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회전 메커니즘은 태양광 패널의 방향을 태양쪽으로 향하게 합니다. 태양광 패널 회전 시스템. 전자 터닝 시스템





특허 RU 2322373 소유자:

본 발명은 태양전지판(SB)을 이용한 우주선(SC)의 전원공급장치에 관한 것이다. 제안된 방법은 태양광 패널의 회전축과 태양 방향에 의해 형성된 평면을 사용하여 조명된 표면에 대한 법선 정렬에 해당하는 작업 위치로 태양광 패널을 회전시키는 작업을 포함합니다. 동시에 태양 전자기 복사와 고에너지 입자의 자속 밀도가 측정되어 태양 활동이 시작되는 순간과 이러한 입자가 우주선 표면에 도착하는 순간을 결정합니다. 또한 우주선에 대한 이러한 입자 흐름의 부정적인 영향에 대한 전구체가 나타나는 순간이 결정됩니다. 이 순간 우주선에 탑재된 배터리는 최대 수준까지 충전됩니다. 입자 플럭스 밀도가 임계값을 초과하면 태양광 패널 패널은 태양광 패널 표면에 입자 플럭스가 영향을 미치는 최소 영역에 해당하는 지정된 법선과 태양 방향 사이의 각도로 배치됩니다. 우주선의 전력 부족은 배터리 방전으로 충당됩니다. 이러한 배터리의 최소 허용 충전 수준에 도달하면 부하에서 분리됩니다. 우주선에 대한 입자의 충격이 끝나면 SB 패널은 작업 위치로 돌아갑니다. 제안된 제어 시스템은 위에서 설명한 동작을 수행하는 데 필요한 블록과 이들 간의 연결을 포함합니다. 또한 여기에는 태양계에서 필요한 전류를 결정하기 위한 블록, 우주선에 대한 고에너지 입자의 부정적인 영향에 대한 선구자가 나타나는 순간을 결정하기 위한 블록 및 허용 가능한 충전 수준을 설정하기 위한 블록이 포함되어 있습니다. 배터리. 본 발명의 기술적 결과는 태양으로부터 나오는 입자 흐름 방향에서 태양 전지판의 "보호" 회전 각도를 최대화함으로써 태양 전지판의 작업 표면에 대한 고에너지 입자 흐름의 부정적인 영향을 약화시키는 것입니다. 2n.p. f-ly, 1 병.

본 발명은 우주 기술 분야, 즉 우주선(SC)의 전원 공급 시스템(SES)에 관한 것이며, 태양 전지판(SB)의 위치를 ​​제어하는 ​​데 사용될 수 있습니다.

아날로그로 채택된 SB 패널의 위치를 ​​제어하는 ​​알려진 방법이 있습니다(190-194 페이지 참조). 이 방법의 본질은 다음과 같습니다. SB 패널은 조명 작업 표면의 법선과 태양 방향 사이의 각도가 최소값이 되도록 방향이 지정되어 있어 SB에서 최대 전기 흐름이 보장됩니다.

태양계의 높은 효율성을 보장하기 위해 대부분의 우주선에는 태양을 자동으로 향하게 하는 시스템이 장착되어 있습니다. 이러한 시스템에는 태양광 센서, 논리 변환 장치 및 태양광 시스템의 위치를 ​​제어하는 ​​전기 드라이브가 포함됩니다.

이 방법과 우주선 SB 위치 제어 시스템의 단점은 해당 작업이 SB 패널의 작업 표면에 대한 환경 요인(EFF)의 부정적인 영향으로부터 보호를 제공하지 않는다는 것입니다. 제트 엔진(RE) 작동.) 우주선(p. 311-312; , p. 2-27 참조) 및 높은 태양 기간 동안 태양 전자기 방사선(EMR)의 고에너지 양성자와 전자의 플럭스. 활동 (p. 323; , p. .31, 33 참조).

프로토타입으로 채택된 가장 가까운 아날로그는 에 설명된 위성 위성의 위치를 ​​제어하는 ​​방법입니다. 이 방법의 본질은 다음과 같습니다.

SB 패널은 SB 패널의 회전축과 태양 방향에 의해 형성된 평면을 사용하여 조명된 작업 표면에 대한 법선의 정렬에 따라 우주선에 전기가 공급되도록 하는 작업 위치로 회전됩니다. 다음으로, SB의 작업 표면에 대한 FVS의 부정적인 영향이 시작되는 순간이 결정되고 지정된 요소의 영향이 시작되고 SB 패널이 원래 상태로 돌아갈 때까지 SB 패널이 회전됩니다. 지정된 충격이 끝난 후 작업 위치. 이를 위해 태양 전자기 복사의 전류 흐름 밀도를 측정하고 측정된 값을 바탕으로 태양 활동이 시작되는 시점과 입자가 높은 에너지 레벨에 도달하는 시점을 결정합니다. 우주선의 표면이 결정되었습니다. 특정 시점에서 고에너지 입자(양성자와 전자)의 자속 밀도를 측정하고 측정된 값을 임계값과 비교합니다. 측정된 값이 양성자와 전자 플럭스의 임계값을 초과하는 경우, 태양광 패널 패널은 조명된 작업 표면의 법선과 태양 α s_min 방향 사이의 각도로 회전합니다. 태양광 패널 표면에 대한 고에너지 입자 플럭스의 영향은 다음 관계에 의해 결정됩니다.

α s min = arccos(I n /I m),

여기서 나는 n - 우주선 소비자로부터 전류를 부하합니다.

I m - 태양광 패널의 조명 작업 표면이 태양 광선에 수직으로 향할 때 생성되는 최대 전류,

이 경우, 측정값이 지정된 고에너지 입자의 자속밀도 상한값을 초과하는 순간과 SB 패널이 작업 위치로 복귀하기 시작하는 순간이 취해진다. 고에너지 입자의 자속 밀도가 상한 임계값보다 낮아지는 순간입니다.

ISS SES 시스템의 SB는 주요 전기 공급원이며 ISS의 2차 전기 공급원인 배터리(AB) 충전을 포함하여 선상 소비자의 작동을 보장합니다(참조). SB를 회전시키면 FVS 흐름으로 인해 SB 작업 표면이 손상되는 영역이 줄어듭니다. 피해를 주는 FWS 흐름을 따라 SB 패널을 완전히 배치하는 것은 불가능합니다. 태양광 발전 시스템에서 생성된 전기를 우주선과 배터리에 공급해야 하며, 이를 기반으로 태양광 발전 패널을 회전시켜 고에너지 입자의 흐름에 의해 태양광 패널이 영향을 받는 영역을 최소화합니다. 온보드 소비자에게 에너지를 제공하는 데 필요하고 충분한 각도 α s min의 시스템.

