CC BY
26
ВОЕННЫЕ НАУКИ
УДК 623.09 ГРНТИ 78.25.15
ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ ОПТИМИЗАЦИИ ПО КРИТЕРИЯМ МИНИМУМА ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ПОДГОТОВКИ К ЗАПУСКУ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ И
ЧИСЛЕННОСТИ БОЕВОГО РАСЧЁТА
Петошин Максим Александрович
инженер-испытатель, космодром «Плесецк». тел. 89214820882. Адрес для переписки: Российская Федерация, Архангельская область, город Мирный, улица Гагарина 11, квартира 58, 164170.
RESEARCH OF OPTIMIZATION METHODS BASED ON THE CRITERIA OF THE MINIMUM DURATION OF PREPARATION FOR THE LAUNCH OF SPACECRAFTS AND THE NUMBER
OF COMBAT CALCULATIONS
Petoshin Maksim Aleksandrovich
engineer-tester, cosmodrome «Plesetsk». tel.89214820882. Address for correspondence: Russian Federation, Arkhangelsk oblast, Mirniy, Gagarina street 11, apartment 58, 164170.
РЕЗЮМЕ
В статье рассмотрены возможности оптимизации технологического графика подготовки космического аппарата и структуры боевого расчета на основе использования количественного (статистического) метода исследований при отработке программ и методик комплексных испытаний ракетно-космического комплекса.
Результаты анализа данных исследований показывают возможности сокращения технологического графика, времени подготовки космических аппаратов к запуску, а также возможность посменной работы и распределения нагрузки на отдельные расчёты.
SUMMARY
The article considers the possibilities of optimizing the technological schedule of spacecraft preparation and the structure of the combat crew based on the use of quantitative (statistical) research method in the development of programs and methods of complex tests of the rocket and space complex.
The results of the analysis of these studies show the possibility of reducing the technological schedule, the time of preparation of spacecraft for launch, as well as the possibility of shift work and load distribution for individual calculations.
Ключевые слова: оптимизация технологического графика, подготовка космического аппарата, загруженность расчётов.
Keywords: optimization of the technological schedule, preparation of the spacecraft, workload of calculations.
ВВЕДЕНИЕ
Достижение высокой заводской готовности космических аппаратов является целесообразным в случаях необходимости оперативного
наращивания орбитальной группировки. Однако современный уровень технологий ещё не может полностью решить все связанные с этим задачи. В настоящее время разрабатываемые и вводимые в эксплуатацию ракетно-космические комплексы являются довольно сложной системой для подготовки и запуска всех видов космических аппаратов.
При нынешнем уровне развития технологий для подготовки к запуску космических аппаратов требуется значительный уровень технологического обеспечения, людских и временных ресурсов.
В случае внезапного выхода из строя или неустойчивого функционирования космических аппаратов, находящихся на орбите, существует необходимость наращивания орбитальной группировки в сжатые сроки в условиях ограниченных ресурсов. Технологии подготовки всех космических аппаратов разрабатываются и проводятся без учёта ограничений по времени при условии возможности использования имеющихся ресурсов.
Исследование ограниченности ресурсов ракетно-космического комплекса.
Стратифицированный подход к рассмотрению ракетно-космического комплекса определяет его как сложную многоуровневую систему, свойство которой обусловлено её предназначением, а именно обеспечением выполнения космической
программы. Одним из свойств ракетно-космического комплекса, как сложной организационно-технической системы, является целостность, то есть для достижения главной цели необходимы все элементы системы, в том числе и те, которые являются общими для всех ракетно-космических комплексов космодрома. В связи с этим, отдельные элементы ракетно-космического комплекса являются универсальными и способны обеспечить выполнение различных задач, что, в свою очередь, может вносить определённые ограничения при планировании опытно-испытательных работ.
Примером ограниченности ресурсов космодрома являются:
-ограниченное количество стартовых комплексов, заправочных станций и другой инфраструктуры космодрома, наличие которой влияет на подготовку космических аппаратов к запуску;
-невозможность использования одного технического комплекса при одновременной подготовке нескольких космических аппаратов;
-назначение ограниченного количества квалифицированного персонала по различным направлениям их деятельности, в том числе участие их в подготовке различных видов космических аппаратов на базе различных ракетно-космических комплексов;
-возможности логистики; -необходимость выполнения задач, не связанных с подготовкой космических аппаратов к запуску.
