований на пилотируемых космических комплексах. Направления исследований [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://knts.tsniimash.ru/ru/site/Default.aspx (дата обращения 28.12.2012 г.).
10. Зеленый Л.М., Климов С.И., Ангаров В.Н., Родин В.Г., Назаров В.Н., Суханов А.А., Батанов О.В., Готлиб В.М., Калюжный А.В., Каредин В.Н., Козлов В.М., Козлов И.В., Эйсмонт Н.А., Ледков А.А., Новиков Д.И., Корепанов В.Е., Боднар Л., Сегеди П., Ференц Ч., Папков А.П., Лизунов А.А. Космический эксперимент «Микроспутник» на Российском сегменте Международной космической станции // Космическая техника и технологии. 2015. № 3(10). С. 26–37.
11. Легостаев В.П., Марков А.В., Сорокин И.В. Целевое использование Российского сегмента МКС: значимые научные результаты и перспективы // Космическая техника и технологии. 2013. № 2. С. 3–18.
12. Беляев М.Ю., Легостаев В.П., Матвеева Т.В., Монахов М.И., Рулев Д.Н., Сазонов В.В. Отработка методов проведения экспериментов в области микрогравитации в автономном полете грузового корабля «Прогресс М-20М» // Космическая техника и технологии. 2014. № 3(6). С. 22–32.
13. Координационный научно-технический совет по программам научно-прикладных исследований на пилотируемых космических комплексах. Космический эксперимент «БТН-Нейтрон» [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://knts.tsniimash.ru/ru/site/Experiment_q.aspx?idE=92 (дата обращения 20.03.2019 г.).
14. Координационный научно-технический совет по программам научно-прикладных исследований на пилотируемых космических комплексах. Направление 3: «Человек в космосе» [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://knts.tsniimash.ru/ru/site/Direction.aspx (дата обращения 02.04.2019 г.).
15. Координационный научно-технический совет по программам научно-прикладных исследований на пилотируемых космических комплексах. Направление 4: «Космическая биология и биотехнология» [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://knts.tsniimash.ru/ru/site/Direction.aspx (дата обращения 02.04.2019 г.).
16. Королёв Б.В. Технология работы космической оптической линии связи для повышения оперативности управления и получения информации потребителем в процессе функционирования космических средств // Космическая техника и технологии. 2014. № 1(4). С. 39–47.
17. Координационный научно-технический совет по программам научно-прикладных исследований на пилотируемых космических комплексах. Направление 10: «Космическое образование» [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://knts.tsniimash.ru/ru/site/Section.aspx?id=10 (дата обращения 02.04.2019 г.)
18. Марков А.В., Матвеева Т.В., Муртазин Р.Ф., Смирнов А.В., Соловьев В.А., Сорокин И.В., Чурило И.В., Хамиц И.И. Технология запуска микроспутников с использованием транспортных грузовых кораблей типа «Прогресс-М» // Космическая техника и технологии. 2015. № 1(8). С. 42–52.
19. Бронников С.В. Разработка требований к подготовке экипажей космической станции // Космическая техника и технологии. 2015. № 1(8). С. 81–87.
20. Хамиц И.И., Филиппов И.М., Бурылов Л.С., Медведев Н.Г., Чернецова А.А., Зарубин В.С., Фельдштейн В.А., Буслов Е.П., Ли А.А., Горбунов Ю.В. Трансформируемые крупногабаритные конструкции для перспективных пилотируемых комплексов // Космическая техника и технологии. 2016. № 2(13). С. 23–33.
21. Планетные исследования [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.laspace.ru/projects/planets/ (дата обращения 02.04.2019 г.).
22. Сверхтяжелая ракета «Енисей» отправит к Луне макет корабля «Федерация». Известия [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://iz.ru/843804/2019-02-09/sverkhtiazhelaia-raketa-enisei-otpravit-k-lune-maket-korablia-federatciia (дата обращения 09.02.2019 г.).
23. Хамиц И.И., Филиппов И.М., Бурылов Л.С., Тененбаум С.М., Перфильев А.В., Гусак Д.И. Концепция космической транспортно-энергетической системы на основе солнечного межорбитального электроракетного буксира // Космическая техника и технологии. 2017. № 1(16). С. 32–40.
24. Роскосмос запустит четыре ракеты «Иртыш» в рамках летных испытаний. ТАСС [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://tass.ru/kosmos/6198658 (дата обращения 08.03.2019 г).
25. Филин В.М. Ракета космического назначения «Зенит-3SL» для программы «Морской старт» // Космическая техника и технологии. 2014. № 2(5). С. 40–48.
26. Чванов В.К., Судаков В.С. Лёвочкин П.С. Современные жидкостные ракетные двигатели АО «НПО Энергомаш имени академика В.П. Глушко». Состояние программ и перспективы (к 110-летию со дня рождения академика В.П. Глушко) // Космическая техника и технологии. 2018. № 3(22). С. 5–16.
27. Радугин И.С. Проект экономически эффективной системы средств выведения среднего и тяжелого классов для запусков элементов перспективной пилотируемой транспортной системы с космодрома «Восточный» // Космическая техника и технологии. 2013. № 3. С. 3–13.
28. Луна — шаг к технологиям освоения Солнечной системы / Научные редакторы В.П. Легостаев и В.А. Лопота. М.: РКК «Энергия», 2011. 550 с.
29. 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 XXI веке // Космическая техника и технологии. 2014. № 1(4). С. 3–14.
30. Борзых С.В., Воронин В.В. Программно-методический подход к моделированию динамики посадки лунного взлетно-посадочного корабля // Космическая техника и технологии. 2018. № 2(21). С. 16–23.
31. Шевченко В.В. Утилизация привнесенного на Луну астероидного вещества — экономичный путь к получению космических ресурсов высокой ценности // Космическая техника и технологии. 2018. № 1(20). С. 5–22.
32. Роскосмос заинтересовался проектом США по созданию международной окололунной станции. ТАСС [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://tass.ru/kosmos/5807831 (дата обращения 19.10.2019 г.).
33. Микрин Е.А., Михайлов М.В., Орловский И.В., Рожков С.Н., Краснопольский И.А. Спутниковая навигация космических аппаратов на лунной орбите // Космическая техника и технологии. 2018. № 2(21). С. 63–70.
34. Гукало А.А., Золотарев А.М., Магжанов Р.М. Электронное макетирование как этап разработки конструкторской документации модулей орбитальных станций РКК «Энергия» // Космическая техника и технологии. 2017. № 4(19). С. 29–35.
35. Шачнев С.Ю., Пащенко В.А., Махин И.Д., Базескин А.В., Дубовицкий А.Д. Отработка технологии сварки трением с перемешиванием алюминиевых сплавов 1570С, АМг6 большой толщины для использования в перспективных разработках РКК «Энергия» // Космическая техника и технологии. 2016. № 4(15). С. 24–30.
36. Махин И.Д., Носачев С.Н., Усов П.А. Особенности применения технологии автоматической импульсной лазерной сварки при изготовлении герметичных корпусов приборов с радиусными углами из слоистых композиционных материалов // Космическая техника и технологии. 2014. № 4(7). С. 54–61.
37. Бронз А.В., Ефремов В.И., Плотников А.Д., Чернявский А.Г. Сплав 1570С — материал для герметичных конструкций перспективных многоразовых изделий РКК «Энергия» // Космическая техника и технологии. 2014. № 4(7). С. 62–67.
38. Махин И.Д., Николаев В.В., Петровичев П.С. Исследование свариваемости сплавов В-1469 и 1570С с использованием электронно-лучевой сварки применительно к конструкции перспективного пилотируемого корабля // Космическая техника и технологии. 2014. № 4(7). С. 68–75.
39. Аккуратов И.Л., Алямовский А.И., Виноградов А.С., Герасимова Т.И., Земцова Е.В., Кириллов С.В., Копыл Н.И., Магжанов Р.М., Сеньковский А.Н., Соколова С.П., Щербаков Э.В. Результаты исследований свойств углепластиков на основе различных полимерных связующих, перспективных для изготовления конструкций космической техники // Космическая техника и технологии. 2018. № 1(20). С. 54–66.
40. Романенков В.А., Колесниченко А.Ф., Мартынов М.В., Тарасов В.А., Комков М.А., Боярская Р.В. Повышение физико-механических показателей теплозащитных покрытий при автоклавном формовании в нейтральной среде // Космическая техника и технологии. 2017. № 3(18). С. 34–41.
41. Земцова Е.В. Исследование прочности при сдвиге клеевых соединений с применением термостойких клеев для крепления теплозащитного покрытия на основе синтактового композитного материала при температурах 20, 150, 200 °C // Космическая техника и технологии. 2016. № 1(12). С. 22–28.
42. 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.
43. Ушаков И.Б., Бубеев Ю.А., Гущин В.И., Боритко Я.С. К проекту освоения луны: некоторые инженерно-психологические и медицинские проблемы // Космическая техника и технологии. 2015. № 3(10). С. 68–80.
44. Калери А.Ю., Кукин О.Н., Серов М.В. Методология летно-испытательной деятельности космонавтов при создании пилотируемого транспортного корабля // Космическая техника и технологии. 2017. № 2(17). С. 90–98.

