Интеллектуальная компьютерная среда тепловой обработки двигательных установок малой тяги тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.14, кандидат технических наук Толстель, Олег Владимирович

• Толстель, Олег Владимирович
• кандидат технических наук
• 1998

Оглавление диссертации кандидат технических наук Толстель, Олег Владимирович

ОГЛАВЛЕНИЕ Стр.

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЩАЯ КОНЦЕПЦИЯ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ КОМПЬЮТЕРНОЙ СРЕДЫ

1.1. Обзор положения сложившегося в области информационных технологий и анализ перспектив развития аппаратного и программного обеспечения

1.2. Обект, об ем, последовательность и особенности тепловой отработки ДУ КА на примере сложившейся в ОКБ "Факел"

1.3. Использование компьютера в технологическом процессе и замыкание информационных потоков

1.4. Описание компьютерной среды тепловой отработки ДУ МТ для ОКБ "Факел" как совокупности составляющих ее элементов и многозадачной операционной системы

1.5. Обобщенная концепция компьютерной среды

2. УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ТЕПЛОВОЙ КОНСТРУКТОР

2.1. Анализ существующих средств теплового моделирования

2.2. Универсальный Тепловой Конструктор как совокупность программ его составляющих и средств их интеграции

2.3. Вспомогательные программы подготовки данных

2.4. Программа расчета сложного нестационарного теплообмена в многоэлементных конструкциях блоков ДУ методом изотермических элементов

3. ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА. 68 3.1. Выбор модели искусственного интеллекта. Продукции, фреймы и семантические сети

3.2. Расширенные семантические сети, язык ДЕКЛ и обмен на ограниченном естественном языке

3.3. Модель металогической области знаний тепловой отработки ДУ МТ

3.4. Активность системы в приобретении новых знаний и устранении противоречий в имеющихся (в диалоге с человеком), при постоянной работе системы в многозадачном режиме

3.5. Речевое общение с системой. 112 4. МОНИТОРИНГ ИСПЫТАНИЙ

4.1. Общие особенности структуры протоколов испытаний

4.2. Работа с данными хранящимися на диске

4.3. Работа в режиме реального времени. 123 ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 126 ЛИТЕРАТУРА. 128 ПРИЛОЖЕНИЕ. Акт о внедрении в ОКБ «Факел» результатов диссертационной работы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Интеллектуальная компьютерная среда тепловой обработки двигательных установок малой тяги»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Разработка специализированного программного обеспечения, поддерживающего ежедневную деятельность типового инженера-конструктора ( в данном случае специалиста ведущего полный цикл тепловой отработки двигательных установок летательных аппаратов, в частности систем коррекции, ориентации и стабилизации КА), является чрезвычайно важным направлением. Это позволит ускорить процесс отработки, улучшая при этом качество выполнения отдельных этапов и уменьшив количество сотрудников занятых в процессе.

Объект исследования. Объектом исследования в диссертационной работе стала совокупность программных средств, включающая специализированные программы расчетов тепловых режимов блоков ДУ, конструкторские программы создающие трехмерные твердотельные модели деталей блоков, программно-аппаратные средства создания электронного документооборота ( в т.ч. текстовые редакторы, программы распознавания текста и речи), операционные системы а также языки программирования и системы искусственного интеллекта.

Таким образом целью диссертационной работы является теоретическая разработка концепции и практическая реализация интеллектуальной компьютерной среды автоматизированного рабочего места инженера, занимающегося тепловой отработкой двигательных установок малой тяги систем ориентации и стабилизации космических аппаратов. Данная концепция

отражает самые передовые существующие на сегодняшний момент достижения в области компьютерных технологий и дает прогноз на ближайшие годы. Она является фундаментом на основе которого можно строить частные реализации автоматизированных рабочих мест (максимально используя представляемые компьютерной техникой возможности). Работа является продолжением и развитием исследований ведущихся на протяжении последних двух десятилетий в ОКБ "Факел".

Методика исследования. Методика исследования заключается в анализе существующего на сегодняшний момент порядка тепловой отработки ДУ МТ и использования компьютерной техники на всем протяжении этой цепочки. Выявляются достоинства и недостатки в существующих инструментальных средствах. Предлагаются доработки, учитывающие достоинства и устраняющие недостатки. Дорабатываются существующие и создаются новые элементы информационной инфраструктуры. Методика исследования базируется на методе изотермических элементов в задачах сложного нестационарного теплообмена, на аппарате расширенных семантических сетей и систем организации общения на естественном языке, а также на современных информационных и программных технологиях. Программная реализация системы выполнена на языках Visial С++ , FORTRAN и ДЕКЛ.

Научная новизна работы обусловлена тем, что ряд нововведений и усовершенствований в традиционном комплексе программного окружения специалиста-инженера приводят к появлению качественно нового объекта - интеллектуальной компьютерной среды. Научную новизну работы составили:

1) Созданная концепция построения автоматизированных рабочих мест специалистов-инженеров в области отработки изделий космической техники.

2) Универсальный тепловой конструктор - УТК - компонент ИКС, являющийся реализацией передовых идей и технологий на сегодняшний день в области программирования и тепловых расчетов данного класса обЛектов.

3) Интеллектуальная информационная система - ИИС - компонент ИКС, являющийся реализацией передовых идей и технологий на сегодняшний день в области программирования и создания баз знаний с помощью технологий искусственного интеллекта.

Практическая значимость работы автора в том, что в результате проведенных исследований в ОКБ "Факел" создано автоматизированное рабочее место инженера нового типа.

Применение новейших информационных технологий позволяет ускорить и упростить процесс подготовки и проведения тепловых расчетов, работу со входящими и исходящими документами, составление отчетов, что в конечном итоге ускоряет про-цесс отработки изделий космической техники. За счет ориенти-ровки на использование персональной вычислительной техники типовой конфигурации, результаты работы подлежат массовому внедрению, использованию и тиражированию.

Часть специализированного ПО вошедшего в ИКС, использовалась автором при работе над ДУ'Купон", "Галс", при работе над блоками использованными позже в ДУ"Экспресс", "Sesat".

Апробация работы. Элементы разработанной системы описаны в отчетах по НИР ОКБ "Факел" за 1990,1992 годы, в сообщении в сборнике "PKT. Двигательные системы и установки"

(1991 год), в тезисах доклада конференции "Проблемы техники и технологий XXI века" в Красноярске ( 22-25 марта1994-го года). Концепция и пути реализации проекта обсуждались на заседании ученого совета ОКБ "Факел" и семинарах кафедры теплофизики Калининградского университета, кафедры двигателей летательных аппаратов Сибирской Аэрокосмической академии. Некоторые фрагменты системы были методически проработаны и созданы в ходе руководства производственной и дипломной практикой студентов ХАИ и КГУ, а также в при чтении спецкурса студентам специализации "теплофизика" КГУ.

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Исследование и разработка схемных и конструктивных решений, обеспечивающих создание реактивных двигательных установок малой тяги для ориентации и стабилизации космических аппаратов и изменения траектории их полета. // Тема: "Развитие методики комплексной оптимизации." НТО (промежуточный). НИР 204-88010; Л-11003; ОКБ "Факел", - Калининград, 1989.-26 с.

2. Результаты расчетно-экспериментальной отработки образца однокомпонентного каталитического двигателя 21Н4-02 на ВПВ. // 21Н62.65.НТО; Л-11220; ОКБ «Факел», - Калининград. 1990.

3. Исследование вопросов создания и совершенствования электрореактивных двигателей малой тяги различного типа для коррекции орбиты и ориентации космических аппаратов.// Часть 2. НТО (итоговый). НИР 204-8801.627.166; Л-11437; ОКБ "Факел", -Калининград, 1990.

4. Результаты расчетно-экспериментальной отработки однокомпонентного каталитического ЖРД МТ 21Н4-02 на ВПВ и

двухкомпонентного ЖРД МТ 21Н4-04 на топливе ВПВ+РГ-1//. 21Н.621.192.НТО; Л-11442;ОКБ «Факел», - Калининград, 1990.

5. Толстель О.В.,Счастливый С.Н.,Старостович В.А. Программа для персонального компьютера, моделирующая нестационарный процесс теплообмена при естественной конвекции с учетом излучения.// В сб. Ракетно-космическая техника. Серия IV. Ракетные двигатели и энергетические установки. М., ГОНТИ - 8, 1991.

6. Толстель О.В. Элементы компьютерной среды тепловой отработки двигательных установок малой тяги.// В сб. тезисов докладов научно-технической конференции "Проблемы техники и технологий XXI века", - Красноярск, КГТУ, 1994.

7. Краев М. В., Толстель О.В. Тепловая отработка двига-тельных установок малой тяги на основе информационной технологии.// В сб. "Материалы, технологии, конструкции". Красноярск, САА, 1995 . стр 190.

Структура и об"ем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Об'ем работы: текста - 136 стр., 16 рисунков,7 таблиц. Библиография - 86 наименований.

Во введении обоснована актуальность темы, определены задачи диссертации, дается краткое содержание работы. В первой главе диссертационной работы описывается общая концепция интеллектуальной компьютерной среды автоматизированного рабочего места инженера - конструктора. Во второй главе подробно рассматривается Универсальный Тепловой Конструктор (УТК), как составная часть данного автоматизированного рабочего места и прототип фрагмента специализированного программного обеспечения вообще.

В третьей главе подробно рассматривается Интеллектуальная Информационная Система (ИИС) являющаяся конкретной реализацией технологии искусственного интеллекта и выполняющая в некоторой степени роль дополнительного сотрудника.

В четвертой главе рассмотрены вопросы импорта данных протоколов испытаний со стендового оборудования. В заключении сформулированы основные результаты работы.

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Интеллектуальная компьютерная среда, как ансамбль составляющих ее программ общего, прикладного, специального и интеллектуального назначения, с учетом взаимной многоплановой интеграции, как образец автоматизированного рабочего места качественно нового уровня.