Данное обстоятельство создаёт определённые ограничения при подготовке различных космических аппаратов одновременно в общих ограниченных временных рамках при выполнении общей задачи по наращиванию орбитальной группировки.
Сложность многогранного управления, контроля и анализа системы ракетно-космического комплекса обусловлена необходимостью эффективной работы каждого элемента системы, поэтому очень важно предусмотреть соотношения технологического обеспечения, людских ресурсов и временных ограничений. Кроме того, существует вероятность дополнительных ограничений, обусловленных показателями времени и людских ресурсов в условиях военного времени, если рассматривать на примере военный космодром, приведённый в высшие степени боевой готовности.
В связи с этим необходимо принимать решение об оптимизации технологии подготовки к запуску космических аппаратов. При принятии решения об оптимизации технологии подготовки необходимо провести:
-объективный анализ взаимосвязей и зависимостей различных элементов системы;
-оценку работы оборудования комплекса, систем обеспечения;
-организацию работы комиссий по отработке программ-методик на этапах испытания ракетно-
космического комплекса и оценки технической документации.
На этапе ввода в эксплуатацию космических аппаратов на объектах космодрома, проводится анализ и оценка проводимых работ по подготовке космических аппаратов к запуску испытательной и эксплуатирующей организацией.
Варианты оптимизации технологического графика подготовки и состава боевого расчета рассматриваются на основе проделанной работы вышеуказанными организациями.
При испытаниях используется
количественный (статистический) метод исследований при отработке программ и методик комплексных испытаний ракетно-космического комплекса. Целью проводимых испытаний является оценка достаточности структуры, численности, квалификации и загруженности личного состава боевого расчёта на соответствие требованиям технического задания на создание ракетно-космического комплекса.Основными исходными данными при отработке программ-методик являются:
- состав и характеристики наземного технологического оборудования ракетно-технического комплекса для подготовки космических аппаратов к запуску;
- структура и характеристики технологического графика подготовки к запуску космических аппаратов на объектах ракетно-технического комплекса.
Составы расчетов, проводящих работы на объектах ракетно-технического комплекса, определены в эксплуатационной документации на конкретные виды работ.
Результаты анализа данных исследований показывают возможности сокращения
технологического графика, времени подготовки космических аппаратов к запуску, а также возможность посменной работы и распределения нагрузки на отдельные расчёты.
Для исследования выбраны следующие задачи оптимизации:
а) сокращение времени подготовки космических аппаратов к запуску при обеспечении заданной вероятности успешного выполнения задачи и ограниченной численности боевого расчета;
б) сокращение численности боевого расчета при обеспечении заданного времени подготовки космических аппаратов к запуску с требуемой вероятностью успешного выполнения задачи.
Рассмотрю следующие вопросы:
1. Исследования на предмет оптимизации технологического графика подготовки космических аппаратов к запуску.
2. Исследования на предмет оптимизации структуры боевого расчёта при подготовке космических аппаратов к запуску.
3. Практическое применение оптимизации технологического графика подготовки космических аппаратов к запуску и структуры боевого расчёта.
Исследование на предмет оптимизации технологического графика подготовки
космических аппаратов.
При рассмотрении данного вопроса необходимо заметить, что технологии подготовки различных космических аппаратов могут различаться. Предлагается рассмотреть технологию подготовки космических аппаратов высокой заводской готовности, в случае которых технологический прогресс направлен на минимизацию уровня технологического обеспечения, людских и временных ресурсов. Однако не исключается возможность применения данного исследования к технологии подготовки других космических аппаратов.
