Синтез облика перспективной ракеты-носителя сверхтяжёлого класса для полётов к Луне


О нашем проекте
Наш проект направлен на решение проблемы организации доставки людей и грузов до поверхности Луны в условиях ресурсных ограничений. Федеральная космическая программа России до 2025 года предусматривает запуск не менее пяти аппаратов для углублённых исследований Луны, а также создание необходимого задела для её полномасштабного исследования после 2025 года и осуществления к 2030 году высадки человека на Луну. Тем не менее, такая масштабная программа невозможна без создания ракеты способной выводить космические аппараты на траектории полета к Луне.

Цель проекта
Нашей целью было освоение современных технологий проектирования и проведения инженерных расчётов, позволяющих разработать аванпроект ракеты-носителя сверхтяжёлого класса для полетов к Луне.
Основные этапы и задачи проекта

Система исходных данных

Анализ исходных данных. Формирование технического задания. Формулирование задач и этапов.

Проектные роли, организация работы

Распределение ролей в проекте. Назначение менеджера. Распределение задач. Контроль исполнения.

Инженерные расчёты и проектирование

Проведение необходимых расчётов и создание 3D модели для разработки аванпроекта ракеты - носителя.

Пояснительная записка

Предоставление итогов работы экспертной комиссии в виде пояснительной записки.
Запуск модели

Демонстрационный запуск модели ракеты с телеметрическим оборудованием.
Итоговая конференция
Защита проекта на итоговой конференции смены "Большие Вызовы 2021" в
ОЦ Сириус.
Ход реализации проекта
Проект осуществлялся в несколько последовательных взаимосвязанных этапов в соответствии с заданным графиком.
Краткий отчет о ходе реализации проекта
5 июля
Начало работ над проектом. Создание конструкторских отделов. Организация работы.
14 июля
Завершены инженерные расчёты и конструкторская деятельность на этапе траектории Луна - Земля. Проработан проект двигательного отсека ТПК "Орёл".
16 июля
Завершены инженерные расчёты и конструкторская деятельность на этапе траектории Земля - Луна. Разработан проект орбитального разгонного блока.
21 июля
Завершены предварительные инженерные расчёты на этапе выведения изделия на опорную орбиту Земли. Разработано несколько концепций ракет - носителей. Ведётся разработка и проверка моделей составных элементов ракет - носителей.
22 июля
Завершена разработка аванпроекта сверхтяжёлой ракеты - носителя для миссий к Луне. Составлена пояснительная записка и определены основные проектные характеристики изделия.
25 июля
Собраны и запущены модели ракет. Собраны данные об ускорении, температуре, высоте и давлении с самописца на одной из моделей.
27 июля
Итоговая защита проекта. Подготовка к Фестивалю проектов.
28 июля
Проект представлен на Фестивале проектов. Закрытие смены в ОЦ Сириус.
Что в итоге?
Результаты работы над проектом
Результаты, которые были достигнуты
в ходе работы над проектом
3D модель ракеты-носителя
По мере разработки аванпроекта, создавалась 3D модель с помощью инженерной программы "Компас 3D". В итоге была создана полная сборка ракеты, а её макет распечатан на 3D принтере.
Лётная модель ракеты
После разработки аванпроекта была собрана уменьшенная лётная модель с использованием технологий ракетного моделирования. Модель была запущена на модельных РДТТ.
Пояснительная записка
По завершению работы над основным проектом была написана пояснительная записка, содержащая основные результаты работы.

