Τροφοδοτικό για διαστημόπλοια. Σύστημα τροφοδοσίας για το ενσωματωμένο συγκρότημα διαστημικών σκαφών (RUB 160,00) Σχεδιασμός του συστήματος τροφοδοσίας για το διαστημόπλοιο

Η εφεύρεση σχετίζεται με το πεδίο της διαστημικής ενέργειας, ειδικότερα με συστήματα τροφοδοσίας ισχύος για διαστημόπλοια (SC). Σύμφωνα με την εφεύρεση, το σύστημα τροφοδοσίας ενός διαστημικού σκάφους αποτελείται από μια ηλιακή μπαταρία, έναν σταθεροποιητή τάσης, μια επαναφορτιζόμενη μπαταρία, έναν ρυθμιστή ακραίας ισχύος, όπου ο σταθεροποιητής τάσης της ηλιακής μπαταρίας και η συσκευή εκφόρτισης της μπαταρίας κατασκευάζονται στο μορφή μετατροπέων γέφυρας με κοινό μετασχηματιστή, ενώ η είσοδος του φορτιστή συνδέεται με την περιέλιξη εξόδου του μετασχηματιστή, οι συσκευές ισχύος φορτίου με τις δικές τους ονομασίες τάσης εξόδου AC ή DC συνδέονται με τις άλλες περιελίξεις εξόδου του μετασχηματιστή και ένα των συσκευών τροφοδοσίας φορτίου είναι συνδεδεμένη με τον ηλιακό σταθεροποιητή μπαταρίας και τη συσκευή εκφόρτισης μπαταρίας. Το τεχνικό αποτέλεσμα είναι η επέκταση των δυνατοτήτων του συστήματος τροφοδοσίας του διαστημικού σκάφους, η βελτίωση της ποιότητας της τάσης εξόδου, η μείωση του κόστους ανάπτυξης και κατασκευής και η μείωση του χρόνου ανάπτυξης του συστήματος. 1 άρρωστος.

Σχέδια για το δίπλωμα ευρεσιτεχνίας RF 2396666

Η παρούσα εφεύρεση σχετίζεται με το πεδίο της διαστημικής ενέργειας, πιο συγκεκριμένα με τα ενσωματωμένα συστήματα τροφοδοσίας ισχύος (EPS) διαστημοπλοίων (SC).

Τα συστήματα τροφοδοσίας διαστημικών σκαφών είναι ευρέως γνωστά, αποτελούμενα από μια ηλιακή μπαταρία, μια επαναφορτιζόμενη μπαταρία, καθώς και ένα σύνολο ηλεκτρονικού εξοπλισμού που διασφαλίζει την κοινή λειτουργία αυτών των πηγών για το φορτίο του διαστημικού σκάφους, τη μετατροπή τάσης και τη σταθεροποίηση.

Τακτικά και τεχνικά χαρακτηριστικά του SEP, και για τη διαστημική τεχνολογία το πιο σημαντικό από αυτά είναι η ειδική ισχύς, δηλ. ο λόγος της ισχύος που παράγεται από το σύστημα τροφοδοσίας προς τη μάζα του (Pud=Psep/Msep) εξαρτάται πρωτίστως από τα ειδικά χαρακτηριστικά μάζας των πηγών ρεύματος που χρησιμοποιούνται, αλλά και σε μεγάλο βαθμό από το υιοθετημένο δομικό διάγραμμα του PDS, που σχηματίζεται από το σύμπλεγμα ηλεκτρονικού εξοπλισμού του PDS, το οποίο καθορίζει τους τρόπους εκμετάλλευσης των πηγών και την αποτελεσματικότητα χρήσης των δυνατοτήτων τους.

Υπάρχουν γνωστά συστήματα τροφοδοσίας διαστημικών σκαφών με δομικά διαγράμματα που παρέχουν: σταθεροποίηση της τάσης συνεχούς ρεύματος στο φορτίο (με ακρίβεια 0,5-1,0% της ονομαστικής τιμής), σταθεροποίηση της τάσης στην ηλιακή μπαταρία, η οποία εξασφαλίζει την απομάκρυνση ισχύος από αυτήν κοντά το βέλτιστο σημείο λειτουργίας χαρακτηριστικό ρεύμα-τάση (χαρακτηριστικά βολτ-αμπέρ), και επίσης εφαρμόζει βέλτιστους αλγόριθμους ελέγχου για τρόπους λειτουργίας επαναφορτιζόμενων μπαταριών, καθιστώντας δυνατή τη διασφάλιση των υψηλότερων δυνατών χωρητικών παραμέτρων κατά τη μακροχρόνια ανακύκλωση των μπαταριών σε τροχιά. Ως παράδειγμα τέτοιων συστημάτων τροφοδοσίας, παρουσιάζουμε το έργο ενός συστήματος τροφοδοσίας για ένα διαστημόπλοιο γεωστατικών επικοινωνιών στο άρθρο A POWER, FOR A TELECOMUNICATION Satellite. L.Croci, P.Galantini, C.Marana (Πρακτικά της Ευρωπαϊκής Διάσκεψης Διαστημικής Ενέργειας που πραγματοποιήθηκε στο Γκρατς της Αυστρίας, 23-27 Αυγούστου 1993 (ESA WPP-054, Αύγουστος 1993). Προτεινόμενο PDS ισχύος 5 kW, με τάση 42 V Η απόδοση χρήσης της ισχύος της ηλιακής μπαταρίας είναι 97%, η απόδοση χρήσης της χωρητικότητας της μπαταρίας είναι 80% (στο τέλος της 15ετούς ζωής του διαστημικού σκάφους).

Το δομικό διάγραμμα του PDS προβλέπει τη διαίρεση της ηλιακής μπαταρίας σε 16 τμήματα, καθένα από τα οποία ρυθμίζεται από τον δικό του σταθεροποιητή τάσης διακλάδωσης και οι έξοδοι των τμημάτων συνδέονται μέσω διόδων αποσύνδεσης σε έναν κοινό σταθεροποιημένο δίαυλο, ο οποίος διατηρεί 42 V ± 1%. Οι σταθεροποιητές διακλάδωσης διατηρούν τάση 42 V στα τμήματα της ηλιακής μπαταρίας και ο σχεδιασμός της ηλιακής μπαταρίας πραγματοποιείται έτσι ώστε στο τέλος των 15 ετών το βέλτιστο σημείο λειτουργίας του χαρακτηριστικού ρεύματος-τάσης να αντιστοιχεί σε αυτήν την τάση.

Η συντριπτική πλειοψηφία των ξένων συστημάτων τροφοδοσίας και ένας αριθμός εγχώριων διαστημικών σκαφών, όπως, για παράδειγμα, HS-702, A-2100 (ΗΠΑ), Spacebus-3000, 4000 (Δυτική Ευρώπη), Sesat, "Express-AM", " Yamal" (Ρωσία), κ.λπ.

Στο άρθρο «Σύστημα δορυφορικής τροφοδοσίας με ακραία ρύθμιση της ισχύος της μπαταρίας», οι συγγραφείς V.S δομικό διάγραμμα ενός συστήματος μετάδοσης ισχύος με ακραίο ρυθμιστή ισχύος ηλιακής μπαταρίας, δείχνει την επίδραση μιας τέτοιας ρύθμισης στον δορυφόρο γεωστατικών επικοινωνιών "Express-A", ο οποίος, σύμφωνα με τα αποτελέσματα των μετρήσεων πτήσης, ανήλθε σε αύξηση έως και 5%. στην ισχύ της μπαταρίας εξόδου. Σύμφωνα με το σχέδιο με έναν ακραίο ρυθμιστή ηλιακής μπαταρίας, κατασκευάζονται τα συστήματα τροφοδοσίας πολλών οικιακών διαστημικών σκαφών, όπως το γεωστατικό διαστημόπλοιο "Gals", "Express", υψηλής τροχιάς "Glonass-M", χαμηλής τροχιάς "Gonets" , και τα λοιπά.

Παρά τα επιτευχθέντα υψηλά τακτικά και τεχνικά χαρακτηριστικά του SEP των σύγχρονων διαστημικών σκαφών, έχουν ένα κοινό μειονέκτημα - δεν είναι καθολικά, γεγονός που περιορίζει το εύρος της χρήσης τους.

Είναι γνωστό ότι για την τροφοδοσία διάφορου εξοπλισμού ενός συγκεκριμένου διαστημικού σκάφους απαιτούνται πολλές ονομασίες της τάσης τροφοδοσίας, από μονάδες έως δεκάδες και εκατοντάδες βολτ, ενώ στο υλοποιημένο PDS σχηματίζεται ένας ενιαίος δίαυλος τροφοδοσίας συνεχούς ρεύματος με μία ονομαστική τιμή, π.χ. , 27 V, ή 40 V, ή 70 B, ή 100 B.

Κατά τη μετάβαση από μια ονομαστική τάση τροφοδοσίας εξοπλισμού σε άλλη, είναι απαραίτητο να αναπτυχθεί ένα νέο σύστημα τροφοδοσίας με ριζικό επανασχεδιασμό των πηγών ρεύματος - ηλιακές και επαναφορτιζόμενες μπαταρίες - και με αντίστοιχο χρόνο και οικονομικό κόστος.

Αυτό το μειονέκτημα επηρεάζει ιδιαίτερα τη δημιουργία νέων τροποποιήσεων διαστημικών σκαφών με βάση τη βασική έκδοση, η οποία είναι η κύρια κατεύθυνση στη σύγχρονη μηχανική διαστημικών σκαφών.

Ένα άλλο μειονέκτημα των συστημάτων είναι η χαμηλή θόρυβος των καταναλωτών ηλεκτρικής ενέργειας στο διαστημόπλοιο. Αυτό εξηγείται από την παρουσία μιας γαλβανικής σύνδεσης μεταξύ των λεωφορείων ισχύος του εξοπλισμού και των πηγών ρεύματος. Επομένως, κατά τη διάρκεια απότομων διακυμάνσεων του φορτίου, για παράδειγμα, όταν ενεργοποιούνται ή απενεργοποιούνται μεμονωμένοι καταναλωτές, συμβαίνουν διακυμάνσεις τάσης στον κοινό δίαυλο εξόδου του συστήματος τροφοδοσίας, το λεγόμενο. παροδικές διεργασίες που προκαλούνται από υπερτάσεις στην εσωτερική αντίσταση των πηγών ρεύματος.

Προτείνεται ένα σύστημα τροφοδοσίας με νέο δομικό διάγραμμα, το οποίο εξαλείφει τα προαναφερθέντα μειονεκτήματα των γνωστών συστημάτων τροφοδοσίας για διαστημόπλοια.

Η πλησιέστερη τεχνική λύση στην προτεινόμενη είναι το αυτόνομο σύστημα τροφοδοσίας διαστημικού σκάφους σύμφωνα με την πατέντα RF 2297706, που επιλέχθηκε ως πρωτότυπο.

Το πρωτότυπο έχει τα ίδια μειονεκτήματα με τα ανάλογα που συζητήθηκαν παραπάνω.

Ο στόχος της προτεινόμενης εφεύρεσης είναι να επεκτείνει τις δυνατότητες του συστήματος τροφοδοσίας του διαστημικού σκάφους, να βελτιώσει την ποιότητα της τάσης εξόδου, να μειώσει το κόστος ανάπτυξης και κατασκευής και να μειώσει τον χρόνο ανάπτυξης του συστήματος.

Η ουσία της αξιούμενης εφεύρεσης απεικονίζεται στο σχέδιο.

Το σύστημα τροφοδοσίας αποτελείται από μια ηλιακή μπαταρία 1, μια μπαταρία 2, έναν σταθεροποιητή τάσης ηλιακής μπαταρίας 3, μια συσκευή εκφόρτισης μπαταρίας 4, έναν φορτιστή μπαταρίας 5, έναν ακραίο ρυθμιστή ισχύος ηλιακής μπαταρίας 6, που συνδέεται με τις εισόδους του στις συσκευές εκφόρτισης 4 και φορτιστή 5 και σε έναν αισθητήρα ρεύματος της ηλιακής μπαταρίας 7, και η έξοδος είναι με σταθεροποιητή τάσης της ηλιακής μπαταρίας 3.

Ο σταθεροποιητής 3 και η συσκευή εκκένωσης 4 κατασκευάζονται με τη μορφή μετατροπέων γέφυρας. Περιγραφές τέτοιων μετατροπέων γεφυρών δίνονται, για παράδειγμα, στα άρθρα: «Μετατροπείς τάσης υψηλής συχνότητας με μεταγωγή συντονισμού», συγγραφέας A.V. "Power Supply" , M., 1993), The Series Connected Buck Boost Regulator For High Efficiency DC Voltage Regulation, συγγραφέας Arthur G. Birchenough (NASA Technical Memorandum 2003-212514, NASA Lewis Research Center, Cleveland, ON), καθώς και στο άρθρο ΜΠΛΟΚ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΚΑΙ ΛΥΣΕΙΣ ΚΥΚΛΩΜΑΤΟΣ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΥ ΚΑΙ ΣΥΓΚΡΟΤΗΜΑΤΩΝ ΣΤΑΘΕΡΟΠΟΙΗΣΗΣ ΣΕΠ ΜΗ ΣΦΡΑΓΙΣΜΕΝΟΥ ΓΕΩΣΤΑΘΜΙΣΜΟΥ SC ΜΕ ΓΑΛΒΑΝΙΚΗ ΑΠΟΜΟΝΩΣΗ ΕΠΩΝΥΜΕΝΟΥ ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΥ ΑΠΟ ΤΟ SOLAR AND BATTERY S.V.S. , ραφή B.C., βλέπε «Ηλεκτρονικά και ηλεκτρομηχανικά συστήματα και συσκευές: Σάββ. επιστημονικές εργασίες της ΠΧΠ «Polyus». - Tomsk: MGP "RASKO" στον εκδοτικό οίκο "Radio and Communications", 2001, 568 p.

Οι περιελίξεις εξόδου 9, 10 του σταθεροποιητή και της συσκευής εκκένωσης συνδέονται αντίστοιχα με έναν κοινό μετασχηματιστή 8 ως τις κύριες περιελίξεις του. Η ηλιακή μπαταρία 1 συνδέεται με τον σταθεροποιητή 3 με διαύλους συν και πλην, και ο αναφερόμενος αισθητήρας ρεύματος 7 είναι εγκατεστημένος σε έναν από τους διαύλους. Ο φορτιστής 5 συνδέεται με την είσοδό του στο δευτερεύον τύλιγμα 11 του μετασχηματιστή 8 και από την έξοδό του στους θετικούς και αρνητικούς διαύλους της μπαταρίας 2.

Οι συσκευές ισχύος 13 των φορτίων 14 με τις ονομαστικές τους τιμές τάσης εξόδου εναλλασσόμενου ρεύματος συνδέονται με τις δευτερεύουσες περιελίξεις 12 του μετασχηματιστή 8 και οι συσκευές ισχύος 16 των φορτίων 17 του DC συνδέονται στις δευτερεύουσες περιελίξεις 15 του μετασχηματιστή 8 με τις ονομαστικές τάσεις τους, μία από τις Οι συσκευές τροφοδοσίας 18 φορτίων 19 συνεχούς ρεύματος ή εναλλασσόμενου ρεύματος, συνδεδεμένες με τη δευτερεύουσα περιέλιξη 20 του μετασχηματιστή 8, επιλέγονται ως κύρια και χρησιμοποιείται για τη σταθεροποίηση της τάσης στο δευτερεύον τύλιγμα 20 του μετασχηματιστή 8. Για το σκοπό αυτό , η συσκευή 18 συνδέεται με συνδέσεις ανάδρασης με τον σταθεροποιητή 3 και τη συσκευή εκκένωσης 4.

Ο σχηματισμός μιας εναλλασσόμενης τάσης στην περιέλιξη εξόδου 9 του σταθεροποιητή 3 εξασφαλίζεται από το κύκλωμα ελέγχου 21, το οποίο, σύμφωνα με έναν ορισμένο νόμο, ανοίγει τα τρανζίστορ 22, 23 και 24, 25 σε ζεύγη, αντίστοιχα.

Με παρόμοιο τρόπο, μια εναλλασσόμενη τάση δημιουργείται στην περιέλιξη εξόδου της συσκευής 10-bit 4 από το κύκλωμα ελέγχου των 26 τρανζίστορ 27, 28 και 29, 30, αντίστοιχα.

Ο ρυθμιστής ακραίας ισχύος 6, λαμβάνοντας υπόψη τις ενδείξεις του αισθητήρα ρεύματος 7 και την τάση στην ηλιακή μπαταρία 1, παράγει ένα σήμα διόρθωσης για την αλλαγή του νόμου ανοίγματος των τρανζίστορ του σταθεροποιητή 3 έτσι ώστε να δημιουργηθεί μια τάση στον ηλιακό μπαταρία ίση με τη βέλτιστη τάση του χαρακτηριστικού ρεύματος-τάσης (χαρακτηριστικό I-V) της ηλιακής μπαταρίας.

Το σύστημα τροφοδοσίας λειτουργεί στις ακόλουθες κύριες λειτουργίες.

1. Τροφοδοσία φορτίων από ηλιακή μπαταρία.

Όταν η ισχύς της ηλιακής μπαταρίας υπερβαίνει τη συνολική ισχύ που καταναλώνεται από τα φορτία, ο σταθεροποιητής γέφυρας 3, χρησιμοποιώντας την ανάδραση της συσκευής 18 και του σταθεροποιητή 3, στο δευτερεύον τύλιγμα 20 του μετασχηματιστή 8 διατηρεί μια σταθερή τάση σε ένα επίπεδο που εξασφαλίζει την απαιτούμενη σταθερότητα τάσης στο φορτίο 19. Ταυτόχρονα, στις δευτερεύουσες περιελίξεις 11, 12, 15 του μετασχηματιστή διατηρούν επίσης μια σταθερή εναλλασσόμενη τάση, λαμβάνοντας υπόψη τους λόγους μετασχηματισμού των περιελίξεων. Η μπαταρία 2 είναι πλήρως φορτισμένη. Ο φορτιστής 5 και η εκφόρτιση 4 είναι απενεργοποιημένα, ο ακραίος ρυθμιστής 6 είναι απενεργοποιημένος.

2. Φορτίστε την μπαταρία.

Όταν καταστεί απαραίτητο να φορτιστεί η μπαταρία, ο φορτιστής 5 παράγει ένα σήμα για να ενεργοποιήσει τη φόρτιση και το παρέχει μετατρέποντας το εναλλασσόμενο ρεύμα από τη δευτερεύουσα περιέλιξη 11 του μετασχηματιστή 8 σε συνεχές ρεύμα για τη φόρτιση της μπαταρίας. Το σήμα για την ενεργοποίηση του φορτιστή 5 αποστέλλεται επίσης στην είσοδο του ακραίου ρυθμιστή 6, ο οποίος ενεργοποιεί τον σταθεροποιητή 3 στη λειτουργία ελέγχου ακραίας ισχύος της ηλιακής μπαταρίας. Το μέγεθος του ρεύματος φόρτισης της μπαταρίας καθορίζεται από τη διαφορά μεταξύ της ισχύος της ηλιακής μπαταρίας στο βέλτιστο σημείο λειτουργίας των χαρακτηριστικών ρεύματος-τάσης της και της συνολικής ισχύος των φορτίων. Η συσκευή εκκένωσης είναι απενεργοποιημένη.

3. Τροφοδοσία στο φορτίο από την μπαταρία.