 

Дьячков Л.Г., Васильев М.М., Петров О.Ф., Савин С.Ф., Чурило И.В.
Антипробкотронная магнитная ловушка для заряженных пылевых частиц в космических экспериментах

В работе обсуждается возможность применения статических магнитных ловушек для формирования и удержания структур заряженных пылевых частиц для исследования сильновзаимодействующих кулоновских систем как альтернативы электростатическим ловушкам для пылевых структур в газоразрядной плазме. Показаны определенные преимущества удержания структур в магнитных ловушках перед электростатическими. Проведен обзор работ, выполненных в этом направлении вначале в лабораторных условиях, а затем и в условиях микрогравитации с обоснованием проведения экспериментов на борту Международной космической станции. Рассказано о подготовке нового космического эксперимента «Кулон–магнит», об отличии новой аппаратуры от ранее использовавшейся. Сформулированы основные задачи нового эксперимента, заключающиеся в исследовании динамики и структуры активных монодисперсных и полидисперсных макрочастиц в неоднородном магнитном поле в условиях микрогравитации, в т. ч. фазовых переходов и эволюции таких систем при кинетическом разогреве пылевых макрочастиц лазерным излучением.

Ключевые слова: кулоновские структуры, магнитная ловушка, антипробкотрон, диамагнитные частицы, пылевые частицы, микрогравитация.

Список литературы

1. Qiao K., Kong J., Matthews L.S., Hyde T.W. Mode couplings and resonance instabilities in finite dust chain // Physical Review E. 2015. V. 91(5). P. 053101. DOI: 10.1103/PhysRevE.91.053101.
2. Hartmann P., Donko Z., Kalman G.J., Rosenberg M., Pan H. Strongly coupled complex plasma in a 2D harmonic trap // Book of abstracts. SCCS. 2017. P. 121.
3. Lapitsky D.S., Filinov V.S. Function of state for Coulomb system in electrodynamic trap // Book of abstracts. SCCS. 2017. P. 120.
4. Fortov V.E., Golden K.I., Norman G.E. Strongly coupled Coulomb systems // Journal of Physics A: Mathematical and General. 2006. V. 39. P. 17.
5. Фортов В., Хавнес О., Хораньи М., Ивлев А., Храпак А., Храпак С., Клумов Б., Молотков В., Морфилл Г., Петров О., Томас Х., Ваулина О., Владимиров С. Комплексная и пылевая плазма. Из лаборатории в космос / Под ред. В. Фортова и Г. Морфила. М.: Физматлит, 2012. 445 с.
6. Савин С.Ф., Марков А.В., Петров О.Ф., Фортов В.Е. Электромагнит для проведения экспериментов на борту РС МКС // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2004. Т. 6. С. 55-58.
7. Савин С.Ф., Дьячков Л.Г., Васильев М.М., Петров О.Ф., Фортов В.Е. Формирование кулоновских кластеров заряженными диамагнитными макрочастицами в неоднородном магнитном поле // Письма в ЖТФ. 2009. Т. 35. Вып. 24. С. 42–51.
8. Savin S.F., D’yachkov L.G., Vasiliev M.M., Petrov O.F., Fortov V.E. Clusters of charged diamagnetic particles levitating in nonuniform magnetic field // Europhysics Letters. 2009. V. 88. P. 64002.
9. Савин С.Ф., Дьячков Л.Г., Васильев М.М., Петров О.Ф., Фортов В.Е. Кулоновский ансамбль заряженных диамагнитных макрочастиц в неоднородном магнитном поле в условиях микрогравитации // Письма в ЖЭТФ. 2011. Т. 94. Вып. 7. С. 548–552.
10. Petrov O.F., Myasnikov M.I., D’yachkov L.G., Vasiliev M.M., Fortov V.E., Savin S.F., Kaleri А.Yu., Borisenko A.I., Morfill G. Coulomb clusters of dust particles in a cusp magnetic trap under microgravity conditions // PHYSICAL REVIEW E, 2012. V. 86. P. 036404.
11. Тамм И.Е. Основы теории электричества: уч. пос. для вузов. Изд. 11-е, испр. и доп. // М.: Физматлит, 2003. 616 с.
12. Мясников М.И., Дьячков Л.Г., Петров О.Ф., Васильев М.М, Фортов В.Е., Савин С.Ф., Серова Е.О. Кулоновский разлет диамагнитных пылевых частиц в антипробкотронной магнитной ловушке в условиях микрогравитации // ЖЭТФ. 2017. Т. 151. Вып. 2. С. 372–378.
13. Ramazanov T.S, D’yachkov L.G., Dzhumagulova K.N., Gabdullin M.T., Dosbolayev M.K., UssenovY.A., Moldabekov Zh.A., Petrov O.F., Vasiliev M.M., Myasnikov M.I., Fortov V.E, Savin S.F., Musabayev T.A., Zhantayev Zh.Sh., Aimbetov A.A. Experimental investigations of strongly coupled Coulomb systems of diamagnetic dust particles in a magnetic trap under microgravity conditions // Europhysics Letters. 2016. V. 116. P. 45001.

