Технологическая платформа «Легкие и надежные конструкции»

1. Технологическая платформа
«Легкие и надежные
конструкции»

2. Использование ЛНК
определяет прогресс в
приоритетных для России
отраслях – космонавтика,
авиация, судостроение,
ядерная энергетика и др.
Отмечается значительное
отставание России от
промышленно развитых
стран в использовании
ЛНК
Ранняя стадия развития
ЛНК на новой технологичес-
кой основе и наличие в
России научно-
технического задела -
потенциал преодоления
отставания
Актуальность формирования
ТП «Легкие надежные конструкции»
Приоритетный
государственный интерес
Важная общественная
потребность
Условие развития бизнеса
Факторы, определяющие актуальность формирования технологической платформы
Расширение использования конструкций с высокими эксплуатационными свойствами
Технологическая платформа – способ объединения усилий государства, бизнеса и научного
сообщества в интересах разработки и внедрения легких и надежных конструкций
2

3. Организации-инициаторы
образования ТП «Легкие и надежные конструкции»
3
Организации, подписавшие Меморандум об образовании
Технологической платформы «Легкие и надежные конструкции»
ОАО «Ракетно-космическая корпорация «Энергия» им. С.П. Королева»
Центральный
аэрогидродинамический институт им.
Профессора
Н. Е. Жуковского
Национальный исследовательский
технологический университет «МИСиС»
Институт физики прочности и
материаловедения СО РАН
Национальный исследовательский
ядерный университет «МИФИ»
Институт машиноведения имени А.А.
Благонравова РАН
Институт проблем управления
им. В.А.Трапезникова РАН
Московский государственный
технический университет
им. Н.Э. Баумана
Московский авиационный институт

4. Организации-участники ТП «Легкие и надежные
конструкции»
4
ОПК «ОБОРОНПРОМ» «Вертолеты России»
ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова
Московский авиационно-
технологический институт (МАТИ) -
РГТУ имени К.Э.Циолковского
Томский политехнический университет «Новатест»
Институт электросварки имени
Е.О.Патона
Институт новых углеродных
материалов и технологий (ЗАО
«ИНУМиТ»)
Санкт-Петербургский политехнический
университет
ЦНИИ РТК
LMS, Бельгия ИСС им. Решетнева
СколТех Другие организации

5. Цель и результат формирования
ТП «Легкие и надежные конструкции»
Цель:
создание в России научно-технологического базиса
широкого применения конструкций с высокими
эксплуатационными характеристиками
Результат:
быстрое распространение и расширение сферы
применения передовых технологий создания легких
и надежных конструкций не только в
высокотехнологичных, но и в традиционных
отраслях российской экономики
5

6. Технологическая
платформа
«Легкие и надежные
конструкции»
Обеспечить в рамках формирующейся индустрии
создания ЛНК приоритетное развитие инженерно-
конструкторских центров, специализирующихся на
мультидисцплинарных исследованиях и создании
межотраслевых технологий
Сконцентрировать ресурсы и усилия на освоении
универсальных технологий создания ЛНК для
крупных отраслевых сегментов отечественного
рынка
Создать механизмы формирования,
финансирования, реализации
«сквозных» (от идеи до серийного
производства и утилизации) проектов
ЛНК нового поколения
Сформировать рынки
использования ЛНК нового
поколения в различных секторах
отечественной экономики на
основе мер государственного
регулирования и стимулирования
Обеспечить внедрение новых и совершенствование
существующих учебных программ по направлениям
деятельности технологической платформы,
подготовку специалистов и необходимого
кадрового резерва для предприятий, реализующих
мероприятия технологической платформы
Обеспечить взаимодействие разобщенных
компетенций участников российского рынка и
зарубежных компаний с целью реализации
международной кооперации
Задачи деятельности
ТП «Легкие и надежные конструкции»
6

7. • Грузовые системы для морской
транспортировки сжиженного и сжатого
природного газа;
• Стационарные и транспортируемые
криогенные топливные емкости морских и
речных судов.
Судостроение
Основные продуктовые
направления инновационных проектов создания ЛНК
• Крупногабаритные силовые конструкции
планера минимальной массы в т.ч. с
применением новых материалов;
• Новые технологии соединения разнородных
материалов (лазерная сварка и пр.);
• Активные системы управления нагрузками с
встроенными системами мониторинга
• Технологии электрического самолета
• Адаптивные аэродинамические
конструкции.
Авиация
Транспортное
машиностроение,
строительство
прочие
• Конструктивные элементы активных зон
перспективных энергетических реакторов;
• Облегченные высокопрочные конструкции и
модули для строительства АЭС;
• Радиационно-защитные конструкции для
ядерной энергетики;
• Конструктивные элементы газовых
центрифуг новых поколений.
Ядерная энергетика
Космос
• Топливные отсеки средств
выведения космических аппаратов;
• Силовые и корпусные элементы
ракет-носителей и космических
аппаратов;
• Выводимые в космос
крупногабаритные
трансформируемые конструкции
(рефлекторы, антенны и др.);
• Электромеханические системы
космических комплексов;
• Конструктивные элементы
пассивных систем
терморегулирования космических
аппаратов.
7
• Конструктивные и декоративные
элементы минимальной массы в
транспортном машиностроении и
строительстве;
• Оптимизация силовой конструкции
зданий и сооружений, в том числе
высотных и большепролетных;
• Активные системы управления
нагрузками.

8. Легкие надежные конструкции нового поколения - это:
Предметная область
ТП «Легкие и надежные конструкции»
8
► Использование новых конструкционных
материалов с улучшенными характеристиками.
► Применение передовых методов проектирования,
конструирования и моделирования работы
конструкций.
► Производство и эксплуатация легких конструкций с
качественно более высоким уровнем надежностных
характеристик.

9. Разработка базовых
конструкторско-
технологических
решений
Отраслевые
инновационные
проекты
Структура проектов
ТП «Легкие и надежные конструкции»
Содержание работы
Категория проектов
Мультидисциплинарные
исследовательские
проекты
Комплексные
межотраслевые
проекты
Создание научно-
технологического
базиса
Создание ЛНК целевого
назначения
9

10. Пилотные проекты, реализуемые в рамках ТП ЛНК
№ Тематика комплексных проектов Инициаторы и участники
Отраслевое применение
полученных результатов
1 Разработка базовых технологий
проектирования, конструирования и
производства емкостей для сжатых и
сжиженных газов на основе новых технологий
и материалов
ОАО «РКК «Энергия» ;
ФГУП «ЦНИИ им. акад. А.Н.Крылова»
Ракетно-космическая
промышленность,
судостроение,
нефтегазовый комплекс
2 Многоуровневое динамическое
моделирование композиционных и
гибридных конструкций и материалов
ОАО «РКК «Энергия», ОАО «Новатест»
(LMS),
Институт физики прочности и
материаловедения СО РАН
Аэрокосмическая
промышленность,
судостроение, энергетика,
нефтегазовый комплекс
3 Разработка и внедрение высокоэффективной
технологии активно-пассивного контроля
качества соединений, полученных методом
сварки трением с перемешиванием для
изготовления корпусных элементов
ОАО «РКК Энергия», Томский
Политехнический университет, Институт
физики прочности и материаловедения СО
РАН, Институт лазерных и сварочных
технологий СПбГПУ
Ракетно-космическая
промышленность,
авиа- и судостроение,
машиностроения
4 Создание и исследование крупногабаритных
конструкций преобразуемого объема (КПО),
использование технологии КПО при
формировании несущих конструкций
различных элементов наземного и
космического применения
ОАО «РКК Энергия», Институт
электросварки им. Е.О. Патона НАН
Украины, Институт физики прочности и
материаловедения СО РАН
Ракетно-космическая
промышленность,
производственные
технологии,
промышленное
строительство
5 Подготовка специалистов и повышение
квалификации по направлению
технологической платформы
ОАО «РКК Энергия», СколТех, МАИ, МАТИ
им. К.Э.Циолковского
Все отрасли
машиностроения
6 Школьно-вузовская образовательная
программа
ОАО «РКК Энергия», МАИ, Департамент
образования и науки, молодежи и спорта
Киева, Лицей информационных технологий
№ 79 Киева
Высшее проф.
образование,
отрасли машиностроения
10

11. Комплексный межотраслевой проект:
Разработка базовых технологий проектирования, конструирования
и производства емкостей для сжатых и сжиженных газов на основе
новых технологий и материалов
Направление 1:
Исследования хладостойких
и теплоизоляционных
материалов
Научно-технологический
базис создания
крупногабаритных
хладостойких и
высокопрочных ЛНК нового
поколения
Методики и конструктивные
решения для авиации,
нефтегазового комплекса,
промышленного строительства,
автотранспорта.
Технические требования к
разрабатываемым
материалам.
Основная продукция (отраслевые инновационные проекты)
Танкер LNG Танкер CNGТопливная емкостьРН
 Топливные баки
средств выведения.
 Грузовые емкости
танкеров LNG и CNG.
 Топливные баки
экологичных судов.
Направление 2:
Разработка методов
проектирования и
производства ЛНК
11