Αυτή η λειτουργία διαμορφώνεται όταν ένα διαστημόπλοιο εισέρχεται στη σκιά της Γης ή της Σελήνης, σε πιθανές ανώμαλες καταστάσεις με απώλεια προσανατολισμού των ηλιακών συλλεκτών ή όταν το διαστημόπλοιο εκτοξεύεται σε τροχιά όταν τα ηλιακά πάνελ είναι διπλωμένα. Η ισχύς του ηλιακού πάνελ είναι μηδενική και το φορτίο τροφοδοτείται με την αποφόρτιση της μπαταρίας. Σε αυτόν τον τρόπο λειτουργίας, η σταθεροποίηση τάσης στο δευτερεύον τύλιγμα 20 του μετασχηματιστή 8 παρέχεται από μια συσκευή εκφόρτισης παρόμοια με την πρώτη λειτουργία, χρησιμοποιώντας ανάδραση από τη συσκευή 18 προς τη συσκευή εκφόρτισης 3, τον ακραίο ρυθμιστή 6, τον φορτιστή 5.

4. Το φορτίο τροφοδοτείται από κοινού από ηλιακή μπαταρία και μπαταρία.

Η λειτουργία διαμορφώνεται όταν δεν υπάρχει επαρκής ηλιακή μπαταρία για την τροφοδοσία όλων των συνδεδεμένων καταναλωτών, για παράδειγμα, όταν είναι ενεργοποιημένα τα φορτία αιχμής, κατά τη διάρκεια ελιγμών διαστημικού σκάφους για διόρθωση τροχιάς, κατά τις εισόδους και εξόδους διαστημικού σκάφους από σκιώδεις περιοχές της τροχιάς κ.λπ.

Σε αυτή τη λειτουργία, ο σταθεροποιητής 3 από τον ακραίο ρυθμιστή 6, με βάση ένα σήμα από τη συσκευή εκφόρτισης 4, ενεργοποιείται στη λειτουργία ελέγχου ακραίας ισχύος της ηλιακής μπαταρίας 1 και η ισχύς που λείπει για την τροφοδοσία των φορτίων προστίθεται με εκφόρτιση η μπαταρία 2. Η σταθεροποίηση τάσης στη δευτερεύουσα περιέλιξη 20 του μετασχηματιστή 8 παρέχεται από τη συσκευή εκφόρτισης 4 χρησιμοποιώντας ανάδραση από τη συσκευή 18 στη συσκευή δυαδικών ψηφίων 4.

Το σύστημα τροφοδοσίας λειτουργεί πλήρως αυτόματα.

Το προτεινόμενο σύστημα τροφοδοσίας διαστημικού σκάφους έχει τα ακόλουθα πλεονεκτήματα έναντι των γνωστών συστημάτων:

παρέχει στην έξοδο τις σταθερές ονομασίες τάσης DC ή AC που απαιτούνται για την τροφοδοσία μιας ποικιλίας φορτίων διαστημικών σκαφών, γεγονός που επεκτείνει τις δυνατότητες εφαρμογής του σε διαστημόπλοια διαφόρων κατηγοριών ή κατά την αναβάθμιση υπαρχουσών συσκευών.

υψηλότερη ποιότητα τάσης τροφοδοσίας σε φορτία λόγω μειωμένων παρεμβολών, επειδή οι δίαυλοι ισχύος φορτίου είναι γαλβανικά απομονωμένοι (μέσω ενός μετασχηματιστή) από τους διαύλους πηγής ρεύματος.

εξασφαλίζεται υψηλός βαθμός ενοποίησης του συστήματος και η δυνατότητα προσαρμογής του στις μεταβαλλόμενες συνθήκες χρήσης σε διάφορους τύπους διαστημικών σκαφών ή στις τροποποιήσεις τους με ελάχιστη τροποποίηση ως προς τις συσκευές ισχύος φορτίου, χωρίς να επηρεάζονται τα βασικά στοιχεία του συστήματος (ηλιακό και μπαταρίες, σταθεροποιητές, φορτιστές και συσκευές εκφόρτισης),

παρέχει τη δυνατότητα ανεξάρτητου σχεδιασμού και βελτιστοποίησης των πηγών ρεύματος ανά τάση, επιλογή τυπικών μεγεθών μπαταριών, γεννήτριες μονής ηλιακής μπαταρίας κ.λπ.

Ο χρόνος και το κόστος για την ανάπτυξη και την κατασκευή ενός συστήματος τροφοδοσίας μειώνονται.

Επί του παρόντος στην JSC "ISS" με το όνομα. Η M.F. Reshetnev, μαζί με μια σειρά από σχετικές επιχειρήσεις, αναπτύσσει το προτεινόμενο σύστημα τροφοδοσίας και η κατασκευή μεμονωμένων εργαστηριακών εξαρτημάτων της συσκευής βρίσκεται σε εξέλιξη. Τα πρώτα δείγματα του μετατροπέα γέφυρας πέτυχαν απόδοση 95-96,5%.

Από το πληροφοριακό υλικό για τα διπλώματα ευρεσιτεχνίας που είναι γνωστό στον αιτούντα, δεν βρέθηκε κανένα σύνολο χαρακτηριστικών παρόμοιο με το σύνολο χαρακτηριστικών του διεκδικούμενου αντικειμένου.

ΑΠΑΙΤΗΣΗ

Το σύστημα τροφοδοσίας του διαστημικού σκάφους, που αποτελείται από μια ηλιακή μπαταρία συνδεδεμένη με τους θετικούς και αρνητικούς διαύλους της σε έναν σταθεροποιητή τάσης, μια επαναφορτιζόμενη μπαταρία συνδεδεμένη με τους διαύλους συν και μείον στην είσοδο και την έξοδο του φορτιστή, έναν ρυθμιστή ακραίας ισχύος της ηλιακής μπαταρίας συνδέεται μέσω των εισόδων του σε έναν αισθητήρα ρεύματος, εγκατεστημένο σε έναν από τους διαύλους μεταξύ της ηλιακής μπαταρίας και του σταθεροποιητή τάσης, των συσκευών εκφόρτισης και φορτιστή της μπαταρίας και της εξόδου - με τον σταθεροποιητή τάσης της ηλιακής μπαταρίας, που χαρακτηρίζεται από το ότι η τάση ο σταθεροποιητής της ηλιακής μπαταρίας και η συσκευή εκφόρτισης της μπαταρίας κατασκευάζονται με τη μορφή μετατροπέων γέφυρας με κοινό μετασχηματιστή, σε αυτήν την περίπτωση, η είσοδος του φορτιστή συνδέεται με την περιέλιξη εξόδου του μετασχηματιστή και φορτώνει τις συσκευές ισχύος με τους Οι δικές ονομασίες τάσης εξόδου εναλλασσόμενου ρεύματος ή συνεχούς ρεύματος συνδέονται με τις άλλες περιελίξεις εξόδου του μετασχηματιστή και μία από τις συσκευές ισχύος φορτίου συνδέεται στον σταθεροποιητή ηλιακής μπαταρίας και στη συσκευή εκφόρτισης μπαταρίας.

Πνευματικά δικαιώματα εικονογράφησης SPL

Οι διαστημικές αποστολές που θα διαρκέσουν αρκετές δεκαετίες - ή και περισσότερο - θα απαιτήσουν μια νέα γενιά πηγών ενέργειας. Ο αρθρογράφος αποφάσισε να καταλάβει ποιες επιλογές έχουν οι σχεδιαστές.

Το σύστημα ισχύος είναι ένα ζωτικό συστατικό ενός διαστημικού σκάφους. Αυτά τα συστήματα πρέπει να είναι εξαιρετικά αξιόπιστα και σχεδιασμένα να λειτουργούν κάτω από δύσκολες συνθήκες.

Οι σύγχρονες πολύπλοκες συσκευές απαιτούν όλο και περισσότερη ενέργεια - πώς μοιάζει το μέλλον των πηγών ενέργειας τους;

Το μέσο σύγχρονο smartphone μπορεί να αντέξει μόλις μια μέρα με μία μόνο φόρτιση. Και το σκάφος Voyager, που εκτοξεύτηκε πριν από 38 χρόνια, εξακολουθεί να μεταδίδει σήματα στη Γη, έχοντας ήδη εγκαταλείψει το ηλιακό σύστημα.

Οι υπολογιστές του Voyager είναι ικανοί να εκτελούν 81 χιλιάδες λειτουργίες ανά δευτερόλεπτο - αλλά ο επεξεργαστής smartphone λειτουργεί επτά χιλιάδες φορές πιο γρήγορα.

Άλλα άρθρα στον ιστότοπο του BBC Future στα ρωσικά

Κατά τον σχεδιασμό ενός τηλεφώνου, φυσικά, υποτίθεται ότι θα επαναφορτίζεται τακτικά και είναι απίθανο να απέχει αρκετά εκατομμύρια χιλιόμετρα από την πλησιέστερη πρίζα.

Δεν θα είναι δυνατή η φόρτιση της μπαταρίας ενός διαστημικού σκάφους, το οποίο, σύμφωνα με το σχέδιο, θα πρέπει να βρίσκεται σε απόσταση εκατό εκατομμυρίων χιλιομέτρων από την τρέχουσα πηγή - πρέπει να μπορεί να φέρει είτε μπαταρίες επαρκούς χωρητικότητας για να λειτουργήσει για δεκαετίες , ή να παράγει ηλεκτρική ενέργεια από μόνη της.

Αποδεικνύεται ότι η επίλυση ενός τέτοιου προβλήματος σχεδιασμού είναι αρκετά δύσκολη.

Ορισμένες ενσωματωμένες συσκευές χρειάζονται ρεύμα μόνο περιστασιακά, αλλά άλλες πρέπει να λειτουργούν συνεχώς.

Οι δέκτες και οι πομποί πρέπει να είναι πάντα ενεργοποιημένοι, και σε επανδρωμένη πτήση ή σε επανδρωμένο διαστημικό σταθμό, καθώς και συστήματα υποστήριξης ζωής και φωτισμού.

Πνευματικά δικαιώματα εικονογράφησης NASAΛεζάντα εικόνας Οι κινητήρες Voyager δεν είναι οι πιο σύγχρονοι, αλλά έχουν λειτουργήσει με επιτυχία για 38 χρόνια

Ο Δρ Rao Surampudi είναι επικεφαλής του προγράμματος Energy Technologies στο Εργαστήριο Jet Propulsion στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνια στις Ηνωμένες Πολιτείες. Για περισσότερα από 30 χρόνια, αναπτύσσει συστήματα τροφοδοσίας για διάφορα οχήματα της NASA.

Το σύστημα ισχύος αντιπροσωπεύει συνήθως περίπου το 30% της συνολικής μάζας ενός διαστημικού σκάφους, είπε. Επιλύει τρία βασικά προβλήματα:

παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας

αποθήκευση ηλεκτρικής ενέργειας

διανομή ηλεκτρικής ενέργειας

Όλα αυτά τα μέρη του συστήματος είναι ζωτικής σημασίας για τη λειτουργία της συσκευής. Πρέπει να ζυγίζουν λίγο, να είναι ανθεκτικά και να έχουν υψηλή «ενεργειακή πυκνότητα» - δηλαδή να παράγουν πολλή ενέργεια από έναν αρκετά μικρό όγκο.

Επιπλέον, πρέπει να είναι αξιόπιστα, καθώς η αποστολή ενός ατόμου στο διάστημα για την επισκευή βλαβών είναι πολύ μη πρακτική.

Το σύστημα δεν πρέπει μόνο να παράγει αρκετή ενέργεια για όλες τις ανάγκες, αλλά και να το κάνει καθ' όλη τη διάρκεια της πτήσης - η οποία θα μπορούσε να διαρκέσει για δεκαετίες, και στο μέλλον, ίσως και αιώνες.

«Η διάρκεια ζωής του σχεδιασμού πρέπει να είναι μεγάλη - αν κάτι σπάσει, δεν θα υπάρχει κανείς να το διορθώσει», λέει ο Surampudi «Μια πτήση προς τον Δία διαρκεί από πέντε έως επτά χρόνια, στον Πλούτωνα - περισσότερα από 10 χρόνια και να φύγει ο ηλιακός. σύστημα, διαρκεί από 20 έως 30 ετών."

Πνευματικά δικαιώματα εικονογράφησης NASAΛεζάντα εικόνας Η αποστολή εκτροπής αστεροειδών της NASA θα χρησιμοποιήσει έναν νέο τύπο ηλιακής ενέργειας που είναι πιο αποτελεσματικός και ανθεκτικός από τους προκατόχους του

Τα συστήματα ισχύος ενός διαστημικού σκάφους υπόκεινται σε πολύ συγκεκριμένες συνθήκες - πρέπει να παραμείνουν λειτουργικά απουσία βαρύτητας, σε κενό, υπό την επίδραση πολύ έντονης ακτινοβολίας (η οποία θα κατέστρεφε τις περισσότερες συμβατικές ηλεκτρονικές συσκευές) και ακραίες θερμοκρασίες.

"Αν προσγειωθείτε στην Αφροδίτη, η θερμοκρασία έξω θα είναι 460 μοίρες", λέει ο ειδικός "Και όταν προσγειωθείτε στον Δία, η θερμοκρασία θα είναι μείον 150".

Τα οχήματα που κατευθύνονται προς το κέντρο του ηλιακού συστήματος δεν έχουν έλλειψη ενέργειας που συλλέγεται από τα φωτοβολταϊκά πάνελ τους.

Αυτά τα πάνελ μπορεί να φαίνονται λίγο διαφορετικά από τα ηλιακά πάνελ που είναι εγκατεστημένα στις στέγες κτιρίων κατοικιών, αλλά λειτουργούν με πολύ υψηλότερη απόδοση.

Κάνει πολύ ζέστη κοντά στον Ήλιο και τα φωτοβολταϊκά πάνελ μπορεί να υπερθερμανθούν. Για να αποφευχθεί αυτό, τα πάνελ στρέφονται μακριά από τον Ήλιο.

Στην πλανητική τροχιά, τα φωτοβολταϊκά πάνελ είναι λιγότερο αποδοτικά: παράγουν λιγότερη ενέργεια, αφού από καιρό σε καιρό περιφράσσονται από τον Ήλιο από τον ίδιο τον πλανήτη. Σε τέτοιες περιπτώσεις, είναι απαραίτητο ένα αξιόπιστο σύστημα αποθήκευσης ενέργειας.

Ατομικό διάλυμα

Ένα τέτοιο σύστημα μπορεί να κατασκευαστεί με βάση μπαταρίες νικελίου-υδρογόνου που μπορούν να αντέξουν περισσότερους από 50 χιλιάδες κύκλους φόρτισης και να λειτουργήσουν για περισσότερα από 15 χρόνια.

Σε αντίθεση με τις κανονικές μπαταρίες, οι οποίες δεν λειτουργούν στο διάστημα, αυτές οι μπαταρίες είναι σφραγισμένες και μπορούν να λειτουργήσουν κανονικά σε κενό.

Καθώς απομακρύνεστε από τον Ήλιο, το επίπεδο της ηλιακής ακτινοβολίας μειώνεται φυσικά: για τη Γη είναι 1374 βατ ανά τετραγωνικό μέτρο, για τον Δία - 50 και για τον Πλούτωνα - μόνο ένα βατ ανά τετραγωνικό μέτρο.

Επομένως, εάν η συσκευή πετάξει πέρα από την τροχιά του Δία, τότε χρησιμοποιεί συστήματα ατομικής ενέργειας.

Η πιο κοινή από αυτές είναι η θερμοηλεκτρική γεννήτρια ραδιοϊσοτόπων (RTG), που χρησιμοποιείται στους ανιχνευτές ρόβερ Voyager, Cassini και Curiosity.

Πνευματικά δικαιώματα εικονογράφησης NASAΛεζάντα εικόνας Μια βελτιωμένη γεννήτρια ραδιοϊσοτόπων Stirling θεωρείται πιθανή πηγή ενέργειας για αποστολές μεγάλης διάρκειας.

Αυτά τα τροφοδοτικά δεν έχουν κινούμενα μέρη. Παράγουν ενέργεια από τη διάσπαση ραδιενεργών ισοτόπων όπως το πλουτώνιο. Η διάρκεια ζωής τους υπερβαίνει τα 30 χρόνια.

Εάν δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν RTG (για παράδειγμα, εάν χρειάζεται μια οθόνη που είναι πολύ μεγάλη για πτήση για την προστασία του πληρώματος από την ακτινοβολία) και τα φωτοβολταϊκά πάνελ δεν είναι κατάλληλα επειδή η απόσταση από τον Ήλιο είναι πολύ μεγάλη, τότε μπορούν να χρησιμοποιηθούν κυψέλες καυσίμου .

Οι κυψέλες καυσίμου υδρογόνου-οξυγόνου χρησιμοποιήθηκαν στα αμερικανικά διαστημικά προγράμματα Gemini και Apollo. Τέτοια κύτταρα δεν μπορούν να επαναφορτιστούν, αλλά απελευθερώνουν πολλή ενέργεια και το υποπροϊόν αυτής της διαδικασίας είναι το νερό, το οποίο το πλήρωμα μπορεί στη συνέχεια να πιει.

Η NASA και το Jet Propulsion Laboratory εργάζονται για τη δημιουργία πιο ισχυρών, ενεργοβόρων και συμπαγών συστημάτων με υψηλή διάρκεια λειτουργίας.

Όμως τα νέα διαστημόπλοια χρειάζονται όλο και περισσότερη ενέργεια: τα ενσωματωμένα συστήματα τους γίνονται συνεχώς πιο περίπλοκα και καταναλώνουν πολύ ηλεκτρική ενέργεια.

Για μεγάλες πτήσεις, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ατομική-ηλεκτρική πρόωση

Αυτό ισχύει ιδιαίτερα για πλοία που χρησιμοποιούν ηλεκτρική κίνηση - για παράδειγμα, πρόωση ιόντων, που χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά στον καθετήρα Deep Space 1 το 1998 και έκτοτε υιοθετήθηκε ευρέως.

Οι ηλεκτρικοί κινητήρες λειτουργούν συνήθως απελευθερώνοντας ηλεκτρικά καύσιμο σε υψηλή ταχύτητα, αλλά υπάρχουν και εκείνοι που επιταχύνουν το όχημα μέσω ηλεκτροδυναμικής αλληλεπίδρασης με τα μαγνητικά πεδία των πλανητών.

Τα περισσότερα γήινα ενεργειακά συστήματα δεν είναι ικανά να λειτουργήσουν στο διάστημα. Επομένως, κάθε νέο κύκλωμα υποβάλλεται σε μια σειρά σοβαρών δοκιμών πριν εγκατασταθεί σε διαστημόπλοιο.

Τα εργαστήρια της NASA αναδημιουργούν τις σκληρές συνθήκες στις οποίες θα πρέπει να λειτουργήσει η νέα συσκευή: ακτινοβολείται με ακτινοβολία και υπόκειται σε ακραίες αλλαγές θερμοκρασίας.

Προς νέα σύνορα

Είναι πιθανό οι μελλοντικές πτήσεις να χρησιμοποιούν βελτιωμένες γεννήτριες ραδιοϊσοτόπων Stirling. Λειτουργούν με παρόμοια αρχή με τα RTG, αλλά είναι πολύ πιο αποτελεσματικά.

Επιπλέον, μπορούν να κατασκευαστούν πολύ μικρά σε μέγεθος - αν και αυτό κάνει το σχέδιο πιο περίπλοκο.

Δημιουργούνται επίσης νέες μπαταρίες για την προγραμματισμένη πτήση της NASA στην Ευρώπη, ένα από τα φεγγάρια του Δία. Θα μπορούν να λειτουργούν σε θερμοκρασίες από -80 έως -100 βαθμούς.

