Acest articol este dedicat descrierii unui model pentru asigurarea pregătirii echipamentelor tehnologice ale complexelor de rachete și spațiale pentru utilizarea prevăzută, ținând cont de costul strategiei alese pentru reumplerea pieselor de schimb. Este fundamentată sarcina de a determina un set de strategii optime pentru completarea elementelor de piese de schimb și accesorii ale fiecărei nomenclaturi conform criteriului „pregătire - cost”, ținând cont de parametrii de fiabilitate, întreținere și stocare. Pentru rezolvarea problemei de optimizare sunt analizate modele cunoscute de justificare a cerințelor pentru sistemele de inventariere, care se bazează pe metode de calcul a structurii optime a acestora, a nomenclaturii și a numărului de piese de schimb, precum și a frecvenței de completare a unui anumit nomenclator de piese de schimb. Modelul propus face posibilă determinarea costului implementării unei strategii de reaprovizionare a pieselor de schimb și a accesoriilor dintr-o gamă pe durata de viață desemnată a echipamentului, pe baza criteriului „pregătire - cost” și ia în considerare parametrii de funcționarea fără defecțiuni, întreținerea și depozitarea acestui echipament. Articolul oferă un exemplu de utilizare a modelelor pentru a selecta strategiile optime pentru completarea setului de piese de schimb al unei unități de realimentare.
model de pregătire
intensitatea resurselor proceselor operaționale
sisteme de inventariere
factor de disponibilitate
1. Boyarshinov S.N., Dyakov A.N., Reshetnikov D.V. Modelarea unui sistem pentru menținerea stării operaționale a sistemelor tehnice complexe // Armament și economie. – M.: Organizația publică regională „Academia de Probleme de Economie și Finanțe Militare”, 2016. – Nr. 3 (36). – P. 35–43.
2. Volkov L.I. Managementul operațiunii sistemelor de aeronave: manual. indemnizatie pentru colegii. – Ed. a II-a, revizuită. si suplimentare – M.: Mai sus. şcoală, 1987. – 400 p.
3. Dyakov A.N. Model al procesului de menținere a pregătirii echipamentelor tehnologice cu întreținere după defecțiune // Proceedings of the Military Space Academy named after A.F. Mozhaisky. Vol. 651. Sub general. ed. Yu.V. Kuleshova. – Sankt Petersburg: VKA numită după A.F. Mozhaisky, 2016. – 272 p.
4. Kokarev A.S., Marchenko M.A., Pachin A.V. Dezvoltarea unui program cuprinzător pentru creșterea capacității de întreținere a complexelor tehnice complexe // Cercetare fundamentală. – 2016. – Nr. 4–3. – p. 501–505.
5. Shura-Bura A.E., Topolsky M.V. Metode de organizare, calcul și optimizare a seturilor de elemente de rezervă ale sistemelor tehnice complexe. – M.: Cunoașterea, 1981. – 540 p.
În ultimii ani, în cercetarea științifică dedicată creării și exploatării sistemelor tehnice complexe (CTS), abordarea creșterii eficienței funcționării acestora prin reducerea costului ciclului de viață (LCC) al acestor sisteme a primit o dezvoltare semnificativă. Gestionarea costului ciclului de viață al STS vă permite să obțineți un avantaj față de concurenți prin optimizarea costurilor de achiziție și deținere a produselor.
Acest concept este relevant și pentru tehnologia rachetelor și spațiale. Astfel, în Programul Spațial Federal al Federației Ruse pentru 2016-2025. Sarcina de a crește competitivitatea vehiculelor de lansare existente și promițătoare este postulată ca una dintre sarcinile prioritare.
O contribuție semnificativă la costul serviciilor de lansare a încărcăturilor utile pe orbită este adusă de costurile de asigurare a pregătirii echipamentelor tehnologice (TEO) ale complexelor de rachete și spațiale (RSC) pentru utilizarea prevăzută. Aceste costuri includ costul achiziției de seturi de piese de schimb (piese de schimb, unelte și accesorii), livrarea, depozitarea și întreținerea acestora.
Problema fundamentarii cerințelor pentru sistemele de aprovizionare a inventarului (SPS) a făcut obiectul multor lucrări ale unor autori precum A.E. Shura-Bura, V.P. Grabovetsky, G.N. Cherkesov, care propun metode de calcul a structurii optime a POP, a nomenclaturii și a numărului de elemente de piese de schimb. În același timp, frecvența (strategia) de reaprovizionare a unei game specifice de piese de schimb, care afectează în mod semnificativ costul de livrare, depozitare și întreținere a pieselor de schimb, fie este considerată dată, fie rămâne în afara domeniului cercetării.
S1 - starea operațională a TlOb;
S2 - starea defecțiunii, identificarea cauzei defecțiunii;
S3 - reparatie, inlocuire element de piese de schimb;
S4 - așteptarea livrării unui element de piese de schimb atunci când nu se află la locul de operare;
S5 - monitorizarea stării tehnice după reparație.
Orez. 1. Graficul modelului de disponibilitate
tabelul 1
Legile tranzițiilor de la starea i la a j a a graficului
|
p23 = PAcces piese de schimb |
p24 = 1 - PAcces piese de schimb |
||||
Scopul studiului
În această privință, sarcina de a dezvolta un model pentru asigurarea pregătirii echipamentelor RKK pentru utilizarea prevăzută, ținând cont de costul strategiei alese pentru reaprovizionarea pieselor de schimb, devine deosebit de relevantă.
Materiale și metode de cercetare
Pentru a determina factorul de disponibilitate al TlOb RKK folosim următoarea expresie:
unde K Гh este factorul de disponibilitate al elementului h-al, în funcție de indicatorii de funcționare fără defecțiuni, menținere și stocare;
H - numărul de elemente.
Să descriem dependența factorului de disponibilitate a echipamentului de indicatorii de fiabilitate, mentenanță și stocare a elementului h-al al echipamentului folosind un model grafic al proceselor operaționale implementate pe acest echipament.