 

АЭРОДИНАМИКА И ПРОЦЕССЫ ТЕПЛООБМЕНА ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

Аксенов А.А., Дядькин А.А., Жаркова В.В., Павлов А.О., Симакова Т.В., Щеляев А.Е.
Моделирование посадки на воду возвращаемого аппарата с работающей двигательной установкой в условиях волнения

Возвращаемый аппарат, входящий в состав разрабатываемого РКК «Энергия» пилотируемого корабля «Федерация», в штатной ситуации совершает посадку на специально подготовленные грунтовые площадки с использованием парашютно-реактивной системы. В нештатных ситуациях возвращаемый аппарат имеет возможность совершать посадку на воду. В этом случае для корректного учета нагрузок и проведения прочностных расчетов необходимо знание уровней гидродинамических воздействий на корпус аппарата и динамики его поведения в водной среде с учетом всех возможных погодных условий в районе посадки и всех возможных режимов работы парашютно-реактивной системы в нештатных ситуациях. В данной публикации представлены результаты численного моделирования посадки возвращаемого аппарата, входящего в состав пилотируемого транспортного корабля «Федерация», в условиях морского волнения. Рассмотрены случаи посадки как с работающей, так и с выключенной двигательной установкой. Приведены данные по изменению кинематических характеристик возвращаемого аппарата, действующих на него сил и моментов, а также испытываемым им перегрузкам. Полученные данные требуются для дальнейшего анализа нагружения и прочностных расчетов конструкции корпуса аппарата.

Ключевые слова: численное моделирование, приводнение, возвращаемый аппарат, аэродинамические характеристики, морское волнение.

Список литературы

1. Антонова Н.П., Брюханов Н.А., Четкин С.В. Средства посадки пилотируемого транспортного корабля нового поколения // Космическая техника и технологии. 2014. № 4(7). С. 21–30.
2. FlowVision. Руководство пользователя. Версия 3.09.05. М.: ООО «ТЕСИС», 2015. 1272 c.
3. Аксенов А.А., Дерюгин Ю.Н., Дядькин А.А., Жлуктов С.В., Козелков А.С., Сушко Г.Н., Шишаева А.С. Численное моделирование до- и сверхзвукового обтекания тел, произвольно движущихся друг относительно друга. // Материалы XIII международного семинара «Супервычисления и математическое моделирование», ИПК ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», 3–7 октября 2011, Саров, Россия, 2011. С. 26–39.
4. Дядькин А.А., Павлов А.О., Симакова Т.В. Сравнительный анализ расчетных и экспериментальных исследований гидродинамических воздействий на модель возвращаемого аппарата с неработающей двигательной установкой при посадке на воду // Космическая техника и технологии. 2017. № 3(18). С. 15–23.
5. Аксенов А.А., Дядькин А.А., Павлов А.О., Симакова Т.В., Скороваров А.Ю., Щеляев А.Е. Расчетные исследования гидродинамических воздействий на возвращаемый аппарат при посадке на водную поверхность // Космическая техника и технологии. 2016. № 3(14). С. 5–14.
6. Чижиумов С.Д. Основы динамики судов на волнении: учебное пособие. М.: ГОУВПО «КнАГТУ», 2010. 110 с.
7. Wang J.T., Lyle K.H. Simulating space capsule water landing with explicit finite element method // AIAA-2007-1779, Proceedings of the 48th AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC Structures, Structural Dynamics, and Materials Conference, 23–26 April 2007, Honolulu, Hawaii.

 

ПРОЕКТИРОВАНИЕ, КОНСТРУКЦИЯ И ПРОИЗВОДСТВО ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

Рассказов Я.В.
Устройство накопления энергии нового периферийного стыковочного механизма

Новый периферийный стыковочный механизм предназначен для стыковки к портам, интерфейс которых совместим с Международным стандартом. Отличием стыковочного механизма является накопление, а не демпфирование кинетической энергии сближения космических аппаратов. Кинематической основой стыковочного механизма выбрана платформа Гью–Стюарта. Конструкционная реализация каждого ее поступательного звена далее называется штангой. Она состоит из шарико-винтового преобразователя, редуктора и устройства накопления энергии. В состав нового устройства накопления энергии входит спиральный пружинный механизм и управляемая обгонная муфта, которая по соответствующей команде запрещает или разрешает раскрутку вала пружинного механизма. Пружинный механизм реализует заданную нелинейную характеристику жесткости за счет использования в его составе ленты переменной ширины. Управляемая обгонная муфта состоит из храпового механизма, фрикционного (предохранительного) тормоза и двухпозиционного электромагнитного привода, который позволяет управлять переключением режимов муфты кратковременными импульсами, что обеспечивает низкое энергопотребление и возможность реализации заданной циклограммы.

Ключевые слова: космический аппарат, периферийный стыковочный механизм, накопление механической энергии.

