Федеральная целевая программа «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014—2020 годы» Соглашение о предоставлении субсидии №14.577.21.0082 от 05.06.2014 на период 2014 - 2016 гг. Тема: Прикладные научные исследования для разработки имитационно - натурных исследовательских комплексов мощных бортовых энергетических установок и систем аккумулирования энергии космических аппаратов Руководитель проекта: профессор, Мизрах Е.А. Транспортные и космические системы Участники проекта Получатель субсидии: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева". Размер субсидии: в 2014 году – 15 000 000 (Пятнадцать миллионов) рублей; в 2015 году – 13 500 000 (Тринадцать миллионов пятьсот тысяч) рублей. Индустриальный партнёр: Акционерное общество «Информационные спутниковые системы имени академика М.Ф. Решетнева» Российский лидер по созданию космических аппаратов связи, телевещания, ретрансляции, навигации, геодезии. Софинансирование: 55 200 000 (Пятьдесят пять миллионов двести тысяч) рублей, в том числе: - в 2014 году в размере 18 400 000 (Восемнадцать миллионов четыреста тысяч) рублей, - в 2015 году в размере 18 400 000 (Восемнадцать миллионов четыреста тысяч) рублей, - в 2016 году в размере 18 400 000 (Восемнадцать миллионов четыреста тысяч) рублей. Соглашение №14.577.21.0082 от 05.06.2014 ФЦП ИР 2014-2020 2 Цели и задачи проекта • Совершенствование мощных бортовых энергетических установок и систем аккумулирования энергии космических аппаратов (КА) на основе энергосберегающих натурно – имитационных комплексов (ЭИНК), позволяющих экспериментально исследовать энергетические и электродинамические характеристики систем и обеспечивающих энергосбережение и уменьшение энергозатрат путем рекуперации энергии потребителя в сеть постоянного тока системы электроснабжения комплекса. • Развитие теории построения энергосберегающих имитационно - натурных комплексов (ЭИНК) для исследования мощных бортовых энергетических установок и систем аккумулирования энергии космических аппаратов. Соглашение №14.577.21.0082 от 05.06.2014 ФЦП ИР 2014-2020 3 Цели и задачи проекта • Разработать принципы построения ЭИНК модульного типа, обеспечивающих максимальные атрибуты: быстродействие, эффективность, коэффициент использования электроэнергии и уменьшение массогабаритных характеристик комплекса. • Исследовать взаимодействие и разработать оптимальные топологии подсистем ЭИНК с двойным регулированием энергии. • Разработать методы анализа, синтеза и проектирования ЭИНК. • Разработать алгоритмы, математические и имитационные модели основных подсистем ЭИНК. • Разработать программное обеспечение компьютеризированной системы управления комплексом. • Разработать эскизный и технический проект ЭИНК. • Провести исследования экспериментальных образцов подсистем ЭИНК. Соглашение №14.577.21.0082 от 05.06.2014 ФЦП ИР 2014-2020 4 Научная новизна • Разработка и исследование новых топологий подсистем НИК, позволяющих повысить статическую и динамическую точность, при уменьшении энергозатрат на 50%. • Разработка и исследование новых топологий нагрузочных устройств, позволяющих рекуперировать до 70% потребляемой электроэнергии и не менее, чем в три раза увеличить время работы от источника бесперебойного питания комплекса при отключении сети переменного тока. • Разработка математических моделей новых топологий подсистем НИК, позволяющих проводить анализ статических и динамических свойств и абсолютной устойчивости процессов в НИК. • Разработка методик статического и динамического синтеза новых топологий подсистем НИК, позволяющих проектировать имитаторы мощных бортовых энергетических установок и систем аккумулирования энергии КА с заданными статическими и динамическими характеристиками. Техническая новизна • Разработка и исследовании новых аппаратных средств экспериментальных исследований и отработки новых и перспективных мощных бортовых энергетических установок и систем аккумулирования энергии КА. • Разработка новых способов и устройств, отвечающих условиям патентоспособности изобретения: новизне, изобретательскому уровню, промышленной применимости. Соглашение №14.577.21.0082 от 05.06.2014 ФЦП ИР 2014-2020 5 Ожидаемые результаты проекта • Принципы построения ЭИНК модульного типа, обеспечивающих максимальные атрибуты – быстродействие, эффективность, коэффициент использования электроэнергии и уменьшение массогабаритных характеристик комплекса. • Методы анализа, синтеза и проектирования ЭИНК, обеспечивающие требуемые статические и динамические характеристики подсистем и требуемые функциональные и эксплуатационные свойства. • Алгоритмы, математические и имитационные модели основных подсистем ЭИНК, позволяющие проводить проверку и отработку новых технических решений на стадии проектирования. • Программное обеспечение компьютеризированной системы управления комплексом. • Экспериментальный образец модуля ЭИНК с полезной мощностью до 8,0 кВт, позволяющий улучшить эксплуатационные и качественные характеристики комплекса. • Проекты технических заданий на проведение ОКР по реализации результатов исследований в энергетических системах КА. • Публикация не менее семи статей в журналах, индексируемых Scopus и WEB of Science; • Не менее шести патентоспособных технических решений; • Защита не менее двух диссертаций на соискание ученой степени кандидата технических наук. Соглашение №14.577.21.0082 от 