Прикладные научные исследования для разработки

14.577.21.0082 от 05.06.2014
<Номер постера>
Федеральная целевая программа
«Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического
комплекса России на 2014—2020 годы»
Транспортные и космические системы
Тема: Прикладные научные исследования для разработки имитационно-натурных исследовательских комплексов мощных
бортовых энергетических установок и систем аккумулирования энергии космических аппаратов
Соглашение 14.577.21.0082 от 05.06.2014
на период 2014 - 2016 гг.
Руководитель проекта: Профессор Мизрах Е.А.
Получатель субсидии: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
"Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева"
Цели и задачи проекта
• Совершенствование мощных бортовых энергетических установок и систем аккумулирования энергии космических аппаратов (КА) на основе энергосберегающих
натурно - имитационных комплексов (ЭИНК), позволяющих экспериментально исследовать энергетические и электродинамические характеристики систем и
обеспечивающих энергосбережение и уменьшение энергозатрат путем рекуперации энергии потребителя в сеть постоянного тока системы электроснабжения комплекса;
• Развитие теории построения энергосберегающих имитационно-натурных комплексов (ЭИНК) для исследования мощных бортовых энергетических установок и систем
аккумулирования энергии космических аппаратов;
• Разработать принципы построения ЭИНК модульного типа, обеспечивающих максимальные атрибуты: быстродействие, эффективность, коэффициент использования
электроэнергии и уменьшение массогабаритных характеристик комплекса;
• Исследовать взаимодействие и разработать оптимальные топологии подсистем ЭИНК с двойным регулированием энергии;
• Разработать методы анализа, синтеза и проектирования ЭИНК;
• Разработать алгоритмы, математические и имитационные модели основных подсистем ЭИНК;
• Разработать методы измерения токов утечки и алгоритмы вычисления сопротивлений изоляции шин питания энергетических установок в процессе эксплуатации;
• Разработать программное обеспечение компьютеризированной системы управления комплексом;
• Разработать эскизный и технический проект ЭИНК;
• Провести исследования экспериментальных образцов подсистем ЭИНК.
Научная новизна:
• Разработка и исследование новых топологий подсистем НИК, позволяющих повысить статическую и динамическую точность при уменьшении энергозатрат на 50%.
• Разработка и исследование новых топологий нагрузочных устройств, позволяющих рекуперировать до 70% потребляемой электроэнергии и не менее, чем в три раза
увеличить время работы от источника бесперебойного питания комплекса при отключении сети переменного тока.
• Разработка математических моделей новых топологий подсистем НИК, позволяющих проводить анализ статических и динамических свойств и абсолютной
устойчивости процессов в НИК.
• Разработка методик статического и динамического синтеза новых топологий подсистем НИК, позволяющих проектировать имитаторы мощных бортовых
энергетических установок и систем аккумулирования энергии КА с заданными статическими и динамическими характеристиками.
Техническая новизна:
Разработка и исследовании новых аппаратных средств экспериментальных исследований и отработки новых и перспективных мощных бортовых энергетических
установок и систем аккумулирования энергии КА.
Разработка новых способов и устройств, отвечающих условиям патентоспособности изобретения: новизне, изобретательскому уровню, промышленной применимости.
Ожидаемые результаты проекта
• принципы построения, методы анализа, синтеза и проектирования ЭИНК модульного типа, обеспечивающих максимальные атрибуты: быстродействие, эффективность,
коэффициент использования электроэнергии и уменьшение массогабаритных характеристик комплекса;
• программное обеспечение компьютеризированной системы управления комплексом;
• экспериментальный образец модуля ЭИНК с полезной мощностью до 8,0 кВт, позволяющий улучшить эксплуатационные и качественные характеристики комплекса;
• проекты технических заданий на проведение ОКР по реализации результатов исследований в энергетических системах КА;
• опубликовано не менее семи статей в журналах, индексируемых Scopus и WEB of Science;
• предложено не менее шести патентоспособных технических решений;
• защищено не менее двух диссертаций на соискание ученой степени кандидата технических наук.
Конкурентные преимущества проекта:
• Уменьшение энергопотерь при проведении испытаний за счет увеличения коэффициента использования электроэнергии до 70%, что позволяет существенно улучшить
эксплуатационные характеристики комплексов, примерно в два раза уменьшить массу и габариты комплекса;
• Повышение точности имитации статических и динамических характеристик мощных энергоустановок систем энергоснабжения космических аппаратов, что важно для
адекватности проводимых испытаний.
Перспективы практического использования
Потенциальные потребители результатов проекта:
АО "Информационные спутниковые системы", г. Железногорск Красноярского края.
АО «Российские космические системы» г. Москва. . ПАО «Сатурн». г. Краснодар.
Объём продаж до 40млн.руб. в год.
Внедрение результатов исследовательской работы позволит повысить энергосбережение и улучшить эксплуатационные характеристики комплекса.
Проект включен в стратегическую программу исследований технологической платформы « Национальная информационная спутниковая система».
Результаты исследовательской работы, полученные в 2015 г.
Достигнуто на втором этапе:
• Разработана общая структура методики эскизного проектирования ЭИНК с заданными статистическими и динамическими свойствами, включая этапы математического
и имитационного моделирования.
• Разработаны имитационные и математические модели основных подсистем ЭИНК, позволяющие провести анализ и синтез характеристик основных подсистем ЭИНК,
воспроизводящих с требуемой точностью, статические и динамические свойства прототипов: имитатора солнечной батареи, имитатора аккумуляторной батареи,
нагрузочного устройства комбинированного типа, ЭИНК модульного типа.
Достигнуто на третьем этапе:
• Разработана эскизная конструкторская документация для изготовления макетов основных подсистем ЭИНК;
• б) разработаны программы и методики испытаний макетов основных подсистем ЭИНК;
• Изготовлены макеты основных подсистем ЭИНК с целью получения исходных данных для создания экспериментальных образцов
и корректировки их имитационных моделей.
Новизна принятых технических решений подтверждается тремя патентами на полезные модели
• Опубликовано 4 статьи в журналах индексируемых Scopus.
Полученные результаты полностью удовлетворяют требованиям к выполняемому проекту и мировым тенденциям развития испытательных комплексов
энергосистем космических аппаратов.
Партнеры проекта
Индустриальный партнёр:
Акционерное общество «Информационные спутниковые системы имени академика М.Ф. Решетнева»
– Российский лидер по созданию космических аппаратов связи, телевещания, ретрансляции, навигации, геодезии. Многолетний опыт проектно – конструкторской
деятельности, современная производственно - экспериментальная база, применение передовых технологий, высококвалифицированный персонал.
Софинансирование
55 200 000 (Пятьдесят пять миллионов двести тысяч) рублей, в том числе:
- в 2014 году в размере 18 400 000 (Восемнадцать миллионов четыреста тысяч) рублей,
- в 2015 году в размере 18 400 000 (Восемнадцать миллионов четыреста тысяч) рублей,
- в 2016 году в размере 18 400 000 (Восемнадцать миллионов четыреста тысяч) рублей
14.577.21.0082 от 05.06.2014
<Номер постера>