Список литературы

1. Сыромятников В.С. Стыковочные устройства космических аппаратов. М.: «Машиностроение», 1984. 216 с.
2. Патент 2131829. Российская Федерация. Андрогинный периферийный агрегат стыковки (АПАС) и демпфер амортизационно-приводной системы для него. Сыромятников В.С.; патентообладатель — АО РКК «Энергия»; заявка от 23.02.1998 г.; опубликовано 20.06.1999 г.
3. International Docking System Standard (IDSS) Interface Definition Document (IDD). Режим доступа: http:\\internationaldockingstandard.com (дата обращения 21.12.2018 г.).
4. Gough V.E. Contribution to discussion of papers on research in Automobile stability, control, and tyre performance // Proc. Auto Div., Inst. Mech. Eng., pp. 392-394, 1956–1957.
5. Stewart D. Platform with six degrees of freedom // Proc. Inst. Mech. Eng. 1965. 180(1). № 15. P. 371–386.
6. Hardt M., Mas C., Ayuso A., Cocho D, Mollinedo L., Gracia O., Urmston P. Validation of space vehicle docking with the international berthing & docking mechanism and a KUKA Robot // Proc. of 14th Europian Space Mechanisms & Tribology Symposium — ESMATS 2011, 28–30 September 2011, Constance, Germany. Режим доступа: http://esmats.eu/esmatspapers/pastpapers/pdfs/2011/hardt.pdf (дата обращения 22.11.2018 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 22.11.2018 г.).
8. Патент РФ №2657623. Периферийный стыковочный механизм. Яскевич А.В., Павлов В.Н., Чернышев И.Е., Рассказов Я.В., Земцов Г.А., Карпенко А.А.; патентообладатель — ПАО «РКК «Энергия», заявка 2017119305 от 01.07.2017; опубликовано 14.06.2018 г.
9. Яскевич А.В. Чернышев И.Е. Выбор параметров накопителя энергии для нового периферийного стыковочного механизма // Космическая техника и технологии. 2019. № 2(25). С. 55–66. DOI 10.33950/spacetech-2308-7625-2019-2-55-66.
10. Карпенко А.А. Разработка конструкции штанг периферийного стыковочного механизма // Тезисы докладов. XXI Научно-техническая конференция молодых ученых и специалистов. Королёв: 2017. Т. 2. С. 213.
11. Рассказов Я.В. Модель функционирования нелинейного спирального пружинного механизма стыковочного агрегата // Известия Тульского государственного университета. Сер. «Технические науки». 2018. № 10. С. 307–317.
12. Гевондян Т.А. Пружинные двигатели. М.: Государственное издательство оборонной промышленности, 1956. 368 с.
13. Рассказов Я.В. Модель упруго-пластического заневоливания ленты спирального пружинного механизма стыковочного агрегата // Известия Тульского государственного университета. Сер. «Технические науки». 2017. № 6. С. 116–126.
14. Рассказов Я.В., Яскевич А.В. Использование цилиндрических конечных элементов в модели угловых деформаций спиральной пружинной ленты амортизатора стыковочного механизма // Космическая техника и технологии. 2018. № 1(20). С. 109–115.

 

НАЗЕМНЫЕ КОМПЛЕКСЫ, СТАРТОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ, ЭКСПЛУАТАЦИЯ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

Филина М.А., Костикова Н.Ю., Петров В.В., Бузик Г.Б., Зуев Ю.В., Юсов А.В., Козлов С.А., Устинова Е.А.
Юстировочно-метрологический комплекс для регулировки положения и ориентации антенн при сборке космических аппаратов

Рассмотрены вопросы регулировки положения и ориентации рефлекторов антенных комплексов космического аппарата (КА) на этапе его сборки с применением созданного юстировочно-метрологического комплекса, состоящего из шестистепенного манипулятора и лазерной координатно-измерительной системы. Обеспечение заданного линейного и углового положений элементов антенных комплексов в базовой системе координат КА, сокращение трудозатрат и времени выполнения этой технологической операции — актуальная задача при создании КА. Для решения этой задачи была разработана и опробована на практике при сборке КА методика совместного использования шестистепенного манипулятора «Гексапод ПМ-мкм-П» и высокоточной лазерной координатно-измерительной системы Leica AT 403. Разработан алгоритм аппаратно-программного взаимодействия элементов юстировочно-метрологического комплекса, обеспечивающий итерационное позиционирование и ориентирование рефлекторов антенн в замкнутом цикле с обратной связью.
В статье рассмотрены источники ошибок и пути минимизации их влияния на работу манипуляторов различных типов с применением постоянного контроля внешней измерительной системой. Созданный юстировочно-метрологический комплекс обеспечил высокоточное пространственное позиционирование элементов антенн в системе координат КА, что позволило исключить ошибки оператора-монтажника при выполнении юстировки и существенно сократить время выполнения указанной операции.

Ключевые слова: космический аппарат, юстировка антенн, шестистепенной манипулятор с параллельной кинематической структурой, платформа Гью–Стьюарта, лазерная координатно-измерительная система.

Список литературы

1. Ракетно-космическая корпорация «Энергия» имени С.П. Королёва на рубеже двух веков. 1996–2001. М.: РКК «Энергия», 2001. 1326 с.
2. Ракетно-космическая корпорация «Энергия» имени С.П. Королёва в первом десятилетии XXI века. 2001–2010. М.: РКК «Энергия», 2011. 832 с.
3. Описание типа средств измерений. Системы лазерные координатно-измерительные Leica Absolute Tracker АТ403. Режим доступа: http://fgis.gost.ru/fundmetrology.registry/4/items/491315 (дата обращения 20.03.2019 г.).
4. Компания KUKA. Промышленная робототехника. Режим доступа: http://www.kuka.com/ru-ru/продукция-услуги/промышленная-робототехника/ (дата обращения 20.03.2019 г.).
5. Salmani M., Nubiola A., Bonev I. A. Assassement of the positioning performance of an industrial robot // Industrial Robot. 2012. V. 39. № 1. Р. 57–68.
6. ГОСТ Р 60.3.3.1 2016/ИСО 9283: 1998. Роботы промышленные манипуляционные. Рабочие характеристики и соответствующие методы тестирования. М.: Стандартинформ, 2016. 53 с.
7. ООО «Прикладная механика». Режим доступа: http://www.amech.ru/ (дата обращения 20.03.2019 г.).
8. Мамаев Ю.А. Динамика движения робота-станка с параллельной кинематикой (гексапода) для окончательной обработки деталей сложной геометрии: Дис. … канд. тех. наук. Белгород: БГТУ им. В.Г. Шухова, 2014. 140 с.
9. Крутиков С.Л. Идентификация параметров кинематических моделей манипуляционных роботов // Сб. трудов XII Всероссийского совещания по проблемам управления. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2014. С. 3069–3078.
10. Швандт А., Ющенко А.С. Исследование возможностей промышленного манипуляционного робота при выполнении сложных технологических операций // Робототехника и техническая кибернетика. 2013. № 1. С. 18–21.
11. Воротников А.А., Подураев Ю.В., Ромаш Е.В. Оценка погрешности определения центров вращения звеньев кинематической цепи для методики калибровки промышленных роботов // Измерительная техника. 2015. № 8. С. 23–28.
12. Бузик Г.Б. Геодезические методы калибровки и повышения абсолютной статической точности промышленных роботов-манипуляторов // Сб. трудов XII Всероссийской науч.-практ. конференции «Новые технологии при недропользовании», секция «Инновационные технологии в маркшейдерском деле, геодезии и кадастре». СПб.: РИЦ Санкт-Петербургского горного университета, 2016. C. 45–47.
13. Компания New River Kinematics. Режим доступа: https://www.kinematics.com/spatialanalyzer/packages.php#Ultimate/ (дата обращения 20.03.2019 г.).

