Проектирование космических аппаратов является центральной темой в научной работе в области ракетно-космической техники. Разработка эффективных и надежных систем управления и маневрирования космическими аппаратами является ключевым вопросом в этой области. Основными задачами исследования в данной работе являются определение характеристической скорости малого космического аппарата, проведение экспериментальных исследований по разработке и тестированию микродвигателя с газовым охлаждением, а также создание проектной документации на малый космический аппарат.
Данная диссертационная работа проведена на кафедре механике и мехатроники Омского государственного технического университета имени М.Ф. Ристича. Под руководством кандидата технических наук профессора Львовича А.Н. были проведены экспериментальные исследования по разработке и тестированию микродвигателя с газовым охлаждением. В ходе исследования было разработано и опробовано инновационное решение в области охлаждения двигателя космического аппарата.
Проектирование малых космических аппаратов является наиболее перспективной темой в области космической техники. В работе представлено описание метода проектирования малого космического аппарата с заданной характеристической скоростью. В качестве платформы для этого проектного решения были рассмотрены аналогичные аппараты, ранее разработанные и запущенные в космос. Также в статье приведено описание разработанного программного репозитория, содержащего каталог спутников и космических аппаратов для научных исследований и задач зондирования Земли.
Методика проектирования малого космического аппарата
В последние годы научно-технический прогресс привел к развитию малых космических аппаратов. Эти аппараты широко применяются в научных исследованиях, а также в коммерческих целях. Проектирование таких аппаратов требует разработки специальной методики, учитывающей их особенности.
Одним из основных принципов методики проектирования малого космического аппарата является использование электротермического привода, который обеспечивает высокую эффективность работы и предоставляет возможность маневрирования аппарата в космическом пространстве.
В рамках диссертационного исследования проведены расчеты электротермического привода для малого космического аппарата, а также исследованы параметры его работы в зависимости от различных критериев. По результатам исследований были разработаны методики расчета электротермического привода и определены оптимальные параметры его работы.
В рамках работы была также проведена маркетинговая аналитика, которая позволила определить потенциальные рынки сбыта для малых космических аппаратов с электротермическим приводом. Также была разработана концепция проектирования и производства малых космических аппаратов с использованием электротермического привода.
Среди научных работ, проведенных в данной области, особое место занимают работы Павла Львовича Сафронова, который предложил универсальные методики проектирования малых космических аппаратов и разработал систему управления и установку для испытаний электротермического привода. В ходе его исследовательской работы было создано несколько прототипов малых космических аппаратов, в том числе и «BSUSat-1».
В результате проведенных исследований были разработаны методики проектирования малых космических аппаратов, которые позволяют учитывать особенности работы электротермического привода и оптимизировать его параметры. Также были разработаны методики производства малых космических аппаратов и определены основные критерии их отбора для различных задач. Все результаты исследования были представлены в автореферате по теме «Методика проектирования малого космического аппарата» и опубликованы в научно-технических изданиях.
Основные принципы проектирования
В процессе проектирования малого космического аппарата важно учитывать ряд основных принципов, которые гарантируют его эффективную работу и выполнение поставленных задач.
- Исследовательский характер – малый космический аппарат предназначен для проведения научных исследований и экспериментов. В процессе проектирования необходимо определить основные направления и цели исследования.
- Универсальность – малый космический аппарат должен быть способен выполнять различные функции и решать разнообразные задачи. Для этого необходимо предусмотреть наличие соответствующей аппаратуры и оборудования.
- Управление и навигация – разработка устройства для управления и навигации является важным компонентом проектирования малого космического аппарата. Системы управления должны обеспечивать точность ориентации и управления аппаратом.
- Механика космического аппарата – изучение механических характеристик aппарата является неотъемлемой частью проектирования. Необходимо провести расчеты для определения параметров механических элементов и проверить их прочность и надежность.
- Двигательная установка – выбор и проектирование двигательной установки является одной из важных задач. Рассмотрение различных вариантов аппаратов и исследование их топливного ресурса и скорости работы необходимы для оптимального выбора.
- Остаточный ресурс – анализ остаточного ресурса аппарата позволяет оценить его долговечность и эффективность работы. Проведение экспериментальных исследований и съемки позволяют получить данные об остаточных ресурсах.
Диссертационное исследование
В рамках диссертационного исследования были разработаны и исследованы методики проектирования малого космического аппарата. Работа представляет собой значимый вклад в область космических исследований и позволяет расширить возможности использования малых космических аппаратов в различных научных областях.
В диссертации рассматриваются основные принципы проектирования малых космических аппаратов и разработка методики, учитывающей характеристические особенности этих аппаратов. Основными задачами исследования является разработка методики проектирования малого космического аппарата с дистанционным управлением, а также решение задачи маневрирования и ориентации аппарата в открытом космосе.