Să presupunem că echipamentul poate fi simultan într-o singură stare i = 1, 2, ..., n din mulțimea posibilelor E. Fluxul schimbărilor de stare este cel mai simplu. La momentul inițial t = 0, echipamentul este în starea de funcționare S1. După un timp aleator τ1, echipamentul trece instantaneu la o nouă stare j∈E cu probabilitate p ij ≥ 0, și pentru orice i∈E. Echipamentul rămâne în starea j pentru o perioadă de timp aleatorie înainte de a trece la următoarea stare. În acest caz, legile tranzițiilor de la starea i-a la a j-a a graficului pot fi prezentate în următoarea formă (Tabelul 1).
Pentru a construi o relație analitică, sunt utilizați următorii indicatori specifici ai sistemului de întreținere și reparare (MRO):
ω1 - rata de defectare a elementului;
ω3 - parametrul debitului de recuperare a erorilor (parametrul Erlang);
ω5 - parametrul fluxului de defecțiuni detectate în timpul monitorizării stării tehnice a echipamentelor după instalarea pieselor de schimb și a accesoriilor (determinat de așteptarea matematică a termenului de valabilitate al elementului de schimb);
TPost - durata de așteptare pentru livrarea unui element de piese de schimb care nu este disponibil la locul de operare;
T d - durata diagnosticării, identificarea cauzei defecțiunii, căutarea elementului defectat;
T Kts - durata monitorizării stării tehnice după înlocuirea unui element de piese de schimb;
n este numărul de elemente de piese de schimb din aceeași nomenclatură ca parte a echipamentului tehnic;
m este numărul de elemente ale unui articol din piesele de schimb și accesoriile.
masa 2
Dependențe care descriu proprietățile modelului grafic
|
Tranziții |
||||
|
|
||||
|
|
||||
Pentru a obține dependențe analitice care caracterizează modelul, a fost utilizată o abordare binecunoscută, dată în. Pentru a evita repetarea prevederilor cunoscute, vom omite concluzia și vom prezenta expresiile finale care caracterizează stările modelului grafic (Tabelul 2).
Apoi probabilitățile stărilor procesului semi-Markov aflat în studiu:
, (2)
, (3)
, (4)
, (5)
. (6)
Dependențele obținute determină probabilitățile de găsire a elementului TlOb în stările procesului operațional studiat. Deci, de exemplu, indicatorul P1 este un indicator complex de fiabilitate - factorul de disponibilitate, iar expresia (2) modelează relația dintre parametrii de fiabilitate, mentenanță, stocare și indicatorul integral, care este utilizat ca KH.
Înlocuind în expresia (2) expresiile pentru caracteristicile operaționale și tehnice ale echipamentelor din Tabel. 2, obținem o expresie care ne permite să evaluăm influența elementelor unei nomenclaturi asupra factorului de disponibilitate a echipamentului:
(7)
unde λ h este rata de defectare a elementului h-lea;
t2h - așteptarea matematică a duratei monitorizării stării tehnice;
t3h - așteptarea matematică a timpului de recuperare;
t4h este așteptarea matematică a duratei de așteptare pentru livrarea h-al-lea element de piese de schimb care nu sunt disponibile la locul de operare;
t5h - așteptarea matematică a termenului de valabilitate al h-al-lea element de piese de schimb;
T7h - așteptarea matematică a duratei monitorizării stării tehnice;
T10h - perioada de completare a h-al-lea element de piese de schimb.
Modelul propus diferă de cele cunoscute prin faptul că permite calcularea valorii KG TlOb a unui RSC în funcție de parametrii fiabilității, menținabilității și stocării acestuia.
Pentru a determina costul implementării unei strategii de reaprovizionare a pieselor de schimb și a accesoriilor dintr-o gamă pe durata de viață desemnată a echipamentului, puteți folosi următoarea expresie:
unde este costul depozitării unui element de piese de schimb dintr-o nomenclatură pe durata de viață desemnată a echipamentului;
Costuri pentru furnizarea de piese de schimb și elemente accesorii din aceeași gamă pentru înlocuirea celor consumate pe durata de viață desemnată a echipamentului;
Costurile de întreținere a unui articol de piese de schimb pentru un articol.
Numărul de piese de schimb dintr-o nomenclatură necesar pentru a asigura nivelul necesar de pregătire a echipamentului tehnic în perioada de reaprovizionare.
Rezultatele cercetării și discuții
Să luăm în considerare utilizarea modelelor pentru a selecta strategiile optime de reaprovizionare a unui set de piese de schimb și accesorii pentru o unitate de realimentare, asigurând un factor de disponibilitate a unității de cel puțin 0,99 în decurs de 10 ani de funcționare.
Fie ca fluxul de eșec să fie cel mai simplu; să luăm parametrul debitului de defecțiune egal cu rata de eșec. În mod similar, acceptăm parametrii de curgere ω3 și ω5 ca valori invers proporționale cu așteptările matematice ale duratelor proceselor corespunzătoare.
Pentru a efectua calcule, vom lua în considerare trei opțiuni pentru strategii de completare a unui set de piese de schimb, care sunt cazuri limitative:
Semn de carte pentru viață;
Realimentare periodică (cu o perioadă de 1 an);
Reumplere continuă.
În tabel Figura 3 prezintă rezultatele calculului pentru setul de piese de schimb al unității 11G101, obținute folosind modelele descrise mai sus.
