автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.05, диссертация на тему:Основы проектирования и наземной отработки системы обеспечения работоспособности роботов-планетоходов по тепловому режиму их устройств

РГо ОД

' с М И <;

На правах рукописи

ПОРШНЕВ ГЕННАДИЙ ПАВЛОВИЧ

ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И НАЗЕМНОЙ ОТРАБОТКИ

СИСТЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ РОБОТОВ-ПЛАНЕТОХОДОВ ПО ТЕПЛОВОМУ РЕЖИМУ ИХ УСТРОЙСТВ

05.02.05 - "Роботы, манипуляторы и робототехнические системы" 05.14.05 - "Теоретические основы теплотехники"

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Санкт-Петербург - 1998

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном техническом университете

Официальные оппоненты:

:: доктор технических наук, профессор Игнатьев М.Б.

доктор технических наук, старший научный сотрудник Краснюк A.A.

доктор технических наук, профессор Челпанов И.Б.

Ведущая организация: Всероссийский научно-исследовательский

институт транспортного машиностроения

Защита диссертации состоится " 7 " 1998 г.

в У6 час, на заседании диссертационного совета Д 063.38.07 при Санкт-Петербургском государственном техническом университете по адресу: 195251, г. С.-Петербург, ул. Политехническая, 29.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного технического университета.

Ваш отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью, просим направлять по указанному адресу.

Автореферат разослан « Ю » 02. 1998 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, доцент

шч

В.И.Лебедев

Общая характеристика работы

Актуальность. Одним из эффективных средств исследования планет и «шутников Солнечной системы являются планетоходы, снабженные системами навигации и управления, манипуляторами и другими устройствами. Безэкипажные планетоходы обладают свойствами перепрограммируемосги и адаптивности, а их механические устройства имеют не менее двух степеней свободы. Такие объекты можно отнести к классу транспортных (локомоционных) роботов, предназначенных для эксплуатации в экстремальных условиях. Планетоходы являются уникальными изделиями и наиболее сложными из ло-комоционных роботов.

Теория планетных транспортных роботов разрабатывается с середины 60-х годов. В 1970 и 1973 г.г. на Луну были доставлены "Луноходы-1 и 2". В 1971 г. в составе межпланетной станции "Марс-3" находился марсоход. В 1971-72 г.г. три экспедиции астронавтов США на Луну были оснащены электромобилями "1ЛУ\ По проекту "Фобос" в 1989 г. на второй межпланетной станции находился подвижный аппарат для исследования поверхности Фобоса. В 80-х годах началась работа над созданием отечественного марсохода для последующих экспедиций. Были изготовлены опытные образцы ро-ботов-марсоходов, получившие высокую оценку специалистов. Успешно прошли доставка и эксплуатация марсохода США в 1997 г.

К роботу-планетоходу предъявляются разносторонние требования: высокая проходимость по поверхности исследуемой планеты (спутника); прочность конструкции, приборов, научной аппаратуры; высокая надежность; сохраняемость при доставке; функционирование при пониженной гравитации при тепловых воздействиях на исследуемой планете (спутнике): возможность конвертирования.

Выполнение любого из перечисленных взаимосвязанных требований- серьезная научно-инженерная задача, решение которой предполагает достижение главной цели- обеспечение работоспособности робота-планетохода. В мире проявляется большой интерес к проблемам проектирования роботов-планетоходов- по сведениям автора, за последние 10 лет появилось более 140 работ на эту тему.

Цель и задачи диссертации:

Цель работы состоит в разработке научно-методических основ проектирования и наземной отработки системы обеспечения работоспособности робота-планетохода по тепловому режиму его устройств на базе модульного принципа анализа теплового состояния и выбора средств и характеристик СОТР (системы обеспечения теплового ре-

жима), позволяющего обеспечить достаточную высокий достоверность и надежность результатов на всех этапах проектирования, включая ранние.

Основные задачи исследования: -анализ условий теплообмена планетоходов;

-адаптация модульного принципа анализа теплового состояния к роботам-планетоходам ;

-формулировка признаков модулей как элементов схем замещения; -обоснование выбора расчетных методов и круга задач теплоперено-са; получение новых решений некоторых задач; -разработка методических основ экспериментальной отработки СОТР планетоходов.

Теоретическая и экспериментальная база исследования. При рас-четно-теоретическом анализе теплового состояния планетоходов применяются методы теории теплопереноса с учетом особенностей конструкции и функционирования роботов-планетоходов. Экспериментальные исследования проведены, в основном, на стендовом оборудовании АО ВНИИТРАНСМАШ (г.С.-Пегербург). В разработках используется опыт проектирования и наземной отработки орбитальных аппаратов и межпланетных станций.

Научная новизна. В диссертации созданы научные основы проектирования и наземной отработки СОТР роботов-планетоходов. Предложенные решения применимы на любой стад ии проектирования планетохода, включая разработку технических предложений и эскизное проектирование.

Практическая значимость диссертации заключается в следующем: -разработка достаточно гибких подходов к проектированию и экспериментальной отработке СОТР робота-планетохода; -разработка СОТР и анализ теплового состояния различных изделий; -методики наземной отработки изделий и предложения по модернизации стендового оборудования;

-результаты расчегно-теореггаческого и экспериментального решения важных специальных задач (тепловой контакт колеса с грунтом, теплообмен в атмосфере Марса и др.).

Реализация. Все работы проводились над реальными изделиями, в рамках Государственных и международных программ. Результаты работ использованы при проектировании и отработке изделий, степень разработки большинства которых соответствует созданию летных или экспериментальных образцов. Основной Заказчик - АО ВНИИТРАНСМАШ; Головные Заказчики: РКК "Энергия", НПО им. С.АЛавочкина, ИКИ РАН, фирмы Франции, США и Германии.

На защиту выносятся следующие положения:

1.Алгоритм проектирования системы обеспечения работоспособности транспортного робота в часта теплового режима его устройств при эктремальных значениях тепловых нагрузок.

2.Расчетао-теоретический метод анализа теплового состояния робота-ппанеггохода как основа для разработки общей математической модели.

3. Основы экспериментального исследования и наземной отработки СОТР робота-планетохода.

4.Разработки СОТР и оценки возможности обеспечения работоспособности различных транспортных роботов и робототехнических изделий.

Личный вклад автора: -автор обобщил результаты работ в рассматриваемом направлении и сформулировал основные положения, изложенные в диссертации; -автору принадлежат формулировка и адаптация модульного принципа к анализу теплового состояния роботов-планетоходов; -расчетно-теоретические разработки выполнены в основном лично автором или при его непосредственном участии; -основные методические положения для проведения термовакуумных испытаний и последующей обработки данных разработаны лично автором.