우주선의 온보드 시스템 작동을 위해 필요한 충분성을 기반으로 소비자 I n의 부하는 현재 전류 I를 초과해서는 안 됩니다. SB의 전류 전류 I는 다음 식에 의해 결정됩니다(p. 109)

여기서 I m은 태양광 패널의 조명 작업 표면이 태양 광선에 수직으로 향할 때 생성되는 최대 전류입니다.

α는 태양계 작업 표면의 법선과 태양 방향 사이의 현재 각도입니다.

그러면 현재 각도 α는 다음 공식으로 계산된 α s min 값을 초과해서는 안 됩니다.

프로토타입으로 채택된 이 방법을 구현하기 위한 SB 위치 제어 시스템은 4개의 광전지(BF 1, BF 2, BF 3, BF 4)가 있는 견고한 기판 위에 SB, 회전 장치(UPSB); 증폭 변환 장치(ACD); 태양을 향한 SB 방향을 위한 제어 장치(BUOSBS); SB를 주어진 위치로 전환하기 위한 블록(BRSBZP); 전류 조정기 2개(PT 1, PT 2), AB 장치(BAB); 배터리 충전기(ZRU AB); 배터리 충전 명령을 생성하는 유닛(BFKZ AB); 부하 전류 센서(LCS); 전원 공급 시스템 제어 장치(BUSES); 전원 버스(SE); 현재 태양 EMR 플럭스의 밀도를 측정하는 장치(BIPEMI); 태양 활동 감지 장치(BOSA); 우주선에 입자가 충돌하는 순간을 결정하기 위한 블록(BOMVVCH); 고에너지 입자 플럭스의 밀도를 측정하는 장치(HIPPCHVE); 부하 전류를 기반으로 SB 제어 시작 순간을 결정하는 블록(BOMVUSBTNZ); 부하 전류용 SB 제어 장치(BUSBTNZ). 이 경우 SB는 BF 1과 BF 4의 출력을 결합한 첫 번째 출력을 통해 UPSB의 첫 번째 입력에 연결되고 BF 2와 BF 3의 출력을 결합한 두 번째 출력을 통해 연결됩니다. UPSB의 두 번째 입력에 연결됩니다. BUOSBS 및 BRSBZP의 출력은 각각 UPU의 첫 번째 및 두 번째 입력에 연결되고, 그 출력은 차례로 UPSB의 세 번째 입력에 연결됩니다. UPSB의 첫 번째 및 두 번째 출력은 각각 입력 PT 1 및 PT 2에 연결되고 출력 PT 1 및 PT 2는 SE에 연결됩니다. BAB는 AB 폐쇄 스위치기어를 통한 입력을 통해 ShE에 연결됩니다. 이 경우 AB 개폐 장치는 지정된 버스에 대한 첫 번째 입력과 연결되고 사고 출력은 AB 개폐 장치의 두 번째 입력에 연결되며 그 입력은 차례로 ShE에 연결됩니다. 출력이 있는 BAB는 BFKZ AB의 첫 번째 입력에 연결되고 BUSES의 첫 번째 출력은 지정된 블록의 두 번째 입력에 연결됩니다. BFKZ AB의 출력은 ZRU AB의 세 번째 입력에 연결됩니다. BUSES의 두 번째 및 세 번째 출력은 각각 BUOSBS 및 BRSBZP의 첫 번째 입력에 연결됩니다. UPSB의 세 번째 출력은 BUOSBS 및 BRSBZP의 두 번째 입력에 연결됩니다. BIPEMI 출력은 BOSA 입력에 연결되고, 첫 번째 출력은 BOMVVCH 입력에 연결됩니다. BOMVVCH 및 BIPPCHVE의 출력은 각각 BOMVUSBTNZ 블록의 첫 번째 및 두 번째 입력에 연결되고, BIPPCHVE의 입력은 BOSA의 두 번째 출력에 연결됩니다. BOMVUSBTNZ의 출력은 BUSES의 입력에 연결됩니다. 네 번째 출력이 있는 BUSES는 BUSBTNZ의 첫 번째 입력에 연결되고, DTN의 두 번째 출력은 BUSBTNZ의 두 번째 입력에 연결됩니다. BUSBTNZ 출력은 UPU의 세 번째 입력에 연결됩니다. 또한 UPSB의 세 번째 출력은 BUSBTNZ의 세 번째 입력에 연결됩니다.

우주선 전원 공급 모드에서 시스템은 다음과 같이 작동합니다.

UPSB는 SB에서 PT 1 및 PT 2로 전기를 전송하는 역할을 합니다. SES 전원 공급 버스의 전압 안정화는 RT 중 하나에 의해 수행됩니다. 동시에 다른 RT는 파워 트랜지스터가 닫힌 상태가 됩니다. 이 경우 SB 발전기는 단락 모드로 작동합니다. 부하 전력이 태양광 발전기의 연결 전력보다 커지면 다른 RT가 전압 안정화 모드로 전환되고, 미사용 발전기의 에너지는 태양광 발전소의 전원 버스에 공급됩니다. 특정 기간 동안 부하 전력이 배터리 전력을 초과할 수 있는 경우, 배터리 유닛의 방전으로 인해 배터리 스위치기어가 우주선의 전력 부족을 보상합니다. 이러한 목적을 위해 배터리 방전 조절기는 배터리 방전 조절기 역할을 합니다.

지정된 조정기 외에도 배터리 충전기에는 배터리 충전 조정기도 포함되어 있습니다. 충전 레귤레이터는 배터리 전력이 초과되는 경우 배터리 충전 전류를 (I cl ±1)A 수준으로 제한합니다. 여기서 I cl은 정격 충전 전류이며, SES 버스의 전압을 조절하여 SES 버스의 전압을 안정화합니다. 배터리 충전 전류(I nc ±1)A에 전원을 공급하기에는 배터리 전원이 부족할 때 배터리 충전 전류입니다. 배터리 스위치기어에서 지정된 충전-방전 주기를 수행하기 위해 DTN의 정보가 사용됩니다. 동시에 DVT는 온보드 소비자의 부하 전류를 측정할 뿐만 아니라 배터리 충전 전류도 고려하는 방식으로 SES에 연결됩니다. BAB의 충전은 BFKZ AB를 통해 ZRU AB에서 수행됩니다.

