ФОРМИРОВАНИЕ МАРШРУТА С УЧЕТОМ КОЭФФИЦИЕНТА ПРОХОДИМОСТИ ДОРОГ ДЛЯ НАЗЕМНОЙ ГРУППЫ ПОИСКА ОТДЕЛЯЕМЫХ ЧАСТЕЙ РАКЕТ КОСМИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ И ИХ ФРАГМЕНТОВ

Проведение запусков космических аппаратов (КА) с российских космодромов требует отведения по трассе полета ракет космического назначения (РКН) специальных территорий, предназначенных для падения на Землю отработавших элементов конструкций РКН – ступеней, головных обтекателей, соединительных и хвостовых отсеков, спускаемых аппаратов и капсул со специнформацией [1]. Такие территории называются районом падения (РП) отделяющихся частей (ОЧ) [2].

Актуальность разработки обусловлена потребностью эффективного решения задачи поиска фрагментов РКН.

Поиском ОЧ РКН занимается наземная поисковая группа (НПГ). Для эффективного поиска и идентификации фрагментов ОЧ, ликвидации экологического ущерба, а также для сокращения времени работы поисковых групп необходимо как можно быстрее добраться до ОЧ РКН.

В данной статье рассматривается разработка маршрута с учетом коэффициента проходимости дорог для наземной группы поиска отделяемых частей ракет космического назначения и их фрагментов.

Одним из важных критериев при построении оптимального маршрута для НПГ является правильный выбор транспортного средства для поиска ОЧ РКН: наземного или воздушного.

Для повышения эффективности расчета оптимального маршрута, предлагается ввести коэффициент проходимости дорог. Данная величина зависит от погодных условий (дождь, снег, гололёд), места падения ОЧ РКН (открытые, лесистые, болотистые), состояния и вида грунта (песок, глина, чернозём, торф), дорожного покрытия (асфальт, бетон, грунтовая). Коэффициент проходимости дорог оказывает влияние на скорость передвижения наземного транспортного средства и на возможность достижения места дислокации.

У НПГ существует 2 вида транспорта:

1) наземный: легкий, средний, тяжелый;

2) воздушный: вертолеты, дроны.

В случае невозможности достижения района падения наземным транспортным средством будет предложено использование вертолетов и дронов при условии, что скорость ветра и видимость будут в разрешенном диапазоне.

При исследовании РП, НПГ передает данные широты, долготы точки дороги и поведение транспортного средства траекторному отделу, который в дальнейшем формирует граф дорог в виде kml файла с заданными характеристиками.

Поведение транспортного средства описывается в виде коэффициента проходимости, который зависит от вида дороги и погодных условий.

Таблица 1.

Виды дорог

Таблица 2.

Виды грунта

Таблица 3.

Виды погоды

Для начала работы с коэффициентом проходимости геодезические координаты переводят в местную систему координат [3].

Геодезические координаты  (геодезическая широта, долгота и высота), заданные на некотором эллипсоиде, и прямоугольные координаты   в геодезической системе координат, заданные на том же эллипсоиде, связаны соотношениями

                   (1)

где ;

A=6378136 м – большая полуось рассматриваемого земного эллипсоида;

е²=0,006694366 – квадрат первого эксцентриситета рассматриваемого земного эллипсоида;

B, L, H – геодезическая широта, долгота, высота координат, заданные на эллипсоиде.

Широта – угол j между местным направлением зенита и плоскостью экватора, отсчитываемый от 0 до 90 градусов в обе стороны от экватора.

Долгота – двугранный угол λ между плоскостью меридиана, проходящего через данную точку, и плоскостью начального нулевого меридиана, отсчитываемый от 0 до 180 градусов.

Высота – расстояние от земной поверхности, которое используется для полного определения положения точки трехмерного пространства.

Полученные значения координат умножаются на коэффициент проходимости и погодного условия.

Значение коэффициентов составлено в соответствии с исследованием коэффициента трения и сцепления колеса автомобиля с покрытием.

Коэффициент сцепления это отношение реактивной силы, которая действует на колесо автомобиля передаваемой колесом на покрытие в плоскости его контакта с покрытием и вертикальной нагрузке. По физической сущности коэффициент сцепления представляет собой коэффициент трения пары резины протектора автомобильной шины — покрытие проезжей части дороги [4].

При скольжении одного гладкого твердого тела по другому основную роль играют адгезионные силы. При движении эластичной шины по дорожному покрытию характер взаимодействия меняется. Дорожная поверхность всегда имеет шероховатости и поэтому доля гистерезисной (деформационной) составляющей значительно больше, чем адгезионной. Такое взаимодействие характеризуется силой сцепления [4].

Адгезионная сила это сила слипания (склеивания) поверхностей двух разнородных твердых тел, в данном случае дорожного покрытия и поверхности шины колеса [4].

В соответствии с поставленными данными составлена формула расчета для выбора транспортного средства:

Где  Ko – общий коэффициент проходимости

k_j – коэффициент проходимости

p – коэффициент погодного условия

n – число рёбер в графе дорог

Таблица 4.

Условия выбора транспортного средства

В результате составления данной функции получены следующие результаты работы программы.

Рисунок 1. Результат работы программы с выбором наземного траспорта

Рисунок 2. Результат работы программы с выбором воздушного транспорта

Внедрение данной функции повысит эффективность работы сотрудников НПГ за счет корректного выбора транспортного средства.

Список литературы:

1. Авдошкин В.В. Проблемные вопросы использования трасс запусков космических аппаратов и районов падения отделяющихся частей ракет космического назначения. – СПб.: ВКА имени А.Ф. Можайского, 2016. – 372с.
2. Район падения. URL:http://russian.space/298/ (дата обращения: 12.05.2021).
3. Колодяжный А. Н. Методы и алгоритмы обработки траекторных измерений: Учебное пособие. – М.: Изд – во МАИ, 2012. – 84 с.: ил.
4. Коэффициенты трения и сцепления колеса автомобиля с покрытием: https://bstudy.net/645100/tehnika/koeffitsienty_treniya_stsepleniya_kolesa_avtomobilya_pokrytiem (дата обращения: 12.05.2021)