Дисертацію присвячено розробці теоретичних основ створення пасивної електродинамічної космічної тросової системи для відведення об'єктів космічного сміття з низьких навколоземних орбіт шляхом визначення основних закономірностей руху системи з урахуванням зміни параметрів навколоземного середовища. Розроблено математичну модель взаємодії пасивної електродинамічної космічної тросової системи з навколишнім середовищем, що забезпечує проведення аналітичних досліджень динаміки і дозволяє проводити розрахунки значень ключових проектних параметрів системи. Розроблено метод визначення критичних параметрів пасивної електродинамічної космічної тросової системи з урахуванням різних температурних режимів функціонування. Розроблено класифікатор конструктивних схем електродинамічних космічних тросових систем. Розроблено математичні моделі динаміки системи, що дозволяють розраховувати орбітальний і відносний рух системи з урахуванням змінності моменту амперових сил при орбітальному русі. Розроблено алгоритм розрахунку часу відведення космічних об'єктів залежно від маси космічного об'єкту, параметрів троса системи та параметрів початкової орбіти. Визначено межі ефективної застосування пасивних електродинамічних космічних тросових систем як систем відведення. Розроблено методи та інформаційні технології вибору проектних параметрів пасивної електродинамічної космічної тросової системи.^UThe thesis is devoted to the development of theoretical bases of making of passive electrodynamic space tethered system for deorbit of space debris objects from low near-Earth orbits by determining the basic laws of the system motion taking into account change of environment parameters. A mathematical model of the interaction of a passive electrodynamic space tethered system with the near-Earth environment has been developed, which provides analytical research on dynamics of the system and allows computation the values of the key design parameters of the system. A method for determining the critical parameters of a passive electrodynamic space tethered system taking into account different temperature modes of operation has been developed. The classifier of electrodynamic space tether system constructive schemes has been developed. A mathematical model of system dynamics has been developed, which allow computation the orbital and relative motion of the system taking into account the variability of the moment of ampere forces during orbital motion. An algorithm for computation the deorbit time for space objects depending on the space object mass, tether parameters and parameters of the initial orbit has been developed. The scopes of effective applying of passive electrodynamic space tethered systems as deorbit systems are determined. Methods and information technologies for selecting design parameters of the passive electrodynamic space tethered system have been developed.

Дисертацію присвячено порівнянню процесів замулення, що відбуваються в близькими за характеристиками водоймах, обраному прототипі шляхом розробки інформаційної технології оцінки замулення великих штучних водосховищ. Iнформаційна технологія розроблена на основі методу аналогії, пов'язаної з розробкою системи критеріїв аналогії, інформаційних моделей замулення та відповідних оцінок замулення водосховищ Дніпровського каскаду. Виконано оцінку об'єму замулення водосховищ Дніпровського каскаду. Оцінки процесів замулення штучних водосховищ є актуальними, мають практичне значення і були використані при розробці концепції та методологічних аспектів відносно відстеження техногенної безпеки м. Дніпро.^UThe dissertation is devoted to the problem of development of information technology of siltation assessment of large artificial reservoirs on the basis of analogy method, connected with development of system of analogy criteria, siltation information model and corresponding siltation assessments of reservoirs of Dnieper cascade.Analysis and generalization of the results of information analysis of the properties of artificial reservoirs allowed the author to formulate for the first time the task of comparative analysis of models of artificial reservoir-prototype and artificial reservoir-analogue, to give a theoretical justification and quantitative description of such analysis. and pace.On this basis, the basic ideas about the composition of the data necessary for the formation of a cluster of criteria and further analysis of the possibility of estimating the volume of sediments in the reservoir-analogue based on information about the processes of siltation in the reservoir-prototype. Comparison of the results obtained on the basis of these approaches to the estimation of siltation volumes with the data of direct measurements is the basis for verification of the results obtained in this work, which confirms their reliability.The estimation of volumes of siltation of reservoirs of the Dnieper cascade is executed. Estimates of siltation processes of artificial reservoirs are relevant, have practical significance and were used in the development of the Concept and methodological aspects regarding the monitoring of technogenic safety of the Dnieper.The aim of the study. Improving the efficiency of assessment of siltation processes of artificial reservoirs by developing information technology for modeling their siltation using analogy methods. Research objectives:1. Develop a system of analogy criteria to compare the characteristics of the reservoir-prototype with reservoirs-analogues.2. To