Και οι νέες μπαταρίες ιόντων λιθίου στις οποίες εργάζονται επί του παρόντος οι σχεδιαστές θα έχουν διπλάσια χωρητικότητα από τις τρέχουσες. Με τη βοήθειά τους, οι αστροναύτες θα μπορούν, για παράδειγμα, να περνούν διπλάσιο χρόνο στη σεληνιακή επιφάνεια πριν επιστρέψουν στο πλοίο για επαναφόρτιση.

Πνευματικά δικαιώματα εικονογράφησης SPLΛεζάντα εικόνας Για την παροχή ενέργειας σε τέτοιους οικισμούς, πιθανότατα θα απαιτηθούν νέοι τύποι καυσίμων.

Σχεδιάζονται επίσης νέα ηλιακά πάνελ που θα μπορούσαν να συλλέγουν αποτελεσματικά ενέργεια σε συνθήκες χαμηλού φωτισμού και χαμηλών θερμοκρασιών - αυτό θα επιτρέψει στις συσκευές σε φωτοβολταϊκά πάνελ να πετάξουν πιο μακριά από τον Ήλιο.

Σε κάποιο στάδιο, η NASA σκοπεύει να δημιουργήσει μια μόνιμη βάση στον Άρη - και ίσως σε πιο μακρινούς πλανήτες.

Τα ενεργειακά συστήματα τέτοιων οικισμών πρέπει να είναι πολύ πιο ισχυρά από αυτά που χρησιμοποιούνται σήμερα στο διάστημα και να έχουν σχεδιαστεί για πολύ μεγαλύτερη λειτουργία.

Η Σελήνη έχει πολύ ήλιο-3 - αυτό το ισότοπο είναι σπάνιο στη Γη και είναι ιδανικό καύσιμο για σταθμούς παραγωγής ενέργειας σύντηξης. Ωστόσο, δεν έχει καταστεί ακόμη δυνατό να επιτευχθεί επαρκής σταθερότητα της θερμοπυρηνικής σύντηξης προκειμένου να χρησιμοποιηθεί αυτή η πηγή ενέργειας στα διαστημόπλοια.

Επιπλέον, οι θερμοπυρηνικοί αντιδραστήρες που υπάρχουν σήμερα καταλαμβάνουν το χώρο ενός υπόστεγου αεροπλάνου και με αυτή τη μορφή είναι αδύνατο να χρησιμοποιηθούν για διαστημικές πτήσεις.

Είναι δυνατή η χρήση συμβατικών πυρηνικών αντιδραστήρων - ειδικά σε οχήματα με ηλεκτρική πρόωση και σε προγραμματισμένες αποστολές στη Σελήνη και τον Άρη;

Σε αυτή την περίπτωση, η αποικία δεν θα χρειαστεί να διατηρεί ξεχωριστή πηγή ηλεκτρικής ενέργειας - ο αντιδραστήρας του πλοίου μπορεί να παίξει το ρόλο του.

Για μεγάλες πτήσεις, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ατομική-ηλεκτρική πρόωση.

«Η αποστολή εκτροπής αστεροειδών απαιτεί μεγάλα ηλιακά πάνελ για να παρέχουν αρκετή ηλεκτρική ενέργεια για ελιγμούς γύρω από τον αστεροειδή», λέει ο Surampudi «Αυτή τη στιγμή εξετάζουμε την ηλιακή-ηλεκτρική πρόωση, αλλά η πυρηνική-ηλεκτρική πρόωση θα ήταν φθηνότερη.

Ωστόσο, είναι απίθανο να δούμε πυρηνικά διαστημόπλοια σύντομα.

«Αυτή η τεχνολογία δεν είναι ακόμη αρκετά ώριμη, πρέπει να είμαστε απολύτως σίγουροι για την ασφάλειά της πριν εκτοξεύσουμε μια τέτοια συσκευή στο διάστημα», εξηγεί ο ειδικός.

Απαιτούνται περαιτέρω αυστηρές δοκιμές για να διασφαλιστεί ότι ο αντιδραστήρας μπορεί να αντέξει τις ακαμψίες της διαστημικής πτήσης.

Όλα αυτά τα προηγμένα ενεργειακά συστήματα θα επιτρέψουν στα διαστημόπλοια να λειτουργούν μεγαλύτερες και να πετούν μεγαλύτερες αποστάσεις - αλλά βρίσκονται ακόμα στα αρχικά στάδια ανάπτυξης.

Μόλις ολοκληρωθούν επιτυχώς οι δοκιμές, τέτοια συστήματα θα γίνουν υποχρεωτικό στοιχείο των πτήσεων προς τον Άρη - και όχι μόνο.

Μπορείτε να το διαβάσετε στην ιστοσελίδα.

Εισαγωγή

παροχή ενέργειας χώρο ηλιακής μπαταρίας

Επί του παρόντος, μία από τις προτεραιότητες για τη στρατηγική ανάπτυξη του επιστημονικού και τεχνικού δυναμικού της δημοκρατίας είναι η δημιουργία της διαστημικής βιομηχανίας. Για το σκοπό αυτό, το 2007 δημιουργήθηκε στο Καζακστάν η Εθνική Υπηρεσία Διαστήματος (Kazcosmos), της οποίας οι δραστηριότητες στοχεύουν κυρίως στην ανάπτυξη και εφαρμογή στοχευμένων διαστημικών τεχνολογιών και στην ανάπτυξη της διαστημικής επιστήμης προς το συμφέρον της κοινωνικοοικονομικής ανάπτυξης της χώρας. .

Η επιστημονική διαστημική έρευνα στον Κάζκοσμο πραγματοποιείται κυρίως στο Εθνικό Κέντρο Διαστημικής Έρευνας και Τεχνολογίας JSC (NTSKIT JSC), το οποίο περιλαμβάνει τέσσερα ερευνητικά ινστιτούτα: το Αστροφυσικό Ινστιτούτο που φέρει το όνομά του. V.G. Fesenkova, Institute of Ionosphere, Institute of Space Research, Institute of Space Engineering and Technology. Η JSC "NTSKIT" διαθέτει μια μεγάλη πειραματική βάση: ένα στόλο σύγχρονου εξοπλισμού μέτρησης, χώρους δοκιμών, παρατηρητήρια, επιστημονικά κέντρα για τη διεξαγωγή θεμελιωδών και εφαρμοσμένης επιστημονικής έρευνας στον τομέα των διαστημικών δραστηριοτήτων σύμφωνα με εγκεκριμένες προτεραιότητες.

Η Joint Stock Company "National Center for Space Research and Technology" JSC "NTSKIT" οργανώθηκε μέσω της αναδιοργάνωσης της Δημοκρατικής Κρατικής Επιχείρησης με δικαίωμα οικονομικής διαχείρισης "Center for Astrophysical Research" και των θυγατρικών της με βάση το Διάταγμα της Κυβέρνησης η Δημοκρατία του Καζακστάν αριθ. 38 με ημερομηνία 22 Ιανουαρίου 2008.

Κύριο αντικείμενο δραστηριότητας της ανώνυμης εταιρείας είναι η υλοποίηση ερευνητικών, αναπτυξιακών, παραγωγικών και οικονομικών δραστηριοτήτων στον τομέα της διαστημικής έρευνας και τεχνολογίας.

Ένα από τα πιο σημαντικά ενσωματωμένα συστήματα οποιουδήποτε διαστημικού σκάφους, το οποίο καθορίζει πρωτίστως τα χαρακτηριστικά απόδοσης, την αξιοπιστία, τη διάρκεια ζωής και την οικονομική του απόδοση, είναι το σύστημα παροχής ρεύματος. Ως εκ τούτου, τα προβλήματα ανάπτυξης, έρευνας και δημιουργίας συστημάτων τροφοδοσίας για διαστημόπλοια είναι υψίστης σημασίας.

Η αυτοματοποίηση των διαδικασιών ελέγχου πτήσης οποιουδήποτε διαστημικού σκάφους (SC) είναι αδιανόητη χωρίς ηλεκτρική ενέργεια. Η ηλεκτρική ενέργεια χρησιμοποιείται για την οδήγηση όλων των στοιχείων των συσκευών και του εξοπλισμού του διαστημικού σκάφους (ομάδα πρόωσης, χειριστήρια, συστήματα επικοινωνίας, όργανα, θέρμανση κ.λπ.).

Γενικά, το σύστημα τροφοδοσίας παράγει ενέργεια, τη μετατρέπει και τη ρυθμίζει, την αποθηκεύει για περιόδους αιχμής ζήτησης ή σκιώδη λειτουργία και τη διανέμει σε όλο το διαστημόπλοιο. Το υποσύστημα τροφοδοσίας μπορεί επίσης να μετατρέψει και να ρυθμίσει την τάση ή να παρέχει μια σειρά επιπέδων τάσης. Ενεργοποιεί και απενεργοποιεί συχνά τον εξοπλισμό και, για να βελτιώσει την αξιοπιστία, προστατεύει από βραχυκυκλώματα και απομονώνει σφάλματα. Ο σχεδιασμός του υποσυστήματος επηρεάζεται από την κοσμική ακτινοβολία, η οποία προκαλεί υποβάθμιση των ηλιακών συλλεκτών. Η διάρκεια ζωής μιας χημικής μπαταρίας συχνά περιορίζει τη διάρκεια ζωής ενός διαστημικού σκάφους.

Τα τρέχοντα προβλήματα είναι η μελέτη των λειτουργικών χαρακτηριστικών των διαστημικών πηγών ενέργειας. Η μελέτη και η εξερεύνηση του διαστήματος απαιτεί την ανάπτυξη και τη δημιουργία διαστημικών σκαφών για διάφορους σκοπούς. Επί του παρόντος, τα αυτόματα μη επανδρωμένα διαστημόπλοια είναι τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα για το σχηματισμό ενός παγκόσμιου συστήματος επικοινωνιών, τηλεόρασης, πλοήγησης και γεωδαισίας, μεταφοράς πληροφοριών, μελέτης των καιρικών συνθηκών και των φυσικών πόρων της Γης, καθώς και για την εξερεύνηση του διαστήματος. Για τη δημιουργία τους, είναι απαραίτητο να διασφαλιστούν πολύ αυστηρές απαιτήσεις για την ακρίβεια του προσανατολισμού της συσκευής στο διάστημα και τη διόρθωση των τροχιακών παραμέτρων, και αυτό απαιτεί αύξηση της τροφοδοσίας του διαστημικού σκάφους.

1. Γενικές πληροφορίες για την JSC “NCIT”

Εκτέλεση εργασιών έρευνας και ανάπτυξης για τη δημιουργία υλικού και λογισμικού για συστήματα διόρθωσης διαφορών και εξοπλισμό πλοήγησης καταναλωτών.

Αντικειμενοστραφή μοντελοποίηση και ανάπτυξη λογισμικού και υλικού για ένα σύστημα τρισδιάστατης μοντελοποίησης μεγάλης κλίμακας με χρήση τεχνολογιών δορυφορικής πλοήγησης και εμβέλειας λέιζερ.

Ανάπτυξη μηχανικών μοντέλων ενός συγκροτήματος επιστημονικού εξοπλισμού για τη διενέργεια μετρήσεων επί του σκάφους και τη συσσώρευση στοχευμένων επιστημονικών πληροφοριών και λογισμικού για τη λειτουργία τους.

Δημιουργία επιστημονικού, μεθοδολογικού και λογισμικού για την επίλυση προβλημάτων σύνθετης ανάλυσης και πρόβλεψης της ανάπτυξης της διαστημικής τεχνολογίας στη Δημοκρατία του Καζακστάν.

Δημιουργία λογισμικού και μοντέλων μαθηματικής υποστήριξης και προσομοίωσης διαστημοπλοίων και υποσυστημάτων.

Ανάπτυξη πειραματικών δειγμάτων συσκευών, εξοπλισμού, εξαρτημάτων και υποσυστημάτων μικροδορυφόρων.

Δημιουργία επιστημονικής και μεθοδολογικής υποστήριξης και ρυθμιστικής και τεχνικής βάσης για την επίλυση προβλημάτων τεχνικής ρύθμισης.

Ρύθμιση απαιτήσεων για την ανάπτυξη, σχεδιασμό, δημιουργία, λειτουργία διαστημικής τεχνολογίας, διασφάλιση της ασφάλειας, αξιολόγησης και επιβεβαίωσης συμμόρφωσης.

Σύμφωνα με το κυβερνητικό διάταγμα αριθ. Έρευνα» και τις θυγατρικές του «Ινστιτούτο Ιονόσφαιρας», «Αστροφυσικό Ινστιτούτο με το όνομα V.G. Fesenkov», «Institute of Space Research» αναδιοργανώθηκαν μέσω συγχώνευσης και μετατροπής στην ανώνυμη εταιρεία «National Center for Space Research and Technology» με 100% κρατική συμμετοχή στο εγκεκριμένο κεφάλαιο.

Πιστοποιητικό κρατικής εγγραφής της JSC "NTSKIT" - Αρ. 93168-1910-AO, αριθμός ταυτοποίησης 080740009161, ημερομηνία 16 Ιουλίου 2008, εγγεγραμμένο στο Τμήμα Δικαιοσύνης του Αλμάτι του Υπουργείου Δικαιοσύνης της Δημοκρατίας του Καζακστάν

.2 Γενικά χαρακτηριστικά του οργανισμού

Η Joint Stock Company "Εθνικό Κέντρο Διαστημικής Έρευνας και Τεχνολογίας" εγγράφηκε στις 16 Ιουλίου 2008.

Την περίοδο από το 2004 έως τις 15 Ιουλίου 2008, η JSC NTsKIT ήταν νόμιμα η Δημοκρατική Κρατική Επιχείρηση «Κέντρο Αστροφυσικής Έρευνας» (με δικαίωμα οικονομικής διαχείρισης), η οποία δημιουργήθηκε σύμφωνα με το διάταγμα της κυβέρνησης της Δημοκρατίας του Καζακστάν με ημερομηνία 5 Μαρτίου 2004 Αρ. 280 «Εκδίδει ορισμένες δημοκρατικές κρατικές επιχειρήσεις του Υπουργείου Παιδείας και Επιστημών της Δημοκρατίας του Καζακστάν». Το RSE δημιουργήθηκε με βάση την αναδιοργάνωση και τη συγχώνευση των δημοκρατικών κρατικών κυβερνητικών επιχειρήσεων «Institute of Space Research», «Institute of the Ionosphere» και «Astrophysical Institute με το όνομα V.G. Fesenkov», στις οποίες δόθηκε το νομικό καθεστώς των θυγατρικών κρατικών επιχειρήσεων.

Με Διάταγμα της Κυβέρνησης της Δημοκρατίας του Καζακστάν της 29ης Μαΐου 2007 αριθ. Εθνική Διαστημική Υπηρεσία της Δημοκρατίας του Καζακστάν.

Το Ινστιτούτο Διαστημικής Έρευνας της Ακαδημίας Επιστημών της ΣΣΔ του Καζακστάν οργανώθηκε σύμφωνα με το ψήφισμα του Υπουργικού Συμβουλίου της Καζακικής SSR Νο. 470 της 12ης Αυγούστου 1991. Ο ιδρυτής και ο πρώτος διευθυντής του Ινστιτούτου είναι ο βραβευμένος με το Κρατικό Βραβείο της ΕΣΣΔ, κάτοχος του Τάγματος του Λένιν, του Κόκκινου Πανό της Εργασίας, "Parasat", ακαδημαϊκός της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών της Δημοκρατίας του Καζακστάν Sultangazin Umirzak Makhmutovich (1936 - 2005). Τον Ιανουάριο του 2011, το Ινστιτούτο πήρε το όνομά του από τον Ακαδημαϊκό U.M. Σουλτανγκαζίνα.

Αντικείμενο των δραστηριοτήτων του Ινστιτούτου ήταν η διεξαγωγή θεμελιωδών και εφαρμοσμένης έρευνας στο πλαίσιο κρατικών, βιομηχανικών, διεθνών προγραμμάτων και έργων, καθώς και η εκτέλεση εργασιών με επιχορηγήσεις από εγχώριους και ξένους πόρους στον τομέα της Τηλεπισκόπησης της Γης (ERS), της παρακολούθησης του διαστήματος. , μοντελοποίηση γεωγραφικών πληροφοριών και επιστήμη των διαστημικών υλικών.

Το Ινστιτούτο Διαστημικών Ερευνών, ως μητρικός οργανισμός, συντόνισε την έρευνα των ινστιτούτων της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών της Δημοκρατίας του Καζακστάν και άλλων τμηματικών οργανισμών για την ανάπτυξη και εφαρμογή και των τεσσάρων προγραμμάτων επιστημονικής έρευνας και πειραμάτων του Καζακστάν στο Mir τροχιακό σύμπλεγμα με τη συμμετοχή του κοσμοναύτη T.O Aubakirov. (1991) και με τη συμμετοχή του κοσμοναύτη T.A. - (1994, 1998), στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό - με τη συμμετοχή του κοσμοναύτη T.A (2001).

Ινστιτούτο Διαστημικής Έρευνας που πήρε το όνομά του από τον ακαδημαϊκό U.M. Η Sultangazina ήταν μέρος της JSC NTsKIT ως χωριστή νομική οντότητα υπό την ιδιότητα της θυγατρικής εταιρείας περιορισμένης ευθύνης.

Από το 2014Το ινστιτούτο και ο διοικητικός μηχανισμός της JSC "NCIT" συνδυάστηκαν σε μια ενιαία δομή, διατηρώντας τη σύνθεση του προσωπικού και τους τομείς έρευνας.

1.3 Τύποι δραστηριοτήτων της JSC "NCIT"

Συντονισμός, υποστήριξη και υλοποίηση ερευνητικών δραστηριοτήτων. Θεμελιώδης και εφαρμοσμένη διαστημική έρευνα

Διαμόρφωση κύριων κατευθύνσεων και σχεδίων επιστημονικής έρευνας, υποβολή ολοκληρωμένης επιστημονικής έρευνας στην Εθνική Διαστημική Υπηρεσία της Δημοκρατίας του Καζακστάν.

Υποβολή στην Εθνική Διαστημική Υπηρεσία της Δημοκρατίας του Καζακστάν συμπερασμάτων και συστάσεων που βασίζονται σε ετήσιες εκθέσεις επιστημονικών οργανισμών για επιστημονικές και επιστημονικές και τεχνικές δραστηριότητες·

Υποστήριξη και υλοποίηση πειραματικού σχεδιασμού και παραγωγής και οικονομικών δραστηριοτήτων

Δημιουργία συστημάτων γεωγραφικών πληροφοριών που βασίζονται σε μεθόδους αεροδιαστημικής έρευνας.

Λήψη, επεξεργασία, διανομή, ισοδύναμη ανταλλαγή και πώληση δεδομένων τηλεπισκόπησης της γης από το διάστημα.

Ανάπτυξη και λειτουργία διαστημικών πόρων για διάφορους σκοπούς, συστήματα διαστημικής επικοινωνίας, πλοήγησης και τηλεπισκόπησης.

Παροχή μηχανικών και συμβουλευτικών υπηρεσιών

Διεξαγωγή έρευνας μάρκετινγκ

Υλοποίηση καινοτόμων δραστηριοτήτων

Ενημέρωση για τις δραστηριότητες της Εθνικής Διαστημικής Υπηρεσίας - Δημοκρατία του Καζακστάν και προώθηση επιστημονικών επιτευγμάτων

Προπαγάνδα των επιτευγμάτων της επιστήμης και των διαστημικών τεχνολογιών, οργάνωση. Διεξαγωγή διεθνών και δημοκρατικών συνεδρίων, συνεδριών, συνεδρίων, σεμιναρίων, συναντήσεων, εκθέσεων. δημοσίευση επιστημονικών περιοδικών, εργασιών και πληροφοριών σχετικά με τις δραστηριότητες της Εθνικής Διαστημικής Υπηρεσίας της Δημοκρατίας του Καζακστάν

Εκπαίδευση επιστημονικού προσωπικού υψηλής ειδίκευσης. Προστασία Πνευματικής Ιδιοκτησίας

Ανάπτυξη κανονιστικής και νομικής τεκμηρίωσης

Σύνθεση προσωπικού

Συνολικά - 450 ειδικευμένοι ειδικοί και επιστήμονες.