Апробация. Результаты исследования доложены: на отраслевых научно-технических конференциях (Ленинград, 1985 г. и 1990 г.);

на заседаниях научно-технического совета БНИИТРАНСМАШ (1991 г. и 1992 г.);

на всесоюзной научно-технической конференции "Проектирование систем" (Москва, 1986 г.);

на всероссийском научном форуме "Науки в области техносферы" (С.-Петербург, 1995 г.);

на Российской научно-технической конференции "Инновационные наукоемкие технологии для России" (С.-Петербург, 1995 г.- два доклада);

на всероссийской научно-технической конференции "Фундаментальные исследования в технических университетах" (С.Петербург, 1997 г.- три доклада);

на совместном научно-техническом семинаре кафедр "Автоматы" и "Колесные и гусеничные машины" СПбГТУ (1997 г.).

Содержание диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Включает: 275 стр. текста, 98 рисунков, 68 наименований литературных источников и приложения на 53 стр.

В первой главе перечислены требования, предъявляемые к планетоходам, а также методы и средства их выполнения. Описан процесс создания планетохода, указаны особенности начальных этапов проектирования. Приведены компоновки, конструкции, технические характеристики объектов исследования; указаны устройства, нарушение теплового режима которых может привести к полной или частичной потере работоспособности аппарата. Даны сведения об условиях эксплуатации роботов-планетоходов на наиболее вероятных объектах изучения. Проанализировано состояние вопроса в области проектирования СО'ГР для изделий космической техники. Выделены объекта и область исследования.

Основными объектами исследования являются роботы- планетоходы. Непосредственными объектами исследования явились: аппарат для исследования Фобоса, марсоход, демонстратор марсохода, демонстратор лунохода, мини-луноход, подвижный пенетрометр (изделие "Крот"), привод системы бортовых манипуляторов (СКБМ) корабля "Буран", платформа точного наведения (IITH) для орбитальной станции "Мир".

Область исследования. Среди основных требований к роботам-планетоходам выделена задача обеспечения их работоспособности в климатических условиях изучаемой планеты. Возникает необходимость проектирования системы обеспечения теплового режима (СОТР), которая применительно к роботам-планетоходам имеет ряд особенностей:

-широкий диапазон тепловых воздействий в совокупности с весьма ограниченными энергетическими возможностями аппарата; -изменение внешней тепловой обстановки при перемещении аппарата по поверхности планеггы; -тепловое взаимодействие с грунтом; -наличие подвижных частей, участвующих в теплообмене.

При проектировании робота-планетохода уже на ранних этапах разработки необходимо оценить реальность создания аппарата с обозначенными ограничениями по массе, габаритам, энерговооруженности.

Физико-химические причины нарушения работоспособности ал-

парата из-за выхода температуры за допустимые пределы сводятся к изменению свойств материалов (прочностных, упругих, антифрикционных и др.).

Во второй главе обоснована возможность и целесообразность применения при проектировании СОТР роботов-планетоходов модульного принципа. Показано место теории тепловых цепей, принципов суперпозиции и эквивалентности, метода эффективного тела при анализе теплового состояния планетохода. Исследуются условия теплообмена на других планетах(в первую очередь - на Марсе как наиболее вероятном объекте изучения). Выявлен круг наиболее применимых, в рамках данной работы, задач теплопереноса. Некоторые задачи поставлены и решены автором специально для расчета теплового состояния планетоходов.

В диссертации широко используется теория тепловых цепей, согласно которой реальный объект заменяют идеализированной схемой замещения. По мере проработки конструкции схема замещения дополняется новыми элементами. В обобщенном виде комплекс методов проектирования и наземной отработки СОТР роботов-планетоходов получил название "Модульного принципа".

При разбивке имеющейся конструкции на модули автор предлагает руководствоваться следующими признаками модуля: задача теплопереноса для модуля имеет аналитическое или достаточно надежное численное решение; составные части модуля имеют одинаковый допустимый температурный диапазон (возможно объединение нескольких конструктивных блоков в единый модуль); модуль имеет единые состав и характеристики СОТР; составные части модуля имеют одинаковые условия внутреннего и внешнего теплообмена и одинаковые внешние тепловые воздействия; модуль имеет описание тепловых связей с соседними модулями (аналитическое, численное или полученное экспериментально).

Граничные условия для каждого последующего модуля формируются полностью или частично по результатам расчета предыдущего модуля. Кроме того, некоторые параметры теплообмена зависят от температуры модуля. Система уравнений строится как совокупность условий теплового баланса всей конструкции, а при наличии в ней адиабатических сечений-дпя отдельных частей расчетной схемы. При этом как для всей конструкции, так и для выделенных частей:

+26., = ъ (2-1)

I I I

где ¡-номер участка тепловой схемы; Оь-внутреннее тепловыделение; <3е-внещние тепловые потоки; <За-тепповой поток в окружающую среду.

Расчетные условия эксплуатации роботов- планетоходов задаются с учетом имеющихся сведений о предназначенном для изучения небесном тепе.

При воздействии неизменных внешних тепловых потоков (или для модулей малой теплоемкости) выбор расчетных условий функционирования не представляет особой сложности. В качестве экстремальных условий назначают максимальные (при освещении солнцем) и минимальные (при нахоаодении в тени в ночное время суток).

Сложнее задать расчетные условия, если они периодически изменяются в течение суток. Обозначим мощность тепловых источников (стоков), при которой температура освещенного Солнцем модуля достигает верхней границы Ть,та1 через (^ьдтах, а мощность тепловых источников (стоков), при которой температура модуля не опускается НИЖе Ть^пт - ^¿Ь.ОяПшь ЕСЛИ ОъДшх^Оьашп! то при разработке СОТР можно ограничиться пассивными средствами (рис.2.1). Кривые, приведенные на рисунке, можно построить только после выбора материала теплоизоляции. Если необходима активная СОТР (Оъ Дпих<Оь,пдат), то требуется рассмотреть уже четыре значения мощности (рис. 2.2). Источники (стоки) теплоты в общем случае располагаются на числовой оси так, как показано на рис. 2.3. Любое значение Оъ из областей 1 и 2 обеспечивает модулю допустимую температуру как дневных, так и в ночных условиях. Положение нуля на числовой оси может быть любым из пяти, обозначенных точками.

Разность 0ъ,п-0м-А<2 определяет диапазон регулирования энергозатрат в активной СОТР. Указанные соотношения позволяют обоснованно выбрать расчетные условия функционирования робота-планетохода.

К настоящему времени получено весьма много решений задач теп-лопереноса, применимых и полезных при тепловом проектировании планетоходов. Однако специфика краевых условий, возникающих в экстремальных условиях эксплуатации, потребовали от автора решить некоторые новые задачи. Наиболее интересны следующие. 1 .Расчет плоского теплового аккумулятора с фазовым переходом рабочего вещества при экспонициальном изменении температуры на границе.