우주선 전원 공급 모드에서의 작동과 동시에 시스템은 태양광 패널 패널의 평면 위치를 제어하는 ​​문제를 해결합니다.

BUSES의 명령에 따라 BUSBS 블록은 태양계의 태양 방향을 제어합니다. BUOSBS는 우주선의 모션 및 항법 제어 시스템(VCS)을 기반으로 구현될 수 있습니다(참조). 이 경우 위성 제어 알고리즘에 대한 입력 정보는 다음과 같습니다. 선박의 운동학적 윤곽 알고리즘에 의해 결정된 우주선과 관련된 좌표축을 기준으로 태양에 대한 단위 방향 벡터의 위치입니다. UPSB에 설치된 각도 센서(AS)에서 현재 측정된 각도 α 값의 형태로 얻은 우주선 본체에 대한 SB의 위치입니다. 이 경우 α 값은 항상 SB의 작업 표면에 대한 현재 법선에서 측정됩니다(즉, SB가 태양을 향할 때 α는 최소입니다). 제어 알고리즘의 출력정보는 UPSB의 출력축 축을 기준으로 SB를 회전시키라는 명령과 회전을 정지하라는 명령이다. UPSB 원격 제어 장치는 안전 시스템의 위치에 대한 개별 신호를 제공합니다. 이산 크기는 위성 방향의 정확성을 결정합니다.

우주선 방향의 일반 모드에서 우주선의 연결된 축을 기준으로 한 태양의 운동 방향이 변하지 않으면 SB는 태양의 운동 방향으로 각도만큼 전진하면서 태양 방향을 기준으로 설정됩니다. 리모콘의 여러 개별 장치에 해당합니다. 그런 다음 궤도에서 우주선의 움직임으로 인해 태양이 SB를 기준으로 적절한 각도로 "전진"할 때까지 배터리는 이 위치에 유지됩니다. 그 후 회전 주기가 다시 시작됩니다.

BRSBZP는 프로그램 설정에 따라 BUSES의 도움으로 SB를 제어합니다. 소프트웨어 설정에 따른 SB 제어 알고리즘을 사용하면 배터리를 지정된 위치에 설치할 수 있습니다. 이를 위해 SB를 원래 위치로 설정하라는 신호가 처음에 BUOSBS에 발행됩니다. 다음으로 BUSBZP를 사용하여 각도 α z를 통해 필요한 회전이 수행됩니다. 동시에 BRSBZP의 회전 각도를 제어하기 위해 UPSB 리모콘의 정보도 사용됩니다.

UPU는 BUOSBS, BRSBZP, BUSBTNZ, UPSB 사이의 인터페이스 역할을 합니다.

BIPEMI는 태양 활동 지수 F10.7에 따라 태양 전자기 복사(EMR)의 전류 플럭스를 지속적으로 측정하여 BOSA로 전송합니다. BOSA에서는 현재 값을 지정된 임계값과 비교하여 태양 활동의 시작을 결정합니다. BOSA의 첫 번째 출력에서 ​​BOMVHF의 입력까지 오는 명령에 따라 표시된 마지막 블록에서 우주선에 대한 고에너지 입자의 영향이 시작될 수 있는 순간이 결정됩니다. BOSA의 두 번째 출력에서 ​​BIPPCHVE의 입력을 거쳐 고에너지 입자의 자속 밀도 측정을 시작하라는 명령이 내려집니다. 우주선에 입자의 영향이 시작될 수 있는 순간에 대한 정보는 첫 번째 입력을 통해 BOMVVCH 출력에서 ​​BOMVUSBTNZ로 전송됩니다. BIPPCHVE에서 측정된 고에너지 입자의 자속 밀도 값은 BOMVUSBTNZ의 두 번째 입력으로 전송됩니다.

BOMVUSBTNZ에서는 BOMVUSBTNZ에서 결정된 시점부터 현재 측정된 충격 특성 값과 임계값을 비교하여 FVS의 부정적 영향에 대한 실제 평가를 수행합니다. BOMVUSBTNZ 출력에서 ​​명령을 수신하기 위해 필요한 조건은 BOMVVCH 및 BIPPCHVE 출력에서 ​​두 개의 신호가 존재한다는 것입니다. BOMVUSBTNZ의 출력에서 ​​"부하 전류에 따라 전원 공급 장치 제어 시작" 명령이 생성되어 BUSES로 전송됩니다.

BOMVUSBTNZ가 BUSES에 명령을 내릴 때 BOMVUSBTNZ에서 수신된 명령은 BUOSBS 및 BRSBZP를 활성화하는 명령보다 우선순위가 높습니다. 따라서 지정된 명령을 수신한 BUSES는 UPSB 제어에서 우선 순위가 낮은 블록의 연결을 끊고 BUSBTNZ를 연결합니다.

BOMVUSBTNZ의 명령이 BUSES 입력에서 0으로 재설정된 후 후자는 해당 작동 논리를 재구성합니다. 실행 중인 우주선 비행 프로그램에 따라 SB 제어 우선순위는 BUOSBS 또는 BRSBZP 블록 중 하나에 부여됩니다.

BUSBTNZ는 식 (2)를 사용하여 각도 α s_min을 결정합니다. 지정된 각도를 계산하기 위해 DTN에서 얻은 In의 측정값이 사용됩니다. 또한, UPSB 원격 제어로부터 지정된 블록은 SB 회전 각도 α의 현재 값에 대한 정보를 수신합니다. 각도 α s_min의 값을 결정한 후 BUSBTNZ에 내장된 알고리즘은 이를 각도 α의 현재 값과 비교하고 α와 α s_min 사이의 불일치 각도와 제어 드라이브 SB를 활성화하는 데 필요한 제어 펄스 수를 계산합니다. 제어 펄스는 제어 장치로 전송됩니다. UPU에 표시된 펄스를 변환하고 증폭한 후 UPS의 입력으로 들어가 드라이브를 작동시킵니다.