Tabelul 3
Rezultatele calculului
|
Nomenclatura truse piese de schimb |
Strategia de reaprovizionare |
Numărul necesar de elemente din nomenclatura h-a de piese de schimb pentru a asigura KG-ul necesar |
Costul strategiei pe viață |
|
Nomenclatura 1
|
Semn de carte pentru viață |
2.675 den. unitati |
|
|
Reaprovizionare periodică |
2.150 den. unitati |
||
|
Reumplere continuă |
2.600 den. unitati |
||
|
Nomenclatura 2
|
Semn de carte pentru viață |
2.390 den. unitati |
|
|
Reaprovizionare periodică |
1.720 den. unitati |
||
|
Reumplere continuă |
1.700 den. unitati |
||
|
Sfârșitul mesei. 3 |
|||
|
Nomenclatura 3
|
Semn de carte pentru viață |
2.735 den. unitati |
|
|
Reaprovizionare periodică |
3.150 den. unitati |
||
|
Reumplere continuă |
2.100 den. unitati |
||
|
Nomenclatura 4
|
Semn de carte pentru viață |
2.455 den. unitati |
|
|
Reaprovizionare periodică |
1.800 den. unitati |
||
|
Reumplere continuă |
3.000 de den. unitati |
||
|
Nomenclatura 5
|
Semn de carte pentru viață |
2.700 den. unitati |
|
|
Reaprovizionare periodică |
2.050 den. unitati |
||
|
Reumplere continuă |
1.300 den. unitati |
||
Din analiza tabelului. 3 rezultă că pentru articolele 1 și 4 strategia optimă este reaprovizionarea periodică a pieselor de schimb, iar pentru articolele 2, 3 și 5 - reaprovizionarea continuă.
S-a propus un nou model care să asigure pregătirea echipamentului tehnic al RKK, care poate fi aplicat pentru rezolvarea problemei determinării unui set de strategii optime pentru completarea elementelor de piese de schimb și accesorii ale fiecărei nomenclaturi conform criteriului „pregătire – cost”, luând în considerare parametrii de fiabilitate, întreținere și stocare.
Link bibliografic
Bogdan A.N., Boyarshinov S.N., Klepov A.V., Polyakov A.P. MODEL DE ASIGURARE A PREGĂTITĂ A ECHIPAMENTULUI TEHNOLOGIC AL COMPLEXULUI DE RACHETE ȘI SPAȚIAL // Cercetare fundamentală. – 2017. – Nr. 11-2. – P. 272-277;URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=41934 (data accesului: 17/10/2019). Vă aducem în atenție reviste apărute la editura „Academia de Științe ale Naturii”
Complexul de rachete spațiale
Un complex de rachete spațiale este un sistem de rachete format dintr-o navă spațială și etape superioare. În 1962, a început proiectarea unui prototip al rachetei din seria Soyuz și al complexului spațial. Dezvoltarea a fost începută de corporația rachetă și spațială Energia, în acele vremuri se numea OKB-1.
Sarcina inițială a fost crearea unei nave spațiale potrivite pentru a zbura în jurul Lunii.
Ulterior, direcția muncii de cercetare a fost redirecționată către crearea unui vehicul orbital cu trei locuri.
Scopul său principal a fost să practice operațiunile de manevră și andocare pe orbită joasă a Pământului, precum și să efectueze diverse experimente, inclusiv studierea efectelor condițiilor de zbor spațial pe termen lung asupra corpului uman. Racheta Soyuz și complexul spațial constau din trei compartimente principale: modulul de coborâre, cunoscut și sub numele de cabina cosmonauților; compartimentul orbital; compartiment de instrumentare și asamblare.
În plus, a fost posibilă instalarea suplimentară a unei unități de andocare, care ar putea fi activă sau pasivă. Suprafața exterioară a navei spațiale Soyuz a fost acoperită cu tot felul de senzori științifici, senzori de sistem de control al atitudinii și dispozitive optice. În timpul etapei de inserare în orbita joasă a Pământului, toate dispozitivele de pe suprafața exterioară, pentru a evita deteriorarea, au fost protejate de carenarea capului, care a fost ulterior aruncată. Soyuz a avut o diferență foarte importantă față de nava spațială din seriile Vostok și Voskhod - capacitatea de a controla traiectoria de coborâre. Acest lucru poate fi realizat prin întoarcerea vehiculului în timpul coborârii de-a lungul unghiului de înclinare.
Primele teste au scos la iveală o serie de defecte grave de design, totuși, pe 23 aprilie 1967, a avut loc prima lansare în modul cu echipaj. Zborul a durat 27 de ore, timp în care cosmonautul care zboară cu sonda Soyuz-1 a finalizat complet programul de zbor. Din păcate, în timpul coborârii astronautul a murit din cauza defecțiunilor sistemului de parașute. Până în 1969, dezvoltarea rachetei și a complexului spațial a fost finalizată.
Ulterior, sistemul a suferit o serie de modificări serioase de design. Nava a fost transformată într-un cu două locuri și și-a pierdut, de asemenea, sistemele de susținere a vieții și panourile solare. Ulterior, nava a primit o nouă denumire „Soyuz-TM”, ceea ce însemna prezența unui nou sistem de propulsie, a unui sistem de parașute mai avansat și a unui sistem de întâlnire.
Primul zbor al navei spațiale modificate a fost efectuat în 1986 către stația sovietică Mir, iar zborul final al acestei modificări a avut loc în 2002 către o altă stație orbitală, ISS. În prezent, „calul de muncă” rusesc este modificarea Soyuz-TMA. Nava a fost schimbată structural, condițiile de lucru pentru cosmonauți în timpul zborurilor către ISS au fost îmbunătățite, sistemul de parașute a fost îmbunătățit și protecția termică a fost redusă.
