Kosmik gəmilər üçün enerji təchizatı. Bort kosmik gəmi kompleksi üçün enerji təchizatı sistemi (RUB 160.00) Kosmik gəmi üçün enerji təchizatı sisteminin dizaynı

İxtira kosmik enerji sahəsinə, xüsusən də kosmik gəmilər (SC) üçün bortda enerji təchizatı sistemlərinə aiddir. İxtiraya görə, kosmik gəminin enerji təchizatı sistemi günəş batareyası, gərginlik stabilizatoru, təkrar doldurulan batareya, həddindən artıq güc tənzimləyicisindən ibarətdir ki, burada günəş batareyasının gərginlik stabilizatoru və batareyanın boşaldılması cihazı ümumi transformatorlu körpü çeviricilərinin forması, şarj cihazının girişi transformatorun çıxış sarımına qoşulduqda, öz AC və ya DC çıxış gərginlik dərəcələri olan yük gücü cihazları transformatorun digər çıxış sarımlarına birləşdirilir və bir Günəş batareyası stabilizatoruna və batareyanın boşaldılması qurğusuna qoşulmuşdur. Texniki nəticə kosmik gəminin enerji təchizatı sisteminin imkanlarını genişləndirmək, çıxış gərginliyinin keyfiyyətini yaxşılaşdırmaq, inkişaf və istehsal xərclərini azaltmaq və sistemin işlənmə müddətini azaltmaqdır. 1 xəstə.

RF patenti üçün rəsmlər 2396666

Bu ixtira kosmik enerji sahəsinə, daha dəqiq desək, kosmik gəminin (SC) bort enerji təchizatı sistemlərinə (EPS) aiddir.

Günəş batareyasından, təkrar doldurulan batareyadan, habelə kosmik gəminin yüklənməsi, gərginliyin dəyişdirilməsi və sabitləşməsi üçün bu mənbələrin birgə işləməsini təmin edən elektron avadanlıq dəstindən ibarət kosmik gəmilərin enerji təchizatı sistemləri geniş şəkildə tanınır.

SEP-in taktiki və texniki xüsusiyyətləri və kosmik texnologiya üçün onlardan ən vacibi xüsusi gücdür, yəni. enerji təchizatı sistemi tərəfindən yaradılan gücün onun kütləsinə nisbəti (Pud=Psep/Msep) ilk növbədə istifadə olunan cərəyan mənbələrinin xüsusi kütlə xüsusiyyətlərindən asılıdır, həm də böyük ölçüdə PDS-nin qəbul edilmiş struktur diaqramından, formalaşmış mənbələrdən istifadə rejimlərini və onların potensialından istifadənin səmərəliliyini müəyyən edən PDS-nin elektron avadanlıqları kompleksi ilə.

Konstruktiv diaqramları olan məlum kosmik gəmilərin enerji təchizatı sistemləri var: yükdə DC gərginliyinin sabitləşdirilməsi (nominal dəyərin 0,5-1,0% dəqiqliyi ilə), günəş batareyasında gərginliyin sabitləşməsi, ondan enerjinin çıxarılmasını təmin edir. optimal əməliyyat nöqtəsi cərəyan-gərginlik xarakteristikası (volt-amper xüsusiyyətləri), həmçinin təkrar doldurulan batareyaların iş rejimləri üçün optimal idarəetmə alqoritmlərini həyata keçirir, bu da batareyaların orbitdə uzunmüddətli dövriyyəsi zamanı mümkün olan ən yüksək tutumlu parametrləri təmin etməyə imkan verir. Bu cür enerji təchizatı sistemlərinə misal olaraq biz geostasionar rabitə kosmik gəmisi üçün enerji təchizatı sisteminin layihəsini A TELEKOMUNİKASYON PEYKİ ÜÇÜN GÜCÜ məqaləsində təqdim edirik. L.Croci, P.Galantini, C.Marana (Avstriya, Qrazda keçirilən Avropa Kosmik Güc Konfransının materialları, 23-27 avqust 1993-cü il (ESA WPP-054, avqust 1993). Təklif olunmuş 5 kVt gücündə PDS 42 V gərginlik Günəş batareyasının gücündən istifadə səmərəliliyi 97%, batareyanın tutumundan istifadə səmərəliliyi 80% (kosmik gəminin 15 illik xidmət müddətinin sonunda).

PDS-nin struktur diaqramı günəş batareyasının hər biri öz şunt gərginlik stabilizatoru ilə tənzimlənən 16 hissəyə bölünməsini nəzərdə tutur və bölmələrin çıxışları ayırıcı diodlar vasitəsilə 42-ni saxlayan ümumi stabilləşdirilmiş avtobusa birləşdirilir. V ± 1%. Şunt stabilizatorları günəş batareyasının bölmələrində 42 V gərginliyi saxlayır və günəş batareyasının dizaynı 15 ilin sonunda cərəyan-gərginlik xarakteristikasının optimal işləmə nöqtəsi bu gərginliyə uyğun olması üçün aparılır.

Xarici enerji təchizatı sistemlərinin böyük əksəriyyəti və bir sıra yerli kosmik gəmilər, məsələn, HS-702, A-2100 (ABŞ), Spacebus-3000, 4000 (Qərbi Avropa), Sesat, "Express-AM", "Yamal" (Rusiya) və s.

"Günəş batareyasının gücünün həddindən artıq tənzimlənməsi ilə peyk enerji təchizatı sistemləri" məqaləsində, müəlliflər V.S həddindən artıq günəş batareyası enerji tənzimləyicisi olan enerji ötürücü sisteminin struktur diaqramı, uçuş ölçmələrinin nəticələrinə görə 5% -ə qədər artım təşkil edən "Express-A" geostasionar rabitə peykinə belə bir tənzimləmənin təsirini göstərir. çıxış batareya gücündə. Həddindən artıq günəş batareyası tənzimləyicisi olan sxemə görə, bir çox yerli kosmik gəmilərin enerji təchizatı sistemləri, məsələn, "Gals", "Express" geostasionar kosmik gəmisi, yüksək orbitli "Qlonass-M", aşağı orbitli "Gonets" kimi hazırlanmışdır. və s.

Müasir kosmik gəmilərin SEP-nin əldə edilmiş yüksək taktiki və texniki xüsusiyyətlərinə baxmayaraq, onların ümumi çatışmazlığı var - onlar universal deyil, istifadə dairəsini məhdudlaşdırır.

Məlumdur ki, müəyyən bir kosmik gəminin müxtəlif avadanlıqlarını gücləndirmək üçün vahidlərdən onlarla və yüzlərlə volta qədər bir neçə təchizatı gərginliyi tələb olunur, halbuki həyata keçirilən PDS-də bir reytinqə malik tək DC enerji təchizatı avtobusu formalaşır, məsələn , 27 V və ya 40 V, və ya 70 B və ya 100 B.

Avadanlıqların bir təchizatı gərginlik reytinqindən digərinə keçərkən, cari mənbələrin - günəş və təkrar doldurulan batareyaların - köklü şəkildə yenidən dizaynı və müvafiq vaxt və maliyyə xərcləri ilə yeni enerji təchizatı sistemini hazırlamaq lazımdır.

Bu çatışmazlıq xüsusilə müasir kosmik gəmi mühəndisliyində əsas istiqamət olan əsas versiya əsasında kosmik gəmilərin yeni modifikasiyalarının yaradılmasına təsir göstərir.

Sistemlərin digər çatışmazlığı kosmik gəminin göyərtəsində elektrik enerjisi istehlakçılarının aşağı səs-küy toxunulmazlığıdır. Bu, avadanlıqların güc avtobusları və cərəyan mənbələri arasında qalvanik əlaqənin olması ilə izah olunur. Buna görə, ani yük dalğalanmaları zamanı, məsələn, fərdi istehlakçılar işə salındıqda və ya söndürüldükdə, sözdə enerji təchizatı sisteminin ümumi çıxış avtobusunda gərginlik dalğalanmaları baş verir. cərəyan mənbələrinin daxili müqavimətində gərginliyin artması nəticəsində yaranan keçici proseslər.

Kosmik gəmilər üçün məlum enerji təchizatı sistemlərinin yuxarıda qeyd olunan çatışmazlıqlarını aradan qaldıran yeni struktur sxemi olan enerji təchizatı sistemi təklif olunur.

Təklif olunana ən yaxın texniki həll prototip olaraq seçilmiş RF patenti 2297706-a uyğun olaraq avtonom kosmik gəminin enerji təchizatı sistemidir.

Prototip yuxarıda müzakirə edilən analoqlarla eyni çatışmazlıqlara malikdir.

Təklif olunan ixtiranın məqsədi kosmik gəminin enerji təchizatı sisteminin imkanlarını genişləndirmək, çıxış gərginliyinin keyfiyyətini yaxşılaşdırmaq, inkişaf və istehsal xərclərini azaltmaq və sistemin inkişaf müddətini azaltmaqdır.

İddia edilən ixtiranın mahiyyəti çertyojla təsvir edilmişdir.

Enerji təchizatı sistemi günəş batareyası 1, akkumulyator 2, günəş batareyasının gərginlik stabilizatoru 3, akkumulyatorun boşaldılması qurğusu 4, batareya doldurucusu 5, həddindən artıq günəş batareyasının enerji tənzimləyicisindən 6, boşalma qurğularına 4 və girişləri ilə birləşdirilmişdir. şarj cihazı 5 və günəş batareyasının cərəyanı 7 və çıxış günəş batareyasının gərginlik stabilizatoru ilə 3.

Stabilizator 3 və boşaltma qurğusu 4 körpü çeviriciləri şəklində hazırlanır. Bu cür körpü çeviricilərinin təsviri, məsələn, məqalələrdə verilmişdir: "Rezonanslı keçid ilə yüksək tezlikli gərginlikli çeviricilər", müəllif A.V. "Power Supply" , M., 1993), The Series Connected Buck Boost Regülator For High Efficiency DC Voltage Regulation, müəllif Arthur G. Birchenough (NASA Technical Memorandumu 2003-212514, NASA Lewis Research Center, Cleveland, ON), həmçinin məqalədə GÜNƏŞ VƏ AKTARYALARDAN BORTA AVADANLIQLARIN QALVAN İZOLASYONU İLƏ MÜHÜR EDİLMƏYƏN GEOSTASİYON SC-NİN AVTOMATILAŞMA VƏ STABİLİZASİYA KOMPLEKSİNİN BLOK SƏHMƏSİ VƏ DÖVLƏ HƏLLLƏRİ Müəllif V.A.A.A.R.BATTERİESS ., Yaşov V.S., bax “Elektron və elektromexaniki sistemlər və cihazlar: Sat. "Polyus" SPC-nin elmi işləri. - Tomsk: MGP "RASKO" "Radio və Rabitə" nəşriyyatında, 2001, 568 s.

Stabilizatorun və boşaltma qurğusunun çıxış sarımları 9, 10 müvafiq olaraq onun əsas sarımları kimi ümumi transformatora 8 birləşdirilir. Günəş batareyası 1 stabilizatora 3 plus və minus avtobusları ilə, qeyd olunan cərəyan sensoru 7 isə avtobuslardan birində quraşdırılmışdır. Doldurucu 5 girişi ilə transformatorun 8 ikinci sarğısına 11, çıxışı ilə isə akkumulyatorun 2 müsbət və mənfi avtobuslarına qoşulur.

14-cü yüklərin 13-ü AC çıxış gərginlik dərəcələri ilə transformatorun 8-in ikincil sarğılarına 12, sabit cərəyanın 17-ci yüklərinin 16-sı isə öz gərginlik dərəcələri ilə transformator 8-in ikincil sarğılarına 15 birləşdirilir. güc qurğuları 18 yüklərin 19 DC və ya AC , transformatorun 8 ikinci sarımına 20 qoşulmuş əsas kimi seçilir və o, transformatorun 8 ikinci sarğı 20-də gərginliyi sabitləşdirmək üçün istifadə olunur. , cihaz 18 stabilizatora 3 və boşaltma qurğusuna 4 əks əlaqə ilə birləşdirilir.

Stabilizatorun 3 çıxış sarımında 9 dəyişən gərginliyin formalaşması onun idarəetmə dövrəsi 21 ilə təmin edilir ki, bu da müəyyən qanuna uyğun olaraq 22, 23 və 24, 25 tranzistorlarını cüt-cüt açır.

Bənzər bir şəkildə, 10 bitlik cihazın 4 çıxış sarımında müvafiq olaraq 26 tranzistor 27, 28 və 29, 30-dan ibarət idarəetmə sxemi ilə alternativ bir gərginlik yaradılır.

Həddindən artıq güc tənzimləyicisi 6, cərəyan sensorunun 7 oxunuşlarını və günəş batareyasındakı gərginliyi 1 nəzərə alaraq, stabilizatorun 3 tranzistorlarının açılış qanununu dəyişdirmək üçün düzəliş siqnalı istehsal edir ki, günəşdə bir gərginlik yaransın. günəş batareyasının cari gərginlik xarakteristikasının (I-V xarakteristikasının) optimal gərginliyinə bərabər batareya.

Enerji təchizatı sistemi aşağıdakı əsas rejimlərdə işləyir.

1. Günəş batareyasından yüklərin enerji təchizatı.

Günəş batareyasının gücü yüklər tərəfindən istehlak edilən ümumi gücdən çox olduqda, körpü stabilizatoru 3, cihazın 18 və stabilizatorun 3 əks əlaqəsindən istifadə edərək, transformatorun 8 ikincil sarımında 20 sabit bir gərginlik saxlayır. yükdə tələb olunan gərginlik dayanıqlığını təmin edir 19. Eyni zamanda, transformatorun ikincil sarğılarında 11, 12, 15 də sarğıların transformasiya nisbətlərini nəzərə alaraq sabit alternativ gərginliyi saxlayır. Batareya 2 tam doludur. Şarj cihazı 5 və boşalma 4 söndürülür, həddindən artıq tənzimləyici 6 söndürülür.

2. Batareyanı doldurun.

Batareyanı doldurmaq zərurəti yarandıqda, şarj cihazı 5 şarjı işə salmaq üçün siqnal yaradır və onu transformatorun 8 ikinci sarımından 11 dəyişən cərəyanı batareyanı doldurmaq üçün birbaşa cərəyana çevirməklə təmin edir. Şarj cihazını 5 yandırmaq üçün siqnal, günəş batareyasının həddindən artıq gücə nəzarət rejimində stabilizatoru 3 işə salan həddindən artıq tənzimləyicinin 6 girişinə də göndərilir. Batareyanın doldurulma cərəyanının böyüklüyü günəş batareyasının cərəyan-gərginlik xüsusiyyətlərinin optimal iş nöqtəsində gücü ilə yüklərin ümumi gücü arasındakı fərqlə müəyyən edilir. Boşaltma cihazı söndürülüb.