12. Комплексный межотраслевой проект:
Разработка базовых технологий проектирования, конструирования
и производства емкостей для сжатых и сжиженных газов на основе
новых технологий и материалов
Образована рабочая группа
12
РЕАЛИЗАЦИЯ ПРОЕКТА НАЧАЛАСЬ:
Разработаны предварительные рабочие
документы по проекту
Проведено совещание в ЦНИИ им. акад. А.Н.Крылова
по проекту. Протокол 11-12 сентября 2012г.
Разработаны и утверждены основные положения
межотраслевого комплексного проекта

13. Мультидисциплинарный исследовательский проект:
Многоуровневое динамическое моделирование композиционных и
гибридных конструкций и материалов
Рабочие нагрузки
Из измерений
Из моделирования (Multi-Body)
КЭ-модели
Finite Element / Boundary
Element / Multi-Body
Реакция
конструкции
Динамика и
прочность
Вибрация
Акустика
Долговечность
Модели испытаний
Modal Analysis / FRF Models
Hybrid
Synthesis
Гибридное моделирование: КЭ “модель черного ящика” замещается
“гибридной моделью” состоящей из:

14. Мультидисциплинарный исследовательский проект:
Многоуровневое динамическое моделирование композиционных и
гибридных конструкций и материалов
Разработка конструкции КА: напряжения, деформации, усталостные повреждения
• Сложности:
– Улучшение динамических характеристик
КА и носителя при действии различных
нагрузок: давление наддува, запуск ДУ,
тепловые нагрузки
– Спрогнозировать отклик и стабильность
конструкции
– Спрогнозировать напряжения,
деформации и ресурс
• Решение:
– LMS Samtech Field и Mecano
– LMS VL structures and durability
• Выгоды:
– Единые платформа/процессы для сборки
моделей, прогнозирования отклика и
оптимизации конструкции

15. Мультидисциплинарный исследовательский проект:
Многоуровневое динамическое моделирование композиционных и
гибридных конструкций и материалов
Термомеханический анализ Cложности
 Термомеханический анализ камер сгорания,
трубопроводов, клапанов и насосов…
 Термомеханический детальный анализ
конструкций, сопел ДУ, …
 Тепловой анализ отдельных компонентов
Решение
 SAMCEF Mecano для термомеханического
анализа
Выгоды:
 Единая платформа моделирования для анализа
всевозможных линейных и нелинейных аспектов
в связанных задачах теплового и прочностного
анализа
 Анализ статических, динамических и
установившихся процессов
 Для металлических и композиционных
конструкций
 Включая продвинутые возможности оптимизации

16. 24-25.09.2012 проведено совещание рабочей
группы проекта по динамическому
моделированию в компании LMS (Бельгия).
Мультидисциплинарный исследовательский проект:
Многоуровневое динамическое моделирование композиционных и
гибридных конструкций и материалов
22 мая 2012 г. проведено совещание с участием
представителей ИФПМ СО РАН, СколТех, ОАО
«Новатест» и компании LMS (Бельгия) о проекте по
динамическому моделированию
16
РЕАЛИЗАЦИЯ ПРОЕКТА НАЧАЛАСЬ:
Образована рабочая группа по проекту
3-4 сентября 2012 г. в Институте физики прочности
и материаловедения СО РАН проведено
совещание участников проекта по динамическому
моделированию.

17. Комплексный межотраслевой проект:
Разработка и внедрение высокоэффективной технологии активно-
пассивного контроля качества соединений полученных методом
сварки трением с перемешиванием для изготовления корпусных
элементов
Основная продукция (отраслевые инновационные проекты)
Аэрокосмическая техника
нового поколения
Высокоскоростной
транспорт
Технологическое оборудование
для сварки алюминиевых сплавов
1 направление:
Исследования новых
технологий сварки методом
трения с перемешиванием
Научно-технологический
базис создания сложных
конструкций из
алюминиевых и алюминий-
литиевых сплавов методом
сварки трением с
перемешиванием
Технологическое оборудование для
контроля качества соединений
Технологический процесс
неразрушающего контроля соединений
полученных методом сварки трением с
перемешиванием
 Топливные баки
 Корпусные конструкции минимальной
массы аэрокосмического назначения.
 Силовые элементы транспортных
средств
2 направление:
Разработка технологического
оборудования активно-
пассивного контрля качества
сварных конструкций
17
Финансирование : 222 млн.руб., в т.ч.:
•110 млн.руб. – средства субсидии,
•112 млн.руб. – финансирование ОАО «РКК
«Энергия»

