НАХОЖДЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОЙ МОДЕЛИ КОСМИЧЕСКОГО СКАФАНДРА ДЛЯ РАБОТЫ В ОТКРЫТОМ КОСМОСЕ С ПОМОЩЬЮ ВЫЧИСЛЕНИЯ ЗНАЧЕНИЙ ВЕСОВЫХ КОЭФФИЦИЕНТОВ И ПРОЦЕДУРЫ СВЕРТЫВАНИЯ КРИТЕРИЕВ

Скафандр – это не просто костюм. Это космический корабль, который используется для выхода в открытый космос. В начале XX века ученые знали, что условия в космосе сильно отличаются от земных. Для изучения космоса и других планет необходимо была разработать специальную одежду, который защищает космонавта от воздействия убийственной внешней среды.

Две космические державы как Россия и США разработали несколько моделей космических скафандров для выхода в открытый космос и изучения других планет.

Для эффективного выбора скафандра с количественной оценкой его характеристик выполнен расчет с использованием процедуры свертывания критериев многокритериальной задачи методом аддитивной оптимизации.

Лицом, принимающим решения, были выделены следующие группы экспертов: главный инженер; космонавт; дизайнер; инженер-технолог; экономист.

Основными ключевыми характеристиками являются: 1− надежность [%]; 2 – рабочие давление [кПа]; 3 – обеспечиваемый теплосъем [ккал/час]; 4 – время автономности [мин]; 5 – стоимость [млн. доллар]; 6 – масса [кг]; 7 – срок службы на орбите [месяц].

Было выделено пять моделей скафандров, среди которых осуществлялся выбор для определения оптимального скафандра для защиты людей в космическом пространстве: Орлан МКС, Орлан ДМ, Орлан МК, А7L, A7LB.

«Орлан» — тип космического скафандра, созданного в СССР для осуществления безопасного пребывания и работы космонавта в открытом космосе. Был разработан Научно-производственным предприятием «Звезда» им. Г.И. Северина, претерпел несколько модификаций и усовершенствований. В настоящее время модифицированный вариант космического скафандра «Орлан» обеспечивает работу космонавтов на МКС при осуществлении ими внекорабельной деятельности. [1]

Скафандр «Орлан» представляет собой специальное снаряжение, используемое космонавтом для выхода в космос. В открытом космическом пространстве скафандр обеспечивает защиту космонавта от:

• низкого барометрического давления;
• ионизирующей радиации;
• лучистой энергии Солнца;
• микрометеоров.

Модели:

− Орлан МКС;

− Орлан ДМ;

− Орлан МК.

A7L — основной тип скафандра, использовавшийся астронавтами НАСА в программе Аполлон, в трёх полётах к станции Скайлэб и в программе Союз‑Аполлон с 1968 года и до завершения полётов на космических кораблях Аполлон в 1975 году. Обозначение «A7L» расшифровывалось НАСА как седьмой скафандр для программы Аполлон, разработанный и произведённый компанией ILC Dover. A7L являлся эволюционным развитием скафандров ILC A5L и A6L. A5L был первоначальным вариантом скафандра, в A6L был добавлен объединённый теплоизоляционный и противометеорный слой оболочки скафандра. После пожара на корабле AS-204, конструкция скафандра была изменена для обеспечения огнестойкости и он получил обозначение A7L. [2]

Скафандр A7LB полёта Союз-Аполлон был единственным из скафандров для кораблей Аполлон, использовавшим логотип-«червяк» НАСА, эмблему ставшую стандартной для всех герметичных, космических и лётных скафандров НАСА и программы Спейс Шаттл с 1981 по 2000 год. [3]

Составленной группе экспертов необходимо было выбрать скафандр исходя из характеристик, приведенных в таблице 1.

Таблица 1.

Характеристики скафандров

Для решения поставленной задачи воспользовались весовыми коэффициентами характеристик, вычисленных методами ранжирования, балльных оценок, допустимых относительных отклонений, попарных приоритетов. Вес каждого показателя был оценен экспертной комиссией. Сводная таблица весовых коэффициентов характеристик представлена в таблице 2.

Таблица 2.

Сводная таблица весовых коэффициентов характеристик

Определим максимум каждого критерия, т.е.

Таблица 3.

Определения максимума каждого локального критерия

Нужно отметить, что следующие показатели скафандров стремятся к максимальному значению: надежность, рабочее давление, обеспечиваемый теплосъем, время автономности, срок службы на орбите

Значение показатели стоимость и масса скафандра стремится к минимуму.

Таблица 4.

Значения характеристик после нормализации критериев

Расчет характеристик скафандра, который обеспечивает максимальное соответствие функций цели производится по следующей формуле:

где λ_j – весовые коэффициенты, – нормализованные критерии

F₁=0,2*1+0,164*1+0,132*1+0,151*1+0,09*0,9+0,112*0,15+0,142*1= 0,889

F₂=0,2*1+0,164*1+0,132*1+0,151*0,857+0,09*0,966+0,112*0,228+0,142*1= 0,879

F₃=0,2*0,989+0,164*1+0,132*1+0,151*1+0,09*0,966+0,112*0+0,142*1= 0,874

F₄=0,2*0,979+0,164*0,638+0,132*0,666+0,151*0,857+0,09*0+0,112*0,208+0,142*0,75= 0,650

F₅=0,2*0,979+0,164*0,638+0,132*0,666+0,151*1+0,09*0,266+0,112*0,156+0,142*0,75= 0,687

По результатам расчетов определен наиболее оптимальный скафандр­ Орлан-МКС.

Таблица 5.

Характеристики скафандра Орлан МКС

Данный скафандр Орлан-МКС полужесткого типа, модификация скафандра «Орлан». В нем были модифицированы и переукомплектованы отдельные элементы системы обеспечения жизнедеятельности (СОЖ), разработан и введен объединенный пульт управления СОЖ, введены аварийный кислородный шланг и защитная каска. Надежность скафандра за счет применения новых материалов повысилась.

Список литературы:

1. https://ru.wikipedia.org
2. https://ru.wikipedia.org/wiki/A7L
3. http://astrotek.ru/lunnyj-skafandr-a7l/