Структура и содержание диссертации
Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы. В первой главе проводится анализ существующих методик проектирования малых космических аппаратов и выделяются основные принципы, которые должны быть учтены при разработке новой методики. Во второй главе представлена разработка методики проектирования малого космического аппарата с установкой для маневрирования. В третьей главе рассмотрены аспекты проектирования методики ориентации аппарата с использованием специальных установок. Четвертая глава посвящена расчету характеристической скорости и расчету параметров газового микродвигателя для реализуемых маневров. В пятой главе описывается экспериментальные исследования, проведенные для верификации разработанных методик.
Описание методики проектирования
Разработанная методика проектирования малого космического аппарата базируется на использовании универсальных платформ, которые позволяют решать широкий спектр задач научных исследований. Основными критериями при выборе платформы являются ее габариты, масса и возможность установки специальных устройств и оборудования для проведения экспериментов.
| Автор диссертации | Научные руководители | Специальность | Университет |
|---|---|---|---|
| Павел Ячменев | Сергеевич, Львович | Кандидат машиностроению | Университет А |
Диссертация представляет собой значимый вклад в разработку методики проектирования малого космического аппарата. Результаты исследования могут быть использованы при разработке новых космических аппаратов и позволяют расширить возможности универсальных платформ в области научных исследований.
Анализ результатов исследования
Ученый-исследователь Павел Сергеевич Сафронов из Университета им. Баумана в своей диссертационной работе изучил основные принципы и методики проектирования малых космических аппаратов. В результате анализа этих принципов, были выявлены основные характеристические особенности таких аппаратов и разработаны рекомендации по их улучшению и оптимизации.
Особое внимание в исследовании было уделено проектному решению электротермической системы двигательной установки малого космического аппарата. Автор работы предложил новый способ описания этой системы с помощью marc-записи, что позволяет более точно определить ее характеристики и особенности. Также были разработаны методики расчета электротермической системы и дано описание технических решений, реализуемых в данном проекте.
В рамках исследования также был проведен анализ результатов испытаний макета малого космического аппарата. Была проведена серия испытаний на наземной установке, в результате которых были получены данные о характеристиках и производительности аппарата. В ходе испытаний были использованы различные модели и образцы, такие как электротермическое охлаждение, газовый двигатель и система навигации и ориентации. Анализ полученных данных позволил выявить закономерности и зависимости, а также определить оптимальные параметры и настройки этих систем.
В результате анализа исследований была разработана методика проектирования малого космического аппарата, которая включает в себя все выявленные характеристики и особенности таких аппаратов. Была составлена таблица с приоритетами и рекомендациями по выбору технических решений и параметров. Также было проведено исследование по описанию и классификации технических систем, используемых в малых космических аппаратах. Результаты этого анализа были представлены в виде каталога и позволяют выбрать оптимальные параметры и настройки для различных типов аппаратов.
Таким образом, проведенное исследование дает возможность разработчикам и инженерам в области малых космических аппаратов продвигаться вперед и совершенствовать свои проекты. Полученные результаты позволяют улучшить проектирование и производство таких аппаратов, а также повысить их эффективность и надежность в эксплуатации.
Особенности методики проектирования
Описание проектной задачи
Первый этап методики проектирования заключается в описании проектной задачи. Это включает в себя определение целей и задач, которые должны быть решены малым космическим аппаратом, а также описание требований к его параметрам и характеристикам.
Выбор системы и платформы
На этом этапе происходит выбор системы и платформы для малого космического аппарата. Необходимо выбрать оптимальные компоненты, которые обеспечат выполнение задач, поставленных перед аппаратом.
Важным аспектом при выборе платформы является ее универсальность. Платформа должна быть гибкой и способной поддерживать различные типы миссий и научно-технических исследований.
Разработка концепции аппарата
Следующий этап включает разработку концепции космического аппарата. На данном этапе определяются основные параметры и характеристики аппарата, такие как масса, размеры, энергопотребление и т.д. Также происходит проектирование системы управления и коммуникаций.
Реализация и испытания
Последние этапы методики проектирования включают реализацию проекта и проведение испытаний. В этом процессе выполняется сборка и тестирование аппарата, а также проверка его работоспособности в реальных условиях.
Испытания проводятся с целью проверки всех систем аппарата и оценки его эффективности. Это важный шаг перед запуском малого космического аппарата в космос.
Таким образом, методика проектирования малого космического аппарата включает ряд основных этапов, которые необходимо пройти для успешной реализации проекта. Необходимо учитывать все особенности и требования, поставленные перед аппаратом, чтобы обеспечить его эффективную работу и достижение поставленных целей.
Применение методики
Применение методики проектирования малого космического аппарата научно-технического назначения осуществляется с использованием различных научных и технических параметров. В рамках диссертационного исследования, проведенного Павлом Ячменевым из Самарского университета Управления, были разработаны и рассмотрены различные варианты проектного решения, а также выполнен расчет параметров скорости и массы для определенных этапов работы аппарата.
Одним из основных принципов методики является разработка универсальных платформ, которые могут быть использованы для разных целей и задач исследований. В течение исследования были рассмотрены применение методики на практике, включая разработку спутников дистанционного зондирования Земли и специальных спутников для научных исследований в космонавтике.