develop information technology for assessment of siltation of reservoirs.3. To substantiate the information technology for assessing the siltation of the reservoir-analogue on the basis of information about the siltation of the reservoir-prototype (standard), using the criteria of analogy.4. To carry out modeling of processes of siltation of artificial reservoirs of the Dnieper cascade with use of the developed information technology. Estimate the intensity of siltation of reservoirs of the Dnieper cascade.Object of research - processes of siltation of artificial reservoirs of the Dnieper cascade.The subject of research - models, methods and information technology for assessing the processes of siltation of large artificial reservoirs.Scientific novelty of the obtained results.The main results that determinescientific novelty of the dissertation:1. For the first time:-Developed information technology for research and calculation of siltation characteristics of artificial reservoirs, which in contrast to existing, in accordance with the needs of assessing the ecological status of reservoirs, describes the state of the prototype reservoir and allows converting this information into information about the unknown state of the analogue reservoir. information according to the developed algorithms in accordance with the requirements of end users.2. Improved:–Method of estimating the volume of sludge formation in large artificial reservoirs, which differs from the existing proposed system of complex criteria, combining quantitative assessment of the proximity of artificial reservoirs by the nature of siltation processes and expert assessment of weights of components of complex criteria, which allows comprehensive assessment prototype and analogue and to form requirements for the volume and composition of the primary data on the unknown state of the analogue reservoir required to convert information about the state of the prototype into information about the state of the analogue.3. Received further development:- method of analogy for assessing the state of the reservoir-analogue using information about the state of the reservoir-prototype, which gives more opportunities for its application.-Models and calculation algorithms based on the zonal approach to processing information about the state of reservoirs.The practical use of the scientific results obtained in the dissertation is evidenced by the relevant act of implementation.

Дисертацію присвячено розробці методичного забезпечення оптимізації на початковому етапі проектування програм керування рухом і основних характеристик твердопаливних ракетних об'єктів, які здійснюють польоти за балістичними і аеробалістичними траєкторіями.У рамках теорії оптимального управління сформульовано комплексну задачу спільної оптимізації проектних параметрів і програм керування рухом ракетного об'єкта. Отримав подальший розвиток підхід до формування програм керування рухом ракетного об'єкта у вигляді поліномів, що дозволило звести задачу теорії оптимального управління до більш простої задачі нелінійного математичного програмування. Для початкового етапу проектування розроблено комплекс математичних моделей для розрахунків габаритно-масових, енергетичних, аеродинамічних та балістичних характеристик, програм керування і параметрів руху ракетних об'єктів на різних ділянках польоту для балістичних і аеробалістичних траєкторій. Розроблено алгоритми реалізації різних методів спільної оптимізації проектних параметрів і програм керування ракетного об'єкта. Виконано оцінки точності та швидкодії детермінованих і випадкових методів оптимізації в автоматичному режимі. Детермінованим методом конфігурацій проведено оптимізацію типових конструктивно-компонувальних схем досліджуваних керованих ракетних об'єктів. Проведено дослідження залежності цільової функції дальності польоту від варіацій параметрів траєкторії і основних характеристик типових конструктивно-компонувальних схем керованих ракетних об'єктів.^UThe thesis is devoted to the development of a methodology for the initial design phase optimization of the motion control programs and basic characteristics of guided solid rockets that are capable of flying along ballistic and aeroballistic trajectories.A complex problem of optimizing the design parameters and motion control programs of guided rockets is formulated in the framework of the optimal control theory. An approach is proposed to forming rocket motion control programs in the form of polynomials, thus reducing the problem of the optimal control theory to a simpler problem of nonlinear mathematical programming. For the initial design phase, a package of mathematical modes is developed for the estimation of the dimensions, mass, and energy, and aerodynamic, and ballistic characteristics, motion control programs and trajectory parameters in different segments of ballistic and aeroballistic trajectories. Algorithms of implementation of various methods for the optimization of the design parameters and control programs of a guided rocket have been developed. The accuracy and speed of deterministic and random optimization methods in the automatic mode were estimated. The deterministic method of configurations was used to optimize of the typical composition-layout schemes of the investigated guided rockets. The dependence of the objective function on variations of the trajectory parameters and basic characteristics of typical composition-layout schemes of guided rockets was investigated.