3. Akkumulyatordan yükə enerji təchizatı.

Bu rejim kosmik gəmi Yerin və ya Ayın kölgəsinə daxil olduqda, günəş panellərinin oriyentasiyasının itirilməsi ilə mümkün anomal vəziyyətlərdə və ya günəş panelləri büküldükdə kosmik gəmi orbitə buraxıldıqda formalaşır. Günəş panelinin çıxışı sıfırdır və yük batareyanın boşaldılması ilə qidalanır. Bu rejimdə, transformator 8-in ikincil sarğı 20-də gərginliyin sabitləşməsi birinci rejimə bənzər bir boşaltma cihazı ilə təmin edilir, 18-ci cihazdan Stabilizator 3-ə, həddindən artıq tənzimləyiciyə, şarj cihazı 5-ə əks əlaqə istifadə olunur.

4. Yük günəş batareyası və akkumulyatordan birgə qidalanır.

Rejim bütün qoşulmuş istehlakçıları qidalandırmaq üçün günəş batareyasının gücü yetərli olmadıqda, məsələn, pik yüklər işə salındıqda, orbitə düzəliş üçün kosmik gəmi manevrləri zamanı, kosmik gəminin orbitin kölgə sahələrindən daxil olması və çıxışı zamanı və s.

Bu rejimdə ifrat tənzimləyici 6 tərəfindən stabilizator 3, boşaltma qurğusundan 4 gələn siqnaldan sonra günəş batareyasının 1 həddindən artıq gücə nəzarət rejiminə keçir və yükləri gücləndirmək üçün çatışmayan güc boşaldılması ilə əlavə olunur. akkumulyator 2. Transformatorun 8 ikinci sarğı 20-də gərginliyin sabitləşməsi 18-ci cihazdan 4-cü bit qurğusuna əks əlaqədən istifadə edərək boşaltma qurğusu 4 tərəfindən təmin edilir.

Enerji təchizatı sistemi tam avtomatik işləyir.

Təklif olunan kosmik gəminin enerji təchizatı sistemi məlum sistemlərlə müqayisədə aşağıdakı üstünlüklərə malikdir:

çıxışda kosmik gəmilərin müxtəlif yüklərini gücləndirmək üçün tələb olunan sabit DC və ya AC gərginlik dərəcələrini təmin edir ki, bu da müxtəlif siniflərin kosmik gəmilərində və ya mövcud cihazların təkmilləşdirilməsi zamanı tətbiq imkanlarını genişləndirir;

azaldılmış müdaxilə səbəbindən yüklərə təchizatı gərginliyinin daha yüksək keyfiyyəti, çünki yük gücü avtobusları cərəyan mənbəyi avtobuslarından qalvanik olaraq (transformator vasitəsilə) təcrid olunur;

sistemin yüksək dərəcədə unifikasiyası təmin edilir və sistemin əsas komponentlərinə (günəş enerjisi və s. akkumulyator batareyaları, stabilizator, şarj və boşaltma cihazları),

cərəyan mənbələrinin gərginliyə görə müstəqil layihələndirilməsi və optimallaşdırılması, akkumulyatorların standart ölçülərinin, tək günəş batareyası generatorlarının seçilməsi və s. imkanlarını təmin edir;

Enerji təchizatı sisteminin yaradılması və istehsalı üçün vaxt və xərclər azalır.

Hal-hazırda SC "ISS" adına. M.F.Reshetnev” bir sıra əlaqədar müəssisələrlə birlikdə təklif olunan enerji təchizatı sistemini işləyib hazırlayır və cihazın fərdi laboratoriya komponentlərinin istehsalı davam edir. Körpü çeviricisinin ilk nümunələri 95-96,5% səmərəliliyə nail oldu.

Ərizəçiyə məlum olan patent məlumat materiallarından iddia edilən obyektin əlamətlər toplusuna oxşar əlamətlər toplusu aşkar edilməmişdir.

İDDİA

Müsbət və mənfi avtobusları ilə gərginlik stabilizatoruna qoşulmuş günəş batareyasından, əlavə və mənfi avtobuslarla şarj cihazının giriş və çıxışına qoşulmuş təkrar doldurulan batareyadan, günəş batareyasının həddindən artıq güc tənzimləyicisindən ibarət kosmik gəminin enerji təchizatı sistemi. girişləri ilə günəş batareyası ilə gərginlik stabilizatoru, batareyanın boşaldılması və doldurucu qurğuları arasında avtobuslardan birinə quraşdırılmış cərəyan sensoruna qoşulmuş və çıxış - günəş batareyasının gərginlik stabilizatoru ilə, gərginliyin olması ilə xarakterizə olunur. günəş batareyasının stabilizatoru və batareyanın boşaldılması cihazı ümumi transformatoru olan körpü çeviriciləri şəklində hazırlanır, bu halda şarj cihazının girişi transformatorun çıxış sarımına qoşulur və enerji cihazları yüklənir. öz AC və ya DC çıxış gərginlik dərəcələri transformatorun digər çıxış sarımlarına qoşulur və yük gücü cihazlarından biri günəş batareyası stabilizatoruna və batareyanın boşaldılması cihazına qoşulur.

İllüstrasiya müəllif hüququ SPL

Bir neçə onilliklər, hətta daha uzun sürən kosmik missiyalar yeni nəsil enerji mənbələri tələb edəcək. Köşə yazarı dizaynerlərin hansı variantları olduğunu anlamaq qərarına gəldi.

Enerji sistemi kosmik gəminin vacib komponentidir. Bu sistemlər son dərəcə etibarlı olmalı və çətin şəraitdə işləmək üçün nəzərdə tutulmalıdır.

Müasir mürəkkəb cihazlar getdikcə daha çox enerji tələb edir - onların enerji mənbələrinin gələcəyi necə görünür?

Orta müasir smartfon bir dəfə doldurulmaqla bir gün işləyə bilər. Və 38 il əvvəl buraxılmış Voyager zondu günəş sistemini artıq tərk edərək Yerə hələ də siqnallar ötürməkdədir.

Voyacerin kompüterləri saniyədə 81 min əməliyyat yerinə yetirmək qabiliyyətinə malikdir - lakin smartfon prosessoru yeddi min dəfə daha sürətli işləyir.

BBC Future saytında rus dilində digər məqalələr

Telefonu dizayn edərkən, əlbəttə ki, onun mütəmadi olaraq doldurulacağı və ən yaxın rozetkadan bir neçə milyon kilometr uzaqda olması ehtimalı azdır.

Plana görə, cari mənbədən yüz milyon kilometr aralıda yerləşdirilməli olan kosmik gəminin akkumulyatorunu doldurmaq mümkün olmayacaq - o, ya onilliklər ərzində işləmək üçün kifayət qədər tutumlu batareyaları bortunda daşıya bilməlidir. , ya da öz gücü ilə elektrik enerjisi istehsal edir.

Belə bir dizayn problemini həll etmək olduqca çətindir.

Bəzi bortda olan qurğular yalnız bəzən elektrik enerjisinə ehtiyac duyur, digərləri isə daim işləməlidir.

Qəbuledicilər və ötürücülər həmişə işə salınmalı, həmçinin pilotlu uçuş zamanı və ya pilotlu kosmik stansiyada, həmçinin həyat təminatı və işıqlandırma sistemləri işə salınmalıdır.

İllüstrasiya müəllif hüququ NASAŞəkil başlığı Voyager mühərrikləri ən müasir deyil, lakin 38 ildir uğurla xidmət edir

Doktor Rao Surampudi ABŞ-da Kaliforniya Texnologiya İnstitutunda Reaktiv Sürət Laboratoriyasında Enerji Texnologiyaları Proqramına rəhbərlik edir. 30 ildən artıqdır ki, o, NASA-nın müxtəlif nəqliyyat vasitələri üçün enerji təchizatı sistemləri hazırlayır.

Onun sözlərinə görə, enerji sistemi adətən kosmik gəminin ümumi kütləsinin təxminən 30%-ni təşkil edir. Üç əsas problemi həll edir:

elektrik enerjisi istehsalı

elektrik anbarı

güc paylanması

Sistemin bütün bu hissələri cihazın işləməsi üçün çox vacibdir. Onlar az çəkməli, davamlı olmalı və yüksək "enerji sıxlığına" sahib olmalıdırlar - yəni kifayət qədər kiçik həcmdən çox enerji istehsal etməlidirlər.

Bundan əlavə, onlar etibarlı olmalıdırlar, çünki qəzaları düzəltmək üçün bir insanı kosmosa göndərmək çox qeyri-mümkündür.

Sistem təkcə bütün ehtiyaclar üçün kifayət qədər enerji yaratmamalı, həm də bütün uçuş boyu bunu etməlidir - bu, onilliklər və gələcəkdə, bəlkə də əsrlər boyu davam edə bilər.

"Dizayn ömrü uzun olmalıdır - əgər bir şey xarab olarsa, onu düzəldəcək heç kim olmayacaq" dedi Surampudi, "Yupiterə uçuş beş ildən yeddi ilədək, Plutona isə 10 ildən çox vaxt aparır və günəşdən ayrılır. sistem, 20 ildən 30 yaşa qədərdir."

İllüstrasiya müəllif hüququ NASAŞəkil başlığı NASA-nın asteroidin əyilməsi missiyası sələflərindən daha səmərəli və davamlı olan yeni günəş enerjisindən istifadə edəcək.

Kosmik gəminin enerji sistemləri çox spesifik şərtlərə tabedir - onlar cazibə qüvvəsi olmadıqda, vakuumda, çox sıx radiasiyanın (ən çox adi elektron cihazları məhv edəcək) və həddindən artıq temperaturun təsiri altında işlək vəziyyətdə qalmalıdırlar.

"Əgər siz Veneraya ensəniz, çöldəki temperatur 460 dərəcə olacaq" deyir mütəxəssis "Və Yupiterə enərkən temperatur mənfi 150 olacaq."

Günəş sisteminin mərkəzinə doğru hərəkət edən avtomobillərin fotovoltaik panelləri tərəfindən toplanan enerji çatışmazlığı yoxdur.

Bu panellər yaşayış binalarının damlarında quraşdırılan günəş panellərindən bir qədər fərqli görünə bilər, lakin onlar daha yüksək səmərəliliklə işləyirlər.

Günəş yaxınlığında çox istidir və fotovoltaik panellər həddindən artıq istiləşə bilər. Bunun qarşısını almaq üçün panellər Günəşdən uzaqlaşdırılır.

Planet orbitində fotovoltaik panellər daha az səmərəlidir: daha az enerji istehsal edirlər, çünki vaxtaşırı planetin özü onları Günəşdən qoruyur. Belə vəziyyətlərdə etibarlı enerji saxlama sistemi lazımdır.

Atom həlli

Belə bir sistem 50 mindən çox şarj dövrünə tab gətirə bilən və 15 ildən çox işləyən nikel-hidrogen batareyaları əsasında qurula bilər.

Kosmosda işləməyən adi batareyalardan fərqli olaraq, bu batareyalar möhürlənmişdir və vakuumda normal fəaliyyət göstərə bilər.

Günəşdən uzaqlaşdıqca günəş radiasiyasının səviyyəsi təbii olaraq azalır: Yer üçün bu, hər kvadratmetrə 1374 vatt, Yupiter üçün 50, Pluton üçün isə kvadrat metrə cəmi bir vat təşkil edir.

Buna görə də, əgər cihaz Yupiterin orbitindən kənara uçursa, o zaman atom enerji sistemlərindən istifadə edir.

Bunlardan ən çox yayılmışı Voyager, Cassini və Curiosity rover zondlarında istifadə edilən radioizotop termoelektrik generatordur (RTG).

İllüstrasiya müəllif hüququ NASAŞəkil başlığı Təkmilləşdirilmiş radioizotop Stirling generatoru uzunmüddətli missiyalar üçün mümkün enerji mənbəyi kimi nəzərdən keçirilir.

Bu enerji təchizatının hərəkət edən hissələri yoxdur. Plutonium kimi radioaktiv izotopların parçalanmasından enerji istehsal edirlər. Onların xidmət müddəti 30 ildən çoxdur.

Əgər RTG-lərdən istifadə etmək mümkün deyilsə (məsələn, ekipajı radiasiyadan qorumaq üçün uçuş üçün çox kütləvi ekran lazımdırsa) və Günəşdən məsafə çox böyük olduğu üçün fotovoltaik panellər uyğun deyilsə, o zaman yanacaq elementlərindən istifadə etmək olar. .

Hidrogen-oksigen yanacaq elementləri Amerikanın Gemini və Apollon kosmik proqramlarında istifadə edilmişdir. Belə hüceyrələr doldurula bilməz, lakin onlar çoxlu enerji buraxırlar və bu prosesin əlavə məhsulu ekipajın daha sonra içə biləcəyi sudur.

NASA və Jet Propulsion Laboratoriyası daha güclü, enerji tutumlu və yüksək işləmə müddətinə malik kompakt sistemlər yaratmaq üçün çalışır.

Lakin yeni kosmik gəmilər getdikcə daha çox enerji tələb edir: onların bort sistemləri daim mürəkkəbləşir və çoxlu elektrik enerjisi istehlak edir.

Uzun uçuşlar üçün atom elektrik mühərrikindən istifadə edilə bilər

Bu, xüsusilə elektrik sürücüsündən istifadə edən gəmilər üçün doğrudur - məsələn, ilk dəfə 1998-ci ildə Deep Space 1 zondunda istifadə edilən və o vaxtdan bəri geniş şəkildə qəbul edilən ion hərəkəti.

Elektrik mühərrikləri adətən yüksək sürətlə yanacağın elektriklə sərbəst buraxılması ilə işləyir, lakin planetlərin maqnit sahələri ilə elektrodinamik qarşılıqlı təsir vasitəsilə avtomobili sürətləndirənlər də var.

Yerdəki enerji sistemlərinin əksəriyyəti kosmosda işləmək iqtidarında deyil. Buna görə də, istənilən yeni sxem kosmik gəmiyə quraşdırılmazdan əvvəl bir sıra ciddi sınaqlardan keçir.

NASA laboratoriyaları yeni cihazın işləməli olduğu çətin şərtləri yenidən yaradır: o, radiasiya ilə şüalanır və həddindən artıq temperatur dəyişikliklərinə məruz qalır.

Yeni sərhədlərə doğru

Gələcək uçuşların təkmilləşdirilmiş radioizotop Stirling generatorlarından istifadə etməsi mümkündür. Onlar RTG-lərə oxşar prinsip üzərində işləyirlər, lakin daha səmərəlidirlər.

Bundan əlavə, onlar çox kiçik ölçüdə edilə bilər - baxmayaraq ki, bu dizaynı daha da mürəkkəbləşdirir.

NASA-nın Yupiterin peyklərindən biri olan Avropaya planlaşdırdığı uçuş üçün də yeni batareyalar yaradılır. Onlar -80 ilə -100 dərəcə arasında olan temperaturda işləyə biləcəklər.

Dizaynerlərin hazırda üzərində işlədiyi yeni litium-ion batareyaları isə indikilərdən iki dəfə çox tutumlu olacaq. Onların köməyi ilə astronavtlar, məsələn, doldurulmaq üçün gəmiyə qayıtmazdan əvvəl Ayın səthində iki dəfə çox vaxt keçirə biləcəklər.

İllüstrasiya müəllif hüququ SPLŞəkil başlığı Belə yaşayış məntəqələrini enerji ilə təmin etmək üçün çox güman ki, yeni yanacaq növləri tələb olunacaq.

Aşağı işıq və aşağı temperatur şəraitində enerjini effektiv şəkildə toplaya bilən yeni günəş panelləri də layihələndirilir - bu, fotovoltaik panellərdəki cihazların Günəşdən daha uzağa uçmasına imkan verəcək.

Bəzi mərhələdə NASA Marsda və bəlkə də daha uzaq planetlərdə daimi baza yaratmaq niyyətindədir.

Belə yaşayış məntəqələrinin enerji sistemləri hazırda kosmosda istifadə olunanlardan qat-qat güclü olmalı və daha uzun müddət istismar üçün nəzərdə tutulmalıdır.

Ayda çoxlu helium-3 var - bu izotop Yerdə nadirdir və füzyon elektrik stansiyaları üçün ideal yanacaqdır. Lakin bu enerji mənbəyindən kosmik gəmilərdə istifadə etmək üçün termonüvə birləşməsinin kifayət qədər sabitliyinə nail olmaq hələ mümkün olmayıb.

Bundan əlavə, bu gün mövcud olan termonüvə reaktorları təyyarə anqarının yerini tutur və bu formada onlardan kosmik uçuşlar üçün istifadə etmək mümkün deyil.

Adi nüvə reaktorlarından - xüsusən də elektrik mühərriki olan avtomobillərdə və Aya və Marsa planlaşdırılan missiyalarda istifadə etmək mümkündürmü?

Bu halda, koloniya ayrıca elektrik enerjisi mənbəyi saxlamaq məcburiyyətində qalmayacaq - gəminin reaktoru öz rolunu oynaya bilər.

Uzun uçuşlar üçün atom elektrik mühərrikindən istifadə edilə bilər.

Surampudi deyir ki, "Asteroidin əyilmə missiyası asteroid ətrafında manevr etmək üçün kifayət qədər elektrik enerjisi təmin etmək üçün böyük günəş panelləri tələb edir," dedi.

Bununla belə, çətin ki, yaxın vaxtlarda nüvə enerjisi ilə işləyən kosmik gəmilər görəcəyik.

"Bu texnologiya hələ kifayət qədər yetkin deyil" deyə mütəxəssis izah edir.

Reaktorun kosmos uçuşunun sərtliyinə tab gətirə bilməsini təmin etmək üçün əlavə ciddi sınaqlara ehtiyac var.

Bütün bu təkmil enerji sistemləri kosmik gəmilərə daha uzun müddət işləməyə və daha uzun məsafələrə uçmağa imkan verəcək - lakin onlar hələ inkişafın ilkin mərhələsindədirlər.

Sınaqlar uğurla başa çatdıqdan sonra bu cür sistemlər Marsa və ondan kənara uçuşların məcburi komponentinə çevriləcək.

Saytda oxuya bilərsiniz.

Giriş

enerji təchizatı günəş batareyası sahəsi

Hazırda respublikanın elmi-texniki potensialının strateji inkişafının prioritet istiqamətlərindən biri kosmik sənayenin yaradılmasıdır. Bu məqsədlə 2007-ci ildə Qazaxıstanda Milli Kosmos Agentliyi (Kazkosmos) yaradılmışdır ki, onun fəaliyyəti ilk növbədə ölkənin sosial-iqtisadi inkişafı maraqları naminə məqsədyönlü kosmik texnologiyaların hazırlanması və həyata keçirilməsinə və kosmik elmin inkişafına yönəlmişdir. .

Kazkosmosda elmi kosmik tədqiqatlar əsasən dörd elmi-tədqiqat institutunu özündə birləşdirən Milli Kosmik Tədqiqatlar və Texnologiyalar Mərkəzi ASC-də (NTSKIT ASC) aparılır: Astrofizika İnstitutu. V.G. Fesenkova, İonosfer İnstitutu, Kosmik Tədqiqatlar İnstitutu, Kosmik Mühəndislik və Texnologiya İnstitutu. "NTSKIT" ASC böyük eksperimental bazaya malikdir: təsdiq edilmiş prioritetlərə uyğun olaraq kosmik fəaliyyət sahəsində fundamental və tətbiqi elmi tədqiqatların aparılması üçün müasir ölçmə avadanlıqları, sınaq meydançaları, rəsədxanalar, elmi mərkəzlər.

“Milli Kosmik Tədqiqatlar və Texnologiyalar Mərkəzi” Səhmdar Cəmiyyəti “NTSKİT” ASC Azərbaycan Respublikası Hökumətinin Fərmanı əsasında “Astrofizika Tədqiqatları Mərkəzi” Respublika Dövlət Müəssisəsinin və onun törəmə müəssisələrinin yenidən təşkili yolu ilə yaradılmışdır. Qazaxıstan Respublikası 22 yanvar 2008-ci il tarixli 38 nömrəli.

Səhmdar cəmiyyətin əsas fəaliyyətinin predmeti kosmik tədqiqatlar və texnologiya sahəsində elmi-tədqiqat, təcrübə-konstruktor, istehsalat və təsərrüfat fəaliyyətinin həyata keçirilməsidir.

Hər bir kosmik gəminin ilk növbədə onun istismar xüsusiyyətlərini, etibarlılığını, xidmət müddətini və iqtisadi səmərəliliyini müəyyən edən ən vacib bort sistemlərindən biri enerji təchizatı sistemidir. Buna görə də kosmik gəmilərin enerji təchizatı sistemlərinin işlənib hazırlanması, tədqiqi və yaradılması problemləri mühüm əhəmiyyət kəsb edir.

Hər hansı bir kosmik gəminin (SC) uçuş idarəetmə proseslərinin avtomatlaşdırılması elektrik enerjisi olmadan ağlasığmazdır. Elektrik enerjisi kosmik gəminin cihaz və avadanlığının bütün elementlərini (hərəkət qrupu, idarəetmə vasitələri, rabitə sistemləri, cihaz, istilik və s.) idarə etmək üçün istifadə olunur.

Ümumiyyətlə, enerji təchizatı sistemi enerji istehsal edir, onu çevirir və tənzimləyir, tələbatın ən yüksək olduğu dövrlər və ya kölgə əməliyyatları üçün saxlayır və bütün kosmik gəmidə paylayır. Enerji təchizatı alt sistemi həmçinin gərginliyi çevirə və tənzimləyə və ya bir sıra gərginlik səviyyələrini təmin edə bilər. Avadanlıqları tez-tez açır və söndürür və etibarlılığı artırmaq üçün qısa qapanmadan qoruyur və nasazlıqları təcrid edir. Alt sistemin dizaynı günəş panellərinin deqradasiyasına səbəb olan kosmik radiasiyadan təsirlənir. Kimyəvi batareyanın ömrü çox vaxt kosmik gəminin ömrünü məhdudlaşdırır.

Mövcud problemlər kosmik enerji mənbələrinin işləmə xüsusiyyətlərinin öyrənilməsidir. Kosmosun öyrənilməsi və tədqiqi müxtəlif məqsədlər üçün kosmik aparatların hazırlanmasını və yaradılmasını tələb edir. Hal-hazırda avtomatik pilotsuz kosmik gəmilər qlobal rabitə, televiziya, naviqasiya və geodeziya sisteminin formalaşdırılması, məlumatların ötürülməsi, hava şəraitinin və Yerin təbii ehtiyatlarının öyrənilməsi, habelə kosmosun dərinlikdə tədqiqi üçün ən çox istifadə olunur. Onları yaratmaq üçün cihazın kosmosda orientasiyasının düzgünlüyünə və orbital parametrlərin korreksiyasına dair çox ciddi tələbləri təmin etmək lazımdır və bu, kosmik gəmilərin enerji təchizatının artırılmasını tələb edir.

1. “NCIT” ASC haqqında ümumi məlumat

Diferensial korreksiya sistemləri və istehlakçı naviqasiya avadanlığı üçün aparat və proqram təminatının yaradılması üzrə tədqiqat və təkmilləşdirmə işlərinin aparılması.

Peyk naviqasiya texnologiyalarından və lazer diapazonundan istifadə etməklə iri miqyaslı 3D modelləşdirmə sistemi üçün obyekt yönümlü modelləşdirmə və proqram təminatı və texniki vasitələrin hazırlanması.

Bort ölçmələrinin aparılması və məqsədyönlü elmi məlumatların və onların istismarı üçün proqram təminatının yığılması üçün elmi avadanlıqlar kompleksinin mühəndis modellərinin işlənib hazırlanması.

Qazaxıstan Respublikasında kosmik texnikanın inkişafının kompleks təhlili və proqnozlaşdırılması problemlərinin həlli üçün elmi, metodiki və proqram təminatının yaradılması.

Kosmik gəmilərin və alt sistemlərin proqram təminatının və riyazi dəstəyin və simulyasiya modellərinin yaradılması.

Mikropeyklərin cihazları, avadanlıqları, komponentləri və alt sistemlərinin eksperimental nümunələrinin işlənməsi.

Texniki tənzimləmə problemlərinin həlli üçün elmi-metodiki təminatın və normativ-texniki bazanın yaradılması.

Kosmik texnikanın işlənib hazırlanmasına, layihələndirilməsinə, yaradılmasına, istismarına, onun təhlükəsizliyinin təmin edilməsinə, uyğunluğunun qiymətləndirilməsinə və təsdiqinə dair tələblərin tənzimlənməsi.

“Qazaxıstan Respublikası Milli Kosmik Agentliyinin “Astrofizika Tədqiqatları Mərkəzi” Respublika Dövlət Müəssisəsinin və onun törəmə dövlət müəssisələrinin yenidən təşkili haqqında” Hökumətin 2008-ci il 22 yanvar tarixli 38 nömrəli qərarına əsasən “Astrofizika Mərkəzi” RSE Tədqiqatlar” və onun törəmə müəssisələri “İonosfer İnstitutu”, “Astrofizika İnstitutu” V.G. Fesenkov, "Kosmik Tədqiqatlar İnstitutu" birləşmə və nizamnamə kapitalında 100% dövlət iştirakıyla "Milli Kosmik Tədqiqatlar və Texnologiyalar Mərkəzi" səhmdar cəmiyyətinə çevrilmə yolu ilə yenidən təşkil edildi.

"NTSKIT" ASC-nin dövlət qeydiyyatı haqqında şəhadətnamə - No 93168-1910-AO, eyniləşdirmə No 080740009161, 16 iyul 2008-ci il, Qazaxıstan Respublikası Ədliyyə Nazirliyinin Almatı Ədliyyə Departamentində qeydiyyatdan keçmişdir.

.2 Təşkilatın ümumi xarakteristikası

“Milli Kosmik Tədqiqatlar və Texnologiyalar Mərkəzi” Səhmdar Cəmiyyəti 2008-ci il iyulun 16-da dövlət qeydiyyatına alınıb.

2004-cü ildən 2008-ci il iyulun 15-dək olan dövrdə NTsKIT qanuni olaraq Qazaxıstan Respublikası Hökumətinin Fərmanına uyğun olaraq yaradılmış “Astrofizika Tədqiqatları Mərkəzi” Respublika Dövlət Müəssisəsi (təsərrüfat idarəetmə hüququ ilə) olmuşdur. 5 mart 2004-cü il tarixli, 280 nömrəli "Qazaxıstan Respublikası Təhsil və Elm Nazirliyinin bəzi respublika dövlət müəssisələrini verir". RSE “Kosmik Tədqiqatlar İnstitutu”, “İonosfer İnstitutu” və “V.G. Fesenkov", dövlət müəssisələrinin törəmə müəssisələrinin hüquqi statusu verilmişdir.

Qazaxıstan Respublikası Hökumətinin 29 may 2007-ci il tarixli 438 nömrəli “Milli Kosmik Agentliyin Məsələləri” Qərarı ilə “Astrofizika Tədqiqatları Mərkəzi” RSE (təsərrüfat idarəçiliyi hüququ ilə) Kosmik Tədqiqatlar Mərkəzinin yurisdiksiyasına verilmişdir. Qazaxıstan Respublikasının Milli Kosmik Agentliyi.

Qazaxıstan SSR EA-nın Kosmik Tədqiqatlar İnstitutu Qazax SSR Nazirlər Kabinetinin 1991-ci il 12 avqust tarixli 470 nömrəli qərarına əsasən təşkil edilmişdir. İnstitutun yaradıcısı və ilk direktoru SSRİ Dövlət Mükafatı laureatı, Lenin, Qırmızı Əmək Bayrağı, “Parasat” ordenlərinin sahibi, Qazaxıstan Respublikası Milli Elmlər Akademiyasının akademiki Sultanqazin Umirzakdır. Maxmutoviç (1936 - 2005). 2011-ci ilin yanvar ayında İnstituta akademik U.M. Sultanqazina.

İnstitutun fəaliyyətinin mövzusu dövlət, sənaye, beynəlxalq proqram və layihələr çərçivəsində fundamental və tətbiqi tədqiqatların aparılması, o cümlədən Yerin məsafədən zondlanması (ERS), kosmik monitorinq sahəsində yerli və xarici fondların qrantları əsasında işlərin yerinə yetirilməsi olub. , coğrafi məlumat modelləşdirmə və kosmik materialşünaslıq.

Kosmik Tədqiqatlar İnstitutu, əsas təşkilat olaraq, "Mir" gəmisində Qazaxıstanın bütün dörd elmi tədqiqat və eksperiment proqramının hazırlanması və həyata keçirilməsində Qazaxıstan Respublikası Milli Elmlər Akademiyasının institutlarının və digər idarə təşkilatlarının tədqiqatlarını əlaqələndirirdi. kosmonavt T.O.Aubakirovun iştirakı ilə orbital kompleks. (1991) və kosmonavt T.A.Musabayevin iştirakı ilə. - (1994, 1998), Beynəlxalq Kosmik Stansiyanın göyərtəsində - kosmonavt T.A.Musabayevin iştirakı ilə (2001).

Akademik Ü.M. adına Kosmik Tədqiqatlar İnstitutu. Sultangazina törəmə məhdud məsuliyyətli ortaqlıq statusunda ayrıca hüquqi şəxs kimi NTsKIT ASC-nin bir hissəsi idi.

2014-cü ildənİnstitut və “NCIT” ASC-nin inzibati aparatı kadr tərkibini və elmi-tədqiqat sahələrini saxlayaraq vahid strukturda birləşdirildi.

1.3 "NCIT" ASC-nin fəaliyyət növləri

Tədqiqat fəaliyyətinin əlaqələndirilməsi, dəstəklənməsi və həyata keçirilməsi. Fundamental və tətbiqi kosmik tədqiqatlar

Elmi tədqiqatların əsas istiqamətlərinin və planlarının formalaşdırılması, başa çatdırılmış elmi tədqiqatların Qazaxıstan Respublikasının Milli Kosmik Agentliyinə təqdim edilməsi;

elmi təşkilatların elmi və elmi-texniki fəaliyyətə dair illik hesabatlarına əsaslanan nəticə və tövsiyələrin Qazaxıstan Respublikasının Milli Kosmik Agentliyinə təqdim edilməsi;

Eksperimental layihələndirmə və istehsal-təsərrüfat fəaliyyətinin dəstəklənməsi və həyata keçirilməsi

Aerokosmik tədqiqat metodları əsasında coğrafi informasiya sistemlərinin yaradılması;

Kosmosdan yerin məsafədən zondlanması məlumatlarının qəbulu, emalı, paylanması, ekvivalent mübadiləsi və satışı;

Müxtəlif təyinatlı kosmik obyektlərin, kosmik rabitə sistemlərinin, naviqasiya və məsafədən zondlamanın hazırlanması və istismarı;

Mühəndislik və konsaltinq xidmətlərinin göstərilməsi

Marketinq tədqiqatlarının aparılması

İnnovativ fəaliyyətlərin həyata keçirilməsi

Qazaxıstan Respublikası Milli Kosmik Agentliyinin fəaliyyəti haqqında məlumat vermək və elmi nailiyyətləri təbliğ etmək

Elmin və kosmik texnologiyaların nailiyyətlərinin təbliği, təşkili. Beynəlxalq və respublika konqreslərinin, sessiyalarının, konfranslarının, seminarlarının, iclaslarının, sərgilərinin keçirilməsi; elmi jurnalların, əsərlərin və Qazaxıstan Respublikasının Milli Kosmik Agentliyinin fəaliyyəti haqqında məlumatların nəşri

Yüksək ixtisaslı elmi kadrların hazırlanması. Əqli Mülkiyyətin Mühafizəsi

Normativ və hüquqi sənədlərin hazırlanması

Kadrların tərkibi

Ümumilikdə - 450 ixtisaslı mütəxəssis və alim.

Onların arasında 27 elmlər doktoru, 73 elmlər namizədi, 2 akademik, 2 müxbir üzv və 3 elmlər doktoru var.

Mərkəzi quruluş

Yerin Uzaqdan Zondlanması Departamenti

Əsas tədqiqat sahələri:

Uzaqdan zondlama məlumatlarının qəbulu, arxivləşdirilməsi, emalı və nümayişi texnologiyalarının inkişafı. Yer səthindəki obyektlərin spektral xüsusiyyətlərinin öyrənilməsi, kənd təsərrüfatı torpaqlarının və ətraf mühitin kosmik monitorinqi, fövqəladə hallar (daşqınlar, daşqınlar, yanğınlar), müxtəlif spektral, fəzanın peyk məlumatlarının tematik şərhi sahəsində fundamental və tətbiqi elmi tədqiqatların aparılması. Uzaqdan zondlama və yer səthinin vəziyyəti haqqında uzunmüddətli məlumat seriyalarının təhlilinə əsaslanan müvəqqəti qətnamələr.

Sub-peyk tədqiqatlarının aparılması. Fövqəladə halların kosmik monitorinqi üçün sahəvi və regional situasiya mərkəzlərinin yaradılması.

Coğrafi məlumatların modelləşdirilməsi şöbəsi

Peyk şəkillərinin korreksiyası və peyk məlumatları əsasında atmosferin fiziki parametrlərinin hesablanması üçün qısadalğalı və istilik şüalarının atmosferə ötürülməsinin ədədi modellərinin işlənib hazırlanması.

Magistral boru kəmərlərində fövqəladə halların inkişafına təbii və texnogen amillərin təsir dərəcəsini müəyyən etmək üçün “risk təhlili”nin coğrafi məlumat modellərinin yaradılması.

Rəqəmsal fotoqrammetriyanın avtomatlaşdırılmış üsul və texnologiyalarının, məsafədən zondlama məlumatlarının interferometrik təhlili üçün metodların və hesablama alqoritmlərinin yaradılması.

Kosmik Material Elmləri və Alət Mühəndisliyi Bölməsi

Aerokosmik məqsədlər üçün konstruktiv və funksional materialların, habelə onlardan hazırlanan məhsulların istehsalı texnologiyalarının yaradılması.

Süni və təbii göy cisimlərinin dinamikasında qeyri-stasionar məsələlərin öyrənilməsi üçün keyfiyyət, analitik və ədədi üsulların işlənib hazırlanması.

Kosmik gəmilərin proqramlaşdırılmış hərəkətini təmin etmək üçün yeni riyazi modellərin və üsulların işlənib hazırlanması.

İnformasiya və Təhsilə Dəstək Departamenti (Astana)

Qazaxıstanın kosmik sənayesi üçün mütəxəssislərin ixtisasının artırılması və yenidən hazırlanmasının təşkili.

Kosmik Məlumatların Qəbul Mərkəzi (Almatı) və Kosmosun Kollektiv İstifadəsi üçün Elmi-Tədris Mərkəzi (Astana)

Aqua/MODIS, Terra/MODIS, SuomiNPP (ABŞ) kosmik gəmisindən peyk təsviri məlumatlarının müntəzəm qəbulu, arxivləşdirilməsi və emalı.

Beynəlxalq sertifikatı var.

DTOO "II" (İonosfer İnstitutu)

Fəaliyyət mövzusuDTOO "İonosfer İnstitutu" günəş-yer fizikası və geodinamika sahəsində fundamental, kəşfiyyat və tətbiqi tədqiqatlar aparır: ionosfer və geomaqnit sahəsi, kosmik hava, Yerə yaxın fəzanın radiasiya monitorinqi, yer-kosmos geodinamik və geofiziki monitorinqi. Qazaxıstanın yer qabığı, faydalı qazıntı yataqlarının proqnozlaşdırılması sisteminin yaradılması, geodeziya və kartoqrafiya.

DTOO "AFIF" (Fesenkov adına Astrofizika İnstitutu)

DTOO "İKTT" (Kosmik Mühəndislik və Texnologiya İnstitutu)

"Kosmik Mühəndislik və Texnologiyalar İnstitutu" Törəmə Məhdud Məsuliyyətli Cəmiyyəti(bundan sonra - DTOO "Kosmik Mühəndislik və Texnologiyalar İnstitutu") Qazaxıstan Respublikası Milli Kosmik Agentliyinin 17/08/2009-cu il tarixli 65/OD nömrəli əmri ilə yaradılmışdır.

DTOO "Kosmik Texnologiyalar və Texnologiyalar İnstitutu" 23 dekabr 2009-cu ildə qeydiyyata alınıb. Kosmik Texnologiyalar və Texnologiyalar İnstitutunun yeganə təsisçisi Milli Kosmik Tədqiqatlar və Texnologiyalar Mərkəzi Səhmdar Cəmiyyətidir.

2. Kosmik gəmilərin enerji təchizatı haqqında ümumi məlumat

Kosmik gəminin həndəsəsi, dizaynı, kütləsi və aktiv həyatı əsasən kosmik gəmilərin enerji təchizatı sistemi ilə müəyyən edilir. Enerji təchizatı sistemi və ya başqa bir şəkildə kosmik gəminin enerji təchizatı sistemi (PSS) adlandırılan kosmik gəminin digər sistemləri enerji ilə təmin edən sistemi ən vacib sistemlərdən biridir. Enerji təchizatı sisteminin uğursuzluğu bütün cihazın sıradan çıxmasına səbəb olur.

Enerji təchizatı sisteminə adətən aşağıdakılar daxildir: elektrik enerjisinin əsas və ikincil mənbəyi, çeviricilər, doldurucular və idarəetmə avtomatlaşdırılması.

İlkin enerji mənbələri

Əsas mənbələr kimi müxtəlif enerji generatorları istifadə olunur:

günəş panelləri;

kimyəvi cərəyan mənbələri:

batareyalar;

qalvanik hüceyrələr;

yanacaq hüceyrələri;

radioizotop enerji mənbələri;

nüvə reaktorları.

İlkin mənbəyə təkcə elektrik generatorunun özü deyil, həm də ona xidmət edən sistemlər, məsələn, günəş panelinin oriyentasiya sistemi daxildir.

Tez-tez enerji mənbələri, məsələn, kimyəvi batareya ilə günəş batareyası birləşdirilir.

Yanacaq hüceyrələri

Yanacaq hüceyrələri bir cüt günəş batareyası və kimyəvi batareya ilə müqayisədə yüksək çəki və ölçü xüsusiyyətlərinə və güc sıxlığına malikdir, həddindən artıq yüklərə davamlıdır, sabit gərginliyə malikdir və səssizdir. Bununla belə, onlar yanacaq tədarükü tələb edir, buna görə də bir neçə gündən 1-2 aya qədər kosmosda qalma müddəti olan cihazlarda istifadə olunur.

Hidrogen-oksigen yanacaq elementləri əsasən istifadə olunur, çünki hidrogen ən yüksək kalorili dəyəri təmin edir və əlavə olaraq reaksiya nəticəsində yaranan su pilotlu kosmik gəmilərdə istifadə edilə bilər. Yanacaq hüceyrələrinin normal işləməsini təmin etmək üçün reaksiya nəticəsində yaranan suyun və istiliyin çıxarılmasını təmin etmək lazımdır. Digər məhdudlaşdırıcı amil maye hidrogen və oksigenin nisbətən yüksək qiyməti və onların saxlanmasının çətinliyidir.

Radioizotop enerji mənbələri

Radioizotop enerji mənbələri əsasən aşağıdakı hallarda istifadə olunur:

uzun uçuş müddəti;

günəş radiasiya axınının az olduğu Günəş Sisteminin xarici bölgələrinə missiyalar;

yan skan radarı olan kəşfiyyat peykləri aşağı orbitlərə görə günəş panellərindən istifadə edə bilmir, lakin yüksək enerji tələbatına malikdir.

Elektrik təchizatı sisteminin avtomatlaşdırılması

Buraya elektrik stansiyasının işinə nəzarət etmək, həmçinin onun parametrlərinə nəzarət etmək üçün cihazlar daxildir. Tipik vəzifələr bunlardır: sistem parametrlərinin müəyyən edilmiş diapazonlarda saxlanılması: gərginlik, temperatur, təzyiq, iş rejimlərinin dəyişdirilməsi, məsələn, ehtiyat enerji mənbəyinə keçid; nasazlığın tanınması, enerji təchizatının fövqəladə mühafizəsi, xüsusən də cərəyanla; telemetriya üçün sistemin vəziyyəti haqqında məlumatın və astronavt konsoluna çatdırılması. Bəzi hallarda ya astronavtın konsolundan, ya da yerdən idarəetmə mərkəzindən əmrlərlə avtomatik idarəetmədən əl ilə idarəetməyə keçmək mümkündür.

.1 Günəş batareyalarının iş prinsipi və dizaynı

Günəş batareyası günəş batareyalarından ibarət gərginlik generatorlarına - günəş işığının enerjisini birbaşa elektrik enerjisinə çevirmək üçün cihazlara əsaslanır. FEP-in hərəkəti daxili fotoelektrik effektə əsaslanır, yəni. günəş işığının təsiri altında EMF-nin görünüşü haqqında.

Yarımkeçirici fotovoltaik çevirici (SPV) günəş radiasiyasının enerjisini birbaşa elektrik enerjisinə çevirən bir cihazdır. Fotovoltaik elementin iş prinsipi günəş işığının yarımkeçirici kristalla qarşılıqlı təsirinə əsaslanır, bu müddət ərzində fotonlar kristalda elektronları buraxırlar - elektrik yük daşıyıcıları. Sözdə p-n qovşağının təsiri altında xüsusi olaraq yaradılmış güclü elektrik sahəsi olan bölgələr sərbəst buraxılan elektronları tutur və onları elə bir şəkildə ayırır ki, yük dövrəsində cərəyan və müvafiq olaraq elektrik enerjisi yaransın.

İndi əhəmiyyətli sadələşdirmələrlə də olsa, bu prosesi bir az daha ətraflı nəzərdən keçirək. Metallarda və təmiz yarımkeçiricilərdə işığın udulmasına baxaraq başlayaq. Foton axını metalın səthinə dəydikdə fotonların bir hissəsi əks olunur, qalan hissəsi isə metal tərəfindən udulur. Fotonların ikinci hissəsinin enerjisi qəfəs vibrasiyalarının amplitudasını və sərbəst elektronların xaotik hərəkət sürətini artırır. Əgər foton enerjisi kifayət qədər yüksəkdirsə, o zaman metaldan bir elektron çıxarmaq kifayət ola bilər, ona verilmiş metalın iş funksiyasına bərabər və ya ondan çox enerji verir. Bu xarici fotoelektrik effektdir. Daha aşağı bir foton enerjisi ilə onun enerjisi nəticədə tamamilə metalın qızdırılmasına gedir.

Yarımkeçiricilər foton axınına məruz qaldıqda fərqli mənzərə müşahidə olunur. Metallardan fərqli olaraq, kristal yarımkeçiricilər təmiz formada (çirkləri olmadan), əgər onlara hər hansı bir xarici amillərin (temperatur, elektrik sahəsi, işıq şüalanması və s.) təsiri yoxdursa, onların kristal qəfəsinin atomlarından ayrılmış sərbəst elektronları yoxdur. yarımkeçirici

düyü. 2.1 - Metallarda və yarımkeçiricilərdə işığın udulması: 1 - dolu (valentlik) zolağı, 2 - zolaq boşluğu, 3 - keçiricilik zolağı, 4 - elektron

Bununla belə, yarımkeçirici material həmişə müəyyən temperaturun (əksər hallarda otaq temperaturu) təsiri altında olduğundan elektronların kiçik bir hissəsi istilik vibrasiyası hesabına onları atomlarından ayırmaq üçün kifayət qədər enerji əldə edə bilər. Belə elektronlar sərbəst olur və elektrik enerjisinin ötürülməsində iştirak edə bilirlər.

Bir elektron itirmiş yarımkeçirici atom elektronun yükünə bərabər müsbət yük alır. Bununla belə, atomda elektronun tutmadığı bir yeri qonşu atomun elektronu tuta bilər. Bu halda birinci atom neytral olur, qonşusu isə müsbət yüklü olur. Sərbəst elektronun əmələ gəlməsi səbəbindən atomda boşalmış boşluq deşik adlanan müsbət yüklü hissəciklə bərabərdir.

Bir atoma bağlı vəziyyətdə olan bir elektronun sahib olduğu enerji dolu (valentlik) bandında yerləşir. Sərbəst elektronun enerjisi nisbətən yüksəkdir və daha yüksək enerji zolağında - keçiricilik zolağında yerləşir. Onların arasında qadağan zona yerləşir, yəni. verilmiş yarımkeçirici materialın elektronlarının nə bağlı, nə də sərbəst vəziyyətdə ola bilməyəcəyi enerji dəyərlərinin zonası. Əksər yarımkeçiricilər üçün bant boşluğu 0,1 - 1,5 eV diapazonunda yerləşir. 2.0 eV-dən çox bant boşluğu dəyərləri üçün biz dielektriklərlə məşğul oluruq.

Fotonun enerjisi zolaq boşluğuna bərabərdirsə və ya ondan artıq olarsa, elektronlardan biri öz atomundan ayrılır və valentlik zolağından keçiricilik zolağına köçürülür.

Elektronların və deşiklərin konsentrasiyasının artması yarımkeçiricinin keçiriciliyinin artmasına səbəb olur. Xarici amillərin təsiri altında yaranan təmiz monokristallı yarımkeçiricidə cərəyan keçiriciliyinə daxili keçiricilik deyilir. Xarici təsirlərin yox olması ilə sərbəst elektron-deşik cütləri bir-biri ilə rekombinasiya olunur və yarımkeçiricinin daxili keçiriciliyi sıfıra meyl edir. Yalnız öz keçiriciliyinə malik ideal təmiz yarımkeçiricilər yoxdur. Tipik olaraq, yarımkeçirici elektron (n-tip) və ya deşik (p-tip) keçiriciliyə malikdir.

Keçiriciliyin növü yarımkeçiricinin atomlarının valentliyi və onun kristal qəfəsinə daxil edilmiş aktiv çirkin atomlarının valentliyi ilə müəyyən edilir. Məsələn, silisium üçün (Mendeleyev Dövri Cədvəlinin IV qrupu) aktiv çirklər bor, alüminium, qalium, indium, tallium (III qrup) və ya fosfor, arsen, sürmə, vismut (V qrup) olur. Silikon kristal qəfəs bir qəfəs yerində yerləşən hər bir silikon atomunun kovalent və ya cüt-elektron bağlar ilə yaxınlıqdakı digər dörd silisium atomuna bağlandığı bir forma malikdir.

Silikon kristal qəfəsinin yerlərində yerləşdirilmiş V qrup elementləri (donorlar) dörd elektronu ilə qonşu silisium atomlarının dörd elektronu arasında kovalent bağlara malikdir və beşinci elektron asanlıqla sərbəst buraxıla bilər. III qrup elementləri (akseptorlar), silisium kristal şəbəkəsinin yerlərində yerləşdirilmiş, dörd kovalent rabitə yaratmaq üçün qonşu silisium atomlarından birindən elektron cəlb edir və bununla da bir dəlik əmələ gətirir. Bu atom, öz növbəsində, qonşu silisium atomlarından birindən elektron cəlb edə bilər və s.

Günəş elementi, işi yuxarıda müzakirə olunan fotoelektrik effektə əsaslanan qapı təbəqəsi olan yarımkeçirici fotoseldir. Beləliklə, FEP-in işləmə mexanizmi aşağıdakı kimidir (Şəkil 2.2).

FEP kristalı müvafiq olaraq deşik və elektron keçiriciliyinə malik olan p- və n-regionlarından ibarətdir. Bu bölgələr arasında p-n qovşağı (maneə qatı) əmələ gəlir. Onun qalınlığı 10-4 - 10-6 sm-dir.

Pn qovşağının bir tərəfində daha çox elektron və digər tərəfində dəliklər olduğundan, bu sərbəst cərəyan daşıyıcılarının hər biri günəş hüceyrəsinin kifayət qədər olmadığı hissəsinə yayılmağa meyllidir. Nəticədə, qaranlıqda p-n qovşağında yüklərin dinamik tarazlığı qurulur və p-rayon tərəfində mənfi yüklər, n-region tərəfində isə müsbət yüklər olmaqla, iki qat kosmik yüklər əmələ gəlir.

Müəyyən edilmiş potensial maneə (və ya əlaqə potensialı fərqi) p-n qovşağından elektronların və dəliklərin daha da öz-özünə yayılmasının qarşısını alacaqdır. Uk təmas potensialı fərqi n bölgəsindən p bölgəsinə yönəldilir. Elektronların n-rayondan p-rayonuna keçidi elektronların potensial enerjisinə çevrilən Uк · e işinin xərclənməsini tələb edir.

Bu səbəbdən p-rayonda bütün enerji səviyyələri n-regiondakı enerji səviyyələrinə nisbətən Uk · e potensial maneənin qiyməti ilə yüksəldilir elektronların enerjisində və deşiklərin enerjisində azalma.

düyü. 2.2 - Günəş batareyalarının iş prinsipi (elektronlar nöqtələrlə, dəliklər dairələrlə göstərilmişdir)

Beləliklə, potensial maneə çoxluq daşıyıcıları üçün (irəli istiqamətdə) maneədir, lakin azlıq daşıyıcıları üçün (əks istiqamətdə) heç bir müqavimət göstərmir.

Günəş işığının (müəyyən enerjinin fotonları) təsiri altında yarımkeçiricinin atomları həyəcanlanacaq və kristalda həm p, həm də n bölgələrində əlavə (artıq) elektron-deşik cütləri meydana çıxacaq (Şəkil 2.2, b). ). P-n qovşağında potensial maneənin olması əlavə azlıq daşıyıcılarının (yüklərin) ayrılmasına səbəb olur ki, artıq elektronlar n-bölgəsində yığılacaq və p-bölgəsindəki artıq dəliklər onlardan əvvəl yenidən birləşməyə vaxt tapmayacaqlar. p-n qovşağına yaxınlaşın. Bu halda p-n qovşağında boşluq yükünün qismən kompensasiyası baş verəcək və onların yaratdığı, kontakt potensialı fərqinə qarşı yönəlmiş elektrik sahəsi artacaq ki, bu da birlikdə potensial maneənin azalmasına səbəb olur.

Nəticədə elektrodlar arasında potensial fərq U qurulacaq f , mahiyyətcə foto-emf olan. Xarici elektrik yükü PV dövrəsinə daxil edilərsə, onda bir elektrik cərəyanı axacaq - n-bölgəsindən p-bölgəsinə elektron axını, burada deşiklərlə yenidən birləşirlər. Günəş elementinin cərəyan-gərginlik və gərginlik-güc xarakteristikaları Şəkil 2.3-də verilmişdir, buradan aydın olur ki, günəş batareyasından maksimum elektrik enerjisi almaq üçün onun kifayət qədər dar diapazonda işləməsini təmin etmək lazımdır. çıxış gərginlikləri (0,35 - 0,45 V).

Çəki 1 m 2SB 6...10 kq, bunun 40%-i FEP-in kütləsidir. Orta ölçüsü 20 mm-dən çox olmayan fotosellərdən gərginlik generatorları ardıcıl olaraq tələb olunan gərginlik dəyərinə, məsələn, 27 V nominal dəyərinə birləşdirilərək yığılır.

düyü. 2.3 - Gərginliyin və xüsusi gücün PV cərəyanının sıxlığından asılılığı

Ümumi ölçüləri təxminən 100 x 150 mm olan gərginlik generatorları günəş enerjisi sisteminin çıxışında tələb olunan gücü əldə etmək üçün günəş panellərinə quraşdırılır və ardıcıl qoşulur.

Hələ də əksər günəş MEK-lərində istifadə edilən silikon günəş batareyalarına əlavə olaraq, qallium arsenid və kadmium sulfid əsasında günəş batareyaları ən çox maraq doğurur. Onlar silikon günəş batareyalarından daha yüksək işləmə temperaturuna malikdirlər (və qallium arsenidə əsaslanan günəş batareyaları daha yüksək nəzəri və praktiki olaraq əldə edilmiş səmərəliliyə malikdir). Qeyd etmək lazımdır ki, yarımkeçiricinin zolaq boşluğu artdıqca açıq dövrə gərginliyi və ona əsaslanan günəş elementinin nəzəri səmərəliliyi artır. Bununla belə, bant boşluğu 1,5 eV-dən çox olduqda, günəş hüceyrəsinin səmərəliliyi azalmağa başlayır, çünki fotonların artan nisbəti elektron-deşik cütü yarada bilməz. Beləliklə, günəş elementinin səmərəliliyi maksimum mümkün dəyərə çatan optimal bir band boşluğu (1,4 - 1,5 eV) var.

3. Elektrokimyəvi kosmik elektrik stansiyaları

Elektrokimyəvi cərəyan mənbəyi (ECS) hər hansı bir elektrokimyəvi CEU-nun əsasını təşkil edir. Buraya adətən aktiv maddələr olan elektrodlar, elektrolit, ayırıcı və xarici struktur (damar) daxildir. KOH qələvisinin sulu məhlulu adətən kosmik gəmilərdə istifadə olunan ECHIT üçün elektrolit kimi istifadə olunur.

Gümüş-sink ECHIT-in sadələşdirilmiş diaqramını və dizaynını nəzərdən keçirək (Şəkil 3.1). Müsbət elektrod məftilli cərəyan keçiricisidir, onun üzərinə toz halında metal gümüş basılır, sonra sobada təxminən 400°C temperaturda sinterlənir ki, bu da elektroda lazımi güc və məsaməlilik verir. Mənfi elektrod, sink oksiddən (70 - 75%) və sink tozundan (25 - 30%) ibarət olan cari keçirici şəbəkəyə sıxılmış bir kütlədir.

Mənfi elektrodda (Zn) aktiv maddənin oksidləşdirici maddəsi sink hidroksid Zn (OH) ilə reaksiya verir. 2, və müsbət (AgO) üzrə - aktiv maddənin təmiz gümüşə qədər azaldılması reaksiyası. Elektrik xarici dövrəyə elektron axını şəklində buraxılır. Elektrolitdə elektrik dövrəsi müsbət elektroddan mənfiyə doğru OHˉ ionlarının axını ilə bağlanır. Ayırıcı, ilk növbədə, elektrodların təması (və beləliklə, qısaqapanma) qarşısını almaq üçün lazımdır. Bundan əlavə, o, ECHI-nin öz-özünə boşaldılmasını azaldır və onun bir çox yükləmə-boşaltma dövrü ərzində geri dönən işləməsini təmin etmək tələb olunur.

düyü. 3.1 Gümüş-sink ECHIT-in iş prinsipi:

Müsbət elektrod (AgO), 2 - elektrik yükü,

Mənfi elektrod (Zn), 4 - damar, 5 - ayırıcı

Sonuncu, qeyri-kafi ayrılma ilə mənfi elektroda çatan gümüş oksidlərinin kolloid məhlullarının müsbət elektroda doğru yönəldilmiş nazik gümüş saplar şəklində katodik olaraq azaldılması və sink ionlarının da ona doğru böyüyən saplar şəklində azaldılması ilə əlaqədardır. anod. Bütün bunlar əməliyyatın ilk dövrlərində elektrodların qısa qapanmasına səbəb ola bilər.

Gümüş-sink ECIT üçün ən uyğun separator (separator) elektrolitdə şişərək montajı sıxlaşdıran, sink elektrodlarının əriməsinin qarşısını alan hidratlanmış selüloz (selofan) filmidir. gümüş və sink kristalları (dendritlar). Gümüş-sink ECHIT qabı adətən plastikdən (poliamid qatranı və ya polistirol) hazırlanır və düzbucaqlı formaya malikdir. ECHIT-in digər növləri üçün qablar, məsələn, nikel örtüklü dəmirdən hazırlana bilər. ECHIT-i doldurarkən elektrodlarda sink və gümüş oksidi azaldı.

Beləliklə, ECHIT boşalması elektrik enerjisinin xarici dövrəyə buraxılması prosesidir və ECHIT yükü reaksiya məhsullarından orijinal maddələri bərpa etmək üçün xaricdən ona elektrik enerjisi vermə prosesidir. İşlərinin xarakterinə görə, ECHIT-lər aktiv maddələrin yalnız birdəfəlik istifadəsinə imkan verən qalvanik elementlərə (ilkin cərəyan mənbələri) və aktiv maddələrin təkrar istifadəsinə imkan verən elektrik batareyalarına (ikinci cərəyan mənbələri) bölünür. elektrik enerjisinin xarici mənbəyindən doldurulması ilə onların bərpası imkanı.

ECHIT-ə əsaslanan CEU-lar birdəfəlik və ya təkrar istifadə edilə bilən boşalma rejimləri olan elektrik batareyalarından, həmçinin hidrogen-oksigen yanacaq elementlərindən istifadə edir.

3.1 Kimyəvi cərəyan mənbələri

Kimyəvi mənbənin elektromotor qüvvəsi (EMF) xarici dövrə açıq olduqda onun elektrod potensialındakı fərqdir:

Harada Və - müvafiq olaraq müsbət və mənfi elektrodların potensialları.

Kimyəvi mənbənin ümumi daxili müqaviməti R (sabit cərəyana müqavimət) ohmik müqavimətdən ibarətdir və polarizasiya müqaviməti :

Harada - polarizasiyanın EMF; - boşalma cərəyanının gücü.

Polarizasiya müqaviməti elektrod potensialının dəyişməsi nəticəsində yaranır Və cərəyan axdıqda və yükün dərəcəsindən, boşalma cərəyanının gücündən, elektrodların tərkibindən və elektrolitin saflığından asılıdır.

;

Harada Və Və

Kimyəvi mənbənin boşalma qabiliyyəti Q (Ah) müəyyən elektrolit temperaturunda, ətraf mühitin təzyiqində, axıdma cərəyanında və son boşalma gərginliyində boşalma zamanı mənbə tərəfindən verilən elektrik enerjisinin miqdarıdır:

və ümumi halda boşalma zamanı sabit cərəyanla

Harada - boşalma cərəyanının cari dəyəri, A; - boşalma vaxtı, h.

Harada Və

Gümüş-sink, kadmium-nikel və nikel-hidrogen batareyaları kimyəvi cərəyan mənbələri hesab olunur.

3.2 Gümüş-sink batareyaları

Gümüş-sink batareyaları, eyni tutumlu və müəyyən bir gərginlikdə daha aşağı daxili müqavimətə malik daha az kütlə və həcmə görə kosmik elektrik avadanlıqlarında geniş yayılmışdır. Akkumulyatorun müsbət elektrodunun aktiv maddəsi gümüş oksid AgO, mənfi boşqab isə metal sinkdir. Elektrolit kimi sıxlığı 1,46 q/sm olan qələvi KOH-un sulu məhlulu istifadə olunur. 3.

Batareya iki mərhələdə doldurulur və boşaldılır. Hər iki mərhələdə boşalma zamanı mənfi elektrodda sink oksidləşmə reaksiyası baş verir

2OH ˉ boşalma → ZnO + H 2O+2e.

Müsbət elektrodda gümüşün azaldılması reaksiyası iki mərhələdə baş verir. Birinci mərhələdə ikivalentli gümüş oksidi monovalentə qədər azalır:

2AgO + 2e + H 2O boşalma → Ag 2O + 2OH ˉ.

Batareyanın emf-si 1,82.. 1,86 V-dir. İkinci mərhələdə, batareya təxminən 30% boşaldıqda, birvalent gümüş oksidi metal gümüşə qədər azalır:

2O+2e+H 2O boşalma → 2Ag + 2OH ˉ.

Boşalmanın birinci mərhələsindən ikinciyə keçid anında batareyanın emf-i 1,52-ə qədər azalır.. 1,56 V. Nəticədə, nominal cərəyanla boşalma zamanı emf-nin dəyişməsinin 2 əyrisi (Şəkil 3.2) xarakterik sıçrayış. Əlavə boşalma ilə batareyanın emf-si batareya tamamilə boşalana qədər sabit qalır. Şarj edərkən reaksiya iki mərhələdə davam edir. Batareya təxminən 30% doldurulduqda gərginlik artımı və EMF baş verir (əyri 1 Bu vəziyyətdə elektrodun səthi iki valentli gümüş oksidlə örtülmüşdür).

düyü. 3.2 - Doldurma (1) və boşalma (2) zamanı batareyanın EMF

Yüklənmənin sonunda, elektrodun bütün qalınlığı boyunca gümüşün monovalentdən iki valentə oksidləşməsi dayandıqda, tənliyə uyğun olaraq oksigenin sərbəst buraxılması başlayır.

OHˉ boşalma → 2H 2O+4e+O 2

Bu halda, batareyanın emf-i 0,2...0,3 V artır (bax Şəkil 5.1, əyri 1-də nöqtəli bölmə). Doldurma zamanı ayrılan oksigen batareyanın sellofan parametrlərinin məhv edilməsi və daxili qısaqapanmaların baş verməsi prosesini sürətləndirir.

Doldurma prosesi zamanı bütün sink oksidi sink metalına qədər azaldıla bilər. Doldurma zamanı elektrolitin sink oksidi bərpa olunur, elektrodun məsamələrində, sonra isə mənfi plitələrin ayırıcılarında yerləşir, rolunu bir neçə təbəqə selofan filmi oynayır. Sink sink dendritini əmələ gətirərək müsbət elektroda doğru böyüyən kristallar şəklində buraxılır. Belə kristallar selofan filmlərini deşə bilər və elektrodların qısa qapanmasına səbəb ola bilər. Sink dendritləri əks reaksiyalara məruz qalmır. Buna görə də, hətta qısamüddətli həddindən artıq ödənişlər də təhlükəlidir.

3.3 Nikel-kadmium batareyaları

Nikel-kadmium batareyasındakı mənfi elektrodun aktiv maddəsi kadmium metalıdır. Batareyadakı elektrolit, sıxlığı 1,18 ... 1,40 q / sm olan kostik kalium KOH sulu bir həllidir. 3.

Nikel-kadmium batareyası kadmium və nikel oksid hidrat arasında redoks reaksiyasından istifadə edir:

2Ni(OH) 3→ Cd(OH) 2+ 2Ni(OH) 2

Elektrodlardakı kimyəvi reaksiyanı sadələşdirilmiş şəkildə aşağıdakı kimi yazmaq olar. Boşalma zamanı mənfi elektrodda kadmium oksidləşməsi baş verir:

2e → Cd ++

Kadmium ionları qələvi hidroksil ionları ilə birləşərək kadmium hidrat əmələ gətirir:

2e + 2OH ˉ boşalma → Cd(OH) 2.

Müsbət elektrodda, boşalma zamanı nikel üçvalentdən ikivalentə qədər azalır:

2Ni(OH) 3+ 2e boşalma → 2Ni(OH)2 + 2OH ˉ.

Sadələşdirmə hidroksidin tərkibinin onların düsturlarına tam uyğun gəlməməsidir. Kadmium və nikel duzları suda bir qədər həll olunur, buna görə də Cd ionlarının konsentrasiyası ++, Ni ++, Ni +++batareyanın emf-nin dəyəri elektrolitdə dolayı asılı olan KOH konsentrasiyası ilə müəyyən edilir.

Yeni doldurulmuş batareyanın elektromotor qüvvəsi 1,45 V-dir. Doldurma bitdikdən sonra bir neçə gün ərzində EMF 1,36 V-a qədər azalır.

3.4 Nikel-hidrogen batareyaları

Yüksək etibarlılığa, uzun xidmət müddətinə və xüsusi enerjiyə və əla performans göstəricilərinə malik olan nikel-hidrogen batareyaları (HHB) nikel-kadmium batareyaları əvəzinə kosmik gəmilərdə geniş tətbiq tapacaqdır.

LVAB-ı aşağı Yer orbitində (LEO) idarə etmək üçün beş il ərzində təxminən 30 min dövrəlik resurs tələb olunur. LEO-da aşağı boşalma dərinliyi (DOD) ilə batareyaların istifadəsi zəmanətli xüsusi enerjinin müvafiq azalmasına səbəb olur (DOD 40% ilə 30 min dövrə nail olmaq olar). 30 A h tutumlu on iki standart NVAB-nin (RNH-30-1) GR = 30%-də LEO rejimində üç il fasiləsiz velosiped sürmə göstərdi ki, bütün NVAB-lar 14,600 dövr ərzində sabit işləyir.

Yerə yaxın orbit şəraitində NVAB üçün əldə edilmiş xüsusi enerji səviyyəsi 100% boşalma dərinliyində 40 Vt saat / kq, 30% GR-də resurs 30 min dövrdür.

4/ Günəş panelləri və bufer saxlama üçün parametrlərin seçilməsi

İlkin məlumatlar:

Kosmik gəminin limit kütləsi - MP = 15 kq-a qədər;

Dairəvi orbitin hündürlüyü h = 450 km-dir;

Hədəf sisteminin kütləsi 0,5 kq-dan çox deyil;

Ötürmə tezliyi - 24 GHz;

Gərginlik istehlakı - 3,3 - 3,6 V;

Transceiverin minimum enerji istehlakı 300 mVt-dir;

Plazma-ion mühərrikinin enerji istehlakı - 155 Vt;

Aktiv mövcudluq müddəti 2-3 ildir.

4.1 Bufer saxlama parametrlərinin hesablanması

Doldurulan akkumulyatorlardan bufer saxlama qurğusunun (BN) parametrlərinin hesablanması və onların tərkibinin müəyyən edilməsi batareyaların doldurulması və boşaldılması cərəyanları, inteqral boşalma qabiliyyəti, tək boşalma dərinliyi, etibarlılıq, temperaturla işləmə baxımından qoyulmuş məhdudiyyətlər əsasında həyata keçirilir. şərtlər və s.

Nikel-hidrogen batareyalarının parametrlərini hesablayarkən aşağıdakı xüsusiyyətlərdən və düsturlardan istifadə edəcəyik ["Avtomatik kosmik gəminin dizaynı" müəllifləri: D.I. Kozlov, G.N. Anşakov, V.F. Aqarkov, Yu.G. Antonov § 7.5], eləcə də AB HB-50 NIAI-nin texniki xüsusiyyətləri haqqında məlumat saytından götürülmüşdür [#"justify">Yeni doldurulmuş batareyanın elektromotor qüvvəsi 1,45 V-dir. Sonra bir neçə gün ərzində şarjın sonunda, emf 1,36 V-a qədər azalır.

· 30 A-a qədər şarj cərəyanı;

· boşalma cərəyanının gücü sabit vəziyyətdə 12 - 50A və 1 dəqiqəyə qədər impuls rejimində 120 A-a qədər;

· maksimum boşalma dərinliyi 54Ah-a qədər;

· Batareyaları işləyərkən (xüsusilə yüksək yükləmə və boşalma cərəyanları olan velosiped rejimlərində) 10...30°C diapazonunda batareyaların istilik iş şəraitini təmin etmək lazımdır. Bu məqsədlə kosmik gəminin möhürlənmiş bölməsində batareyaların quraşdırılmasını təmin etmək və hər bir blok üçün havanın soyumasını təmin etmək lazımdır.

Nikel-kadmium batareyalarının parametrlərini hesablamaq üçün istifadə olunan düsturlar:

Kimyəvi elektrik mənbələrinin gərginliyi EMF-dən ümumi daxili müqavimət və axan cərəyanla müəyyən edilən daxili dövrədə gərginlik düşməsinin dəyəri ilə fərqlənir:

, (1)

, (2)

Harada Və - mənbədə müvafiq olaraq boşalma və doldurma gərginlikləri; Və - müvafiq olaraq boşalma və yük cərəyanlarının gücü.

Birdəfəlik istifadə olunan qalvanik elementlər üçün gərginlik boşalma kimi müəyyən edilir .

, (3)

Kimyəvi cərəyan mənbəyinin nominal gücü mənbənin texniki şərtlərlə müəyyən edilmiş iş şəraitində çatdırmalı olduğu tutumdur. KA batareyaları üçün nominal və boşalma cərəyanı ən çox bir və ya iki və ya 10 saatlıq boşalma rejimlərinin cərəyanı kimi qəbul edilir.

Öz-özünə boşalma, xarici dövrə açıq olduqda kimyəvi bir mənbə tərəfindən faydasız bir tutum itkisidir. Tipik olaraq, öz-özünə boşalma saxlama gününə görə % ilə ifadə edilir:

(4)

Harada Və - saxlamadan əvvəl və sonra kimyəvi mənbə qabları; T - saxlama müddəti, günlər.

Kimyəvi cərəyan mənbəyinin xüsusi enerjisi verilən enerjinin onun kütləsinə nisbətidir:

(5)

Xüsusi enerji dəyəri yalnız mənbənin növündən deyil, həm də boşalma cərəyanının gücündən asılıdır, yəni. alınan gücdən. Buna görə də, elektrik enerjisinin kimyəvi mənbəyi xüsusi enerjinin xüsusi gücdən asılılığı ilə daha tam xarakterizə olunur.

Parametrlərin hesablanması:

Düsturdan maksimum və minimum boşalma müddətini təyin edək:

Beləliklə, maksimum boşalma müddəti:

;

minimum boşalma müddəti:

Buradan belə çıxır ki, boşalma müddəti nəzərdə tutulmuş peykə orta hesabla 167 dəqiqə və ya 2,8 saat elektrik cərəyanından istifadə etməyə imkan verir, çünki hədəf qurğumuz 89 mA istifadə etdiyi üçün boşalma müddəti əhəmiyyətli olmayacaq, bu da elektrik enerjisi ilə təmin olunmasına müsbət təsir göstərir. digər həyati sistemlər peykinə cərəyan edir

Batareyanın boşalma gərginliyini və ümumi daxili müqavimətini düsturdan təyin edək:

; (1)

(2)

Buradan görmək olar ki, ərazisi böyük olmasa da, günəş panellərindən istifadə etməklə doldurma gərginliyi kifayət qədər təmin edilə bilər.

Düsturdan istifadə edərək öz-özünə boşalmanı da müəyyən edə bilərsiniz:

(4)

Batareyanın işləmə müddətini götürək T = 0,923 saat, Q 1= 50 (Ah) və Q 2 = 6 (Ah) otuz dəqiqəlik əməliyyat üçün:

yəni minimum 12 A cərəyan istehlakı ilə 30 dəqiqə ərzində batareya açıq dövrə ilə 95% boşalacaq.

Düsturdan istifadə edərək kimyəvi mənbənin xüsusi enerjisini tapaq:

yəni 1 kq kimyəvi mənbə bir saat ərzində 61,2 Vt enerji verə bilər ki, bu da maksimum 370 mVt gücdə işləyən hədəf qurğumuz üçün uyğundur.

4.2 Günəş panellərinin parametrlərinin hesablanması

Kosmik gəminin dizaynına və onun texniki xüsusiyyətlərinə təsir edən təhlükəsizlik sisteminin əsas parametrlərini hesablamaq üçün aşağıdakı düsturlardan istifadə edəcəyik [“Avtomatik kosmik gəminin dizaynı” müəllifləri: D.I. Kozlov, G.N. Anşakov, V.F. Aqarkov, Yu.G. Antonov § 7.5]:

SB parametrlərinin hesablanması onun sahəsini və kütləsini təyin etməyə gəlir.

SB gücünün hesablanması düsturla aparılır:

(6)

Harada - SB gücü; R n - orta gündəlik yükləmə gücü (SEP-nin öz ehtiyaclarını nəzərə almadan); - SB-nin bir inqilabda Günəşə istiqamətlənmə vaxtı; t T - SB-nin işıqlandırılmadığı vaxt; - SB artıq güc tənzimləyicisinin səmərəliliyi 0,85-dir; - BN atqı tənzimləyicisinin səmərəliliyi 0,85-ə bərabərdir; R .3- BN yük tənzimləyicisinin səmərəliliyi 0,9-a bərabərdir; - BN batareyalarının səmərəliliyi 0,8-dir.

Günəş batareyasının sahəsi düsturla hesablanır:

(7)

Harada - alınan SB-nin xüsusi gücü:

W/m 2saat = 60°C və 85 Vt/m 2saat FEP KSP materialı üçün = 110°C;

W/m 2saat = 60°C və 100 Vt/m 2saat FEP materialı üçün = 110°C;

W/m 2saat = 60°C və 160 Vt/m 2saat = PV materialı üçün 110°C Ga - As; - günəş elementlərinin radiasiya nəticəsində deqradasiyası nəzərə alınmaqla təhlükəsizlik əmsalı, iki ildən üç ilədək iş vaxtı üçün 1,2-yə və beş il istismar müddəti üçün 1,4-ə bərabərdir;

Düsturla hesablanan doldurma əmsalı 1,12; - SB səmərəliliyi = 0,97.

SB-nin kütləsi xüsusi parametrlər əsasında müəyyən edilir. Hazırda mövcud olan SB dizaynlarında xüsusi çəkisi belədir = 2,77 kq/m 2silikon üçün və = 4,5 kq/m 2qallium arsenid günəş hüceyrələri üçün.

SB kütləsi düsturla hesablanır:

(8)

PDS-i hesablamağa başlamaq üçün günəş panellərini seçməlisiniz. Müxtəlif günəş panellərini nəzərdən keçirərkən seçim aşağıdakılara düşdü: aşağıdakı xüsusiyyətlərə malik GaAs fotokonvertorlarına əsaslanan Saturn ASC təşkilatının günəş batareyaları.

SB-nin əsas parametrləri

GaAs FPS əsasında SBSB parametri Aktiv istifadə müddəti, il 15 28°C temperaturda səmərəlilik, % 28 Xüsusi güc, W/m 2170Maksimum güc, W/m 2381Xüsusi çəkisi, kq/m 21.6FEP qalınlığı, µm150 ± 20

Həmçinin, hesablama üçün siz aşağı Yer orbitində peykin orbital dövrünü, saytdan götürülmüş məlumatları bilməlisiniz:

· 160 km məsafədə orbital dövr təxminən 88 dəqiqədir;

· 2000 km-ə qədər dövr təxminən 127 dəqiqədir.

Hesablama üçün orta dəyəri götürürük - təxminən 100 dəqiqə. Eyni zamanda, orbitdəki kosmik gəminin günəş panellərinin işıqlanma müddəti, onların kölgədə qaldığı təqribən 40 dəqiqədən daha uzundur (təxminən 60 dəqiqə).

Yük gücü sevk sisteminin, hədəf avadanlığının, yükləmə gücünün tələb olunan gücünün cəminə bərabərdir və 220 Vt-a bərabərdir (qiymət 25 Vt-dan artıq olduqda alınır).

Bütün məlum dəyərləri düstura əvəz edərək, əldə edirik:

SB panelinin sahəsini müəyyən etmək üçün iş temperaturunda Ga-As PV materialını alacağıq = 60 ° C, peyk 2-3 ildir işləyir və düsturdan istifadə edin:

Orijinal məlumatları əvəz edərək, əldə edirik:

hesablamaları apardıqdan sonra əldə edirik

lakin batareyanın nadir hallarda doldurulmasını, digər sistemlərin işlənib hazırlanmasında müasir texnologiyalardan istifadəni, həmçinin yük gücünün təxminən 25 Vt marja ilə alındığını nəzərə alaraq, enerji təchizatı sisteminin sahəsi 3,6 m2

RU 2598862 patentinin sahibləri:

İstifadəsi: müxtəlif enerji mənbələrindən kosmik gəmilərin enerji təchizatı üçün elektrotexnika sahəsində. Texniki nəticə elektrik təchizatının etibarlılığının artmasıdır. Kosmik gəminin enerji təchizatı sisteminə aşağıdakılar daxildir: birbaşa günəş işığının günəş batareyaları qrupu (1), əks olunan günəş işığının günəş batareyaları qrupu (7), yaradan dövrə (8), gərginlik stabilizatoru (2), şarj cihazı ( 3), boşaltma cihazı (4), batareya (5), rektifikator (9), batareyanın doldurulması tənzimləyicisi (10) və istehlakçılar (6). Yaradıcı dövrədən (8) dəyişən gərginlik blokda (9) sabit gərginliyə çevrilir və batareyanın doldurulması tənzimləyicisinin (10) birinci girişinə verilir. Yansıyan günəş işığının günəş panellərindən (7) sabit gərginlik batareyanın doldurulması tənzimləyicisinin (10) ikinci girişinə verilir. Nəzarətçinin (10) birinci çıxışından əks olunan günəş işığının generator dövrəsindən və günəş panellərindən ümumi gərginlik batareyanın ikinci girişinə (5) keçir. Nəzarətçinin ikinci çıxışından batareyanın birinci girişinə (5) nəzarət siqnalları 1-3 kontaktları olan açarlardan (15-21) və 1-2 kontaktları olan açarlardan (22-25) qəbul edilir. Nəzarət olunan keçid cihazlarının sayı batareyadakı batareyaların sayından asılıdır. Müvafiq açarlarda seçilmiş batareyanı (11-14) doldurmaq üçün onların ilk kontaktları üçüncü ilə açılır və ikincisi ilə bağlanır, müvafiq açarlarda birinci və ikinci kontaktlar bağlanır. Bu şəkildə batareyanın ikinci girişinə qoşulmuş müvafiq akkumulyator növbəti akkumulyatorun dəyişdirilməsi üçün nəzarətçidən (10) əmr alınana qədər nominal doldurma cərəyanı ilə doldurulur. İstehlakçı (6) ilk batareya çıxışından (5) ayrılmış batareyadan yan keçərək qalan batareyalardan enerji alır. 5 xəstə.

İxtira kosmik texnologiyaya aiddir və fırlanma stabilləşdirilmiş kosmik gəminin bir hissəsi kimi istifadə edilə bilər.

Günəş panellərini (əsas enerji mənbəyi), batareyanı və istehlakçıları ehtiva edən ümumi avtobuslar (analoq) olan kosmik gəmi üçün məlum enerji təchizatı sistemi. Bu sistemin dezavantajı bu sistemdə gərginliyin qeyri-sabit olmasıdır. Bu, kabel şəbəkələrində və quraşdırılmış fərdi istehlakçı stabilizatorlarında enerji itkilərinə səbəb olur.

Şarj cihazı, boşaltma qurğusu və akkumulyatoru ehtiva edən bir gərginlik stabilizatorunun (analoq) paralel qoşulması və ayrılmış avtobusları olan kosmik gəmi üçün məlum enerji təchizatı sistemi. Onun dezavantajı günəş panelləri üçün həddindən artıq güc tənzimləyicisinin istifadəsinin mümkünsüzlüyüdür.

Texniki mahiyyətcə təklif olunan sistemə ən yaxın olanı, ayrılmış avtobusları olan və bir gərginlik stabilizatorunun 2 (prototip) seriyalı paralel qoşulması ilə kosmik gəminin enerji təchizatı sistemidir, bu da birbaşa günəş işığının günəş panellərini 1, şarj cihazı 3, boşalmanı ehtiva edir. cihaz 4, təkrar doldurulan batareya 5 (şək. 1). Bu enerji təchizatı sisteminin dezavantajı Yerin maqnit sahəsinin enerjisi və Yer səthindən əks olunan günəş işığının enerjisi kimi müxtəlif güc mənbələrindən elektrik enerjisini qəbul etmək, çevirmək və toplamaq mümkün olmamasıdır.

İxtiranın məqsədi kosmik gəminin enerji təchizatı sisteminin müxtəlif gücə malik müxtəlif ilkin mənbələrdən elektrik enerjisini qəbul etmək, çevirmək və toplamaq imkanlarını genişləndirməkdir ki, bu da kosmik gəmilərin aktiv ömrünü və enerji təchizatını artırmağa imkan verir.

şək. Şəkil 2 fırlanma ilə sabitləşdirilmiş kosmik gəminin enerji təchizatı sistemini göstərir; 3 - nəzarətçi tərəfindən idarə olunan keçid cihazları olan batareya; şək. Şəkil 4-də fırlanma ilə sabitləşdirilmiş kosmik gəminin görünüşüdür. Şəkil 5-də fırlanma stabilləşdirilmiş kosmik gəminin orbitdə hərəkəti variantlarından biri sxematik şəkildə göstərilir.

Fırlanma ilə sabitləşdirilmiş kosmik gəminin enerji təchizatı sistemi, Yerdən əks olunan günəş işığını elektrik enerjisinə çevirmək üçün nəzərdə tutulmuş bir qrup günəş panellərini 7 ehtiva edir, bir dövrə yaradan 8, gəminin gövdəsi boyunca yerləşən keçiricilər (dolama) dəstidir. kosmik gəminin Yerin maqnit sahəsində öz oxu ətrafında fırlanmasını hesablamaq üçün elektromotor qüvvənin induksiya edildiyi kosmik gəmi, rektifikator qurğusu 9, müxtəlif gücə malik enerji mənbələrindən akkumulyatorun doldurulması tənzimləyicisi 10, tənzimləyici ilə idarə olunan keçidi olan batareya 5 11-14 ayrı-ayrı akkumulyatorları aşağı cərəyanla doldurmaq üçün nəzarətçi 9-a birləşdirən və ya ayıran cihazlar 15-25 (şək. 2).

Sistem aşağıdakı kimi işləyir. Kosmik gəminin orbitə çıxarılması prosesi zamanı o, elə fırlanır ki, aparatın fırlanma oxu və birbaşa günəş işığının günəş panelləri Günəşə doğru yönəlsin (şək. 4). Fırlanan kosmik gəminin orbitdə hərəkəti zamanı generasiya sxemi kosmik gəminin öz oxu ətrafında fırlanma sürəti ilə Yerin maqnit sahəsinin induksiya xətlərini kəsir. Nəticədə, elektromaqnit induksiya qanununa görə, generasiya dövrəsində bir elektromotor qüvvə induksiya olunur.

burada µ o maqnit sabiti, H Yerin maqnit sahəsinin gücü, S in - yaradan dövrənin sahəsi, N c dövrədəki dönüşlərin sayı, ω fırlanma bucaq tezliyidir.

Yaradan dövrə yükə bağlı olduqda, istehlakçı yaradan dövrə dövrəsində cərəyan axır. Yaradan dövrənin gücü kosmik gəminin oxu ətrafında fırlanma momentindən asılıdır

burada J KA kosmik gəminin ətalət momentidir.

Beləliklə, generasiya sxemi kosmik gəminin göyərtəsində əlavə elektrik enerjisi mənbəyidir.

Yaradıcı dövrədən 8 dəyişən gərginlik blok 9-da düzəldilir və batareyanın doldurulması tənzimləyicisinin 10 birinci girişinə verilir. Yansıyan günəş işığının günəş panellərindən 7 birbaşa gərginlik batareyanın doldurulması tənzimləyicisinin 10 ikinci girişinə verilir. Nəzarətçinin 10 birinci çıxışından ümumi gərginlik akkumulyatorun ikinci girişinə keçir 5. Nəzarətçinin ikinci çıxışından akkumulyatorun 5 birinci girişinə qədər, kontaktları 1 olan 15-21 açarlarından idarəetmə siqnalları qəbul edilir. -3 və 1-2 kontaktları olan 22-25 açarları. Nəzarət olunan keçid cihazlarının sayı batareyadakı batareyaların sayından asılıdır. Müvafiq açarlarda seçilmiş batareyanı (11-14) doldurmaq üçün onların ilk kontaktları üçüncü ilə açılır və ikincisi ilə bağlanır, müvafiq açarlarda birinci və ikinci kontaktlar bağlanır. Bu şəkildə batareyanın ikinci girişinə qoşulmuş müvafiq akkumulyator növbəti batareyanı dəyişdirmək üçün nəzarətçidən 10 əmr alınana qədər aşağı cərəyanla doldurulur. İstehlakçı ilk çıxışdan ayrılan batareya 5-dən yan keçərək qalan batareyalardan enerji alır.

Kosmik gəmi 1-ci mövqedə orbitdə olduqda (şək. 4, 5), əks olunan günəş işığının günəş panelləri Yerə doğru istiqamətlənir. Bu anda kosmik gəminin enerji təchizatı sisteminə daxil olan şarj cihazı 3 birbaşa günəş işığının günəş panellərindən 1, batareyanın doldurulması tənzimləyicisi 10 əks olunan günəş işığının günəş panellərindən 7 və generasiya dövrəsindən 8 elektrik enerjisini alır. kosmik gəminin 2, birbaşa günəşin günəş panelləri İşıqlar 1 Günəşə doğru yönəldilir, əks olunan günəş işığının günəş hüceyrələri isə qismən örtülür. Bu anda kosmik gəminin enerji təchizatı sisteminin doldurucusu 3 birbaşa günəş işığının günəş panellərindən elektrik enerjisi almağa davam edir və nəzarətçi 10 blok 7-dən enerjinin bir hissəsini itirir, lakin rektifikator 9 vasitəsilə blok 8-dən enerji almağa davam edir. Kosmik gəmi 3 mövqeyində günəş panellərinin bütün qrupları kölgələnir, şarj cihazı 3 günəş panellərindən 1 elektrik enerjisi almır və kosmik gəminin bort istehlakçıları batareyadan elektrik enerjisi alırlar. Batareyanın doldurulması tənzimləyicisi növbəti batareyanı dolduraraq, generasiya dövrəsindən 8 enerji almağa davam edir. Kosmik gəminin 4 mövqeyində birbaşa günəş işığının günəş panelləri 1 yenidən Günəş tərəfindən işıqlandırılır, əks olunan günəş işığının günəş panelləri isə qismən örtülür. Bu anda kosmik gəminin enerji təchizatı sisteminin doldurucusu 3 birbaşa günəş işığının günəş panellərindən elektrik enerjisi almağa davam edir və nəzarətçi 10 blok 7-dən enerjinin bir hissəsini itirir, lakin 9-cu rektifikator vasitəsilə blok 8-dən enerji almağa davam edir.

Beləliklə, fırlanma stabilləşdirilmiş kosmik gəminin enerji təchizatı sistemi: a) günəş işığından birbaşa və əks olunan enerjini qəbul etmək, çevirmək və toplamaq qabiliyyətinə malikdir; b) Yerin maqnit sahəsində kosmik gəminin fırlanmasının kinetik enerjisi. Əks halda, təklif olunan sistemin işləməsi məlum olana bənzəyir.

Texniki nəticə - kosmik gəminin aktiv ömrünü və enerji təchizatını artırmaq - kosmik gəminin enerji təchizatı sisteminin bir hissəsi kimi mikrokontroller şarj cihazının istifadəsi ilə əldə edilir ki, bu da batareyanı müxtəlif gücə malik elektrik enerjisi mənbələrindən doldurmağa imkan verir (əks olunur). günəş işığı və Yerin maqnit sahəsindən enerji).

Hazırkı ixtiranın funksional bölmələrinin praktiki həyata keçirilməsi aşağıdakı kimi həyata keçirilə bilər.

İzolyasiya edilmiş mis məftilli üç fazalı iki qatlı sarğı, elektromotor qüvvə əyrisinin formasını sinusoidə yaxınlaşdıracaq bir generasiya dövrəsi kimi istifadə edilə bilər. D2 və D9 tipli aşağı güclü diodları olan üç fazalı rektifikatorun körpü dövrəsi düzəldici kimi istifadə edilə bilər ki, bu da rektifikasiya edilmiş gərginliyin dalğalanmasını azaldır. MAX 17710 mikrokontrolleri batareyanın doldurulması tənzimləyicisi kimi istifadə edilə bilər. Cihazda tipik çıxış gərginliyi 0,75 V olan mənbələrdən batareyaları doldurmaq üçün daxili gücləndirici çevirici və batareyaları həddindən artıq yükləmədən qorumaq üçün quraşdırılmış tənzimləyici var. Batareyanın gərginliyini bərabərləşdirmə alt sistemi (balanslaşdırma sistemi) olan litium-ion batareyaları nəzarətçi ilə idarə olunan keçid cihazları olan batareya kimi istifadə edilə bilər. MSP430F1232 nəzarətçi əsasında həyata keçirilə bilər.

Beləliklə, təklif olunan cihazın fərqli xüsusiyyətləri bu məqsədə çatmağa kömək edir.

İnformasiya mənbələri

1. Analoq dünya Maxim. Yeni mikrosxemlər / Symmetron Şirkətlər Qrupu // Buraxılış No 2, 2013. - 68 s.

2. Qrilikes V.A. Günəş enerjisi və kosmik uçuşlar / V.A. Griliches, P.P. Orlov, L.B. Popov - M.: Nauka, 1984. - 211 s.

3. Kargu D.L. Kosmik gəmilər üçün enerji təchizatı sistemləri / D.L. Karqu, G.B. Steganov [və başqaları] - Sankt-Peterburq: VKA im. A.F. Mozhaisky, 2013. - 116 s.

4. Katsman M.M. Elektrik maşınları / M.M. Katzman. - dərs kitabı xüsusi tələbələr üçün dərslik texniki məktəblər. - 2-ci nəşr, yenidən işlənmiş. və əlavə - M.: Daha yüksək. Şk., 1990. - 463 s.

5. Pryanişnikov V.A. Elektronika. Mühazirə kursu / V.A. Pryanishnikov - Sankt-Peterburq: Krona Print MMC, 1998. - 400 s.

6. Rıkovanov A.N. Li-ion batareya enerji sistemləri / A.N. Rıkovanov // Güc Elektroniği. - 2009. - No 1.

7. Çilin Yu.N. Kosmik gəmilərin enerji sistemlərində modelləşdirmə və optimallaşdırma / Yu.N. Çilin. - Sankt-Peterburq: VIKA, 1995. - 277 s.

Birbaşa günəş işığından günəş batareyaları qrupu, birbaşa günəş işığından günəş batareyalarından elektrik enerjisi alan bir şarj cihazı, istehlakçıları batareyadan gücləndirən boşalma cihazı, istehlakçıları birbaşa günəş işığından günəş batareyasından gücləndirən bir gərginlik stabilizatoru olan kosmik gəminin enerji təchizatı sistemi , əlavə olaraq Yerdən əks olunan günəş işığını elektrik enerjisinə çevirmək üçün nəzərdə tutulmuş günəş panelləri qrupunu, kosmik gəminin gövdəsində yerləşən, elektromotor qüvvənin olduğu keçiricilər (dolama) dəsti olan generasiya dövrəsini ehtiva etməsi ilə xarakterizə olunur. Kosmik gəminin öz oxu ətrafında maqnit sahəsində fırlanması nəticəsində yaranan Yer sahəsi, bir rektifikator cihazı, həmçinin müxtəlif gücə malik enerji mənbələrindən akkumulyatorun doldurulması tənzimləyicisini, əlavə olaraq nəzarətçi tərəfindən idarə olunan keçid cihazlarını ehtiva edən batareyanı ehtiva edir. onları doldurmaq üçün ayrı-ayrı batareyaları nəzarətçiyə qoşun və ya ayırın.

