Регистрация / Вход
Прислать материал

Создание высокоэффективной системы беспроводной узконаправленной передачи энергии и информации для управления состоянием объектов космического базирования на основе лазерных и волоконнооптических технологий

Номер контракта: 14.577.21.0201

Руководитель: Матвеев Станислав Алексеевич

Должность: декан факультета, руководитель проекта

Организация: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Балтийский государственный технический университет "ВОЕНМЕХ" им. Д.Ф. Устинова"
Организация докладчика: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Балтийский государственный технический университет "ВОЕНМЕХ" им. Д.Ф. Устинова"

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
беспроводная передача энергии и информации, энергоинформационный обмен, система космического базирования, автономное управление, гибкая трансформируемая конструкция, лазерный канал передачи энергии и информации, оптоволоконные системы, управляемое раскрытие антенны

Цель проекта:
1. Разработка и экспериментальная апробация эффективных методов дистанционной передачи энергии и информации с использованием лазерных и волоконнооптических технологий на основе применения современных полупроводниковых источников и приемников излучения, согласованных по спектральному диапазону. 2. Создание системы управляемого раскрытия крупногабаритных трансформируемых конструкций космического аппарата на основе рационального комплексирования лазерных и волоконнооптических технологий (далее - СУР-ЛВ).

Основные планируемые результаты проекта:
2.1 Промежуточный и заключительный отчеты о ПНИ, содержащие:

2.1.1 Результаты аналитического обзора современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках ПНИ;

2.1.2 Функциональные и эксплуатационные требования к СУР-ЛВ в целом и к системе беспроводной передачи энергии и информации (далее - СБПЭИ) в ее составе;

2.1.3 Варианты СУР-ЛВ, наиболее полно удовлетворяющие требованиям надежности в условиях космического базирования;

2.1.4 Рациональный вариант СУР-ЛВ, определенный по результатам сравнительной оценки возможных вариантов;

2.1.5 Новые технические решения в области конструкции и системы управления для СУР-ЛВ, отличающиеся от известных более высокими техническими и эксплуатационными характеристиками за счет применения лазерных и волоконнооптических технологий;


2.1.6 Общая методика эскизного проектирования СУР-ЛВ на основе СБПЭИ, включая этапы математического и имитационного моделирования;

2.1.7 Общая методика эскизного проектирования СБПЭИ с заданными энергетическими характеристиками, включая этап математического моделирования;

2.1.8 Математические модели основных подсистем СУР-ЛВ, позволяющие исследовать физические процессы и проводить анализ и синтез ключевых характеристик СУР-ЛВ для оптимального применения в ее составе СБПЭИ:
а) математическая модель механической системы крупногабаритной трансформируемой конструкции (антенны), работающей в условиях открытого космоса,
б) математическая модель системы управления процессами раскрытия и трансформирования антенны в реальном времени,
в) математическая модель СБПЭИ, описывающая процессы передачи и преобразования энергии излучения,
г) комплексная (обобщенная) математическая модель описывающая СУР-ЛВ с учетом внутренних и внешних факторов воздействий и реализации беспроводной передачи энергии и информации к исполнительным устройствам;

2.1.9 Результаты вычислительных экспериментов с математическими моделями основных подсистем СУР-ЛВ для проверки и отработки их работоспособности, верификации и корректировки.

2.1.10 Результаты имитационного моделирования СУР-ЛВ;

2.1.11 Результаты исследовательских испытаний перспективных полупроводниковых лазеров и приемных диодов с целью определения характеристик СБПЭИ и выбора оптимально согласованных по спектральному составу и эффективности преобразования энергии пар «лазер-приемник»;

2.1.12 Результаты исследовательских испытаний макетов основных подсистем СУР-ЛВ:
а) результаты исследовательских испытаний макета СБПЭИ с передачей энергии по открытому каналу и (или) по оптическому волокну,
б) результаты исследовательских испытаний макета механической части конструкции трансформируемой антенны космического базирования,
в) результаты исследовательских испытаний макета системы управления трансформируемой конструкцией,
г) результаты исследовательских испытаний комплексного макета СУР-ЛВ;

2.1.13 Результаты полунатурных исследовательских испытаний комплексного макетного образца СУР-ЛВ.

2.2 Отчет о патентных исследованиях в соответствии с ГОСТ 15.011-96.

2.3 Описание имитационной модели СУР-ЛВ в графической среде имитационного моделирования SIMULINK.

