Концептуальне проєктування космічної індустріальної платформи. Постановка задачі
DOI:
https://doi.org/10.15407/knit2023.06.013Ключові слова:
комплекс параметрів, концептуальне проєктування, космічна індустріальна платформа, оптимізація, статистичні показники, технологічні процеси, функціональні особливостіАнотація
Мета статті ¾ сформулювати комплексну задачу оптимізації проєктних параметрів космічної індустріальної платформи на етапі концептуального проєктування. Початковим етапом індустріалізації космосу є створення на орбіті Землі космічних індустріальних платформ. В даний час існують роботи, які пов’язані з реалізацією низки технологічних процесів в умовах космічного простору, що досліджуються вченими та розробниками. Реалізація унікальних технологічних процесів в умовах космічного простору дозволяє отримувати матеріали з якісно новими характеристиками. Особливістю проєктування космічної індустріальної платформи є те, що практично відсутні теоретичні роботи, що пов’язані з вибором параметрів платформи і логікою її створення на етапі концептуального проєктування. Цей етап характеризується тим, що окрім загального уявлення про компоновку платформи, передбачуваних типах основних службових систем, деяких вихідних даних та параметрах технологічних процесів, що планується реалізувати на платформі, нічного невідомо. Процес проєктування нової складної космічної системи, такої як індустріальна платформа, представляє собою багаторівневий ітераційний і оптимізаційний процес, під час якого визначаються і уточняються її характеристики і масове зведення. В статті проведено аналіз конфігурацій існуючих орбітальних станцій, як прообразу космічних індустріальних платформ, і визначено діапазони основних параметрів їх модулів. Сформовано комплекс параметрів технологічних процесів в умовах вакууму та невагомості, що можуть бути реалізовані на космічній індустріальній платформі. Показано взаємозв’язок між технологічними та базовими модулями індустріальної платформи. Розроблено структуру комплексної математичної моделі функціонування космічної індустріальної платформи. Для успішного проведення робіт на етапі концептуального проєктування сформульовано загальну постановку задачі оптимізації маси космічної індустріальної платформи. Одержані в результаті оптимізації мінімальні маса і габарити космічної платформи використовуються надалі для уточнення оптимальних параметрів платформи і, відтак, впливають на формування умов для реалізації технологічного процесу. У загальному вигляді показано алгоритм послідовності операцій для рішення задачі оптимального проєктування космічної індустріальної платформи.Посилання
Alpatov A. P., Gorbulin V. P. (2013). Space platforms for orbital industrial complexes: problems and prospects. Vysn. NAS of Ukraine, № 12, 26-39.
https://doi.org/10.15407/visn2013.12.026
Andreev V. M., Griliches V. A., Rumyantsev V. D. (1989). Photoelectric conversion of concentrated solar radiation. L.: Nauka, 310 p. [in Russian].
Afanasyev I. B., Baturin Y. M., Belozersky A. G., et al. (2005). World manned cosmonautics. History. Technique. People. Ed. by Yu. M. Baturin. Moscow: RTSoft Publ. House, 752 p. [in Russian].
Bobrovnikov G. N., Chuvin V. A. (1983). Feasibility study of the search for new technical solutions. Moscow: Acad. of National Economy under the USSR Council of Ministers, 60 p. [in Russian].
Gorichev Yu. V., Lebedev A. N., Mironov V. I. (1984). Ensuring the quality and reliability of complex technical systems at the design stage. L.: MO SSR, 142 p. [in Russian].
Kozlov D. I., Anshakov G. P., Agarkov V. F., et al. (1996). Design of automatic spacecraft. Moscow: Mashinostroenie, 448 p. [in Russian].
Kurenkov V. I., Salmin V. V., Prokhorov A. G. (2006). Methodology for Selection of Basic Design Characteristics and Design of Observation Spacecraft. Samara: Samara State Aerospace University, 160 p. [in Russian].
Lebedev A. A., Baranov V. N., Bobrovnikov V. G., et al. (1987). Fundamentals of synthesis of aircraft systems. Ed. by A. A. Lebedev. Moscow: Mashinostroenie, 224 p. [in Russian].
Lisov I. (2001). The Earth was left without «Mir». The last month. News of Cosmonautics, 11, № 5, 2-11 [in Russian].
Model of Space: In 2 vol. (2007). Eds M. I. Panasyuk, L. S. Novikov. Moscow: KDU. Vol. 2. Impact of Space Environment on Materials and Equipment of Spacecrafts, 1144 p. [in Russian].
Morozov L. M., Petukhov G. B., Sidorov V. N. (1982). Methodological foundations of the theory of efficiency. L.: A. F. Mozhai sky Research Institute, 236 p. [in Russian].
Reliability and efficiency in engineering: Handbook (1986). Ed. by A. I. Rembeza. Moscow: Mashinostroenie. Vol. 1. Methodology. Organization. Terminology, 224 p. [in Russian].
Paliy O. S. (2022). Classification of technological processes by their implementation on the space industrial platform. Techn. Mech., № 2, 123-136 [in Ukrainian].
https://doi.org/10.15407/itm2022.02.123
Paliy O. S. (2022). Mass models of the space industrial platform and its modules. Techn. Mech., № 3, 75-84 [in Ukrainian].
https://doi.org/10.15407/itm2022.03.075
Panteleyev A. V., Letova T. A. (2005). Optimization methods in examples and problems. Optimization methods in examples and problems (2nd ed., corrected.). Moscow: Vyssh. shk., 544 p.
Popyrin L. S. (1978). Mathematical modeling and optimization of thermal power plants. Moscow: Energia, 416 p. [in Russian].
Pugachenko S. E. (2009). Design of orbital stations. Moscow: Bauman Moscow State Technical University, 175 p. [in Russian].
Syutkina-Doronina S. V. (2021). Methodological support for optimization of the main characteristics of single-stage rockets with a solid fuel propulsion engine: PhD thesis. Dnipro, 168 p.
Belew L. F., Stuhlinger E. (2012). Skylab a Guidebook. Periscope Film LLC, 264 p.
International Space Station Overview. European space agensy. URL: https://www.esa.int/esapub/br/br137/Br_137-1.pdf (Last accessed: 10.01.2023).
Kitmacher G. H. (2010). Reference Guide to the International Space Station: Assembly Complete Edition. CreateSpace Independent Publishing Platform, 140 p.
Palii O. S. (2021). State of the art in the development of orbital industrial platforms. Techn. Mech., № 3, 70-82.