 

Толок А.В., Бронников С.В., Павлов Д.В., Кузин С.А., Разумовский А.И., Ромакин В.А., Локтев М.А., Плаксин А.М.
Разработка трехмерных моделей для учебно-тренировочных средств космического комплекса

В работе рассмотрена постановка и программная реализация задачи построения системы адаптации графического пакета (САГП) для чтения и обработки графических конструкторских данных, создаваемых в CAD-системе PTC Creo. Основная идея заключается в том, что в технологию создания трехмерной модели космического аппарата для учебно-тренировочных средств вводится дополнительная операция «автоматизированная адаптация графического пакета». Предложенная технология не исключает процесса ручной доработки модели, однако, включение в технологию дополнительных автоматизированных компонент позволяет значительно сократить трудоемкость процесса создания модели для учебно-тренировочных средств. Обмен моделями между PTC Creo, САГП и Autodesk 3ds Max осуществляется на уровне открытого формата Virtual Reality Modeling Language (VRML). Приводятся структура САГП, вид рабочих окон программы, способы выполнения основных функций.

Ключевые слова: цифровая конструкторская модель, полигональная модель, симплификация, графические конструкторские данные.

Список литературы

1. ГОСТ Р 53802-2010. Системы и комплексы космические. Термины и определения. М.: Стандартинформ, 2011, 28 с.
2. Михайлюк М.В., Торгашев М.А. Моделирование и визуализация 3D виртуальных пультов управления в тренажерных системах // Материалы XXIV Международной конференции по компьютерной графике и зрению, 30 сентября–3 октября 2014, г. Ростов-на-Дону. С. 27–29.
3. Шукшунов В.Е., Циблиев В.В., Потоцкий С.И., Безруков Г.В., Душенко А.Г., Жук Е.И., Зубов Н.Е., Макаров А.М., Наумов Б.А., Фоменко В.В. Тренажерные комплексы и тренажеры. Технологии разработки и опыт эксплуатации / под ред.В. Е. Шукшунова. М.: Машиностроение, 2005. 384 с.
4. Лочканов Ю.В. Развитие инновационных технологий в подготовке космонавтов в интересах безопасности космических полетов // Актуальные проблемы авиационных и аэрокосмических систем: процессы, модели, эксперимент. 2015. Т. 20. № 1(40). С. 69–79.
5. Гукало А.А. Оценка эффективности применения методов автоматизированного проектирования при разработке рабочей конструкторской документации в среде Pro/Engineer-Windchill // Космонавтика и ракетостроение. 2013. № 2(71). С. 73–77.
6. Rappoport A. An architecture for universal CAD data exchange // SM’03, June 16–20, 2003, Seattle, Washington, USA. P. 266–269.
7. Райкова Л.С., Анисимов С.С., Петренко Д.А. 3D–визуализация как современная технология повышения качества проектных решений // САПР и ГИС автомобильных дорог. 2014. № 1(2). С. 20–24.
8. Беккель Л.С., Сломинская Е.Н. Анализ возможностей Creo Parametric // Инновационная наука. 2016. № 9(21). C. 47–50.
9. Тимофеев С.М. 3ds Max 2014. СПб.: БХВ–Петербург, 2014. 512 с.
10. Autodesk 3ds Max SDK Documentation. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.autodesk.com/3dsmax-sdkdoc-2017-enu (дата обращения 20.09.2018 г.).
11. ISO/IEC 14772-1:1997. The Virtual Reality Modeling Language. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.web3d.org/documents/specifications/14772/V2.0/index.html (дата обращения 20.09.2018 г.).
12. Heckbert P.S., Garland M. Optimal triangulation and quadric-based surface simplification // Comput. Geom. 1999. V. 14. № 1–3. P. 49–65.
13. Turk G. Re-tiling polygonal surfaces // ACM SIGGRAPH Computer Graphics. ACM, 1992. V. 26. № 2. P. 55–64.
14. Gueziec A. Surface simplification inside a tolerance volume. Tech. rep., Yorktown Heights, NY 10598. Mar. IBM Research Report RC 20440. 1996. P. 56
15. Hoppe H. New quadric error metric for simplifying meshes with appearance attributes. In: Proceedings of IEEE visualization. 1999. P. 59–66.

 

КОНТРОЛЬ И ИСПЫТАНИЕ
ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ И ИХ СИСТЕМ

Платонов В.Н., Сумароков А.В.
Математическое моделирование точностных характеристик стабилизации и производительности космического аппарата дистанционного зондирования Земли

В работе было проведено математическое моделирование динамики контура управления ориентацией космического аппарата дистанционного зондирования Земли в процессе проведения съемок. Аппарат предназначен для осуществления съемок полосы вдоль трассы полета, стереосъемок, площадных и коридорных съемок под углом к трассе полета. Для обеспечения высокой маневренности аппарата в процессе съемок предполагается, что в контуре управления в качестве исполнительных органов используются двухстепенные силовые гироскопы. Были проведены исследования возможностей выполнения данным аппаратом серий площадных и коридорных съемок. В контуре управления ориентацией были выбраны параметры управления, обеспечивающие заданные технические характеристики. Результаты моделирования подтвердили возможность выполнения аппаратом данных видов съемок и обеспечение заданных точностных характеристик.

Ключевые слова: космический аппарат дистанционного зондирования Земли, гиродины, двухстепенные силовые гироскопы, кинетический момент, стабилизация, угловая скорость, прецессия.