Задача возникла при расчете мини-лунохода. Изменение температуры на границе теплового аккумулятора определено из решения задачи о нагреве (охлаждении) модуля при скачкообразном изменении температуры внешней среды. При этом:

Тр=Те+Ь*ехр(-ат), где ТР-температура на границе теплового аккумулятора; Тв-температура среды; Ь=(ТР,о-Те)(1+р1/р); параметры а=1/р; р, рг определяют тепловую инерционность системы. 8

а*

Уь

Рис2.1 Областиприменения типов СОТР: Оь,ч,тах- допустимое тепловыделение днём; Оь,п,тш - потребно» тепловыделение ночью;

Уь

-объём модуля

Ть,тах

Внешние условия

О,

Ъ&пип

Мах (днем) Шп (ночью)

О Ь,п,тах

й,п,т/п

Рис 2.2 Условия, определяющие энергетические характеристики активной СОТР

®Ь&тп ®Ь,х1,тах ®Ь,п,т1п ®Ь,п,тах

Э-Е

г /А

7

Рис. 2.3 Общий случай взаимного расположения источников (стоков) теплоты на числовой оси

ч-

Для решения охлаждения координата границы раздела фаз

гХЦТу - Т1)т+Ъ{е—- здесь: ^теплопроводность твердой фазы;

Тр,о-начальная температура наружной поверхности теплового аккумулятора; Ь-скрытая теплота плавления, отнесенная к объему тела при плотности твердой фазы.

тт 12Л((Т. - ГЛт+Ь(е-" - \)р)

Для решения плавления: г = л———■ 4-—,

где ^-теплопроводность жидкой фазы; Ь-скрытая теплота хшавления, отнесенная к объему тела при плотности жидкой фазы; Ь=СГе-Тр,о)(1+р^р)).

2.Регулярный нагрев шара в условиях вакуума.

Необходимость в решении такой задачи появилась при разработке СОТР аппарата для исследования Фобоса. Аппарат имеет форму, близкую к шаровой, а его тепловой режим носит выраженный нестационарный характер.

Рассмотрим задачу о нагреве сплошного шара, помещенного в вакуум (рис.2.4). Источниками нагрева служат внешние тепловые воздействия от солнечного излучения и собственного излучения планеты, а также тепловыделение внутренних устройств. Будем считать, что теплообмен на поверхности шара определяется законом Стефана-Больцмана, а окружающая среда лучепрозрачна и имеет постоянную температуру.

Ввиду сложности задача решена в регулярном приближении. При этом соотношение среднеобъемной избыточной температуры Ть-Те и

среднемассовой температуры Тт-Те Ф = « -±- не зависит от текущего времени и слабо зависит от формы тела.

Уравнение теплового баланса имеет вид:

Сь^Тщ/а^дь+ре-стоергРь^-Те*), ( 2.2 )

где Сь, Рь-теплоемкосгь и площадь наружной поверхности тела; 0>ь-внутреш1ее тепловыделение; (^-суммарное внешнее тепловое воздействие (от Солнца, планеты);Те-температура внешней среды (для космоса Те=0); Ерг-приведенная степень черноты "тело-внешняя среда".

Обозначим Рг=рь+Ре+со%-РьТе4 и введем в уравнение (2.2) величину ф: Сь(аТт/дх)=дЕ-ао£ргРьф^Тт4 -__(2.3)

В стационарном режиме: Тл = ф*\———. ( 2.4)

Разложим функцию Тш4 в ряд Тейлора ПО СТСПСНЯМ (Тт~Тт,л). 10

Ограничившись первыми двумя членами ряда, получим

Тга^ТтЛ4+4Т^(Тт-Т„^). Полученное соотношение имеет ограниченную область применения: 4Tm>3Tm,n. В противном случае решение теряет физический смысл. После преобразований и интегрирования:

<,5,

Численные оценки для параметров аппарата "Фобос" показывают, что ф»1; ф4*Л; (3/4+1/(4ф!))и1, поэтому Тт»Тъ, а формула (2.5) примет вид: Тъ=Ть,я+СГь.о-Ть.я)ехр(-рт),гдер=(4ообргРьТь^31)/Сь. (2.6) Уравнение (2.6) описывает охлаждение шара; при нагреве: Ть=(Гь,а-Ть,о)(1 -ехр(-рт))+Ть.о. (2.7)

З.Регудярный нагрев в вакууме шара , находящегося внутри сферической оболочки.

При проектировании аппарата "Фобос" было принято решение покрыть наружную поверхность корпуса пенопластом. При этом обозначились две части конструкции: оболочка и ядро. Расчет велся по методу эффективного тела (его роль выполняла оболочка, что и привело автора к термину "метод выделения оболочки").

Расчетная схема (рис.2.4) включает шаровое ядро и концетричную ядру шаровую оболочку с внутренним радиусом гт и наружным гп. Температура внутренней и наружной поверхностей оболочки соот-ветвенно Тт и Тп; обозначение Т(г,т) соответствует температуре Т на текущем радиусе г в момент времени т. Теплопроводность и температуропроводность материала оболочки X и a. Fin и Fn- площади внутренней и наружной поверхностей оболочки соответственно. Параметры ядра: Сь, Ть, Fb, Qb-см. предыдущую задачу; еь-степень черноты поверхности ядра.

Теплообмен ядра с оболочкой и оболочки с окружающей средой-лучистый. Ядро однородное, с равномерно распределенными источниками внутреннего тепловыделения. Температура окружающей среды постоянная.

Краевая задача Фурье в осесиммеггричной системе сферических координат примет вид:

= (ШУ; (2.8)

-= ~(ЗД4),

Рис. 2.4 Расчётные схёМЫ фля шара (А) у Шара 6 Ьболочке (Б), находящихся в вакууме

Рис. 2.5 1<расчёту ЗсийцнуМой оболочки произвольной формы

где Qe-cm. предыдущее решение;

ерг.е-приведенная степень черноты "оболочка-окружающая среда" ; ерт,ь-приведенная степень черноты "ядро-оболочка". Уравнение теплового баланса для ядра:

= а + (2.9)

Решение задачи (2.8) методом разделения переменных рассмотрим в регулярном приближении и ограничимся первым членом ряда, входящего в такое решение. Температурное попе в оболочке (гщ<г<гп) определяется равенством

Т(г,т)=Тй(г)+(Г(г,0)-Тп(г)) ехр(-ц2аг), ( 2.10)

где -ц2<0- некоторое отрицательное число.

Температуру ядра определим аналогично. Для случаев нагрева и охлаждения она определяется равенствами (соответственно): Ть=(Тм-Ть,о)(1-ехр(-рг))+Ть,о; (2.11 )

Ть=(Ть,о-Тъ,я)ехр(-рх)+Ть,«. (2.12)

Решения (2.11) и (2.12) достаточно хорошо согласуются с многочисленными экспериментальными данными.

4.Тепловое состояние замкнутой оболочки произвольной формы с внутренними источниками тепловыделения.

Рассмотрим замкнутую оболочку произвольной формы и конечной толщины (рис. 2.5). На внутренней поверхности оболочки Fm действует тепловой поток плотностью qi>; на наружной поверхности Fn происходит конвективный теплообмен со средой, имеющей температуру Те (коэффициент теплоотдачи ае). Теплопроводность и полная теплоемкость материала оболочки % и Си соответственно.

