Распределение ресурсов при создании эксплуатации НКИ (систем
Дщэ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧЕРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ«МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ» (НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)
Факультет №6
Кафедра 610 «Управление эксплуатацией ракетно-космических систем»
Лабораторный практикум по курсам:
«Основы проектирования элементов наземной космической инфраструктуры» и « Организация и обеспечение полета»
.
Москва2018
Требования,предъявляемые к выполнению лабораторных работ.
Лабораторные работы по курсам «Основы проектирования элементов наземной космической инфраструктуры (НКИ)» и «Организация и обеспечение полета»имеют своей целью:
- закрепление, систематизацию и расширение знаний, полученных студентами при слушании лекций,
- закрепление у студентов навыков практического подхода к системному решению задачпри проектировании комплекса наземных систем обеспечения (НКИ),
- подготовку студентов к решению более сложных задач, выполняемых при дипломном проектировании в рамках подготовки к полету ЛА.
Для этого студент выполняет восемь лабораторных работ, представленных в настоящем практикуме, для выбранной и согласованной с преподавателем ракеты космического назначения.
Представленные в настоящем пособии задания на лабораторные работы охватывают все основные системы НКИ, на разных этапах их создания.
|
|
|
Каждое задание должно включать в себя текстовую часть и расчеты (пояснительную записку), выполненную на листах формата А4 и должна содержать следующие разделы:
-общее состояние ракетно-космической техники и основные тенденции ее мирового развития;
-системное обоснование предлагаемых технических решений, с необходимыми расчетными материалами.
Объем пояснительной записки для восьми ЛР должен составлять не менее 40 листов.
Лабораторная работа №1
Технико - экономический анализ создания элементов наземного космической инфраструктуры (НКИ)
1. Цель работы:
Цель работы заключается в исследовании стоимостных и временных характеристик элементов НКИ в зависимости от технических показателей обслуживаемого ЛА и в выборе оптимального варианта построения НКИ, предназначенных для опытной отработки ЛА различных видов.
2. Порядок выполнения работы:
2.1. Совместно с преподавателем выбрать ЛА, для обслуживания которого будет производиться технико-экономический анализ создания НКИ. Основные характеристики ЛА как объектов обслуживания представлены в таблице 1.
2.2.Определить временные характеристики технологического цикла подготовки ЛА.
|
|
|
2.3. Провести обоснование состава и структуры элементов НКИ для двух (любых) принципиальных схем технологической подготовки ЛА к испытаниям.
2.4. Определить приведенную общую стоимость создания НКИ (для двух выбранных принципиальных схем технологической подготовки ЛА к испытаниям.)
2.5.Провести сравнительный анализ затрат на создание НКИ по выбранным вариантам структурного построения.
Основные характеристики ЛА,как объектов испытаний.
Таблица 1.
| №, тип ЛА, основныехар-ки ЛА | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| Тор-дельта | Титан Ш с | Сатурн I В | Сатурн V | Титан П | МТКС | Союз Р-7 | Молния Р-7 | Протон | Энергия | |
| Типдвигателя | ЖРД РДТТ | РДТТ ЖРД | ЖРД | ЖРД | ЖРД | РДТТ | ЖРД | ЖРД | ЖРД | ЖРД |
| Числоступеней | 3 | 4 | 2 | 3 | 2 | 2 | 3 | 4 | 3 | 2 |
| Стартоваямасса,Т | 55 | 645 | 570 | 2930 | 150 | 2019 | 317 | 306 | 700 | 2400 |
| Массатоплива,Т | - | 540 | 522 | 2698 | 139 | 1709 | 275 | 276 | 635 | 2160 |
| Масса топлива по ступеням,Т | 45 4,76 0,276 | 2х192 115 31,1 10,4 | 415 107 | 2150 443 105 | 112 27 | 2х501 706 | 160 95 - | - - - - | - - - - | - - - - |
