Том 24, № 2 (2023)
- Год: 2023
- Статей: 9
- URL: https://journals.rudn.ru/engineering-researches/issue/view/1661
- DOI: https://doi.org/10.22363/2312-8143-2023-24-2
Весь выпуск
Статьи
Проектирование низкоэнергетических лунных перелетов, траектория которых проходит в окрестности точек либрации системы Земля - Луна. Часть 2. Алгоритм и численный анализ
Аннотация
Приводится алгоритм проектирования низкоэнергетической траектории лунного перелета. Он основан на предположении о том, что траектории низкоэнергетического перелета проходят через окрестность одной из коллинеарных точек либрации системы Земля - Луна (L1 или L2). Предполагается, что в момент пролета космическим аппаратом окрестности точки либрации элементы оскулирующей геоцентрической орбиты космического аппарата близки к элементам оскулирующей геоцентрической орбиты самой точки либрации. Представлены результаты численного анализа полученной низкоэнергетической траектории лунного перелета. Показано, что использование такой траектории позволяет уменьшить тормозной импульс скорости при переходе на низкую окололунную орбиту до значения 638 м/с (при традиционной схеме перелета этот импульс оказывается больше 800 м/с). Проанализировано влияния солнечных гравитационных возмущений на траекторию перелета. Выявлено, что эти возмущения обеспечивают подлет космического аппарата к окрестности Луны с отрицательной селеноцентрической константой энергии и способствуют временному захвату космического аппарата Луной. Исследовано влияние земного гравитационного возмущения на окололунный участок траектории. Установлено, что на найденной траектории это возмущение эффективно уменьшает селеноцентрическую скорость космического аппарата. Рассмотрены условия пролета космического аппарата окрестности точки либрации.
Алгоритм поддержки принятия управленческих решений при автономном управлении космическими аппаратами в атмосфере планеты
Аннотация
Разработан новый алгоритм принятия автономных решений при управлении космическими аппаратами, осуществляющими спуск в атмосфере, который позволяет осуществить устойчивое управление космическим аппаратом относительно номинальных траекторий полета, что обеспечивает возможность надежного выполнения целевых задач космических миссий. Сформированы аналитические зависимости, с помощью которых можно получить высокоточные расчеты параметров движения космического аппарата в атмосфере и определить корректирующие программы управления аппаратом. Это позволяет реализовать движение космического аппарата в атмосфере по траекториям, близким к оптимальным, даже в условиях значительных воздействий возмущающих факторов на динамику полета аппарата. Дана оценка работоспособности алгоритма принятия автономных решений на примере парирования возмущающих воздействий при спуске космического аппарата в атмосферах Марса и Юпитера. Показано, что при полном качественном совпадении данных, рассчитанных с использованием аналитических зависимостей и результатов численного интегрирования, вычислительные погрешности не превышают 3 %. При наиболее неблагоприятных сочетаниях навигационных ошибок и вариаций плотности атмосферы отработка составленных корректирующих программ управления в большинстве случаев обеспечивает качественное совпадение возмущенных и номинальных траекторий. Разработанный алгоритм принятия автономных решений на основе аналитических зависимостей может быть эффективно применен при движении космического аппарата в атмосферах планет при различных краевых условиях, ограничениях, проектных характеристиках аппарата и моделях атмосферы.
Влияние отклонений параметров в процессе пуска на термонапряженное состояние оборудования ТЭС
Аннотация
Действующие руководящие документы рекомендуют оценивать качество проведения пусковых и остановочных режимов, а также режимов работы под нагрузкой по соответствию пусковых параметров графикам-заданиям, типовым инструкциям, режимной карте, критериям надежности и их предельным значениям. Качество ведения эксплуатационных режимов предлагается оценивать по назначенным отклонениям параметров от значений, указанных в типовых инструкциях или графиках-заданиях. Проанализированы предложенный подход и принятые значения допустимых отклонений параметров, по которым производится оценка качества проведения пусковых операций с точки зрения термонапряженного состояния критических элементов тепловой схемы. Анализ выполнен на основе расчетов термонапряженного состояния наиболее нагруженных ротора высокого давления паровой турбины и выходного коллектора пароперегревателя высокого давления котла-утилизатора при отклонениях температуры свежего пара от графика-задания. Предложено оценку качества пусковых режимов проводить на основе расчета циклической прочности «критических» элементов энергоустановки, а не по превышению значений контрольных параметров без учета конкретного времени возникновения этого превышения по отношению к графику-заданию, температурного состояния рассматриваемого элемента, расхода пара и т. д. Все рассмотренные в качестве примера отклонения параметров не оказывают влияния на циклическую прочность рассматриваемого оборудования. Наиболее точно оценить качество проведения режима можно посредством мониторинга режимов работы турбины и котлоагрегата, что позволит контролировать соблюдение критериев надежности, не допуская их превышения.
Технико-экономические аспекты развития зеленой энергетики в государствах Арабского Востока
Аннотация
Проанализированы эффективность применения солнечных и ветряных энергоустановок и перспективы зеленой энергетики в странах Арабского Востока. Развитие зеленой энергетики способствует, с одной стороны, экономии добываемых в земле углеводородных топлив и тем самым продлению сроков их использования, а с другой - применению альтернативных высокотехнологичных комплексов с использованием энергии Солнца и ветра. Приведены сравнительные характеристики применения солнечной и ветряной энергетики, проведена оценка эффективности ее применения в государствах Арабского Востока. Сделан вывод о необходимости разработки и создания энерготехнологических комплексов на базе синтеза солнечных батарей и ветряных генераторов, систем аккумулирования электрической энергии. Представлены проектные предложения по энерготехнологическому комплексу стран Арабского Востока на базе солнечных и ветряных установок.
Положительный эффект распределения ветровых электростанций в электроэнергетической системе
Аннотация
Установленная мощность ветровых электростанций в составе электроэнергетических систем растет прогрессирующими темпами. В Российской Федерации принят комплекс законодательных мер, направленных на увеличение установленной мощности ветровых электростанций (ВЭС). Исследование посвящено оценке влияния ветровых электростанций на электроэнергетическую систему (ЭЭС). Рассмотрено воздействие распределения ВЭС по узлам энергосистемы в сравнении с одной ВЭС большой мощности (Ейск). На основании расчета суточного коэффициента неравномерности, коэффициента использования установленной мощности и неоднородности электрической сети сделаны следующие выводы: у ВЭС большой мощности суточная амплитуда колебаний мощности имеет бо́льшие значения, вплоть до номинальной мощности 3,4 ГВт; КИУМ системы ВЭС всегда будет ниже при сравнении с ВЭС большой мощности, размещенной в одном месте с наилучшим ветроэнергетическим потенциалом; распределение ВЭС по узлам ЭЭС повышает их жесткость (способность поддержания напряжения узла при изменении нагрузки) и, как следствие, надежность. Графическое изображение чувствительности 64-узловой схемы электрической сети 110-500 кВ демонстрирует увеличение количества жестких узлов.
Кинематические поверхности с конгруэнтными образующими кривыми
Аннотация
Общепризнано, что кинематические поверхности общего вида полностью включают в себя ротативные и спироидальные поверхности, а также поверхности переноса. Показано, что класс рассматриваемых кинематических поверхностей включает в себя также представителей одиннадцати других классов. Составлена классификация кинематических поверхностей общего вида с конгруэнтными образующими, где помимо классов и групп, содержащих поверхности, образованные жесткой кривой при ее движении в пространстве, указаны наиболее известные конкретные кинематические поверхности. При этом учитывались способы образования кинематических поверхностей: 1) наличие неподвижного и подвижного аксоида с жестко связанной с ним образующей кривой; 2) неподвижной направляющей кривой и образующей подвижной жесткой кривой, скользящей вдоль направляющей кривой, причем кривым необязательно иметь общую точку; 3) поверхности переноса одной плоской кривой вдоль другой, причем кривые имеют одну общую точку скольжения. Предложение по организации класса кинематических поверхностей общего вида не подразумевает их исключения из других классов поверхностей. Термин «кинематические поверхности общего вида» используется, когда нужно показать более широкую группу поверхностей, а не перечислять все классы поверхностей, куда входят исследуемые поверхности. Описано применение кинематических поверхностей в строительстве, машиностроении, дано объяснение некоторых природных явлений и процессов в электродинамике, динамике жидкости и астрофизике для моделирования спиральных объектов.