Ανάμεσά τους 27 διδάκτορες επιστημών, 73 υποψήφιοι επιστήμες, 2 ακαδημαϊκοί, 2 αντεπιστέλλοντα μέλη και 3 διδάκτορες.

Κεντρική δομή

Τμήμα Τηλεπισκόπησης

Κύριοι τομείς έρευνας:

Ανάπτυξη τεχνολογιών λήψης, αρχειοθέτησης, επεξεργασίας και εμφάνισης δεδομένων τηλεπισκόπησης. Διεξαγωγή θεμελιωδών και εφαρμοσμένης επιστημονικής έρευνας στον τομέα της μελέτης των φασματικών χαρακτηριστικών αντικειμένων στην επιφάνεια της γης, της διαστημικής παρακολούθησης γεωργικής γης και του περιβάλλοντος, καταστάσεων έκτακτης ανάγκης (πλημμύρες, πλημμύρες, πυρκαγιές), θεματική ερμηνεία δορυφορικών δεδομένων διαφόρων φασματικών, χωρικών και χρονικές αναλύσεις που βασίζονται στην ανάλυση μακροπρόθεσμων σειρών δεδομένων Τηλεπισκόπηση και την κατάσταση της επιφάνειας της γης.

Διεξαγωγή υποδορυφορικής έρευνας. Δημιουργία τομεακών και περιφερειακών κέντρων καταστάσεων για διαστημική παρακολούθηση καταστάσεων έκτακτης ανάγκης.

Τμήμα Μοντελοποίησης Γεωγραφικών Πληροφοριών

Ανάπτυξη αριθμητικών μοντέλων μεταφοράς βραχέων κυμάτων και θερμικής ακτινοβολίας στην ατμόσφαιρα για διόρθωση δορυφορικών εικόνων και υπολογισμοί φυσικών παραμέτρων της ατμόσφαιρας με βάση δορυφορικές πληροφορίες.

Δημιουργία μοντέλων γεωγραφικών πληροφοριών «ανάλυσης κινδύνου» για τον προσδιορισμό του βαθμού επιρροής φυσικών και ανθρωπογενών παραγόντων στην ανάπτυξη καταστάσεων έκτακτης ανάγκης στους κεντρικούς αγωγούς.

Δημιουργία αυτοματοποιημένων μεθόδων και τεχνολογιών ψηφιακής φωτογραμμετρίας, μεθόδων και υπολογιστικών αλγορίθμων συμβολομετρικής ανάλυσης δεδομένων τηλεπισκόπησης.

Τμήμα Επιστήμης Διαστημικών Υλικών και Μηχανικών Οργάνων

Δημιουργία τεχνολογιών για την παραγωγή δομικών και λειτουργικών υλικών για αεροδιαστημικούς σκοπούς, καθώς και προϊόντων που παράγονται από αυτά.

Ανάπτυξη ποιοτικών, αναλυτικών και αριθμητικών μεθόδων για τη μελέτη μη ακίνητων προβλημάτων στη δυναμική τεχνητών και φυσικών ουράνιων σωμάτων.

Ανάπτυξη νέων μαθηματικών μοντέλων και μεθόδων για την παροχή προγραμματισμένης κίνησης διαστημικών σκαφών.

Τμήμα Πληροφοριών και Εκπαιδευτικής Υποστήριξης (Αστάνα)

Οργάνωση προηγμένης εκπαίδευσης και επανεκπαίδευσης ειδικών για τη διαστημική βιομηχανία του Καζακστάν.

Κέντρο Υποδοχής Πληροφοριών Διαστήματος (Αλμάτι) και Επιστημονικό και Εκπαιδευτικό Κέντρο Παρακολούθησης Διαστήματος για Συλλογική Χρήση (Αστάνα)

Τακτική λήψη, αρχειοθέτηση και επεξεργασία δεδομένων δορυφορικών εικόνων από το διαστημόπλοιο Aqua/MODIS, Terra/MODIS, SuomiNPP (ΗΠΑ).

Υπάρχει διεθνής πιστοποίηση.

DTOO "II" (Ινστιτούτο Ιονόσφαιρας)

Αντικείμενο δραστηριότηταςΤο DTOO "Institute of the Ionosphere" διεξάγει θεμελιώδη, διερευνητική και εφαρμοσμένη έρευνα στον τομέα της ηλιακής-γήινης φυσικής και γεωδυναμικής: ιονόσφαιρα και γεωμαγνητικό πεδίο, διαστημικός καιρός, παρακολούθηση ακτινοβολίας κοντά στη Γη, γεωδυναμική και γεωφυσική παρακολούθηση του εδάφους-διαστήματος γήινος φλοιός του Καζακστάν, δημιουργία συστήματος πρόβλεψης κοιτασμάτων ορυκτών, γεωδαισίας και χαρτογραφίας.

DTOO "AFIF" (Αστροφυσικό Ινστιτούτο με το όνομα Fesenkov)

DTOO "IKTT" (Ινστιτούτο Διαστημικής Μηχανικής και Τεχνολογίας)

Θυγατρική Εταιρεία Περιορισμένης Ευθύνης «Ινστιτούτο Διαστημικής Μηχανικής και Τεχνολογίας»(εφεξής - DTOO "Institute of Space Engineering and Technology") δημιουργήθηκε με εντολή της Εθνικής Διαστημικής Υπηρεσίας της Δημοκρατίας του Καζακστάν αριθ. 65/OD με ημερομηνία 17/08/2009.

Το DTOO "Institute of Space Technology and Technology" εγγράφηκε στις 23 Δεκεμβρίου 2009. Ο μοναδικός ιδρυτής του Institute of Space Technology and Technology Ltd. είναι το National Center for Space Research and Technology Joint Stock Company.

2. Γενικές πληροφορίες για την παροχή ρεύματος των διαστημικών σκαφών

Η γεωμετρία του διαστημικού σκάφους, ο σχεδιασμός, η μάζα και η ενεργή ζωή καθορίζονται σε μεγάλο βαθμό από το σύστημα τροφοδοσίας του διαστημικού σκάφους. Το σύστημα τροφοδοσίας ή αλλιώς αναφέρεται ως σύστημα τροφοδοσίας ισχύος (PSS) των διαστημικών σκαφών - το σύστημα ενός διαστημικού σκάφους που παρέχει ισχύ σε άλλα συστήματα είναι ένα από τα πιο σημαντικά συστήματα. Η βλάβη του συστήματος τροφοδοσίας οδηγεί σε βλάβη ολόκληρης της συσκευής.

Το σύστημα τροφοδοσίας συνήθως περιλαμβάνει: μια κύρια και δευτερεύουσα πηγή ηλεκτρικής ενέργειας, μετατροπείς, φορτιστές και αυτοματισμό ελέγχου.

Πρωτογενείς πηγές ενέργειας

Διάφορες γεννήτριες ενέργειας χρησιμοποιούνται ως πρωτογενείς πηγές:

ηλιακούς συλλέκτες;

Πηγές χημικού ρεύματος:

μπαταρίες?

γαλβανικά κύτταρα;

Κυψέλες καυσίμου?

πηγές ενέργειας ραδιοϊσοτόπων·

πυρηνικούς αντιδραστήρες.

Η πρωτογενής πηγή περιλαμβάνει όχι μόνο την ίδια τη γεννήτρια ηλεκτρικής ενέργειας, αλλά και τα συστήματα που την εξυπηρετούν, για παράδειγμα, το σύστημα προσανατολισμού του ηλιακού πάνελ.

Συχνά οι πηγές ενέργειας συνδυάζονται, για παράδειγμα, μια ηλιακή μπαταρία με μια χημική μπαταρία.

Κυψέλες καυσίμου

Οι κυψέλες καυσίμου έχουν χαρακτηριστικά υψηλού βάρους και μεγέθους και πυκνότητα ισχύος σε σύγκριση με ένα ζευγάρι ηλιακών μπαταριών και μια χημική μπαταρία, είναι ανθεκτικές σε υπερφορτώσεις, έχουν σταθερή τάση και είναι αθόρυβες. Ωστόσο, απαιτούν παροχή καυσίμου, επομένως χρησιμοποιούνται σε συσκευές με περίοδο παραμονής στο διάστημα από αρκετές ημέρες έως 1-2 μήνες.

Οι κυψέλες καυσίμου υδρογόνου-οξυγόνου χρησιμοποιούνται κυρίως, καθώς το υδρογόνο παρέχει την υψηλότερη θερμογόνο δύναμη και, επιπλέον, το νερό που σχηματίζεται ως αποτέλεσμα της αντίδρασης μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε επανδρωμένα διαστημόπλοια. Για να εξασφαλιστεί η κανονική λειτουργία των κυψελών καυσίμου, είναι απαραίτητο να εξασφαλιστεί η απομάκρυνση του νερού και της θερμότητας που παράγεται ως αποτέλεσμα της αντίδρασης. Ένας άλλος περιοριστικός παράγοντας είναι το σχετικά υψηλό κόστος υγρού υδρογόνου και οξυγόνου και η δυσκολία αποθήκευσης τους.

Πηγές ενέργειας ραδιοϊσοτόπων

Οι πηγές ενέργειας ραδιοϊσοτόπων χρησιμοποιούνται κυρίως στις ακόλουθες περιπτώσεις:

μεγάλη διάρκεια πτήσης.

αποστολές στις εξωτερικές περιοχές του Ηλιακού Συστήματος, όπου η ροή της ηλιακής ακτινοβολίας είναι χαμηλή·

Οι δορυφόροι αναγνώρισης με ραντάρ πλευρικής σάρωσης δεν μπορούν να χρησιμοποιήσουν ηλιακούς συλλέκτες λόγω χαμηλών τροχιών, αλλά έχουν υψηλή απαίτηση ενέργειας.

Αυτοματοποίηση του συστήματος τροφοδοσίας

Περιλαμβάνει συσκευές για τον έλεγχο της λειτουργίας του σταθμού ηλεκτροπαραγωγής, καθώς και την παρακολούθηση των παραμέτρων του. Τυπικές εργασίες είναι: διατήρηση των παραμέτρων του συστήματος εντός καθορισμένων ορίων: τάση, θερμοκρασία, πίεση, εναλλαγή τρόπων λειτουργίας, για παράδειγμα, μετάβαση σε εφεδρική πηγή ισχύος. αναγνώριση αστοχίας, προστασία έκτακτης ανάγκης των τροφοδοτικών, ιδίως από ρεύμα. παράδοση πληροφοριών σχετικά με την κατάσταση του συστήματος τηλεμετρίας και στην κονσόλα αστροναυτών. Σε ορισμένες περιπτώσεις, είναι δυνατή η εναλλαγή από τον αυτόματο σε χειροκίνητο έλεγχο είτε από την κονσόλα του αστροναύτη είτε με εντολές από το κέντρο ελέγχου εδάφους.

.1 Αρχή λειτουργίας και σχεδιασμός ηλιακών μπαταριών

Η ηλιακή μπαταρία βασίζεται σε γεννήτριες τάσης που αποτελούνται από ηλιακά κύτταρα - συσκευές για την άμεση μετατροπή της ηλιακής φωτεινής ενέργειας σε ηλεκτρική ενέργεια. Η δράση του FEP βασίζεται στο εσωτερικό φωτοηλεκτρικό φαινόμενο, δηλ. σχετικά με την εμφάνιση EMF υπό την επίδραση του ηλιακού φωτός.

Ο φωτοβολταϊκός μετατροπέας ημιαγωγών (SPV) είναι μια συσκευή που μετατρέπει απευθείας την ενέργεια της ηλιακής ακτινοβολίας σε ηλεκτρική ενέργεια. Η αρχή λειτουργίας ενός φωτοβολταϊκού στοιχείου βασίζεται στην αλληλεπίδραση του ηλιακού φωτός με έναν κρύσταλλο ημιαγωγών, κατά την οποία τα φωτόνια απελευθερώνουν ηλεκτρόνια στους κρυσταλλικούς - φορείς ηλεκτρικού φορτίου. Περιοχές με ισχυρό ηλεκτρικό πεδίο ειδικά δημιουργημένο υπό την επίδραση της λεγόμενης διασταύρωσης p-n παγιδεύουν τα απελευθερωμένα ηλεκτρόνια και τα διαχωρίζουν με τέτοιο τρόπο ώστε να δημιουργείται ρεύμα και, κατά συνέπεια, ηλεκτρική ισχύς στο κύκλωμα φορτίου.

Ας δούμε τώρα αυτή τη διαδικασία λίγο πιο αναλυτικά, αν και με σημαντικές απλουστεύσεις. Ας ξεκινήσουμε εξετάζοντας την απορρόφηση του φωτός σε μέταλλα και καθαρούς ημιαγωγούς. Όταν ένα ρεύμα φωτονίων χτυπά την επιφάνεια ενός μετάλλου, μερικά από τα φωτόνια αντανακλώνται και το υπόλοιπο μέρος απορροφάται από το μέταλλο. Η ενέργεια του δεύτερου μέρους των φωτονίων αυξάνει το πλάτος των δονήσεων του πλέγματος και την ταχύτητα της χαοτικής κίνησης των ελεύθερων ηλεκτρονίων. Εάν η ενέργεια του φωτονίου είναι αρκετά υψηλή, τότε μπορεί να είναι αρκετό να εκκενωθεί ένα ηλεκτρόνιο από το μέταλλο, δίνοντάς του ενέργεια ίση ή μεγαλύτερη από τη συνάρτηση εργασίας του δεδομένου μετάλλου. Αυτό είναι ένα εξωτερικό φωτοηλεκτρικό φαινόμενο. Με χαμηλότερη ενέργεια φωτονίων, η ενέργειά του τελικά πηγαίνει εξ ολοκλήρου στη θέρμανση του μετάλλου.

Μια διαφορετική εικόνα παρατηρείται όταν οι ημιαγωγοί εκτίθενται σε ροή φωτονίων. Σε αντίθεση με τα μέταλλα, οι κρυσταλλικοί ημιαγωγοί στην καθαρή τους μορφή (χωρίς ακαθαρσίες), εάν δεν επηρεάζονται από εξωτερικούς παράγοντες (θερμοκρασία, ηλεκτρικό πεδίο, ακτινοβολία φωτός κ.λπ.), δεν έχουν ελεύθερα ηλεκτρόνια αποκομμένα από τα άτομα του κρυσταλλικού πλέγματος του ο ημιαγωγός

Ρύζι. 2.1 - Απορρόφηση φωτός σε μέταλλα και ημιαγωγούς: 1 - ζώνη γεμάτη (σθένος), 2 - διάκενο ζώνης, 3 - ζώνη αγωγιμότητας, 4 - ηλεκτρόνια

Ωστόσο, δεδομένου ότι το υλικό ημιαγωγών βρίσκεται πάντα υπό την επίδραση κάποιας θερμοκρασίας (τις περισσότερες φορές θερμοκρασία δωματίου), ένα μικρό μέρος των ηλεκτρονίων μπορεί, λόγω θερμικών δονήσεων, να αποκτήσει ενέργεια επαρκή για να τα διαχωρίσει από τα άτομά τους. Τέτοια ηλεκτρόνια γίνονται ελεύθερα και μπορούν να συμμετέχουν στη μεταφορά ηλεκτρικής ενέργειας.

Ένα άτομο ημιαγωγού που έχει χάσει ένα ηλεκτρόνιο αποκτά θετικό φορτίο ίσο με το φορτίο του ηλεκτρονίου. Ωστόσο, μια θέση σε ένα άτομο που δεν καταλαμβάνεται από ένα ηλεκτρόνιο μπορεί να καταληφθεί από ένα ηλεκτρόνιο από ένα γειτονικό άτομο. Σε αυτή την περίπτωση, το πρώτο άτομο γίνεται ουδέτερο και το γειτονικό γίνεται θετικά φορτισμένο. Ο χώρος που εκκενώνεται σε ένα άτομο λόγω του σχηματισμού ενός ελεύθερου ηλεκτρονίου είναι ισοδύναμος με ένα θετικά φορτισμένο σωματίδιο που ονομάζεται οπή.

Η ενέργεια που κατέχει ένα ηλεκτρόνιο σε κατάσταση δεσμευμένο σε ένα άτομο βρίσκεται εντός της γεμάτης ζώνης (σθένους). Η ενέργεια ενός ελεύθερου ηλεκτρονίου είναι σχετικά υψηλή και βρίσκεται σε μια ζώνη υψηλότερης ενέργειας - τη ζώνη αγωγιμότητας. Ανάμεσά τους βρίσκεται η απαγορευμένη ζώνη, δηλ. μια ζώνη τέτοιων ενεργειακών τιμών που τα ηλεκτρόνια ενός δεδομένου υλικού ημιαγωγού δεν μπορούν να έχουν ούτε σε δεσμευμένη ούτε σε ελεύθερη κατάσταση. Το χάσμα ζώνης για τους περισσότερους ημιαγωγούς κυμαίνεται από 0,1 - 1,5 eV. Για τιμές χάσματος ζώνης μεγαλύτερες από 2,0 eV, έχουμε να κάνουμε με διηλεκτρικά.

Εάν η ενέργεια του φωτονίου είναι ίση ή υπερβαίνει το διάκενο ζώνης, τότε ένα από τα ηλεκτρόνια διαχωρίζεται από το άτομό του και μεταφέρεται από τη ζώνη σθένους στη ζώνη αγωγιμότητας.

Η αύξηση της συγκέντρωσης ηλεκτρονίων και οπών οδηγεί σε αύξηση της αγωγιμότητας του ημιαγωγού. Η αγωγιμότητα του ρεύματος σε έναν καθαρό μονοκρυσταλλικό ημιαγωγό που προκύπτει υπό την επίδραση εξωτερικών παραγόντων ονομάζεται εγγενής αγωγιμότητα. Με την εξαφάνιση των εξωτερικών επιρροών, τα ζεύγη ελεύθερων ηλεκτρονίων-οπών ανασυνδυάζονται μεταξύ τους και η εγγενής αγωγιμότητα του ημιαγωγού τείνει στο μηδέν. Δεν υπάρχουν ιδανικά καθαροί ημιαγωγοί που να έχουν μόνο τη δική τους αγωγιμότητα. Συνήθως, ένας ημιαγωγός έχει ηλεκτρονική (τύπου n) ή αγωγιμότητα οπής (τύπου p).

Ο τύπος της αγωγιμότητας καθορίζεται από το σθένος των ατόμων του ημιαγωγού και το σθένος των ατόμων της ενεργού ακαθαρσίας που είναι ενσωματωμένη στο κρυσταλλικό πλέγμα του. Για παράδειγμα, για το πυρίτιο (ομάδα IV του Περιοδικού Πίνακα Mendeleev), οι ενεργές ακαθαρσίες είναι βόριο, αλουμίνιο, γάλλιο, ίνδιο, θάλλιο (ομάδα III) ή φώσφορος, αρσενικό, αντιμόνιο, βισμούθιο (ομάδα V). Το πλέγμα κρυστάλλων πυριτίου έχει ένα σχήμα στο οποίο κάθε άτομο πυριτίου που βρίσκεται σε μια θέση πλέγματος συνδέεται με τέσσερα άλλα κοντινά άτομα πυριτίου με τους λεγόμενους ομοιοπολικούς ή ζεύγους-ηλεκτρονικούς δεσμούς.

