федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
«Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева»

Свежие новости

События

Ученые Самарского университета создают "беруши" для спутников

Ученые Самарского университета создают "беруши" для спутников

Самарский университет

Разработка поможет увеличить полезную нагрузку ракет-носителей

Гранты Гранты Президента РФ Спутники разработки Исследования Наука Сафин Артур кафедра автоматических систем энергетических установок
19.02.2020 2020-07-07
Ученые Самарского национального исследовательского университета имени академика С.П.Королева разрабатывают оптимальную систему защиты космических аппаратов от разрушительного воздействия сильного шума, возникающего при запуске ракет-носителей. Разработка, которая поможет увеличить объем и вес выводимой на орбиту полезной нагрузки,  финансируется за счет средств гранта Президента России, который выдан на проведение исследовательских работ в 2020-2021 годах.
При запуске и во время полета ракеты-носителя выделяется большое количество акустической энергии, которая оказывает мощное звуковое давление на саму ракету и ее полезную нагрузку - около 160 дБ. Шум воздействует на крайне чувствительные детали и узлы бортовой и научной аппаратуры спутников и может вызвать разрушающие вибрации их компонентов. Чтобы погасить эту энергию, головные обтекатели ракет-носителей изнутри покрывают звукопоглощающими материалами. 
"Сейчас подобными материалами покрывают полностью всю внутреннюю поверхность блока, где размещается спутник. Это увеличивает общий вес и уменьшает свободное пространство, - отметил руководитель проекта, доцент кафедры автоматических систем энергетических установок Самарского университета, кандидат технических наук Артур Сафин. - Мы предлагаем метод, который даст возможность наиболее оптимально разместить звукопоглощающий материал внутри блока, сведя к минимуму количество используемого материала и занимаемый им объем. Это позволит увеличить полезный объем и полезную нагрузку ракеты-носителя, а это значит, что на орбиту можно будет выводить космические аппараты большего размера и веса".
Сейчас ученые работают над математической моделью и проводят эксперименты с пенополиуретаном (ППУ) в импедансной трубе для измерения коэффициентов звукопоглощения. В трубу, оснащенную двумя микрофонами, подается широкополосный шум, формируется плоская звуковая волна, которая падает на исследуемый образец ППУ и отражается обратно. Измерив звуковое давление в двух точках трубы, можно рассчитать коэффициент звукопоглощения.
"Результатом нашей работы станет математическая модель, на основе которой нами будет разработана компьютерная программа - своего рода виртуальный двойник. С ее помощью можно будет отработать технологию без дорогостоящих экспериментальных исследований. В программу можно будет закладывать данные того или иного спутника, и она покажет, где именно и в каком объеме нужно расположить звукопоглощающий материал, чтобы оптимально защитить аппаратуру космического аппарата от мощной акустической энергии", - рассказал Артур Сафин.
Ученые пока не дают точный прогноз, насколько удастся благодаря такой оптимизации увеличить вес и объем полезной нагрузки ракеты-носителя, однако разработка несомненно будет иметь экономический эффект. Согласно данным из открытых источников, стоимость запуска на орбиту всего лишь 1 кг груза исчисляется десятками тысяч долларов. 
Исследованиями в сфере защиты космической техники от шума Сафин занимается второй год, к настоящему времени проведен ряд экспериментальных работ и вышло несколько научных публикаций по этой теме. По словам молодого ученого, аналогов данному методу в зарубежной научной литературе не обнаружено, по крайней мере, в имеющихся открытых источниках.
Ранее, в 2011-2014 годах, Сафин проводил подобные исследования по снижению шума авиационного двигателя. Лабораторные эксперименты показали, что разработанные им звукопоглощающие элементы, изготовленные из металлорезины (металлорезина - материал, разработанный в Самарском университете), в два раза эффективнее традиционно применяемых в авиации. 
Справочно:
  • Вибрация и шум сопровождают работу любых механизмов и устройств, используемых во всех сферах жизни: от компьютерной техники до самолетов и космических кораблей. Даже самые незначительные колебания серьезно влияют на качество и надежность работы как отдельных узлов, так всей системы в целом.

    Современные системы акустической и вибрационной защиты способны в несколько раз продлить срок службы сложного и дорогостоящего оборудования, а также сделать его использование более удобным и комфортным для человека. 

  • Самарская (куйбышевская) школа по динамике и виброакустике является одной из наиболее авторитетных мировых научно-практических школ. Ее основы были заложены более полувека назад и тема динамики и виброакустики машин в деятельности КуАИ-СГАУ-Самарского национального исследовательского университета занимает особое место.

    Разработки ученых Самарского университета получили широкое применение при создании передовых образцов отечественной авиационной и ракетно-космической техники техники и двигателей к ним, а также другой высокотехнологичной продукции.

  • Артур Сафин - доцент кафедры автоматических систем энергетических установок Самарского университета, кандидат технических наук. В декабре 2019 года стал победителем конкурса на право получения грантов президента России для поддержки молодых ученых. В категории "молодые кандидаты наук" на 400 грантов претендовали 1509 ученых со всей страны. Квоты по областям знаний были определены таким образом, что конкурс составил в среднем 3,6 заявки на один грант.
Фото: pixabay.com