Математическая модель рекуперации электрической энергии транспортного средства
Аннотация
В настоящее время наиболее энергоэффективными являются электрические и гибридные автомобили, которые, несмотря на высокую стоимость и недостаточное конструктивное совершенство, вытесняют традиционные автомобили с двигателями внутреннего сгорания. В гибридные автомобили относительно легко внедрить системы сбора энергии с использованием реверсивных электрических машин и электрических аккумуляторов. Исследована генерация электрической энергии на автомобиле. Использовались методы математического и имитационного моделирования. Получены результаты, показывающие эффективность эксплуатации транспортного средства с узлом рекуперации электрической энергии. Приводятся данные сгенерированного электрического тока в виде получаемого напряжения при движении транспортного средства по различным видам дорожных покрытий. Посредством имитационного моделирования установлено, что один рекуператор может вырабатывать в среднем около 3 В, а со всех устанавливаемых четырех рекуператоров можно получить 12 В, что достаточно для зарядки накопителей гибридной силовой установки.
Токсичность бензинового двигателя для средств малой механизации
Аннотация
Для решения задачи снижения загрязненности окружающей среды выбросами двигателя внутреннего сгорания исследована токсичность одноцилиндрового, четырехтактного, верхнеклапанного двигателя Biggs & Stratton. В качестве оценки токсичности использованы данные, регистрируемых (ИНФРАКАР 5М3Т) в отработавших газах (ОГ) силового агрегата NOx, СО и СН. Оценка токсичности двигателя, работающего под нагрузкой, проведена с помощью испытаний (динамометрический стенд CARTEC LPS 2510) оснащенного двигателем транспортного средства упрощенной конструкции (багги). Показано, что на присутствие в отработавших газах СО, СН и NOx оказывает влияние не только наличие в бензине спирта, но и частота вращения коленчатого вала. Установлено, что доля СН в отработавших газах силового агрегата, работающего на бензине ниже предельно допустимого содержания углеводородов в ОГ не оснащенных системой нейтрализации бензиновых двигателей. Из данных, полученных при испытании на стенде, следует, что доля СН в отработавших газах мотора, работающего на бензине, в среднем на 48 % выше, чем в отработавших газах двигателя, питаемого смесью, состоящей из бензина и спирта. Показано, что значительное увеличение мощности на колесе не приводит к резкому возрастанию содержания СН в отработавших газах. Доля СН в отработавших газах в полученном интервале скоростей величина постоянная.
Результаты дистанционного анализа по поиску нового типа залежей нефти и газа в Оренбургской области
Аннотация
В западной части Оренбургской области с целью выявления литологических и стратиграфических ловушек проведены дистанционные исследования на углеводороды. Для выявления месторождений углеводородов применялся метод по технологии CRS (комплексного дистанционного анализа). На дневной поверхности изучаемого района выделены как спектральные аномалии, связанные с известными антиклинальными, структурными, рифовыми и литологическими залежами известных месторождений, так и лентообразные залежи, идентифицируемые как палеорусла верхнего девона, представленные терригенными отложениями. При сопоставлении спектральных углеводородных аномалий, выделенных в разных диапазонах, удалось выявить их над известными месторождениями. Подтверждена перспективность ряда структур, ранее выявленных при сейсмических работах, что говорит о наличии в них углеводородов. Кроме того, на севере изучаемой площади в бассейнах современных рек Моховой и Адамовки выделены лентообразные аномалии. Не исключено, что эти литологически экранированные залежи могут представлять новый тип залежей в данном районе.