Демонстрационная анимация
Ниже представлена анимация приблизительного полёта ракеты к Луне
Видео запусков моделей
Ниже представлена видеозапись пусков модельных ракет, проведённых 23 июля

Наша команда
Участники смены "Большие Вызовы 2021", принимавшие участие в реализации проекта
Галахова Екатерина
Инженер - баллистик
Тимохин Даниил
Инженер - баллистик
Гюнюч Атай Никита
Инженер - прочнист
Ситник Сергей
Инженер - прочнист
Мекшун Игорь
Инженер - конструктор
Мухатдинов Ярослав
Главный конструктор
Рыбка Александра
Менеджер
Преподаватели
Наставники, курировавшие проект
Савельев Сергей Константинович
кандидат технических наук, доцент
Доцент кафедры «Ракетостроение» ФГБОУ ВО БГТУ «ВОЕНМЕХ»
им. Д.Ф. Устинова, г. Санкт-Петербург.
Область научных интересов: инженерные расчёты, экспериментальные методы исследования высокоэнергетических потоков, внутренняя баллистика, аналитическое приборостроение.
Щеглов Дмитрий Константинович
кандидат технических наук, доцент
Начальник расчётно-исследовательского отделения АО «Конструкторское бюро специального машиностроения», заведующий базовой кафедрой
«Средства ВКО и ПВО» ФГБОУ ВО БГТУ «ВОЕНМЕХ»
им. Д.Ф. Устинова, г. Санкт-Петербург.
Область научных интересов: инженерные расчёты, методы проектирования сложных технических систем, системный анализ, промышленная автоматизация, управление проектами.
Фёдоров Дмитрий Александрович
кандидат технических наук
Начальник лаборатории динамики и прочности АО «Конструкторское бюро специального машиностроения»,
доцент базовой кафедры «Средства ВКО и ПВО» ФГБОУ ВО БГТУ «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова, г. Санкт-Петербург.
Область научных интересов: Математическое моделирование, механика деформируемого твёрдого тела, динамика нелинейных процессов, строительная механика.
Шлядинский Александр Геннадиевич
ракетомоделист
Руководитель клуба ракетомоделистов ФГБОУ ВО БГТУ «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова, г. Санкт-Петербург.
Область научных интересов: спортивно-техническое ракетное моделирование, системы автоматизированного проектирования, история ракетной техники.

Наши впечатления

Мысли, размышления, планы
Попасть в Сириус было непросто. Моя мечта возникла ещё четыре года назад, а в прошлом году я увлекся астрономией и космическими технологиями<..> И вот я здесь, в проекте Концерна ВКО «Алмаз – Антей» по разработке аванпроекта ракеты-носителя сверхтяжёлого класса. В проекте мне хотелось попробовать себя в нескольких ролях, но я остановился на роле инженер-прочнист. Меня привлекло то, что решение задач динамики и прочности требует комплексного применения знаний из различных технических дисциплин. На проекте я познакомился с талантливыми ребятами, разделяющими мои интересы. Благодаря образовательной программе я окончательно определился с будущей профессией.
Ситник Сергей
Инженер-прочнист,
ученик МБОУ "Лицей №19",
г. Майкоп
В рамках проекта я решил освоить новую для себя роль инженера-прочниста. Это очень сложное и ответственное дело – рассчитать все основные элементы разрабатываемой нашей командой ракеты-носителя на прочность и устойчивость. Важно отметить, что процессе проведения инженерного анализа удалось значительно снизить массу ряда составных частей ракеты-носителя, таких как топливные баки и ферменные переходные конструкции. Я очень благодарен нашим преподавателям за новые знания, интересные лекции, их помощь, терпение и профессиональные советы.
Гюнюч Атай Никита
Инженер-прочнист,
ученик ГБОУ "Бауманская инженерная школа" №1580,
г. Москва
Интерес к науке и изобретательству у меня появился в раннем детстве. В отличие от своих сверстников я уже достаточно давно и серьезно занимаюсь изучением космических технологий и планирую связать с этим свою будущую профессию. Чтобы попасть в Сириус я напряженно работал, что позволило мне пройти серьезный конкурсный отбор. В рамках нашего проекта я развиваю свои конструкторские способности и навыки проектно-исследовательской деятельности. Я предложил несколько оригинальных проектно-конструкторских решений, а также создал видеоролик для демонстрации процесса полета ракеты-носителя сверхтяжелого класса к Луне<..> Я очень благодарен своим наставникам и всем членам нашей проектной команды за новые знания, ценный опыт и совместную продуктивную работу.
Мекшун Игорь
Инженер-конструктор,
ученик МАОУ "Лицей" №77,
г. Челябинск
Образовательный центр Сириус – это уникальное место, где можно реализовывать самые смелые идеи под руководством опытных наставников. В нашем научно-образовательном проекте я выполнял роль инженера-конструктора – занимался разработкой принципиальных проектно-конструкторских решений ракеты-носителя сверхтяжёлого класса. Проектирование является сложным итерационным процессом с возвратами от последующих этапов к предыдущим, что, естественно, требовало многократной переработки конструкции и согласования проектных переменных со всеми членами нашей команды<..> Я получил бесценный опыт командной работы, проектирования элементов ракетно-космической техники, проведения инженерных расчётов, защиты проекта, который однозначно пригодится мне в профессиональной деятельности.
Мухатдинов Ярослав
Главный конструктор,
ученик МБОУ "Лицей",
г. Арзамас
Сначала мы изучали теоретические основы разработки ракет космического назначения – осваивали выбранное для реализации проекта программное обеспечение, учились проводить инженерные расчёты. Затем перешли к практике<..> Решение разделить задачи проекта в соответствии с интересами и компетенциями членов нашей команды было правильным. Это значительно повысило эффективность работы. Конечно, в процессе реализации проекта мы сталкивались с множеством трудностей, но благодаря слаженной работе всей нашей команды, взаимовыручке и умению находить компромиссные решения нам удалось разработать и обосновать основные проектно-конструкторские решения в установленные сроки.
Рыбка Александра
Менеджер,
ученица школы "Академическая" №1534,
г. Москва
Синтез облика ракеты-носителя для полета к Луне – один из самых больших вызовов современности! В рамках нашего проекта я выполнял роль инженера-баллистика: проводил расчёты траекторий полета к Луне, подбирал манёвры наиболее рациональные с точки зрения минимизации массы топлива. Полученные мною результаты являются исходными данными для проектирования ступеней ракеты-носителя<..> Я освоил численные методы решения дифференциальных уравнений, научился работать с современным инженерным программным обеспечением. Приобретенные в рамках образовательной программы знания бесспорно помогут мне при реализации перспективных инженерных проектов.
Тимохин Даниил
Инженер-баллистик,
ученик МБОУ "Школа-лицей" №3 им. А.С. Макаренко,
г. Симферополь
Этот учебный год, как мне казалось, окончательно сформировал понимание “Кем я хочу быть”. Я была уверена, что это полностью обоснованное и правильное решение. Но я приехала на смену “Большие вызовы” и незаметно для себя самой начала медленно осознавать, что мой план на будущее совершенно неопределённый и выбран по принципу “над таким решением не надо думать”. Я попала в проект по разработке аванпроекта ракеты-носителя и выбрала в команде роль инженера-баллистика. Как математик, я занимаюсь расчётом траекторий различных этапов полёта. Безусловно, это является прикладной математикой. И самое главное – это может приносить пользу. Мой план на будущее имел два ограничивающих условия – “приносить пользу” и “получать удовольствие”. Работа над этим проектом заставила меня задуматься над моим планом и пересмотреть все варианты. Также, нельзя не упомянуть о команде, в которой я работаю. Я считаю, что мне очень повезло. Все ребята особенны по-своему и у каждого мне есть чему поучиться.
Галахова Екатерина
Инженер-баллистик,
ученица школы №2101,
г. Москва

Партнёры
В ходе работы над проектом мы сотрудничали со следующими организациями:
Материалы
Пояснительная записка:
https://clck.ru/WSgE8
Итоговая презентация:
https://clck.ru/WSe3X
Вопросы и предложения
Присылайте свои вопросы о нашем проекте или идеи по его улучшению.