Инновации космической отрасли. Рубрика в журнале - Космические аппараты и технологии
Статья научная
Сформулирована актуальная проблема выбора типоразмера унифицированной космической платформы разработки акционерного общества «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва» для геостационарных спутников связи. Ранее задача оценки эффективности использования разработанных унифицированных платформ для создания нового космического аппарата решалась в большей степени эмпирическим путем, путем обобщения задела по существующим разработкам и оценке возможности и целесообразности применения имеющегося задела в перспективе (преемственность развития). Однако методической основы решения такого рода задачи до сих пор разработано не было. В рамках исследования была разработана модель оценки эффективности космического аппарата на базе унифицированной космической платформы. Разработана методика оценки эффективности применения унифицированных космических платформ, обладающих избыточным ресурсом (по массе и энергопотреблению) для полезной нагрузки и методика оценки эффективности применения модернизированной унифицированной космической платформы, позволяющей обеспечить увеличенные потребности в ресурсах (по массе и энергопотреблению) для полезной нагрузки. С помощью разработанных методик проведены оценки диапазона эффективного применения унифицированной космической платформы для геостационарных спутников связи разработки АО «ИСС», как без доработки, так и с необходимой модернизацией под конкретный проект (полезную нагрузку).
Бесплатно
Космические технологии – одна из базовых основ инновационного развития сибирского региона
Статья
Создание ракетно-космического производства привело к мощному развитию промышленного потенциала в сфере наукоемких технологий. Космические технологии обладают огромным инновационным потенциалом для развития высокотехнологических и наукоемких производств, что потребовало соответствующего кадрового обеспечения для решения этих задач. В результате практически в каждом регионе страны были созданы элементы космической инфраструктуры, осуществлено внедрение новейших космических технологий в различных отраслях, в практику управления социально-экономическим развитием регионов. Это положительно отразилось на развитии региона и отдельных его городов. На примере городов Красноярского края проведены оценки уровня бюджетного финансирования программы развития городов с использованием разработанной методики. Выявлена роль особых городов и градообразующих предприятий космической отрасли в обеспечении инновационного развития региона, в том числе в ЗАТО Железногорск. Проведены исследования развития космического направления кластера инновационных технологий, реализуемого АО «ИСС» путем модернизации производства и расширения кооперации предприятий кластера с вузами и предприятиями сибирского региона. Определена роль кадровой политики АО «ИСС», обеспечивающая сохранение и развитие профессиональных компетенций своих сотрудников в области космических высокотехнологических производств, что способствует инновационному развитию отечественной космической отрасли.
Бесплатно
Математическое моделирование системы управления движения беспилотного объекта в среде SimInTech
Статья
В современном мире все чаще в помощь людям приходят роботизированные устройства. Они решают как бытовые проблемы, так и производственные. При проектировании любого объекта неизбежно приходится сталкиваться с проведением испытаний в различных условиях. Для этого можно построить тестовую модель, но, если объект является достаточно сложным и моделей нужно построить сразу несколько, сэкономить трудовые и материальные ресурсы может помочь математическое моделирование. В статье представлено математическое моделирование процессов на основе типовых функциональных блоков в виде систем дифференциально-алгебраических уравнений. Рассмотрено математическое моделирование и алгоритм управления как совокупность взаимосвязанных структур. Смоделировано движение робота при прямом направлении вращения колес, оборотном направлении вращения и обратных направлениях вращения. Построена модель устройства управления, которая по величине отклонения текущей ориентации колесного робота от заданной формирует управляющие воздействия на двигатель колес. Эти воздействия позволяют привести ориентацию робота к желаемой ориентации. Получены характеристики качества для разных значений скорости поворота робота. Несмотря на то, что эта модель игнорирует влияние многих сил, возникающих во время движения, она позволяет выявить влияние таких факторов, как радиус колес, расстояние между ними, величина напряжения, прилагаемого к двигателям во время вращения, на движение и траекторию движения робота.
Бесплатно
Статья
Проведенные исследования возможностей создания лунной навигационно-связной системы выявили особенности освещенности Солнцем окололунных орбит: ежегодное прохождение орбит через продолжительный цикл длительностью около 55 суток, содержащих теневые участки орбиты от Луны и паузу до 185 суток с возможными наложениями на эти циклы полутеневых и теневых участков орбиты от Земли. При этом полутеневая и теневая зоны от Земли в районе Луны имеют существенные различия по размерам и могут накрывать всю орбитальную группировку лунной навигационно-связной системы. В результате возникает задача расчета энергоресурсов окололунного спутника для прохождения теневых зон большой длительности и поддержания теплового режима космических аппаратов на период прохождения теневых участков орбиты от Земли. Проведено моделирование энергобаланса космического аппарата для различных режимов его работы при прохождении теневых зон большой длительности: штатный, дежурный и режим хранения. Предлагается использовать жалюзи для регулирования теплового излучения с радиаторов космического аппарата при прохождении теневых участков орбиты в рассматриваемых режимах. Для снижения затрат массы космического аппарата рекомендуется переводить его в режим хранения, при котором уменьшается энергопотребление в сравнении с дежурным режимом. Эффективность предлагаемой схемы прохождения теневых зон космических аппаратов лунной навигационно-связной системы оценена для трех типоразмеров космического аппарата по критерию минимума суммы затрат массы на увеличение энергоемкости аккумуляторной батареи и установку жалюзи.