프로토타입으로 채택된 구현 방법 및 시스템에는 심각한 단점이 있습니다. 즉, 고에너지 입자 흐름의 부정적인 영향으로부터 태양광 패널 표면을 완벽하게 보호하지 못하고 동시에 다음을 허용하지 않습니다. 태양광 패널 준비를 위한 특수 작업을 수행하여 이러한 부정적인 영향을 줄이기 위한 추가 기회 사용 우주선에 대한 고에너지 입자 흐름의 부정적인 영향 조건에서 우주선을 작동합니다.

구현을 위해 제안된 방법과 시스템이 직면한 과제는 SB 표면에 대한 고에너지 입자 흐름의 부정적인 영향을 줄이는 것입니다. 이를 위해 우주선 SES에서 특별한 준비 작업을 수행하고 SB를 제어함으로써 이러한 입자의 흐름에 부정적인 영향을 받는 SB의 면적을 줄이려는 의도입니다.

기술적 결과는 태양광 패널을 작업 위치로 전환하는 것을 포함하여 우주선의 태양광 패널의 위치를 ​​제어하는 ​​방법에서 법선 정렬에 해당하는 전기로 우주선의 공급을 보장한다는 사실에 의해 달성됩니다. 태양 전지판의 회전축과 태양 방향으로 형성된 평면으로 조명된 작업 표면, 태양 전자기 복사의 전류 플럭스 밀도 측정, 태양 활동이 시작되는 순간 결정, 고에너지 입자가 우주선 표면에 도달하는 순간, 고에너지 입자의 자속밀도 측정, 고에너지 입자의 자속밀도 측정값과 임계값 비교, 태양전지판 반전 배터리는 조명된 작업 표면의 법선과 태양 방향 사이의 각도로, 태양 전지 패널 표면의 고에너지 입자 플럭스가 영향을 미치는 최소 영역에 해당하는 동시에 우주선에 전기를 공급합니다. 고에너지 입자 플럭스 밀도의 측정값이 임계값을 초과하는 순간 및 고에너지 입자 플럭스 밀도가 임계값 미만이 되는 시점에 태양광 패널 패널이 작동 위치로 복귀하는 순간, 우주선에 대한 고에너지 입자 플럭스의 부정적인 영향에 대한 전구체가 나타날 때 우주선에 대한 고에너지 입자 플럭스의 부정적인 영향에 대한 전구체의 출현 시간을 추가로 결정합니다. 장치는 배터리를 충전합니다. 고에너지 입자의 자속 밀도 측정 값이 임계 값을 초과하는 경우 우주선 전원 공급 시스템을 최대 충전 수준으로 설정하고 태양 전지 패널은 법선과 그 사이의 각도까지 회전합니다. 조명된 작업 표면과 태양 방향이 α s_min_AB에 도달합니다. 이는 태양 전지판 표면에 고에너지 입자 흐름이 영향을 미치는 최소 영역에 해당하는 동시에 태양열 및 충전식 배터리로부터 우주선에 전력을 공급합니다. 다음 관계에 의해 결정되는 공급 시스템:

α s_min_AB =arccos(max(0,I n -I AB )/I m),

여기서 I n은 우주선 소비자의 부하 전류이고,

I m - 태양광 패널의 조명 작업 표면이 태양 광선에 수직으로 향할 때 생성되는 최대 전류,

I AB - 배터리의 현재 허용 방전 전류,

우주선의 전기 부족으로 인해 배터리 충전 수준을 모니터링하면서 배터리 방전을 통해 보상되며, 배터리 충전 수준의 최소 허용 값에 ​​도달하면 허용되는 방전 전류의 현재 값 배터리가 재설정되고 배터리가 외부 부하에서 분리됩니다.

또한, 4개의 태양광전지가 장착된 태양전지를 포함하는 우주선의 태양전지판 위치 제어 시스템에 있어서, 태양전지판을 회전시키는 장치와, 증폭장치를 포함하는, 변환 장치, 태양광 패널의 방향을 태양을 향한 제어 장치, 태양광 패널을 주어진 위치로 회전시키는 블록, 전류 조정기 2개, 배터리 팩, 배터리 충전기, 배터리 충전을 위한 명령 생성 장치, 부하 전류 센서, 전원 공급 시스템 제어 장치, 전원 공급 버스, 태양 전자기 복사의 전류 흐름 밀도를 측정하는 장치, 태양 활동을 결정하는 블록, 입자가 외부에 미치는 영향의 순간을 결정하는 블록 우주선, 고에너지 입자의 자속 밀도를 측정하는 블록, 부하 전류에 의한 태양전지 제어 시작 시점을 결정하는 블록, 부하 전류에 의한 태양전지 제어 블록, 태양전지 배터리의 첫 번째 출력을 통해 두 개의 태양광 배터리의 출력을 결합한 출력은 태양광 패널 회전 장치의 첫 번째 입력에 연결되고, 두 개의 다른 태양광 배터리의 출력을 결합한 두 번째 출력을 통해 두 번째 입력에 연결됩니다. 태양광 패널 회전 장치, 그리고 태양을 향한 태양광 패널 배향 제어 장치의 출력과 태양광 패널을 주어진 위치로 회전시키는 출력은 증폭 변환 장치의 첫 번째 및 두 번째 입력에 각각 연결되며, 그 출력은 는 차례로 태양광 패널 회전 장치의 제3 입력에 연결되고, 태양광 패널 회전 장치의 제1 및 제2 출력은 각각 제1 및 제2 레귤레이터 전류의 입력에 연결되고, 전류의 출력은 레귤레이터는 우주선의 전원 공급 버스에 연결되고, 배터리 장치는 입력이 있는 배터리 충전기를 통해 전원 버스에 연결되고, 배터리 충전기는 첫 번째 입력과 지정된 버스에 연결됩니다. 배터리용 충전기 장치의 두 번째 입력, 부하 전류 센서가 연결되고, 이 센서는 전원 공급 버스에 연결되며, 배터리 장치의 출력은 충전 명령을 생성하기 위한 장치의 첫 번째 입력에 연결됩니다. 전원 공급 시스템 제어 장치의 첫 번째 출력은 지정된 장치의 두 번째 입력에 연결되고, 배터리 충전 명령을 생성하는 장치의 출력은 배터리 충전기의 세 번째 입력에 연결되고, 두 번째 및 세 번째 입력은 전원 공급 시스템 제어 장치의 출력은 태양광 패널의 방향과 태양광 패널의 특정 위치 회전을 위한 제어 장치의 첫 번째 입력에 연결되고, 태양광 패널의 장치 회전의 세 번째 출력은 연결됩니다. 태양을 향한 태양광 패널의 방향과 태양광 패널을 주어진 위치로 회전시키기 위한 제어 장치의 두 번째 입력에 태양 전자기 복사의 전류 플럭스 밀도를 측정하기 위한 블록의 출력이 태양 활동을 결정하기 위한 블록, 그 첫 번째 출력은 우주선에 입자가 충돌하는 순간을 결정하기 위한 블록의 입력과 연결되고, 블록의 출력은 시간의 순간을 결정하기 위해 연결됩니다. 우주선에 대한 입자의 영향과 고에너지 입자의 자속 밀도를 측정하기 위한 블록은 각각 블록의 첫 번째 및 두 번째 입력에 연결되어 부하에 따른 태양 전지판 제어 시작 시간을 결정합니다. 고에너지 입자의 자속밀도를 측정하는 블록의 입력은 태양활동 판단 블록의 2차 출력에 연결되고, 태양광 패널이 제어되기 시작하는 시점을 판단하는 블록의 출력 부하 전류에 의해 전원 공급 시스템 제어 블록의 입력에 연결되고, 그 네 번째 출력은 부하 전류에 의해 태양광 패널 블록 제어의 첫 번째 입력에 연결되며, 세 번째 입력 및 출력은 다음과 같습니다. 태양광 패널 회전 장치의 세 번째 출력과 증폭-변환 장치의 세 번째 입력에 각각 연결됨 태양광 패널에서 필요한 전류를 결정하기 위한 블록, 높은 부정적인 영향의 전구체 시간을 결정하기 위한 블록 - 우주선의 에너지 입자와 배터리 충전 수준의 허용 값을 설정하는 장치, 태양 전지 패널에서 필요한 전류를 결정하기 위한 장치의 첫 번째 및 두 번째 입력 및 출력은 각각의 두 번째 출력에 연결됩니다. 부하 전류 센서, 배터리 충전기의 2차 출력 및 부하 전류에 의한 태양전지 제어 장치의 2차 입력, 고에너지 입자 자속 밀도 측정 장치의 출력 및 입자 밀도 측정 장치의 출력 태양 전자기 복사의 현재 플럭스도 해당에 연결됩니다.