Τα στοιχεία της ομάδας V (δότες), ενσωματωμένα στις θέσεις του κρυσταλλικού πλέγματος πυριτίου, έχουν ομοιοπολικούς δεσμούς μεταξύ των τεσσάρων ηλεκτρονίων τους και των τεσσάρων ηλεκτρονίων γειτονικών ατόμων πυριτίου, και το πέμπτο ηλεκτρόνιο μπορεί εύκολα να απελευθερωθεί. Τα στοιχεία της ομάδας III (δεκτοί), ενσωματωμένα στις θέσεις του κρυσταλλικού πλέγματος πυριτίου, έλκουν ένα ηλεκτρόνιο από ένα από τα γειτονικά άτομα πυριτίου για να σχηματίσουν τέσσερις ομοιοπολικούς δεσμούς, σχηματίζοντας έτσι μια οπή. Αυτό το άτομο, με τη σειρά του, μπορεί να προσελκύσει ένα ηλεκτρόνιο από ένα από τα γειτονικά του άτομα πυριτίου κ.λπ.

Ένα ηλιακό στοιχείο είναι ένα φωτοκύτταρο ημιαγωγών με στρώμα πύλης, η λειτουργία του οποίου βασίζεται στο φωτοηλεκτρικό φαινόμενο που μόλις συζητήθηκε. Άρα, ο μηχανισμός λειτουργίας του FEP έχει ως εξής (Εικόνα 2.2).

Ένας κρύσταλλος FEP αποτελείται από p- και n-περιοχές, οι οποίες έχουν αγωγιμότητα οπών και ηλεκτρονίων, αντίστοιχα. Μεταξύ αυτών των περιοχών σχηματίζεται μια διασταύρωση p-n (στρώμα φραγμού). Το πάχος του είναι 10-4 - 10-6 cm.

Δεδομένου ότι υπάρχουν περισσότερα ηλεκτρόνια στη μία πλευρά της σύνδεσης pn και οπές στην άλλη, καθένας από αυτούς τους ελεύθερους φορείς ρεύματος θα τείνει να διαχέεται σε εκείνο το τμήμα του ηλιακού κυττάρου όπου δεν υπάρχουν αρκετά από αυτά. Ως αποτέλεσμα, δημιουργείται μια δυναμική ισορροπία φορτίων στη διασταύρωση p-n στο σκοτάδι και σχηματίζονται δύο στρώματα διαστημικών φορτίων, με αρνητικά φορτία να σχηματίζονται στην πλευρά της περιοχής p και θετικά φορτία στην πλευρά της περιοχής n.

Το καθιερωμένο φράγμα δυναμικού (ή διαφορά δυναμικού επαφής) θα αποτρέψει την περαιτέρω αυτοδιάχυση ηλεκτρονίων και οπών μέσω της διασταύρωσης p-n. Η διαφορά δυναμικού επαφής Uк κατευθύνεται από την περιοχή n στην περιοχή p. Η μετάβαση των ηλεκτρονίων από την περιοχή n στην περιοχή p απαιτεί τη δαπάνη του έργου Uк · e, το οποίο μετατρέπεται σε δυναμική ενέργεια των ηλεκτρονίων.

Για το λόγο αυτό, όλα τα επίπεδα ενέργειας στην περιοχή p αυξάνονται σε σχέση με τα επίπεδα ενέργειας στην περιοχή n από την τιμή του φραγμού δυναμικού Uk · e Στο σχήμα, η ανοδική κίνηση κατά μήκος του άξονα τεταγμένων αντιστοιχεί σε αύξηση στην ενέργεια των ηλεκτρονίων και μείωση της ενέργειας των οπών.

Ρύζι. 2.2 - Αρχή λειτουργίας των ηλιακών κυψελών (τα ηλεκτρόνια υποδεικνύονται με τελείες, οι τρύπες υποδεικνύονται με κύκλους)

Έτσι, το δυνητικό φράγμα αποτελεί εμπόδιο για τους φορείς της πλειοψηφίας (στην κατεύθυνση προς τα εμπρός), αλλά δεν αντιπροσωπεύει καμία αντίσταση για τους φορείς μειοψηφίας (στην αντίστροφη κατεύθυνση).

Υπό την επίδραση του ηλιακού φωτός (φωτόνια ορισμένης ενέργειας), τα άτομα του ημιαγωγού θα διεγερθούν και θα εμφανιστούν πρόσθετα ζεύγη ηλεκτρονίων-οπών στον κρύσταλλο και στις περιοχές p και n (Εικόνα 2.2, b ). Η παρουσία ενός φραγμού δυναμικού στη διασταύρωση p-n προκαλεί τον διαχωρισμό πρόσθετων μειοψηφικών φορέων (φορτίων) έτσι ώστε να συσσωρεύονται περίσσεια ηλεκτρονίων στην περιοχή n και περίσσεια οπών στην περιοχή p, οι οποίες δεν είχαν χρόνο να ανασυνδυαστούν πριν πλησιάστε τη διασταύρωση p-n. Σε αυτήν την περίπτωση, θα συμβεί μερική αντιστάθμιση του φορτίου χώρου στη διασταύρωση p-n και το ηλεκτρικό πεδίο που δημιουργείται από αυτά, που κατευθύνεται ενάντια στη διαφορά δυναμικού επαφής, θα αυξηθεί, γεγονός που μαζί οδηγεί σε μείωση του φραγμού δυναμικού.

Ως αποτέλεσμα, θα δημιουργηθεί μια διαφορά δυναμικού U μεταξύ των ηλεκτροδίων φά , που είναι ουσιαστικά ένα φωτο-EMF. Εάν ένα εξωτερικό ηλεκτρικό φορτίο περιλαμβάνεται στο Φ/Β κύκλωμα, τότε θα ρέει ηλεκτρικό ρεύμα σε αυτό - μια ροή ηλεκτρονίων από την περιοχή n στην περιοχή p, όπου ανασυνδυάζονται με οπές. Τα χαρακτηριστικά ρεύματος-τάσης και τάσης-ισχύς ενός ηλιακού στοιχείου παρουσιάζονται στο Σχήμα 2.3, από το οποίο είναι προφανές ότι για να εξαχθεί η μέγιστη ηλεκτρική ισχύς από ένα ηλιακό στοιχείο, είναι απαραίτητο να διασφαλιστεί η λειτουργία του σε ένα αρκετά στενό εύρος τάσεις εξόδου (0,35 - 0,45 V).

Βάρος 1 m 2SB 6...10 kg, εκ των οποίων το 40% είναι η μάζα του FEP. Από φωτοκύτταρα, το μέσο μέγεθος των οποίων δεν υπερβαίνει τα 20 mm, οι γεννήτριες τάσης καλούνται συνδέοντάς τις σε σειρά με την απαιτούμενη τιμή τάσης, για παράδειγμα, σε ονομαστική τιμή 27 V.

Ρύζι. 2.3 - Εξάρτηση της τάσης και της ειδικής ισχύος από την πυκνότητα ρεύματος ΦΒ

Οι γεννήτριες τάσης, με συνολικές διαστάσεις περίπου 100 x 150 mm, τοποθετούνται στα ηλιακά πάνελ και συνδέονται σε σειρά για να λάβουν την απαιτούμενη ισχύ στην έξοδο του ηλιακού συστήματος.

Εκτός από τα ηλιακά κύτταρα πυριτίου, τα οποία εξακολουθούν να χρησιμοποιούνται στα περισσότερα ηλιακά CEC, τα ηλιακά κύτταρα με βάση το αρσενίδιο του γαλλίου και το θειούχο κάδμιο παρουσιάζουν μεγαλύτερο ενδιαφέρον. Έχουν υψηλότερη θερμοκρασία λειτουργίας από τις ηλιακές κυψέλες πυριτίου (και οι ηλιακές κυψέλες με βάση το αρσενίδιο του γαλλίου έχουν υψηλότερη θεωρητική και πρακτικά επιτευχθείσα απόδοση). Πρέπει να σημειωθεί ότι όσο αυξάνεται το διάκενο ζώνης του ημιαγωγού, αυξάνεται η τάση ανοιχτού κυκλώματος και η θεωρητική απόδοση ενός ηλιακού στοιχείου που βασίζεται σε αυτό. Ωστόσο, όταν το χάσμα ζώνης είναι μεγαλύτερο από 1,5 eV, η απόδοση του ηλιακού κυττάρου αρχίζει να μειώνεται, καθώς ένα αυξανόμενο ποσοστό φωτονίων δεν μπορεί να σχηματίσει ζεύγος ηλεκτρονίων-οπών. Έτσι, υπάρχει ένα βέλτιστο διάκενο ζώνης (1,4 - 1,5 eV), στο οποίο η απόδοση της ηλιακής κυψέλης φτάνει τη μέγιστη δυνατή τιμή της.

3. Ηλεκτροχημικοί διαστημικοί σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής

Μια ηλεκτροχημική πηγή ρεύματος (ECS) είναι η βάση οποιουδήποτε ηλεκτροχημικού CEU. Περιλαμβάνει ηλεκτρόδια, τα οποία είναι συνήθως δραστικές ουσίες, έναν ηλεκτρολύτη, έναν διαχωριστή και μια εξωτερική δομή (αγγείο). Ένα υδατικό διάλυμα αλκαλίου ΚΟΗ χρησιμοποιείται συνήθως ως ηλεκτρολύτης για το ECHIT που χρησιμοποιείται σε διαστημόπλοια.

Ας εξετάσουμε ένα απλοποιημένο διάγραμμα και σχέδιο ενός ECHIT αργύρου-ψευδάργυρου (Εικόνα 3.1). Το θετικό ηλεκτρόδιο είναι ένας αγωγός ρεύματος συρμάτινου πλέγματος πάνω στον οποίο συμπιέζεται κονιοποιημένος μεταλλικός άργυρος και στη συνέχεια πυροσυσσωματώνεται σε φούρνο σε θερμοκρασία περίπου 400°C, γεγονός που δίνει στο ηλεκτρόδιο την απαραίτητη αντοχή και πορώδες. Το αρνητικό ηλεκτρόδιο είναι μια μάζα που πιέζεται στο πλέγμα του αγωγού ρεύματος, που αποτελείται από οξείδιο ψευδαργύρου (70 - 75%) και σκόνη ψευδαργύρου (25 - 30%).

Στο αρνητικό ηλεκτρόδιο (Zn), ο οξειδωτικός παράγοντας της δραστικής ουσίας αντιδρά στο υδροξείδιο του ψευδαργύρου Zn(OH) 2, και στο θετικό (AgO) - η αντίδραση της αναγωγής της δραστικής ουσίας σε καθαρό ασήμι. Η ηλεκτρική ενέργεια απελευθερώνεται στο εξωτερικό κύκλωμα με τη μορφή ροής ηλεκτρονίων. Στον ηλεκτρολύτη, το ηλεκτρικό κύκλωμα κλείνει από τη ροή των ιόντων OHˉ από το θετικό ηλεκτρόδιο στο αρνητικό. Ο διαχωριστής είναι απαραίτητος κυρίως για την αποφυγή επαφής (και συνεπώς βραχυκυκλώματος) των ηλεκτροδίων. Επιπλέον, μειώνει την αυτοεκφόρτιση του ECHI και απαιτείται να διασφαλίζει την αναστρέψιμη λειτουργία του σε πολλούς κύκλους φόρτισης-εκφόρτισης.

Ρύζι. 3.1 Αρχή λειτουργίας του ECHIT αργύρου-ψευδάργυρου:

Θετικό ηλεκτρόδιο (AgO), 2 - ηλεκτρικό φορτίο,

Αρνητικό ηλεκτρόδιο (Zn), 4 - δοχείο, 5 - διαχωριστής

Το τελευταίο οφείλεται στο γεγονός ότι με ανεπαρκή διαχωρισμό, τα κολλοειδή διαλύματα οξειδίων αργύρου που φτάνουν στο αρνητικό ηλεκτρόδιο μειώνονται καθοδικά με τη μορφή λεπτών νημάτων αργύρου που κατευθύνονται προς το θετικό ηλεκτρόδιο και τα ιόντα ψευδαργύρου μειώνονται επίσης με τη μορφή νημάτων που αναπτύσσονται προς η άνοδος. Όλα αυτά μπορούν να οδηγήσουν σε βραχυκύκλωμα των ηλεκτροδίων στους πρώτους κιόλας κύκλους λειτουργίας.

Ο καταλληλότερος διαχωριστής (διαχωριστής) για ECIT αργύρου-ψευδάργυρου είναι μια μεμβράνη ενυδατωμένης κυτταρίνης (σελοφάν), η οποία, διογκούμενη στον ηλεκτρολύτη, συμπυκνώνει το συγκρότημα, εμποδίζοντας την τήξη των ηλεκτροδίων ψευδαργύρου, καθώς και τη βλάστηση βελονοειδών κρύσταλλοι αργύρου και ψευδάργυρου (δενδρίτες). Ένα δοχείο ECHIT από ασήμι-ψευδάργυρο είναι συνήθως κατασκευασμένο από πλαστικό (ρητίνη πολυαμιδίου ή πολυστυρένιο) και έχει ορθογώνιο σχήμα. Για άλλους τύπους ECHIT, τα δοχεία μπορούν να κατασκευαστούν, για παράδειγμα, από επινικελωμένο σίδηρο. Κατά τη φόρτιση του ECHIT, ο ψευδάργυρος και το οξείδιο του αργύρου μειώθηκαν στα ηλεκτρόδια.

Έτσι, η εκκένωση ECHIT είναι η διαδικασία απελευθέρωσης ηλεκτρικής ενέργειας σε ένα εξωτερικό κύκλωμα και η φόρτιση ECHIT είναι η διαδικασία μετάδοσης ηλεκτρισμού σε αυτό από το εξωτερικό προκειμένου να αποκατασταθούν οι αρχικές ουσίες από τα προϊόντα αντίδρασης. Σύμφωνα με τη φύση της εργασίας τους, τα ECHIT χωρίζονται σε γαλβανικές κυψέλες (πηγές ρεύματος), οι οποίες επιτρέπουν μόνο εφάπαξ χρήση δραστικών ουσιών και σε ηλεκτρικές μπαταρίες (δευτερεύουσες πηγές ρεύματος), που επιτρέπουν την επαναλαμβανόμενη χρήση δραστικών ουσιών λόγω δυνατότητα ανάκτησής τους με φόρτιση από εξωτερική πηγή ηλεκτρικής ενέργειας.

Οι CEU που βασίζονται στο ECHIT χρησιμοποιούν ηλεκτρικές μπαταρίες με τρόπους εκφόρτισης μιας χρήσης ή επαναχρησιμοποιήσιμων, καθώς και κυψέλες καυσίμου υδρογόνου-οξυγόνου.

3.1 Πηγές χημικού ρεύματος

Η ηλεκτροκινητική δύναμη (EMF) μιας χημικής πηγής είναι η διαφορά στα δυναμικά των ηλεκτροδίων της όταν το εξωτερικό κύκλωμα είναι ανοιχτό:

Οπου Και - αντίστοιχα, τα δυναμικά των θετικών και αρνητικών ηλεκτροδίων.

Η συνολική εσωτερική αντίσταση R μιας χημικής πηγής (αντίσταση σε σταθερό ρεύμα) αποτελείται από ωμική αντίσταση και αντίσταση πόλωσης :

Οπου - EMF πόλωσης. - ισχύς ρεύματος εκφόρτισης.

Αντίσταση πόλωσης που προκαλούνται από αλλαγές στα δυναμικά των ηλεκτροδίων Και όταν ρέει ρεύμα και εξαρτάται από τον βαθμό φόρτισης, την ισχύ του ρεύματος εκφόρτισης, τη σύνθεση των ηλεκτροδίων και την καθαρότητα του ηλεκτρολύτη.

;

Οπου Και Και

Η ικανότητα εκφόρτισης Q (Ah) μιας χημικής πηγής είναι η ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας που εκπέμπεται από την πηγή κατά την εκφόρτιση σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία ηλεκτρολύτη, πίεση περιβάλλοντος, ρεύμα εκφόρτισης και τελική τάση εκφόρτισης:

και στη γενική περίπτωση με σταθερό ρεύμα κατά την εκφόρτιση

Οπου - τρέχουσα τιμή του ρεύματος εκφόρτισης, A; - χρόνος εκφόρτισης, h.

Οπου Και

Οι μπαταρίες αργύρου-ψευδάργυρου, καδμίου-νικελίου και νικελίου-υδρογόνου θεωρούνται πηγές χημικού ρεύματος.

3.2 Μπαταρίες ασημί-ψευδάργυρου

Οι μπαταρίες αργύρου-ψευδαργύρου, λόγω της χαμηλότερης μάζας και όγκου τους με την ίδια χωρητικότητα και χαμηλότερη εσωτερική αντίσταση σε μια δεδομένη τάση, έχουν γίνει ευρέως διαδεδομένες στον διαστημικό ηλεκτρικό εξοπλισμό. Η δραστική ουσία του θετικού ηλεκτροδίου της μπαταρίας είναι το οξείδιο του αργύρου AgO και η αρνητική πλάκα είναι μεταλλικός ψευδάργυρος. Ως ηλεκτρολύτης χρησιμοποιείται υδατικό διάλυμα αλκαλίου ΚΟΗ με πυκνότητα 1,46 g/cm. 3.

Η μπαταρία φορτίζεται και αποφορτίζεται σε δύο στάδια. Κατά την εκφόρτιση και στα δύο στάδια, εμφανίζεται μια αντίδραση οξείδωσης ψευδαργύρου στο αρνητικό ηλεκτρόδιο

2OH ˉ απαλλάσσω → ZnO + H 2Ο+2ε.

Στο θετικό ηλεκτρόδιο, μια αντίδραση αναγωγής αργύρου λαμβάνει χώρα σε δύο στάδια. Στο πρώτο στάδιο, το δισθενές οξείδιο του αργύρου ανάγεται σε μονοσθενές:

2AgO + 2e + H 2Ο απαλλάσσω → Αγ 2O + 2OH ˉ.

Το emf της μπαταρίας είναι 1,82.. 1,86 V. Στο δεύτερο στάδιο, όταν η μπαταρία αποφορτιστεί κατά περίπου 30%, το μονοσθενές οξείδιο του αργύρου ανάγεται σε μεταλλικό ασήμι:

2O+2e+H 2Ο απαλλάσσω → 2Ag + 2OH ˉ.

Το emf της μπαταρίας τη στιγμή της μετάβασης από το πρώτο στάδιο εκφόρτισης στο δεύτερο μειώνεται σε 1,52.. 1,56 V. Ως αποτέλεσμα, η καμπύλη 2 της αλλαγής του emf κατά την εκφόρτιση με ονομαστικό ρεύμα (Εικόνα 3.2) έχει χαρακτηριστικό άλμα. Με περαιτέρω αποφόρτιση, το EMF της μπαταρίας παραμένει σταθερό μέχρι να αποφορτιστεί πλήρως η μπαταρία. Κατά τη φόρτιση, η αντίδραση προχωρά σε δύο στάδια. Ένα κύμα τάσης και EMF εμφανίζεται όταν η μπαταρία είναι περίπου 30% φορτισμένη (καμπύλη 1, σε αυτή την κατάσταση, η επιφάνεια του ηλεκτροδίου καλύπτεται με δισθενές οξείδιο αργύρου).

