Регистрация / Вход
Прислать материал

Создание коллективного универсального спасательного средства нового типа с функцией беспилотного управления для эвакуации персонала в чрезвычайных ситуациях природного и техногенного характера на Арктическом шельфе.

Номер контракта: 14.577.21.0105

Руководитель: Кошурина Алла Александровна

Должность: Директор НОЦ "Транспорта"

Организация: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева"
Организация докладчика: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный технический университет им.Р.Е.Алексеева"

Аннотация скачать
Постер скачать
Презентация скачать
Ключевые слова:
амфибия, спасение, роторно-винтовой движитель, шнек, спасательное средство, арктический шельф, нефтяная платформа, эвакуация, навигация, автопилотирование, материалы, теплозащита, движение в разных средах

Цель проекта:
1) Задача проекта направлена на решение проблемы обеспечения безопасности людей на объектах нефти- газодобывающей промышленности (нефтяных платформах), расположенных в Арктической зоне с тяжёлыми природно-климатическими условиями. 2) Целью реализуемого проекта является создание коллективных универсальных спасательных средств нового поколения, превосходящих лучшие мировые аналоги (существующие традиционные и разрабатываемые перспективные технические решения) по функциональным и технико-экономическим показателям, разработанных на основе научных исследований, инновационных технических решений и экологически безопасных технологий, предназначенных для проведения спасательных операций в тяжелых природно-климатических условиях и сложной ледово-навигационной обстановке и обеспечивающих безопасность объектов морской инфраструктуры и уменьшение последствий техногенных катастроф на нефти- и газодобывающих платформах континентального шельфа Арктики, что необходимо для развития техники по приоритетному направлению.

Основные планируемые результаты проекта:
1. Краткое описание основных планируемых результатов:
– создание концепции универсального спасательного средства нового типа;
– выполнение структурно-функциональной схемы универсального спасательного средства;
– создание технического облика комплексной бортовой системы управления с функцией автопилотирования, включающей системы навигации, технического зрения и системы комплексного жизнеобеспечения;
–создание математической модели взаимодействия роторно-винтового движителя универсального спасательного средства с деформируемым опорным основанием;
– выполнение эскизной конструкторской документации для изготовления штампов роторно-винтового движителя.
– изготовление штампов роторно-винтового движителя.
– написание программ, методик и результатов исследовательских испытаний штампов роторно-винтового движителя для оценки взаимодействия со снежно-ледовой опорной поверхностью.
– создание 3D модели универсального спасательного средства.
– получение результатов математического моделирования функционирования систем универсального спасательного средства в характерных условиях эксплуатации.
– выполнение программной документации на бортовую систему управления УСС.
– выполнение эскизной конструкторской документации для изготовления экспериментального образца универсального спасательного средства.
– изготовление экспериментального образца универсального спасательного средства.
– написание программ, методик и результатов исследовательских испытаний экспериментального образца универсального спасательного средства по оценке.