Oxşar patentlər:

İxtira kosmik texnologiyaya aiddir və kosmik gəmilərin (SV) və stansiyaların enerji təchizatı üçün istifadə edilə bilər. Texniki nəticə əlavə enerji əldə etmək üçün istilik nəzarət sisteminin istifadəsidir.

İxtira elektrik mühəndisliyi sahəsinə aiddir. Avtonom enerji təchizatı sistemi günəş batareyası, elektrik enerjisi saxlama cihazı, doldurucu-boşaltma cihazı və çıxışlarına qoşulmuş elektrik enerjisinin son istehlakçıları olan bir və ya bir neçə gərginlik stabilizatorundan ibarət yükdən ibarətdir.

İxtira elektrik sənayesinə aiddir və Yerin süni peykləri (AES) üçün avtonom enerji təchizatı sistemlərinin layihələndirilməsində istifadə edilə bilər. Texniki nəticə peykin avtonom enerji təchizatı sisteminin spesifik enerji xüsusiyyətlərinin və etibarlılığının artmasıdır. Günəş batareyasından süni Yer peyki üçün avtonom enerji təchizatı sistemində yükü birbaşa cərəyanla təmin etmək üçün bir üsul təklif olunur və gərginliyin sabitləşdirilməsindən ibarət seriyalı birləşdirilmiş Nacc batareyalarını ehtiva edən təkrar doldurulan batareyalar və ikincil elektrik mənbələri dəsti. batareyaların yüklənməsi, doldurulması və boşaldılması fərdi doldurucular və boşalma çeviriciləri vasitəsilə, boşaldıcı çeviricilər isə gərginlik gücləndirici qurğular olmadan hazırlanır, bunun üçün hər bir akkumulyatorda Nacc batareyalarının sayı nisbətdən seçilir: Nacc≥(Un+1) /Uacc.min, burada Nacc hər bir batareyanın seriya dövrəsindəki batareyaların sayıdır; Un - muxtar enerji təchizatı sisteminin çıxışında gərginlik, V; Uacc.min - bir akkumulyatorun minimum boşalma gərginliyi, V, doldurma çeviriciləri gərginlik gücləndirici qurğular olmadan hazırlanır, bunun üçün günəş batareyasının işləmə nöqtəsindəki gərginlik nisbətdən seçilir: Urt>Uacc.max Nacc+1 , burada Urt - işinin zəmanətli resursunun sonunda günəş batareyasının işləmə nöqtəsində gərginlik, B; Uacc.max bir akkumulyatorun maksimum doldurma gərginliyi, V, batareyaların hesablanmış sayı isə Nacc nisbətinə əsasən əlavə olaraq artırılır: Nacc≥(Un+1)/Uacc.min+Nfailure, burada NFailure icazə verilən saydır. batareyanın nasazlığı və yük və batareyanın doldurulması ilə gərginliyin sabitləşdirilməsi günəş panelinin həddindən artıq gərginlik tənzimlənməsindən istifadə etməklə həyata keçirilir.

İxtira elektrik mühəndisliyi sahəsinə aiddir. Texniki nəticə sistemin əməliyyat imkanlarının genişləndirilməsindən, onun yükləmə gücünün artırılmasından və istehlakçıları birbaşa cərəyanla təmin edərkən akkumulyatorun optimal işləmə parametrlərini saxlamaqla maksimum fasiləsiz işləməyi təmin etməkdən ibarətdir.

İxtira günəş enerjisi sahəsinə, xüsusən də, məsələn, etibarsız və mərkəzləşdirilməmiş enerji təchizatı sahələrində istehlakçıları enerji ilə təmin etmək üçün nəzərdə tutulmuş həm günəş radiasiya konsentratorları, həm də düz silikon modulları ilə Günəşi davamlı olaraq izləyən günəş qurğularına aiddir.

İxtira elektrik sənayesinə aiddir və Yerin süni peykləri (AES) üçün avtonom enerji təchizatı sistemlərinin layihələndirilməsində istifadə edilə bilər.

İxtira kosmik gəminin (SC) günəş massivinin fırlanma sistemlərinə (SPSB) aiddir. İxtira yüksək güclü günəş batareyasının fırlanması və elektrik enerjisinin günəş batareyasından kosmik gəmiyə ötürülməsi üçün SPSB elementlərini yerləşdirmək üçün nəzərdə tutulub.

İxtira günəş enerjisinin çevrilməsi və onun yerüstü istehlakçılara ötürülməsi sahəsinə aiddir. Kosmik elektrik stansiyasında lob tipli günəş kollektoru (1), stansiya korpusu (2) və mikrodalğalı antenalar dəstəsi (3) var. Kollektor (1) fotoelektrik çeviricilərin lövhələrindən (panellərindən) hazırlanır - həm əsas, həm də köməkçi. Plitələr düzbucaqlı və üçbucaqlı formaya malikdir. Onların əlaqələri avtomatik qarmaqlar və döngələr şəklində hazırlanır, kollektor yerləşdirildikdə, çox yarpaqlı mexanizm vasitəsilə birləşdirilir. Qatlanan zaman kollektor (1) kub şəklinə malikdir. Şüa antenaları (3) mikrodalğalı enerjini gücləndiriciyə yönəldir və bu enerjini yerüstü elektrik stansiyalarına ötürür. İxtiranın texniki nəticəsi enerjinin çevrilməsinin və Yerin geniş ərazilərində istehlakçılara ötürülməsinin səmərəliliyinin artırılmasına yönəlib. 16 xəstə.

İstifadəsi: müxtəlif enerji mənbələrindən kosmik gəmilərin enerji təchizatı üçün elektrotexnika sahəsində. Texniki nəticə elektrik təchizatının etibarlılığının artmasıdır. Kosmik gəminin enerji təchizatı sisteminə aşağıdakılar daxildir: birbaşa günəş işığının günəş batareyaları qrupu, əks olunan günəş işığının günəş batareyaları qrupu, generasiya dövrəsi, gərginlik stabilizatoru, şarj cihazı, boşaltma cihazı, təkrar doldurulan batareya, düzəldici cihaz, batareyanın doldurulması tənzimləyicisi və istehlakçılar. Yaradıcı dövrədən gələn alternativ gərginlik qurğuda sabit gərginliyə çevrilir və batareyanın doldurulması tənzimləyicisinin ilk girişinə verilir. Yansıtılan günəş işığının günəş panellərindən sabit gərginlik batareyanın doldurulması tənzimləyicisinin ikinci girişinə verilir. Nəzarətçinin ilk çıxışından əks olunan günəş işığının generator dövrəsindən və günəş panellərindən ümumi gərginlik batareyanın ikinci girişinə keçir. Nəzarətçinin ikinci çıxışından batareyanın birinci girişinə qədər 1-3 kontaktları olan açarlardan və 1-2 kontaktları olan açarlardan idarəetmə siqnalları qəbul edilir. Nəzarət olunan keçid cihazlarının sayı batareyadakı batareyaların sayından asılıdır. Seçilmiş batareyanı doldurmaq üçün müvafiq açarlarda onların birinci kontaktları üçüncü ilə açılır və ikincisi ilə bağlanır, müvafiq açarlarda birinci və ikinci kontaktlar bağlanır. Bu şəkildə batareyanın ikinci girişinə qoşulmuş müvafiq akkumulyator növbəti batareyanı dəyişdirmək üçün nəzarətçidən əmr alınana qədər nominal doldurma cərəyanı ilə doldurulur. İstehlakçı ilk batareya çıxışından ayrılmış batareyadan yan keçərək qalan batareyalardan enerji alır. 5 xəstə.

M.A. PETROVIÇEV, A. S. QURTOV SİSTEMİ ENERJİ TƏMİNATI BOARD KOMPLEKS Kosmos Vaqonlarının Tədris vəsaiti kimi Universitetin Redaksiya və Nəşriyyat Şurası tərəfindən təsdiq edilmişdir SAMARA Nəşriyyatı SSAU 2007 UDC 629.78.05 BBK 39.62 P306 C T I O N A L P R E T E N A O R Y O N A O R Y O N A O R Y O N A N A O R Y O N A N a O R Y O N a n ın t ə rbiy ə t m ə rk ə zi d ə sinif mütəxəssisləri aerokosmik və coğrafi informasiya texnologiyaları sahəsi” PR I Rəyçilər: texnika elmləri doktoru A.<...>K o p t e v, müavin. "TsSKB - Tərəqqi" Dövlət Elmi Tədqiqat Mərkəzinin şöbə müdiri S. İ. Minenko P306 Petroviçev M.A.<...>Sistem enerji təchizatı bortda kompleks kosmik gəmi: dərslik. müavinət / M.A. Petroviçev, A.S. Qurtov.<...>Dərslik 160802 "ixtisas tələbələri üçün nəzərdə tutulub. Kosmos cihazlar və sürətləndirici bloklar."<...>UDC 629.78.05 BBK 39.62 ISBN 978-5-7883-0608-7 2 © Petrovichev M. A., Gurtov AS, 2007 © Samara Dövlət Aerokosmik Universiteti, 2007 Sistem enerji təchizatı bort kosmik gəmi kompleksi Bütün enerji növlərindən elektrik ən universalıdır.<...>. Sistem enerji təchizatı(SES) CA funksionallığı təmin edən ən mühüm sistemlərdən biridir CA. <...>SES-in etibarlılığı əsasən bütün növ mənbələrin, çeviricilərin 3 ehtiyatı ilə müəyyən edilir. keçid avadanlıq və şəbəkələr.<...>Struktur sistemləri enerji təchizatı CAƏsas sistemi enerji təchizatı CA edir sistemi birbaşa cərəyan.<...>Yük piklərinə qarşı çıxmaq üçün istifadə edin bufer mənbə. <...>İlk dəfədir təkrar istifadə edilə bilən CA Shuttle bufersiz enerji təchizatı sistemindən istifadə edirdi.<...> 4 Sistem paylanması Converter Converter Network Consumer İlkin mənbə Bufer mənbə düyü.<...>Kosmik enerji təchizatı sisteminin aparatının quruluşu Bufer mənbə istehsal etdiyi ümumi enerjinin sıfır olması ilə xarakterizə olunur.<...>Batareyanın xüsusiyyətlərini əsas mənbə və şəbəkə ilə uyğunlaşdırmaq üçün istifadə edin<...>

Kosmik gəminin bortda_kompleksinin_enerji_təchizatı_sistemi_.pdf

FEDERAL TƏHSİL AGENTLİYİ ALİ İXTİSAS TƏHSİL DÖVLƏT TƏHSİL MÜSİAD “Akademik S.P. KRALIÇA" M. A. PETROVİÇEV, A. S. QURTOV KOSMOS KARARLARININ BORT KOMPLEKSİNİN ELEKTRİK TƏMİNATI SİSTEMİ Universitetin redaksiya və nəşriyyat şurası tərəfindən tədris vəsaiti kimi təsdiq edilmişdir S A M A R A nəşriyyatı SSAU 200

Səhifə 1

UDC 629.78.05 BBK 39.62 P306 “Aerokosmik və geoinformasiya texnologiyaları sahəsində dünya səviyyəli mütəxəssislərin səriştəlilik mərkəzinin inkişafı və hazırlanması” İnnovativ təhsil proqramı Tədqiqat Mərkəzi RKTs TsSKB - Tərəqqi” S. I. M inenko Petrovichev P306 Kosmik gəmilər kompleksi üçün elektrik təchizatı: dərslik / M.A. Petrovichev, A.S. Gurtov, 2007 onların kosmik texnologiya üçün istifadəsi Təlimatda qeyri-elektrik ixtisaslarının tələbələri tərəfindən kurs işində və diplom dizaynında istifadə edilə bilən kifayət qədər geniş istinad materialı verilir. Bu, raket və kosmik sənayenin gənc mütəxəssisləri üçün də faydalı ola bilər. Təyyarə Departamentində hazırlanmışdır. UDC 629.78.05 BBK 39.62 ISBN 978-5-7883-0608-7 2 © Petrovichev M. A., Gurtov AS, 2007 © Samara Dövlət Aerokosmik Universiteti, 2007 ƏVVƏL

Səhifə 2

Bort kosmik gəmi kompleksi üçün enerji təchizatı sistemi Bütün enerji növləri arasında elektrik ən universaldır. Digər enerji növləri ilə müqayisədə onun bir sıra üstünlükləri var: elektrik enerjisi asanlıqla başqa enerji növlərinə çevrilir, elektrik qurğularının səmərəliliyi digər enerji növləri ilə işləyən qurğuların səmərəliliyindən xeyli yüksəkdir, elektrik enerjisi naqillər vasitəsilə istehlakçıya ötürülür, elektrik enerjisi istehlakçılar arasında asanlıqla paylanır. Hər hansı bir kosmik gəminin (SC) uçuş idarəetmə proseslərinin avtomatlaşdırılması elektrik enerjisi olmadan ağlasığmazdır. Elektrik enerjisi kosmik gəminin cihaz və avadanlığının bütün elementlərini (hərəkət qrupu, idarəetmə vasitələri, rabitə sistemləri, cihaz, istilik və s.) idarə etmək üçün istifadə olunur. Kosmik gəminin enerji təchizatı sistemi (PSS) kosmik gəminin fəaliyyətini təmin edən ən vacib sistemlərdən biridir. SES üçün əsas tələblər: bütün uçuşu başa çatdırmaq üçün lazımi enerji təchizatı, çəkisizlik şəraitində etibarlı işləmə, əsas mənbənin və buferin ehtiyatı (güc baxımından) ilə təmin edilən zəruri etibarlılıq, emissiyaların olmaması və istehlak qazlar, kosmosda istənilən mövqedə işləmək qabiliyyəti, minimum çəki, minimum xərc. Uçuş proqramını yerinə yetirmək üçün lazım olan bütün elektrik enerjisi (normal əməliyyat üçün, eləcə də bəzi anormal olanlar üçün) kosmik gəminin göyərtəsində olmalıdır, çünki onun doldurulması yalnız idarə olunan stansiyalar üçün mümkündür. SES-in etibarlılığı əsasən 3 ilə müəyyən edilir

Kateqoriyalar

Redaktor seçimi

Kosmik gəmilər üçün enerji təchizatı. Bort kosmik gəmi kompleksi üçün enerji təchizatı sistemi (RUB 160.00) Kosmik gəmi üçün enerji təchizatı sisteminin dizaynı

RF patenti üçün rəsmlər 2396666

İDDİA

Atom həlli

Yeni sərhədlərə doğru

Axtar

Abunəlik

Populyar yazılar

Son qeydlər