2.4 Эскизная конструкторская документация для изготовления макетов основных подсистем СУР-ЛВ:
а) эскизная конструкторская документация для изготовления макета СБПЭИ с передачей энергии по открытому каналу и (или) по оптическому волокну,
б) эскизная конструкторская документация для изготовления макета механической части конструкции трансформируемой антенны космического базирования,
в) эскизная конструкторская документация для изготовления макета системы управления трансформируемой конструкцией,
г) эскизная конструкторская документация для изготовления комплексного макета СУР-ЛВ.

2.5 Программная документация для комплексного макета СУР-ЛВ.

2.6 Макеты основных подсистем СУР-ЛВ:
а) макет СБПЭИ с передачей энергии по открытому каналу и (или) по оптическому волокну,
б) макет механической части конструкции трансформируемой антенны космического базирования,
в) макет системы управления трансформируемой конструкцией,
г) комплексный макет СУР-ЛВ.

2.7 Эскизная конструкторская документация для изготовления стенда для исследовательских испытаний перспективных полупроводниковых лазеров и приемных диодов.

2.8 Стенд для исследовательских испытаний перспективных полупроводниковых лазеров и приемных диодов.

2.9 Эскизная конструкторская документация для изготовления стенда полунатурных исследовательских испытаний комплексного макетного образца СУР-ЛВ.

2.10 Стенд для выполнения полунатурных исследовательских испытаний комплексного макетного образца СУР-ЛВ.

2.11 Программы и методики исследовательских испытаний отдельных элементов и макетов основных подсистем СУР-ЛВ:
а) программы и методики исследовательских испытаний перспективных полупроводниковых лазеров и приемных диодов,
б) программы и методики исследовательских испытаний макета СБПЭИ с передачей энергии по открытому каналу и (или) по оптическому волокну,
в) программы и методики исследовательских испытаний макета механической части конструкции трансформируемой антенны космического базирования,
г) программы и методики исследовательских испытаний макета системы управления трансформируемой конструкцией,
д) комплексного макета СУР-ЛВ.

2.12 Программы и методики полунатурных исследовательских испытаний комплексного макета СУР-ЛВ.

2.13 Методика эскизного проектирования СУР-ЛВ на основе СБПЭИ, включая этапы математического и имитационного моделирования.

2.14 Методика эскизного проектирования СБПЭИ с заданными энергетическими характеристиками, включая этап математического моделирования.

2.15 Проект технического задания на проведение ОКР по реализации результатов ПНИ для создания перспективных антенных устройств космического базирования: «Разработка методики проектирования и создание трансформируемой антенны космического базирования, использующей оптический канал передачи энергии и информации к исполнительным устройствам конструкции».

2.16 Рекомендации по внедрению СУР-ЛВ и СБПЭИ в разработки перспективных антенн космического базирования, проводимые в АО «ИСС».


Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
1.Система беспроводной передачи энергии и информации на основе применения лазерных и оптоволоконных технологий для использования в системе управляемого раскрытия крупногабаритных трансформируемых конструкций космического аппарата.

2.Разрабатываемая система одновременной передачи энергии и информации на основе применения лазерных и оптоволоконных технологий для управления раскрытием трансформируемых антенн космического базирования применяется впервые и не имеет прямых аналогов.
3. Для передачи энергии в системах управляемого раскрытия используются электрические кабели. Система на основе лазерных и оптоволоконных технологий позволит в несколько раз снизить вес подводящих элементов, повысить надежность функционирования системы и обеспечит полную электромагнитную совместимость с целевыми антенными устройствами.
4. Заявленные результаты будут обеспечены за счет использования последних достижений в области полупроводниковой лазерной техники и волоконно-оптических технологий.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1.Результаты могут быть использованы в приборостроении, авиастроении, при создании новых образцов космической техники.
2.Результаты будут применяться при создании трансформируемых (реконфигурируемых) антенн космического базирования.
3. Применение результатов повысит эксплуатационные качества антенных устройств: повысит надежность, снизит массу и габариты, улучшит параметры разрешения антенны, точность и т.д.
4.Результаты работы позволят повысить конкурентоспособность российской космической отрасли и улучшат перспективы международного сотрудничества при развитии новых космических технологий.

Текущие результаты проекта:
Начат первый этап работы, в процессе которого осуществляется аналитический обзор состояния вопроса и патентные исследования.