Лапханов Е. О. Розробка методичних підходів для синтезу алгоритмів керування відведенням космічного апарата із застосуванням аеромагнітної системи відведення. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису.Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 151 «Автоматизація та комп'ютерно-інтегровані технології». – Інститут технічної механіки Національної академії наук України і Державного космічного агентства України, Дніпро, 2020.У дисертації вирішено наукове завдання розробки методичних підходів, щодо синтезу алгоритмів керування кутовою стабілізацією космічного апарата з аеродинамічно нестійким вітрильним елементом під час відведення з орбіти за допомогою нового класу гібридних засобів очищення навколоземного простору від об'єктів космічного сміття – аеромагнітних систем відведення.В першому розділі проведено аналітичне порівняння переваг та недоліків існуючих засобів відведення об'єктів космічного сміття з навколоземних орбіт. Сформовано класифікатор засобів відведення об'єктів космічного сміття за головними критеріями ефективності: швидкодією, надійністю при довготривалому застосуванні, витратами палива та (або) бортової енергії і ступеню практичного впровадження та застосування. Враховуючи певні обмеження застосування існуючих засобів відведення проведено обґрунтування розробки нових гібридних систем відведення об'єктів космічного сміття з навколоземних орбіт. Враховуючи аеродинамічну нестійкість плоских аеродинамічних елементів вітрильного типу, проведено обґрунтування розробки нового класу гібридних засобів відведення об'єктів космічного сміття – аеромагнітних систем відведення. В другому розділі представлено математичні моделі орбітального руху і кутового руху космічного апарата з аеромагнітною системою відведення. Представлено моделі збурень, що враховуються при дослідженні орбітального руху і кутового руху космічного апарата з аеромагнітною системою відведення. Показано доцільність врахування збурюючих прискорень сил плазмодинамічного гальмування в правих частинах рівнянь орбітального руху космічного апарата з аеромагнітною системою відведення, при дослідженні часу відведення.В третьому розділі проведено дослідження особливостей розробки функціональних схем системи керування космічного апарата з аеромагнітною системою відведення. Представлено узагальнену функціональну схему аеромагнітної системи відведення космічних апаратів з низьких навколоземних орбіт. Проведено дослідження особливостей розробки конструктивної схеми аеромагнітної системи відведення із застосуванням виконавчих органів з поворотними постійними магнітами. Розроблено методичні підходи, щодо синтезу алгоритмів керування кутовим рухом КА з аеромагнітною системою відведення при застосуванні виконавчих органів з поворотними постійними магнітами та при застосуванні електромагнітів (магнетторків). Проведено дослідження особливостей синтезу алгоритмів рухомого керування стабілізацією аеродинамічного елементу космічного апарата з аеромагнітною системою відведення при застосуванні електромагнітів (магнетторків). Із застосуванням критеріїв стійкості Ляпунова, методів інфінітезимального числення та мультиплікативних інтегралів Вольтера, принципів оптимальності Беллмана запропоновано критерії стійкості для аналізу стабілізації космічного апарата з аеромагнітною системою при застосуванні різних магнітних систем орієнтації. Сформовано критерії оптимального застосування аеромагнітних систем відведення, що полягають в мінімізації витрат бортової електричної енергії на здійснення грубої стабілізації космічного апарата оснащеного аеромагнітними системами відведення в довготривалих космічних місіях. Проведено аналітичне порівняння особливостей керування кутовою стабілізацією космічного апарата за допомогою виконавчих органів з поворотними постійними магнітами і електромагнітів. Виходячи із технічних особливостей таких магнітних органів керування кутовим рухом, розроблено відповідні методичні рекомендації вибору виконавчих органів з поворотними постійними магнітами або електромагнітів для різних космічних апаратів з аеромагнітними системами відведення.В четвертому розділі проведено дослідження відведення космічних апаратів класу «Січ» розробки ДП «КБ «Південне» з орбіт різної дислокації із застосуванням аеромагнітних систем відведення. Визначено внутрішні і зовнішні чинники, що впливають на ефективність застосування аеромагнітних систем відведення. Із врахуванням цих чинників сформовано методичні рекомендації аналізу доцільності застосування аеромагнітних систем відведення, що чітко окреслюють переваги застосування цих засобів боротьби із засміченням навколоземного простору в залежності від характеру певної космічної місії з відведення об'єктів космічного сміття.