1. ЛАЗЕРНЫЕ МОДУЛИ ДЛЯ СИСТЕМ
ЗАЖИГАНИЯ ЖИДКОСТНЫХ РАКЕТНЫХ
ДВИГАТЕЛЕЙ
Пункты форсайта:
• В8.4. Главная двигательная установка
• Ко8.Инновационные технологические
решения в области средств выведения и
ракетных двигателей, в том числе с использованием достижений в
области нанотехнологий
2. НАША ЦЕЛЬ
Создать
компанию-лидер на рынке модулей лазерного
зажигания, на первом этапе разработав и внедрив
лазерные модули в системы зажигания ракетных
двигателей,
которые разрабатываются при головной роли ГНЦ ФГУП «Центр
Келдыша» – ведущего предприятия в области ракетного
двигателестроения.
Инновационный Центр Сколково – наилучшая среда, создаваемая
государством, для коммерциализации разработок, созданных в
крупных организациях, в интересах этих организаций.
2
4. НАШ ПРОДУКТ И СФЕРЫ ПРИМЕНЕНИЯ
РАКЕТНЫЕ ДВИГАТЕЛИ
ГАЗОПОРШНЕВЫЕ ДВИГАТЕЛИ
ЛАЗЕРНЫЙ МОДУЛЬ ДЛЯ
СИСТЕМ ЗАЖИГАНИЯ
АВИАЦИОННЫЕ
ДВИГАТЕЛИ
АВТОМОБИЛЬНЫЕ
ДВИГАТЕЛИ
Возможные направления
диверсификации разработок в
области лазерных модулей
зажигания при головной роли
ГНЦ ФГУП «Центр Келдыша»
4
5. РЕШАЕМАЯ ПРОБЛЕМА
Производителями ракетных двигателей и ракет-носителей ведутся
работы по усовершенствованию двигателей для:
•повышения энергетических характеристик
•снижения массы
•возможности многократного включения и повторного использования
•возможности выбора оптимальных зон в камере сгорания для
воспламенения
Наиболее эффективное решение - лазерное зажигание
На пути внедрения стоит проблема – отсутствие
специализированных лазерных модулей,
обеспечивающих зажигание и выдерживающих значительные
вибрационные, ударные, тепловые, термоциклические нагрузки
(при криогенных температурах) по приемлемой цене
5
6. «ЦСКБ – Прогресс» - ведущий
производитель
ракет-носителей
ОАО «Кузнецов» – ведущий
производитель
ракетных двигателей
6
7. ЛАЗЕРНАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ
• Общий оборот рынка лазерной промышленности в 2011 году - $7,6B,
прирост 14% - $ 1 B.
• Сегмент рынка лазеров с накачкой ( Pump lasers ) $297 M - прирост 17%
крупнейшие игроки IPG Photonics (USA), Coherent (USA), Jenoptic
(Germany), Trumph (Germany).
• Основное ограничение развития рынка зажигания- отсутствие надежных и
недорогих лазерных модулей (снижение цены до 10 раз и повышение
надежности )
Серийный лазер
IPG Photonics
10 mJ - 100 ns
цена - $25
000
20 mJ – 2 ns
Экспериментальный образец
цена модуля -$50 000
серийный выпуск - $10 000
7
Экспериментальный
образец CTR
30 mJ – 2 ns
цена модуля
€ 50 000
8. КОНКУРИРУЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ ЗАЖИГАНИЯ
Лазерное
Электроискровое
Пиротехническое
Химическое
Снижения массы и размера
да
нет
да
нет
Многократный
запуск двигателя
да
да
нет
нет
Возможность выбора
оптимальных зон в камере
сгорания для воспламенения
да
нет
нет
нет
Стоимость комплекта
высокая
высокая
низкая
высокая
нет
есть
нет
нет
Электромагнитные помехи
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
НПО «Энергомаш» – ЖРД
ОАО «Кузнецов» – ЖРД
ОАО «КБХА» - ЖРД
Snecma ( Франция )- ЖРД
Aerojet (США) - ЖРД
8
«ЦСКБ – Прогресс» – РН
«ГКНПЦ Хруничева» – РН
Arianespace ( Франция) – РН
Boeing (США)- РН
Lockheed Martin (США) – РН
9. ЛАЗЕРНОЕ ЗАЖИГАНИЕ ДЛЯ РН «СОЮЗ»
2009
2010
2011
2012
до 2020 ( в год)
ВСЕГО ЗАПУСКОВ В
МИРЕ
78
74
84
90
110
ВСЕГО ЗАПУСКОВ В
РОССИИ
32
31
32
45
40
13
12
19
24
30
РН «СОЮЗ»
«ЦСКБ –
ПРОГРЕСС»
• На запуск РН «СОЮЗ» будет использоваться 32 или 64 лазерных
модуля по 1 или 2 на камеру сгорания
• Первый запуск модификации РН «СОЮЗ-2» с лазерным зажиганием
двигателей с космодрома «Восточный» в 2015 году
9
10. ЛАЗЕРНОЕ ЗАЖИГАНИЕ ДЛЯ РН «АНГАРА»
• Второй продукт - лазерный модуль для многократного лазерного
зажигания двигателя разгонного блока КВТК
• Первый запуск в 2018 году с космодрома «Восточный»
10
11. ИННОВАЦИИ
Диодные лазеры накачки на основе