Список литературы

1. Платонов В.Н. О точности стабилизации космического аппарата дистанционного зондирования земли без использования информации инерциальных датчиков // Космическая техника и технологии. 2014. № 3(6). С. 33–38.
2. Сумароков А.В. Наведение камеры высокого разрешения при видеосъемке поверхности Земли с МКС // Навигация и управление движением. Матер. XVII конф. молодых ученых «Навигация и управление движением» / Под. общ. ред. В.Г. Пешехонова. Спб.: ГНЦ РФ ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2015. С. 561–568.
3. Сумароков А.В. О наведении камеры высокого разрешения, установленной на борту МКС, посредством двухосной поворотной платформы // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. «Приборостроение». 2016. № 4. С. 85–97.
4. Wie B., Bailey D., Helberg C. Rapid multitarget acquisition and pointing control of agile spacecraft // J. Guidance, Control, and Dynamics. 2002. V. 25. № 1. P. 96–104.
5. Мкртычян А.Р., Башкеев Н.И., Акашев Д.И., Вишталь С.Н. Разработки АО «НИИ командных приборов» для систем управления движением космических аппаратов дистанционного зондирования земли и другого назначения // Тезисы докладов Шестой Междунар. науч.-тех. конф. «Актуальные проблемы создания космических систем дистанционного зондирования Земли». М.: АО «Корпорация «ВНИИЭМ», 2018. C. 43–45.
6. Платонов В.Н., Сумароков А.В. Исследование возможности обеспечения точностных характеристик стабилизации перспективного космического аппарата дистанционного зондирования Земли // Известия РАН. Теория и системы управления. 2018. № 4. C. 140–150.
7. Кульба В.В., Микрин Е.А., Павлов Б.В., Платонов В.Н. Теоретические основы проектирования информационно-управляющих систем космических аппаратов. М.: Наука, 2006. 582 c.
8. Платонов В.Н. Закон управления системой гиростабилизаторов // Труды V научно-технической конференции молодых специалистов предприятия. Королёв: НПО «Энергия», 1977. С. 57–69.
9. Crenshaw J.W. 2-speed, a single-gimbal moment gyro attitude control system // AIAA Pap. 1973. № 895. P. 1–10.
10. Платонов В.Н., Сумароков А.В. Обеспечение точностных характеристик стабилизации перспективного космического аппарата при проведении площадных съемок поверхности Земли // Космонавтика и ракетостроение. 2017. № 3.С. 125–132.
11. Брайсон А., Хо Ю-ши Прикладная теория оптимального управления. М.: Мир, 1973. 544 c.
12. Александров В.В., Болтянский В.Г., Лемак С.С., Парусников Н.А., Тихомиров В.М. Оптимальное управление движением. М.: Физматлит, 2005. 376 с.
13. Борисенко Н.Ю., Сумароков А.В. Об ускоренном построении орбитальной ориентации грузовых и транспортных кораблей серий «Союз МС» и «Прогресс МС» // Известия РАН. Теория и системы управления. 2017. № 5. С. 131–141. DOI: 10.7868/S0002338817050110.
14. Ефимов Д.А., Сумароков А.В., Тимаков С.Н. О гиростабилизации спутника связи в отсутствие измерений угловой скорости // Известия РАН. Теория и системы управления. 2012. № 5. С. 119–128.

 

Горшков В.А., Савельев А.С., Невров А.С., Смирнова А.В.
Технология формообразования высокоточных оптических компонентов для оптико-электронных систем наземного и космического базирования

В статье рассматриваются современные технологии изготовления высокоточных оптических деталей, применяемых в оптико-электронных системах космического базирования для проведения научных исследований и дистанционного зондирования Земли. Представлена комплексная технология автоматизированного формообразования (ТЕСАФ) асферических, в т. ч. внеосевых, поверхностей оптических элементов для оптико-электронных систем. В данной работе представлены различные методы формообразования оптических деталей практически с любой величиной асферизации и с различными величинами внеосевого параметра (внеосевая асферика) с достижением точности формы поверхности в пределах λ/60…λ/80 (λ = 0,6328 мкм) по критерию среднеквадратического отклонения.
В работе представлены также разработанные внеосевые коллиматоры, предназначенные для формирования эталонного волнового фронта в широком спектральном диапазоне от ультрафиолетового до инфракрасного излучения, в т. ч. — зеркальный коллиматор с адаптивным внеосевым зеркалом, способным изменять формируемый волновой фронт для получения функции отклика исследуемой оптико-электронной системы. Оптические системы, изготовленные по технологии ТЕСАФ, уже успешно применяются в настоящее время.

Ключевые слова: формообразование поверхности, асферическая поверхность, интерферограмма поверхности, среднеквадратичное отклонение.

Список литературы

1. Лопота В.А., Ермаков П.Н., Фролов И.В. Перспективы развития автоматических космических систем и космических аппаратов // Вестник МГТУ им Н.Э. Баумана. Сер. «Машиностроение». 2011. № 1. С. 5.
2. Абдулкадыров М., Семенов А. Современные способы изготовления астрономических и космических зеркал. ОАО «Лыткаринский завод оптического стекла». Лыткарино. // Технологическое оборудование и технологии. 2015. С. 64.
3. Горшков В. А., Васильева Е. Ю., Невров А. С., Щенникова Т. И., Герасименко В. В., Поздняков Ю. И., Скляров С. И. Изготовление и комплексный контроль асферических зеркальных элементов изделия «Аврора-2». Красногорск: ПАО «Красногорский завод им. С.А. Зверева», 2017. С. 186–188.
4. Патент 2609610 С1. Российская Федерация. Способ формообразования асферических поверхностей крупногабаритных оптических деталей и устройство для его реализации. Горшков В.А., Невров А.С., Савельев А.С.; заявитель и патентообладатель — АО «НПО «Оптика»; заявка 2015132317; приоритет от 03.08.2015 г.; опубликовано 02.02.2017 г.
5. Патент 2592337 С2. Российская Федерация. Способ магнитореологической обработки поверхностей оптических деталей малым инструментом. Горшков В.А., Невров А.С., Куделин А.Н.; заявитель и патентообладатель — АО «НПО «Оптика»; заявка 2014140270/02; приоритет от 06.10.2014 г.; опубликовано 20.07.2016 г.
6. Патент 152437 U1. Российская Федерация. Устройство для магнитореологической обработки поверхностей оптических деталей. Горшков В.А., Невров А.С., Куделин А.Н.; заявитель и патентообладатель — ОАО «НПО «Оптика»; заявка 2014140265/02; приоритет от 06.10.2014 г.; опубликовано 27.05.2015 г.
7. Патент 160407 U1. Российская Федерация. Устройство для контроля формы плоских поверхностей крупногабаритных оптических зеркал. Горшков В.А., Невров А.С., Савельев А.С.; заявитель и патентообладатель — АО «НПО «Оптика»; заявка 2015135801/28; приоритет от 24.08.2015 г.; опубликовано 20.03.2016 г.
8. Патент 169716 U1. Российская Федерация. Устройство для контроля формы выпуклых асферических оптических поверхностей крупногабаритных оптических зеркал. Горшков В.А., Васильева Е.Ю., Щенникова Т.И.; заявитель и патентообладатель — АО «НПО «Оптика»; заявка 2016142163; приоритет от 26.10.2016 г.; опубликовано 29.03.2017 г.
9. Внеосевые параболические зеркала [Электронный ресурс]. Режим доступа: www.tydexoptics.com/ru/products/spectroscopy/oap-mirrors (дата обращения 30.05.2019 г.).
10. Горшков В.А., Невров А.С., Савельев А.С. Технология автоматизированного формообразования асферических, в том числе внеосевых, поверхностей оптических элементов для оптико-электронных систем наземного и космического базирования // Тез. докл. конф. «Оптико-электронные комплексы наземного и космического базирования». 25–26 сентября 2014. Лыткарино: ОАО «ЛЗОС», 2014. С. 236–239.
11. Патент 2677036 С2. Российская Федерация. Устройство для базирования и крепления крупногабаритных высокоточных зеркал при их формообразовании и контроле. Горшков В.А., Корнеев Н.Г., Куделин А.Н., Казанцев А.О., Невров А.С., Пономарева О.А., Сальникова Л.Ю., Шкурин В.А.; заявитель и патентообладатель — АО «НПО «Оптика»; заявка 2017121547; приоритет от 19.06.2017 г., опубликовано 15.01.2019 г.
12. Горшков В.А., Корнеев Н.Г., Невров А.С., Казанцев А.О., Пономорева О.А., Сальникова Л.Ю. Система адаптации внеосевого асферического зеркала O1 100 мм // Тез. докл. науч.-практ. конф. «Оптико-электронные приборы и комплексы». Красногорск: ПАО «Красногорский завод им. С.А. Зверева». 2017. С. 189–192.
13. Горшков В.А., Корнеев Н.Г., Невров А.С., Казанцев А.О., Пономарева О.А., Сальникова Л.Ю., Смирнова А.В. Система адаптации внеосевого асферического зеркала O1 100 мм // Материалы IV Междунар. науч. конф. «Лазерные, плазменные исследования и технологии», 30 января–1 февраля 2018, Москва, НИЯУ МИФИ. С. 443–445.