2. Предложенная концепция и методика построения автоматизированных рабочих мест для специалистов в области проектирования и отработки изделий космической техники.

3. Универсальный Тепловой Конструктор как компонент Интеллектуальной Компьютерной Среды, представляющий собой систему большой степени сложности (имеющую при этом максимально простой и дружественный интерфейс), позволяющую с минимальными затратами времени создавать тепловые модели подробной детализации и проводить с их помощью высокоточные вычислительные эксперименты.

4. Интеллектуальная Информационная Система как компонент Интеллектуальной Компьютерной Среды,

обеспечивающая при условии замыкания информационных потоков полноту информации по всем вопросам тепловой отработки (на основе текстов отчетов, тех.справок и пр.) и позволяющая широкому кругу сотрудников конструкторского бюро ( как специалистам - тепловикам так и смежникам) получать ответы на вопросы по тепловой отработке на ограниченном естественном (русском) языке с использованием речевой технологии .

1. ОБЩАЯ КОНЦЕПЦИЯ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ КОМПЬЮТЕРНОЙ СРЕДЫ.

В первой главе диссертационной работы описывается общая концепция интеллектуальной компьютерной среды автоматизированного рабочего места инженера - конструктора. Концепция строится по итогам анализа существующего на сегодня положения в области программного и аппаратного обеспечения, информационных технологий. При этом делается попытка на основе существующих тенденций и прошлого опыта спрогнозировать перспективу в этой области на ближайшие два-три года.

1.1. Обзор положения сложившегося в области

информационных технологий и анализ перспектив развития аппаратного и программного обеспечения.

В последние годы наблюдается бурное развитие

информационной отрасли. Идет быстрая эволюция персональных компьютеров в плане увеличения быстродействия и

наращивания возможностей. Совершенствуются периферийные устройства, развиваются средства телекоммуникаций, компьютерные сети. При этом постоянно снижаются цены, делая всю эту технику доступной. Одновременно с этим идет развитие соответствующего программного обеспечения. При этом можно отметить следующее. В аппаратной части направления развития более четко выделены, дискретны. Это разработка процессоров, материнских плат, микросхем памяти, устройств печати, сетевых

карт, модемов и т.д. На каждом участке конкурируют несколько фирм-производителей, обеспечивая постоянное развитие техники данного класса. Типовое рабочее место специалиста использующего компьютерную технику оснащается как правило конечным типовым набором:

КОМПЬЮТЕР + ПРИНТЕР + МОДЕМ + СЕТЕВЫЕ СРЕДСТВА + СКАНЕР + СРЕДСТВА МУЛЬТИМЕДИА

Иногда добавляются плоттер, дигитайзер, некоторые специализированные устройства.

В области же программного обеспечения пространство решений непрерывно [1...6]. Здесь имеется ввиду следующее. На каждом конкретном рабочем месте, специалист работающий с компьютером создает уникальное сочетание используемых программных средств. Конечно, в большом количестве случаев используется лишь малый перечень универсальных программ, получивших широкое распространение: текстовые редакторы, электронные таблицы, базы данных, программы распознавания текстов и посылки/приема факсов. Однако велика доля специализированных рабочих мест специально разработанных и написанных на различных алгоритмических языках. Тому примером могут служить бухгалтерские и экономические пакеты, программы обработки путевых листов и учета абонентов в ЖЭКах, на телефонных станциях. Такое программное обеспечение пишется под заказ коллективами опытных программистов. При этом они стараются охватить весь спектр действий оператора, предусмотреть некоторый сервис. Как правило такие операторы на своем рабочем месте пользуются исключительно данной

программой, не понимая порой элементарного строения операционной системы компьютера.

Но существуют отрасли деятельности, в которых принципиально невозможно предусмотреть в одной программе все потребности специалиста. В таких случаях, например в конструкторских бюро, инженер-специалист в предметной области, самостоятельно создает свое автоматизированное рабочее место. И в этом АРМ-е наряду с широко распространенными коммерческими программными продуктами, используются программы

собственной разработки, решающие необходимые для данного специалиста частные задачи. Эти программы очень важны, но при этом написаны на низком уровне, вызванном непрофессионализмом в программировании и отсутствием свободного рабочего времени на изыскания в данной области. Здесь обнаруживается противоречие между высочайшим уровнем развития компьютерной техники, высоким уровнем и большими возможностями существующих в мире программных продуктов и низким уровнем использования этой техники в большом числе случаев. В частности это характерно для космической отрасли, в том числе и в ОКБ "Факел". Экономист делающий расчеты с помощью последней версии электронной таблицы "EXCEL" и конструктор делающий расчеты с помощью примитивной программы написанной на "Бэйсике" образца 80-х годов - такова сегодняшняя реальность. Кроме вышеупомянутого низкого уровня в программировании, сегодняшний инженер-конструктор отстает также в общих вопросах компьютеризации. В силу отмеченного ранее дефицита времени, устаревшего парка вычислительной техники и общей низкой компьютерной

грамотности, он часто работает по-старинке и не представляет тех возможностей которые могут дать ему современная компьютерная техника и информационные технологии.

Главной целью данной работы автора как раз и является построение образца компьютерной среды для инженера-конструктора. Этот образец не только соответствует последним достижениям в области информационных технологий, но и имеет задел на несколько лет вперед. Такая уверенность в правильном предсказании путей развития компьютерной отрасли возникает у автора поскольку все его прогнозы и ожидания за последние пять лет четко выполняются.

На сегодняшний день типовое автоматизированное рабочее место должно создаваться на базе персонального компьютера включенного в локальную сеть отдела. Это обеспечивает более рациональный доступ к периферийному оборудованию и обмен большими массивами информации. При определенных условиях ( большом количестве вычислительной техники и локальных сетей отделов, существовании на предприятии группы грамотных специалистов-администраторов сетей и наличии у предприятия определенной политики в области информатизации) имеет смысл создавать глобальную сеть предприятия. Глобальная сеть объединяет локальные сети отделов и регулирует информационные потоки на уровне предприятия. Она может строиться на базе высокопроизводительных рабочих станций с процессорами RISK-архитектуры (например серверов производства фирм Sun Microsystems, IBM, Hewlett-Pakkard). В качестве центрального сервера также может успешно быть использован компьютер с одно-и многопроцессорной системой на основе старших моделей

процессоров Pentium II, Pentium PRO, M2 или Кб. Коммуникации выполняются витой парой 5-го уровня либо оптоволокном.

Теперь коснемся требований к компьютеру и периферийному оборудованию, позволяющих полноценно реализовать наше атоматизированное рабочее место. Анализ цен на компьютеры за последние годы показывает, что цена на младшие модели продаваемых процессоров опускается до определенного предела рентабельности, держится на этом пределе некоторое время, после чего эти модели снимаются с производства и исчезают из продажи, а их место у нижней отметки занимают соседние, следующие по частотным характеристикам изделия. На сегодняшний момент минимальными ценами обладают следующие процессоры класса Pentium: Intel-166ММХ, AMD Кб-166, CYRIX М2 PI 66+. Компьютеры на базе этих процессоров и будут оптимальным решением.

Из других необходимых требований отметим наличие оперативной памяти не менее 16 МБ для быстрой работы в операционной системе Windows-95 и функционирования программ работы с голосом, описываемых в 3-ей главе диссертации, а также 16-ти битной звуковой карты типа ESS 1868 с микрофоном и наушниками(колонками). Желательно иметь жесткий диск с объемом памяти один Гигабайт. Использование программы AutoCAD для визуализации трехмерных тепловых моделей повышает эти требования до 32 МБ оперативной памяти и 2...4-х Гигабайтного жесткого диска. Также необходима видеокарта с объемом памяти 2 Мб и монитор с диагональю 15 дюймов, что позволит нормально работать под Windows при разрешении 1024*768. Из периферии необходим струйный (желательно с

цветной опцией) или лазерный принтер, а также планшетный сканер с оптическим разрешением 300*600 точек на дюйм, укоплектованный программой распознавания текста. Сканер необходим для замыкания информационных потоков, описываемого в п.1.3. Модем, либо сетевой доступ к нему, необходим для связи с локальными вычислительными сетями отделов удаленных территориально.

Данная конфигурация позволит в полном объеме использовать возможности существующего на сегодня прикладного программного обеспечения и специальных информационных технологий, давая при этом уверенность на ближайшие год-два не оказаться безнадежно отставшими от мирового уровня. На Рис. 1.1. схематично приведен аппаратный состав такого автоматизированного рабочего места.

Следующая важная черта программно-аппаратного комплекса Автоматизированного Рабочего Места - работа под управлением операционной системы "Windows -95".

Это обусловлено следующими причинами:

а) Изначально инструментальная оболочка рабочего места инженера-конструктора подразумевалась как совокупность программных и аппаратных средств объединенных идеей "рабочего стола" с использованием многооконного интерфейса и многозадачной технологии ( первоначально использовалась система меню из библиотеки Turbo Professional с использованием технологии MenuShell созданной в ОКБ "Факел" и многозадачной системы Deskview [29]). К настоящему моменту использование Windows в качестве основы такой оболочки представляется естественным решением.

ВЗ-ййЖи-^......<: ■

компьютер Рёй|шт, ОЗУ 32 МВ, ШЙ 2 СВ, \ideo 2 МВ, топйог 15".

Принтер лазерный (струйный)

Сканер планшетный

ШЛА.

Аппаратный состав автоматизированного рабочего места.

б) Создание прикладных программ как windows-приложений стало стандартом в мировой практике ( Именно продукция фирмы Microsoft - операционные системы и программы-приложения -имеет сейчас наибольшее распространение во всем мире. Учитывая консерватизм пользователей и активность фирмы-разработчика, в ближайшее время положение не должно измениться).

