Том 23, № 4 (2022)
- Год: 2022
- Статей: 9
- URL: https://journals.rudn.ru/engineering-researches/issue/view/1626
- DOI: https://doi.org/10.22363/2312-8143-2022-23-4
Весь выпуск
Статьи
Концепция орбитального обслуживания для разработки космической системы следующего поколения и ее ключевые технологии
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.
![pages](/img/style/pages.png)
![views](/img/style/views.png)
![](/img/style/loadingSmall.gif)
Компланарная многовитковая встреча на околокруговой орбите с помощью двигателей малой тяги
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.
![pages](/img/style/pages.png)
![views](/img/style/views.png)
![](/img/style/loadingSmall.gif)
Исследование теплофизических характеристик органической эмульсии
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).
![pages](/img/style/pages.png)
![views](/img/style/views.png)
![](/img/style/loadingSmall.gif)
Оптимизация конструкции лопаток турбин при производстве методами аддитивных технологий
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.
![pages](/img/style/pages.png)
![views](/img/style/views.png)
![](/img/style/loadingSmall.gif)
Физико-химические свойства инновационных и высококачественных марок бензина
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.
![pages](/img/style/pages.png)
![views](/img/style/views.png)
![](/img/style/loadingSmall.gif)
Сопряжения закрученного потока с продольным течением
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.
![pages](/img/style/pages.png)
![views](/img/style/views.png)
![](/img/style/loadingSmall.gif)
Особенности засолонения продуктивных отложений углеводородов юга Восточно-Сибирской платформы
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.
![pages](/img/style/pages.png)
![views](/img/style/views.png)
![](/img/style/loadingSmall.gif)
Изучение вулканогенно-осадочных пород дзыхринской толщи в пределах абхазской зоны Гагрско-Джавского поднятия Северо-Западного Кавказа
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).
![pages](/img/style/pages.png)
![views](/img/style/views.png)
![](/img/style/loadingSmall.gif)
Региональные и локальные геофизические исследования западного пояса надвигов на северо-западе Хуануко, Северное Перу
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.
![pages](/img/style/pages.png)
![views](/img/style/views.png)
![](/img/style/loadingSmall.gif)