CC BY
19<Тешетневс^ие чтения. 2016
УДК 629.7.064.5
ОПТИМИЗАЦИЯ СТРУКТУРЫ И ПАРАМЕТРОВ ЭНЕРГОДВИГАТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ БОЛЬШОЙ ЭНЕРГОВООРУЖЕННОСТИ
Ю. А. Новиков1*, В. И. Ермолаев2
!ФГУП «Конструкторское бюро «Арсенал» имени М. В. Фрунзе» Российская Федерация, 195009, г. Санкт-Петербург, ул. Комсомола, 1-3 2Балтийский государственный технический университет «Военмех» им. Д. Ф. Устинова Российская Федерация, 190005, г. Санкт-Петербург, ул. 1-я Красноармейская, 1
*E-mail: geo4ever@ya.ru
Энергодвигательные системы КА оказывают существенное влияние на возможности и эффективность решения целевых задач. Авторами предложена методика оптимизации структуры и параметров энергодвигательных систем КА, в том числе на базе ЯЭУ.
Ключевые слова: ядерные энергетические установки, электроракетные двигательные установки, энергодвигательные системы.
OPTIMIZATION OF STRUCTURE AND PARAMETERS OF LARGE ENERGY PROPULSION SYSTEMS
Y. A. Novikov1*, V. I. Ermolaev2
federal State Unitary Enterprise «Design Bureau «Arsenal» named after M. V. Frunze» 1-3, Komsomol Street, Saint-Petersburg, 195009, Russian Federation 2Baltic State Technical University "Voenmeh" named after D. F. Ustinov 1, 1st Krasnoarmeiskay Street, Saint-Petersburg, 190005, Russian Federation *E-mail: geo4ever@ya.ru
Energy propulsion spacecraft systems have a significant impact on the capabilities and effectiveness of the solution targets. The authors propose a method to optimize the structure and parameters of energy propulsion spacecraft systems, including those based on nuclear power.
Keywords: Nuclear power plants, electric propulsion system, energy propulsion systems.
Современный этап развития отечественной космонавтики характеризуется значительным увеличением энерговооруженности космических аппаратов. В качестве энергетических установок все чаще используются каскадные солнечные батареи (СБ) с повышенным коэффициентом полезного действия (КПД) [1]. Вновь возобновился интерес к ядерным энергетическим установкам (ЯЭУ) [2]. Причем помимо термоэмиссионных ЯЭУ активно ведутся работы по созданию ЯЭУ на базе газотурбинных преобразователей. Такие энергетические установки в перспективы могут иметь электрическую мощность порядка 1 МВт. Однако единой методики расчета газотурбинных ЯЭУ в настоящий момент не существует. Среди накопителей помимо химических аккумуляторных батарей интерес представляют накопители иного рода - маховичные накопители энергии (МНЭ) [3].
В зависимости от целевой системы и задач космического аппарата (КА), а также энерговооруженности КА используются как жидкостные ракетные двигательные установки (ЖРДУ), так и электроракетные двигательные установки (ЭРДУ).
Основное влияние на оптимальную структуру энергодвигательной системы (ЭДС) оказывают требо-
вания к энергообеспечению целевой системы КА и требования к маневренным возможностям КА [4]. Поэтому при проведении исследований в качестве исходных варьируемых параметров рассматривались: мощность, потребляемая целевой системой КА, затраты характеристической скорости на выполнение единичного маневра и периодичность выполнения маневров, представляющая собой количество витков по орбите между выполнением маневров.
В результате разработанной расчетной модели были получены области рационального использования различных структур ЭДС (см. рисунок).
Области представлены в зависимости от периодичности выполнения маневров и затрат характеристической скорости на выполнение единичного маневра при мощности целевой системы 5 кВт и 25 кВт. Критерием оптимальности выступает минимизация массы ЭДС.
Выводы. При требованиях к ЭДС, характерных для перспективных КА, оптимальными являются системы, содержащие СБ или ЯЭУ. При этом ЯЭУ целесообразно использовать при высоких энергопотреблениях целевых систем или при высоких требованиях к маневренным возможностям КА.
проектирование и производство летательных, аппаратов, космические исследования и проекты
б
Рис. 1. Области рационального использования различных структур ЭДС при мощности целевой системы:
а - 5 кВт; б - 25 кВт
Для маневрирования перспективных КА предпочтительно использование ЭРДУ. Использование ЖРДУ ограничивается относительно небольшой областью, для которой характерны очень малые маневренные возможности КА или высокая оперативность маневрирования.
Библиографические ссылки
1. Ермолаев В. И., Новиков Ю. А. Исследование оптимальных структур энергодвигательных систем на основе солнечных батарей для перспективных космических аппаратов // Инновационный арсенал молодежи : труды пятой науч.-техн. конф. / ФГУП «КБ «Арсенал» ; Балт. гос. техн. ун-т. СПб., 2014. С. 106-109.
