Том 23, № 4 (2022)

Статьи

Концепция орбитального обслуживания для разработки космической системы следующего поколения и ее ключевые технологии

Разумный Ю.Н., Баранов А.А., Агравал Б., Дула А.М., Крайзель Й., Купреев С.А., Спенсер Д.Б., Разумный В.Ю., Ясака Т.

Аннотация

За последние годы многие компании и национальные агентства в разных странах были вовлечены в разработку различных технических аспектов орбитального обслуживания. Описан опыт орбитального обслуживания в США и России. Рассматривается проблема орбитального обслуживания в целом. Показано, что орбитальное обслуживание относится к развитию космической инфраструктуры следующего поколения и решение проблемы орбитального обслуживания в значительной степени предопределяет характеристики космических систем следующего поколения. Для реализации орбитального обслуживания выделяются два одинаково важных направления: 1) обеспечение работоспособности спутников; 2) создание систем непосредственного обслуживания. Реализация каждого направления включает в себя широкий спектр разработок. В первом случае нужно учитывать возможность стыковки с обслуживаемым спутником, гарантированный доступ к компонентам спутника, блочно-модульную структуру обслуживаемого спутника, стандартизацию аппаратного обеспечения и разъемов и т. д. Реализация второго направления варьируется от разработки методов обслуживания и систем обслуживания до спутниковых орбит и оптимизации группировки. Представлены существующие и перспективные ключевые технологии для исправного обслуживающего спутника. Показано, что экономическая выгода орбитального обслуживания должна тщательно обосновываться с глобальной точки зрения с учетом особенностей будущей космической инфраструктуры. Обслуживание позволяет продлить срок службы спутников, снизив таким образом стоимость жизненного цикла, более того - создавать совершенно новые системы и миссии. Эти эффекты могут быть достигнуты не только посредством дозаправки или ремонта спутников, но и за счет коррекции их орбит. Предлагаемое орбитальное обслуживание создает перспективу создания коммерческой сети обслуживания и удаления мусора, сформированной на той же технологической базе, что, однако, представляет собой отдельные технологические проблемы, которые тесно связаны с орбитальным обслуживанием.

Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Инженерные исследования. 2022;23(4):269-282
pages 269-282 views

Компланарная многовитковая встреча на околокруговой орбите с помощью двигателей малой тяги

Баранов А.А., Оливио А.П.

Аннотация

Описан алгоритм, позволяющий рассчитать параметры маневров, исполняемых на нескольких витках двигателем малой тяги, обеспечивающих перелет активного космического аппарата в заданную окрестность целевого космического объекта. Движение происходит в окрестности круговой орбиты. При решении задачи используются линеаризованные уравнения движения. Влияние нецентральности гравитационного поля и атмосферы не учитываются. Определение параметров маневров происходит в три этапа. На первом и третьем этапах параметры импульсного перехода и перехода, выполняемого двигателем малой тяги, определяются аналитически. На втором этапе распределение маневрирования между витками, обеспечивающее решение задачи встречи, осуществляется перебором по одной переменной. Данный метод решения задачи прост и гарантирует высокую надежность определения параметров маневров, что позволяет использовать его на борту космического аппарата. Исследуется зависимость суммарной характеристической скорости решения задачи встречи от числа витков перелета и величины тяги двигателя.

Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Инженерные исследования. 2022;23(4):283-292
pages 283-292 views

Исследование теплофизических характеристик органической эмульсии

Баринов Д.Я., Шорстов С.Ю.

Аннотация

Для подбора нагревательного и холодильного оборудования, а также оптимизации компонентов производственной линии, предназначенной для переработки мясных полуфабрикатов, требуется детальная информация о зависимостях основных характеристик выпускаемой продукции. К таким характеристикам относятся физико-механические, теплофизические, технологические и мн. др. В исследовании приводятся методические основы измерений, подходы к подготовке образцов и результаты экспериментального изучения теплопроводности и удельной теплоемкости органической эмульсии. Проанализированы методы и лабораторное оборудование для проведения измерений с учетом объекта исследований. Особенностью изучаемого образца является переменный фракционный состав, а также наличие жидкой фазы в виде воды. Это приводит к невозможности использовать стандартные серийно выпускаемые оправки для образцов. Для исследования характеристик органической эмульсии выбраны метод стационарного теплового потока и метод дифференциальной сканирующей калориметрии. В результате установлен характер измерения удельной теплоемкости и теплопроводности в диапазоне температур от -5 до 90 °С. Удельная теплоемкость образца изменяется от 2800 до 4410 Дж/(кг·К), при этом наблюдался фазовый переход кристаллизации/плавления водяной фазы. Для его исключения использовался метод аппроксимации. Значения теплопроводности изменяются от 0,28 до 0,49 Вт/(м·К).

Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Инженерные исследования. 2022;23(4):293-301
pages 293-301 views

Оптимизация конструкции лопаток турбин при производстве методами аддитивных технологий

Ерошенко В.О., Малькова М.Ю., Задиранов А.Н., Мещеряков А.В., Горбани С.

Аннотация

Анализируются способы оптимизации процесса производства лопаток турбин методами аддитивных технологий с учетом факторов внешнего и внутреннего воздействия на готовое изделие, определяются параметры изготовления детали, а также технико-технологические аспекты ее аддитивного изготовления. Обоснованность данного комплексного подхода заключается в сложности производства и экстремальности эксплуатации самой детали, что приводит к невозможности точно оценить продолжительность периода эксплуатации готового изделия. Цель работы - определение оптимальных характеристик процесса аддитивного производства лопатки газотурбинного двигателя. Возможность аддитивного производства лопаток турбин с точными конечными характеристиками позволит производить деталь высокого качества с прогнозируемым эксплуатационным процессом. Разработаны рекомендации по критериальному и алгоритмическому сопровождению процесса оптимизации изготовления лопатки газотурбинного двигателя. По результатам проведенных исследований сделан вывод о том, что в качестве основного критерия оптимизации формы лопатки газотурбинного двигателя необходимо принять сохранение постоянного расстояния между соответствующими граничными точками сечений лопаток. Следовательно, эффективнее и целесообразнее оптимизировать не форму лопатки, а композит, из которой она изготовлена.

Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Инженерные исследования. 2022;23(4):302-310
pages 302-310 views

Физико-химические свойства инновационных и высококачественных марок бензина

Ходяков А.А., Хлопков С.В., Асоян А.Р., Истомин Д.В., Алибекова Д.Р., Нарожный А.А.

Аннотация

Изучены физико-химических свойства традиционного (Б), инновационного (БИН) и высококачественного бензина (БВК). Цель работы - проанализировать физико-химические свойства инновационных, высококачественных сортов бензина, сопоставить показатели указанных топлив с показателями обычного горючего, не содержащего веществ, улучшающих эксплуатационные и экологические качества. Исследование свойств бензинов проведено с помощью автоматического аппарата для разгонки нефтепродуктов АРНС-1Э, индикатора (октанометра) ОКТАН-ИМ, газоанализатора ИНФРАКАР 5М3Т, одноцилиндрового, четырехтактного, верхнеклапанного двигателя (Biggs & Stratton). Установлено, что плотность бензинов, температура конца кипения, остаток в колбе и кислотность соответствуют нормам ГОСТ. Полугодичный срок хранения образцов топлива никак не сказывается на параметрах горючего, его физической и химической стабильности. Показано, что вещества, улучающие свойства инновационных и высококачественных сортов топлива, не оказывают влияния на результат измерения октанового числа бензина. Выявлено, что химическая стабильность улучшенных сортов бензина выше, чем у традиционного топлива. Показано, что по полноте сгорания инновационный и высококачественный бензин превосходит бензины, не содержащий веществ, улучшающих горение. Подобный вывод сделан и для оксидов азота, содержание которых связано с присутствием в бензине компонентов, повышающих температуру газов, возникающих в камере сгорании силового агрегата.

Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Инженерные исследования. 2022;23(4):311-321
pages 311-321 views

Сопряжения закрученного потока с продольным течением

Орехов Г.В., Щесняк Л.Е.

Аннотация

В практике проектирования и эксплуатации гидротехнических и водохозяйственных объектов вопросы сопряжения потоков зачастую приобретают первостепенный характер, поскольку требуют внимательного подхода к воздействию на береговую инфраструктуру водных объектов и их сооружений со стороны различного рода течений и струй. Изучено сложное течение в виде затопленной струи, образованной сопряжением циркуляционно-продольного (закрученного) потока с массивом воды, имеющим относительную продольную скорость течения. Исследования проводились посредством математического и физического моделирования. Для выполнения лабораторных экспериментов создан испытательный стенд с моделью для получения циркуляционно-продольного потока и потока с продольной скоростью течения, который формировался в гидравлическом лотке. Численный эксперимент проведен в программном комплексе ANSYS (Fluent). Получены поля и распределения скоростей результирующего течения. Сделан выбор в пользу наиболее благоприятного в плане гидродинамического воздействия на береговую инфраструктуру. Дана оценка точности расчетов численным методом на основе сравнения с результатами физического эксперимента.

Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Инженерные исследования. 2022;23(4):322-335
pages 322-335 views

Особенности засолонения продуктивных отложений углеводородов юга Восточно-Сибирской платформы

Страхов П.Н., Пономаренко А.С.

Аннотация

Актуальность исследования заключается в необходимости восполнения ресурсной базы углеводородов России за счет освоения месторождений южной части Восточно-Сибирского региона. Продуктивные горизонты на территории характеризуются повышенной неоднородностью, которая во многом обусловлена постседиментационными процессами. Цель исследования - изучение результатов развития процессов галитизации (эпигенетическое заполнение галитом пустотного пространства пород). Материалом послужили данные литолого-петрофизических исследований керна, на основе которых произведен статистический анализ засолоненных пород и построены соотношения между фильтрационно-емкостными свойствами и содержанием галита в палеопустотном пространстве для продуктивных горизонтов. Заполнение пустотного пространства вторичным галитом имеет не только отрицательное влияние на коллекторские свойства пород, но и негативно сказывается на самом процессе разработки залежей. Закачивание в пласт пресной воды спровоцирует начало растворения кристаллов поваренной соли, развитие которого сопровождается выделением большого количества тепла, что в свою очередь повлечет за собой интенсивное осаждение в пустотном пространстве кристаллов кальцита, так как в пласте широко распространены карбонатные воды. В результате ухудшатся фильтрационно-емкостные свойства продуктивных пород вплоть до изоляции ряда нефтегазонасыщенных тел от основной дренирующей системы продуктивных горизонтов, что негативно повлияет на коэффициент извлечения нефти и, следовательно, на эффективность освоения залежей углеводородов.

Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Инженерные исследования. 2022;23(4):336-342
pages 336-342 views

Изучение вулканогенно-осадочных пород дзыхринской толщи в пределах абхазской зоны Гагрско-Джавского поднятия Северо-Западного Кавказа

Карелина Е.В., Мотузов И.С., Марков В.Е., Панасенко Ю.Н., Жорж Н.В., Носаева О.В.

Аннотация

Рассмотрены результаты изучения вещественного состава вулканогенно-осадочных пород дзыхринской толщи, выходящих на дневную поверхность в верхнем течении р. Большая Хоста (Хостинский район, Краснодарский край). В породах мелового возраста ахунской серии, сложенной известняками дзыхринской толщи и казачебродской свиты, обнаружен выход обломочных пород. Детально изучены строение и минеральный состав пробы толщи, а также ее химический состав по данным рентгенофлуоресцентного анализа. В толще выделено два слоя: нижний (3 м) кремово-коричневого цвета и верхний (0,05 м) - зеленый. Макроскопически она представляет собой песчаники линзовидно-слоистые, мелкозернистые, литокристаллокластические, полимиктовые, с карбонатным цементом. Подстилают толщу переслаивающиеся темно-серые известняки и черные алевролиты агурской свиты нижнего мела, а перекрывают - кремовые известняки с прослоями коричневых кремней казачебродской свиты верхнего мела. Данные микроскопических исследований, а также рентгенофлуоресцентного анализа позволили установить в составе песчаников следующие минералы: кварц, калиево-полевой шпат и плагиоклаз, реже амфибол, а также большое количество карбонатного вещества, и сделать вывод, что по составу они соответствуют туфам среднего состава (андезидацитам).

Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Инженерные исследования. 2022;23(4):343-354
pages 343-354 views

Региональные и локальные геофизические исследования западного пояса надвигов на северо-западе Хуануко, Северное Перу

Абрамов В.Ю., Викентьев И.В.

Аннотация

Сложная тектоническая история северной части провинции Хуануко создает большие трудности для геофизических исследований в этом районе. Составлена региональная карта гравитации Буге с поправкой на рельеф местности, которая отражает данную сложность. На карте преобладают северо-западные ориентировки, которые, судя по всему, являются результатом влияния палеозойской тектонической границы. Выдвигается версия, что эта граница, по крайней мере локально, контролировала позицию более молодых объектов и тем самым повлияла на значительное усложнение структур в этом районе. Андская горная цепь тянется вдоль западного побережья Южноамериканского континента параллельно зоне субдукции, где океаническая плита Наска погружается под южноамериканскую континентальную плиту. Район проведения исследований располагался в северной части провинции Хуануко. Были обследованы четыре участка. Значения гравитационного поля рассчитаны по набору данных с применением поправки Буге. На основе этих данных составлена карта аномалий Буге территории Перу и карты аномалий Буге на участках исследований.

Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Инженерные исследования. 2022;23(4):355-364
pages 355-364 views

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах