Основы компоновки бортового оборудования пилотируемых космических аппаратов, Туманов А.В., Щеглов Г.А., 2020

Основы компоновки бортового оборудования пилотируемых космических аппаратов, Туманов А.В., Щеглов Г.А., 2020.
      
   Приведены основные сведения и изложены исходные данные, необходимые для проведения компоновки бортового оборудования пилотируемых космических аппаратов. Большое внимание уделено вопросам пространственной организации пилотируемых аппаратов в контексте человеческой культуры, приведены основные сведения о компоновке транспортных кораблей и орбитальных станций. Указаны критерии внешней и внутренней компоновки бортового оборудования, необходимого для осуществления космического полета. Приведены основные критерии качества выполненной компоновки и обширный справочный материал по целевому оборудованию и обеспечивающим системам.
Содержание учебного пособия соответствует учебной программе и курсу лекций, которые авторы читают в МГТУ им. Н.Э. Баумана.
Для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки 24.05.01 «Проектирование, производство и эксплуатация ракет и ракетно-космических комплексов».




Критические технологии пилотируемой космонавтики.
Развитие пилотируемой космонавтики в соответствии с планом К.Э. Циолковского сдерживают несколько критических технологий.

Сюда относится, прежде всего, технология создания замкнутой искусственной среды обитания. Естественная среда обитания человека — планета Земля, единственная из известных на сегодняшний день планет обладающая биосферой — глобальной экологической системой, обеспечивающей возникновение и воспроизводство жизни, поддерживаемой потоком солнечной энергии и биологическим круговоротом. Человек также является частью биосферы, его деятельность оказывает значительное влияние на многие природные процессы. В искусственной биосфере, создаваемой на обитаемом космическом сооружении, требуется сформировать динамическую равновесную систему, регулируемую жизнью [7]. Обеспечить устойчивые режимы работы искусственной биосферы — сложнейшая задача.

Эксперименты по созданию искусственной замкнутой экосистемы в разных масштабах проводились и проводятся в настоящее время [8], например, эксперименты БИОС-1, БИОС-2, БИОС-3, «Биосфера-2» [9, 10]. Однако все эти работы далеки от достижения главной цели — создания полностью замкнутой самодостаточной и самоорганизующейся системы, в которой люди могли бы жить, работать, развиваться и увеличивать свою численность для следующей волны экспансии.

ОГЛАВЛЕНИЕ.
Предисловие.
Принятые сокращения.
Введение.
Цели и задачи освоения человеком космического пространства. 
Критические технологии пилотируемой космонавтики. 
Обитаемые космические сооружения.
Цели и задачи компоновки различных пилотируемых космических аппаратов. 
Литература к Введению.
Часть 1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ КОМПОНОВКИ ПИЛОТИРУЕМОГО КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА.
Глава I. Организация пилотируемого космического полета.
1.1. Юридические аспекты космической деятельности.
1.2. Целевое назначение пилотируемых космических аппаратов.
1.3. Космическая программа пилотируемых полетов.
1.4. Логистика космической программы пилотируемых полетов.
1.4.1. Организация снабжения пилотируемого космического аппарата. 
1.4.2. Тара и размещение грузов.
1.4.3. Транспортные космические системы.
1.4.4. Планирование транспортных операций.
Контрольные вопросы к главе 1.
Литература к главе 1.
Глава 2. Человек в космическом полете.
2.1. Геометрия тела человека.
2.1.1. Антропометрические характеристики человека.
2.1.2. Антропометрические характеристики человека в условиях невесомости.
2.2. Функционирование человека в космическом полете.
2.2.1. Ограничения подвижности.
2.2.2. Питание космонавтов во время полета.
2.2.3. Метаболизм. 
2.2.4. Заболевания экипажа.
2.2.5. Физическая нагрузка. 
2.2.6. Психологические и социальные аспекты нахождения человека в космическом пространстве.
2.3. Воздействие космической среды на человека во время полета.
2.3.1. Воздействие внешней среды.
2.3.2. Внешние силовые воздействия.
2.3.3. Воздействие электромагнитных полей.
2.3.4. Потоки частиц.
Контрольные вопросы к главе 2.
Литература к главе 2.
Глава 3. Культурные основания пространственной организации пилотируемых космических аппаратов.
3.1. Процесс освоения космоса в контексте развития мировой культуры.
3.2. Современный этап освоения космоса. Смена целевых установок при организации пространства КА.
3.3. Морфология человека и некоторые особенности построения пространства жизнедеятельности человека и общества.
3.3.1. Особенности морфологии человека. Человек — существо ортогональное.
3.3.2. Круг и квадрат в построении пространства жизнедеятельности человека: в архитектуре и культуре.
3.3.3. Круг и квадрат в пространственном построении КА.
3.3.4. Естественные и искусственные системы мер.
3.4. Организация пространства жизнедеятельности человека и общества.
3.4.1. Пространство обитания и пространство жизнедеятельности.
3.4.2. Два типа пространства жизнедеятельности человека и общества. ,
3.4.3. Пространство созидания.
3.4.4. Пространство коммуникации. 
3.4.5. Взаимодействие пространства созидания и пространства коммуникации. 
3.4.6. Пространство созидания и пространство коммуникации в виртуальном мире.
3.5. Организация внутреннего пространства ПКС.
3.5.1. Организация пространства созидания в составе структуры ПКС. 
3.5.2. Организация пространства коммуникации в составе структуры ПКС.
3.5.3. Пространственная граница. Внутренние границы и переходные пространства.
3.5.4. Внешние границы и пространственное развёртывание ОС.
3.5.5. Культурный контекст при проектировании ПКА.
Контрольные вопросы к главе 3.
Литература к главе 3.
Часть II. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЛИКА ПИЛОТИРУЕМОГО КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА.
Глава 4. Блочно-модульная компоновка пилотируемого космического аппарата.
4.1. Компоновка пилотируемого космического аппарата.
4.2. Блочная компоновка пилотируемых космических аппаратов.
4.3. Модульная компоновка пилотируемых комплексов.
4.4. Компоновка герметичных модулей орбитальных ПКА.
4.5. Общая компоновка модульных орбитальных ПКА.
Контрольные вопросы к главе 4.
Литература к главе 4.
Глава 5. Конструктивная компоновка обитаемых модулей.
5.1. Основные компоновочные элементы.
5.2. Компоновка контура герметичности.
5.2.1. Элементы контура герметичности обитаемых отсеков.
5.2.2. Иллюминаторы.
5.2.3. Люки.
5.3. Конструктивная компоновка трансформируемых отсеков.
5.3.1. Телескопические отсеки.
5.3.2. Отсеки с гофрированной оболочкой.
5.3.3. Отсеки с мягкой оболочкой.
Контрольные вопросы к главе 5.
Литература к главе 5.
Глава 6. Построение космических комплексов.
6.1. Космические комплексы на базе блочно-модульной архитектуры.
6.1.1. Методы и средства создания комплекса.
6.1.2. Стыковочные узлы герметичных отсеков.
6.1.3. Стыковочные узлы негерметичных отсеков.
6.1.4. Стыковочные узлы герметичных и негерметичных отсеков.
6.1.5. Монтаж конструкций космического комплекса.
6.2. Космические комплексы на базе тросовых систем.
6.3. Космический комплекс на базе свободно летающих компонентов.
6.4. Развертывание космического комплекса. 
Контрольные вопросы к главе 6.
Литература к главе 6.
Глава 7. Компоновка ПКА с искусственной силой тяжести.
7.1. Поле искусственной силы тяжести.
7.2. Медико-биологические аспекты создания искусственной силы тяжести. 
7.3. Компоновка космического аппарата с искусственной силой тяжести. 
7.4. Архитектурные аспекты помещений с ИСТ.
7.5. Компоновка центрифуг для создания локальной ИСТ.
Контрольные вопросы к главе 7.
Литература к главе 7.
Часть III. КОМПОНОВКА СИСТЕМ ПИЛОТИРУЕМОГО КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА.
Глава 8. Компоновка обитаемого объема пилотируемого космического аппарата.
8.1. Характеристики внутреннего объема пилотируемого космического аппарата.
