Регистрация / Вход
Прислать материал

Прикладные научные исследования для разработки имитационно-натурных исследовательских комплексов мощных бортовых энергетических установок и систем аккумулирования энергии космических аппаратов

Номер контракта: 14.577.21.0082

Руководитель: Мизрах Енис Аврумович

Должность: Профессор кафедры "Системы автоматического управления"

Организация: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева"
Организация докладчика: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева"

Аннотация скачать
Постер скачать
Презентация скачать
Ключевые слова:
космический аппарат, энергетическая установка, солнечная батарея, аккумуляторная батарея, система энергоснабжения, точность, динамика, имитатор, нагрузочное устройство, рекуперация, эффективность.

Цель проекта:
1. Реализация проекта направлена на решение проблемы: совершенствование мощных бортовых энергетических установок и систем аккумулирования энергии космических аппаратов (КА) путём экспериментальных исследований и отработки оптимальных режимов эксплуатации на имитационно-натурных комплексах при обеспечении требуемой статической и динамической точности имитации основных подсистем энергосистем КА, и уменьшении энергозатрат путём разработки имитаторов под-систем с высоким коэффициентом использования электроэнергии (ГОСТ Р51387-99) и рекуперации энергии потребителя в сеть постоянного тока системы электроснабжения комплекса. 2. Целью реализуемого проекта является развитие теории построения энергосберегающих имитационно-натурных комплексов (ЭИНК) для исследования мощных бортовых энергетических установок и систем аккумулирования энергии космических аппаратов.

Основные планируемые результаты проекта:
По выполнении работ будут получены следующие результаты:
- разработаны принципы построения ЭИНК модульного типа, обеспечивающих максимальные атрибуты: быстродействие, эффективность, коэффициент использования электроэнергии и уменьшение массогабаритных характеристик комплекса;
- разработаны методы анализа, синтеза и проектирования ЭИНК, обеспечивающие требуемые статические и динамические характеристики подсистем и требуемые функциональные и эксплуатационные свойства;
- разработаны алгоритмы, математические и имитационные модели основных подсистем ЭНИК, позволяющие проводить проверку и отработку новых технических решений на стадии проектирования:;
- разработано программное обеспечение компьютеризированной системы управления комплексом;
- разработан и создан экспериментальный образец модуля ЭНИК с полезной мощностью до 8,0 кВт, позволяющий улучшить эксплуатационные и качественные характеристики комплекса;
- разработаны проекты технических заданий на проведение ОКР по реализации результатов исследований в энергетических системах КА;
- опубликовано не менее семи статей в журналах , индексируемых Scopus, Web of Sciense;
- предложено не менее шести патентноспособных технических решений;
- защищено не менее двух диссертаций на соискание ученой степени кандидата технических наук.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
1. Полученные результаты выполнения проекта служат основой проектирования макетов и экспериментальных образцов основных подсистем ЭИНК.
2. Разработка и исследования новых аппаратных средств экспериментальных исследований и отработки новых и перспективных мощных бортовых энергетических установок и систем аккумулирования энергии КА. Новизна принятых технических решений подтверждается тремя патентами на полезные модели.
3. Полученные результаты полностью удовлетворяют требованиям к выполняемому проекту и мировым тенденциям развития испытательных комплексов энергосистем космических аппаратов.
4. Для достижения заявленных результатов используются следующие новые подходы:
- комбинация импульсных и непрерывных методов управления имитаторами энергоустановок и подсистем, что позволяет повысить коэффициент использования электроэнергии и обеспечить требуемые динамические свойства имитаторов;
- рекуперация энергии нагрузочных устройств в сеть постоянного тока системы электроснабжения комплекса, что позволяет повысить коэффициент использования электроэнергии, существенно уменьшить энергопотребление из сети переменного тока и увеличить время работы ЭИНК от аккумуляторных батарей источника бесперебойного питания при отключении сети переменного тока.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
В результате выполнения проекта будет разработана документация, позволяющая выполнять ОКР по созданию ЭИНК. Комплекс представляет интерес для разработчиков и изготовителей энергосистем, вторичных источников питания и энергопреобразующего оборудования ракетно- космических систем, автономных устройств (подводные аппараты, автомобили и т.п.) с источниками электроэнергии, использующими методы прямого преобразования различных видов энергии в электрическую ( солнечные батареи, аккумуляторные батареи, топливные элементы, термопреобразователи). Мощность энергосистем космических аппаратов и автономных объектов непрерывно растет, что увеличивает спрос на поставку энергосберегающих имитационно-натурных комплексов (ЭНИК).

Текущие результаты проекта:
Достигнуто на первом этапе: а)новые технические решения топологий и электрических схем основных подсистем ЭИНК, отличающиеся от известных более высокими техническими и эксплуатационными характеристиками; б) разработан и изготовлен стенд для исследования электрических характеристик перспективных литий-ионных аккумуляторов.
Достигнуто на втором этапе: а) разработана общая структура методики эскизного проектирования ЭИНК с заданными статистическими и динамическими свойствами, включая этапы математического и имитационного моделирования; б) 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: : а) разработана эскизная конструкторская документация для изготовления макетов основных подсистем ЭИНК; б) разработаны программы и методики испытаний макетов основных подсистем ЭИНК; в) изготовлены макеты основных подсистем ЭИНК с целью получения исходных данных для создания экспериментальных образцов и корректировки их имитационных моделей