в) В новой версии "Windows-95" устранены недостатки мешающие ей выполнять роль указанную в пункте а). Она позволяет осуществлять истинный многозадачный режим, полноценную 32-х разрядность, прямую адресацию ко всей имеющейся на компьютере памяти (что исключает конфликты с памятью). Каждая задача имеет собственную линию обработки ошибок, поддерживается принцип автоконфигурации при подключении к компьютеру различных периферийных устройств; существует изначальная ориентация на мультимедиа, т.к. имеются всевозможные упаковщики-расшифровщики видео и звуковых файлов и поддерживается значительное количество форматов видео- и аудио- файлов. Появилось понятие "папки", являющееся обобщением DOS каталога и Windows-группы и позволяющее объединять и сгруппировать файлы не только напрямую но и косвенно, с помощью "ярлыков", создавая проекты и используя при этом длинные (до 254 символов) русскоязычные имена. Также большими преимуществами являются наглядное представление идеи "рабочего стола", изначальная ориентация на работу в сети.

1.2. Об'ект, об'ем, последовательность и особенности тепловой отработки ДУ КА на примере сложившейся в ОКБ "Факел".

Итак отталкиваясь от вышеописанной конфигурации компьютера и наличия операционной системы "Windows-95" продолжаем строить концепцию компьютерной среды инженера-специалиста тепловой отработки ДУ. Для этого рассмотрим более подробно ту базу (тепловую отработку ДУ МТ) ради которой создается данная надстройка (компьютерная Среда - автоматизированное рабочее место). Покажем всю ее сложность и важность с точки зрения создания образцов космической техники.

Полный обзор проблем в этой области дан в работах [ 7 ],[ 8 ] а также более конкретно и подробно изложен в [14]. Отдельные важные вопросы космической теплофизики рассмотрены в [9... 13]. Общие вопросы физики и конструкции одного из типов ДУ производящихся в ОКБ "Факел" изложены в [15...20], а практическая реализация, конкретные схемные решения, элементы НИР (в т.ч. и касающиеся темы данной работы), программы и отчеты по испытаниям рассматриваются в [21...50].

Двигательные установки систем ориентации, стабилизации и коррекции являются одними из важнейших систем, входящих в состав КА, наряду с системами терморегулирования, электроснабжения и радиоэлектронным функциональным оборудованием. Они осуществляют необходимую ориентацию КА в пространстве а также "приводят" его на необходимую орбиту после УВ и позволяют корректировать эту орбиту в дальнейшем. Конструктивно ДУ состоят из блоков - двигательных, хранения и подачи. Двигательные блоки ДУОС располагаются на кронштейнах

или фермах на удалении от аппарата для создания максимального момента при ориентации. Блоки хранения и подачи ДУОС, а также блоки ДУК располагаются на поверхности КА, причем двигательные блоки установки коррекции специально юстируют для точного расположения на линии проходящей перпендикулярно центру масс космического аппарата. Двигательные блоки как правило состоят из рамы, кожуха, клапанов, датчиков давления, термодатчиков, трубопроводов с тройниками и штуцерами, электрических кабелей с разьемами и двигателей. Двигатели в установках изготавливаемых ОКБ "Факел" используются двух видов - термокаталитические и плазменные. Последние являются уникальной разработкой и используются для установок коррекции. Блоки хранения и подачи имеют в своем составе баки, шар-баллоны, горловины, ресиверы, блоки газораспределения с термодросселями, клапаны, датчики, трубопроводы, электрокабели и разьемы. Многие комплектующие, входящие в состав блоков, имеют ограниченный комфортный диапазон температур внутри которого они могут штатно функционировать, например от 5 до 60 С. И вся проблема состоит в том чтобы перед выводом КА на орбиту быть уверенными в том что во всех режимах УВ и ОФ КА температура ни одного из элементов его ДУ не выйдет за свой допустимый диапазон. А это очень непростая задача. На поверхности Земли любой предмет омывается океаном воздуха сглаживающего перепады температур. Мощное выделение тепла в элементе с помощью конвекции рассеивается в окружающую среду. Также сложно охладить предмет находящися на открытом воздухе до температур значительно более низких чем температура этого самого воздуха. В космосе же, в условиях вакуума конвекция

отсутствует и даже несколько лишних ватт выделяемых в клапане могут значительно перегреть его.

Другой важной особенностью тепловых условий в космосе являются его "чернота" и "холод". Под этим понимается следующее. Вещество распределенное в космосе имеет очень малую термодинамическую температуру - всего лишь 4 К (так называемая температура реликтового излучения). При этом окружающее космическое пространство имеет степень черноты Е равную единице. На практике это означает, что любое тело находящееся в открытом космосе в тени от лучей Солнца очень быстро остынет до температуры 4°К за счет сильного излучения с его поверхности в открытый космос. Если же на часть поверхности тела падает солнечное излучение (не ослабляемое здесь атмосферой и имеющее плотность вблизи орбиты Земли около

1400 Вт/м ), то

она может разогреться до температур в сотни градусов Цельсия. Здесь все зависит от угла падения солнечного излучения, степени черноты Е поверхности и ее степени поглащения солнечного излучения Аб.

Все это приводит к тому, что и КА в целом и некоторые их системы (например блоки ДУ) имеют специальные системы терморегулирования. Эти системы для блоков ДУ МТ состоят из ЭВТИ, имеющей за счет своего строения очень низкий коэффициент теплопроводности и укрывающей большую часть поверхностей КА, электрический нагреватель для компенсации теплопотерь и радиатор для отвода излишнего тепла. Соотношение вышеупомянутых величин Е и Аб для его поверхности таково, что даже при лобовом освещении Солнцем он не нагревается выше нескольких десятков градусов Цельсия. К системам

терморегулирования можно также отнести определенную фиксированную тепловую связь блоков ДУ с КА.

Все вышесказанное обьясняет сложности при проектировании ДУ КА. Нужно уметь рассчитывать системы терморегулирования блоков ДУ КА, решая системы уравнений сложного (кондуктивного и солнечного) теплообмена в многоэлементных конструкциях, какими являются блоки. Теории этих расчетов посвящены работы [51...68]. При этом тепловые сопротивления резьбовых контактов в вакууме очень сильно меняются от степени затягивания и не поддаются расчету. Их определяют на основе испытаний. Так же определяют тепловое сопротивление ЭВТИ, которое сильно зависит от размеров блока, степени обжатия, количества перегибов, застежек и прошивок на квадратный метр. При расчете лучистых составляющих учитывают полную картину суточного и годового движения Солнца, тень и переотражение от других элементов КА, меняющиеся оптические характеристики терморегулирующих покрытий и плохоопределяемые характеристики поверхностей двигателей.

Все расчеты должны подтвердиться при проведении тепловакуумных испытаний, автономных и в составе аппарата. Такие испытания проводят в вакуумных камерах с высокой степенью разрежения и черными экранами, охлаждаемыми жидким азотом - для имитации условий в космосе. Используют иммитаторы солнечного излучения. Все это является сложной расчетно-экспериментальной задачей, называемой тепловой отработкой изделий. Рассмотрим ее последовательность, сложившуюся в ОКБ "Факел" [25] следующим образом. Основные ее этапы, проводимые инженером-специалистом :

1) Согласование исходных данных на новую установку.

2) Участие в разработке эскизного проекта нового изделия ( в части тепловых вопросов).

3) Согласование технического задания, исходных данных на граничные тепловые режимы установки.

4) Участие в разработке КПЭО или выпуск КПТО.

5) Проведение тепловых расчетов на основе комплекта рабочих чертежей.

6) Выпуск программы и методики автономных тепловакуумных испытаний.

7) Выпуск УТ на доработку блоков для испытаний и авторский надзор за ее проведением.

8)Авторский надзор за проведением автономных тепловакуумных испытаний, участие в выпуске протокола, отчеты по результатам ТВИ.

9) Технические предложения по доработке конструкции по результатам ТВИ, расчеты и участие в доработке блока.

10) Выпуск программы и проведение испытаний тепловых иммитаторов изделий в ходе подготовки к комплексным тепловакуумным испытаниям в составе теплового макета аппарата.

11) Выпуск и согласование программы комплексных тепловакуумных испытаний теплового макета изделия в составе теплового макета аппарата.

12) Авторский надзор за проведением комплексных тепловакуумных испытаний, участие в выпуске протокола, написания отчетов.

13) Участие в подготовке документации к ЛКИ и передачи изделия в серийное производство.

Кроме этого на всех этапах отработки возникают проблемы связанные с изменением конструкции или граничных тепловых условий эксплуатации аппарата. Эти изменения исходят либо от заказчика, либо от смежных подразделений - конструкторов, специалистов по прочностной отработке ДУ и спецстойкости. Решение этих проблем требует анализа текущего состояния изделия, дополнительных расчетов (иногда испытаний), поиска аналогичных решений в других изделиях. Кроме того ведется постоянная переписка с заказчиком и смежниками.

1.3. Использование компьютера в технологическом процессе и замыкание информационных потоков.

Компьютер активно используется на всех вышеперечисленных этапах для тепловых расчетов. Программы позволяющие решать задачи нестационарного кондуктивного и лучистого

теплообмена в условиях космоса, разрабатывались и совершенствовались в ОКБ на протяжении последних двадцати лет. Они основываются на методе изотермических элементов. ( При таком подходе изделие разбивается на достаточно малые участки, характеризующиеся теплоемкостью, площадью и степенью черноты. Изменением температуры внутри участка пренебрегают. Участки связываются между собой кондуктивными и лучистыми связями, величины которых рассчитываются по чертежам реальной конструкции). Совокупность этих программных средств, а также вспомогательных программ подготовки исходных данных для расчетов, подверглась значительной доработке при включении ее

в состав компьютерной среды - автоматизированного рабочего места. Подробное описание этой части компьютерной среды, называемой Универсальным Тепловым Конструктором (УТК) приведено во 2-ой главе диссертации.

Другое не менее важное применение компьютера - это создание документов (любое движение материальной части требует на производстве выпуска и согласования документа). К настоящему моменту в подразделении занимающемся тепловой отработкой хранится в электронном виде в виде файлов MS-DOS информация объемом в десятки Мегабайт, содержащая в виде отчетов, техсправок и писем историю отработки десятков изделий за последние 10 лет. Будучи интегрирована в состав компьютерной среды, эта информация становится более доступной и удобной к обработке.