Бесплатно
Статья
Работа продолжает серию публикаций, посвященных большой теме формирования сквозной проектно-конструкторской и производственно-экспериментальной среды в аэрокосмических ВУЗах. На этот раз рассматривается одна из наименее представленных в настоящее время в учебных заведениях составляющих этой среды – направление модельно-ориентированной разработки ракетно-космических производств. Приведено обоснование актуальности и необходимости изучения предмета в современных условиях, причем не только для специалистов, обучающихся по программам подготовки специализаций производственно-технологического профиля, но и также проектно-конструкторского профиля. Особое внимание уделено параллельной разработке изделий в контексте систем их производства и разработке производств в контексте изготавливаемых изделий. Выделены группы моделей, используемых в рамках модельно-ориентированной совместной разработки изделий и их производств, а также типы моделируемых процессов производства. Изложены теоретические и методические основы разработанного подхода к освоению учебных дисциплин направления, основанные на опыте разработки моделей машиностроительных производств ракетно-космических предприятий. Приведены структура и содержание дисциплин. Проанализирован опыт внедрения в учебный процесс, в том числе на примере выполненных студентами практических заданий. Представленные результаты могут быть адаптированы и использованы в других отраслях машиностроения с дискретным типом производства.
Бесплатно
Обслуживаемый космос. Новые достижения и перспективы
Статья
Число работ, направленных на разработку технологий сервисных услуг в космосе, за последние пять лет значительно увеличилось. Кроме таких промышленных гигантов как Orbital-ATK, Northrop Grumman, MDA Ltd., Maxar Technologies на рынок реализации сервисных услуг выходят и стартапы, которые разрабатывают и демонстрируют практически действующие технологии. Учитывая эту тенденцию, ожидается, что в течение ближайших нескольких лет техническое обслуживание в космосе станет одним из актуальных направлений. В статье рассматриваются проектируемые и действующие сервисные космические аппараты зарубежных стран, состояние и направления их развития. Приведены краткие характеристики и возможности сервисных космических аппаратов. Обозначены направления решения основных задач по проектированию и изготовлению перспективных сервисных космических аппаратов. В качестве лидеров серии созданных и создаваемых космических аппаратов сервисного обслуживания более подробно рассмотрены спутники «MEV-1» и «MEV-2», изготовленные компанией Northrop Grumman, «ELSA-d», изготовленный Astroscale и SSTL, а также «OSAM-1» компании Maxar Technologies, позволяющий производить роботизированную дозаправку топливом в космосе и демонстрацию возможности сооружения крупных конструкций в космосе без непосредственного участия со стороны человека. Результаты исследования, проведенного по доступным интернет-источникам, обобщены и представлены в настоящем материале. Цель статьи – проанализировать необходимость, пути и методы развития сервисных услуг, провести оценивание перспектив применяемых технологий.
Бесплатно
Статья
Энергетическая эффективность панелей солнечных батарей во многом определяется точностью их ориентации на Солнце. В статье представлены результаты разработки системы программного управления процессом ориентации панели солнечной батареи в зависимости от географического расположения и календарной даты. Модель системы реализована в среде динамического моделирования технических систем SimInTech и включает модель комплекса электромеханических устройств ориентации панели солнечной батареи, дискретный ПИД-регулятор и блок программного управления, которые реализованы на основе типовых блоков и субмоделей SimInTech. Система ориентации панели позволяет изменять координаты азимута и места, определяющие ориентацию панели в трехмерном пространстве и управлять ими по заданной программе. Система реализована как пакет проектов, взаимодействующих через общую базу сигналов, которая обеспечивает обмен информацией между проектами, делая модель системы гибкой и универсальной. Результат работы системы управления представлен в 3D модуле визуального редактора, который позволяет наглядно отследить результаты управления и эффективность использования оборудования. Для подтверждения показателей качества управления ориентацией панели солнечной батареи производится расчет процента получаемой энергетической мощности.