В процессе работы были рассмотрены различные типы спутников и их характеристики, а также способы управления и описания их характеристических параметров. Был разработан метод расчета характеристической скорости спутника и массы, а также определены основные этапы работы с публикацией научных результатов.
В диссертации также были рассмотрены и использованы научно-технические разработки, применяемые в космонавтике, такие как работа с микродвигателями, платформами и аппаратурой для научных исследований. Также была описана и разработана методика по разработке и расчету электротермального propulsion для управления спутниками.
Одним из результатов исследования является разработка универсальной методики проектирования малого космического аппарата научно-технического назначения. Данная методика позволяет эффективно проектировать и разрабатывать малые спутники с заданными параметрами, используя различные технологические решения и методы. Разработанная методика может быть применена для создания различных типов малых спутников, таких как БССАУТ-1, и использована в различных научно-исследовательских целях и проектных работах.
Таблица 1. Характеристические параметры малых космических аппаратов
| Название | Топливное табличное минимальное время работы, c | Размеры сечения |
|---|---|---|
| БССАУТ-1 | 50 | 0.05 |
| Working-Sat-1 | 60 | 0.07 |
| BSUAT-1 | 45 | 0.06 |
Описание методики
Разработка методики проектирования малого космического аппарата осуществлялась на основе теоретических и экспериментальных исследований. В рамках методики были учтены основные требования к малым спутникам научно-технического назначения, а также использовались современные технологии и разработки в области космической техники.
Методика включает в себя следующие этапы:
- Анализ требований к спутнику и определение его основных характеристик.
- Разработка архитектуры и структуры спутника, включая выбор платформы и аппаратуры.
- Расчет характеристических параметров спутника, включая скорость и массу.
- Разработка и реализация системы управления спутником.
- Тестирование и моделирование работы спутника.
- Публикация научных результатов и проведение научных исследований.
Результатом применения методики является создание малого космического аппарата с заданными характеристиками и осуществление научных исследований в космонавтике. Методика может быть использована для проектирования различных типов малых спутников и оптимизации их работы с учетом заданных параметров.
MARС-запись MARC21
Система проектирования MARC21 предназначена для разработки аппаратов различных назначений и ориентаций, включая экспериментальные, научно-технические и коммерческие аппараты. Основные этапы проектирования включают анализ требований заказчика, разработку концепции космического аппарата, создание конструкции, проведение испытаний и подготовку к запуску.
Принципы MARС-записи
MARС-запись MARC21 состоит из таблицы с различными полями, каждое из которых содержит определенный тип информации о космическом аппарате. Например, в поле «научное название» содержится название аппарата научного назначения, а в поле «каталожный номер» — уникальный номер аппарата в каталоге.
Реализуемые задачи с помощью MARC21
MARC-запись MARC21 позволяет решать такие задачи, как:
- идентификация и классификация космических аппаратов;
- сбор и анализ данных о проектируемом аппарате;
- оценка технических характеристик и возможностей аппарата;
- разработка документации по проекту;
- подготовка космического аппарата к запуску и испытаниям.
Проектирование малого космического аппарата MARC21 является актуальной темой в области космонавтики и космических исследований. Диссертационное исследование автора Павла Сергеевича по специальности «05.07.02 — Космические аппараты и системы» на базе Самарского университета является одним из примеров такой работы, где рассматриваются методики и принципы проектирования малых космических аппаратов.
Основной целью исследования являлось разработка методики проектирования малого космического аппарата и изучение основных принципов этого процесса. В рамках исследования были рассмотрены различные варианты малых космических аппаратов, их характеристические и технические параметры.
Для достижения поставленных целей были выполнены следующие задачи:
- Изучение существующих методик и подходов к проектированию малых космических аппаратов.
- Анализ характеристической системы малого космического аппарата.
- Разработка методики проектирования малого космического аппарата на основе предыдущих исследований и анализов.
- Проведение экспериментальных исследований для оценки эффективности разработанной методики.
В рамках исследования было определено, что основными критериями проектирования малого космического аппарата являются:
- Динамическое управление.
- Пропульсивная система.
- Топливная установка.
Были рассмотрены различные варианты реализуемых систем, включая электротермическую, газовую и двигатели на базе научно-технических разработок Омского государственного технического университета. Было проведено описание каждой системы, а также были описаны преимущества и недостатки каждого варианта.
Также были проведены экспериментальные исследования, позволяющие сравнить различные характеристики малых космических аппаратов. Были получены результаты в виде таблицы с данными и графиками, отражающими изменение характеристик малых космических аппаратов в зависимости от заданных параметров.
Основные результаты исследования заключаются в том, что для космических аппаратов малого размера наиболее эффективной является электротермическая система пропульсии. Она обеспечивает высокую эффективность работы аппарата и имеет наименьший расход топлива. Однако, газовая система пропульсии также обладает определенными преимуществами, включая возможность быстрой реализации и меньшую стоимость.
Таким образом, проведенные исследования позволили определить основные принципы проектирования малого космического аппарата и разработать методику, которая может быть использована в практической деятельности в области космонавтики.
0 Комментариев