제안한 방법의 핵심은 다음과 같다.

고에너지 입자 흐름의 부정적인 영향 방향에서 안전 보장 이사회가 직접 보호 조치를 취하는 것은 고에너지 입자 흐름의 밀도가 특정 특정 임계값을 초과할 때 수행됩니다. 동시에 보호 조치를 직접 시행하기 전에 수행되는 초기 단계로서 지구 근처 공간의 현재 상태와 현재 태양 활동에 대한 지속적인 모니터링이 수행되고 위험한 방사선 기준의 충족 여부가 충족됩니다. 특히 미국 국립해양대기청(NOAA)이 개발한 태양 활동 모니터링 기준을 분석했다. 이 경우, 무조건적 위험 기준이 아직 충족되지 않았지만 이전 위험 수준의 임계값에 이미 도달한 상황은 고려 중인 부정적인 영향의 "선구자" 상황으로 간주되어야 합니다.

고에너지 입자 흐름이 우주선에 미치는 부정적인 영향의 전조가 나타나면 우주선의 AB SES가 최대 충전됩니다. 이는 미래에 고에너지 입자의 자속 밀도 측정값이 이에 비해 임계값을 초과할 때 SB 패널의 작업 표면을 자속 방향에서 멀어지게 하는 것을 가능하게 합니다. 우주선의 전력 부족으로 인한 배터리 방전이 보상된다는 전제 하에 이러한 입자를 가능한 최대 각도로 늘립니다. 이 경우, 보호 플랩 SB 각도의 α s_min_AB 값은 다음 관계식에 의해 결정됩니다.

여기서 I m은 태양광 패널의 조명 작업 표면이 태양 광선에 수직으로 향할 때 생성되는 최대 전류입니다.

I SB - SB에서 필요한 전류.

이 경우 SB I SB에서 필요한 전류는 우주선의 BAB SES 에너지 사용 가능성을 고려하여 우주선 소비자에게 제공하기 위해 SB가 생성해야하는 최소 필수 전류로 정의됩니다. 즉, AB SES의 방전으로 인해 우주선에 발생하는 전력 부족을 보상할 때 다음 비율을 기준으로 합니다.

여기서 I n은 우주선 소비자의 부하 전류이고,

I 배터리 - SES 우주선 배터리의 현재 최대 허용 방전 전류입니다.

이 방법을 구현하기 위해 도면에 표시되고 다음 블록을 포함하는 시스템이 제안됩니다.

1 - SB, 4개의 광전지가 위치한 본체의 견고한 기판에 있습니다.

2, 3, 4, 5 - BF 1, BF 2, BF 3, BF 4;

8 - BUOSBS;

9 - BRSBZP;

10, 11 - RT 1 및 RT 2;

13 - ZRU AB;

14 - BFKZ AB;

16 - 버스;

18 - 비페미;

20 -BOMVHF;

21 - BIPPCHVE;

22-BOMVUSBTNZ;

23 - BUSBTNZ;

24 - 고에너지 입자가 우주선에 미치는 부정적인 영향의 선구자 시간을 결정하기 위한 블록(BOMVPNVCH),

25 - 태양광 패널(BOPTSB)에서 필요한 전류를 결정하기 위한 블록,

26 - 배터리 충전 수준(BZDZUZSB)의 허용 값을 설정하기 위한 블록입니다.