фотонных кристаллов
•
•
•
Адаптация для условий
использования в ЖРД
снижение в разы стоимости 1 ватта энергии накачки
повышение эффективности и срока службы
снижение расходов на изготовление и эксплуатацию
Технологии микрочип-лазеров
•
•
уменьшение термического напряжения и наведенного лучепреломления
улучшение выходных характеристик лазера
11
12. ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ СОБСТВЕННОСТЬ
Сейчас:
•подана 1-я заявка на патент «Способ диагностики
работоспособности и очистки лазерной свечи зажигания
и устройство для его осуществления»
На 1 этапе проекта:
•Подача 2-й заявки на патент – модификация лазерного
модуля для использования в системах зажигания ЖРД
•Лицензионное соглашение на 3 патента США,
1 Европейский патент (Германия, Англия) и 1 патент
Тайваня на применения диодных лазеров с фотонными
кристаллами для лазерного зажигания
На 2 этапе проекта:
•Подача 2-х международных заявок по процедуре РСТ
12
13. БИЗНЕС-МОДЕЛЬ
Направления коммерциализации технологии :
•проведение заказных НИОКР по адаптации лазерных модулей
для систем зажигания и поставка образцов
•изготовление, тестирование и продажа лазерных модулей
зажигания
2014
2015
2016
2017
2018
1 500 000
21 600 000
42 200 000
77 800 000
16 900 000
500 000
3 000 000
3 000 000
3 000 000
4 500 000
19 200 000
28 800 000
64
18 000 000
96
36 000 000
Планируемые продажи (руб):
Выполнение заказных НИОКР по
лазерным системам зажигания
ЛМ для РД 107, 108 (РН Союз)
Количество (цена - 300 т. руб.)
ЛМ для РД 0146 (КВТК)
Количество (цена - 1500 т. руб.)
Системы зажигания и ЛМ для
газопоршневых двигателей
Количество (цена - 200 т. руб.)
-
9 600 000
-
32
9 000 000
12
-
-
6
2 000 000
13
10
24
10 000 000
50
38 400 000
128
4 000 000
36
20 000 000
100
14. ДОРОЖНАЯ КАРТА
1 этап: 17 761 769 руб.
4Q 2012
4Q 2012
2Q 2013
2Q 2013
1Q 2013
1Q 2013
ТЗ «КБХА»
Эскизный проект
КД, образцы
ТЗ «Энергомаш»
Сертиф. ISO9001
Прогр. испытаний
Патентные
исследования
Лицензия
на патенты
2-я заявка
на патент
3Q 2013
3Q 2013
Испытания
на камерах
сгорания
двигателей
РД107,
РД108
2 этап: 15 570 561 руб.
4Q 2013
4Q 2013
Программа
испытаний
1Q 2014
1Q 2014
2Q 2014
2Q 2014
Испытания в
модельной КС
Испытания в
РД0146
Программа
испытаний
Испытания в
маршевой КС
Испытания в
РД107,108
Заявка по PCT
Заявка по PCT
Договора с
Заказчиками
14
3Q 2014
3Q 2014
Анализ
результатов
испытаний
Доработка ЛМ
Эксплуатац.
Докумен тация
15. ФИНАНСОВАЯ МОДЕЛЬ
Финансирование, тыс. руб.:
Структура бюджета, %
График финансирования, руб.
Период
ФППИ
15 ноября 2012 года 15 ноября 2013 года
4 440 442
15 ноября 2013 года –
15 ноября 2014 года
Частный инвестор
-
Фонд Сколково
13 321 327
3 892 640
15
11 677 921
16. ПОЧЕМУ СКОЛКОВО ?
Поддержка при взаимодействии с
Роскосмосом, предприятиями
космической промышленности и
региональными администрациями
Мы уже пользуемся :
•налоговыми льготами
•услугами Центра Интеллектуальной
собственности
•услугами прототипирования
•услугами по оформлению виз и
приглашений для иностранных
специалистов
•услугами по бухгалтерскому учету
Возможности грантовой поддержки и
снижение рисков венчурных инвесторов
и акционеров
16
17. КОМАНДА
Дмитрий Цейтлин – CEO, учредитель, 20-летний опыт международного маркетинга и
бизнеса, венчурных инвестиций в технологические стартап компании и
коммерциализации технологий в России, Израиле и Германии
Сергей Ребров – Соучредитель, технический директор, д.т.н., начальник отдела
Центра Келдыша, автор 8 изобретений, более 100 научных публикаций, лауреат
Премии Правительства РФ в области науки и техники за 2002 год, 25-летний опыт
разработки энергетических систем для космоса (в том числе лазерных). Ведущий
эксперт в области лазерного зажигания для ракетных двигателей
Николай Леденцов – Соучредитель, научный консультант, чл.-корр. РАН, вед.
научный сотрудник ФТИ им. Иоффе, автор 19 патентов, 3 монографий, более 700
публикаций по полупроводниковой физики, оптоэлектронике и нанофотонике,
индекс Хирша – 60, опыт стартап компаний в Германии, России и Израиле
Виктор Голубев - аспирант Центра
Келдыша, специалист в области лазеров
и оптики
Никита Гордеев – Старший научный
сотрудник. Инст. Иоффе. к.ф.-м.н
Иннокентий Новиков - Старший научный
сотрудник. Инст. Иоффе. к.ф.-м.н.
Александр Шестаков – начальник отдела НИИ «Полюс»,
к.т.н., специалист в области твердотельных лазеров и
кристаллооптики.
Виталий Гутерман - главный конструктор КБХА, к.т.н. –
эксперт по лазерным системам космического
применения
Андрей Голиков - начальник сектора в Центре
Келдыша, д.т.н. по лазерам космического применения
Александр Шернин – стажер – исследователь МФТИ и
Роснано
17
18. НАША ЦЕЛЬ – СОЗДАТЬ КОМПАНИЮ – ЛИДЕР
НА РЫНКЕ ЛАЗЕРНОГО ЗАЖИГАНИЯ
Рынок лазеров и лазерных систем
$7,6B в 2011 году рост 14%
•
Диодные лазеры занимают 50% рынка
•
•
•
В основе изобретение проф. Ж.И.Алферова 1963 года
Сегмент лазеров с диодной накачкой - $297М прирост 14%
Перспективный рынок - лазерное зажигание
По данным LaserFocus World,2012
18
19. СИСТЕМЫ ЛАЗЕРНОГО ЗАЖИГАНИЯ
ГАЗОПОРШНЕВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
• К 2040 г потребление электроэнергии в мире вырастет на 80% *
• Существенный прирост производства электроэнергии за счет газа
• Установленные мощности газопоршневых электростанций в 2020 году
составят 40 GWT **
• Важная проблема – повышение эффективности газопоршневых
двигателей
• Возможное решение проблемы - замена электроискрового
зажигания на лазерное
ExxonMobil *
Department of Energy USA **
19
20. ПРОБЛЕМЫ ЭЛЕКТРОИСКРОВОГО ЗАЖИГАНИЯ
И РЕШЕНИЕ – ЛАЗЕРНАЯ СИСТЕМА ЗАЖИГАНИЯ
• Повышение эффективности достигается за счет повышения
давления в камере сгорания.
• Высокое давление в цилиндрах требует повышенного напряжения
в системе - более 40kV
• При повышении давления и напряжения снижается надежность
системы зажигания и ускоряется износ свечей
• Необходимость замены свечей (16-20 ) каждые 1000-2000 ч
• Не смотря на применение более прочных материалов (платина,
иридий), срок службы свечей все равно ограничен
ЛАЗЕРЫ МОГУТ РАБОТАТЬ 10 000 и БОЛЕЕ ЧАСОВ БЕЗ ЗАМЕНЫ
ПОТЕНЦИАЛЬНЫЙ РЫНОК ЛАЗЕРНЫХ СИСТЕМ ЗАЖИГАНАНИЯ
БОЛЕЕ $1B В 2020 Г.
20
21. ИСТОРИЯ ПРОЕКТА
РАЗВИТИЕ ТЕХНОЛОГИИ ЛАЗЕРОВ
Проект начат
Д.Цейтлиным и
Н.Леденцовым
Патентные заявки,
первые протипы
2001
2002
Получены патенты, смена
менеджмента, работа в
области применения
технологии в оптической
записи и проекционных
дисплеях
2006
Венчурное финансирование
фондом Русские Технологии –
2,6 млн. долл. Гранты
правительства Израиля
420 000 долл, испытания
потенциальными покупателями
Создана компания PBC Lasers Ltd.
Финансирование через Израильскую
систему инкубации грант 250 000
долл, патентование, прототипы,
испытания
2007
2003
2004
Создание PBC Lasers GmbH в
Германии, привлечение
инвестиций, стратегического
партнера и лицензирование для
применений технологии в
обработке материалов
2008
2010
21
2005
Создание компании
Спектралазер. Получение
статуса резидента
Сколково, новая команда,
бизнес план
2011
2012