| Длина, М | 32 | 37,9 | 68,26 | 111 | 33 | 55,6 | 49,3 | 42 | 44,3 | 56,5 |
| Наибольшие диаметры по ступеням,М | 2,44 1,5 0,46 | 3,05 3,05 3,05 3,05 | 6,6 6,6 | 10,06 10,06 6,6 | 3 3 | 55,6 3,62 8,4 | 49,3 2,68 2,95 2,66 | 42 2,68 2,95 2,66 | 44,3 7,4 | 56,5 8 |
| Тягапервойступени,КН | 765 | 10199 | 7296 | 33833 | 2256 | 2ч11799 3ч1170 | 4001 | 4001 | 9000 | 36000 |
| Типкомпонентатоплива | ВК | ВК | ВК,НК | ВК,НК | ВК | ВК,НК | НК | НК | НК | ВК |
Количество ДУ 1ой ст., 
| 1 | 3 | 4 | 5 | 2 | 5 | 20 | 20 | 8 | 20 |
|
|
|
| №, тип ЛА, основныехар-ки ЛА | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 |
| Зенит | Ангара 5 | Ангара 3 | Ариан 5 | Ариан 4 | Европа 3 | Чанчжэн 5 | Эпсилон | PSLV | Рокот | Днепр | |
| Типдвигателя | ЖРД | ЖРД | ЖРД | ЖРД | ЖРД | РДТТ | ЖРД | РДТТ | ЖРД | ЖРД | ЖРД |
| Числоступеней | 3 | 5 | 3 | 2 | 3 | 2 | 3 | 3 | 4 | 3 | 2 |
| Стартоваямасса,Т | 471 | 773 | 480 | 777 | 355 | 105 | 867 | 95,1 | 320 | 107,5 | 210 |
| Массатоплива,Т | 403 | 700 | 430 | 710 | 320 | 95 | 780 | 87 | 280 | 98 | 196 |
| Масса топлива по ступеням,Т | 260 40 3 | 460 235 5 | 285 140 5 | 295 135 | 215 100 5 | 66 29 | 520 150 10 | 42 28 7 | 200 95 20 5 | 62 31 5 | 130 66 |
| Длина, М | 59,6 | 55,23 | 55,23 | 52 | 58,72 | 33 | 57 | 26 | 44 | 29,15 | 34 |
| Наибольшие диаметры по ступеням,М | 3,9 | 8,86 | 8,86 | 5,4 | 3,8 | 3,05 | 5 | 2,6 | 2,8 | 2,5 | 5,4 |
| Тягапервойступени,КН | 818 | 980 | 590 | 1000 | 520 | 130 | 1150 | 130 | 550 | 145 | 38 |
| Типкомпонентатоплива | ВК, НК | ВК, НК | ВК, НК | НК | НК | ВК | ВК, НК | ТТ | ВК | ВК | ВК |
Количество ДУ 1ой ст., 
| 4 | 5 | 3 | 1 | 1 | 2 | 5 | 1 | 4 | 2 | 1 |
|
|
|
Распределение ресурсов при создании эксплуатации НКИ (систем
Наземного обслуживания)
Системы наземного обслуживания (рис.1) являются одним из наиболее дорогостоящих элементов комплекса ЛА. В таблице 2 представлен характер распределения затрат на проведение одного пуска ЛА.
Таблица 2.
| Стоимостьпуска ЛА в % | Стоимость ЛА | Затратына эксплуатацию | Стоимостьразработки | Затратынаэлементы КСНО |
| 100 | 15-20 | 10-12 | 20-30 | 50-55 |
Для решения задачи по формализации затрат на разработку, изготовление, и эксплуатацию элементов НКИ по техническим характеристикам ЛА необходимо выявить основные из них, оказывающие наибольшее влияние на величину затрат, и увязать их количество с набором статистических данных по данному типу наземного оборудования. В качестве основных параметров, определяющих стоимость, можно выбрать:
а) для технологического оборудования стартовой позиции (СП): масса полезной
нагрузки Мпн; стартовая масса ЛА Мо, масса и объём заправляемого компонента
топлива Мкт, VKT, производительность насоса Q, количество компрессоров К и
давление на выходе из компрессора Р, тяга двигательной установки первой ступени
Роь калорийность топлива QT, начальная и конечная температура термостатируемого
компонента Тн, Тк, объём пультов управления технологическим процессом Vn;
б) для технологического оборудования технической позиции (ТП): стартовая масса ЛА
Мо, масса транспортируемого элемента Мтр, длина собранных блоков LB,
количество ступеней ЛА m, масса сборочных блоков Мсб;
в) для строительных сооружений: стартовая масса ЛА Мо, его длина L и диаметр D.
Затраты на разработку наземного испытательного комплекса зависят от многих факторов, основными из которых являются:
а) характер работы, определяемой новизной проблемы и степенью использования
существующего оборудовaния;
б) сроки проведения работ и обеспечения опытных исследований;
в) категория и состав научно исследовательских учреждений, привлекаемых к работам.