Технология подготовки космических аппаратов высокой заводской готовности к запуску включает следующие основные этапы:
-приемка космического аппарата на техническом комплексе подготовки космического аппарата;
-подготовка космического аппарата к транспортировке на заправочную станцию;
-транспортировка космического аппарата на заправочную станцию;
-заправка космического аппарата на заправочной станции компонентами топлива;
-транспортировка космического аппарата на технический комплекс подготовки космической головной части;
-подготовка космического аппарата на техническом комплексе подготовки космической головной части;
-подготовка космического аппарата на техническом комплексе подготовки ракеты космического назначения в составе космической головной части;
-вывоз ракеты космического назначения на стартовый комплекс;
-подготовка космического аппарата на стартовом комплексе в составе ракеты космического назначения.
В условиях ограничений по времени технология подготовки изделия к запуску имеет следующие особенности:
-подготовка составных частей ракеты космического назначения к запуску может осуществляться по сокращенным графикам;
-дополнительное сокращение сроков подготовки обеспечивается проведением работ без ограничения ежедневного рабочего времени, в том числе в двух и трёх сменном режиме;
-боевой расчет комплектуется до штатной численности за счет вызова квалифицированного персонала из отпусков, командировок, использования специалистов сторонних боевых расчётов, имеющих необходимые смежные специальности, а также проведения мобилизации, если рассматривать на примере военного космодрома.
Основными операциями на техническом комплексе подготовки космического аппарата
являются операции приемки космического аппарата:
-внешний осмотр;
-контроль чистоты наружных поверхностей и экранно-вакуумной теплоизоляции и их очистка (при необходимости);
-контроль чистоты оптических поверхностей и их очистка (при необходимости);
-операции по выгрузке космического аппарата из контейнера для обеспечения выполнения указанных работ.
Операции контроля чистоты наружных поверхностей, экранно-вакуумной теплоизоляции, оптических поверхностей и их очистка (при необходимости) также проводятся на техническом комплексе подготовки космической головной части перед сборкой космической головной части, что позволяет перенести эти операции с технического комплекса подготовки космического аппарата на технический комплекс подготовки космической головной части.
Существует возможность провести внешний осмотр изделия на техническом комплексе подготовки космической головной части после установки изделия в стенд. При этом исключаются операции по извлечению и укладке изделия в контейнер, снятию и установке контейнера на железнодорожную платформу, транспортировка изделия на заправочную станцию и с заправочной станции на технический комплекс подготовки космической головной части.
Таким образом, сокращение технологического графика подготовки космического аппарата к запуску возможно, если при поставке космического аппарата с предприятия-изготовителя доставлять его непосредственно на заправочную станцию, а операции, выполняемые на техническом комплексе подготовки космического аппарата, перенести на технический комплекс подготовки космической головной части.
Исследование возможности оптимизации структуры боевого расчета.
В подготовке космического аппарата к запуску согласно эксплуатационной документации участвует определённое количество расчётов с конкретным количеством человек.
Суммарное время задействования всех расчётов по технологическому графику подготовки космического аппарата определено
эксплуатационной документацией. Фактическое время задействования расчётов по результатам подготовки космического аппарата к запуску определяется экспериментальным методом при проведении комплексных испытаний. При этом расчеты обеспечения технических и энергетических систем технических и стартовых комплексов при работах с космическим аппаратом задействуются круглосуточно.
Для оценки эффективности задействования всего боевого расчёта используется коэффициент загруженности, определяемый отношением суммарного времени подготовки космического аппарата, указанного в эксплуатационной
документации, к суммарному времени подготовки космического аппарата, затраченному в процессе проведения комплексных испытаний. Боевой расчёт состоит из нескольких расчётов. Аналогично определяется загруженность каждого расчёта в отдельности. Значение коэффициента загруженности расчёта определяет достаточность квалифицированного персонала при выполнении определённой задачи в установленные сроки. В
случае значения коэффициента загруженности расчёта больше единицы, комиссией принимается решение о целесообразности и возможности сокращения численности квалифицированного персонала расчёта.
Пример диаграммы загруженности расчётов полученный экспериментальным методом представлен на рисунке 1:
1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0
1 расчёт
2 расчёт
3 расчёт
4 расчёт
5 расчёт
6 расчёт
Рисунок. 1. Диаграмма загруженности расчетов
Оптимизация загруженности расчетов, имеющих коэффициент загруженности менее единицы, возможна за счет усиления этих расчетов, что позволит сократить время выполнения операций технологического графика.