이 경우 SB(1)는 BF 1(2) 및 BF 4(5)의 출력을 결합하는 첫 번째 출력을 통해 UPSB(6)의 첫 번째 입력에 연결되고, 두 번째 출력을 통해 다음을 결합합니다. BF 2(3) 및 BF 3(5)의 출력은 UPSB(6)의 두 번째 입력에 연결됩니다. BUOSBS(8) 및 BRSBZP(9)의 출력은 각각 UPU(7)의 첫 번째 및 두 번째 입력에 연결되고, 이 출력은 차례로 UPSB(6)의 세 번째 입력에 연결됩니다. . UPSB(6)의 첫 번째 및 두 번째 출력은 각각 입력 PT 1(10) 및 PT 2(11)에 연결되고 출력 PT 1(10) 및 PT 2(11)는 SE에 연결됩니다. (17). BAB(12)는 AB(13) 폐쇄 스위치기어를 통한 입력에 의해 SE(17)에 연결됩니다. 이 경우, AB 개폐기(13)의 첫 번째 입력은 지정된 모선에 연결되고, 사고 출력(15)은 입력이 연결된 AB 개폐기(13)의 두 번째 입력에 연결되며, ShE(17)로 향합니다. 출력이 있는 BAB(12)는 BFKZ AB(14)의 첫 번째 입력에 연결되고 BUSES(16)의 첫 번째 출력은 지정된 블록의 두 번째 입력에 연결됩니다. BFKZ AB(14)의 출력은 ZRU AB(13)의 세 번째 입력에 연결됩니다. BUSES(16)의 두 번째 및 세 번째 출력은 각각 BUSBS(8) 및 BRSBZP(9)의 첫 번째 입력에 연결됩니다. UPSB(6)의 세 번째 출력은 BUOSBS(8) 및 BRSBZP(9)의 두 번째 입력에 연결됩니다. BIPEMI 출력(18)은 BOSA 입력(19)에 연결됩니다. BOSA(19)의 제1 출력은 BOMVVCH(20)의 입력에 연결된다. BOMVVCH(20) 및 BIPPChVE(21)의 출력은 각각 BOMVUSBTNZ 블록(22)의 첫 번째 입력과 두 번째 입력에 연결됩니다. BIPPCHVE(21)의 입력은 BOSA(19)의 두 번째 출력에 연결됩니다. BOMVUSBTNZ(22)의 출력은 BUSES(16)의 첫 번째 입력에 연결됩니다. 네 번째 출력이 있는 BUSES(16)는 BUSBTNZ(23)의 첫 번째 입력에 연결됩니다. UPSB(6)의 세 번째 출력은 BUSBTNZ(23)의 세 번째 입력에 연결됩니다. BUSBTNZ(23)의 출력은 UPU(7)의 세 번째 입력에 연결됩니다. BOPTSB(25)의 제1 입력은 DVT(15)의 제2 출력에 연결된다. BOPTSB(25)의 두 번째 입력은 AB(13)의 두 번째 출력에 연결됩니다. BOPTSB(25)의 출력은 BUSBTNZ(23)의 두 번째 입력에 연결됩니다. BIPPCHVE(21)의 출력은 BOMVPNVCH(24)의 첫 번째 입력에 연결됩니다. BIPEMI(18)의 출력은 BOMVPNVCH(24)의 두 번째 입력에 연결됩니다. BOMVPNVCH(24)의 출력은 BUSES(16)의 두 번째 입력에 연결됩니다. BZDZUZSB(26)의 첫 번째 출력과 두 번째 출력은 각각 BFKZ AB(14)의 세 번째 입력과 ZRU AB(13)의 네 번째 입력에 연결됩니다.

또한 도면에는 배터리 드라이브의 출력 샤프트를 통한 SB 하우징(1)과 UPSB(6)의 기계적 연결이 점선으로 표시되어 있습니다.

우주선 전원 공급 모드에서 시스템은 다음과 같이 작동합니다. UPSB(6)는 SB(1)에서 PT 1(10) 및 RT 2(11)로 전기를 전송하는 역할을 합니다. SES 전원 공급 버스의 전압 안정화는 RT 중 하나에 의해 수행됩니다. 동시에 다른 RT는 파워 트랜지스터가 닫힌 상태가 됩니다. 이 경우 발전기 SB(1)(BF 1 - BF 4)는 단락 모드에서 작동합니다. 부하 전력이 태양광 발전기(1)의 연결 전력보다 커지면 다른 RT가 전압 안정화 모드로 전환되고, 미사용 발전기의 에너지는 태양광 발전소의 전원 버스에 공급됩니다. 일정 기간 동안 부하 전력이 SB(1)의 전력을 초과할 수 있는 경우, 배터리 유닛(12)의 방전으로 인해 배터리 제어 스위치(13)가 우주선 탑재 전력 부족을 보상합니다. 이러한 목적을 위해 배터리 방전 조절기(13)는 배터리 방전 조절기 역할을 하며, 특히 배터리 충전 수준을 모니터링하고 배터리 충전 수준의 최소 허용 값에 ​​도달하면 그 값이 공급됩니다. BZDZUZSB(26)에서 배터리 스위치기어(13)로 연결되고 외부 부하에서 BAB(12)가 꺼집니다. 이 경우, 배터리 제어 스위치(13)는 현재 배터리의 충전량에 기초하여 허용 배터리 방전 전류의 전류값을 결정하여 제2 출력에 공급한다(배터리(12)와 배터리를 분리하는 모드). 외부 부하, 이 값은 0입니다).

지정된 조정기 외에도 배터리 충전기(13)에는 배터리 충전 조정기도 포함되어 있습니다. AB(13)에서 충전-방전 사이클을 수행하기 위해 DTN(15)의 정보가 사용됩니다. BAB(12)의 충전은 BFKZ AB(14)를 거쳐 ZRU AB(13)에 의해 수행된다. 금속-수소전지의 경우에는 에 설명되어 있습니다. 결론은 배터리 케이스의 수소 밀도는 배터리 내부에 설치된 압력 센서와 배터리 케이스의 온도를 사용하여 결정된다는 것입니다. 결과적으로, 수소 밀도는 배터리의 충전 수준을 결정합니다. 배터리 내부의 수소 밀도가 일정 수준 이하로 떨어지면 충전하라는 명령을 내리고, 최대 밀도에 도달하면 충전을 중단하라는 명령을 내린다. 표시된 배터리 충전 수준은 BFKZ AB(14)의 명령으로 규제되는 반면, 배터리의 최대 허용 충전 수준 값은 BZDZUZSB(26)를 통해 BFKZ AB(14)에 제공됩니다. 배터리를 최대 충전 상태로 유지하면 상태에 부정적인 영향을 미치며 배터리는 현재 자체 방전 모드로 유지됩니다. 이 모드에서는 배터리 충전 작업이 주기적으로만 수행됩니다(예: Yamal-SES 제어 시) 우주선 100개 - 며칠에 한 번, 충전 수준이 최대 수준의 30%로 BAB를 감소시킬 때).