Рассмотрим тепловой баланс оболочки в момент времени х: qbFindx=Cn d(Tm-Tn)+aeFn(Tn-Te) dx, (2.13)

где Тш, Тп- среда еобъемная и среднеповерхностная температуры соответственно.

Введем коэффициент неравномерности температурного поля ф=(Гп-Те)/(Тт-Те); обозначим В=ОеРпф; Qb=qbFin, после чего разделим переменные и проинтегрируем уравнение (2.13). Окончательно получим:

Тт = Т,+ -%-(1- exp{-pr» + (Г., - TJexpi-pr),

где р=Сп/(фаеРп)- темп нагрева. Коэффициент неравномерности температурного поля ф определяется по известным зависимостям (см., например, работы Г.Н.Дульнева).

При т->со получим: Tmjt = Т. + =

Полученное решение использовалось при предварительных расчетах модулей марсохода.

Анализ известных и решение новых задач теплопереноса позволили сформироавть набор более, чем 20 решений, применимых для расчета модулей планетоходов. Этим достигается оперативность в построении схем замещения реальных конструкций.

Тепловое состояние оболочки колеса.

Для исследования Луны, Марса, Венеры целесообразно применение планетоходов с колесным движителем, когда колесо одновременно служит для размещения различных устройств. При этом тепловое состояние оболочки определяет тепловой режим размещенных в ней объектов.

В общем случае стационарный тепловой баланс оболочки:

ScAsЦвFn+Qb-Qqr-Q1n-ak{Fn-Fqr)(Tn-Te)-aoSpr,eфe(FQ-Fqr)(Tn4-Te4) -

-ао8рг^г<Рчг(Рп-Рдг)(Тп4-Тдг4)-1кГовргДф1(Рп-Рф)(Гп4-Т|4)=0, (2.14) где Рп-площадь наружной поверхности оболочки; Идт-площадь контакта оболочки с грунтом; (^тепловой поток в грунт; Ош-утечки теплоты от внутренних устройств в другие части конструкции; аь-коэффициент теплоотдачи при конвективном теплообмене с атмосферой; Тл-среднеповерхностная температура оболочки; Те-температура атмосферы; Брг-приведенная степень черноты оболочки и: "е"-атмосферы; ^г"-грунта; "Г-ьй части конструкции; ср-коэффициент облученности оболочки соответствующим телом (индексы такие же, как у приведенной степени черноты); Та-температура ьй части конструкции планетохода.

При отсутствии атмосферы конвективная составляющая теплообмена исчезает, а вместо лучистого теплообмена с атмосферой, появляется излучение в космос космос О^О).

Из уравнения (2. 14) определяется среднеповерхностная температура оболочки. Далее по уравнениям теплопроводности для цилиндрической или шаровой стенки (в зависимости от формы оболочки) определяют температуру внутренней поверхности оболочки, преходят к определению теплового состояния внутренних устройств.

Контакт колеса с грунтом оказывает существенное влияние на тепловое состояние обоолочки и расположенных в колесе устройств.

А.Режим равномерного движения.

Проверка числу Пекле Ре=У8/а, где У-линейная скорость по наружной поверхности колеса; Э-размер пятна контакта в направлении вектора скорости; а-температуропроводностъ материала оболочки. Как известно, при Ре>10 тепловой источник считают бысгродвижу-щимся. Для планетоходов (из анализа) в большинстве случаев Ре»40, что позволяет полагать, что перд движущимся колесом температура

практически не меняется.

Число Фурье Ро=ат/82 (т-время, за которое источник теплового воздействия проходит расстояние Б; 5-толщина оболочки) определяет выбор расчетной модели: при Ео<0/33 оболочку можно считать полуограниченным телом. Чаще всего для реальных конструкций, материалов и условий движения допущение о полуограниченности оболочки колеса принять нельзя.

Число Био (Ш=аЗЛ.) даже в наименее благоприятных случаях не превышает 0.0023 (при В1<0.1 тело считают термически тонким). Следовательно, перепадом температур в сечении оболочки можно пренебречь.

Таким образом, контактное тепловое взаимодействие оболочки колеса с грунтом можно описать с помощью известного решения для полосового быстродвижущегося непрерывного источника тепловыделения, перемещающегося по поверхности полубесконечного тела.

Б.Режим стоянки.

В режиме стоянки тепловой поток в зоне контакта оболочки с грунтом может быть определен по решениям для круга или прямоугольника, расположенных на поверхности полуограниченного тела (см. работы Г.Н.Дульнева). При значительном заглублении колеса в грунт (до оси) можно использование решения для шара, наполовину погруженного в грунт (решение имеется в работах Г.Карслоу и Д.Егера).

Теплообмен при вынужденной конвекции в атмосфере Марса.

Атмосфера Марса на 95 % состоит из диоксида углерода при давлении 1000 Па. На Марсе возможны пылевые бури при скорости ветра до 40 м/с. Указанные особенности атмосферы ставят задачу анализа условий конвективного теплообмена, вклад запыленности потока.

Поскольку число Кнудсена Кп=0.0007 «0.005, поток газа следует считать сплошным. В работе показано, что запыленность потока не оказывает заметного влияния на конвективный теплообмен.

Результаты главы представляют собой основу для анализа теплового состояния робота-планетохода.

Третья глава посвящена экспериментальным исследованиям и наземной отработке СОТР планетоходов. Разработана методика имитации условий, возникающих при штатной эксплуатации роботов-планетоходов. Рассмотрены особенности и даны предложения по снижению температуры криоэкранов и давления остаточных газов в термобарокамере (1ТВК), по имитации теплового воздействия солнечного излучения и условий марсианской атмосферы. Предложена теория прогноза теплового состояния по результатам испытаний с начальными температурами, отличными от требуемых; предложена

15

замена состава среды при имитации атмосферы Марса.

В процессе наземной экспериментальной отработки СОТР широко использовался модульный принцип, позволяющий выделить наиболее напряженные в тепловом отношении устройства. Имитация условий космического пространства. Для ускорения откачки воздуха и достижения более высокого вакуума было предложено установить в ТБК так называемые криоад-сорбционные насосы из углеткани КУТ-2. Это было реализовано в ТБК-15000. Криоадсорбционные насосы позволяют снизить нагрузку на пароструйные насосы, в некоторых случаях удавалось ускорить процесс откачки на 6 часов и повысить вакуум почти на порядок.

В наземных условиях можно лишь в той или иной степени приблизиться к параметрам космического пространства. Автор предлагает дополнительный метод учета погрешностей при определении температуры изделия. Предлагаемый метод позволяет учесть погрешности имитации условий космического пространства в случае регулярного нагрева объекта испытаний.