Важной проблемой здесь является замыкание

информационного потока, проходящего через отдел тепловой отработки. Поскольку большая часть входящей информации поступает на бумажных носителях, возникает необходимость перевода ее в электронный вид. Эта задача решается сканированием входящих документов. В результате сканирования информация сохраняется в графическом виде. В таком виде файлы занимают слишком много места и требуют для своей обработки специальных графических редакторов. Кардинальным решением этой проблемы является использование новейших компьютерных технологий - программ распознавания. За последние годы эти программы доросли до уровня мощных инструментов умеющих распознавать рукописный текст и таблицы. Кроме того они поддерживают работу с

факсмодемами (т.е. входящие факсы также переводятся в электронный вид). Таким образом в компьютере может содержаться полный информационный поток отражающий все этапы отработки изделия.

1.4. Описание компьютерной среды тепловой отработки ДУ МТ для ОКБ "Факел" как совокупности составляющих ее элементов и многозадачной операционной системы.

Кроме полного доступа и удобства в обработке информации в интеллектуальной компьютерной среде, хранение полной информации в виде файлов на HDD порождает еще одну возможность, реализация которой приводит к появлению качественно нового свойства - интеллектуальности. Суть в том, что специальные программные средства анализируют информацию хранящуюся в виде текстовых файлов и строят на ее основе базу знаний. К этой базе можно сделать запрос на естественном (русском) языке и получить ответ. Для решения этой задачи были проведены работы в области науки называемой искусственным интеллектом [69...84]. Подробное описание этой части компьютерной среды, называемой Интеллектуальной Информационной Системой (ИИС) приведено в 3-ей главе диссертации.

Еще одной новой информационной технологией интегрируемой в компьютерную среду является распознавание речи. Это требует наличия в компьютере специальных средств - звуковой карты и микрофона. Здесь выделяется два уровня. Первый -использование специальных "программ-навигаторов". Имеется в

виду возможность распознавания компьютером нескольких сотен команд подаваемых голосом, для управления работой общих программных средств ( в том числе и программ входящих в УТК) наряду с традиционными способами - клавиатурой и мышью). Второй уровень более сложный и предполагает полное распознавание компьютером слитной речи. Это дает возможность речевого ввода (диктовки) в компьютер различных документов и писем, голосового управления расчетными и прикладными программами, а в совокупности с использованием Интеллектуальной Информационной Системы - прямого речевого общения с машиной. Проблемы настройки на голос конкретного человека общающегося с компьютером в нашем случае упрощается, так как это постоянная узкая группа лиц. На Рис. 1.2. схематично изображен программный состав вышеописанной компьютерной среды.

Итак анализируя все вышеизложенное, можно сделать вывод, что разработана концепция системы нового типа, обладающей целым рядом свойств, которые создают максимально дружественный интерфейс и делают удобной работу с компьютером в течение всего Дня.

1.5. Обобщенная концепция компьютерной среды.

Пытаясь обобщить структуру такой системы для представления возможностей и путей ее тиражирования, можно прийти к следующей формуле:

Система = сумма по всем 1 ( А1Х1 + В1У1 + СШ)

ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ КОМПЬЮТЕРНАЯ СРЕДА ТЕПЛОВОЙ ОТРАБОТКИ ДУ МАЛОЙ ТЯГИ

Операционная система + программы общего назначения

Специальное ПО, интегрируемое в ИКС [Ма^САР и пр.]

Универсальный Тепловой Конструктор

Файлы тепловых моделей, результатов расчета

к> чэ

Архив текстовой информации (документы)

Интеллектуальная Информационная Система

Папка "Мониторинг испытаний"

Файлы данных протоколов испытаний

Рис. 1.2. Программный состав интеллектуальной компьютерной среды тепловой отработки двигательных установок малой тяги.

где: XI - элементы общего программного обеспечения, в том числе новых компьютерных и информационных технологий;

У[ - элементы специализированного программного обеспечения для конкретной предметной области (например программы расчетов или имитаторы испытательных стендов, технологических систем );

7л - элементы искусственного интеллекта (например встроенная экспертная система или оболочка экспертной системы, база знаний, система общения на естественном языке);

А[, ЕН, С1 - весовые коэффициенты. Геометрической интерпретацией вышеприведенной формулы является эллипсоид. Такой эллипсоид изображен на Рис. 1.3. С этой точки зрения частные реализации системы не имеющие элементов искусственного интеллекта представляются

двухмерными фигурами - эллипсами различного эксцентриситета ( в зависимости от соотношения количества общего и специального программного обеспечения в них входящего), а системы использующие только специальное или только общее программное обеспечение - одномерными отрезками различной длины. Каждый конкретный рабочий сеанс в системе с одновременным использованием некоторой суммы описанного выше программного обеспечения в некоторый момент времени будет соответствовать той или иной точке такого эллипсоида, в зависимости от того, какое ПО участвует в данном сеансе работы.

В настоящий момент частная реализация описанной выше системы внедряется в ОКБ "Факел", ввод в промышленную эксплуатацию - зима 1997/98 годов.

Рис. 1.3. Геометрическая интерпретация обобщенной . концепции компьютерной среды.

2. УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ТЕПЛОВОЙ КОНСТРУКТОР

Во второй главе подробно рассматривается Универсальный Тепловой Конструктор (УТК) как составная часть данного автоматизированного рабочего места и прототип фрагмента специализированного программного обеспечения вообще. Создание Универсального Теплового Конструктора является продолжением и развитием работ проводимых в области автоматизации тепловых расчетов за последние десятилетия в ОКБ "Факел" .

2.1. Анализ существующих средств теплового моделирования.

Можно выделить три подхода, наиболее часто применяемых при тепловом моделировании элементов конструкций: метод конечных разностей, метод изотермических элементов и метод конечных элементов.

Метод конечных разностей рассматривает поведение функций при дискретном (прерывном) изменении аргумента, в отличие от дифференциального и интегрального исчисления, где аргумент предполагается непрерывно изменяющимся. На практике это заключается в замене реального геометрического тела областью (сеткой) состоящей из N - узлов. Для этой области описываются имеющиеся виды теплообмена и свойства среды в виде физических уравнений, а также задаются условия на границах области и начальные условия. Затем решается система уравнений для каждого узла. В результате мы можем узнать значения температур от времени в каждом узле области, т.е.

получить приблизительный график распределения температуры в пространстве и времени. Этот метод универсален (он также применяется при решении задач гидрогазодинамики и теплопереноса в жидкостях и газах) и очень удобен для нахождения распределения температур по элементам имеющим правильную геометрическую форму - параллелепипед, цилиндр.

В реальной жизни в основном необходимо уметь рассчитывать распределение температур по сложным конструкциям, состоящим из множества элементов различной формы и размера, имеющим определенное внутреннее строение, различные свойства поверхностей, внутренние тепловыделения и контактные тепловые сопротивления в элементах крепления между собой. В этом случае удобно пользоваться методом изотермических элементов. При таком подходе детали конструкции разбиваются на элементы малые настолько, что изменением температуры по ним можно пренебречь. Элементам присваиваются полная теплоемкость, внутреннее тепловыделение, площадь

поверхности, степень черноты и коэффициент поглощения солнечного излучения. Элементы связываются между собой лучистыми (угловые коэффициенты), а также кондуктивными и конвективными тепловыми связями. Кондуктивные связи задаются в Вт/К и рассчитываются исходя из коэффициента тепловой проводимости материала и геометрических характеристик пути теплового потока. При этом учитывается тепловое сопротивление контакта. Если какой-либо элемент конструкции не вызывает интерес с точки зрения распределения температуры, он может полностью рассматриваться как тепловая связь ( в стационарных задачах). Если при расчете

тепловой связи путь теплового потока проходит через области с различным сечением, различными коэффициентами

теплопроводности или разделяется на несколько путей, применяется подход аналогичный расчету цепей сопротивлений в радиотехнике. Как правило при расчетах кондуктивных связей пренебрегается зависимость ее величины от температуры конструкции. Конвективные связи задаются между элементами конструкции аналогично кондуктивным. Однако вследствие их различной природы, значения конвективных связей пересчитываются в ходе расчета в зависимости от средней температуры элемента и разницы температур элементов соединенных связью. При этом их значения рассчитываются через коэффициент конвективного теплообмена, исходя из конкретной конфигурации поверхностей находящихся в конвективном теплообмене: их площадей, ориентации, геометрии поверхностей, степени их шероховатости, скорости течения и физических свойств (температура, вязкость, плотность) среды, режима истечения.

Решая полученную систему уравнений, находим распределение температур по элементам конструкции от времени. Такой подход является универсальным. Во-первых возможна любая детализация (т.е. разбиение элементов конструкции на достаточно маленькие элементы). Во-вторых используется каскадный подход. Здесь имеется ввиду создание подробной тепловой модели отдельного узла, которая корректируется по результатам

испытаний. Далее создается упрощенная модель узла, поверенная по результатам расчетов подробной модели. Такие упрощенные модели включаются в состав сложной большой

модели блока. В-третьих, используя различную форму элементов можно рассчитать подробное распределение поля температур и в однородной области, например в параллелепипеде или цилиндре. Используя сферическую систему координат, автор решил задачу нахождения поля температур стального шарикоподшипника, охлаждаемого жидким водородом в обойме турбонасосного агрегата двигателя космического корабля "Шатлл", описанную в [ 85 ] и решенную там методом конечных разностей. При этом следует отметить, что построение модели в сферических координатах оказалось более простым делом, чем подбор необходимой сеточной модели.