2. Ермолаев В. И., Аскеров Ф. А. Исследование характеристик и способов применения средств межорбитальной транспортировки // Космонавтика XXI века и ядерные термоэмиссионные энергетические установки СПб. : Агентство «РДК-принт», 2002. С. 7-64.
3. Кунин В. Н., Дорожков В. В., Сергеева М. В. Инерционный копровый накопитель для получения электрических импульсов высоких энергий // Приборы и техника эксперимента. 1981. № 3.
4. Ермолаев В. И., Чилин Ю. Н., Наркевич Н. Н. Двигательные и энергетические установки космических летательных аппаратов : учебник. СПб. : Рубин, 2003. 585 с.
Решетневские чтения. 2016
References
1. Ermolaev V. I., Novikov Y. A. [Study of optimal structures energy propulsion systems based on solar panels for advanced spacecraft] // Innovacionnyj arsenal molodezhi: trudy pjatoj nauchno-tehnicheskoj konferencii [Innovative Arsenal Youth: Proc. 5th Scientific and Technical Conference]. St. Petersburg, 2014, P. 106-109 (In Russ.).
2. Ermolaev V. I., Askerov F. A. [Investigation of the characteristics and uses of funds-orbit transportation] //
Kosmonavtika XXI veka i jadernye termojemissionnye jenergeticheskie ustanovki [Cosmonautics of the XXI
century and thermionic nuclear power plants]. St.Petersburg, 2002. P. 7-64 (In Russ.).
3. Kunin V. N., Dorozhkov V. V., Sergeeva M. V. [Inertia hoisting drive for high-energy electrical pulses] // Pribory i tehnika jeksperimenta. 1981, No 3 (In Russ.).
4. Ermolaev V. I., Chilin Y. N., Narkevich N. N. Dvigatel'nye i jener geticheskie ustanovki kosmicheskih letatel'nyh apparatov. [Propulsion and power systems for spacecraft]. St. Petersburg, FGUP CKB "Rubin" Publ., 2003, 585 p.
© Новиков Ю. А, Ермолаев В. И., 2016
УДК 061.5:629.78
ИННОВАЦИИ ПРИ СДАЧЕ ПРОДУКЦИИ И ПРОИЗВОДСТВЕ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ
Е. В. Патраев, В. Н. Наговицин, А. Б. Пестов, К. М. Двирная, Ю. В. Ягудина
АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва» Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52
E-mail: pab05869@mail.ru
Рассмотрены внедрение системы электронной кладовой инструмента и электронных комплектовочных ведомостей. Предложена система передачи документов и мелких деталей сборки посредством пневмопочты.
Ключевые слова: производство космических аппаратов, комплектовочная ведомость, пневмопочта, информационный терминал, детали, сборочные единицы.
INNOVATIONS IN PRODUCT DELIVERING AND IN SPACECRAFT MANUFACTURING
E. V. Patraev, V. N. Nagovicin, A. B. Pestov, K. M. Dvirnaya, Y. V. Yagudina
JSC Academician M. F. Reshetnev Information Satellite Systems 52, Lenin Street, Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation E-mail: pab05869@mail.ru
The paper considers introduction of electronic storage of tools and electronic component lists. It proposes a pneumatic tube transport system for documents and small parts.
Keywords: spacecraft manufacturing, kitting list, pneumatic tube transport, information terminal, parts, assembly units.
Экономическая эффективность производства космических аппаратов (КА) основывается на том, что главным источником доходов должна становиться высокая организация и производительность труда, особенно на этапе сдачи продукции.
Усложнение продукции, повышение требований к ее качеству, обострение конкуренции являются теми причинами, по которым производители вынуждены кардинально пересматривать формы и способы ведения своей деятельности в области производства КА. Частичное улучшение производственных процессов обычно не даёт желаемых результатов и не позволяет получить конкурентное преимущество. На примере сборочного цеха АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» мы
увидим, что предлагаемые инновации в производстве КА позволяют более полно реализовать возможности новых технологий и человеческих ресурсов.
Часто встречающаяся ситуация при производстве КА - это проверка деталей и сборочных единиц (ДСЕ), установленных на узле, по ведомости комплектаций. В одной ведомости может быть заком-плектовано сразу 5-10 групп узлов, на каждом из узлов могут вестись параллельные сборочные работы, и ведомость для проверки ДСЕ нужна на каждом рабочем месте. Иногда она находится в кладовой деталей на комплектации либо докомплектации какого-либо ДСЕ. При сдаче готовой продукции контролёру ОТК возникает проблема отсутствия ведомости, так как она находится в работе на другом узле сборки.