По результатам эксперимента определяются постоянная времени и стационарная температура (см. работы В.В.Андреянова):

1 Т ""* 7 Т 7* —

ра = -———\Т1а = ——^—, где Ть-температура объекта ис-

Т1 ^4,1 ~~ 7*4.0 П,0 + -

пытаний; индексы "0; 1; 2" соответствуют времени то=0; Т1 и Х2=2ть Затем из решения для регулярного режима нагрева определяется

теплоемкость изделия (см. работы Г.Н.Дульнева); Сь =-———.

РМъл ~ тО

Стационарная температура при эксплуатации в космосе вычисляется из теплового баланса: = >1———,где Еп-степень черноты на-

V аосЛ

ружной поверхности изделия. Постоянная времени при эксплуатации

вь

изделия в космосе: рк = ———.

Окончательно реальный процесс нагрева изделия описывается уравнением: Ть=Ть,»а-(Тъль-Тъ,о)ехр(-ркт).

Мероприятия по снижению средней температуры стенок ТБК. С целью уменьшения погрешностей имитации были предложены и реализованы два способа, позволяющие снизить температуру стенок ТБК:

-перемещение термосгатируемого стола в верхнюю часть ТБК, что позволяет ориентировать объект испытаний на более холодную нижнюю часть криоэкранов;

-охлаждение загрузочного фланца отработавшим газообразным азо 16

том.

Указанные мероприятия существенно снижают среднюю температуру стенок ТБК (на «20°С), что уменьшает погрешность в определении температуры изделия на 2.,.3°С.

Имитация атмосферы Марса при ТВИ роботов-планетоходов.

В атмосфере Марса при температуре -120°С и при давлении 1000 Па диоксид углерода десублимирует. В ТБК десублимация диоксида углерода изменяет состав и давление газа, причем ситуация усугубляется вблизи зон с температурой ниже -120°С (в местах подачи жидкого азота в криоэкраны).

Поиск вариантов проведения ТВИ с имитацией атмосферы Марса привел к выработке трех предложений.

1. Регулируемый подогрев наиболее холодных зон криоэкранов до температуры >-120°С. Технически это довольно сложно. Вместе с тем, такой способ является единственным при проведении ресурсных испытаний роботов-планетоходов и их устройств, когда необходимо поддерживать не только температуру, но и химический состав атмосферы.

В ходе пробных испытаний в ТБК-250 в зонах подачи жидкого азота были установлены электронагреватели с ручным регулированием мощности. В целом были получены положительные результаты.

2.3амена СО2 другим газом, который не десублимирует при температуре -120°С. Способ применим лишь для проведения тепловых испытаний. Экспериментальная проверка проводилась на полномасштабной тепловой модели мотор-колеса марсохода в ТБК-250 (рис.3.2, 3.3). Испытания в среде сухого воздуха и аргона дали отклонение от результатов, полученных в среде СОг, на 1.5°С, а в среде азота - на 4.5°С. Указанные отклонения сопоставимы с погрешностями измерения температуры (2°С), что замену газа допустимой. Способ защищен двумя патентами РФ.

3.Прогнозирование теплового состояния изделия по результатам испытаний с произвольно выбранными начальными температурами.

Система уравнений, описывающая тепловое состояние изделия, имеет вид:

= Q, где Qi-источники или стоки теплоты (в удельном

выражении-на единицу теплоемкости); ay-коэффициенты, учитывающие условия теплообмена между телами "i" и "j"-составными частями изделия; Т-среднеобъемная температура составной части.

В матричной форме система уравнений примет вид:

IIHNIalMlTlNI^I.

После преобразований решение для i-й части изделия:

Т, 'К

28О 2 40 200 16 О 120

Рис. 3.1 Экспериментальные (точки) Рис. 3.2 Тепловая модель и прогнозируемые (линии) данные мотор-колеса е ТБК

2 3

Рис. 3.3 Схема конструкции тепловой модели мотор-колеса:

1 - имитатор блока; 4 - перегородка;

2 - датчики температуры; 5 - имитатор привода

3 - пенопласт; колеса

Т, - Т0 .ВД = т„ , - . Г^Ц/г) - еХр(+|г);Я,(0 =

1 з

Если (^сотй и ау=соп£1, то правая часть решения в любой момент времени будет постоянной величиной. Последнее позволяет определить Н1(т) из двух опытов с произвольно выбранными началь-

Т —Т

ными температурами: Я,(т) = ——У-.

Знание функции Щт) дает возможность прогнозировать реальный процесс, приняв один из опытов за базовый: Т1=Щт)(То-То,ьи)+"Ць,ц.

Метод получил подтверждение в ходе опытов на имитаторе блока. Каждая кривая из показанных на рис. 3.1 построена по результатам опытов в двух "других" режимах. Максимальное расхождение экспериментальных и прогнозируемых данных составило 2.5°С.

Имитация теплового воздействия от солнечного излучения.

Имитаторы солнечного излучения, позволяющие получить мощность, спектр и параллельность потока, близкие к солнечному, очень сложны, ими оборудованы сравнительно немногие ТБК. При имитации теплового воздействия солнечного излучения в работе предложен метод поэтапного проведения испытаний, что было реализовано при отработке СОТР аппарата "Фобос". Контрольные испытания теплового макета в ТБК НПО им. С.А.Лавочкина, оснащенной имитатором солнечного излучения. Последующие этапы отработки на различных образцах аппарата проходили в лаборатории ВНИИТРАНСМАШ. Были проведены сравнительные испытания теплового макета - для получения такого же распределения температур, какое было зафиксировано при испытаниях в ТБК НПО им.С.А.Лавочкина. Тепловое воздействие солнечного излучения осуществлялось с помощью инфракрасных излучателей. В большинстве режимов отличия в значениях температур не превышали 4°С (лишь в одном из режимов отличея в температурах внутренней поверхности корпуса составило 7°С).

Поэтапное проведение испытаний значительно сокращает финансовые и временные затраты, упрощает организацию наземной отработки аппарата.

В параграфе о физическом моделировании приведены требования и описания тепловых моделей, разработанных и изготовленных для экспериментального исследования теплового состояния различных устройств (аппарата "Фобос", мотор-колеса марсохода и др.).

Одной из методических проблем ТВИ является имитация переменных внешних тепловых воздействий. Решить задачу возможно при использовании масштабных тепловых моделей. При разработке СОТР марсохода была создана такая модель (в масштабе 1:3) с ис-

пользованием одинаковых материалов в модели и натуре. Это позволило сократить размеры, уменьшить мощность внутреннего тепловыделения, время проведения эксперимента, сохранив равенство температур в сходственных точках модели и натуры.

При разработке СОТР марсохода потребовались данные о теплопроводности различных веществ при использовании их в условиях атмосферы Марса. Результаты испытаний в ТБК-250 представлены в табл. 3.1. Относительная погрешность не превышала 8.2%.