2. Основные характеристики планируемых результатов:
2.1. Математическая модель взаимодействия роторно-винтового движителя с деформируемым опорным основанием должна соответствовать следующим требованиям:
а) Состав математической модели:
– Модель роторно-винтового движителя;
– Модель деформируемого опорного основания;
б) Позволять проводить следующие расчеты:
– Определение зон контакта движителя с опорным основанием;
– Расчет сил реакции среды движения на элементарную площадку поверхности роторно-винтового движителя, находящуюся в контакте с опорным основанием;
– Расчет значений силы тяги и сил сопротивления движению роторно-винтового движителя по деформируемому опорному основанию.
в) Модель роторно-винтового движителя должна учитывать не менее 15 его геометрических параметров.
г) Модель деформируемого опорного основания должна учитывать не менее 5 физико-механических параметров.
2.2. Компьютерная модель экспериментального образца универсального спасательного средства должна соответствовать следующим требованиям:
а) В состав компьютерной модели включаются основные конструктивные элементы машины.
б) Модель экспериментального образца универсального спасательного средства должна быть разработана в современной системе автоматизированного проектирования (CAD-программе): CATIA, NX, ProEngineer, Autodesk Inventor, SolidWorks, Компас, T-FLEX CAD, или аналогичной.
в) Формат хранения данных о модели экспериментального образца универсального спасательного средства должен обеспечивать возможность конвертации данных для последующей трансляции в другие системы автоматизированного проектирования.
г) Модель экспериментального образца универсального спасательного средства должна содержать фактические размеры и содержать данные о физико-механических свойствах разрабатываемых элементов.
в) Модель экспериментального образца универсального спасательного средства должна содержать модели покупных элементов и узлов, с соответствующими им массогабаритными характеристиками, в упрощенном графическом представлении.
2.3. Компьютерная модель комплексной бортовой системы управления УСС обеспечивает работу при выходе из строя до 50% оборудования (кроме бортового вычислителя);обеспечивает локализацию с погрешностями не хуже +/- 10 метров; обеспечивает локальную навигацию с погрешностями не хуже +/- 1 метр.
2.4 Штампы выполнены в натуральную величину в форме сегмента наружной поверхности базового цилиндра роторно-винтового движителя и имеют соответствующий фрагмент винтовой лопасти, а также:
– имеют высоту не более половины диаметра базового цилиндра движителя;
– имеют длину равную шагу винтовой лопасти движителя;
– содержат ребра жесткости, упрочняющие конструкцию и предотвращающие деформацию штампа под нагрузкой;
– являются прочными и выдерживают нагрузку до 1500 Н без видимых деформаций.
2.5 Экспериментальный образец универсального спасательного средства представляющий собой амфибийный роторно-винтовой вездеход со следующими характеристиками:
– Габаритные размеры (длина / ширина / высота), не более, мм: 12500 / 6000 / 6500;
– Масса снаряженного экспериментального образца, не более, 10000 кг;
– Полная масса экспериментального образца, не более, 13000 кг;
– Двигатель (тип): Дизельный или электрический;
– Максимальная скорость, км/ч: по воде 11; по снежно-ледовому опорному основанию 22.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Конечным продуктом, планируемым к получению в рамках выполнения проекта, является экспериментальный образец универсального спасательного средства с роторно-винтовым движителем. Экспериментальный образец предназначен для проведения исследовательских испытаний по оценке ключевых характеристик и показателей машины и ее систем. Образец представляет собой роторно-винтовую плавающую амфибию высокой проходимости. Создание данного образца спасательного средства нового поколения является необходимым этапом в задаче обеспечения безопасности объектов морской инфраструктуры и уменьшения последствий техногенных катастроф на нефте- и газодобывающих платформах континентального шельфа Арктики.

Создание машины и ее систем ведется с учетом: с одной стороны современных тенденций в технологиях и способах проектирования, а с другой с учетом накопленных за несколько десятилетий исследователями НГТУ знаний в области роторно-винтовых машин. Конструкторские решения, закладываемые в экспериментальный образец, обладают научно-технической новизной и проходят необходимую процедуру защиты интеллектуальной собственности. По своим тактико-техническим характеристикам разрабатываемый экспериментальный образец во многом опережает возможности традиционных классических спасательных средств – способен свободно двигаться в различных средах, характерных для Арктического шельфа (вода, битый лед, сплошной лед, снег, торосы и др.), может выбираться на необорудованный берег или кромку льда, возвышающуюся над водой на 2 метра.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1) Основными потребителями ожидаемых результатов являются организации, связанные с нефтегазовой отраслью, органы государственной власти, а также министерства, организации и компании, выполняющие работы в экстремальных ситуациях или ведущие опытно-конструкторские разработки специального оборудования.
2) Результаты ПНИ будут использованы для дальнейшего развития в области разработок универсального спасательного средства, для повышения безопасности эвакуации персонала с нефтегазодобывающих платформ.
3) Полученные результаты ПНИ (ПНИЭР) окажут благоприятное влияние на развитие: научно-технических и технологических направлений, соответствующих секторов экономики, исследований в рамках международного сотрудничества, материально-технической и информационной инфраструктуры.

Текущие результаты проекта:
– Выбрано и обосновано направление исследований, проводимых в рамках ПНИ.
– Разработана концепция универсального спасательного средства нового типа.
– Разработан технический облик комплексной бортовой системы управления с функцией автопилотирования, включающей системы навигации и технического зрения.
–Проведены патентные исследования в соответствии с ГОСТ Р 15.011-96.
–Приобретено технологического оборудования для цифрового производства элементов экспериментального образца универсального спасательного средства.
–Разработана математическая модель взаимодействия роторно-винтового движителя универсального спасательного средства с деформируемым опорным основанием.
– Разработана 3D модель роторно-винтового движителя.
– Разработана 3D модель корпуса экспериментального образца.
–Выбраны и обоснованы материалы и покрытия для применения в конструкции экспериментального образца универсального спасательного средства.
– Приобретено технологическое оборудование для изготовления штампов.
– Изготовлены штампы роторно-винтового движителя.
– Проведены исследовательские испытания штампов роторно-винтового движителя для апробации математической модели взаимодействия роторно-винтового движителя с опорным основанием.