Суть метода конечных элементов - в разбиении рассматриваемой области или конструкции на элементы, для каждого из которых строится локальная аппроксимирующая функция [51]. Дифференциальное уравнение с соответствующими граничными условиями решается для каждого элемента. Основные этапы применения метода конечных элементов следующие:

а) дискретизация задачи, т.е. представление области определения в виде совокупности конечных элементов, взаимосвязанных в узловых точках. При этом границы внешних элементов аппроксимируют в совокупности границу области в целом;

б) получение матриц и вектора нагрузки элементов;

\ и о

в) решение системы уравнении для узловых значении;

г) расчет любой другой функции, зависящей от узловых неизвестных.

Представление области определения совокупностью конечных элементов дает следующие преимущества:

а) свойства материала каждого элемента могут быть индивидуальными и к тому же анизотропными;

б) обеспечивается широкая вариация задания граничных условий на отдельных границах области;

в) криволинейные границы области могут быть аппроксимированы с помощью прямолинейных элементов;

г) размеры элементов могут быть переменными, как и форма самих элементов;

д) возможность повышения точности решения задачи путем увеличения количества элементов, ограничиваемого лишь мощностью используемой ЭВМ;

е) из-за наличия общих узловых точек, глобальные матрицы являются ленточными, т.е. содержат большое количество нулей, не заносимых в память ЭВМ.

Используются конечные элементы двух типов. Линейные (или симплекс-элементы) - это элементы образуемые прямыми линиями и имеющие число узлов, превышающее на единицу размерность элемента. Одномерным симплекс элементом является линия, двумерным - треугольник, трехмерным - тетраэдр.

Нелинейные (или комплекс-элементы) - это элементы высокого порядка, имеющие число узлов, равное числу коэффициентов в аппроксимирующем полиноме этого элемента.

Этот метод особенно удобен в случае решения осисимметричных задач.

2.2. УТК как совокупность программ его составляющих и средств их интеграции.

Под Универсальным Тепловым Конструктором (УТК) понимается полный ансамбль программных средств, охватывающих все моменты теплового моделирования в данной конкретной области с учетом всей ее специфики. При этом подразумевается, что входящие в его состав программные средства определенным образом интегрированы. Эта интеграция имеет несколько уровней. Первый - системный. Здесь

подразумевается, что все элементы УТК объединены как программные продукты (soft) и работают под управлением той или иной операционной системы, позволяющей максимально удобное их использование. В данном случае такой основой является упоминавшаяся в первой главе система "Windows-95".

Второй уровень - методический (технологический). Здесь подразумевается что все элементы УТК решают каждую отдельную задачу в полном цикле тепловой отработки ДУ. Результаты одних расчетов часто являются исходными данными для других. При этом процесс, повторяясь и делая откаты, каждый раз идет разным маршрутом на К-мерной выборке из N-мерного пространства теплового моделинга (где K<N).

Третий уровень - специализационный. Здесь подразумевается что все элементы УТК описывают различные физические процессы и ситуации. Используются программы описывающие

конвективный, кондуктивный и лучистый теплообмен с краевыми условиями 3-го рода, а также некоторые гидро- и газодинамические задачи.

Преобразованию совокупности программных средств для тепловых расчетов специзделий в Универсальный Тепловой Конструктор предшествовало проведение исследований отчетности о результатах испытаний, анализ результатов тепловых расчетов проведенных на ОКБ "Факел" за последние годы, сопоставление данных расчетов с результатами экспериментов, работа с отчетами и протоколами испытаний.

Кроме программных средств собственной разработки в УТК интегрированы специализированные продукты Mathcad, позволяющий решать большой спектр математических задач, и электронная таблица Excel, удобная при ряде арифметических расчетов, построении графиков и обработке протоколов испытаний (см главу 4). Здесь речь идет об интеграции на первом (системном) уровне.

В составе УТК ( см. Рис. 2.1.) можно выделить группу вспомогательных и частных специфичных программ, а также универсальную программу моделирования - ядро УТК, основанную на методе изотермических элементов.

2.3. Вспомогательные программы подготовки данных.

Вспомогательные программы подготовки данных используются при под подготовке к расчетам большой сложной модели ( вычисление кондуктивных связей, степеней черноты, мощностей нагревателей), либо при небольших оценочных расчетах, когда построение сложной модели нецелесообразно. Также в эту группу входят некоторые специфичные программы, написанные на основе физических и математических моделей для расчета

Рис. 2.1 Обобщенная схема Универсального Теплового Конструктора (УТК)

повторяющихся специфических процессов. Можно выделить условно три группы решаемых задач - тепловые расчеты, гидрогазодинамические и смешанные.

2.3.1. Тепловые расчеты.

Программа ТЕРЬСЮ рассчитывает тепловую проводимость базовых геометрических тел - пластины, цилиндра или полого цилиндра и тепловой поток при заданном перепаде температур и известном материале. Для расчета необходимо:

- выбрать геометрическое тело;

- задать перепад температур на его концах;

- задать размеры тела в миллиметрах (длину и диаметр для цилиндра, длину (определяющий размер для перепада температур), ширину и толщину для пластины; длину, внутренний и наружный диаметр полого цилиндра;

- выбрать марку материала из предложенного в программе списка наиболее часто применяемых конструкционных материалов: медь, Амг-3, Амг-6, АД-1 ,ВТ 1 -0,

ВТ14,30ХГСА,Ст20,12Х18Н10Т,Гетинакс,Текстолит,Пленка ПВХ,Эбонит.

Предусмотрена возможность вывода на экран дисплея графической зависимости тепловой проводимости геометрических тел от площади их поперечного сечения.

Полученные значения тепловых проводи мостей фрагментов тел различной формы используются при расчетах кондуктивных тепловых связей между элементами большой тепловой

41 ^ <

7,

модели. Ниже рассматривается другая программа, схожая с данной.

Программа 8У1А21 рассчитывает кондуктивные связи между элементами конструкции (частями блока). Расчет производится для двух пар элементов: 1) две прямоугольные пластины; 2) прямоугольная пластина и стержень с прямоугольным сечением. В случае 1) пластины касаются друг друга сторонами, являющимися для каждой из них шириной. ) Для расчета необходимо:

- ввести площадь поперечного сечения пластины в кв. миллиметрах и длину пластины, в мм;

- выбрать марку материала пластины из списка такого же как в программе ТЕРЬСЮ;

- ввести площадь поперечного сечения второй пластины или стержня, в кв.мм и ее (его) длину в мм;

- выбрать марку материала;

В результате получаем значение тепловой связи в Вт/К;

При проведении тепловых расчетов методом изотермических элементов вычисление кондуктивных тепловых связей между элементами конструкции является одной из самых важных и занимающих много времени операций. Последовательное применение программ ТЕРЬСЮ и 8У1А21 позволяет практически во всех случаях получить полный набор значений кондуктивных связей для рассчитываемой конструкции. Также они иногда используются при быстрых оценочных расчетах. Две следующие программы затрагивают теплообмен излучением.

Программа Н0Ь001Ч0 рассчитывает теплообмен излучением между геометрическими телами (пластина, цилиндр, сфера) и окружающим пространством при заданных характеристиках

поверхности и температурах поверхности и окружающего пространства. Для расчета необходимо:

- выбрать геометрическое тело (пластину, цилиндр или сферу);

- ввести температуру поверхности и окружающей среды;

- ввести коэффициент черноты поверхности;

- ввести размеры ( длину и ширину для пластины, внешний диаметр и длину для цилиндра, диаметр для сферы)

- уточнить геометрию для цилиндра - указать наличие торцевых поверхностей;

Программа применяется для оценочных расчетов теплообмена излучением.

Программа 1М1ТАС1А рассчитывает мощность имитации солнечного излучения через ЭВТИ блоков. Для расчета необходимо:

- ввести геометрическую форму блока (параллелепипед, цилиндр или сфера);

- ввести размеры блока (длину, высоту, ширину для параллепипеда, диаметр и длину для цилиндра и диаметр для сферы);

- ввести поглащательную способность солнечной радиации ( Аб);

- полную нормальную степень черноты (Е);

- среднюю температуру блока, равную температуре внутреннего слоя ЭВТИ;

температуру азотных экранов (равную температуре окружающей среды);

- коэффициент теплопроводности ЭВТИ

В результате расчета получаем мощность имитационного нагревателя и мощность уходящую из блока. Эта программа

применяется при подготовке к автономным тепловакуумным испытаниям блоков, в ходе которых в силу отсутствия искусственного имитатора солнечного излучения приток тепла в блок через ЭВТИ имитируется электрическим нагревателем.

Программа ЭК (стартовый комплекс) моделирует конвективный теплообмен малогабаритного блока типа БО,БК или БП укрытого со всех сторон теплоизоляцией. Блок-схема программы приведена на Рис. 2.2. Более подробно программа описана в [27]. Программа рассчитывает изменение температуры блока с момента окончания термостатирования двигательной установки находящейся вместе со спутником под обтекателем ракеты-носителя до момента старта. В этот период температура воздуха под обтекателем изменяется по известному закону - либо понижается (зимой), либо повышается (летом). В результате расчета возможно определить температуру блока на • начало УВ (участка выведения), что очень важно, т.к. на УВ ограничена возможность управления нагревателями СТР блоков.

Блок представляется прямоугольным параллепипедом. Теплообмен происходит через его верхнюю, нижнюю и четыре боковые грани. Чтобы исключить из теплообмена одну грань (например обращенное к посадочному месту дно блока), его тепловое сопротивление задается очень большой величиной. Наличие у блока радиаторов задается гранями с очень малым тепловым сопротивлением. Вводится интерполированная полиномом зависимость температуры окружающего воздуха от времени. Также есть возможность задания внутреннего тепловыделения в блоке. Расчет конвективного теплообмена

5 6 од исходны/ данных

-2

/Стоматическое задание начального приближения тем -лературы грани Т (В зависимости от толщины иъс/)Яц>ии и значения температуры тела 77 и температура/ £'сзОуха Т2

-4 Расчет теп левого пстска, теряемого (получаемого) гранью -1- 5 Расчет точного значения температуры г рам и Т ме го дом Нькгсна

Расчет поп не гс теплового поТока, теряемого (получаемого) телом чере?, Все грани 6момент времени I, за £'ычетсм мощности внутренних источников тепла

Ьыбод ¿начений Ч, Т2, 77, пстс^а теряемою телсм

-:- а. Расчет температуре, ёЪз-духа при нс£см значении времени £

• -9—,

Расчет нового значения бремени. Расчет теплопотери за лргдыду-ш>ии промежуток времени (умножением полного теп/юёсго потока на и/а г ло времени). Расчет нового ъначеним температуры тела (делением раз ности теплосодержания и теплопотери на полнун> теплоемкость тела

Рис. 2.2. Блок - схема одной из вспомогательных программ УТК

для поверхностей производится в соответствие с моделью описанной в [ 86 ].