Din cartea 100 de mari minuni ale tehnologiei autor Mussky Serghei Anatolievici Din cartea 100 de mari invenții autor Ryzhov Konstantin Vladislavovici95. NAVA SPAȚIALĂ Navele spațiale din vremea noastră sunt dispozitive concepute pentru a trimite astronauții pe orbita joasă a Pământului și apoi îi returnează pe Pământ. Este clar că cerințele tehnice pentru navă spațială sunt mai stricte decât pentru oricare alta
Din cartea Necunoscut, respins sau ascuns autor Țareva Irina Borisovna Din cartea Marea Enciclopedie Sovietică (VO) a autorului TSB Din cartea Marea Enciclopedie Sovietică (ZE) a autorului TSB Din cartea Marea Enciclopedie Sovietică (KO) a autorului TSB Din cartea Miturile finno-ugrienilor autor Petruhin Vladimir Yakovlevici Din cartea 100 de invenții celebre autor Pristinsky Vladislav Leonidovici Din cartea Horoscop pentru toate vârstele unei persoane autor Kvasha Grigory Semenovici Din cartea Marea Enciclopedie a Tehnologiei autor Echipa de autori Din cartea autorului Din cartea autorului Din cartea autoruluiSonda spațială Sonda spațială este o navă spațială automată, uneori cu posibilitatea de control de la distanță de pe suprafața Pământului, al cărei scop principal este explorarea spațiului cosmic sau testarea oricăror tehnologii tehnologice.
Din cartea autoruluiLift spațial Un ascensor spațial este un dispozitiv care ar trebui să fie capabil să livreze marfă pe orbită planetară sau dincolo.Prima mențiune despre posibilitatea creării unui dispozitiv capabil să livreze pe orbită poate fi găsită în lucrări.
Din cartea autoruluiNavă spațială O navă spațială este o navă spațială folosită pentru zboruri pe orbită joasă a Pământului, inclusiv sub control uman.Toate navele spațiale pot fi împărțite în două clase: cu echipaj și lansate în modul de control de la suprafață
Din cartea autoruluiCostumul spațial Un costum spațial este un echipament special care a fost dezvoltat și menit să izoleze o persoană sau un animal de mediul extern, spațial.Componentele echipamentului formează o carcasă care este impenetrabilă pentru componente.
Acasă Enciclopedie Dicționare Mai multe detalii
Complexul de rachete și spațiu (RSC)
Un set de rachete sau rachete pentru scopuri spațiale (ILV) cu mijloace și structuri tehnice interconectate funcțional, concepute pentru a asigura transportul, depozitarea, activarea și întreținerea în starea de pregătire stabilită, întreținerea, pregătirea, lansarea și controlul zborului ILV la locul de lansare. Include ILV, facilități ale complexului tehnic (TC), facilități ale complexului de lansare (SC), facilități ale complexului de măsurare cosmodrom (IMC).
O rachetă spațială, o combinație a unui vehicul de lansare cu un focos spațial (SHC), care constă dintr-o navă spațială (SV) împreună cu blocuri de protecție pentru asamblare și blocuri superioare. Warhead spațial, un set de nave spațiale cu blocuri de protecție și de amplificare a ansamblului. În unele cazuri, unitatea de accelerare poate lipsi.
Complex de lansare, un ansamblu de mijloace și structuri tehnice mobile și staționare interconectate tehnologic și funcțional, care asigură toate tipurile de lucru cu ILV și (sau) componentele acestuia din momentul în care ILV sosește din poziția tehnică și până la finalizarea lucrărilor necesare pre- operațiuni de lansare cu elementele ILV și în timpul testării ILV și în cazul unei lansări eșuate a vehiculului de lansare până când vehiculul de lansare revine la poziția sa tehnică. Situat la poziția de pornire. Asigură: livrarea lansatorului de rachete din complexul tehnic la lansator (PU), instalarea acestuia pe lansator, țintirea, realimentarea cu componente de combustibil pentru rachete și gaze comprimate, testarea, efectuarea tuturor operațiunilor de pregătire a lansator de rachete pentru lansare și lansare a acestuia . SC cuprinde: unul sau mai multe lansatoare, structuri cu sisteme tehnice care asigură pregătirea și lansarea lansatorului de rachete și un post de comandă de lansare.
PU poate fi implementat în următoarele opțiuni: staționar la sol; subteran staționar (mina); sol mobil (sol și cale ferată); subteran mobil (tranșee); marine mobile (pe platforme maritime, nave de suprafață și submarine); aer mobil (lansare aeriană).
Complex tehnic, un set de complexe tehnice ale unui vehicul de lansare, nave spațiale, treaptă superioară, cap spațial, rachetă spațială și alte mijloace tehnice comune rachetelor spațiale. În funcție de scopul RKK TC, unul dintre tipurile de complexe tehnice poate lipsi.
Poziție tehnică, o porțiune de teren cu căi de acces, utilități, clădiri și structuri.
CARACTERISTICI
- Componența KRC
- Scopul creării KRC
- Cerințe pentru KRC
- Cerințe generale pentru vehiculele de lansare
- Cerințe generale pentru TC și USK
- Caracteristicile energetice ale SRV
- Caracteristicile operaționale ale SRV
- Caracteristicile economice ale Vietnamului
- Caracteristici de performanta
Un complex de rachete spațiale (SRC) este un ansamblu de componente principale, eterogene din punct de vedere al condițiilor de funcționare, concepute pentru a îndeplini funcții operaționale interdependente care asigură amplasarea diferitelor obiecte în spațiul cosmic, inclusiv toate operațiunile tehnologice pregătite pentru lansare și implementarea acesteia. KRC include vehicule de lansare de un anumit tip cu posibilele sale modificări, mijloace tehnice, structuri cu sisteme tehnice și comunicații destinate realizării unei anumite tehnologii cu rachete spațiale asamblate pe baza unui vehicul de lansare dat, mijloace pentru pregătirea lor pentru lansare, menținerea în pregătirea stabilită, lansarea și controlul pe partea activă a traiectoriei. Figura 9.1 prezintă, ca exemplu, compoziția fundamentală a vehiculului de lansare, care poate fi împărțită în două grupe: vehicule de lansare și sisteme de sprijin la sol (complex de sol).
Orez. 9.1. Compoziția principală a unei rachete spațiale
complex.
RKN – rachetă spațială; KST – complex de mijloace de transport; TK – complex tehnic; SK – complex de lansare; ASUPP – sistem automatizat de pregătire și control al pornirii; NIK este un complex de măsurare la sol.
Vehiculele de lansare (numele mai complet este vehicule de lansare orbitală) sunt vehicule spațiale concepute pentru a livra vehicule orbitale de la suprafața planetei către anumite zone ale spațiului cosmic cu parametri de mișcare specificați.