우주선 전원 공급 모드에서의 작동과 동시에 시스템은 태양광 패널 패널(1)의 평면 위치를 제어하는 ​​문제를 해결합니다.

BUSES(16)의 명령에 따라 BUSBS 블록(8)은 태양을 향한 SB(1)의 방향을 제어합니다. BUOSBS(8)는 SC VESSEL(참조)을 기반으로 구현될 수 있습니다. 이 경우 위성 제어 알고리즘에 대한 입력 정보는 다음과 같습니다. 선박의 운동학적 윤곽 알고리즘에 의해 결정된 우주선과 관련된 좌표축을 기준으로 태양에 대한 단위 방향 벡터의 위치입니다. UPSB 리모콘(6)을 사용하여 각도 α의 현재 측정된 값의 형태로 얻은 우주선 본체에 대한 SB의 위치. 제어 알고리즘의 출력 정보는 UPSB(6)의 출력축 축을 기준으로 SB를 회전하라는 명령, 회전을 중지하라는 명령입니다. UPSB 리모콘(6)은 SB(1) 위치에 대한 개별 신호를 생성합니다.

BIPEMI(18)는 태양 EMR의 전류 플럭스를 측정하여 BOSA(19)로 전송합니다. BOSA(19)에서는 현재 값을 주어진 임계값과 비교하여 태양 활동의 시작을 결정합니다. BOSA(19)의 첫 번째 출력에서 ​​BOMVVCH(20)의 입력까지 오는 명령에 따라 표시된 마지막 블록에서 우주선에 대한 고에너지 입자의 충돌이 시작될 수 있는 순간은 다음과 같습니다. 단호한. BOSA(19)의 두 번째 출력에서 ​​BIPPCHVE(21)의 입력을 거쳐 고에너지 입자의 자속 밀도 측정을 시작하라는 명령이 내려집니다.

BIPPChVE(21)의 출력에서 ​​측정된 고에너지 입자의 자속 밀도 값은 BOMVPNVP(24)의 첫 번째 입력과 BOMVUSBTNZ(22)의 두 번째 입력으로 전송됩니다. 현재 태양 EMR 플럭스의 측정값은 BIPEMI(18)의 출력에서 ​​BOMVPNVCH(24)의 두 번째 입력으로 공급된다.

BOMVPNVCh(24)는 고에너지 입자의 자속 밀도 변화의 역학을 평가하고 입자가 우주선에 미치는 부정적인 영향의 전조로 간주될 수 있는 상황을 식별합니다. 이러한 상황은 측정된 고에너지 입자의 자속 밀도가 지정된 임계값을 초과하고 더 증가하는 경향이 있는 경우입니다. 이러한 상황을 식별하고 식별할 때 BIPEMI에서 얻은 태양 EMR 플럭스 데이터도 사용됩니다(18). BOMVPNVCh(24)에 이러한 전구체 상황을 등록하면 이 블록의 출력에서 ​​신호가 생성되어 BUSES(16)의 두 번째 입력으로 전송됩니다.

BUSES(16)의 두 번째 입력 명령에 따라 이 장치는 BFKZ AB(14)에 명령을 보내고 이에 따라 이 장치는 폐쇄형 스위치기어 AB(13)를 통해 BAB(12)를 최대로 충전합니다. 충전 수준. 동시에, 금속-수소 배터리(참조)의 경우 배터리 내부에 설치된 압력 센서와 배터리 케이스의 온도를 사용하여 배터리 케이스의 수소 밀도를 결정하고, 이를 통해 배터리의 충전 수준을 결정합니다. 정해졌다. 최대 밀도 수준에 도달하면 충전을 중지하라는 명령이 내려집니다.

DTN(15)의 두 번째 출력과 폐쇄형 스위치기어 배터리(13)의 BOPTSB(25) 입력은 우주선 I n 소비자의 부하 전류 전류 값과 허용 방전 전류를 수신합니다. 배터리 I AB. 이러한 BOPTSB 값(25)을 사용하고 관계식 (4), (5)를 사용하여 ISB 값을 결정합니다. 즉, SB에서 필요한 전류의 현재 최소 허용 값입니다(소비자가 에너지를 사용할 가능성을 고려). BAB(12)), 이를 두 번째 입력 BUSBTNZ(23)로 출력합니다.

우주선에 입자가 충돌할 수 있는 시작 시간에 대한 정보는 첫 번째 입력을 통해 BOMVVCH(20)의 출력에서 ​​BOMVUSBTNZ(22)로 전송됩니다. BOMVUSBTNZ(22)에서는 BOMVUSBTNZ(20)에서 결정된 시점부터 현재 측정된 충격 특성 값과 임계값을 비교하여 FVS의 부정적 영향에 대한 실제 평가를 수행한다. BOMVUSBTNZ(22)의 출력에서 ​​명령을 수신하기 위해 필요한 조건은 BOMVVCH(20) 및 BIPPCHVE(21)의 출력에서 ​​두 개의 신호가 존재한다는 것입니다.

BOMVUSBTNZ(22)가 BUSES(16)의 첫 번째 입력에 명령을 발행하면 이 블록은 SB BUSBTNZ(23)의 제어 장치에 연결되는 네 번째 출력에서 ​​명령을 생성합니다.

BUSBTNZ(23)은 식(3)에 의해 각도 αs_min_AB를 결정합니다. 지정된 각도를 계산하기 위해 BOPTSB(25)에서 얻은 SB에서 필요한 전류의 현재 값이 사용됩니다. 또한, UPSB 원격 제어(6)로부터 지정된 블록은 SB 회전 각도 α의 현재 값에 대한 정보를 수신합니다. 각도 α s_min_AB의 값을 결정한 후 BUSBTNZ(23)에 내장된 알고리즘은 이를 각도 α의 현재 값과 비교하고 α와 α s_min_AB 사이의 불일치 각도와 제어 드라이브를 활성화하는 데 필요한 제어 펄스 수를 계산합니다. SB (1). 제어 펄스는 제어 장치(7)로 전송됩니다. UPU(7)에 표시된 펄스를 변환 및 증폭한 후 UPS(6)의 입력에 도달하여 드라이브를 작동시킵니다.