Таблица 3.1

Теплопроводность веществ в условиях атмосферы Марса

Теплоизоля- Плотность, Средняя Теплопро- Зависимость

ция кг/м3 температура водность, теплопровод-

при испыта- Вт/(мК) ности от

ниях, °С температуры

Пенопласт 97.6 +13.5 0.031 1,46*10-4Т-0.0Ц

"Тилен" -27.5 0.024

Пороволок- 57.3 +16 0.030 1.27* 10-^-0.007

нит -63 0.020

Пробка 67.3 -28 0.027 2.86*10-^-0.043

-42 0.023

Вата 91.7 +17 0.029 9.1*105Т+0.003

-49 0.023

В главе 3 приведены также результаты оценок погрешностей измерения и косвенного определения параметров. В большинстве экспериментов погрешность измерения температуры составила 2°С.

Результаты исследований, изложенные в главе 3. являются методической основой наземной отработки роботов-планетоходов.

Четвертая глава посвящена проектированию СОТР и оценке теплового состояния всех перечисленных ранее объектов исследования. Материалы этой главы представляют наибольший практический интерес.

В качестве примера ниже приведены основные положения разработки СОТР марсохода.

При экспериментальном анализе теплового состояния мотор-колеса были использованы полномасштабная тепловая модель мотор-колеса и масштабная тепловая модель блока аппаратуры. Кроме того, дано сопоставление расчетных оценок, полученных методом конечных элементов и по шаровой расчетной модели.

Согласно принятой компоновке марсохода (рис. 4.1): в трех колесах одного борта, кроме электромеханических приводов, размещены радиоизотопные электрогенераторы (РИТЭГи) с тепловой мощностью 100 Вт каждый, используемые для подзарядки аккумулято-20

Теплоизоляция (Л = 0,03 Вт/(мК)) £<0,3 Привод изгиба рамы Привод шагания

Рис. 4.1 Схема компоновки и состав СОТР марсохода

/ / /Бс/ / /

Рис. 4.3 Схема замещения марсахода

ров; в колесах другого борта закомпонованы блоки служебной и научной аппаратуры (БА). Мощность приводов: колесных (6 шт.)-по 3 Вт; шагания (2 шт.)-по 2 Вт; изгиба рамы-1 Вт. Потребляемая мощность каждого БА- 2 Вт.

Допустимые температурные диапазоны устройств: блоки управления и научной аппаратуры-от -50 до +50°С; приводы шагания и изгиба рамы-от -50 до +50°С; электромеханические приводы мотор-колес от-50 до +90°С.

Задача разработки СОТР решалась для экстремальных условий эксплуатации:

-плотность солнечного потока 720 Вт/м2; отсутствие ветра; температура атмосферы за марсианские сутки изменяется от +17°С до -93°С (температура грунта на 10°С выше); все устройства марсохода функционируют ("горячие" условия соответствуют экваториальной зоне Марса);

-солнечный поток равен нулю (намеренное ужесточение реальных условий- марсоход в тени); температура атмосферы и грунта неизменны в течение суток и равны -120°С; ветер 30 м/с; устройства марсохода, за исключением СОТР, не функционируют ("холодные" условия, характерные для зоны полярной шапки).

На рис. 4.2 и 4.3 приведены расчетная схема и схема замещения марсохода.

Условия теплообмена.

Мотор-колесо находится в лучистом теплообмене с грунтом и атмосферой, конвективный -с атмосферой (свободная конвекция-в горячих условиях и вынужденная конвекция-в холодных условиях), теплообмен теплопроводностью с грунтом. Контакт с грунтом анализируется для режим движения и стоянки. Рамные конструкции находятся в лучистом и конвекшвном теплообмене с атмосферой и лучистом теплообмен с грунтом. Тепловая связь частей конструкции друг с другом осуществляется теплопроводностью.

Тепловое состояние внутренних устройств мотор-колес (БА, РИТЭГ, электромеханический привод) оценивалось с использованием шаровой расчетной модели (рис. 4.2).

Тепловой баланс на наружных поверхностях цилиндрической и конической частях оболочки мотор-колеса записывался в соответствии с положениями, приведенными выше (см. изложение главы 2). Коэффициенты теплоотдачи при конвективном теплообмене вычислялись по соответствующим критериальным зависимостям.

Тепловой поток в грунт:

ч

/

ЗЯ^л/^К

где У-скорость марсохода;

8-размер пятна контакта в направлении вектора скорости.

Зависимость предполагает три варианта определения теплового потока в грунт: при движении, на стоянке и присвоение значения "О". В горячих условиях следует выбрать минимальное значение теплового потока в грунт (включая отрицательные значения), в холодных -максимальное.

Утечки теплоты из цилиндрического отсека мотор-колеса: <3ш=(2т, 1 +<Зт,2+(2иа+С2и1,4+С21г, где 0«,2-тепловой поток в окружающую среду по оси от среза мотор-колеса до адиабатического сечения между колесами бортов; (2щ,з-тепловой поток в окружающую среду от рамных конструкций (от средней точки оси до адиабатических сечений со стороны приводов шагания); Рт,4-тепловой поток в окружающую среду от привода изгиба рамы (от средней точки оси); Ои-тепловые потоки по тепловым трубам для подогрева БА, приводов шагания и изгиба рамы.

Утечки теплоты, температура рамных конструкций, а также тепловые потоки от грунтозадепов определяются по известным решениям для стержня с известной температурой в одном из сечений и для стержня с источником тепловыделения в средней часта (см. работы М.А.Михеева, Г.Н.Дульнева). При этом тепловое воздействие солнечного излучения учитывалось по принципу суперпозиции. При расчетном анализе марсохода было установлено, что максимальное значение перепада температуры в подшипнике привода шагания составляет 2.3°С.

Результаты расчета в "горячем" режиме показывают, что при экстремальных значеиях параметров тепловой режим всех устройств, за исключением электромеханических приводов колес, находится в допустимых пределах. Привод мотор-колеса нагревается до 90°С за 5 часов, а затем его температура превышает допустимую. Таким образом, следует задать ограничение на продолжительность непрерывного движения марсохода. В "холодном" режиме все блоки требуют подогрева мощностью 3...6 Вт.

Термовакуумные испытания тепловых моделей (макетов) мотор-колеса. Оценка достоверности расчетных моделей.

Испытания полномасштабной тепловой модели мотор-колеса.

В табл. 4.1 указаны режимы испытаний. В таблице: рк-давление в ТБК; 1е-температура газа в ТБК; (^-мощность источников внутреннего тепловыделения; qs-плoтнocтъ теплового потока, имитирующего тепловое воздействие солнечного излучения.

Таблица 4.1

Условия испытаний полномасштабной тепловой _модели мотор-колеса_

Наименование серии испытаний Параметры условий испытаний

Имитация холодных условий эксплуатации марсохода рь=600 Па; и=-61.5...+17°С; Оь=5.2...20.3 Вт; я,=0; проведено 8 режимов испытаний

Имитация горячих условий эксплуатации марсохода рь=600 Па; 1е=+21.5...+25°С; Оь=0...10.8 Вт; я,=0...360 Вт/м>; проведено 5 режимов испытаний

Результаты испытаний в режимах 1-4, которые соответствуют холодным условиям, позволили построить зависимости перепадов температур от температуры оболочки (рис. 4.4). Расчетные прямые построены с учетом зависимости теплопроводности пенопласта и диоксида углерода от температуры.