Ρύζι. 3.2 - EMF της μπαταρίας κατά τη φόρτιση (1) και την εκφόρτιση (2)

Στο τέλος της φόρτισης, όταν σταματήσει η οξείδωση του αργύρου από μονοσθενές σε δισθενές σε όλο το πάχος του ηλεκτροδίου, αρχίζει η απελευθέρωση οξυγόνου σύμφωνα με την εξίσωση

OHˉ απαλλάσσω → 2Η 2Ο+4ε+Ο 2

Σε αυτήν την περίπτωση, το emf της μπαταρίας αυξάνεται κατά 0,2...0,3 V (βλ. Εικόνα 5.1, διακεκομμένη ενότητα στην καμπύλη 1). Το οξυγόνο που απελευθερώνεται κατά την επαναφόρτιση επιταχύνει τη διαδικασία καταστροφής των παραμέτρων σελοφάν της μπαταρίας και την εμφάνιση εσωτερικών βραχυκυκλωμάτων.

Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας φόρτισης, όλο το οξείδιο του ψευδαργύρου μπορεί να αναχθεί σε μέταλλο ψευδαργύρου. Κατά την επαναφόρτιση, το οξείδιο του ψευδαργύρου του ηλεκτρολύτη αποκαθίσταται, που βρίσκεται στους πόρους του ηλεκτροδίου και στη συνέχεια στους διαχωριστές των αρνητικών πλακών, ο ρόλος των οποίων παίζεται από πολλά στρώματα μεμβράνης σελοφάν. Ο ψευδάργυρος απελευθερώνεται με τη μορφή κρυστάλλων που αναπτύσσονται προς το θετικό ηλεκτρόδιο, σχηματίζοντας έναν δενδρίτη ψευδάργυρου. Τέτοιοι κρύσταλλοι μπορούν να τρυπήσουν φιλμ σελοφάν και να προκαλέσουν βραχυκύκλωμα των ηλεκτροδίων. Οι δενδρίτες ψευδάργυρου δεν υφίστανται αντίστροφες αντιδράσεις. Επομένως, ακόμη και οι βραχυπρόθεσμες υπερχρεώσεις είναι επικίνδυνες.

3.3 Μπαταρίες νικελίου-καδμίου

Η δραστική ουσία του αρνητικού ηλεκτροδίου σε μια μπαταρία νικελίου-καδμίου είναι το μέταλλο του καδμίου. Ο ηλεκτρολύτης της μπαταρίας είναι ένα υδατικό διάλυμα καυστικού καλίου KOH με πυκνότητα 1,18 ... 1,40 g/cm 3.

Η μπαταρία νικελίου-καδμίου χρησιμοποιεί μια αντίδραση οξειδοαναγωγής μεταξύ του καδμίου και του ένυδρου οξειδίου του νικελίου:

2Ni(OH) 3→ Cd(OH) 2+ 2Ni(OH) 2

Με απλοποιημένο τρόπο, η χημική αντίδραση στα ηλεκτρόδια μπορεί να γραφτεί ως εξής. Στο αρνητικό ηλεκτρόδιο κατά την εκφόρτιση, λαμβάνει χώρα οξείδωση του καδμίου:

2e → Cd ++

Τα ιόντα καδμίου συνδέονται με ιόντα υδροξυλίου του αλκαλίου, σχηματίζοντας ένυδρο κάδμιο:

2e + 2OH ˉ απαλλάσσω → Cd(OH) 2.

Στο θετικό ηλεκτρόδιο, κατά την εκφόρτιση, το νικέλιο μειώνεται από τρισθενές σε δισθενές:

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

Η απλοποίηση είναι ότι η σύνθεση του υδροξειδίου δεν αντιστοιχεί ακριβώς στους τύπους τους. Τα άλατα του καδμίου και του νικελίου είναι ελαφρώς διαλυτά στο νερό, επομένως η συγκέντρωση των ιόντων Cd ++, Νι ++, Νι +++καθορίζεται από τη συγκέντρωση του ΚΟΗ, από την οποία η τιμή του emf της μπαταρίας εξαρτάται έμμεσα στον ηλεκτρολύτη.

Η ηλεκτροκινητική δύναμη μιας νέας φορτισμένης μπαταρίας είναι 1,45 V. Μέσα σε λίγες ημέρες μετά το τέλος της φόρτισης, το EMF μειώνεται στα 1,36 V.

3.4 Μπαταρίες νικελίου-υδρογόνου

Οι επαναφορτιζόμενες μπαταρίες νικελίου-υδρογόνου (HBAB), με υψηλή αξιοπιστία, μεγάλη διάρκεια ζωής και ειδική ενέργεια και εξαιρετικούς δείκτες απόδοσης, θα βρουν ευρεία εφαρμογή στα διαστημόπλοια αντί για μπαταρίες νικελίου-καδμίου.

Για να λειτουργήσει ένα LVAB σε χαμηλή τροχιά της Γης (LEO), απαιτείται ένας πόρος περίπου 30 χιλιάδων κύκλων σε διάστημα πέντε ετών. Η χρήση μπαταριών σε LEO με χαμηλό βάθος εκφόρτισης (DOD) οδηγεί σε αντίστοιχη μείωση της εγγυημένης ειδικής ενέργειας (30 χιλιάδες κύκλοι μπορούν να επιτευχθούν με DOD 40%). Τρία χρόνια συνεχούς ποδηλασίας σε λειτουργία LEO σε GR = 30% δώδεκα τυπικών NVAB (RNH-30-1) με χωρητικότητα 30 Ah έδειξαν ότι όλα τα NVAB λειτουργούσαν σταθερά για 14.600 κύκλους.

Το επιτυγχανόμενο επίπεδο ειδικής ενέργειας για το NVAB σε συνθήκες τροχιάς κοντά στη Γη είναι 40 Wh/kg σε βάθος εκφόρτισης 100%, ο πόρος στο 30% GR είναι 30 χιλιάδες κύκλοι.

4/ Επιλογή παραμέτρων για ηλιακούς συλλέκτες και αποθήκευση buffer

Αρχικά δεδομένα:

Οριακή μάζα του διαστημικού σκάφους - MP = έως 15 kg.

Το ύψος της κυκλικής τροχιάς είναι h = 450 km.

Η μάζα του συστήματος στόχου δεν είναι μεγαλύτερη από 0,5 kg.

Συχνότητα εκπομπής - 24 GHz;

Κατανάλωση τάσης - 3,3 - 3,6 V;

Η ελάχιστη κατανάλωση ισχύος του πομποδέκτη είναι 300 mW.

Κατανάλωση ισχύος κινητήρα ιόντων πλάσματος - 155 W;

Η περίοδος ενεργού ύπαρξης είναι 2-3 χρόνια.

4.1 Υπολογισμός παραμέτρων αποθήκευσης buffer

Ο υπολογισμός των παραμέτρων μιας συσκευής αποθήκευσης buffer (BN) από επαναφορτιζόμενες μπαταρίες και ο προσδιορισμός της σύνθεσής τους πραγματοποιείται με βάση τους περιορισμούς που επιβάλλονται στις μπαταρίες όσον αφορά τα ρεύματα φόρτισης και εκφόρτισης, την ενσωματωμένη ικανότητα εκφόρτισης, τα βάθη μιας εκφόρτισης, την αξιοπιστία, τη λειτουργία θερμοκρασίας συνθήκες κλπ.

Κατά τον υπολογισμό των παραμέτρων των μπαταριών νικελίου-υδρογόνου, θα χρησιμοποιήσουμε τα ακόλουθα χαρακτηριστικά και τύπους [Συγγραφείς «Σχεδιασμός αυτόματου διαστημικού σκάφους»: D.I. Kozlov, Γ.Ν. Anshakov, V.F. Agarkov, Yu.G. Antonov § 7.5], καθώς και τα τεχνικά χαρακτηριστικά του AB HB-50 NIAI Πηγή, πληροφορίες για το οποίο προέρχονται από τον ιστότοπο [#"justify">Η ηλεκτροκινητική δύναμη μιας νέας φορτισμένης μπαταρίας είναι 1,45 V. Μέσα σε λίγες ημέρες μετά στο τέλος της φόρτισης, το emf μειώνεται έως και 1,36 V.

· ρεύμα φόρτισης έως 30 A.

· Ισχύς ρεύματος εκφόρτισης 12 - 50 A σε σταθερή κατάσταση και έως 120 A σε παλμική λειτουργία για έως και 1 λεπτό.

· μέγιστο βάθος εκφόρτισης έως 54Ah.

· Κατά τη λειτουργία των μπαταριών (ειδικά σε καταστάσεις ποδηλασίας με υψηλά ρεύματα φόρτισης και εκφόρτισης), είναι απαραίτητο να διασφαλίζονται οι θερμικές συνθήκες λειτουργίας των μπαταριών στην περιοχή 10...30°C. Για το σκοπό αυτό, είναι απαραίτητο να προβλεφθεί η εγκατάσταση μπαταριών σε ένα σφραγισμένο διαμέρισμα του διαστημικού σκάφους και να παρέχεται ψύξη αέρα για κάθε μονάδα.

Τύποι που χρησιμοποιούνται για τον υπολογισμό των παραμέτρων των μπαταριών νικελίου-καδμίου:

Η τάση των χημικών πηγών ηλεκτρικής ενέργειας διαφέρει από το EMF από την τιμή της πτώσης τάσης στο εσωτερικό κύκλωμα, η οποία καθορίζεται από τη συνολική εσωτερική αντίσταση και το ρεύμα ροής:

, (1)

, (2)

Οπου Και - τάσεις εκφόρτισης και φόρτισης στην πηγή, αντίστοιχα. Και - την ισχύ των ρευμάτων εκφόρτισης και φόρτισης, αντίστοιχα.

Για γαλβανικές κυψέλες μιας χρήσης, η τάση ορίζεται ως εκφόρτιση .

Η ικανότητα εκφόρτισης Q (Ah) μιας χημικής πηγής είναι η ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας που παρέχεται από την πηγή κατά την εκφόρτιση σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία ηλεκτρολύτη, πίεση περιβάλλοντος, ρεύμα εκφόρτισης και τελική τάση εκφόρτισης:

, (3)

Η ονομαστική χωρητικότητα μιας πηγής χημικού ρεύματος είναι η χωρητικότητα που πρέπει να παρέχει η πηγή υπό τις συνθήκες λειτουργίας που καθορίζονται από τις τεχνικές συνθήκες. Για τις μπαταρίες KA, το ονομαστικό ρεύμα και το ρεύμα εκφόρτισης λαμβάνεται συνήθως ως το ρεύμα μιας ή δύο ή 10 ωρών εκφόρτισης.

Η αυτοεκφόρτιση είναι μια άχρηστη απώλεια χωρητικότητας από μια χημική πηγή όταν το εξωτερικό κύκλωμα είναι ανοιχτό. Συνήθως, η αυτοεκφόρτιση εκφράζεται ως % ανά ημέρα αποθήκευσης:

(4)

Οπου Και - Δοχεία χημικής πηγής πριν και μετά την αποθήκευση. T - χρόνος αποθήκευσης, ημέρες.

Η ειδική ενέργεια μιας χημικής πηγής ρεύματος είναι ο λόγος της ενέργειας που παρέχεται προς τη μάζα της:

(5)

Η συγκεκριμένη ενεργειακή τιμή εξαρτάται όχι μόνο από τον τύπο της πηγής, αλλά και από την ισχύ του ρεύματος εκφόρτισης, δηλ. από την εξουσία που πήρε. Επομένως, μια χημική πηγή ηλεκτρικής ενέργειας χαρακτηρίζεται πληρέστερα από την εξάρτηση της συγκεκριμένης ενέργειας από συγκεκριμένη ισχύ.

Υπολογισμός παραμέτρων:

Ας προσδιορίσουμε τον μέγιστο και τον ελάχιστο χρόνο εκφόρτισης από τον τύπο:

Επομένως, ο μέγιστος χρόνος εκφόρτισης είναι:

;

ελάχιστος χρόνος εκφόρτισης:

Επομένως, ο χρόνος εκφόρτισης επιτρέπει στον σχεδιασμένο δορυφόρο να χρησιμοποιεί ηλεκτρικό ρεύμα κατά μέσο όρο 167 λεπτά ή 2,8 ώρες, καθώς η εγκατάσταση-στόχος μας χρησιμοποιεί 89 mA, ο χρόνος εκφόρτισης δεν θα είναι σημαντικός, γεγονός που έχει θετική επίδραση στην παροχή ηλεκτρικής ενέργειας ρεύμα σε άλλα ζωτικά συστήματα δορυφόρου

Ας προσδιορίσουμε την τάση εκφόρτισης και τη συνολική εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας από τον τύπο:

; (1)

(2)

Από αυτό μπορεί να φανεί ότι η τάση φόρτισης μπορεί να παρέχεται επαρκώς με τη χρήση ηλιακών συλλεκτών, ακόμη και αν δεν έχουν μεγάλη επιφάνεια.

Μπορείτε επίσης να προσδιορίσετε την αυτοεκφόρτιση χρησιμοποιώντας τον τύπο:

(4)

Ας πάρουμε τον χρόνο λειτουργίας της μπαταρίας T = 0,923 ώρες, Q 1= 50 (Ah) και Q 2 = 6 (Ah) για τριάντα λεπτά λειτουργίας:

δηλαδή με ελάχιστη κατανάλωση ρεύματος 12 Α, σε 30 λεπτά η μπαταρία θα αποφορτιστεί κατά 95% με ανοιχτό κύκλωμα.

Ας βρούμε την ειδική ενέργεια της χημικής πηγής χρησιμοποιώντας τον τύπο:

δηλαδή 1 κιλό χημικής πηγής μπορεί να δώσει 61,2 W για μια ώρα, κάτι που είναι κατάλληλο και για την εγκατάσταση-στόχο μας, που λειτουργεί με μέγιστη ισχύ 370 mW.

4.2 Υπολογισμός παραμέτρων ηλιακού πάνελ

Για να υπολογίσουμε τις κύριες παραμέτρους του συστήματος ασφαλείας που επηρεάζουν τη σχεδίαση του διαστημικού σκάφους και τα τεχνικά χαρακτηριστικά του, θα χρησιμοποιήσουμε τους ακόλουθους τύπους [Συγγραφείς «Σχεδιασμός αυτόματου διαστημικού σκάφους»: D.I. Kozlov, Γ.Ν. Anshakov, V.F. Agarkov, Yu.G. Antonov § 7.5]:

Ο υπολογισμός των παραμέτρων SB καταλήγει στον προσδιορισμό του εμβαδού και της μάζας του.

Ο υπολογισμός της ισχύος SB γίνεται χρησιμοποιώντας τον τύπο:

(6)

Οπου - Ισχύς SB R n - μέση ημερήσια ισχύς φορτίου (χωρίς να λαμβάνονται υπόψη οι ίδιες ανάγκες του SEP). - χρόνος προσανατολισμού του SB στον Ήλιο ανά περιστροφή. t Τ - χρόνος κατά τον οποίο το SB δεν είναι φωτισμένο. - Η απόδοση του ρυθμιστή υπερβολικής ισχύος SB είναι 0,85. - απόδοση του ρυθμιστή εκκένωσης BN ίση με 0,85. R .3- απόδοση του ρυθμιστή φόρτισης BN ίση με 0,9. - Η απόδοση των μπαταριών BN είναι 0,8.

Το εμβαδόν της ηλιακής μπαταρίας υπολογίζεται από τον τύπο:

(7)

Οπου - ειδική ισχύς του SB που έλαβε:

W/m 2στο = 60°C και 85 W/m 2στο = 110°C για υλικό FEP KSP.

W/m 2στο = 60°C και 100 W/m 2στο = 110°C για υλικό FEP.

W/m 2στο = 60°C και 160 W/m 2στο = 110°C για Φ/Β υλικό Ga - As; - συντελεστής ασφάλειας, λαμβάνοντας υπόψη την υποβάθμιση των ηλιακών κυψελών λόγω ακτινοβολίας, ίσος με 1,2 για χρόνο λειτουργίας δύο έως τριών ετών και 1,4 για χρόνο λειτουργίας πέντε ετών·

Συντελεστής πλήρωσης που υπολογίζεται από τον τύπο 1,12; - Απόδοση SB = 0,97.

Η μάζα του SB προσδιορίζεται με βάση συγκεκριμένες παραμέτρους. Στα διαθέσιμα προς το παρόν σχέδια SB, το ειδικό βάρος είναι = 2,77 kg/m 2για πυρίτιο και = 4,5 kg/m 2για ηλιακά κύτταρα αρσενιδίου του γαλλίου.

Η μάζα SB υπολογίζεται με τον τύπο:

(8)

Για να ξεκινήσετε τον υπολογισμό του PDS, πρέπει να επιλέξετε ηλιακούς συλλέκτες. Κατά την εξέταση διαφόρων ηλιακών συλλεκτών, η επιλογή έπεσε στα εξής: ηλιακές μπαταρίες του οργανισμού Saturn OJSC που βασίζονται σε φωτομετατροπείς GaAs με τα ακόλουθα χαρακτηριστικά.

Βασικές παράμετροι SB

Παράμετρος SBSB με βάση GaAs FPS Ενεργός διάρκεια ζωής, έτη 15 Απόδοση σε θερμοκρασία 28°C, % 28 Ειδική ισχύς, W/m 2170Μέγιστη ισχύς, W/m 2381Ειδικό βάρος, kg/m 2Πάχος 1,6 FEP, µm150 ± 20

Επίσης, για τον υπολογισμό, θα πρέπει να γνωρίζετε την περίοδο τροχιάς του δορυφόρου σε χαμηλή γήινη τροχιά, πληροφορίες που λαμβάνονται από τον ιστότοπο:

· στην περιοχή από 160 km η τροχιακή περίοδος είναι περίπου 88 λεπτά.

· μέχρι 2000 χλμ η περίοδος είναι περίπου 127 λεπτά.

Για τον υπολογισμό, παίρνουμε τη μέση τιμή - περίπου 100 λεπτά. Ταυτόχρονα, ο χρόνος φωτισμού των ηλιακών συλλεκτών ενός διαστημόπλοιου σε τροχιά είναι μεγαλύτερος (περίπου 60 λεπτά) από τον χρόνο που βρίσκονται στη σκιά των 40 περίπου λεπτών.

Ισχύς φορτίου ισούται με το άθροισμα της απαιτούμενης ισχύος του συστήματος πρόωσης, του εξοπλισμού στόχου, της ισχύος φόρτισης και ισούται με 220 W (η τιμή λαμβάνεται με υπέρβαση 25 W).

Αντικαθιστώντας όλες τις γνωστές τιμές στον τύπο, παίρνουμε:

Για να προσδιορίσουμε την περιοχή του πίνακα SB, θα πάρουμε το Φ/Β υλικό Ga-As σε θερμοκρασία λειτουργίας = 60°C, ο δορυφόρος λειτουργεί εδώ και 2-3 χρόνια και χρησιμοποιήστε τον τύπο:

Αντικαθιστώντας τα αρχικά δεδομένα, παίρνουμε:

αφού πραγματοποιήσουμε τους υπολογισμούς, παίρνουμε

αλλά λαμβάνοντας υπόψη τη σπάνια φόρτιση της μπαταρίας, τη χρήση σύγχρονων τεχνολογιών στην ανάπτυξη άλλων συστημάτων, καθώς και λαμβάνοντας υπόψη το γεγονός ότι η ισχύς φορτίου λήφθηκε με περιθώριο περίπου 25 W, είναι δυνατό να μειωθεί η επιφάνεια του συστήματος τροφοδοσίας σε 3,6 m2

Κάτοχοι του διπλώματος ευρεσιτεχνίας RU 2598862:

Χρήση: στον τομέα της ηλεκτρολογίας για τροφοδοσία διαστημικών σκαφών από πρωτογενείς πηγές διαφορετικής ισχύος. Το τεχνικό αποτέλεσμα είναι η αυξημένη αξιοπιστία του τροφοδοτικού. Το σύστημα τροφοδοσίας του διαστημικού σκάφους περιέχει: μια ομάδα ηλιακών μπαταριών απευθείας ηλιακού φωτός (1), μια ομάδα ηλιακών μπαταριών ανακλώμενου ηλιακού φωτός (7), ένα κύκλωμα παραγωγής (8), έναν σταθεροποιητή τάσης (2), έναν φορτιστή ( 3), μια συσκευή εκφόρτισης (4), μπαταρία (5), συσκευή ανορθωτή (9), ελεγκτής φόρτισης μπαταρίας (10) και καταναλωτές (6). Η εναλλασσόμενη τάση από το κύκλωμα παραγωγής (8) μετατρέπεται σε σταθερή τάση στο μπλοκ (9) και τροφοδοτείται στην πρώτη είσοδο του ελεγκτή φόρτισης της μπαταρίας (10). Στη δεύτερη είσοδο του ελεγκτή φόρτισης της μπαταρίας (10) παρέχεται σταθερή τάση από τα ηλιακά πάνελ της ανακλώμενης ηλιακής ακτινοβολίας (7). Η συνολική τάση από το κύκλωμα παραγωγής και τα ηλιακά πάνελ του ανακλώμενου ηλιακού φωτός από την πρώτη έξοδο του ελεγκτή (10) πηγαίνει στη δεύτερη είσοδο της μπαταρίας (5). Από τη δεύτερη έξοδο του ελεγκτή έως την πρώτη είσοδο της μπαταρίας (5), λαμβάνονται σήματα ελέγχου από διακόπτες (15-21) που έχουν επαφές 1-3 και διακόπτες (22-25) με επαφές 1-2. Ο αριθμός των ελεγχόμενων συσκευών μεταγωγής εξαρτάται από τον αριθμό των μπαταριών της μπαταρίας. Για να επαναφορτίσετε την επιλεγμένη μπαταρία (11-14) στους αντίστοιχους διακόπτες, οι πρώτες επαφές τους ανοίγουν με τον τρίτο και κλείνουν με τον δεύτερο, στους αντίστοιχους διακόπτες κλείνουν η πρώτη και η δεύτερη επαφή. Η αντίστοιχη μπαταρία που είναι συνδεδεμένη με αυτόν τον τρόπο στη δεύτερη είσοδο της μπαταρίας επαναφορτίζεται με το ονομαστικό ρεύμα φόρτισης μέχρι να ληφθεί εντολή από τον ελεγκτή (10) για αλλαγή της επόμενης μπαταρίας. Ο καταναλωτής (6) λαμβάνει ισχύ από τις υπόλοιπες μπαταρίες, παρακάμπτοντας την αποσυνδεδεμένη, από την πρώτη έξοδο μπαταρίας (5). 5 άρρωστος.

Η εφεύρεση σχετίζεται με τη διαστημική τεχνολογία και μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως μέρος ενός διαστημοπλοίου σταθεροποιημένου με περιστροφή.

Ένα γνωστό σύστημα τροφοδοσίας για ένα διαστημόπλοιο με κοινά λεωφορεία (αναλογικό), το οποίο περιέχει ηλιακούς συλλέκτες (την κύρια πηγή ενέργειας), μια μπαταρία και καταναλωτές. Το μειονέκτημα αυτού του συστήματος είναι ότι η τάση σε αυτό το σύστημα είναι μη σταθεροποιημένη. Αυτό οδηγεί σε απώλειες ενέργειας στα καλωδιακά δίκτυα και στους ενσωματωμένους σταθεροποιητές μεμονωμένων καταναλωτών.

Γνωστό σύστημα τροφοδοσίας για διαστημόπλοιο με χωριστούς διαύλους και παράλληλη σύνδεση σταθεροποιητή τάσης (αναλογικό), ο οποίος περιέχει φορτιστή, συσκευή εκφόρτισης και μπαταρία. Το μειονέκτημά του είναι η αδυναμία χρήσης ρυθμιστή ακραίας ισχύος για ηλιακούς συλλέκτες.

Το πλησιέστερο στην τεχνική ουσία του προτεινόμενου συστήματος είναι ένα σύστημα τροφοδοσίας διαστημικού σκάφους με χωριστούς διαύλους και με σειριακή παράλληλη σύνδεση σταθεροποιητή τάσης 2 (πρωτότυπο), ο οποίος περιέχει επίσης ηλιακούς συλλέκτες απευθείας ηλιακού φωτός 1, φορτιστή 3, εκκένωση συσκευή 4, μια επαναφορτιζόμενη μπαταρία 5 (Εικ. 1). Το μειονέκτημα αυτού του συστήματος τροφοδοσίας είναι η αδυναμία λήψης, μετατροπής και συσσώρευσης ηλεκτρικής ενέργειας από πηγές διαφορετικής ισχύος, όπως η ενέργεια του μαγνητικού πεδίου της Γης και η ενέργεια του ανακλώμενου ηλιακού φωτός από την επιφάνεια της Γης.

Ο σκοπός της εφεύρεσης είναι να επεκτείνει τις δυνατότητες του συστήματος τροφοδοσίας διαστημικού σκάφους για λήψη, μετατροπή και συσσώρευση ηλεκτρικής ενέργειας από διάφορες πρωτογενείς πηγές διαφορετικής ισχύος, γεγονός που επιτρέπει την αύξηση της ενεργού ζωής και της παροχής ισχύος του διαστημικού σκάφους.

Στο σχ. 2 δείχνει το σύστημα τροφοδοσίας ενός διαστημικού σκάφους σταθεροποιημένου με περιστροφή. 3 - συσκευές μεταγωγής που περιέχουν μπαταρία και ελέγχονται από τον ελεγκτή. στο σχ. 4 είναι μια άποψη του σταθεροποιημένου με περιστροφή διαστημικού σκάφους στο ΣΧ. Το Σχήμα 5 δείχνει σχηματικά μία από τις επιλογές για την κίνηση ενός διαστημικού σκάφους σταθεροποιημένου με περιστροφή σε τροχιά.

Το σύστημα τροφοδοσίας ενός σταθεροποιημένου με περιστροφή διαστημικού σκάφους περιέχει μια ομάδα ηλιακών συλλεκτών 7, σχεδιασμένων να μετατρέπουν το ηλιακό φως που ανακλάται από τη Γη σε ηλεκτρική ενέργεια, δημιουργώντας ένα κύκλωμα 8, το οποίο είναι ένα σύνολο αγωγών (περιέλιξης) που βρίσκεται κατά μήκος του σώματος του διαστημόπλοιο, στο οποίο προκαλείται ηλεκτροκινητική δύναμη για τη μέτρηση της περιστροφής του διαστημικού σκάφους γύρω από τον άξονά του στο μαγνητικό πεδίο της Γης, μια συσκευή ανορθωτή 9, ένας ελεγκτής φόρτισης μπαταρίας από πηγές ισχύος διαφορετικής ισχύος 10, μια μπαταρία 5 που περιέχει διακόπτη ελεγχόμενη από ελεγκτή συσκευές 15-25 που συνδέουν ή αποσυνδέουν μεμονωμένες μπαταρίες 11-14 στον ελεγκτή 9 για να τις επαναφορτίσουν με χαμηλό ρεύμα (Εικ. 2).

Το σύστημα λειτουργεί ως εξής. Κατά τη διαδικασία εκτόξευσης του διαστημικού σκάφους σε τροχιά, περιστρέφεται με τέτοιο τρόπο ώστε ο άξονας περιστροφής της συσκευής και τα ηλιακά πάνελ του άμεσου ηλιακού φωτός να είναι προσανατολισμένα προς τον Ήλιο (Εικ. 4). Κατά την κίνηση ενός περιστρεφόμενου διαστημόπλοιου σε τροχιά, το κύκλωμα παραγωγής παρεμποδίζει τις γραμμές επαγωγής του μαγνητικού πεδίου της Γης με την ταχύτητα περιστροφής του διαστημικού σκάφους γύρω από τον άξονά του. Ως αποτέλεσμα, σύμφωνα με το νόμο της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής, προκαλείται ηλεκτροκινητική δύναμη στο κύκλωμα παραγωγής

όπου μ o είναι η μαγνητική σταθερά, H είναι η ισχύς του μαγνητικού πεδίου της Γης, S in είναι η περιοχή του κυκλώματος παραγωγής, N c είναι ο αριθμός των στροφών στο κύκλωμα, ω είναι η γωνιακή συχνότητα περιστροφής.

Όταν το κύκλωμα παραγωγής είναι κλειστό στο φορτίο, το ρεύμα ρέει στο κύκλωμα του κυκλώματος παραγωγής καταναλωτή. Η ισχύς του κυκλώματος παραγωγής εξαρτάται από τη ροπή του διαστημικού σκάφους γύρω από τον άξονά του

όπου J KA είναι η ροπή αδράνειας του διαστημικού σκάφους.

Έτσι, το κύκλωμα παραγωγής είναι μια πρόσθετη πηγή ηλεκτρικής ενέργειας στο διαστημόπλοιο.

Η εναλλασσόμενη τάση από το κύκλωμα παραγωγής 8 διορθώνεται στο μπλοκ 9 και τροφοδοτείται στην πρώτη είσοδο του ελεγκτή φόρτισης μπαταρίας 10. Η άμεση τάση από τα ηλιακά πάνελ του ανακλώμενου ηλιακού φωτός 7 παρέχεται στη δεύτερη είσοδο του ελεγκτή φόρτισης μπαταρίας 10. Η συνολική τάση από την πρώτη έξοδο του ελεγκτή 10 πηγαίνει στη δεύτερη είσοδο της μπαταρίας 5. Από τη δεύτερη έξοδο του ελεγκτή στην πρώτη είσοδο της μπαταρίας 5, λαμβάνονται σήματα ελέγχου από τους διακόπτες 15-21, που έχουν επαφές 1 -3, και διακόπτες 22-25, με επαφές 1-2. Ο αριθμός των ελεγχόμενων συσκευών μεταγωγής εξαρτάται από τον αριθμό των μπαταριών της μπαταρίας. Για να επαναφορτίσετε την επιλεγμένη μπαταρία (11-14) στους αντίστοιχους διακόπτες, οι πρώτες επαφές τους ανοίγουν με τον τρίτο και κλείνουν με τον δεύτερο, στους αντίστοιχους διακόπτες κλείνουν η πρώτη και η δεύτερη επαφή. Η αντίστοιχη μπαταρία που συνδέεται με αυτόν τον τρόπο στη δεύτερη είσοδο της μπαταρίας επαναφορτίζεται με χαμηλό ρεύμα μέχρι να ληφθεί μια εντολή από τον ελεγκτή 10 για αλλαγή της επόμενης μπαταρίας. Ο καταναλωτής λαμβάνει ισχύ από τις υπόλοιπες μπαταρίες, παρακάμπτοντας την μπαταρία 5, η οποία αποσυνδέεται από την πρώτη έξοδο.

Όταν το διαστημόπλοιο βρίσκεται σε τροχιά στη θέση 1 (Εικ. 4, 5), τα ηλιακά πάνελ του ανακλώμενου ηλιακού φωτός είναι προσανατολισμένα προς τη Γη. Αυτή τη στιγμή, ο φορτιστής 3 που περιλαμβάνεται στο σύστημα τροφοδοσίας του διαστημικού σκάφους λαμβάνει ηλεκτρική ενέργεια από ηλιακούς συλλέκτες απευθείας ηλιακού φωτός 1 και ο ελεγκτής φόρτισης μπαταρίας 10 λαμβάνει ηλεκτρική ενέργεια από ηλιακούς συλλέκτες ανακλώμενου ηλιακού φωτός 7 και το κύκλωμα παραγωγής 8. Στη θέση του διαστημόπλοιου 2, ηλιακά πάνελ άμεσου ηλιακού Τα φώτα 1 παραμένουν στραμμένα προς τον Ήλιο, ενώ τα ηλιακά κύτταρα του ανακλώμενου ηλιακού φωτός είναι μερικώς καλυμμένα. Αυτή τη στιγμή, ο φορτιστής 3 του συστήματος τροφοδοσίας ισχύος του διαστημικού σκάφους συνεχίζει να λαμβάνει ηλεκτρική ενέργεια από ηλιακούς συλλέκτες απευθείας ηλιακού φωτός και ο ελεγκτής 10 χάνει μέρος της ενέργειας από το μπλοκ 7, αλλά συνεχίζει να λαμβάνει ενέργεια από το μπλοκ 8 μέσω του ανορθωτή 9. Στη θέση του διαστημικού σκάφους 3, όλες οι ομάδες ηλιακών συλλεκτών είναι σκιασμένες, ο φορτιστής 3 δεν λαμβάνει ηλεκτρική ενέργεια από τα ηλιακά πάνελ 1 και οι επί του σκάφους καταναλωτές του διαστημικού σκάφους λαμβάνουν ηλεκτρική ενέργεια από την μπαταρία. Ο ελεγκτής φόρτισης μπαταρίας συνεχίζει να λαμβάνει ενέργεια από το κύκλωμα παραγωγής 8, επαναφορτίζοντας την επόμενη μπαταρία. Στη θέση του διαστημικού σκάφους 4, τα ηλιακά πάνελ του άμεσου ηλιακού φωτός 1 φωτίζονται και πάλι από τον Ήλιο, ενώ τα ηλιακά πάνελ του ανακλώμενου ηλιακού φωτός είναι μερικώς καλυμμένα. Αυτή τη στιγμή, ο φορτιστής 3 του συστήματος τροφοδοσίας διαστημικού σκάφους συνεχίζει να λαμβάνει ηλεκτρική ενέργεια από ηλιακούς συλλέκτες απευθείας ηλιακού φωτός και ο ελεγκτής 10 χάνει μέρος της ενέργειας από το μπλοκ 7, αλλά συνεχίζει να λαμβάνει ενέργεια από το μπλοκ 8 μέσω του ανορθωτή 9.

Έτσι, το σύστημα τροφοδοσίας ενός διαστημόπλοιου σταθεροποιημένου με περιστροφή είναι ικανό να δέχεται, να μετατρέπει και να συσσωρεύει: α) ενέργεια άμεσης και ανακλώμενης από το ηλιακό φως. β) κινητική ενέργεια περιστροφής του διαστημόπλοιου στο μαγνητικό πεδίο της Γης. Διαφορετικά, η λειτουργία του προτεινόμενου συστήματος είναι παρόμοια με τη γνωστή.

Το τεχνικό αποτέλεσμα - αύξηση της ενεργού ζωής και της τροφοδοσίας του διαστημικού σκάφους - επιτυγχάνεται με τη χρήση ενός φορτιστή μικροελεγκτή ως μέρος του συστήματος τροφοδοσίας του διαστημικού σκάφους, ο οποίος καθιστά δυνατή τη φόρτιση της μπαταρίας από πηγές ηλεκτρικής ενέργειας διαφορετικής ισχύος (αντανακλάται ηλιακό φως και ενέργεια από το μαγνητικό πεδίο της Γης).

Η πρακτική εφαρμογή των λειτουργικών μονάδων της παρούσας εφεύρεσης μπορεί να πραγματοποιηθεί ως εξής.

Μια τριφασική περιέλιξη δύο στρωμάτων με μονωμένο χάλκινο σύρμα μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως κύκλωμα παραγωγής, το οποίο θα φέρει το σχήμα της καμπύλης ηλεκτροκινητικής δύναμης πιο κοντά σε ένα ημιτονοειδές. Ένα κύκλωμα γέφυρας ενός τριφασικού ανορθωτή με διόδους χαμηλής ισχύος τύπου D2 και D9 μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ανορθωτής, ο οποίος θα μειώσει τον κυματισμό της ανορθωμένης τάσης. Ο μικροελεγκτής MAX 17710 μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ελεγκτής φόρτισης μπαταρίας Μπορεί να λειτουργήσει με ασταθείς πηγές με εύρος ισχύος εξόδου από 1 μW έως 100 mW. Η συσκευή διαθέτει ενσωματωμένο μετατροπέα ενίσχυσης για φόρτιση μπαταριών από πηγές με τυπική τάση εξόδου 0,75 V και ενσωματωμένο ρυθμιστή για την προστασία των μπαταριών από υπερφόρτιση. Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου με υποσύστημα εξισορρόπησης τάσης μπαταρίας (σύστημα εξισορρόπησης) μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως μπαταρία που περιέχει συσκευές μεταγωγής ελεγχόμενες από ελεγκτή. Μπορεί να υλοποιηθεί με βάση τον ελεγκτή MSP430F1232.

Έτσι, τα διακριτικά χαρακτηριστικά της προτεινόμενης συσκευής συμβάλλουν στην επίτευξη αυτού του στόχου.

Πηγές πληροφοριών

1. Αναλογικός κόσμος Maxim. Νέα μικροκυκλώματα / Όμιλος Εταιρειών Symmetron // Τεύχος Αρ. 2, 2013. - 68 σελ.

2. Γκριλίχες Β.Α. Ηλιακή ενέργεια και διαστημικές πτήσεις / V.A. Γκρίλιχες, Π.Π. Orlov, L.B. Popov - M.: Nauka, 1984. - 211 σελ.

3. Kargu D.L. Συστήματα τροφοδοσίας για διαστημόπλοια / D.L. Kargu, G.B. Steganov [και άλλοι] - Αγία Πετρούπολη: VKA im. Ο Α.Φ. Mozhaisky, 2013. - 116 σελ.

4. Κάτσμαν Μ.Μ. Ηλεκτρικές μηχανές / Μ.Μ. Κάτζμαν. - σχολικό βιβλίο εγχειρίδιο για ειδικούς μαθητές τεχνικών σχολών. - 2η έκδ., αναθεωρημένη. και επιπλέον - Μ.: Πιο ψηλά. Shk., 1990. - 463 p.

5. Pryanishnikov V.A. ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΕΙΔΗ. Πορεία διαλέξεων / V.A. Pryanishnikov - Αγία Πετρούπολη: Krona Print LLC, 1998. - 400 p.

6. Rykovanov A.N. Συστήματα ισχύος μπαταριών Li-ion / A.N. Rykovanov // Power Electronics. - 2009. - Αρ. 1.

7. Chilin Yu.N. Μοντελοποίηση και βελτιστοποίηση σε συστήματα ισχύος διαστημικών σκαφών / Yu.N. Chilin. - Αγία Πετρούπολη: ΒΙΚΑ, 1995. - 277 σελ.

Ένα σύστημα τροφοδοσίας διαστημικού σκάφους που περιέχει μια ομάδα ηλιακών μπαταριών με άμεσο ηλιακό φως, έναν φορτιστή που λαμβάνει ηλεκτρική ενέργεια από ηλιακές μπαταρίες απευθείας ηλιακού φωτός, μια συσκευή εκφόρτισης που τροφοδοτεί τους καταναλωτές από μια μπαταρία, έναν σταθεροποιητή τάσης που τροφοδοτεί τους καταναλωτές από μια ηλιακή μπαταρία απευθείας ηλιακού φωτός , που χαρακτηρίζεται από το ότι περιέχει επιπλέον μια ομάδα ηλιακών συλλεκτών σχεδιασμένων να μετατρέπουν το ηλιακό φως που ανακλάται από τη Γη σε ηλεκτρική ενέργεια, ένα κύκλωμα παραγωγής, το οποίο είναι ένα σύνολο αγωγών (περιέλιξης) που βρίσκεται στο σώμα του διαστημικού σκάφους, στο οποίο ασκείται ηλεκτροκινητική δύναμη που προκαλείται λόγω της περιστροφής του διαστημικού σκάφους γύρω από τον άξονά του σε ένα μαγνητικό πεδίο το γήινο πεδίο, μια συσκευή ανόρθωσης, και περιέχει επίσης έναν ελεγκτή φόρτισης μπαταρίας από πηγές ενέργειας διαφορετικής ισχύος, μια μπαταρία, η οποία επιπλέον περιέχει συσκευές μεταγωγής που ελέγχονται από τον ελεγκτή που συνδέστε ή αποσυνδέστε μεμονωμένες μπαταρίες στον ελεγκτή για να τις επαναφορτίσετε.