Программа работает либо в диалоговом режиме, либо считывает данные из файла SK.DAT.

Пример структуры файла исходных данных : 0.2,0.2,0.15,0.12,0.15,0.12, - площади граней (верхняя 1, нижняя 2, боковые 3...6), мА2

0.111,0.111,0.3,0.3,0.3,0.3, - отношение площадей верхней грани к ее периметру, тоже для нижней и высоты боковых граней 3...6, м 2.5,1000,2.5,2.5,2.5,0.001, - удельные тепловые сопротивления граней в мЛ2*К/Вт

25,-.248,.738Е-3,-.126Е-5,.103Е-8,-.309Е-12, - коэффициенты

полинома интерполирующего температуру окружающей среды 24.99,25,0.85,1000,0, - начальные температуры блока и окр. воздуха, степень черноты, полн. тепл-сть б-ка, мощность внутреннего тепловыделения;

0,10,900,18 - начальное, шаг и конечное время (с), количество временных интервалов между выдачей результатов.

Особо следует выделить программы АМ1ТКАО и УЕЯ81А, занимающие переходное положение между

вспомогательными программами и инструментами сложного теплового моделирования. Обе эти программы рассматривают малогабаритный блок типа БО или БК как изотермический элемент. Программа АМ1ТЯАО анализирует две предельные с тепловой точки зрения ситуации. В ситуации "Перегрев" рассчитывается необходимая площадь радиатора блока. Она

находится из условия баланса тепловых потоков от работающих двигателей в блок, из блока через кронштейн на посадочное место, от Солнца через ЭВТИ и радиаторы в блок при максимально допустимой температуре блока. Исходя из найденной площади радиаторов блока, находится необходимая мощность нагревателя, достаточная для компенсации тепловых потерь через двигатели, радиаторы, ЭВТИ и к посадочному месту настолько, чтобы поддерживать блок при минимально допустимой температуре. Задача решается методом дихотомии. Для расчета необходимо ввести следующие параметры:

- максимальную тепловую мощность, поступающую в блок при работе модулей, и максимальную тепловую мощность, сбрасываемую через модули в окружающее пространство;

- минимальную и максимальную температуру посадочной поверхности блока;

- тепловую проводимость кронштейна, посредством которого крепится блок к посадочной поверхности;

- минимальную и максимальную температуру радиатора;

- суммарную площадь поверхности блока, укрытую ЭВТИ;

- количество ортогональных направлений, по которым установлены радиационные поверхности.

Программа УЕ1ША обслуживает другую необходимость, возникающую при тепловом моделировании, когда существующий блок с заданными значениями радиатора и нагревателя "примеривается" к изменившимся внешним условиям или другим значениям температур посадочных мест и тепловой проводимости кронштейна. ( Обычная ситуация при работе над эскизным

проектом новой установки, когда за прототипы берутся уже разработанные блоки). В этом случае задавая существующие значения радиаторов и нагревателей, можно получить минимальную и максимальную температуры блока в критических режимах перегрева и переохлаждения. Необходимые для расчета параметры такие же как и в программе АМ1ТЮШ.

2.3.2. Гидрогазодинамические расчеты.

Программа ОГОЯАУ рассчитывает перепад давления при течении рабочего тела (жидкости или газа) через трубку или диафрагму. Для расчета необходимо ввести данные:

- длину, внутренний диаметр, температуру рабочего тела, а также его давление на входе, плотность, динамическую вязкость и расход;

- для трубки кромё того задаются ее внешний диаметр, плотность материала и шероховатость, а также (если она имеет изгиб) радиус изгиба и угол поворота;

- для диафрагмы задается конфигурация краев (утолщенные, острые, закругленные или срезанные по потоку), и диаметры входного и выходного отверстий; В программе имеются встроенные справочники значений плотности и шероховатости типовых материалов трубопроводов, а также значений плотности и динамической вязкости наиболее часто употребляемых рабочих тел.

В результате расчетов получается перепад давления на данном элементе пневмогидросхемы двигательной установки. Кроме

этого справочно вычисляются скорость истечения, число Рейнольдса (Яе) и коэффициент трения, а для трубки еще и ее масса.

Программы ОАУЬЕМЕ и РСЖА рассчитывают элементы транспирационной (пористой) тепловой защиты стенок камер сгорания ракетных двигателей средней тяги. В частности они позволяют рассчитывать перепад давления различных газов, протекающих через цилиндрическую пористую стенку в радиальном направлении. Расчет ведется либо для конкретного случая, либо в виде функции давления от:

- расхода и пористости;

- диаметра зерен и толщины стенки;

- длины стенки и диаметра камеры;

При этом задается либо пористый слой однородного зернистого материала, либо слой кусковых или сыпучих тел сложной формы, либо слой тел сложной формы и связанной пористой среды. Строится трехмерный график зависимостей.

2.3.3. Смешанные расчеты.

Программа РАКЕЬ позволяет произвести расчет температуры и скорости на оси турбулентной сверхзвуковой струи газа, истекающего из осесимметричного сопла в окружающую среду, в зависимости от расстояния от среза сопла. Необходимо ввести следующие данные:

- диаметр выходного сечения сопла, скорость газа на выходе из сопла, показатель адиабаты газа, газовую постоянную струи, температуру торможения на выходе из сопла, степень

нерасчетности струи Ы, равную отношению давления в струе на выходе из сопла к давлению окружающей среды (от 0.6 до 10) и температуру окружающей среды.

На основании этих данных рассчитываются скорость и температура на оси струи. Предусмотрена возможность вывода графической зависимости этих величин от расстояния от среза сопла.

Программа РЕТЫА рассчитывает перепад давления в трубке круглого сечения имеющей форму кольца (например один виток змеевика) по которому прокачивают охлаждающую жидкость, имеющую заданную температуру. Кроме того рассчитывается тепловой поток, который будет снимать такая петля в предположении что перепад температур между стенкой и жидкостью равен 10°С. Программа запрашивает расход жидкости через петлю, диапазон диаметров сечения трубки и шаг расчета, и диапазон радиусов кривизны петли и шаг расчета.

2.4. Ядро Универсального Теплового Конструктора

Ядро УТК создано на базе программы решения задач сложного нестационарного теплообмена в многоэлементной конструкции методом изотермических элементов. При этом, как говорилось в пункте 2.1., для проведения теплового анализа используется тепловая модель физической системы твердых тел, которая включает в себя тепловые связи, обусловленные

теплопроводностью и излучением. Предполагается, что каждое тело физической системы (каждый элемент тепловой

модели) является изотермическим, то есть, температура во всех точках его объема одинакова и равна некоторому среднему ее значению ( для неизотремических тел это условие может быть достигнуто путем разделения его на более мелкие области, в пределах которых температура может быть принята постоянной).

2.4.1. Система уравнений

С учетом вышесказанного дифференциальное уравнение теплопроводности для. 1 - го элемента тепловой модели запишется в виг г ^ 1 '

1 \ ^ N0.

Элементы с номерами N0 < 1 < N представляют собой граничные условия для тепловой модели и для них записывается выражение в виде

задающее изменение' во времени температуры окружающих тепловую модель элементов, нумерация которых производится в последнюю очередь.

В уравнениях далее обозначено: Со = 5.67 Вт/СМ2 * К4);

О - массовая теплоемкость I - го элемента тепловой модели ,

иг

и

У

Т1 = Т{(Г),

Дж/К;

Ку - тепловая проводимость между элементами \ и Вт/К;

- общая площадь излучающей поверхности, Е1 - коэффициент излучения (поглощения) инфракрасных лучей

- угловые коэффициенты излучения между элементами I и ^ЯчС^Х ^х'СсЗ ' угловые коэффициенты, учитывающие изменение во времени прямого и отраженного солнечного потока, падающего на 1 - ый элемент;

- плотность солнечного потока, Вт/м2;

СН(£,Т) - тепловыделение в 1 - ом элементе, заданное в виде циклограммы или изменяющее свою величину в зависимости от значений температуры других элементов;

При проведении теплового анализа изделий, находящихся на геосинхронной орбите, учитывается только прямое и отраженное от окружающих поверхностей двигательного блока и КА солнечное излучение (потоком отраженного от Земли солнечного излучения и ее собственным тепловым излучением пренебрегаем из-за их незначительности).

Тепловой поток прямого солнечного излучения на 1-ый элемент тепловой модели вычисляется по формуле

Аб - коэффициент поглащения солнечного излучения ьым элементом;

(0<й<1);

единичная матрица.

0<Ы •= /Ьс ^

где :

Бб - площадь миделя 1 - го элемента по направлению удельного потока прямого солнечного излучения , равного на орбите Земли 1400 Вт/м^

В свою очередь мидель определяется по формуле

где - угол между нормалью к излучаемой поверхности I - го элемента и направлением на Солнце в данный момент времени;

- площадь непосредственно освещенной в данный момент времени части поверхности I - го элемента.

Учет отраженного солнечного излучения может производится путем прибавления к значению I величины

учитывающей долю отраженного от ^ых окружающих поверхностей и падающего на ьую поверхность излучения.

В динамических расчетах изменение и 41/¿¿во времени учитывается автоматически специальным блоком в компьютерной программе или заданием в исходных данных циклограммы.