Стоимость разработки систем наземного обслуживания складывается из организационных расходов, оплаты исполнителей головного КБ, стоимости строительства и оснащения лабораторий, а также расходов на проектирование отдельных элементовНИК.
Организационные расходы можно найти'по зависимости
где 
- статистический коэффициент; Crri- стоимость одного человека - часа сотрудника, выполняющего iЮ - операцию; К - число организационных мероприятий; Ni и Ti-число сотрудников и время работы их и связи с iым мероприятием.
Оплата труда исполнителей головного КБ
, (2)
где 
- коэффициент; Crm - стоимость одного человека - месяца; N - число сотрудников; Т - время разработки проекта в месяцах.
|
Рис. 1 Состав систем наземного обслуживани
Стоимость строительства и оснащение лаборатории
Ссл = ΣCCTi + ΣCобiαoi + Cрез
где CCTi - стоимость сооружения iого - объекта; Cобi - стоимость оборудования iого объекта; 
- коэффициент использования стандартного оборудования; Срез - резерв; K1, К2 -число соответствующих объектов.
Затраты на разработку элементов наземного испытательного комплекса составляют 10-15% от общей стоимости создания систем наземного обслуживания. Примерное распределение ресурсов при создании НКИ приведено в таблице 3.
Таблица 3.
| Стадииразработки | Технич. предл. | Эскизныйпроект | Техн. проект | Рабочийпроект | Изгот. иисп. опытн. | Монт. оборудован, и проведен. | Пров, шт. раб. | Уточ. 4ТД по результатам исп. | Стоим. созд. НКИ |
| % распределенияресурсов | 0.25-1 | 0,75-1 | 3-4 | 4-5 | 60-65 | 14-20 | 4-5 | 7-8 | 100 |
Следует отметить, что обычно затраты на разработку имеют наиболее неопределённый характер. Так в США затраты на научные исследования и опытную разработку часто превышали запланированные в 2-3 раза, в то время как ошибка на создание элементов НКИ не превышала 60-80%, а на эксплуатацию 100%.
Для определения затрат на создание элементов систем наземного обслуживания в результате обработки статических данных получены зависимости вида
(4)
где А, ССt - статистические коэффициенты регрессии; i=l,2...K- количество параметров, определяющих стоимость элемента НКИ; Г,- - параметры, определяющие стоимость.
Для установления коэффициентов регрессии A, CCt зависимость (4) приводится к линейному виду:
(5)
Для оценок точек выпадающих из генеральной совокупности используется, критерий Шовелье, согласно которому значение /' — точки отбрасывается, если величина её отклонения от среднего значения выборки такова, что вероятность появления таких больших отклонений- менее 0,5№, где № - количество всех рассматриваемых выборок. На величину варьируемых параметров Крекомендуетсянакладыватьограничениевида:
Значения коэффициентов регрессии А и CCt находится из условия
где Сiф - значение стоимости из показателя, определяемого из выборки; CiPACи - та же величина, получаемая по зависимости (4)
No - объём выборки.
В этом случае коэффициенты регрессии устанавливаются из решения системы однородных алгебраических уравнений:
при условии соблюдения уравнения 
(8)
После определения коэффициентов регрессии уравнения (4) оценивается их существенность по критерию Стьюдента и значимость параметров по критерию Фишера.
Стоимости изготовления и строительства отдельных элементов систем наземного обслуживания приведены в таблицах 4-6.
Суммарные затраты на эксплуатацию комплекса систем наземного обслуживания определяются составом НКИ и сроком его эксплуатации
(9)
где Сэ - средние затраты на эксплуатацию КСНО в течении одного года; Т - время эксплуатации НКИ в годах.
Средние затраты на эксплуатацию систем наземного обслуживания в течение года складываются из затрат на содержание обслуживающего персонала, техническое обслуживание и ремонт, проведение пусков ЛА, а также затрат на доработки и совершенствование систем наземного обслуживания. Распределение годовых затрат по указанным статьям приведено в таблице 7.
При известном темпе штатных работ ориентировочно эксплуатационные расходы могут исчисляться как ежегодные надбавки к общей стоимости создания НКИ
Сэ =(...9)*10-3CcKTPNT
где Сс - стоимость создания НКИ; Kjp - количество требуемых капитальных ремонтов в год; N- количество штатных пусков в год; Г- время эксплуатации НИК в год.
В таблице 8 представлены основные этапы создания систем наземного обслуживания, описано содержание работ, выполняемых в каждом этапе, и приведена доля затрат на реализацию каждого этапа.
Дата добавления: 2020-04-08; просмотров: 303; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!