Возможность работы боевого расчёта в две смены определяется с учётом привлечения только квалифицированного персонала.
Одним из путей оптимизации технологии подготовки космического аппарата к запуску является оптимизация боевого расчёта за счет обучения смежным специальностям и задействования специалистов из состава менее загруженных расчётов.
Практическое применение оптимизации технологического графика подготовки космических аппаратов к запуску и структуры боевого расчёта.
Исследование, имело практическое применение на космодроме «Плесецк» при принятии решения по изменению технологии проведения работ по подготовке к запуску космического аппарата высокой заводской готовности, а именно, в виду определённых обстоятельств, было принято решение о проведении операций приёмки изделия проводить не на техническом комплексе подготовки космического аппарата, а на заправочной станции.
Основываясь на анализе предыдущих работ проведённых по штатному графику, было решено ряд новых задач, связанных с изменением порядка проведения работ по подготовке космического аппарата к запуску. Например, были такие задачи: - размещение наземного технологического оборудования в одном из чистых помещений заправочной станции с целью обеспечения возможности проведения работ, в соответствии с утверждёнными схемами;
- соответствие грузоподъёмности мостового крана;
- требования по чистоте и т.д.
Тем самым была исключена транспортировка космического аппарата с технического комплекса подготовки космического аппарата на заправочную станцию, что в свою очередь обеспечивает не только сокращение времени подготовки космического аппарата к запуску, но и скрытность выполнения мероприятий, ввиду сокращения количества транспортировок на территории космодрома «Плесецк».
Кроме того был разгружен состав расчёта технических систем испытательного отдела и подразделения эксплуатирующей организации в связи с привлечением ответственных за технические системы сооружения заправочной станции, а при наличии смежных специальностей у освободившихся номеров расчёта, легче было спланировать привлечение личного состава расчёта на выполнение операций технологического графика.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Проводимые исследования возможности оптимизации состава боевого расчёта и технологического графика подготовки
космического аппарата на объектах ракетно-космического комплекса показывают
необходимость разработки и согласования дополнительной эксплуатационной документации для случаев необходимой оперативности развёртывания орбитальной группировки. Боевой расчёт эксплуатирующей и испытательной организации обладает способностью выполнять задачи, необходимые для подготовки к запуску космического аппарата имеющейся численностью квалифицированного персонала в сокращённые сроки без снижения качества выполняемых работ, в
том числе с учётом рассмотренной оптимизации технологии подготовки космического аппарата. Применение рассмотренных вариантов оптимизации сократит время на подготовку изделия к запуску без снижения вероятности выполнения задачи. Также за счет оптимизации работы расчетов возможна их равномерная загрузка, что также способствует сокращению времени на подготовку космического аппарата к запуску.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. ГОСТ Р 51143-98 Комплексы стартовые и технические ракетно-космических комплексов. Общие требования к испытаниям и приемке. ИПК Издательство стандартов, Москва, 1998. [GOST R 51143-98 Kompleksy startovye i tekhnicheskie raketno-kosmicheskikh kompleksov. Obshchie
trebovaniya k ispytaniyam i priemke. IPK Izdatel'stvo standartov, Moskva, 1998. (In Russ).]
2. Васильев В.В., Галаев С.А., Лесниченко Р.И. и др.. Методологические основы испытания сложных технических систем. Военная академия РВСН имени Петра Великого, 2013. [Vasil'ev V.V., Galaev S.A., Lesnichenko R.I. i dr.. Metodologicheskie osnovy ispytaniya slozhnykh tekhnicheskikh sistem. Voennaya akademiya RVSN imeni Petra Velikogo, 2013. (In Russ).]
3. Растригин Л. А. Адаптация сложных систем. - Рига: Зинатне, 1981. [Rastrigin L. A. Adaptatsiya slozhnykh sistem. - Riga: Zinatne, 1981. (In Russ).]
4. Мамчур E.A., Овчинников Н.Ф., Уемов А.И. Принцип простоты и меры сложности. - Москва, Наука, 1989. [Mamchur Е.А., Ovchinnikov H.F., Uemov A.I. Printsip prostoty i mery slozhnosti. -Moskva, Nauka, 1989. (In Russ).]