Vehiculele de lansare (LVV), în conformitate cu înțelegerea modernă a acestora, includ o serie de dispozitive care asigură modificări de viteză necesare pentru implementarea unei operațiuni de transport, care pot include, dacă este necesar, întoarcerea sarcinilor utile pe Pământ. Formarea compoziției sale într-un anumit complex de rachete spațiale depinde în primul rând de scopul său și de conceptul operațiunii de transport.
Împărțirea complexului terestre în elementele sale componente și determinarea funcțiilor acestora depinde de o varietate de motive, de exemplu, de tipul de lansare sau de caracteristicile tehnologice ale pregătirii vehiculului de lansare pentru lansare. Completitudinea funcțiilor este esențial importantă, astfel încât să fie asigurat întregul ciclu de lucru privind furnizarea vehiculelor de lansare pentru lansare și lansare.
Până în prezent, există o mare varietate de CRC, care diferă unele de altele printr-o serie de caracteristici fundamentale, ceea ce face posibilă clasificarea CRC în funcție de:
Grade de mobilitate (staționare, mobilă);
Locația vehiculului de lansare în momentul lansării (sol, aer, navă, subacvatic, mină);
Frecvențele de utilizare a materialului vehiculului de lansare (de unică folosință, parțial
reutilizabil, complet reutilizabil).
Alegerea unei implementări specifice a RSC este în mare măsură determinată de gama de sarcini atribuite acestuia ca parte integrantă a complexului de rachete și spațiu (RSC) cu anumite funcții.
Și dacă primele RSC, create pe baza rachetelor intercontinentale și a modificărilor acestora, au rezolvat o problemă - conferirea sarcinii utile a vitezei necesare pentru a forma o orbită satelit sau o traiectorie de plecare pentru zborul către alte corpuri cerești, atunci gama de sarcini s-a extins. și continuă să se extindă odată cu dezvoltarea tehnologiei spațiale. Diversitatea lor poate fi împărțită condiționat în două grupe: probleme de transport și probleme rezolvate ca parte a complexelor spațiale orbitale.
Sarcini de transport. Sarcina principală de transport rămâne lansarea sarcinilor utile pe orbite de altitudini și înclinații date. Ținând cont de faptul că atunci când se lansează pe orbite de înaltă energie, vehiculele de lansare vor include o treaptă superioară sau un vehicul de transport interorbital.
O altă sarcină importantă de transport este transportul interorbital al sarcinilor utile, care implică schimbarea altitudinilor și înclinațiilor orbitelor acestora. Pentru a schimba înclinarea și ridicarea sarcinilor utile în orbite înalte, este recomandabil să se utilizeze trepte superioare și vehicule de transport interorbital, iar dacă este necesară o modificare semnificativă a înclinării orbitale, se poate folosi o manevră aerodinamică-rachetă a etapei orbitale, adică. cale de zbor cu scufundare în atmosfera Pământului, o întoarcere la un unghi dat și o urcare ulterioară.
Probleme rezolvate ca parte a unei stații spațiale orbitale.În timpul funcționării stației spațiale orbitale, se așteaptă să fie îndeplinite o serie de funcții, inclusiv:
Schimbare de echipaj;
Livrarea consumabilelor, echipamentelor de cercetare și speciale la bordul stației;
Revenirea pe Pământ a rezultatelor experimentelor, cercetării și echipamentelor speciale și elementelor stației orbitale, de exemplu, pentru studiul detaliat al acestora pe Pământ după o lungă perioadă de timp
funcționează în spațiul cosmic.
Lista de sarcini de mai sus este departe de a fi exhaustivă, în primul rând din cauza absenței în ea a sarcinilor caracteristice programelor Ministerului Apărării.
Este evident că pentru a rezolva orice problemă care apare, în primul rând, se explorează capacitățile flotei existente. În cazul în care, dintr-un motiv oarecare, mijloacele existente nu corespund sarcinilor atribuite, sunt luate în considerare opțiuni pentru modificarea acestora, inclusiv crearea de etape suplimentare sau nave spațiale care să completeze funcțiile complexului spațial și rachetei la nivelul necesar. Decizia de a crea un nou vehicul de lansare se ia pentru a oferi parcului național de lansare câteva proprietăți noi sau pentru a crește eficiența acestuia, atât în ceea ce privește susținerea programului spațial național, cât și creșterea competitivității pe piața serviciilor de lansare.
În conformitate cu secvența procedurilor tehnice-sistem, procesul de creare a unui sistem de control începe cu o analiză a obiectivelor unui sistem de nivel superior (supersistem) și determinarea scopurilor pentru obiectul dezvoltat. Un exemplu de obiectiv de supersistem este crearea unei rachete și a unui complex spațial (RSC) pentru a susține un program spațial specific (de exemplu, crearea în SUA a RSC Saturn 5 - Apollo pentru a sprijini zborurile cu echipaj uman către Lună, crearea în URSS a RSC N1 - L3 pentru un scop similar), completarea vehiculelor de lansare a parcului național pentru a oferi o serie de programe promițătoare sau a înlocui un complex învechit). Scopurile creării RKK decurg din scopurile RKK-ului corespunzător, aflându-se la nivelul corespunzător al ierarhiei obiectivelor („arborele” obiectivelor).
Ca exemplu, luați în considerare programul de stat „Angara”, dezvoltat de Centrul Științific și Practic al Corporației de Stat, care poartă numele. Hrunicheva.
Scopul programului Angara este dezvoltarea unei familii de sisteme de rachete spațiale de diferite clase, superioare ca caracteristici tehnice și economice celor mai bine operate și create vehicule de lansare și destinate să rezolve probleme în interesul Ministerului Apărării. Federația Rusă, Programul Spațial Federal al Federației Ruse, precum și pentru utilizarea pe piața internațională a serviciilor spațiale pentru lansarea navelor spațiale comerciale.