 

Бронников С.В., Кузин С.А., Рожкова И.А.
Бортовой тренажер для отработки действий экипажа космической станции в аварийных ситуациях

В статье рассматривается структура тренажера для тренировки экипажей космической станции по действиям в аварийной ситуации. Приводится краткая история вопроса. Цель тренажера — обеспечение возможности выполнения экипажем учебной (имеющей требуемое соответствие реальной) деятельности по парированию аварийных ситуаций при обеспечении минимальных полных приведенных затрат. Приведены функции и задачи тренажера, вытекающие из поставленной цели.
Тренажер рассмотрен как сложная распределенная информационная система, включающая множества данных: цели и задачи тренажера; структуру тренажера (состав элементов тренажера и связей между ними); условия (требования, внешние и внутренние факторы, влияющие на создание и функционирование тренажера). Структура тренажера представлена в виде следующих множеств: персонал; технические средства тренажера; связи между элементами тренажера. Персонал тренажера состоит из администраторов, инструкторов, операторов центров управления полетами (ЦУП), экипажа. Технические средства тренажера представлены в виде множеств аппаратных средств, программных средств и базы данных. Для создания тренажера используются заимствованные средства космической станции: система связи «Земля–Борт», локальные сети космической станции и ЦУП, участвующие в управлении полетом, а также глобальная сеть Интернет.
Рассмотрены структура и задачи программного обеспечения тренажера, включающие программное обеспечение бортового сервера, наземных серверов, бортового мобильного терминала, наземного рабочего места пользователя. Схема тренажера включает бортовую и наземную подсистемы, взаимодействующие между собой с помощью штатной системы связи «Земля–Борт».
Представленный тренажер может применяться для отработки действий персонала по ликвидации аварийных ситуаций на сложных объектах с большим количеством персонала и технических средств.

Ключевые слова: структура тренажера, тренировка, аварийная ситуация, экипаж, центр управления полетом, программное обеспечение тренажера.

Список литературы

1. ГОСТ Р 53802-2010. Системы и комплексы космические. Термины и определения. М., Стандартинформ, 2011. 28 с.
2. Бронников С.В., Рожков А.С., Смирнов И.Ю. Применение первых персональных компьютеров на орбитальном комплексе «Мир» // Тезисы докладов ХХХVIII Научных чтений памяти К.Э. Циолковского, 16–18 сентября 2003 г., г. Калуга. С. 182.
3. Бронников С.В., Шевченко Л.Г., Рожкова И.А. Развитие технического и методического обеспечения бортовых тренировок экипажей по действиям при разгерметизации космической станции // Тезисы докладов ХХХIX Научных чтений памяти К.Э. Циолковского. 14–16 сентября 2004 г., Калуга. С. 231–232.
4. Бронников С.В., Шевченко Л.Г., Рожкова И.А. Развитие технического и методического обеспечения бортовых тренировок экипажей по действиям при разгерметизации космической станции // XXXIX Научные чтения памяти К.Э. Циолковского. Секция «К.Э. Циолковский и проблемы профессиональной деятельности космонавтов». Калуга, 2004 г. С. 230–231.
5. Бронников С.В., Рожкова И.А. Тренажер аварийных ситуаций // XLIV Научные чтения памяти К.Э. Циолковского. Секция «Проблемы ракетной и космической техники». Калуга, 2009 г. С. 100–101.
6. Бронников С.В., Рожкова И.А. Разработка требований к тренажеру по действиям экипажа в аварийных ситуациях // XLV Научные чтения памяти К.Э. Циолковского. Секция «К.Э. Циолковский и проблемы профессиональной деятельности космонавтов», Калуга, 2010 г.
7. Рожкова И.А., Смирнова О.В. Направления дальнейшего развития методического и технического обеспечения подготовки экипажей на борту по действиям в аварийных ситуациях // Космонавтика и ракетостроение. 2013. № 2(71). С. 139–146.
8. Смирнов Б.А., Душков Б.А., Космолинский Ф.П. Инженерная психология. Экономические проблемы. М.: Экономика, 2003. 224 с.
9. ГОСТ 34. Разработка автоматизированной системы управления (АСУ).

 

ДИНАМИКА, БАЛЛИСТИКА, УПРАВЛЕНИЕ ДВИЖЕНИЕМ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

Яскевич А.В.
Математическая модель динамики периферийного стыковочного механизма с накоплением кинетической энергии сближения космических аппаратов

Новый периферийный стыковочный механизм входит в состав стыковочного агрегата, проект которого соответствует международному стандарту систем стыковки (IDSS). Кинематика механизма основана на платформе Гью–Стюарта. Для преобразования энергии сближения космических аппаратов используются пружинные механизмы, но традиционное демпфирование заменено накоплением энергии, поэтому конструкция содержит новые устройства. Математическая модель динамики стыковочного механизма, описанная в данной работе, учитывает все его основные особенности — кинематику, инерцию и формирование внутренних активных сил отдельными устройствами. Вместе с уравнениями динамики космических аппаратов и алгоритмами анализа контактного взаимодействия стыковочных агрегатов она входит в математическую модель стыковки, которая используется для анализа кинематики и динамики этого процесса от первого контакта до завершения стягивания.

Ключевые слова: космический аппарат, стыковочный механизм, уравнения динамики.

