Внедрение: 2011 г.

Экспериментальные исследования разработанной схемы измерений проводились на Комплексном стенде Служебного модуля Международной космической станции (МКС), находящемся в ракетно-космической корпорации «Энергия». На стенде условия обитаемой среды воспроизведены близко к натурным условиям. В том числе там воспроизводится компоновка запанельного пространства с действующим штатным оборудованием, которое при работе создает шум, затрудняющий распознавание переднего фронта звуковой волны при пробое гермооболочки модуля.

На рисунке 1 приводится схема размещения микрофонов на панелях интерьера со стороны рабочего объема модуля при испытаниях образца системы оперативного определения координат точки пробоя на борту Комплексного стенда.

Рисунок 1. Схема размещения микрофонов на Комплексном стенде Служебного модуля.

Проведенные испытания на Комплексном стенде Служебного модуля показали, что в рабочем отсеке модуля погрешность определения места пробоя составила не более 10-15 см, а в районе торцов рабочего отсека модуля ~ 50 см (рисунок 2).

Рисунок 2. Результаты комплексных испытаний образца системы оперативного определения координат точки пробоя с использованием разработанной схемы измерений.

Рисунок 3. Погрешности при определении координат точки пробоя в малых отсеках.

Зоны определения места пробоя, показанные на рисунках 2 и 3, находились по 2-м (показаны синим цветом) и 4-м (показаны серебристым цветом) комбинациям точек измерений с максимальными значениями модулей определителей. По найденным решениям вычислялась осредненная точка пробоя, из которой выпускалась сфера, диаметр которой равнялся максимальному разбросу в полученных решениях. Пересечение сферы с гермооблочкой модуля и определяло зону поиска места пробоя. При распространении звуковой волны из малых отсеков модуля в рабочий отсек сквозь довольно узкие просветы люков путь волны существенно отклоняется от прямой, что приводит к значительным погрешностям в определении координат точки пробоя (рисунок 3 слева).

Расчетным путем было установлено, что наличие синхронизованных с другими точками измерений всего лишь двух датчиков, размещенных в малом отсеке (рисунок 4), позволяет с приемлемой точностью определять места пробоя в этих отсеках (рисунок 3 справа).

Рисунок 4. Схема измерений с двумя дополнительными датчиками в малом отсеке модуля.

Рисунок 5. Блок-схема системы оперативного определения координат точки пробоя.
П – калибратор микрофонов (пистонфон); А – адаптер для крепления микрофона; ИК(1) – измерительный кабель; У – усилитель-формирователь сигналов; КП(1) – кабель питания; ВИП – вторичный источник питания; БС – бортовая электрическая сеть; АЦП – аналого-цифровой преобразователь; КИ – кабель интерфейса; ПК – компьютер; ПО – программное обеспечение; К – коллектор электрических сигналов.

Автором была разработана программа для крейтовой системы LTR-EU-2 с АЦП типа LTR22, позволяющая в многопотоковом режиме собирать и обрабатывать в реальном масштабе времени оцифрованные сигналы микрофонов, и, в случае обнаружения события пробоя, выдавать координаты точки пробоя и её изображение непосредственно на различные виды изнутри Служебного модуля МКС (рисунок 6). В основном окне программы интерактивно вводятся исходные данные: координаты микрофонов, скорость звука или температура воздуха. В отдельных таблицах в программе отображаются автоматически определяемые по сигналам микрофонов времена прихода звуковой волны и координаты точек пробоя по различным комбинациям точек измерений.

Рисунок 6. Программа оперативного определения координат точки пробоя.

Портфолио составлено по материалам Автореферата диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук  «Оптимизация плана эксперимента в задаче определения координат места пробоя гермооболочки пилотируемого космического аппарата», 2011 г.

Разработчик: Половнев Антон Леонидович