18. Проект принят и утвержден Министерством
образования и науки РФ
Комплексный межотраслевой проект:
Разработка и внедрение высокоэффективной технологии активно-
пассивного контроля качества соединений полученных методом
сварки трением с перемешиванием для изготовления корпусных
элементов
Подготовлен пакет документов и подана заявка на участите в
конкурсе по отбору организаций на право получения
субсидий на реализацию комплексных проектов на создание
высокотехнологичного производства по приоритетному
направлению развития науки, технологий и техники в
Российской Федерации по направлению «Транспортные и
космические системы»
18
РЕАЛИЗАЦИЯ ПРОЕКТА НАЧАЛАСЬ:
Образована рабочая группа по проекту

19. Комплексный межотраслевой проект: Разработка облегченных
высокопрочных строительных конструкций и модулей
(проект в стадии обсуждения)
Основная продукция (отраслевые инновационные проекты)
Высотное
строительство
Объекты транспортной
инфраструктуры
АЭС и объекты энергетики
модульной конструкции
1 направление:
Доводка наиболее зрелых технологий строительства,
строительных материалов и конструкций
2 направление:
Разработка новых материалов для облегченных
высокопрочных строительных конструкций и модулей
3 направление:
Проектно-конструкторское
 Доработка передовых технологий, обеспечивающих
скоростное модульное строительство.
 Проработка вопросов заводского производства
строительных конструкций, модулей и схем логистики.
 Разработка перспективных композиций бетонов с
повышенными эксплуатационными свойствами для
различных применений.
 Разработка новой арматурной стали и других материалов
для использования в арматуре облегченных
строительных конструкций.
 Разработка новых типовых строительных конструкций и
модулей, расчетные и экспериментальные исследования.
 Разработка принципиальных схем размещения
оборудования с учетом требований скоростного
индустриального строительства.
19

20. Межотраслевой инновационный проект:
Создание и исследование крупногабаритных конструкций
преобразуемого объема (КПО), использование технологии КПО
при формировании несущих конструкций различных элементов
наземного и космического применения
Основная продукция (отраслевые инновационные проекты)
Крупногабаритные
антенны
Агрегаты стыковки и элементы
точной электромеханики
Трансформируемые элементы и обитаемые
модули орбитальных станций и планетных баз
1 направление:
Исследование перспективных
металлических и
неметаллических материалов
2 направление:
Разработка конструктивно-
силовых схем крупногабаритных
космических конструкций
3 направление:
Разработка механизмов и
устройств развертывания и
стопорения
Научно-технологический
базис внедрения
инновационных легких и
надежных конструкций
нового поколения
20

21. Межотраслевой инновационный проект:
Создание и исследование крупногабаритных конструкций
преобразуемого объема (КПО), использование технологии КПО при
формировании несущих конструкций различных элементов наземного
и космического применения
16 ноября 2012 г. проведено совещание в Институте
электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины
21
СТАРТ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОЕКТА:
Образована рабочая группа по проекту

22. Комплексный межотраслевой проект:
Подготовка специалистов и повышение квалификации по
направлению технологической платформы
1 направление:
Решение задач информационно-методического
обеспечения подготовки инженерных кадров
путем развития материально-технической базы
высших технических учебных заведений.
2 направление:
Подготовка инженерных кадров, в полной мере
освоивших цифровые технологии
проектирования и анализа сложных
конструкций.
3 направление:
Повышение эффективности научных исследований
проводимых в инженерных ВУЗах,
совершенствование организации научной
деятельности технических вузов с учетом
потребностей экономики, развитие опытно -
экспериментальной и производственной базы
технических университетов.
22

23. 23
Направления прикладных исследований центра
«Передовые конструкции, технологии и материалы»
1. Разработка материалов (в т.ч. композиционных), покрытий и конструкций с возможностью
адаптации к внешним воздействиям (силовым, температурным, частотным и пр.);
2. Разработка технологий неразъемных соединений, в том числе сварки современных
металлических сплавов и композиций, включая слоистые материалы;
3. Разработка комплексных методов сбора данных по технологической и эксплуатационной
повреждаемости конструкций с целью формирования на их основе интегрированных баз
данных, определение остаточного ресурса конструкций, в том числе для материалов с
плакированными слоями и защитными покрытиями;
4. Обеспечения безопасности, эффективности и эксплуатационной технологичности
конструкций из композиционных материалов на основе конструктивно-технологических
способов ;
5. Разработка методологии расчетного определения уровня безопасности конструкций,
учитывающей многофакторные сочетания вероятных повреждений на основе анализа (в
реальном времени) комплексной базы данных, по результатам мониторинга конструкции в
условиях производства и эксплуатации и обеспечивающей возможность прогноза прочности и
ресурса
6. Разработка на основе физико-механических и химических моделей инструментария для
создания электронной (цифровой) модели конструкции и оборудования и нового
поколения систем автоматизированного проектирования с применением CALS технологий;
7. Разработка математических моделей, численных методов и оборудования для
мониторинга состояния конструкций и оценки безопасности их эксплуатации