Бесплатно
Статья
Предложен методический подход к оценке интеллектуальной собственности, создаваемой по государственным контрактам на выполнение научно-исследовательских, опытно-конструкторских и технологических работ. Создание интеллектуальной собственности – неотъемлемая часть деятельности организаций ракетно-космической отрасли, являющейся высокотехнологичной и ориентированной на создание инноваций. При оценке интеллектуальной собственности возникают сложности из-за неприменимости рыночного и сравнительного подходов в чистом виде к расчету стоимости, применение затратного подхода также не всегда дает объективную картину. В статье обосновано, что результаты интеллектуальной деятельности следует оценивать комплексно, совмещая разные подходы, учитывая не только затраты на разработку объекта интеллектуальной собственности, но и его качественные характеристики и роль в процессе создания инноваций. Предложено стоимостную оценку корректировать с учетом сути объекта, его значимости для решения технических задач и достижения экономических показателей, т.е. дополняя ее качественной оценкой, а значимость результата – определять посредством применения метода анализа иерархий (двухуровневой модели). Такой подход позволяет приблизить стоимость объекта интеллектуальной собственности к рыночной, в том случае если традиционный сравнительный подход определения стоимости нельзя применить из-за специфичности и оригинального характера оцениваемых результатов интеллектуальной деятельности.
Бесплатно
Статья
Сейчас исследование планеты Венера является очень актуальным и развивающимся направлением науки о космосе. Развитие ракетных и космических технологий расширило границы доступности космических аппаратов к объектам Солнечной системы, позволило осуществлять целые межпланетные экспедиции, в том числе полеты на планеты земной группы, на планеты-гиганты и на окраины Солнечной системы. В настоящее время формируется программа исследований планет на ближайшие десятилетия. При изучении истории экспедиций на Венеру и Марс появляется ясность о необходимости развивать и всячески улучшать способы исследования атмосферы ближайших к Земле планет, в частности Венеры, с помощью доступных технических средств, делать их как можно более эффективными. Исследовать Венеру в работе предлагается техническим средством – мультироторным летательным аппаратом. Данный объект выделен в виде системы, а также задана и описана его роль в составе надсистемы. В работе выделены сценарии функционирования летательного аппарата, описаны задачи его подсистем, а также их взаимодействие друг с другом. Приведены основные внешние факторы, влияющие на работу подсистем мультироторного летательного аппарата. Разработана функциональная схема системы, а также основные показатели, используемые для оценки эффективности выполнения целевой задачи. Данная работа является предварительным этапом перед построением математической модели.
Бесплатно
Статья
Создание ракетно-космического производства привело к мощному развитию промышленного потенциала региона и отдельных его городов. Поэтому развитие данного направления является актуальной задачей. В статье предлагается создать дополнительное направление по разработке и изготовлению крупногабаритных рефлекторов антенн для наземных антенных станций. В качестве материала при изготовлении сегментов и составных частей рефлектора предлагается использовать композиционные материалы, а формирование изделий предлагается вести относительно недорогим методом по принципу вакуумной инфузии. Данное направление способствует созданию устойчивого развития предприятия, включая систему образования, фундаментальную и прикладную научную отрасль, а также поддержанию конкурентоспособности изготавливаемой продукции, что значительно расширит присутствие предприятия на мировом рынке. Таким образом, работа в данном направлении – весьма перспективная сфера деятельности, которая поспособствует инновационному развитию предприятия, преобразованию структуры производства с учетом рыночных отношений, а также позволит внести значительный вклад в экономику региона.
Бесплатно
Цифровой двойник в системе внешнего адаптивного управления роботами-манипуляторами
Статья
В статье рассматривается реализация цифрового двойника в системе адаптивного управления роботами-манипуляторами. Использование цифровых двойников для планирования, контроля и поддержания жизненного цикла производственного оборудования формирует устойчивое внедрение роботизированных комплексов в технологические процессы высокотехнологичных предприятий. В статье предлагается новый подход, позволяющий решать задачи прямой и обратной кинематики для роботов-манипуляторов. Подход заключается в представлении кинематической схемы робота-манипулятора, обладающего шестью вращательными сочленениями, в виде векторной модели. В качестве реализации данного подхода разработан облегченный математический аппарат, позволяющий существенно снизить вычислительную нагрузку. Все основные расчеты производятся на стороннем сервере, не задействуя вычислительную мощность роботов-манипуляторов. Это позволяет интегрировать математический аппарат в цифровой двойник и сторонние программные пакеты. За счет малой вычислительной нагрузки использование предложенного подхода в системах управления позволяет снизить задержки при работе в режиме реального времени с возможностью увеличения количества роботов-манипуляторов и осуществления контроля с более высокой дискретизацией. Использование цифрового двойника в коллаборации системы роботов позволяет проектировать более универсальные рабочие места и сборочные линии, оптимизировать их загруженность.
Бесплатно