Această familie de complexe trebuie să aibă:
Indicatori tehnici și economici mai înalți, precum și fiabilitate ridicată în comparație cu analogii străini existenți și nou dezvoltați;
Posibilitate de modificări ulterioare și, în primul rând, la crearea vehiculelor de lansare autohtone reutilizabile;
Adaptabilitate la schimbările în sarcinile îndeplinite în interesul statului și al pieței internaționale.
După definirea scopului în cadrul proiectării conceptuale, se dezvoltă o structură extinsă a mijloacelor tehnice pentru atingerea scopului formulat și se formează indicatori de calitate, care sunt, în primul rând, caracteristicile și limitările cantitative care determină cerințele pentru QRC ca întreg și fiecare dintre componentele sale de la nivelul următor. Pe baza rezultatelor proiectării conceptuale (externe), se elaborează o specificație tactică și tehnică (TTS) pentru următoarea etapă a ciclului de viață - etapa de dezvoltare, care este aprobată de șeful organizației - Clientul și industria Antreprenorului. Acest document formulează scopul detaliat al programului pentru această etapă de lucru, definește componența CRC și examinează suficient de detaliat atât cerințele tehnice și limitările pentru fiecare dintre componentele sale, cât și cerințele legate de organizarea muncii, asigurarea caracteristicilor operaționale și a indicatorilor economici și a calendarului de lucru.
În special, în programul Angara menționat, pe baza rezultatelor proiectării conceptuale, a fost elaborată o specificație tactică și tehnică pentru lucrări de dezvoltare (C&D), în care secțiunea privind scopul programului pentru această etapă de lucru conține trei prevederi:
Scopul cercetării și dezvoltării este de a crea treptat o navă spațială promițătoare cu o familie de vehicule de lansare bazată pe un singur modul de rachetă universal pentru a asigura accesul garantat al Federației Ruse în spațiul cosmic, independența acesteia în domeniul activităților spațiale, indiferent de natură. şi direcţia dezvoltării relaţiilor militaro-politice şi economice cu alte ţări.
Vehiculul de lansare Angara ar trebui să aibă sediul la cosmodromul Plesetsk. (Notă: ar trebui explorată posibilitatea lansării vehiculelor de lansare din cosmodromele Svobodny și Baikonur)
Nava spațială Angara este dezvoltată ca un complex cu dublă utilizare pentru lansări de nave spațiale în interesul Ministerului rus al Apărării, în cadrul Programului Spațial Federal și în cadrul programelor comerciale. Nava spațială este proiectată să lanseze diverse nave spațiale pe orbite circulare joase, medii, înalte și eliptice (inclusiv cele sincrone cu soarele, geostaționare, subpolare, semidiurne), precum și pe traiectorii de plecare către planetele Sistemului Solar.
Specificațiile tehnice formulează atât cerințele pentru sistemul de control în ansamblu, cât și pentru fiecare dintre componentele acestuia în conformitate cu structura complexului determinată în cadrul proiectului conceptual (vezi Fig. 9.1).
Mai jos, cu titlu de exemplu, sunt prezentate sub formă prescurtată și cerințele generale pentru vehiculele de lansare grele și cerințele pentru lansare și complexe tehnice formulate în acest document.
Cerințe generale pentru vehiculele de lansare
Capacitățile energetice ale unui vehicul de lansare de clasă grea (lansator cu o sarcină utilă) trebuie să asigure lansarea sarcinilor utile din cosmodromul Plesetsk, a căror listă aproximativă este dată într-un apendice special. În același timp, dezvoltatorul trebuie să găsească modalități de a realiza capabilitățile energetice ale vehiculului de lansare suficiente pentru a lansa:
Pe o orbită circulară cu o altitudine de 200 km și o înclinare de 63 de grade. sarcină utilă cu o greutate de 24,0 tone;
Pe o orbită circulară cu o altitudine de 2000 km și o înclinare de 63 de grade. sarcină utilă cu o greutate de 16 tone;
Pe orbită geostaționară cu o sarcină utilă de 3,5 tone.
Note:
1. Calculele capacităților energetice maxime ale vehiculului de lansare (lansatorul cu treapta superioară) pentru lansarea navelor spațiale pe orbitele lor de lucru trebuie efectuate ținând cont de zonele de impact identificate ale părților de separare ale vehiculului de lansare.
2. Calculele capacităților energetice ale unui vehicul de lansare (lansatorul cu vehicul de lansare) trebuie efectuate cu condiția ca rutele de lansare să nu treacă peste zonele dens populate ale Federației Ruse și teritoriul altor state.
3. În timpul proiectării preliminare, capacitățile energetice ale vehiculului de lansare cu sarcină utilă ar trebui evaluate pentru lansarea sarcinilor utile în orice punct al orbitei geostaționare în longitudine, către orbite circulare înalte (inclusiv semi-diurne, subpolare) și orbite foarte eliptice, precum și la traiectorii de plecare către planetele Sistemului Solar .
4. Evaluările capacităților energetice ale unui vehicul de lansare cu un corp superior pentru lansarea unei sarcini utile pe orbită geostaționară ar trebui efectuate pentru schemele tradiționale de lansare, pentru schemele cu tranziție bieliptică și folosind câmpul gravitațional al Lunii.
5. Probabilitatea ca capacitățile energetice ale LV și RB să fie suficiente pentru a îndeplini sarcinile de lansare (P suficient) trebuie să fie de cel puțin 0,9985.
Calculele trebuie efectuate cu privire la capacitățile energetice maxime ale vehiculului de lansare (lansatorul cu vehiculul de lansare) în timpul lansărilor lor din cosmodromele Svobodny și Baikonur.
Cerințe generale pentru TC și USK
USK și UTK ar trebui să fie create din condiția pregătirii și lansării garantate a lansatoarelor de rachete de clasă ușoară, medie și grea și să ofere:
Productivitatea medie anuală comună pentru pregătirea și lansarea a 10 lansatoare de rachete de clasă grea;
Timpul petrecut de USC în „Pregătirea nr. 1” este de cel puțin 5 zile.