05.06.2014 ФЦП ИР 2014-2020 6 Конкурентные преимущества проекта • Уменьшение энергопотерь при проведении испытаний за счет увеличения коэффициента использования электроэнергии до 70%, что позволяет существенно улучшить эксплуатационные характеристики комплексов, примерно в два раза уменьшить массу и габариты комплекса. • Повышение точности имитации статических и динамических характеристик мощных энергоустановок систем энергоснабжения космических аппаратов, что важно для адекватности проводимых испытаний. Соглашение №14.577.21.0082 от 05.06.2014 ФЦП ИР 2014-2020 7 Перспективы практического использования Потенциальные потребители результатов проекта: • АО "Информационные спутниковые системы", г. Железногорск Красноярского края. • АО «Российские космические системы» г. Москва. • ПАО «Сатурн». г. Краснодар. Объём продаж до 40 млн. руб. в год В результате выполнения проекта будет разработана документация, позволяющая выполнять ОКР по созданию ЭИНК, будут выпущены проекты технических заданий, которые после согласования с заказчиками послужат основой для заключения договоров ОКР. Внедрение результатов исследовательской работы позволит повысить энергосбережение и улучшить эксплуатационные характеристики комплекса. Проект включен в стратегическую программу исследований технологической платформы «Национальная информационная спутниковая система». Соглашение №14.577.21.0082 от 05.06.2014 ФЦП ИР 2014-2020 8 Результаты исследовательской работы, полученные в 2015 г. Достигнуто на первом этапе: • Получены новые технические решения топологий и электрических схем основных подсистем ЭИНК, отличающиеся от известных более высокими техническими и эксплуатационными характеристиками. • Разработан и изготовлен стенд для исследования электрических характеристик перспективных литий - ионных аккумуляторов. Соглашение №14.577.21.0082 от 05.06.2014 ФЦП ИР 2014-2020 9 Результаты исследовательской работы, полученные в 2015 г. Достигнуто на втором этапе: • Разработана общая структура методики эскизного проектирования ЭИНК с заданными статистическими и динамическими свойствами, включая этапы математического и имитационного моделирования. 7 Сеть 1 25 29 23 2 3 35 36 24 33 6 27 4 26 30 31 5 32 28 34 1 - источник бесперебойного питания (ИБП), 2 - выпрямитель-стабилизатор, 3 - имитатор электрических характеристик солнечной батареи (ИСБ), 4 - энергопреобразующая аппаратура системы электропитания (ЭПА СЭП), 5 - блок нагрузочных устройств (БНУ), 6 - имитатор зарядно-разрядных характеристик аккумуляторной батареи (ИАБ). • Разработаны имитационные и математические модели основных подсистем ЭИНК, позволяющие провести анализ и синтез характеристик основных подсистем ЭИНК, воспроизводящих с требуемой точностью, статические и динамические свойства прототипов: имитатора солнечной батареи, имитатора аккумуляторной батареи, нагрузочного устройства комбинированного типа, ЭИНК модульного типа. Соглашение №14.577.21.0082 от 05.06.2014 ФЦП ИР 2014-2020 10 Результаты исследовательской работы, полученные в 2015 г. Достигнуто на третьем этапе: • Разработана эскизная конструкторская документация для изготовления макетов основных подсистем ЭИНК. • Разработаны программы и методики испытаний макетов основных подсистем ЭИНК. • Изготовлены макеты основных подсистем ЭИНК с целью получения исходных данных для создания экспериментальных образцов и корректировки их имитационных моделей. Новизна принятых технических решений подтверждается тремя патентами на полезные модели. • Опубликовано 4 статьи в журналах индексируемых Scopus. Полученные результаты полностью удовлетворяют требованиям к выполняемому проекту и мировым тенденциям развития испытательных комплексов энергосистем космических аппаратов. Соглашение №14.577.21.0082 от 05.06.2014 ФЦП ИР 2014-2020 11 Состояние выполнения запланированных индикаторов Индикаторы Запланировано на текущий год Достигнуто за отчетный период Объем привлеченных внебюджетных средств, млн. руб. 18,4 12,368 Число публикаций по результатам проекта в научных журналах, индексируемых в базе данных Scopus или в базе данных "Сеть науки" (WEB of Science), единиц 4 Доля исследователей в возрасте до 39 лет в общей численности исследователей-участников проекта, % 55 63,6 Число патентных заявок, поданных по результатам проекта, единиц 2 4 2 Соглашение №14.577.21.0082 от 05.06.2014 ФЦП ИР 2014-2020 12 Состояние выполнения запланированных индикаторов Показатели Запланировано на текущий год Достигнуто за отчетный период Число диссертаций на соискание ученых степеней, защищенных по результатам проекта, единиц 0 0 Средний возраст исследователей – участников проекта (не более), лет 46 40,3 Количество мероприятий по демонстрации и популяризации результатов и достижений науки, в которых приняла участие и представила результаты проекта организация - исполнитель проекта, единиц 1 9 Количество используемых при проведении исследований и разработок объектов зарубежной инфраструктуры сектора исследований и разработок, единиц 0 0 Количество центров коллективного пользования научным оборудованием, научное оборудование которых использовалось при проведении исследований и разработок в рамках проекта, единиц 1 1 Соглашение №14.577.21.0082 от 05.06.2014 ФЦП ИР 2014-2020 13 Спасибо за внимание! Докладчик: Руководитель проекта, профессор Мизрах Е.А. Соглашение №14.577.21.0082 от 05.06.2014 ФЦП ИР 2014-2020 14