АННОТИРОВАННЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ОТЧЕТ
О РЕЗУЛЬТАТАХ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ РАБОТ, ВЫПОЛНЕННЫХ НА ЭТАПЕ № 1
«Определение и обоснование оптимального варианта
направления исследований, разработка и изготовление макета»
Соглашение от 04 октября 2012г. № 14.В37.21.1826
Тема: «Развитие теории и практики создания космических тренажёров с силокомпенсирующими системами»
Исполнитель: ФГБОУ ВПО «Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)
Ключевые слова: тренажёр, космонавт, невесомость, пониженная гравитация, модель, макет, силокомпенсирующая система, электропривод
1. Цель проекта
1.1. Формулировка задачи / проблемы, на решение которой направлен реализованный проект).
Развитие современной космонавтики требует повышения качества подготовки космонавтов, для решения задач внекорабельной деятельности с применением штатного технологического оборудования, в том числе при моделировании различных нештатных ситуаций. Опыт пилотируемой космонавтики показывает, что наиболее эффективным средством подготовки космонавтов к работе в невесомости являются тренажеры. Анализ показал, что наиболее перспективными для решения перспективных задач обучения космонавтов выполнению работ в невесомости на орбитальных космических станциях и на планетах с пониженной гравитацией являются тренажёры, реализованные с использованием силокомпенсирующих систем.
1.2. Формулировка цели реализованного проекта, места и роли результатов проекта в решении задачи / проблемы, сформулированной в п. 1.1.
Целью выполнения научно-исследовательской работы является разработка теории и практики, методов, способов и средств создания перспективных комплексных тренажёров для обучения космонавтов выполнению работ в невесомости на орбитальных космических станциях или на планетах с пониженной гравитацией.
Результаты выполненной работы позволили обосновать направления дальнейших исследований, по созданию силокомпенсирующих систем перспективного тренажёра.
2. Основные результаты проекта
2.1. Краткое описание основных полученных результатов.
Выполненный аналитический обзор научно-технических источников по разрабатываемой теме показал, что обучение космонавтов выполнению работ на космических станциях и планетах с пониженной гравитацией в условиях частичной или полной невесомости, становятся все более ответственным, трудоемким и дорогостоящим этапом создания космической техники. При выполнении исследований определены возможные направления и пути сокращения средств на подготовку космонавтов, благодаря созданию современных тренажёров реализованных с использованием силокомпенсирующих систем.
Для совершенствования тренажёров обеспечивающих моделирование движений космонавтов находящихся в скафандрах в условиях невесомости или пониженной гравитации необходимы системы высокоточного управления усилиями в механизмах вертикальных и горизонтальных перемещений космонавтов в рабочем пространстве тренажёра. Уточнены требования к электромеханическим силокомпенсирующим системам перспективного тренажёра и его макета.
Выполнен отчёт о патентных исследованиях по разрабатываемой теме, осуществлено определение патентной чистоты создаваемого перспективного космического тренажера по сравнению с отобранными патентами.
Создана физическая модель системы вертикальных перемещений космонавта в рабочем пространстве тренажёра обеспечивающая движения со скоростью до 0,2 м/с объекта обезвешивания массой 140 кг.
Разработана конструкторская документация и изготовлен двухстепенной макет электромеханической силокомпенсирующей системы, на котором на втором этапе работы будут выполнены эксперименты по исследованию силовых и координатных взаимодействий при перемещениях объекта обезвешивания массой 250 кг, способного под действием незначительных усилий совершать движения в вертикальной плоскости со скоростью до 0,4 м/с, а в горизонтальной плоскости со скоростью до 0,5 м/с.
Разработан эскизный проект перспективного тренажёра и разделы методик по подготовке его к работе и диагностирования неисправностей силокомпенсирующих систем при его функционировании.
2.2. Описание новизны научных результатов.
Новизна научных результатов выполненных исследований заключается в уточнении требований к перспективному комплексному тренажеру для подготовки космонавтов к работе в условиях невесомости и пониженной гравитации, а так же определения путей снижения затрат на их подготовку.
2.3.Сопоставление с результатами аналогичных работ мирового уровня.
Исследования по разработке аналогичных космических тренажёров выполняются сотрудниками Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (Хьюстон, Техас). Разрабатываемый в NASA (США) стенд ARGOS обеспечивает разгрузку космонавтов массой до 114 кг, поэтому они на этом стенде вынуждены обучаться без скафандров.
По завершении работ ARGOS будет в состоянии поддерживать тестирование и обучения космонавтов при имитации микро - или частичной гравитации окружающей среды.