La USC și UTK trebuie prevăzut un singur ciclu de pregătire pentru lansarea familiei ILV, care să prevadă combinarea timpului de pregătire al vehiculului de lansare și al navei spațiale.
Ca principală opțiune pentru crearea USC și UTK, ar trebui luată în considerare opțiunea bazată pe complexul de rachete spațiale Zenit, care se construiește la cosmodromul Plesetsk;
La dezvoltarea TC, USK și a sistemului de control automat al RKN PP, ar trebui să se folosească restanța complexelor dezvoltate anterior.
Complexul tehnic trebuie să asigure:
Efectuarea operațiunilor tehnologice de bază și auxiliare pentru primirea, monitorizarea și menținerea vehiculului de lansare în stare de pregătire, asamblarea, testarea etapelor individuale ale vehiculului de lansare, andocarea și verificarea vehiculului de lansare;
Efectuarea lucrărilor de reducere a pregătirii vehiculului de lansare (inclusiv la starea de livrare), primirea vehiculelor de lansare returnate de la complexul universal de lansare în cazul unei lansări eșuate;
Livrarea vehiculului de lansare de la MIK la depozitul complexului tehnic și înapoi.
Productivitatea TC pentru clasele LV (RKN) nu trebuie să fie mai mică decât productivitatea USK.
TC ar trebui să permită executarea simultană a operațiunilor de verificare și pregătire a vehiculelor de lansare (LV) de diferite clase la locurile de muncă de instruire și independența pregătirii LV (LV) la TC față de pregătirea și lansarea înainte de lansare a LV la SC.
Posturile de lucru pentru pregătirea vehiculelor de lansare (LV), precum și locurile de depozitare a vehiculelor de lansare (LV) la unitatea de antrenament trebuie să fie universale și destinate pregătirii și depozitării vehiculelor de lansare (LV) de clase ușoare, medii și grele.
USC trebuie să furnizeze:
Transport, testare, pregătire și lansare de lansatoare de rachete;
Parcarea pentru timpul necesar pe lansatoare alimentate și nealimentate cu ILV-uri de clasă ușoară, medie și grea în conformitate cu cerințele;
Golirea componentelor combustibilului în cazul unei porniri nereușite;
Siguranța principalelor structuri ale RKN în cazul unei explozii (incendiu) a RKN la centrul de control, sau la una dintre instalațiile de depozitare KRT sau la o instalație de alimentare cu gaz;
Controlul automatizat de la distanță al operațiunilor tehnologice și monitorizarea parametrilor echipamentelor tehnologice, sistemelor de bord ale vehiculului de lansare și navei spațiale în timpul pregătirii pentru lansare, lansare și scoaterea vehiculului de lansare din lansator în cazul unei lansări eșuate;
Evacuarea personalului echipajului de luptă în caz de situații de urgență la complex;
Filmarea automată și observarea televizată a proceselor tehnologice din complex, precum și înregistrarea video a imaginilor cu un dispozitiv „înghețare cadru” și legarea cadrelor la semnale de timp uniforme;
Monitorizarea concentrației admisibile de vapori și gaze în structurile complexului cu alarme luminoase și sonore;
Comunicare tehnologică (MSHS);
Alimentare autonomă pentru întreg ciclul de pregătire ILV
Pentru a crea un vehicul de lansare specific, cerințele cheie din Termenii de referință sunt cerințele privind energia, caracteristicile operaționale și economice. Mai jos este o compoziție aproximativă a unor astfel de caracteristici.
Caracteristicile energetice.
Caracteristicile energetice înseamnă cantitatea de masă a sarcinii utile lansată pe o orbită dată. Datorită faptului că pentru diferite nave spațiale sunt date orbite de diferite înălțimi și înclinații, caracteristicile energetice sunt de obicei normalizate pentru o anumită orbită convențională, de exemplu, una standard (H = 200 km, i = 90 de grade).
Luând în considerare caracteristicile de proiectare și scopul unui anumit tip de SV, care determină schema de lansare a sarcinii utile, una sau mai multe dintre următoarele orbite de lansare pot fi specificate în TTZ:
Deschis cu valoare perigeu negativă
Circular cu o înălțime și o înclinare date
Eliptică cu un apogeu și perigeu dat
Tranziție la GSO
Geostaționară
Solar-sincron cu o înălțime și înclinare date
Traiectorii de plecare spre orbitele planetelor sistemului solar
Un set de mai multe orbite de lansare pentru SV-uri universale.
Când se introduce într-o orbită deschisă, TTZ setează de obicei impulsul de viteză necesar pentru a transfera sarcina utilă pe orbita de lucru, care este implementat folosind sistemul de propulsie al navei spațiale sau folosind unitatea de după injecție.
La lansarea sarcinilor utile pe orbite de înaltă energie, schema de lansare este specificată în TTZ (apogeu, perigeu etc., număr de impulsuri de transfer etc.).
Pentru treptele orbitale reutilizabile, TTZ specifică mărimea impulsului de viteză necesar pentru deorbitare, precum și magnitudinea manevrei laterale în timpul coborârii de pe orbită.
Caracteristici de performanta.