24. Образовательные программы центра
«Передовые конструкции, технологии и
материалы»
1. Физическая механика структурно-неоднородных материалов на
металлической, керамической и полимерной основе, методы их получения и
оптимизации их структурного состояния.
2. Физика, химия, механика низкоразмерных материалов.
3. Трибоника, трение и износ в ответственных узлах сложных конструкций.
4. Физические, химические и механические методы исследования и
испытания материалов и конструкций.
5. Технологии промышленного производства конструкций из
композиционных материалов, включая методы прототипирования,
неразрушающего контроля и математического моделирования
6. Информационные технологии и математические методы
моделирования поведения материалов и конструкций в условиях
эксплуатации с учётом влияния климатических факторов при статических,
динамических, усталостных и сверхнормативных нагрузках, в том числе с
применением вероятностных методов.
24

25. Комплексный межотраслевой проект:
Подготовка специалистов и повышение квалификации по направлению
технологической платформы
14 мая и 22 июня 2012 г. проведены совещания с
участием руководителей МАТИ и МАИ об участии в
образовательном проекте
25
СТАРТ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОЕКТА:
Образована рабочая группа образовательного
проекта
4 сентября 2012 г. проведено совещание в Томском
политехническом университете
Проведена серия совещаний в СколТехе по
образовательным проектам

26. Ожидаемые результаты
деятельности ТП «Легкие и надежные конструкции»
Существенное повышение
конкурентоспособности отечественной
машиностроительной продукции на внутреннем и
внешнем рынках.
Создание технологического базиса для
реализации приоритетных проектов создания
перспективных образцов вооружения и военной
техники.
Увеличение доли высокотехнологичной
продукции в российском экспорте.
Создание дополнительного числа рабочих мест в
высокотехнологичных секторах российской
экономики.
Отработка механизмов и процедур разработки и
реализации межотраслевых исследовательских и
производственных проектов.
26

27. Организационная структура Технологической платформы «
Легкие и надежные конструкции» (проект)
Общее собрание участников Технологической платформы
Председатель Технологической платформы
Руководящий комитет Технологической платформы
Научно-технические советы
Авиация
Космос
Судостроение
Ядерная энергетика
Гражданский сектор
(строительство,
биомедицина, ортопедия,
спорт)
Правление (Бюро)
Секретариат
Экспертныесоветы
Наблюдательныйсовет
Контактная группа по взаимодействию
с государственными органами
(министерства и ведомства)
Контактная группа взаимодействию с
международными ТП
Контактная группа по взаимодействию
с российскими ТП
Контактная группа по взаимодействию
с исследовательскими центрами и
инновационными территориальными
кластерами
Рабочие группы
По Стратегической программе
исследований
По прогнозированию и аналитике
По образованию и кадрам
По формированию комплексных
проектов
По реализации и внедрению
передовых технологий
Совет по взаимодействию с
государственными
академиями
Некоммерческое партнерство
Исполнительная дирекция
27

28. Задачи ТП «Легкие и надежные конструкции» на 2013 год
• Проведение учредительной конференции ТП и организация Наблюдательного совета
(после регистрации ТП).
• Проведение мероприятий, направленных на формирование ТП и ее институализацию.
• Учреждение Некоммерческого партнерства ТП.
• Взаимодействие с потенциальными участниками ТП, подготовка и подписание
соглашений о взаимодействии. Увеличение состава участников ТП до 100.
• Привлечение к участию в деятельности ТП не менее 10 иностранных организаций.
• Разработка и утверждение комплексных и отраслевых проектов ТП.
• Формирование Стратегической программы исследований ТП.
• Разработка и утверждение Дорожной карты ТП.
• Формирование коммуникационных площадок ТП.
• Создание и развитие интернет-портала ТП.
• Разработка и начало реализации программ обучения.
• Разработка предложений, направленных на совершенствование регулирования в
научно-технологической и инновационной сфере.
• Развитие взаимодействия ТП с государством
• Развитие международного сотрудничества
• Развитие взаимодействия с инновационными территориальными кластерами 28