2.4.2. Общая методика расчетов.

Решение задачи теплового проектирования происходит поэтапно по следующей схеме :

Этап 1: решение прямой задачи, то есть, составление тепловой модели - разбивка конструкции на элементы, представляющие собой области с усредненными по массе и по поверхности характеристиками и задание расчетных значений этих характеристик: геометрических ( площади излучающих

поверхностей элементов модели и угловые коэффициенты

излучения для этих поверхностей и на границе ), теплофизических ( теплоемкость, оптические коэффициенты Е, Аб и связи теплопроводностью между элементами модели и на границе);

Этап 2: расчет вариантов теплового состояния на ЭВМ и решение обратной задачи, то есть, проведение коррекции тепловой модели - идентификация расчетных результатов с экспериментальными данными и введение поправок в модель при их рассогласовании, тр есть, уточнение функциональной тепловой схемы и/или характеристик элементов модели с учетом погрешностей измерения температуры (коррекция тепловых моделей в ОКБ проводится методом проб и ошибок, основанном на интуиции проектировщика, поскольку разработка

программы для проведения автоматизированной коррекции тепловой модели с целью идентификации ее с реальной конструкцией связана с рядом затруднений);

Заключение диссертации по теме «Системы обработки информации и управления», Толстель, Олег Владимирович

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Автором проведен детальный анализ существующего на сегодняшний день состояния средств вычислительной техники, информационных технологий и соответствующих программных средств, сформулированы перспективы в этом направлении на ближайшие годы.

2. Создана концепция построения качественно нового обьекта - интеллектуальной компьютерной среды инженера специалиста в области отработки изделий космической техники.

3. Предложенная автором концепция реализована на конкретном примере - создано автоматизированное рабочее место (АРМ) тепловой отработки ДУ МТ в системах коррекции, ориентации и стабилизации космических аппаратов ( в частности искусственных спутников Земли). Обладая рядом новых качеств данное автоматизированное рабочее место позволит перевести на качественно новую ступень тепловые расчеты; работы по созданию программ испытаний, отчетов; текущий документооборот, что приводит к ускорению сроков и улучшению качества тепловой отработки изделий, а также к уменьшению человеко-затрат на каждую позицию работ.

4. При создании АРМ-а тепловой отработки ДУ МТ, на основании программ расчетов тепловых режимов методом изотермических элементов создан Универсальный Тепловой Конструктор - совокупность программных средств обладающая дружественным современным интерфейсом, позволяющая быстро и удобно создавать геометрические и тепловые модели (любой степени сложности) двигательных установок в составе космических аппаратов и проводить расчеты тепловых режимов элеметов ДУ.

5. При создании АРМ-а тепловой отработки ДУ МТ, на основании специализированных средств декларативного програмирования - аппарата Расширенных Семантических Сетей (РСС) и языка ДЕКЛ, реализована Интеллектуальная Информационная Система (ИИС), позволяющая создавать и регулярно пополнять базу знаний по конкретной предметной области, а также общаться с собой (посылать запрос и получать информацию) на ограниченном естественном (русском) языке.

6. Часть специализированного программного обеспечения, а также некоторые приемы и технологии работы вошедшие в ИКС в качестве ее элементов, были использованы автором при отработке ДУ "Купон", "Галс" и при отработке блоков вошедших позднее в состав ДУ "Экспресс", "Sesat".

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Толстель, Олег Владимирович, 1998 год

ЛИТЕРАТУРА

1. Брябрин В.М. Программное обеспечение персональных ЭВМ. -М.: Наука, 1990. - 272 с.

2. Михайлов М., Зайцев Н. Интегрированное программное обеспечение. "Компьютер пресс N5",с.54-67.

«

3. Смирнов H.H. Программные средства персональных ЭВМ. -Л.: Машиностроение, 1990. - 272 с.

4. Д.Хорафас, С.Легг. Конструкторские базы данных. - М.: Машиностроение, 1990.

5. Симоне Дж. ЭВМ пятого поколения: компьютеры 90-х годов. -М.: Финансы и статистика, 1985.

6. Введение в ЭВМ пятого поколения. Под.ред. К. Фути. 1987.

7. Теплообмен и тепловой режим космических аппаратов. Под. ред. Дж. Лукаса. - М.: Мир, 1974. - 542 с.

8. Моделирование тепловых режимов космического аппарата и

окружающей его среды. - М.: Машиностроение, 1971. -380 с.

t

9. О. Н. Фаворский, Я.С.Каданер. Вопросы теплообмена в космосе. - М., 1967. -240 с.

10. Инженерный справочник по космической техникие. - М.: Воениздат, 1977. -430 с.

11. В.В.Малоземов. Тепловой режим космических аппаратов. М.: Машиностроение, 1980. - 232 с.

12. В.В.Малоземов, Н.С.Кудрявцева. Оптимизация систем терморегулирования космических аппаратов. - М.: Машиностроение, 1988. - 134 с.

13. В.К.Кошкин. Основы теплопередачи в авиационной и ракетно-космической технике. т М.: Машиностроение, 1975. - 623 с.

14. Руководство для конструкторов по обеспечению тепловых режимов. Т. 1-6., ГОНТИ., 1988-1990 гг.

15. С.Д. Гришин и др. Электрические ракетные двигатели. - М.:

Машиностроение, 1975. -271 с.

____ •

16. С.Д.Гришин и др. Плазменные ускорители. - М.: Машиностроение, 1983.

17. А.И. Морозов . Физические основы космических ЭР Д. т.1. Элементы динамики ЭР Д. - М.: Атомиздат,1978.

18. О.Н.Фаворский , В.В. Фишгойт , E.H. Литовский . Основы теории космических электрореактивных двигателей. - М.: Высшая школа, 1970.

19. Плазменные ускорители. Под ред. Л.А.Арцимовича. М. Машиностроение, 1973. - 312с.

20. Плазменные ускорители и инжекторы. - М.: Наука, 1984.

21. Научно-технический отчет. Инв. Л - 9974. ОКБ "Факел", - Калининград, 1988.

22. Научно-технический отчет. Инв. Л -11468. ОКБ "Факел", Калининград, 1990.

23. Исследование и разработка схемных и конструктивных решений, обеспечивающих создание реактивных двигательных установок малой тяги для ориентации и стабилизации космических аппаратов и изменения траектории их полета. //Тема: "Развитие методики комплексной оптимизации." НТО (промежуточный). НИР 204-88010; Л-11003; ОКБ "Факел", -Калининград, 1989. - 26 с.

24. Результаты расчетно-экспериментальной отработки образца однокомпонентного каталитического двигателя 21Н4-02 на ВПВ. // 21Н62.65.НТО; Л-11220; ОКБ «Факел», - Калининград, 1990.

25. Исследование вопросов создания и совершенствования электрореактивных двигателей малой тяги различного типа для коррекции орбиты и ориентации космических аппаратов.// Часть 2. НТО (итоговый). НИР 204-8801.627.166; Л-11437; ОКБ "Факел", -Калининград, 1990.

26. Результаты расчетно-экспериментальной отработки однокомпонентного каталитического ЖРД МТ 21Н4-02 на ВПВ и двухкомпонентного ЖРД МТ 21Н4-04 на топливе ВПВ+РГ-1.// 21Н.621.192.НТО; Л-11442;ОКБ "Факел", - Калининград, 1990.

27. Толстель О.В.,Счастливый С.Н.,Старостович В.А. Программа для персонального компьютера, моделирующая нестационарный процесс теплообмена при естественной конвекции с учетом излучения.// ЦНТИ "Поиск", РКТ, научно-технический сборник, вып. 2, Серия IV. Ракетные двигатели и энергетические установки. М.: ГОНТИ-8, 1991.

28. Толстель О.В. Элементы компьютерной среды тепловой отработки двигательных установок малой тяги.// В сб. тезисов докладов научно-технической конференции "Проблемы техники и технологий XXI века ". - Красноярск : КГТУ, 1994.

29. Краев М. В., Толстель О.В. Тепловая отработка двигательных установок малой тяги на основе информационной технологии . В сб. "Материалы, технологии, конструкции". - Красноярск: САА, 1995. - с. 190.

30. Элементы оптимального проектирования 'ИУ. Техническая справка. НИР204-8501.6264.699 ТС. ОКБ "Факел". - Калининград.

31. Протокол испытаний тепловой трубы-шины. 262У.ПИ.71.88.401, исх.115/550 от 07.02.89, ОКБ "Факел". - Калининград, 1989.

32. Протокол испытаний тепловой трубы-шины 262У.ПИЛ.89.326, исх.1144/550 от 25.12.89, ОКБ "Факел". - Калининград, 1989.

33. Протокол испытаний тепловой трубы-трубопровода ТТ.ПИ.71.88.224,исх. , 815/550 от 24.08.88, ОКБ "Факел". -Калининград, 1988.

34. Протокол испытаний тепловой трубы трубопровода 262У.65.000.00УИ.71.89.159 исх. 513/550 от 27.06.89, ОКБ "Факел". - Калининград, 1989.

«

35. Протокол испытаний тепловой трубы - шины 262У.ПИ.71.88.328, исх. 1049/550 от 12.11.88, ОКБ "Факел". Калининград, 1988.

36. Изделие 17Б15. Программа и методика автономных тепловакуумных испытаний блоков БО с тепловой трубой -трубопроводом рабочего тела. 17Б15.626.122 ПМТВИ, исх. 1020/530 от 02.11.88г, ОКБ "Факел". - Калининград, 1988.

37. Протокол автономных тепловакуумных испытаний блоков БО совместно с тепловой трубой-трубопроводом рабочего тела. 17Б15.ПИ.71.89.078,исх. 405/550 от 18.05.89, ОКБ "Факел". -Калининград, 1989.

38. Александровский A.B., Диденко Б.Е. и др. Двигательная установка... Авторское свидетельство 309842 от 01.03.90.