Полученные зависимости приводят к следующим заключениям: -наблюдается хорошее соостветствие экспериментальных и расчетных данных, что свидетельствует о корректности аналитической модели;

-поскольку теплопроводность веществ уменьшается при снижении температуры внешней среды, происходит естественное регулирование теплоизоляционных свойств в требуемом направлении.

Результаты испытаний в режимах 5-8 позволили построить зависимости перепадов температур от мощности внутреннего тепловыделения (рис. 4.5). Потребная мощность подогрева, определенная по рис. 4.5, составляет 6.5 Вт. Расчетное значение потребной мощности подогрева 6.6 Вт.

Режимы испытаний 9-12 проводились для оценки теплового состояния мотор-колеса в горячих условиях (рис.4.6 и 4.7). По зависимости рис. 4.6 путем элементарного пересчета можно проследить зависимость теплового состояния мотор-колеса от коэффициента поглощения солнечного излучения наружной поверхностью оболочки (в диапазоне А>=0...0.55). Вторая зависимость (рис. 4.7) позволяет установить предельно допустимый уровень внутреннего тепловыделения при эксплуатации марсохода в горячих условиях - максимальная мощность, потребляемая Б А, не должна превышать 2 Вт. Такой же результат показала расчетная оценка.

Режим испытаний 13 позволил оценить влияние поверхностного нагревателя, имитирующего тепловое воздействие солнечного излучения, на тепловое состояние мотор-колеса.

1ч> С\

-50 -30 -10 О 10 К,С

Рис 4.4 Перепады температуры в зависимости от температуры оболочки (точки - эксперимент, пинии - расчёт): 1 -от пенопласта снаружи;

2-отпенопласта внутри;

3-от имитаторов блоков

'С 100

80 60 40 20

/ У

/ / /

У /

/

. ... . у / / и > ___ и

/ ^ I

0 5 Ороа 10 15 0-ь,Вт

Рис 4.5 Перепады температуры в зависимости от мощности внутреннего тепловыделения:

1 -"пенопласт снаружи - оболочка";

2 • "пенопласт внутри -оболочка''

АХ, °С 50

40

30

20

10

0

Рис. 4.6 Перепады температуры в зависимости от теплового воздействия солнечного излучения:

1 - "оболочка-среда";

2 - "пенопласт снаружи-среда";

3 - "пенопласт внутри-среда

4 - "блок-среда"

/ / ✓

1 / У /

/ Ха.

(А // 'з

/ О и /Ж

// >

м

'с

50 40 30 20

/з

У

У и

И

2 3 оь, Вт

Рис. 4.7 Перепады температуры в зависимости от мощности внутреннего тепловыделения при имитации воздействия солнечного излучения:

1 - "блок-среда";

2 - "пенопласт внутри-среда".

Испытания масштабной тепловой модели.

При испытаниях на наружной поверхности модели было обеспечено изменение температуры от -103 до +20°С в течение 2 часов 45 минут (марсианские сутки составляют 24ч 39 мин).

Результаты проведенных испытаний и расчетов отличались друг от друга не более, чем на 4°С (по имитатору блока аппаратуры).

Проведенные испытания полномасштабной и масштабной тепловых моделей мотор-колеса марсохода подтвердили пригодность предложенных расчетных методов анализа теплового состояния наиболее ответственного агрегата марсохода.

Сопоставление результатов экспериментов и расчетов, проведенных с использованием шаровой расчетной модели и метода конечных элементов (МКЭ1. Объектом сравнения послужила конструкция полномасштабной тепловой модели мотор-колеса.

Расчеты МКЭ проводились по программе, разработанной под руководством д.т.н. Н.Н.Шаброва. Для стационарного теплового состояния- перепад температур между оболочкой и внутренней поверхностью теплоизоляции по обоим методам расчета отличался от экспериментальных данных на 1°С. Однако такой результат в расчетах, проведенных МКЭ, был достигнут лишь с шестой попытки. В МКЭ невозможно одновременно учесть теплообмен теплопроводностью и лучистый. В шаровой расчетной модели это можно учесть с достаточной строгостью. В МКЭ для схождения экспериментальных и расчетных данных был использован метод подбора эквивалентной теплопроводности газового зазора.

Максимальное расхождение в значениях температур при нестационарном тепловом состоянии составило 5°С. Среднесуточные значения температуры отличаются не более, чем на 2.5°С.

Проведенные расчетыподтвердили не только достоверность результатов при применении достаточно доступных для инженерного использования методов, основанных на модульном принципе, но и их преимущество на ранних стадиях разработки изделия.

Достаточно объемный комплекс работ, проведенных с целью обеспечения работоспособности марсохода в части теплового режима его устройств, позволил сформировать основные принципы построения и требования к СОТР (рис.4.1).

Главным результатом исследований этой главы явилось создание и практическое подтверггдение методических основ проектирования и наземной отработки системы обеспечения работоспособности робота-планетохода по показателям теплового режима его устройств.

Заключение

В соответствии с целью и задачами диссертации в ней сформулированы, обоснованы и подтверждены многочисленными экспериментами научные основы исследования, проектирования и наземной отработки системы обеспечения работоспособности роботов-планетоходов по тепловым режимам.

Модульный принцип теплотехнического исследования позволяет достаточно точно оценить температурный режим устройств без детальной разработки их конструкции; он применим на любом этапе создания планетохода, включая стадии разработки технических предложений и эскизного проектирования.

К наиболее важным для науки и инженерной практики результатам работы относятся следующие.

1.Методика исследования теплового состояния и проектирования СОТР роботов-планетоходов построена на модульном принципе, в связи с чем в работе сформулированы признаки модуля и обосновано объединение различных блоков изделия в единый модуль. Разработаны принципы выбора расчетных условий эксплуатации, определены зоны пассивной и активной СОТР модуля как составной части расчетной схемы.

2. Получены новые аналитические и численные решения задач теплопе-реноса: нагрев шара и шара, окруженного оболочкой, при радиационном теплообмене со средой, а также при теплообмене со средой переменной температуры (на поверхности планет); расчет плоского теплового аккумулятора, использующего теплоту фазового перехода и т.д.

3.Проагшлизировано тепловое состояние оболочки мотор-колеса планетохода. Показано, что для всех применяемых в конструкции материалов источник тепловыделения в зоне контакта колеса с грунтом в режиме движения является быстродвижущимся. Для реальных конструкций оболочка является термически тонким телом, что не позволяет использовать для расчета модели, связанные с полуограниченностью.