^ULaphanov E. O. Development of methodological approaches for the synthesis of control algorithms for spacecraft deorbiting with using an aeromagnetic deorbiting system. – Qualified scientific work on the rights of the manuscript.PhD thesis for the scientific degree of Philosophy Doctor in the specialty 151 "Automation and computer-integrated technologies". – Institute of Technical Mechanics of the National Academy of Sciences of Ukraine and the State Space Agency of Ukraine, Dnipro, 2020.The scientific task is the development of methodological approaches to the synthesis of control algorithms for a spacecraft angular stabilization equipped by aerodynamically unstable sailing element during deorbiting from orbit using a new class of hybrid means of cleaning near-Earth orbits from space debris – aeromagnetic deorbiting systems.The analytical comparison of the advantages and disadvantages of existing means of space debris deorbiting from Earth orbits has been caried out in the first section. A classifier of space debris deorbiting systems has been formed according to the main efficiency criteria: speed, reliability in long-term use, fuel and (or) onboard energy consumption and the degree of practical implementation and application. Given certain limitations in the use of existing means of deorbiting, the development of new hybrid systems for deorbiting of space debris from Earth orbits has been substantiated. Given the aerodynamic instability of flat aerodynamic elements of the sailing type, the rationale for the development of a new class of hybrid means of space debris deorbiting – aeromagnetic deorbiting systems.The mathematical models of orbital motion and angular motion of a spacecraft with an aeromagnetic deorbiting system are presented in the second section. Models of perturbations that are taken into account in the study of orbital motion and angular motion of a spacecraft with an aeromagnetic deorbiting system are presented in this section. The expediency of taking into account the perturbing accelerations of the plasmodynamic braking forces in the right parts of the equations of the orbital motion of a spacecraft with an aeromagnetic deorbiting system is shown in the study of the deorbiting time.In the third section, a study of the features of the development of functional schemes of the control system of a spacecraft with an aeromagnetic deorbiting system has been carried out. The generalized functional scheme of the aeromagnetic system for spacecraft deorbiting from low Earth orbits is presented. The research of features of aeromagnetic deorbiting system constructive scheme development with use of executive bodies with rotary permanent magnets is carried out. Methodical approaches to the development of algorithms for angular motion control of a spacecraft with an aeromagnetic deorbiting system in the use of executive bodies with rotating permanent magnets and in the use of electromagnets (magnetorquers) have been developed. The research of features of synthesis of mobile control algorithms for angular stabilization of an aerodynamic element of spacecraft with aeromagnetic deorbiting system at application of electromagnets (magnetorquers) is carried out. Using Lyapunov stability criteria, infinitesimal calculus methods and Voltaire multiplicative integrals, Bellman's optimality principles, stability criteria were developed for the analysis of stabilization of a spacecraft with an aeromagnetic deorbiting system using different magnetic orientation systems. Criteria for optimal use of aeromagnetic deorbiting systems are proposed, which are to minimize onboard electrical energy consumption for the rough stabilization of the spacecraft equiped by aeromagnetic deorbiting systems in long-term space missions. An analytical comparison of the control features of the angular stabilization of the spacecraft with using the executive bodies with rotating permanent magnets and electromagnets has been carried out. Based on the technical features of such magnetic control bodies of angular motion, the relevant guidelines for the selection of executive bodies with rotating permanent magnets or electromagnets for various spacecraft with aeromagnetic deorbiting systems have been developed.In the fourth section, a study of Sich-class spacecraft developed by the Design Office "Pivdenne" deorbiting from orbits of different dislocations using aeromagnetic deorbiting systems was carried out. Internal and external factors influencing the efficiency of aeromagnetic drainage systems are determined. Taking into account these factors, methodological recommendations for the analysis of the feasibility of aeromagnetic deorbiting systems have been developed, which clearly outline the advantages of using these means of combating debrising of near-Earth space depending on the nature of a space mission of deorbiting space debris.