Παρόμοια διπλώματα ευρεσιτεχνίας:

Η εφεύρεση σχετίζεται με τη διαστημική τεχνολογία και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παροχή ρεύματος σε διαστημόπλοια (SV) και σταθμούς. Το τεχνικό αποτέλεσμα είναι η χρήση ενός συστήματος θερμικού ελέγχου για την απόκτηση πρόσθετης ενέργειας.

Η εφεύρεση αναφέρεται στον τομέα της ηλεκτρολογίας. Ένα αυτόνομο σύστημα τροφοδοσίας περιλαμβάνει μια ηλιακή μπαταρία, μια συσκευή αποθήκευσης ηλεκτρικής ενέργειας, μια συσκευή εκφόρτισης φορτιστή και ένα φορτίο που αποτελείται από έναν ή περισσότερους σταθεροποιητές τάσης με τελικούς καταναλωτές ηλεκτρικής ενέργειας συνδεδεμένους στις εξόδους τους.

Η εφεύρεση σχετίζεται με την ηλεκτρική βιομηχανία και μπορεί να χρησιμοποιηθεί στο σχεδιασμό αυτόνομων συστημάτων παροχής ισχύος για τεχνητούς δορυφόρους της Γης (AES). Το τεχνικό αποτέλεσμα είναι η αύξηση των ειδικών ενεργειακών χαρακτηριστικών και της αξιοπιστίας του αυτόνομου συστήματος τροφοδοσίας του δορυφόρου. Προτείνεται μια μέθοδος για την τροφοδοσία ενός φορτίου με συνεχές ρεύμα σε ένα αυτόνομο σύστημα τροφοδοσίας για έναν τεχνητό δορυφόρο Γης από ηλιακή μπαταρία και ένα σύνολο δευτερευουσών πηγών ηλεκτρικής ενέργειας - επαναφορτιζόμενες μπαταρίες που περιέχουν μπαταρίες Nacc συνδεδεμένες σε σειρά, η οποία συνίσταται στη σταθεροποίηση της τάσης στο φορτίο, φόρτιση και αποφόρτιση των μπαταριών μέσω μεμονωμένων φορτιστών και μετατροπέων εκφόρτισης, ενώ οι μετατροπείς εκφόρτισης κατασκευάζονται χωρίς μονάδες ενίσχυσης τάσης, για τις οποίες ο αριθμός των μπαταριών Nacc σε κάθε μπαταρία επιλέγεται από την αναλογία: Nacc≥(Un+1) /Uacc.min, όπου Nacc είναι ο αριθμός των μπαταριών στο σειριακό κύκλωμα κάθε μπαταρίας. Un - τάση στην έξοδο του αυτόνομου συστήματος τροφοδοσίας, V; Το Uacc.min είναι η ελάχιστη τάση εκφόρτισης μιας μπαταρίας, V, οι μετατροπείς φόρτισης κατασκευάζονται χωρίς μονάδες ενισχυτή τάσης, για τις οποίες η τάση στο σημείο λειτουργίας της ηλιακής μπαταρίας επιλέγεται από την αναλογία: Urt>Uacc.max Nacc+1 , όπου Urt είναι η τάση στο σημείο λειτουργίας της ηλιακής μπαταρίας στο τέλος του εγγυημένου πόρου της εργασίας της, B; Το Uacc.max είναι η μέγιστη τάση φόρτισης μιας μπαταρίας, V, ενώ ο υπολογισμένος αριθμός μπαταριών Nacc αυξάνεται επιπλέον με βάση την αναλογία: Nacc≥(Un+1)/Uacc.min+Nfailure, όπου Nfailure είναι ο αριθμός των επιτρεπόμενων βλάβες της μπαταρίας και η σταθεροποίηση της τάσης με φορτίο και η φόρτιση της μπαταρίας πραγματοποιείται με τη χρήση ακραίας ρύθμισης τάσης του ηλιακού πάνελ.

Η εφεύρεση αναφέρεται στον τομέα της ηλεκτρολογίας. Το τεχνικό αποτέλεσμα συνίσταται στην επέκταση των λειτουργικών δυνατοτήτων του συστήματος, στην αύξηση της ισχύος φορτίου του και στην εξασφάλιση μέγιστης αδιάλειπτης λειτουργίας, διατηρώντας παράλληλα τις βέλτιστες παραμέτρους λειτουργίας της μπαταρίας κατά την τροφοδοσία των καταναλωτών με συνεχές ρεύμα.

Η εφεύρεση αναφέρεται στον τομέα της ηλιακής ενέργειας, ιδιαίτερα σε ηλιακές εγκαταστάσεις που παρακολουθούν συνεχώς τον Ήλιο, τόσο με συγκεντρωτές ηλιακής ακτινοβολίας όσο και με επίπεδες μονάδες πυριτίου, σχεδιασμένες να τροφοδοτούν καταναλωτές, για παράδειγμα, σε περιοχές αναξιόπιστης και αποκεντρωμένης παροχής ρεύματος.

Η εφεύρεση σχετίζεται με την ηλεκτρική βιομηχανία και μπορεί να χρησιμοποιηθεί στο σχεδιασμό αυτόνομων συστημάτων παροχής ισχύος για τεχνητούς δορυφόρους της Γης (AES).

Η εφεύρεση αναφέρεται σε συστήματα περιστροφής ηλιακής συστοιχίας (SPSB) ενός διαστημικού σκάφους (SC). Η εφεύρεση προορίζεται να φιλοξενήσει στοιχεία SPSB για την περιστροφή μιας ηλιακής μπαταρίας υψηλής ισχύος και τη μετάδοση ηλεκτρικής ενέργειας από την ηλιακή μπαταρία στο διαστημόπλοιο.

Η εφεύρεση αναφέρεται στον τομέα της μετατροπής ηλιακής ενέργειας και της μετάδοσής της σε επίγειους καταναλωτές. Ο διαστημικός σταθμός παραγωγής ενέργειας περιέχει έναν ηλιακό συλλέκτη (1) τύπου λοβού, ένα περίβλημα σταθμού (2) και μια δέσμη (3) κεραιών μικροκυμάτων. Ο συλλέκτης (1) είναι κατασκευασμένος από πλάκες (πάνελ) φωτοηλεκτρικών μετατροπέων - και κύριοι και βοηθητικοί. Οι πλάκες έχουν ορθογώνιο και τριγωνικό σχήμα. Οι συνδέσεις τους γίνονται με τη μορφή αυτόματων γάντζων και βρόχων, οι οποίοι, όταν αναπτύσσεται ο συλλέκτης, συνδέονται μέσω ενός μηχανισμού πολλαπλών φύλλων. Όταν διπλώνεται, ο συλλέκτης (1) έχει σχήμα κύβου. Οι κεραίες δέσμης (3) εστιάζουν την ενέργεια μικροκυμάτων σε έναν ενισχυτή, ο οποίος μεταδίδει αυτήν την ενέργεια σε επίγειους σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής. Το τεχνικό αποτέλεσμα της εφεύρεσης στοχεύει στην αύξηση της αποτελεσματικότητας της μετατροπής και της μετάδοσης ενέργειας στους καταναλωτές σε τεράστιες περιοχές της Γης. 16 άρρωστος.

Χρήση: στον τομέα της ηλεκτρολογίας για τροφοδοσία διαστημικών σκαφών από πρωτογενείς πηγές διαφορετικής ισχύος. Το τεχνικό αποτέλεσμα είναι η αυξημένη αξιοπιστία του τροφοδοτικού. Το σύστημα τροφοδοσίας του διαστημικού σκάφους περιέχει: μια ομάδα ηλιακών μπαταριών με άμεσο ηλιακό φως, μια ομάδα ηλιακών μπαταριών ανακλώμενου ηλιακού φωτός, ένα κύκλωμα παραγωγής, έναν σταθεροποιητή τάσης, έναν φορτιστή, μια συσκευή εκφόρτισης, μια επαναφορτιζόμενη μπαταρία, μια συσκευή ανορθωτή, έναν ελεγκτή φόρτισης μπαταρίας και τους καταναλωτές. Η εναλλασσόμενη τάση από το κύκλωμα παραγωγής μετατρέπεται σε σταθερή τάση στη μονάδα και τροφοδοτείται στην πρώτη είσοδο του ελεγκτή φόρτισης της μπαταρίας. Η σταθερή τάση από τα ηλιακά πάνελ του ανακλώμενου ηλιακού φωτός παρέχεται στη δεύτερη είσοδο του ελεγκτή φόρτισης της μπαταρίας. Η συνολική τάση από το κύκλωμα παραγωγής και τα ηλιακά πάνελ του ανακλώμενου ηλιακού φωτός από την πρώτη έξοδο του ελεγκτή πηγαίνει στη δεύτερη είσοδο της μπαταρίας. Από τη δεύτερη έξοδο του ελεγκτή έως την πρώτη είσοδο της μπαταρίας, λαμβάνονται σήματα ελέγχου από διακόπτες που έχουν επαφές 1-3 και διακόπτες με επαφές 1-2. Ο αριθμός των ελεγχόμενων συσκευών μεταγωγής εξαρτάται από τον αριθμό των μπαταριών της μπαταρίας. Για την επαναφόρτιση της επιλεγμένης μπαταρίας, στους αντίστοιχους διακόπτες οι πρώτες επαφές τους ανοίγουν με τον τρίτο και κλείνουν με τον δεύτερο, στους αντίστοιχους διακόπτες κλείνουν η πρώτη και η δεύτερη επαφή. Η αντίστοιχη μπαταρία που συνδέεται με αυτόν τον τρόπο στη δεύτερη είσοδο της μπαταρίας επαναφορτίζεται με το ονομαστικό ρεύμα φόρτισης μέχρι να ληφθεί εντολή από τον ελεγκτή για αλλαγή της επόμενης μπαταρίας. Ο καταναλωτής λαμβάνει ρεύμα από τις υπόλοιπες μπαταρίες, παρακάμπτοντας την αποσυνδεδεμένη, από την πρώτη έξοδο μπαταρίας. 5 άρρωστος.

Μ.Α. ΠΕΤΡΟΒΙΤΣΙΦ, A. S. GURTOV SYSTEM ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟΣ ΕΦΟΔΙΑΣΜΟΣ ΕΝΤΟΣ ΣΩΜΑΤΟΣ ΣΥΓΚΡΟΤΗΜΑ OF SPACE CARRIAGES Εγκρίθηκε από το Συντακτικό και Εκδοτικό Συμβούλιο του Πανεπιστημίου ως εκπαιδευτικό βοήθημα SAMARA Publishing House 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 Y E C s ειδικοί στο τομέα της αεροδιαστημικής και των τεχνολογιών γεωγραφικών πληροφοριών» PR I Κριτές: Διδάκτωρ Τεχνικών Επιστημών Α.<...>Koptev, αναπληρωτής. Επικεφαλής του τμήματος του Κρατικού Κέντρου Επιστημονικής Έρευνας "TsSKB - Progress" S. I. Minenko P306 ΠετρόβιτσεφΜ.Α.<...>Σύστημα ενεργειακός εφοδιασμόςεπί του σκάφους συγκρότημαδιαστημόπλοιο: σχολικό βιβλίο. επίδομα / Μ.Α. Πετρόβιτσεφ, ΟΠΩΣ ΚΑΙ. Γκούρτοφ.<...>Το εγχειρίδιο απευθύνεται σε μαθητές της ειδικότητας 160802" Χώρος συσκευέςκαι μπλοκ επιτάχυνσης».<...>UDC 629.78.05 BBK 39.62 ISBN 978-5-7883-0608-7 2 © Petrovichev M. A., Gurtov AS, 2007 © Samara State Aerospace University, 2007 Σύστημα παροχή ηλεκτρικού ρεύματοςΕνσωματωμένο συγκρότημα διαστημικών σκαφών Από όλους τους τύπους ενέργειας, η ηλεκτρική είναι η πιο καθολική.<...>. Σύστημα παροχή ηλεκτρικού ρεύματος(SES) CAείναι ένα από τα πιο σημαντικά συστήματα που διασφαλίζουν τη λειτουργικότητα CA. <...>Η αξιοπιστία του SES καθορίζεται σε μεγάλο βαθμό από 3 πλεονασμούς όλων των τύπων πηγών, μετατροπέων, εναλλαγή εξοπλισμόςκαι δίκτυα.<...>Δομή συστήματα παροχή ηλεκτρικού ρεύματος CAΒασικός Σύστημα παροχή ηλεκτρικού ρεύματος CAείναι Σύστημασυνεχές ρεύμα.<...>Για την αντιμετώπιση των κορυφών φορτίου χρησιμοποιήστε ρυθμιστής πηγή. <...>Για πρώτη φορά στο επαναχρησιμοποιήσιμο CAΤο Shuttle χρησιμοποιούσε ένα σύστημα τροφοδοσίας χωρίς buffer.<...> 4 Σύστημα διανομή Converter Converter Καταναλωτής δικτύου Πρωταρχικός πηγή Ρυθμιστής πηγήΡύζι.<...>Δομή της συσκευής του διαστημικού συστήματος τροφοδοσίας Ρυθμιστής πηγήχαρακτηρίζεται από το γεγονός ότι η συνολική ενέργεια που παράγει είναι μηδέν.<...>Για να αντιστοιχίσετε τα χαρακτηριστικά της μπαταρίας με την κύρια πηγή και το δίκτυο, χρησιμοποιήστε<...>

System_of_energy_supply_of_onboard_complex_of_spacecraft_.pdf

ΟΜΟΣΠΟΝΔΙΑΚΟΣ ΦΟΡΕΑΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΚΡΑΤΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΕΠΑΓΓΕΛΜΑΤΙΚΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ «ΣΑΜΑΡΑ ΚΡΑΤΙΚΟ ΑΕΡΟΔΙΑΣΤΗΜΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ με το όνομα του Ακαδημαϊκού Σ.Π. ΒΑΣΙΛΙΣΣΑ" M. A. PETROVICHEV, A. S. GURTOV POWER SUPPLY SYSTEM OF THE ON-BOARD COMPLEX OF SPACE CARRIAGES Εγκρίθηκε από το Συντακτικό και Εκδοτικό Συμβούλιο του Πανεπιστημίου ως διδακτικό βοήθημα S A M A R A Publishing House SSAU 2007

Σελίδα 1

UDC 629.78.05 BBK 39.62 P306 Καινοτόμο εκπαιδευτικό πρόγραμμα «Ανάπτυξη ενός κέντρου ικανοτήτων και κατάρτισης ειδικών παγκόσμιας κλάσης στον τομέα της αεροδιαστημικής και των τεχνολογιών γεωπληροφοριών» Κριτές: Διδάκτωρ Τεχνικών Επιστημών A. N. Koptev, Αναπληρωτής Επικεφαλής του Κρατικού Επιστημονικού Τμήματος Ερευνητικό Κέντρο RKTs TsSKB - Progress” S. I. M inenko Petrovichev P306 Σύστημα τροφοδοσίας για το ενσωματωμένο συγκρότημα διαστημικών σκαφών: σχολικό βιβλίο / M.A. Petrovichev, A.S. Gurtov, 2007. – 88 p.: τη χρήση τους για διαστημική τεχνολογία Το εγχειρίδιο παρέχει αρκετά εκτενές υλικό αναφοράς που μπορεί να χρησιμοποιηθεί στη μελέτη μαθημάτων και στη σχεδίαση διπλωμάτων από φοιτητές μη ηλεκτρικών ειδικοτήτων. Μπορεί επίσης να είναι χρήσιμο σε νέους ειδικούς στη βιομηχανία πυραύλων και διαστήματος. Ετοιμάστηκε στο Τμήμα Αεροσκαφών. UDC 629.78.05 BBK 39.62 ISBN 978-5-7883-0608-7 2 © Petrovichev M. A., Gurtov AS, 2007 © Samara State Aerospace University, 2007 PRIOR I T T K E T O N E N E N T

Σελίδα 2

Σύστημα τροφοδοσίας για το ενσωματωμένο συγκρότημα διαστημικών σκαφών Από όλους τους τύπους ενέργειας, η ηλεκτρική είναι η πιο καθολική. Σε σύγκριση με άλλους τύπους ενέργειας, έχει πολλά πλεονεκτήματα: η ηλεκτρική ενέργεια μετατρέπεται εύκολα σε άλλους τύπους ενέργειας, η απόδοση των ηλεκτρικών εγκαταστάσεων είναι πολύ υψηλότερη από την απόδοση των εγκαταστάσεων που λειτουργούν με άλλους τύπους ενέργειας, η ηλεκτρική ενέργεια είναι εύκολο να μεταδίδεται μέσω καλωδίων στον καταναλωτή, η ηλεκτρική ενέργεια διανέμεται εύκολα μεταξύ των καταναλωτών. Η αυτοματοποίηση των διαδικασιών ελέγχου πτήσης οποιουδήποτε διαστημικού σκάφους (SC) είναι αδιανόητη χωρίς ηλεκτρική ενέργεια. Η ηλεκτρική ενέργεια χρησιμοποιείται για την οδήγηση όλων των στοιχείων των συσκευών και του εξοπλισμού του διαστημικού σκάφους (ομάδα πρόωσης, χειριστήρια, συστήματα επικοινωνίας, όργανα, θέρμανση κ.λπ.). Το σύστημα τροφοδοσίας (PSS) ενός διαστημικού σκάφους είναι ένα από τα πιο σημαντικά συστήματα που διασφαλίζουν τη λειτουργία του διαστημικού σκάφους. Οι κύριες απαιτήσεις για το SES: η απαραίτητη παροχή ενέργειας για την ολοκλήρωση ολόκληρης της πτήσης, αξιόπιστη λειτουργία σε συνθήκες έλλειψης βαρύτητας, η απαραίτητη αξιοπιστία που εξασφαλίζεται από τον πλεονασμό (από άποψη ισχύος) της κύριας πηγής και του buffer, η απουσία εκπομπών και η κατανάλωση αέρια, δυνατότητα λειτουργίας σε οποιαδήποτε θέση στο χώρο, ελάχιστο βάρος, ελάχιστο κόστος. Όλη η ηλεκτρική ενέργεια που απαιτείται για την εκτέλεση του προγράμματος πτήσης (για κανονική λειτουργία, καθώς και για ορισμένα μη φυσιολογικά) πρέπει να βρίσκεται στο διαστημόπλοιο, καθώς η αναπλήρωσή της είναι δυνατή μόνο για επανδρωμένους σταθμούς. Η αξιοπιστία του SES καθορίζεται σε μεγάλο βαθμό από το 3

Κατηγορίες

Η επιλογή των συντακτών

Σχέδια για το δίπλωμα ευρεσιτεχνίας RF 2396666

ΑΠΑΙΤΗΣΗ

Ατομικό διάλυμα

Προς νέα σύνορα

Αναζήτηση

Συνδρομή

Δημοφιλείς Αναρτήσεις

Οι τελευταίες σημειώσεις