Caracteristicile operaționale includ caracteristici asociate cu pregătirea și lansarea SRV și pentru SRV reutilizabil, de asemenea, cu întreținerea între zbor. În primul rând, acestea sunt caracteristici temporare, care includ următoarele:
Timpul transportului SRV de la uzina de producție la cosmodrom;
Este timpul să pregătim răspunsul de urgență la complexele tehnice și de lansare
Timpul de pornire al SRV de la diferite grade de pregătire și maxim
durata SRV fiind în aceste stări de pregătire,
momentul lansării PG-ului pe o orbită dată;
Timp între zboruri pentru întreținerea SRV reutilizabilă,
Necesitatea asigurării unei întâlniri rapide pe orbită pentru operațiuni de întreținere, alimentare și mai ales de salvare impune anumite cerințe privind alimentarea cu energie și alte caracteristici operaționale ale vehiculelor de lansare. Pentru etapele SRV reutilizabile, timpii de coborâre și aterizare sunt specificati în TTZ. Cerințele de fiabilitate sunt stabilite de probabilitatea lansării cu succes a SG pe o orbită dată. Pentru vehiculele de salvare cu echipaj, se precizează, în plus, probabilitatea de asigurare a siguranței echipajului, ținând cont atât de fiabilitatea sistemului de salvare în ansamblu, cât și a mijloacelor de salvare (SAS, cabină de evacuare etc.). În plus, TTZ poate specifica fiabilitatea sistemelor și unităților individuale și, în primul rând, fiabilitatea telecomenzii, inclusiv luând în considerare sistemul de protecție în caz de urgență (EPS).
Caracteristicile economice ale Vietnamului.
Caracteristicile economice sunt determinate de elementele de cost pentru programul de lansare, inclusiv:
Cost de dezvoltare (Inclusiv costul de testare) - ;
Costul producției - ;
Cost operational - .
Costul dezvoltării și testării este practic independent de numărul total de lansări din program. Cu un număr mic de lansări, costurile acestor articole sunt decisive, ceea ce necesită simplificarea procesului de dezvoltare a unui SRV prin reducerea rezonabilă a unui număr de caracteristici de bază.
Cu un număr mare de lansări în program, ponderea costurilor totale pentru producție și operare crește, în timp ce, în același timp, costurile pentru producția fiecărei instanțe a SRV și funcționarea acestuia în timpul unei lansări unice scad. Acest lucru necesită o reducere a costului unitar al eliminării GES, de exemplu, prin utilizarea reutilizabilă a CPW.
Din această listă destul de mare de caracteristici, o listă mai scurtă, numită caracteristici de performanta si include:
Gama de parametri ai orbitei de destinație (înălțimi de perigeu și apogeu,
dispozitie);
Masa sarcină utilă corespunzătoare anumitor parametri ai orbitei de destinație;
Precizia atribuirii determinată de răspândirea admisă
parametrii orbitei;
Răspândirea permisă în timpul de inserare a orbitei;
E timpul să pregătim și să implementăm lansarea.
Literatură
1. Serdyuk V.K., Tolyarenko N.V., Khlebnikova N.N. Vehicule pentru susținerea programelor spațiale / Ed. Mishina V.P.//Rezultatele științei și tehnologiei: seria Rocket Science and Space Technology. M.: VINITI. 1990. Volumul 11. 276 p.
2. Serdyuk V.K., Tolyarenko N.V. Vehicule de transport interorbital / Ed. Konstantinova M.S.// Rezultatele științei și tehnologiei: seria Rocket Science and Space Technology. M.: VINITI. 1989. Volumul 10. 282 p..
3. Vehicule de lansare (V.A. Alexandrov, V.V. Vladimirov, R.D. Dmitriev, S.O. Osipov; Editat de S.O. Osipov - M.: Voenizdat, 1981. -315 p.
4. Introducere în ingineria aerospațială: manual. Manual / V.N. Kobelev,
A.G.Milovanov, A.E. Volhonski; Editat de V.N. Kobeleva; MSATU. M.,
A. S. Nosov
adnotare
Bazele teoretice și experimentale pentru crearea unei acționări cu un actuator bazat pe un angrenaj cu șurub cu role planetare sunt conturate pentru a îmbunătăți acuratețea reproducerii unei anumite legi de mișcare și a caracteristicilor de viteză ale elementelor de acționare ale echipamentelor tehnologice și ale sistemelor tehnice de rachetă și rachetă. -complexe spațiale și în timpul testării complexe a rachetelor de masă mare. Este prezentat un model matematic al unei acționări electromecanice controlate pentru echipamente speciale de montare și andocare. Au fost efectuate teste, pe baza cărora se poate concluziona că pentru a crea o acționare electromecanică de înaltă precizie este necesară utilizarea unei transmisii cu un spațiu mai mic între elementele de împerechere, precizie ridicată și funcționare fiabilă. Sunt descrise un nou design cu șurub cu role planetare și avantajele utilizării unui motor pas cu pas. Modelarea matematică a unei acționări electromecanice cu o transmisie cu șurub cu role planetară cu testare pe o machetă a unui ansamblu și a unui tilter de andocare va face posibilă crearea unei acționări electromecanice cu caracteristici tehnice și operaționale îmbunătățite pentru înclinarea capului spațial al unui super. -rachetă de clasă grea și vehicul de lansare spațială.
Cheie. cuvinte
Echipamente de montare și andocare; actionare electromecanica; antrenare cu șurub cu role; model matematic; teste
Bibliografie
1. Biryukov G.P., Manaenkov E.N., Fadeev A.S. Echipamente tehnologice ale complexelor de rachete domestice și spațiale: manual. manual pentru universități. M.: Restart, 2012. 599 p.
2. Nosov A.S. Metodologie de fundamentare a alegerii structurii, compoziției și parametrilor acționării folosind o transmisie cu șurub cu role planetară, cu precizie și fiabilitate sporită a funcționării // Buletinul Institutului de Aviație din Moscova. 2016. T. 23, Nr. 1. P. 170-176.
3. Nosov A.S. Acționare electromecanică de putere folosind o transmisie cu șurub cu role planetară de precizie sporită // Buletinul Institutului de Aviație din Moscova. 2015. T. 22, Nr. 4. P. 100-107.
4. Kozyrev V.V. Proiectări ale angrenajelor cu șurub cu role și metode de proiectare a acestora: manual. indemnizatie. Vladimir: Universitatea de Stat Vladimir, 2004. 101 p.
5. Petrenko A.M. Mecanisme speciale cu șuruburi în motorizări: manual. indemnizatie. M.: Institutul de Automobile și Autostrăzi din Moscova, 1997. 86 p.