Список литературы

1. Яскевич А.В., Чернышев И.Е. Выбор параметров накопителя энергии для нового периферийного стыковочного механизма // Космическая техника и технологии. 2019. №2(25). С. 55–66.
2. Рассказов Я.В. Устройство накопления энергии нового периферийного стыковочного механизма // Космическая техника и технологии. 2019. № 3(26). С. ? –? 3. ТУ-22-178-02-90. Валы гибкие проволочные с броней. Режим доступа: http://www.uzgv.ru/Catalog.aspx (дата обращения 10.01.2019 г.).
4. Яскевич А.В. Комбинированные уравнения движения для описания динамики стыковки космических аппаратов с помощью системы «штырь–конус» // Космические исследования. 2007. Т. 45. № 4. С. 325–336.
5. Яскевич А.В. Контактные силы в уравнениях движения космических аппаратов при стыковке и причаливании // Космическая техника и технологии. 2018. № 2(21). С. 80–92.
6. Яскевич А.В. Алгоритмы определения параметров контактов при моделировании стыковки и причаливания космических аппаратов // Космическая техника и технологии. 2018. № 3(22). С. 90–102.
7. Gough V.E., Whitehall S.G. Universal tyre test machine. // Proceedings of the FISITA Ninth International Technical Congress. May, 1962. P. 117–137.
8. 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.
9. Степаненко Ю.А. Алгоритм анализа динамики пространственных механизмов с разомкнутой кинематической цепью / В сб. ст. Механика машин. М.: Наука, 1974. Вып. 44. С. 77–88.
10. Walker M.W., Orin D.E. Efficient dynamic computer simulation of robotic mechanisms // Trans. ASME, Journal of Dynamic Systems, Measurement and Control. 1982. V. 104. P. 205–211.
11. Яскевич А.В. Уравнения динамики стыковочных механизмов. Ч. 1. Алгоритмы для механических систем со структурой дерева // Мехатроника, автоматизация, управление. 2018. Т. 19. №1. С. 58–64.
12. Wehage R.A., Haug J.E. Generalized coordinate partitioning for dimension reduction in analysis of dynamical systems // Journal of Mechanical Design. 1982. № 104. P. 247–255.
13. Яскевич А.В. Уравнения динамики стыковочных механизмов. Часть 2. Алгоритмы для кинематических контуров // Мехатроника, автоматизация, управление. 2018. Т. 19. № 2. С. 139–144.
14. Яскевич А.В. Математические модели гистерезиса, описывающие деформации механизмов для стыковки космических аппаратов // Электронный журнал «Труды МАИ». 2015. № 83. 23 с. Режим доступа https://mai.ru/upload/iblock/98d/yaskevich_rus.pdf (дата обращения 20.06.2019 г.).
15. Яскевич А.В. Математическая модель периферийного стыковочного механизма. Ч. 1. Уравнения движения дифференциальных механизмов // Мехатроника, автоматизация, управление. 2012. № 7. С. 63–70.

 

СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ, УПРАВЛЕНИЕ И ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ

Зарецкий Б.Ф., Гузенберг А.С., Шангин И.А.
Жизнеобеспечение экипажа пилотируемого космического объекта, проблемы управления

В первых полетах человека в космос использовались системы жизнеобеспечения на запасах веществ. Системы жизнеобеспечения экипажей (СЖО), основанные на запасах воды и кислорода, несмотря на простоту, крайне неэкономичны при орбитальных космических полетах и не реализуемы при дальних космических миссиях из-за массовых и объемных ограничений. Поэтому в настоящее время разработаны и в ближайшей перспективе будут использоваться на космических станциях комплексы регенерационных физико-химических СЖО на основе извлечения воды и кислорода из продуктов жизнедеятельности человека. В связи с дальнейшим совершенствованием долговременных орбитальных станций, перспективой создания планетных баз и освоения дальнего космоса становится актуальной проблема построения автоматизированной системы управления комплексом регенерационных СЖО. Сложность решения проблемы построения эффективной системы управления в данном случае связана с наличием большего количества критериев эффективности.
Предложена система обобщенных глобальных критериев эффективности, позволившая разделить эту задачу на ряд подзадач оптимизации для решения этой проблемы. Предлагаемые критерии — живучесть, себестоимость, комфортность. Приведен ряд конкретных примеров использования предлагаемых принципов с необходимыми обобщениями.

Ключевые слова: космические системы жизнеобеспечения, средства обеспечения газового состава, автоматизированная система управления, глобальные обобщенные критерии эффективности, живучесть, себестоимость, комфортность.

Список литературы

1. Гузенберг А.С., Железняков А.Г., Романов С.Ю., Телегин А.А., Юргин А.В. Выбор комплекса жизнеобеспечения для экипажей долговременных космических станций // Космическая техника и технологии. 2015. № 1(8). С. 67–80.
2. Микрин Е.А. Перспективы развития отечественной пилотируемой космонавтики (к 110-летию со дня рождения С.П. Королёва) // Космическая техника и технологии. 2017. №1(16). С. 5–11.
3. Луна — шаг к технологиям освоения Солнечной системы / Под ред. Легостаева В.П., Лопоты В.А. М.: РКК «Энергия», 2011. 550 с.
4. 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 // Космическая техника и технологии. 2019. № 2(25). С. 37–54. DOI 10.33950/spacetech-2308-7625-2019-2-37-54.
5. Крикалев С.К., Крючков Б.И., Курицын А.А. Пилотируемые полеты: от Ю.А. Гагарина к МКС и полетам в дальний космос // Пилотируемые полеты в космос. 2011. № 2(2). С. 6–20.
6. Соловьев В.А., Лысенко Л.Н., Любинский В.Е. Управление космическими полетами. В 2-х ч. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009. 902 с.
7. Jiang H., Rodriguez L.F., Bell S., Kortenkamp D. Redundancy. Testing and cost assessment for environmental control and Life Support Systems // 39th International Conference on Environmental Systems, July 13–16, 2009, Savannah, Georgia. SAE Publication. № 2009-01-2495. P. 1–13.
8. Jones H. Ultra Reliable Space Life Support Systems. // 38th International Conference on Environmental Systems, June 29–July 2, 2008, San Francisco, CA, USA. SAE Publication. №2008-1-2160. P. 1–17.
9. Зарецкий Б.Ф., Морозов Г.И., Курмазенко Э.А., Прошкин В.Ю. Система управления средствами жизнеобеспечения экипажа космической станции // Пилотируемые полеты в космос. 2015. № 2(15). С. 49–66.
10. ГОСТ Р 50804-95 Среда обитания космонавта в пилотируемом космическом аппарате. Общие медико-технические требования. М.: Госстандарт России, 1995. 118 с.
11. Zaretskiy B.F., Gavrilov L.I., Kurmazenko E.A. Crew life support system control for interplanetary vechicles // SAE Technical Paper Series. 2009-01-2464. 2009. 5 p.
12. Камалетдинова Г.Р., Курмазенко Э.А., Хабаровский Н.Н., Кочетков А.А., Демин Е.П., Моруков Б.В. Модельные исследования этапов длительных космических экспедиций в 3-стадийных (14-, 105- и 520-суточных) экспериментах с целью оценки автономного функционирования организма членов экипажей и работоспособности бортовых систем жизнеобеспечения // Инженерная экология. 2013. № 2. С. 16–33.
13. Калман Р., Фалб П., Арбиб М. Очерки по математической теории систем. М.: Едиториал УРСС, 2004. 400 с.