8.1.1. Деление герметичного объема.
8.1.2. Функциональное зонирование внутреннего объема.
8.2. Компоновочные элементы интерьера.
8.2.1. Интерьер и его основные элементы.
8.2.2. Компоновка коридоров и проходов.
8.2.3. Компоновка фиксаторов и опор.
8.2.4. Монтаж и крепление оборудования.
8.2.5. Компоновка источников света.
8.3. Компоновочные элементы бытовых отсеков.
8.3.1. Оборудование для организации приема пищи.
8.3.2. Оборудование для организации отдыха.
8.3.3. Оборудование для организации сна.
8.3.4. Складское оборудование.
8.3.5. Одежда.
8.4. Компоновка инфраструктуры медицинского обеспечения.
8.4.1. Контроль состояния здоровья и работоспособности экипажа.
8.4.2. Бортовое профилактическое оборудование.
8.4.3. Бортовое медицинское оборудование.
8.4.4. Компоновка медицинского оборудования.
8.5. Компоновка рабочих мест для научных экспериментов.
8.5.1. Рабочие места российского сегмента МКС.
8.5.2. Рабочие места американского сегмента МКС.
Контрольные вопросы к главе 8.
Литература к главе 8.
Глава 9. Компоновка зон внекорабельной деятельности.
9.1. Организация внекорабельной деятельности.
9.1.1. Виды внекорабельной деятельности.
9.1.2. Циклограмма выхода в открытый космос.
9.2. Скафандры для внекорабельной деятельности.
9.3. Компоновка шлюзовых камер.
9.4. Средства для работы человека в открытом космосе.
9.4.1. Средства перемещения и фиксации при внекорабельной деятельности.
9.4.2. Установки для маневрирования космонавта.
9.4.3. Телескопическая грузовая стрела.
9.4.4. Переносное рабочее место и инструменты.
9.5. Компоновка рабочих мест на внешней поверхности ПКА.
9.5.1. Рабочие места на модулях российского сегмента МКС.
9.5.2. Рабочие места на других сегментах МКС.
Контрольные вопросы к главе 9.
Литература к главе 9.
Глава 10. Компоновка постов управления.
10.1. Особенности компоновки системы управления ПКА.
10.1.1. Структура контура управления.
10.1.2. Место космонавта в контуре управления ПКА.
10.2. Требования к построению космической эргономической системы.
10.2.1. Эргономическое обеспечение на стадии разработки КЭС или ее компонентов.
10.2.2. Размещение постов управления на орбитальной станции.
10.2.3. Особенности компоновки постов управления КПА.
10.2.4. Требования к компоновке кабины и пульта управления.
10.3. Система отображения информации.
10.3.1. Построение системы отображения информации.
10.3.2. Средства отображения информации.
10.3.3. Требования к размещению системы отображения информации.
10.3.4. Органы управления. 
10.3.5. Размещение рабочих зон на пультах управления.
10.4. Компоновка кабины и системы отображения информации.
10.4.1. Система отображения информации космического корабля «Союз-ТМА» и пульт ручного управления PC МКС.
10.4.2. Система отображения информации орбитального комплекса «Алмаз».
10.4.3. Аппаратура управления ручной стыковкой космических аппаратов.
Контрольные вопросы к главе 10.
Литература к главе 10.
Глава 11. Компоновка оборудования системы жизнеобеспечения.
11.1. Структура системы жизнеобеспечения.
11.2. Компоновка оборудования системы обеспечения газовой среды.
11.2.1. Параметры искусственной атмосферы.
11.2.2. Оборудование для регулирования состава атмосферы.
11.2.3. Средства организации газового обмена.
11.2.4. Средства контроля состояния атмосферы.
11.2.5. Средства очистки атмосферы.
11.2.6. Размещение блоков СОГС на ПКА.
11.3. Компоновка оборудования системы водообеспечения.
11.3.1. Параметры системы водообеспечения.
11.3.2. Оборудование системы хранения воды.
11.3.3. Оборудование системы регенерации воды.
11.4. Компоновка оборудования системы формирования микроклимата.
11.5. Компоновка экологического оборудования.
11.5.1. Компоновка оборудования для борьбы с шумами.
11.5.2. Компоновка оборудования для санитарно-гигиенического обеспечения.
11.5.3. Система удаления мусора и отходов.
Контрольные вопросы к главе 11.
Литература к главе 11.
Глава 12. Компоновка систем обеспечения безопасности пилотируемого космического аппарата.
12.1. Основные понятия надежности и безопасности ПКА.
12.1.1. Термины и определения.
12.1.2. Классификация нештатных ситуаций.
12.1.3. Классификация отказов.
12.2. Обеспечение безопасности и надежности ПКА.
12.2.1. Критерии и методы оценки безопасности.
12.2.2. Система обеспечения безопасности и надежности ПКА.
12.2.3. Способы резервирования систем.
12.3. Требования безопасности системы космонавт — среда.
12.3.1. Требования к компоновке и конструкции ПКА.
12.3.2. Требования к выбору конструкционных материалов.
12.3.3. Требования, обусловленные неблагоприятным воздействием внешней среды.
12.3.4. Требования к безопасности деятельности экипажа на борту ПКА.
12.4. Компоновка средств защиты экипажа ПКА от метеоритных потоков и космического мусора.
12.5. Компоновка средств защиты от радиационного облучения.
12.5.1. Система обеспечения радиационной безопасности.
12.5.2. Риски, возникающие при радиационном облучении.
12.5.3. Средства мониторинга радиационной обстановки.
12.5.4. Компоновка экранов радиационной зашиты.
12.5.5. Перспективные способы радиационной зашиты.
12.6. Компоновка систем безопасности транспортных ПКА.
12.7. Компоновка систем безопасности на орбитальном участке полета.
Контрольные вопросы к главе 12.
Литература к главе 12.

Купить .





Теги: учебник по машиностроению :: машиностроение :: Туманов :: Щеглов :: космонавтика :: ракетостроение