3. Назначение и область применения результатов проекта
3.1. Описание областей применения полученных результатов.
Областями возможного применения предлагаемых способов создания и методов исследования силокомпенсирующих систем являются стенды для испытания и отработки на Земле космической техники, и робототехнические комплексы.
Рассматриваемые силокомпенсирующие системы могут применяться в стендах для проверки в земных условиях функционирования изделий космической техники, в сбалансированных манипуляторах и специальных грузоподъемных устройств, используемых для автоматизации ручного труда, при перемещения грузов значительной массы, в медицинских тренажерах, которые используются для восстановления нарушенных функций опорно-двигательного аппарата пациентов и ускорения их реабилитации при ходьбе.
Эффективность полученных результатов определяется повышением качества работы многокоординатных силокомпенсирующих систем в различных областях техники.
3.2. Перспективы практического применения и коммерциализации результатов проекта
3.2.1. Описание направлений практического внедрения полученных результатов или перспектив их использования.
Полученный опыт и результаты выполненных исследований будут использованы в ФГБУ «НИИЦПК имени » (Звездный городок, Московская область) при модернизации тренажёра «Выход-2».
3.2.2. Оценка или прогноз влияния полученных результатов на развитие научно-технических и технологических направлений; на разработку новых технических решений; на изменение структуры производства и потребления товаров и услуг в соответствующих секторах рынка и социальной сферы.
Полученные результатов исследований позволят повысить качество подготовки космонавтов к полетам на пилотируемых космических аппаратах.
3.2.3. Описание ожидаемых социально-экономических и др. эффектов от использования товаров и услуг, созданных на основе полученных результатов (повышение производительности труда, снижение материало - и энергоёмкости производства, уменьшение отрицательного техногенного воздействия на окружающую среду, снижение риска смертности, повышение качества жизни и т. п.).
Ожидаемый экономический эффект от использования полученных результатов будет заключаться в повышении качества подготовки космонавтов и снижении затрат на создание и эксплуатацию космических тренажёров.
3.2.4. Описание существующих или возможных форм коммерциализации полученных результатов: организация производства продукции и/или оказание услуг, в том числе с образованием нового юридического лица или без него; заключение лицензионных договоров, заключение договоров уступки прав на РИД. Либо указывается: «Коммерциализация проектом не предусмотрена».
Коммерциализация проектом не предусмотрена.
3.2.5. Описание видов новой и усовершенствованной продукции (услуги), которые могут быть созданы или уже созданы на основе полученных результатов интеллектуальной деятельности (РИД); указание предполагаемых или фактических рынков сбыта.
На основе полученных результатов интеллектуальной деятельности будут разработаны предложения и рекомендации по созданию перспективных тренажёров для обучения космонавтов действиям в условиях полной и частичной невесомости.
4. Перспективы развития исследований
Участие в ФЦП будет способствовать формированию нового исследовательского партнерства с «Энергия» им. (г. Королев, Московская область)
Научный коллектив совместно с Донским филиалом центра тренажёростроения (г. Новочеркасск) выполнил работу по созданию комплекса «Сармат» предназначенного для имитации на Земле деятельности космонавтов на космических станциях.
Дальнейшее развитие в России технологий в области выполняемых исследований может способствовать сотрудничество с NASA (США).
5. Опыт закрепления молодых исследователей – участников проекта (этапа проекта) в области науки, образования и высоких технологий
Закреплены следующие специалисты:
, 12.03.1989 года рождения, аспирант Исполнителя, принят на работу в ЮРГТУ(НПИ) ведущим инженером для работы по теме гранта,
, 25.07.1988 года рождения, студент Исполнителя, принят на должность техника для выполнения работ по гранту,
, 19.08.1991 года рождения, студент Исполнителя, принят на должность техника для выполнения работ по гранту,
16.04.1987 года рождения принят на работу на должность ассистента Исполнителя для ведения образовательной деятельности и выполнения работ по гранту,
20.08.1987 года рождения зачислена в очную аспирантуру Исполнителя.
6. Объёмы финансирования
Размер гранта составляет 1 878 000 рублей 00 коп. (Один миллион восемьсот семьдесят восемь тысяч рублей 00 коп.), в том числе:
в 2012 году – 1 рублей 00 коп. (Один миллион двести тысяч рублей 00 коп.),
в 2013 году рублей 00 коп. (Шестьсот семьдесят восемь тысяч рублей 00 коп.)».
Руководитель Проекта
