ТЕХНІЧНА МЕХАНІКА
ISSN 1561-9184 (друкована версія), ISSN 2616-6380 (електронна версія)

ГОЛОВНА    ПРО ЖУРНАЛ    РЕДКОЛЕГІЯ    АВТОРАМ    ПОТОЧНИЙ ВИПУСК    АРХІВ    КОНТАКТИ

УДК 629.78

Технічна механіка, 2022, 3, 75- 84

МОДЕЛІ ДЛЯ ОЦІНКИ МАСИ КОСМІЧНОЇ ІНДУСТРІАЛЬНОЇ ПЛАТФОРМИ ТА ЇЇ МОДУЛІВ

DOI: https://doi.org/10.15407/itm2022.03.075

Палій О. С.

Палій О. С.
Інститут технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України,
Україна

      Мета статті – розробка моделей для оцінки маси космічної індустріальної платформи та її модулів. На початковому етапі розробки нового космічного апарата існує обмежений набір вихідних даних. Щодо космічної індустріальної платформи такими є: склад основних та допоміжних модулів; параметри технологічних процесів, що реалізуються на платформі (рівень вакууму та невагомості, енергетична потужність обладнання тощо); склад технологічного обладнання для виробництва на індустріальній платформі. Особливістю проєктування індустріальної платформи є те, що практично відсутні теоретичні роботи, що пов’язані з вибором параметрів платформи і логікою її проєктування на етапі концептуального проєктування. Процес проєктування в даній роботі розглядається стосовно до етапу концептуального проєктування. Цей етап характеризується тим, що про систему, що розробляється, відомо лише загальне уявлення про її компоновку, про типи передбачуваних основних службових систем, про деякі вихідні дані та параметри технологічних процесів, що планується реалізувати на платформі. Процес проєктування нової складної космічної системи, до якої належить індустріальна платформа, представляє собою багаторівневий ітераційний і оптимізаційний процес, під час якого визначаються і уточнюються її характеристики і масове зведення. Розроблено модель для оцінки маси індустріальної платформи та її модулів, при розробці якої проведено декомпозицію платформи і її складових до рівня елементів системи. Проведено статистичний аналіз масових часток бортових систем космічних апаратів. Визначено середні показники часток мас із досліджуваної вибірки космічних апаратів та їх відповідні показники розсіяння (дисперсія, середнє квадратичне відхилення). Для середніх показників і дисперсії визначено довірчі інтервали з надійною імовірністю 99,9 відсотка. Подальші дослідження з проєктування космічних індустріальних платформ планується проводити з урахуванням визначених масових часток систем супутників з урахуванням відповідних довірчих інтервалів, а саме мінімально і максимально можливих мас для тієї чи іншої системи.
     

космос, концептуальне проєктування, індустріальна платформа, модуль, вагова модель, статистичні показники

1. Алпатов А. П., Горбулин В. П. Космические платформы для орбитальных промышленных комплексов: проблемы и перспективы. Вісн. НАН України. 2013. № 12. С. 26–39. https://doi.org/10.15407/visn2013.12.026

2. Palii O. S. State of the art in the development of orbital industrial platforms. Teh. meh. 2021. No. 3. P. 70– 82. https://doi.org/10.15407/itm2021.03.070

3. Палій О. С. Класифікація технологічних процесів за їхньою реалізацією на космічній індустріальній платформі. Технічна механіка. 2022. № 2. С. 123–136. https://doi.org/10.15407/itm2022.02.123

4. Fortescue P., Stark J., Swinerd G. Spacecraft systems engineering. Fourth edition. John Wiley & Sons Ltd, Chichester, 2011. 724 p. https://doi.org/10.1002/9781119971009

5. Larson W. J., Wertz J. R. Space Mission Analysis and Design. Third edition. El Segundo, California: Microcosm Press, 2005. 976 p.

6. Лебедев А. А., Баранов В. Н., Бобронников В. Т. и др. Основы синтеза систем летательных аппаратов. М.: Издательство МАИ, 1996. 444 с.