39. Термодиод. Расчет. НИР 204-8801.626.117 Р. ОКБ "Факел". Калининград.

40. Старостович В.А., Лавров В.П., Счастливый С.Н., Котов А.О. Устройства для СТР... Авторское свидетельство 309947 от 1.03.90.

«

41. Старостович В.А., Лавров В.П., Счастливый С.Н., Довнар A.C. Рама для двигательного блока... Заявка на изобретение. М.п. 106 с, ОКБ"Факел"., - Калининград.

42. Анализ и сравнение оптических характеристик различных терморегулирующих покрытий. Техническая справка. ОКБ "Факел". - Калининград, 1986.

43. ОСТ 92-90-79. Покрытия лакокрасочные терморегулирую-щие специальные. Технические требования.

44. 33Y.0353.023 ТУ. Покрытие терморегулирующее ТР-СО-12. Технические условия. НПО "Энергия".

45. 154.ТУ 016. Технические условия на покрытие - Оптический солнечный отражатель с серебром (ОСО-С).

46. ОСТ 92-4373-85. Покрытия терморегулирующие пленочные фторопластовые класса "Солнечные отражатели". Марки, технические требования и типовые технологические процессы.

47. РТМ-2-К-83. Методы испытаний терморегулирующих покрытий и оценки изменения их свойств в условиях эксплуатации. ЦЩИМАШ, М.,1988.

48. Отчет. Инв. 3021, ОКБ "Факел". - Калининград.

49. Отчет. Инв. Л-10817, ОКБ "Факел". - Калининград.

50. Программа и методика тепловакуумных испытаний. НИР 204-8801.624.475 ПМ, исх. 408/530 от 19.05.89.,ОКБ "Факел". -Калининград, 1989.

51.Румянцев A.B. Метод конечных элементов в задачах теплопроводности. - Калининград, 1997.-99с.

52. Михеев М.А. Основы теплопередачи. - Госэнергоиздат,1956.

53. Кутателадзе С.С. Основы теории теплообмена. - Машгиз, 1962.

54. Зигель, Хауэлл. Теплообмен излучением. - М.: Мир, 1980.

55. Исаченко В.П.,Осипова В.А.,Сукомел A.C. Теплопередача. М.-Л., 1965.

56. Лыков A.B. Тепломассобмен. Справочник. - М., 1978.

57. М.Н. Оцисик. Сложный теплообмен., - М.: Мир, 1976.

58. Э.М.Спэрроу, Р.Д.Сесс. Теплообмен излучением. - Л.: Энергия, 1971.- 254 с.

59. Дульнев Г.Н. Теплообмен в радиоэлектронных устройствах. -Госэнергоиздат, 1963. - 288 с.

60.Дульнев Г.Н., Тарновский H.H. Тепловые режимы электронной аппаратуры. - Л., 1971.

61. Дульнев Г.Н. Тепло- и массообмен в радиоэлектронной аппаратуре. - М. :Высшая школа, 1984.

62. Джалурия И. Естественная конвекция. - М., 1983.

63. Чарчилл.С.В. Свободная конвекция около погруженных в жидкость тел // Справочник по теплообменникам: В 2Т. - М., 1987.-Т.1.-С.274-295.64.

64. Гнилинский В. Вынужденная конвекция при обтекании погруженных в жидкость тел. // Справочник по теплообменникам ; В 2Т. - М., 1987.-Т. 1 .-С.242-247.

«

65. Тепловые расчеты ЭРДУ с применением ЭВМ. Технический отчет п/я Р-6219, инв Л - 4932, - Калининград, 1978.

66. Программа расчета нестационарного теплообмена многоэлементных конструкций "RUTNEW". ОФАП, per. N 2764, 1989.

67. Пакет прикладных программ "TERM" расчета тепловых режимов летательных аппаратов., ОФАП, per. N 1982, 851.105.198201.13

68.Уточнение коэффициентов математических моделей теплотехнических схем методом фильтрации Калмана. Соколов В.П., ОФАП, инвЫ 1017.

«

69.Представление и использование знаний. Под. ред. Х.Уэко,М.Исидзука. - М.:МирД989.

70.Р.Левин,Д.Дранг,Б.Эделсон Практическое введение в технологию искусственного интеллекта и экспертных систем. - М.: Финансы и статистика, 1990.

71. Любарский Ю.Я. Интеллектуальные информационные системы. -М.: Наука. 1990. -232 с.

72. Искусственный интеллект. Справочник., под. ред. Э.В.Попова. -М.: "Радио и связь"., 1990.

73. Кузнецов И.П. Кибернетические диалоговые системы. М.: "Наука", 1976. - 297 с.

74. Кузнецов И.П. Механизмы обработки семантической информации. - М.: "Наука", 1978. - 175 с.

75. Золотов Е.В. Кузнецов И.П. Расширяющиеся системы активного диалога. - М.: "Наука", 1982. - 285 с.

76. Кузнецов И.П. Семантические представления. - М. : "Наука", 1986.-290с.

77. Кузнецов И.П. Шарнин М.М. Язык расширенных семантических сетей. // В сб. Система обработки декларативных структур знаний ДЕКЛАР-2. - Москва, ИПИАН, 1988. - с. 17-26.

78. Кузнецов И.П. Шарнин М.М. Продукционный язык программирования ДЕК Л. // В сб. Система обработки декларативных структур знаний ДЕКЛАР-2. - Москва, ИПИАН, 1988. - с. 27-44.

79. Кузнецов И.П. Особенности программирования в системе

ДЕКЛАР. В сб. Система обработки декларативных структур

в

знаний ДЕКЛАР2. - Москва, ИПИАН, 1988. - с. 69-81

80. Кузнецов И.П. Системы обработки знаний на расширенных семантических сетях. - М.1989. // Автореферат диссертации (в форме научного доклада) на соискание ученой степени д.т.н.

81. Инструментальные средства проектирования интел-лектуальных систем DECTOOLS. Отчет ИПИАН. - М.,1991.

82. Методы представления знаний в информационных технологиях. Сб. научных трудов. - Киев, 1991. - 114 с.

83. Загорулько Ю.А. Программный комплекс для представления и обработки знаний на основе семантических сетей и систем продукций. Автореферат диссертации. Новосибирск. 1989г.

84. Михеев A.C. Когнитивная система экстрагирования концептуальных знаний из научно-технических текстов. Автореферат диссертации. - М. 1990.

85.Pidcoke L.H., Sanders L.D. Three-Dimensional Axisymmetric Ball Model for the PC-TAP Program. "AIAA Paper", 1988-2996.

86. Dodd R. An interactive FORTRAN 77 program for the heat flow through the walls of insulated pipes and vessels. Conf.Heat Transfer,Glasgow,14-16,Sept.,1988,Vol.2. Sess.4A-6C. London.

Av -Г ^¿¿¿L^J-'-^i''

о внедрении в ОКБ «Факел» результатов диссертационной работы Толстеля О.В.

на тему «Интеллектуальная компьютерная среда тепловой отработки ДУ МТ»

Научно-техническая комиссия в составе

председателя = первого зам. генерального конструктора, д. т. н. Масленникова H.A. и членов = главного специалиста, к.т.и. Архипова Б.А., главного конструктора по направлению, К.Т.Н. К.Н.Козубского и начальника сектора конструкторского комплекса Крочака ЯЗ. составила настоящий акт в том, что разработанные автором элементы компьютерной интеллектуальной среды тепловой отработки ДУ, а именно, методики расчетов, специализированные программные продукты, средства их интеграции и способы обработки информации, относящейся к вопросам теплового проектирования изделий, внедрены в ОКБ «Факел» и использовались при создании компонентов ЭРДУ коррекции и ориентации для Российских геостационарных КА «Галс», «Экспресс», «Купон», «Ямал», Российско-Европейского КА SESAT, а также по контрактам с зарубежными фирмами Space Syslems/Lorai (США) и SEP (Франция).

В частности использованы:

■ доработанные до современного уровня интерфейса программы теплового моделирования многоэлементных систем - разработки ОКБ «Факел» и адаптированные;

в набор программ для подготовки исходных данных с геометрическими и теплофизическими параметрами тепловых моделей;

■ новые способы организации и размещения информации в автоматизированном рабочем месте тепловой отработки ДУ;

■ новые методы повышения степени интеграции элементов информационного сопровождения компонентов ДУ на всех этапах отработки на основе современных многозадачных и многооконных операционных систем;

ш перспективные разработки, созданные на основе последних достижений в области информационных технологий: создание баз данных информации, представленной в виде графиков путем их сканирования, замыкание информационных потоков путем сканирования и распознавания текстов; создание базы знаний по вопросам тепловой отработки на основе интеллектуальной обработки информации с учетом ее полноты, обусловленной замыканием информационных потоков; общение с базой знаний в виде диалога на естественном (русском) языке; использование речевых технологий для более удобного управления работой программ (голосовой навигации), речевого общения с базой знаний (постановка вопросов и получение ответов на русском языке), ввода документов в компьютер голосом (диктовкой); использование удаленного доступа по компьютерной сети через модем для импорта CAD-моделей из конструкторского комплекса и мониторинга испытаний в реальном масштабе времени в испытательном комплексе.

Внедрение в ОКБ «Факел» разработок автора позволило значительно повисеть скорость тепловых расчетов, улучшить их качество, уменьшить время разработки и согласования конструкторской, технологической и программно-методической документации при меньшей численности персонала ОКБ, занятого на этом направлении.

Председатель комиссии

Масленников К.А., первый зам. генерального конструктора ОКБ, д.т.н., действительный член Российской Академии Космонавтики им.К.Э.Циолковского

Члены KOf--------

Архипов Б.А., главный специалист, «.т.н., член-корреспондент Российской Академий Космонавтики им.К.Э.Циолковского

Козубсхий К.Н., гл. конструктор- по направления), к.т.н., член-корреспондент Российской Академии Космонавтики им. К. Э.Циолковского

Крочак Л.З., нач. расчетного сектора конструкторского комплекса