Снижение цены машиностроительными предприятиями на товары двойного назначения для производственных нужд нефтегазового комплекса России (на примере акселерометров и гироскопов)

In the scientific article, certain aspects of reducing the price of dual-use goods (sensors), specially manufactured by enterprises of the military-industrial complex, were considered. Modeling and control of errors in the operation of accelerometers and gyroscopes (as part of strapdown inertial navigation systems) is carried out using modern software products that can solve complex mathematical, engineering and scientific problems in any field of knowledge. The object of research is the enterprises of the military-industrial complex that manufacture finished products and dual-use technologies for companies in the oil and gas complex. The subject of research is the price of accelerometer and gyro sensors. The purpose of the study is to develop an algorithm for reducing the price of sensors (accelerometers and gyroscopes). Methods of scientific knowledge of research materials: in the scientific article, circuitry, mathematical and algorithmic methods were used. It is worth noting that acceleration sensors (accelerometers) and direction changes (fiber-optic gyroscopes) are used in various fields of production (robotics, telemetry, aircraft construction, instrumentation, etc.). The author sees the prospects for his further research in the modeling and development of the theoretical and methodological apparatus in the field of production of finished products and dual-use technologies for enterprises of the military-industrial complex of the Russian Federation.

Научная проблема в области инновационного производства и ценообразования роторно-управляемых систем (далее – РУС) возникла в конце 20 века.

Активные исследования по этой проблематике в зарубежной и отечественной литературе стали публиковаться с начала 21 века. Энергетическая стратегия до 2035 г. предусматривает новые способы и инновационные подходы в добыче нефти и газа [16]. В процессе испытаний роторно-управляемых систем [7] с ТМС такими экономически значимыми субъектами предпринимательской деятельности как ПАО «Татнефть», ПАО «ГАЗПРОМ» отмечаются недостатки конструкций в части телеметрии и навигационной составляющей. Отечественные производители роторно-управляемых систем должны учесть, что добыча полезных ископаемых в России и разработка скважин ведётся не только на юге страны, но и в условиях крайнего Севера. Сегодня датчики ускорения (акселерометры) и изменения направления (гироскопы) используются в разных сферах производства, в том числе в ОПК, как технология двойного назначения [14] (роботостроение, телеметрия, авиастроение, приборостроение). Но, как известно, каждый прибор имеет свои погрешности в работе, которые происходят при смене температурного режима, местоположения, вибрациях, погружениях и так далее. Следует отметить, что уже произошло утверждение средств измерений [15], получен сертификат от компании ТМС РУС [15]. В этой связи учёные должны работать над решением научной проблемы по управлению и минимизацией ценовой составляющей акселерометров и гироскопов.

Степень изученности материалов исследования

Тема научной статьи является популярной среди отечественных учёных: Г.В. Максюшин, Н.С. Соболева рассматривали учёт погрешностей МЭМС-акселерометра при его моделировании [1, С. 1-5]; В.В. Матвеев проводил инженерный анализ погрешностей бесплатфор-менной инерциальной навигационной системы [2, С. 251-267]; Д.В. Павлов, К.Г. Лукин, М.Н. Петров разработали имитационную модель MEMS-акселерометра в среде SIMULINK [4, С. 28-33]; С.В. Пономарева, В.С. Кутузова, А.А. Павлович провели расчёт погрешностей при работе бесплатфор-менной инерциальной навигационной системы на подвижных объектах [5, С. 92-99]; В.И. Розенблит, В.Л. Буря-ковский, Е.Ф. Фитерман, У.Л. Гудман анализировали елеметрическую систему [6]; О.С. Салычев представил способ определения навигационных параметров бесплатформенной инерциальной навигационной системой [8]; Г.В. Сергеев провёл сследование вопросов построения телеметрических систем, использующих в качестве прототипа поднесущих колебаний некоторые системы ортогональных функций [9, С. 25-250]; Д.С. Силантьев представил модель ошибок бесплатфор-менной инерциальной навигационной системы летательного аппарата [10, С. 1724]; В.М. Терешков применил прямой метод оценивания погрешностей датчиков инерциально-спутниковой навигационной системы [11, С. 8-16]; А.Н. Ткаченко, Д.Ю. Ларионов, Л.Н. Подгорная, Р.В. Шалымов построили модель для исследования алгоритмов работы инерциальных измерительных систем [12]; М.С. Турбаков, А.А. Мелехин, С.Н. Кри-вощеков, А.А. Щербаков представили телеметрическую систему мониторинга ствола скважины [13]; А.А. Хачатурян, С.В. Пономарева, Е.С. Силиназанима-лись повышением качества промышленного производства путем компенсации влияния температуры на выходные параметры акселерометра в бесплатформен-ной инерционной навигационной системе [17, С. 14]; Ю.Н. Челноков, С.Е. Пе-реляев, Л.А. Челнокова проводили исследование алгоритмов определения инерциальной ориентации движущегося объекта [18]; С.А. Черенков, А.А. Лисин представили способ определения навигационных параметров и бесплатформен-ная инерциальная навигационная система для его осуществления [19]; В.П. Чупров, Д.А. Будаев изучили устройство для фиксации забойного блока телеметрической системы в ориентирующем переводнике бурильной колонны [20].

В таблице 1 рассмотрим характеристики современных программных продуктов, которые помогают отечественным учёным решать сложные математические и технические задачи.

Из таблицы 1 следует, что ведущие научные школы Российской Федерации используют в процессе управления погрешностями в работе БИНС (акселерометров и гироскопов) такие современные программные продукты как: Scilab, Matcat и среду SIMULINK.

Рис. 1. Классификация волоконно-оптических гироскопов [Источник: составлена автором]

Таблица 2

Свойства, достоинства и недостатки работы волоконно-оптических гироскопов (ВОГ) [Источник: составлено автором]

Рис. 2. Алгоритм по снижению цены на датчики (акселерометры и гироскопы) для предприятий ОПК

Рассмотрим в таблице 2 свойства, достоинства и недостатки работы волоконно-оптических гироскопов.

Из данных представленных в таблице 2 следует, что основной проблемой является риск потери волоконно-оптического гироскопа, а также, что ВОГ требует постоянной модернизацией в связи с научно-техническим прогрессом. Самой важной проблемой остаётся миниатюризация датчиков и ценовая составляющая акселерометров и гироскопов. На рисунке 2 представим авторский взгляд на решение проблемы снижения цены на датчики на предприятиях ОПК.

Из данных представленных на рисунке 2 следует, что основными путями для снижения цены на датчики являются: миниатюризация самого датчика (акселерометра, гироскопа); включение

в конструкторскую часть более дешевых комплектующих.

Заключение

Отечественные и зарубежные учёные заинтересованы в развитии конструкторской части роторно-управляемых систем, телеметрических систем, а также датчиков (акселерометров и гироскопов).

Анализ схемотехнических характеристик показал, что телеметрические системы и их составляющие миниатюризируются. Основным из аспектов, которые требуют особого внимания, авторы научных трудов называют: «цену готового продукта», так как технологии двойного назначения должны быть конкурентоспособны на мировом рынке. Цена телеметрической системы должна снижаться, но, при этом погрешности в работе системы управления минимизируются.