ДИНАМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПРЕДПУСКОВЫХ РАБОТ В МОНТАЖНО-ИСПЫТАТЕЛЬНОМ КОМПЛЕКСЕ КОСМОДРОМА

DYNAMIC MEASURING OF ARMING IN SPACE PORT ASSEMBLY AND TESTING COMPLEX

Andrey Belyakov

student, Department of Space engineering, Samara University,

Russia, Samara

Gleb Zmozhnyy

student, Department of Space engineering, Samara University,

Russia, Samara

АННОТАЦИЯ

В статье рассматривается задача организации перемещения людей на участках площадки монтажно-испытательного комплекса космодрома во время предполётной подготовки космического корабля. С целью улучшения качества транспортных коммуникаций предлагаются формулы для оценки плотности потока людей и его скорости движения в динамике. Выводом из данной работы являются некоторые рекомендации по управлению процессом подготовки космического корабля к запуску.

ABSTRACT

In the article the problem of people movement management on the areas of assembly and testing complex during spacecraft arming is overviewed. The goal is to increase the quality of transport communications by measuring density and rate of people flow in dynamics. As the result, recommendations on arming process have been given.

Ключевые слова: логистика; космодром; космический корабль; монтажно-испытательный комплекс; подготовка к запуску.

Keywords: logistics; spaceport; spacecraft; assembly and testing complex; arming.

В настоящее время космические корабли (КК) применяются для транспортировки грузов на МКС. Размещение полезной нагрузки в грузовом отсеке определяется заранее и реализуется в ходе мероприятий по предполётной подготовке на космодроме.

Современные мероприятия по предполётной подготовке связаны с перемещением больших объёмов материалов, оснастки, оборудования, деталей сборочных единиц, грузов по космодрому. Для этого необходима рациональная организация транспортных коммуникаций – в частности, это касается работ на площадке монтажно-испытательного комплекса (МИК), где КК пребывает основное время перед отправкой к стартовому комплексу ракеты-носителя (РН). От качества транспортных коммуникаций внутри, их организации и координации зависит успешность выполнения план-графика. Недооценка их значимости причиняет значительные убытки.

Целью данной работы является создание расчётной методики динамической оценки показателей плана мероприятий по предполётной подготовке КК к запуску, проводимых на площадках МИК. Объектом исследования выбран космодром «Байконур».

Большинство средств космической инфраструктуры, обеспечивающих подготовку к пускам и сами пуски, размещено на космодромах, в чей состав входят [2]:

• Наземные объекты технических и стартовых комплексов;
• Средства наземного комплекса управления и комплекса посадки и обслуживания, а также наземные и водные поля падения отработавших частей РН;
• Железнодорожные и грунтовые (бетонные) дороги, жилой город, объекты социального и культурного назначения;
• Аэродром и кислородно-азотный завод, хранилища отдельных видов ракетного топлива;
• Системы энергоснабжения, водоснабжения и теплоснабжения;
• Системы внутренних транспортных коммуникаций, связи и т.д.

По прибытии на космодром КК и РН осматриваются на предмет повреждений при транспортировке. Если РН и КК транспортировались в разобранном виде, то в МИК производится сборка КК и РН с обязательным проведением испытаний и проверок [3].

На этапе завершения всех испытаний в МИК формируется космическая головная часть (КГЧ). После накатки головного обтекателя на КК по железнодорожным путям КГЧ транспортируется на сборку с РН.

Для обеспечения слаженной работы космодрома необходимо, чтобы достигалась оперативность выполнения мероприятий по предполётной подготовке в МИК. Оценка для перемещающейся по космодрому колонны ракетно-космической техники проведена в работе [1], где движение потока людей и техники определялось дискретно. В данном исследовании предлагается действовать, исходя из непрерывности работ, чтобы описать динамическую математическую модель их проведения.

Основными параметрами, характеризующими процесс перемещения людей, выбраны плотность потока , скорость движения потока , интенсивность движения потока . Сами транспортные коммуникации описываются длиной  и шириной . Площадка МИК по конструкции является многопролётным сооружением промышленного типа длиной в среднем 500 м, шириной 200 м, высотой 30 м [4].

Разбиение площадки МИК на  участков делается в предположении, что число людей на них может меняться и их длина и ширина не остаются постоянными, потому что на рассматриваемые участки может прибыть, например, вспомогательная техника или детали для сборки КК с РН, которые повлияют на пути передвижения людей. Также следует учесть, что потоки всегда стремятся идти по кратчайшему маршруту, по которому легче и быстрее двигаться [1].

Пусть на i-ом участке произвольной формы длиной  и шириной  проводятся работы с КК, из-за чего передвигающиеся или находящиеся около КК люди образуют поток. Каждому из них приписывается номер . Площадь горизонтальной проекции отдельно взятого человека обозначается . Скорость его передвижения . Требуется вычислить плотность потока людей  и интенсивность движения . Ниже на рисунке 1 дано графическое пояснение задачи. Границы участка образуются окружающими предметами, препятствующими движению.

Рисунок 1. Поток людей на участке работы с КК

Тогда плотность потока людей на площади i-го участка равняется:

где  – площадь i-го участка площадки МИК.

В формуле (1) верхний двойной интеграл – простой, так как переменные  и  являются независимыми. Интенсивность движения потока людей характеризуется тем, с какой скоростью движется его плотность:

В формуле (2) подынтегральная функция скорости передвижения потока  зависит от его плотности, потому что кроме естественных преград люди сами могут преграждать друг другу путь, если их маршруты организованы не рационально.

Таким образом, с помощью нелинейных дифференциальных уравнений была описана двухкритериальная постановка задачи оценки транспортных коммуникаций на площадке МИК, которая позволяет разработать автоматизированную систему мониторинга процесса подготовки космического корабля к запуску. Дальнейшее развитие модели должно обеспечить возможность оптимизации путей передвижения людей и техники.

Список литературы:

1. Беляков А.А. Расчёт характеристик плана мероприятий по предполётной подготовке на примере космодрома Байконур // Молодёжь. Техника. Космос: труды тринадцатой общерос. молодёжн. науч.-техн. конф. В 2 т. Т. 2 / Балт. гос. техн. ун-т. – СПб., 2021. – 340 с.
2. Пузин Ю.Я. Конструкция и проектирование космических комплексов : учебное пособие // Самарский университет, 2020.
3. Пузин Ю.Я. Основы устройства космических аппаратов: ракетно-космические комплексы : учебное пособие // Самарский университет, 2017.
4. Стромский И.В. Космические порты мира. М.: Машиностроение, 1996. – 113 с.