14.577.21.0082 от 05.06.2014

Федеральная целевая программа
«Исследования и разработки по приоритетным
направлениям развития научно-технологического
комплекса России на 2014—2020 годы»
Соглашение о предоставлении субсидии
№14.577.21.0082 от 05.06.2014
на период 2014 - 2016 гг.
Тема: Прикладные научные исследования для разработки
имитационно - натурных исследовательских комплексов
мощных бортовых энергетических установок и систем
аккумулирования энергии космических аппаратов
Руководитель проекта: профессор, Мизрах Е.А.
Транспортные и космические системы
Участники проекта
Получатель субсидии:
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего
образования "Сибирский государственный аэрокосмический университет имени
академика М.Ф. Решетнева".
Размер субсидии:
в 2014 году – 15 000 000 (Пятнадцать миллионов) рублей;
в 2015 году – 13 500 000 (Тринадцать миллионов пятьсот тысяч) рублей.
Индустриальный партнёр: Акционерное общество
«Информационные спутниковые системы имени академика М.Ф. Решетнева»
Российский лидер по созданию космических аппаратов связи, телевещания,
ретрансляции, навигации, геодезии.
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.
Соглашение №14.577.21.0082 от 05.06.2014
ФЦП ИР
2014-2020
2
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.
Соглашение №14.577.21.0082 от 05.06.2014
ФЦП ИР
2014-2020
3
Цели и задачи проекта
• 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 программное обеспечение компьютеризированной системы управления
комплексом.
•
Разработать эскизный и технический проект ЭИНК.
•
Провести исследования экспериментальных образцов подсистем ЭИНК.
Соглашение №14.577.21.0082 от 05.06.2014
ФЦП ИР
2014-2020
4
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.
Соглашение №14.577.21.0082 от 05.06.2014
ФЦП ИР
2014-2020
5
Ожидаемые результаты проекта
• Принципы построения ЭИНК модульного типа, обеспечивающих максимальные
атрибуты – быстродействие, эффективность, коэффициент использования
электроэнергии и уменьшение массогабаритных характеристик комплекса.
• Методы анализа, синтеза и проектирования ЭИНК, обеспечивающие требуемые
статические и динамические характеристики подсистем и требуемые функциональные и
эксплуатационные свойства.
• Алгоритмы, математические и имитационные модели основных подсистем ЭИНК,
позволяющие проводить проверку и отработку новых технических решений на стадии
проектирования.
•
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.
• Публикация не менее семи статей в журналах, индексируемых Scopus
и WEB of Science;
•
Не менее шести патентоспособных технических решений;
• Защита не менее двух диссертаций на соискание ученой степени кандидата
технических наук.
Соглашение №14.577.21.0082 от 05.06.2014
ФЦП ИР
2014-2020
6
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.
Соглашение №14.577.21.0082 от 05.06.2014
ФЦП ИР
2014-2020
7
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 40 млн. руб. в год
В результате выполнения проекта будет разработана документация, позволяющая
выполнять ОКР по созданию ЭИНК, будут выпущены проекты технических заданий,
которые после согласования с заказчиками послужат основой для заключения
договоров ОКР.
Внедрение результатов исследовательской работы позволит повысить
энергосбережение и улучшить эксплуатационные характеристики комплекса.
Проект включен в стратегическую программу исследований технологической платформы
«Национальная информационная спутниковая система».
Соглашение №14.577.21.0082 от 05.06.2014
ФЦП ИР
2014-2020
8
Результаты исследовательской работы,
полученные в 2015 г.
Достигнуто на первом этапе:
• Получены новые технические решения
топологий и электрических схем основных
подсистем ЭИНК, отличающиеся от известных
более высокими техническими и
эксплуатационными характеристиками.
• Разработан и изготовлен стенд для
исследования электрических характеристик
перспективных литий - ионных аккумуляторов.
Соглашение №14.577.21.0082 от 05.06.2014
ФЦП ИР
2014-2020
9
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.
7
Сеть
1
25 29
23
2
3
35
36
24
33
6
27
4
26 30
31
5
32
28
34
1 - источник бесперебойного питания (ИБП), 2 - выпрямитель-стабилизатор, 3 - имитатор электрических характеристик
солнечной батареи (ИСБ), 4 - энергопреобразующая аппаратура системы электропитания (ЭПА СЭП),
5 - блок нагрузочных устройств (БНУ), 6 - имитатор зарядно-разрядных характеристик аккумуляторной батареи (ИАБ).
• 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.
Соглашение №14.577.21.0082 от 05.06.2014
ФЦП ИР
2014-2020
10
Результаты исследовательской работы,
полученные в 2015 г.
Достигнуто на третьем этапе:
• Разработана эскизная конструкторская документация для изготовления макетов
основных подсистем ЭИНК.
•
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.
Соглашение №14.577.21.0082 от 05.06.2014
ФЦП ИР
2014-2020
11
Состояние выполнения запланированных
индикаторов
Индикаторы
Запланировано
на текущий год
Достигнуто за
отчетный период
Объем привлеченных внебюджетных средств, млн. руб.
18,4 12,368
Число публикаций по результатам проекта в научных
журналах, индексируемых в базе данных Scopus
или в базе данных "Сеть науки" (WEB of Science), единиц
4
Доля исследователей в возрасте до 39 лет в общей
численности исследователей-участников проекта, % 55
63,6
Число патентных заявок,
поданных по результатам проекта, единиц 2
4
2
Соглашение №14.577.21.0082 от 05.06.2014
ФЦП ИР
2014-2020
12
Состояние выполнения запланированных
индикаторов
Показатели
Запланировано
на текущий год
Достигнуто за
отчетный период
Число диссертаций на соискание ученых степеней,
защищенных по результатам проекта, единиц
0
0
Средний возраст исследователей – участников проекта
(не более), лет 46 40,3
Количество мероприятий по демонстрации
и популяризации результатов и достижений науки,
в которых приняла участие и представила результаты
проекта организация - исполнитель проекта, единиц 1
9
Количество используемых при проведении исследований
и разработок объектов зарубежной инфраструктуры
сектора исследований и разработок, единиц
0
0
Количество центров коллективного пользования
научным оборудованием, научное оборудование которых
использовалось при проведении исследований
и разработок в рамках проекта, единиц
1
1
Соглашение №14.577.21.0082 от 05.06.2014
ФЦП ИР
2014-2020
13
Спасибо за внимание!
Докладчик:
Руководитель проекта, профессор Мизрах Е.А.
Соглашение №14.577.21.0082 от 05.06.2014
ФЦП ИР
2014-2020
14