7. Проектирование и испытание баллистических ракет. Под редакцией В. И. Варфоломеева и М. И. Копытова. М.: Воениздат, 1970. 392 с.

8. Козлов Д. И., Аншаков Г. П., Агарков В. Ф. и др. Конструирование автоматических космических аппаратов. М.: Машиностроение, 1996. 448 с.

9. Чеботарев В. Е., Косенко В. Е. Основы проектирования космических аппаратов информационного обеспечения. Красноярск: Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т., 2011. 488 с.

10. Brown. Ch. D. Elements of spacecraft design. Published by American Institute of Aeronautics and Astronautics, 2002. 610 p.

11. NASA Systems engineering handbook. NASA SP-2016-6105 Rev2 supersedes SP-2007-6105 Rev 1 dated December, 2007. 297 p. URL: https://nasa.gov/sites/default/files/atoms/files/nasa_systems_engineering_handbook_0.pdf (last accessed 28.07.2022).

12. ECSS-E-ST-10C Rev.1. Space engineering: System engineering general requirements. Valid since 15 February 2017. Noordwijk, The Netherlands: ECSS Secretariat ESA-ESTEC Requirements & Standards Division, 2017. 116 p. URL: https://ecss.nl/standard/ecss-e-st-10c-rev-1-system-engineering-general-requirements-15-february-2017/ (last accessed 28.07.2022).

13. Гущин В. Н. Основы устройства космических аппаратов. М.: Машиностроение, 2003. 272.

14. Siciliano B., Khatib O. Springer Handbook of Robotics. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2016. 2259 p. https://doi.org/10.1007/978-3-319-32552-1

15. Сыромятников В. С. Стыковочные устройства космических аппаратов. М.: Машиностроение, 1984. 216 с.

16. Fense W. Automated Rendezvous and Docking of Spacecraft. Cambridge: Cambridge University Press, 2003. 517 p. https://doi.org/10.1017/CBO9780511543388

17. Толяренко Н. В. Основы проектирования орбитальных станций. М.: Издательство МАИ, 1994. 64 с.

18. Пугаченко С. Е. Проектирование орбитальных станций. М: МГТУ им. Баумана, 2009. 175 с.

19. Dorsey J. T. Dynamic characteristics of power-tower space stations with 15-foot truss bays: NASA Technical Memorandum. URL: https://ntrs.nasa.gov/api/citations/19860016885/downloads/19860016885.pdf (last accessed 20.07.2022).

20. Куренков В. И., Салмин В. В., Прохоров А. Г. Методика выбора основных проектных характеристик и конструктивного облика космических аппаратов наблюдения. Самара: Издательство СГАУ, 2007. 160 с.

21. Сафронов С. Л., Ткаченко И. С., Иванушкин М. А., Волгин С. С. Современные подходы к созданию малых космических аппаратов дистанционного зондирования Земли на базе унифицированных платформ. Самара: Изд-во Самарского университета, 2019. 276 с.

22. Шевцов В. Ю. Проектування космічних апаратів: конспект лекцій. Д.: РВВ ДНУ, 2008. 100 с.

23. Pathak P. N. A statistical analysis of weight and cost parameters of spacecraft with special reference to «Aryabhata». Proc. Indian Acad. Sci. 1978. Vol. C 1, No. 3. P. 303–312. https://doi.org/10.1007/BF02842878

24. AE1222-II: Aerospace Design & Systems Engineering Elements I. Part: Spacecraft (bus) design and sizing. URL: http://www.fisme.science.uu.nl/woudschotennatuurkunde/verslagen/Vrsl2013/lezingen/za-Zandbergen/Reader%201222%20-%20Spacecraft%20Design%20(total)_%202013-2014_v2.pdf (last accessed 28.07.2022).

25. Alpatov A. Р., Kravets Vik. V., R Kravets Vol. V., Lapkhanov E. O. Verification of analytical antiderivatives forms using correlation analysis for mechanical problems. Teh. meh. 2022. No 1. P. 26–35. https://doi.org/10.15407/itm2022.01.026

Copyright (©) 2022 Палій О. С.

Copyright © 2014-2022 Технічна механіка