4. Установлено, что в условиях Марса запыленность атмосферы не влияет на конвективный теплообмен планетохода с газовой средой. Это позволяет вести расчеты по традиционным критериальным зависимостям.

5.Разработаны и реализованы мероприятия, позволяющие более точно имитировать условия эксплуатации роботов- планетоходов при испытаниях в ТБК, предложен аналитический способ прогноза теплового состояния изделия по данным испытаний, проведенных с произвольной начальной температурой. Замена газовой среды позволяет избе

жать десублимации СОг при низких температурах.

6. Отработана имитация теплового воздействия солнечного излучения с помощью инфракрасных излучателей. Практически реализован метод поэтапных испытаний в ТБК: первый этап- со специальным ими-тататором солнечного излучения, а последующие- с инфракрасными излучателями.

7.Получены экспериметальные зависимости теплопроводности некоторых новых материалов от температуры, что позволило обоснованно выбрать тип и конструкцию теплоизоляции и уточнить теплотехнические расчеты.

8.Произведена оценка погрешностей при измерениях и косвенном определении параметров. Предложен экспериментально-расчетный метод учета погрешеностей при имитации нагрева изделия. Р.Осуществлены разработки СОТР (или показана их возможность) для ряда изготовленных и проектируемых изделий, предназначенных для функционирования в экстремальных условиях. Многообразие конструкций объектов исследования и отличия в степени проработки их конструкции подтверждают универсальность и гибкость предложенных в диссертации методов проектирования СОТР. Ю.Камплекс проведенных исследований и их результатов представляет собой основу для создания общей математической модели проектирования СОТР роботов-планетоходов.

Автор считает, что дальнейшее использование и развитие результатов работы может быть в следующих направлениях: -адаптация расчетных методов к решению задач проектирования СОТР роботов-планетоходов нового поколения; -автоматизация процесса проектирования путем разработки соответствующих алгоритмов и программных продуктов; -создание банка данных по различным вариантам условий эксплуатации и конструкциям модулей.

Основное содержание исследования опубликовано в следующих печатных работах:

1 .Экспериментальные исследования прочностных и усталостных характеристик зубьев. Л.: Труды ЛПИ, № 394,1983 (соавторы М.И.Маленков и др.).

2.Расчетная оценка температурного режима аппарата, работающего в условиях глубокого вакуума. Л.: Труды ЛПИ, Мз 394, 1983 (соавторы В.В.Громов и др.).

3.Применение балансового метода теплового расчета для доводки узлов с электронагревателями. ВИНИТИ, № 8648-В, 1985 (соавторы Н.А.Носов и др.).

^^Экспериментальная оценка погрешностей имитации внешних тепловых воздействий при ТВИ. ВИНИТИ, № 304-85, 1985 (соавторы Л.О.Вайсфельд и др.).

5.Экспериментальная оценка влияния разгерметизации изделия на величину давления. ВИНИТИ, № 3630-85, 1985 (соавторы Л.О.Вайсфельд и др.).

6.Расчстный метод оценки эффективности системы обеспечения теплового режима с использованием эндотермических процессов. ВИНИТИ, № 412-В86, 1986 (соавторы В.А.Бойков и др.).

7.Исследование путей улучшения теплофизических параметров экспериментальных тепловакуумных установок. ВИНИТИ, № 7005-В87, 1987 (соавторы Л.О.Вайсфельд и др.).

8.Прогнозирование теплового состояния изделия по результатам испытаний с произвольно выбранными начальными температурами. Л.: Межвузовский сборник "Рабочие процессы компрессоров и установок с ДВС", 1987 (соавторы М.И.Кислов и др.).

9.Способ криовакуумных испытаний. Авторское свидетельство № 277055, 1988 (соавторы Л.О.Вайсфельд и др.).

Ю.Способ проведения тепловакуумных испытаний. Авторское свидетельство № 284809, 1988 (соавторы Л.О.Вайсфельд и др.). 11 .Способ тепловакуумных испытаний макетов негерметичных изделий и устройство для его осуществления. Авторское свидетельство № 300349, 1989 (соавторы А.Г.Семенов и др.).

12.0ценка точности вычислений при численном обращении преобразования Лапласа. ВИНИТИ № 1700-В90, 1990 (соавторы А.В.Кузьменко и др.).

13.Способ захолаживания термобарокамеры и термобарокамера для его реализации. Авторское свидетельство № 805223, 1992 (соавторы А.Г.Семенов и др.).

14.Способ проведения тепловых испытаний изделий в условиях, эквивалентных марсианским. Патент РФ № 2001848, 1993 (соавторы А.Г.Семенов и др.).

15.Способ проведения тепловых испытаний в условиях, эквивалентных марсианским. Патент РФ №2009086, 1994 (соавторы А.Г.Семенов и др.).

16.Методы технологии наземной отработки системы обеспечения теплового режима планетоходов. С.-П.: Тезисы доклада на Всероссийском научном форуме "Науки в области техносферы", 1995 (М.И. Кислов и др.).

17.Новые технологии наземной отработки изделий космической техники в термобарокамерах с имитацией тепловых режимов в условиях

атмосферы Марса. С.-П.: Тезисы доклада на Российской научно-технической конференции "Инновационные наукоемкие технологии для России", 1995 (соавторы Л.О.Вайсфельд, А.Г.Семенов).

18.Выбор схемы и характеристик системы обеспечения теплового режима планетохода с применением блочного принципа. С.-П.: Тезисы доклада на Российской научно-технической конференции "Инновационные наукоемкие технологии для России", 1995.

19.Решение задачи теплопроводности для нагревателя с произвольной формой поперечного сечения, помещенного в однородную среду. ВИНИТИ № 2176-В95, 1995 (соавторы М.И.Кислов и др.). 20.0сновы измерения теплопроводности веществ зондом на границе двух сред. ВИНИТИ № 2177-В95, 1995 (соавторы М.И.Кислов и др.). 21 .Применение модульного принципа при выборе средств и характеристик системы терморегулирования на примере робота-марсохода. С.-П.: Тезисы доклада на Всероссийской научно-технической конференции "Фундаментальные исследования в технических университетах", 1997 (соавтор М.И.Кислов).

22.Решение задачи теплопроводности для нагревателя в однородной среде. С.-П.: Тезисы доклада на Всероссийской научно-технической конференции "Фундаментальные исследования в технических университетах", 1997 (соавторы М.И.Кислов и др.).

23.Теорегаческие основы измерения теплопроводности зондом на границе двух сред. С.-П.: Тезисы доклада на Всероссийской научно-технической конференции "Фундаментальные исследования в технических университетах", 1997 (соавторы М.И.Кислов и др.).

Сдана для издания монография "Проектирование систем обеспечения теплового режима роботов-планетоходов".

Лицензия ЛР №020593 от 7.08.97.

Подписано к печати^Л 01. £'®.Печ. л. 3. Р Тирах 1(л) Заказ №

Отпечатано в Издательстве СПбГТУ 195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул, д. 29