BOMVUSBTNZ(22)가 BUSES(16)의 첫 번째 입력에 명령을 내리지 않으면 이 블록은 실행 중인 우주선 비행 프로그램에 따라 SB(1)의 제어권을 BUOSBS(8) 및 블록 중 하나로 이전합니다. BRSBZP (9).

BUSBS(8)의 기능은 위에 설명되어 있습니다.

BRSBZP(9)는 프로그램 설정에 따라 SB(1)을 제어합니다. 소프트웨어 설정에 따른 SB 제어 알고리즘(1)을 사용하면 지정된 위치 α=α z 에 배터리를 설치할 수 있습니다. 이 경우 BRSBZP(9)의 회전 각도를 제어하기 위해 UPSB 원격 제어 장치(6)의 정보가 사용됩니다.

BOMVUSBTNZ(22) 및 BOMVPNVCh(24)의 구현은 우주선 제어 센터의 하드웨어 및 소프트웨어 기반과 우주선 탑재 모두에서 가능합니다. BOMVUSBTNZ(22) 및 BOMVPNVCH(24)의 출력에서 ​​"부하 전류를 기반으로 태양광 발전 시스템 제어 시작" 및 "고에너지 입자의 부정적인 영향에 대한 준비 모드에서 태양광 발전 시스템 제어 시작" 명령이 표시됩니다. on the spacecraft”가 각각 형성되어 BUSES(16)로 전송됩니다. 이 경우 마지막 명령은 BUSES(16)에 의해 배터리를 최대 충전 레벨까지 충전하라는 명령으로 기능적으로 인식됩니다.

BUSES(16) 구현의 예는 지구국(ES)과 온보드 장비(BA)로 구성된 Yamal-100 우주선의 서비스 제어 채널(SCU) 온보드 시스템의 무선 수단일 수 있습니다(참조: 설명)에서. 특히 BA SKU는 GS SKU와 함께 우주선의 탑재 디지털 컴퓨터 시스템(OBDS)에 디지털 정보(DI)를 발행하고 그에 따른 승인 문제를 해결합니다. BTsVS는 차례로 BUOSBS(8), BRSBZP(9), BUSBTNZ(23), BFKZ AB(14) 블록을 제어합니다.

BUSES(16) 구현에서 데이터 교환 측면에서 SKU BA의 상호 작용은 MIL-STD-1553 인터페이스에 따라 주 교환 채널(MEC)을 통해 수행됩니다. BCWS의 가입자로서 BA SKU의 UB(인터페이스 장치) 장치가 사용됩니다. BCWS 프로세서는 주기적으로 BS 상태를 폴링하여 데이터 패킷의 가용성을 결정합니다. 패킷을 사용할 수 있으면 프로세서는 데이터 교환을 시작합니다.

UPU(7)는 BUOSBS(8), BRSBZP(9), BUSBTNZ(23) 및 UPSB(6) 사이의 인터페이스 역할을 하며 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하고 이를 증폭시키는 역할을 합니다.

BUSBTNZ(23)는 우주선의 온보드 장치이며 BUSES(16)에서 명령을 받습니다. BUSBTNZ(23), BOPTSB(25), BZDZUZSB(26)의 구현은 우주선 BTsVS(참조)를 기반으로 수행될 수 있습니다.

따라서 시스템의 기본 블록 구현 예가 고려됩니다.

제안된 발명의 기술적 효과를 설명해보자.

제안된 기술 솔루션은 태양광 패널의 "보호" 옷깃이 태양을 향하는 방향에서 수행되는 순간 태양계의 작업 표면에 대한 고에너지 입자 흐름의 부정적인 영향을 감소시킵니다. 이는 태양을 향하는 방향에서 SB의 작업 표면에 대한 법선의 각도를 최대화함으로써 이러한 입자의 흐름에 의해 부정적인 영향을 받는 SB의 작업 표면 영역을 줄임으로써 달성됩니다. 우주선에 전기를 공급해야 하는 요구 사항이 충족되는지 확인합니다. 회전 각도의 최대화는 우주선의 태양광 발전 시스템이 사전에 배터리의 최대 충전 상태로 전환되어 태양광의 "보호" 회전의 가능한 최대 각도를 구현할 수 있다는 사실에 의해 달성됩니다. 태양을 향하는 방향에서 세포. 예를 들어, 배터리를 최대 레벨까지 충전한 후 Yamal-100 우주선의 SES를 제어할 때 배터리 방전 가능 전류의 증가는 약 30%이며 이에 따라 각도도 증가합니다. 배터리의 "보호" 플랩의 감소 및 결과적으로 SB의 작업 표면에 입자 흐름 고에너지의 부정적인 영향이 감소하는 것은 중요한 값입니다.

문학

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1. 우주선에 전기 공급을 보장하고 조명된 작업 표면에 대한 법선과 평면의 정렬에 대응하는 작업 위치로 태양광 패널을 전환하는 것을 포함하여 우주선의 태양광 패널의 위치를 ​​제어하는 ​​방법 태양 전지판의 회전축과 태양 방향으로 형성되며, 태양 전자기 복사의 전류 흐름 밀도를 측정하고, 태양 활동이 시작되는 순간을 결정하고, 고에너지 입자가 도달하는 순간을 결정합니다. 우주선 표면, 고에너지 입자의 자속 밀도 측정, 고에너지 입자의 자속 밀도 측정 값을 임계값과 비교, 태양 전지판을 법선과 조명된 작업 표면 사이의 각도로 회전 태양을 향한 방향, 고에너지 입자의 측정값이 측정되는 순간에 우주선에 전기를 공급하는 동시에 태양광 패널 표면에 고에너지 입자 플럭스가 영향을 미치는 최소 영역에 해당 플럭스 밀도가 임계값을 초과하고, 고에너지 입자 플럭스의 밀도가 임계값 미만이 되는 시점에서 태양광 패널이 작동 위치로 복귀하는 것을 특징으로 하며, 우주선에 대한 고에너지 입자 플럭스의 부정적인 영향이 나타나고 고에너지 입자의 플럭스 밀도 측정 값이 초과하는 경우 지정된 시간에 우주선 전원 공급 시스템의 배터리가 최대 충전 수준으로 충전됩니다. 임계값을 비교하면 태양광 패널은 조명된 작업 표면에 대한 법선과 태양 방향 α s_min_AB 사이의 각도가 도달할 때까지 회전합니다. 이는 높은 플럭스의 영향을 받는 최소 영역에 해당합니다. -태양 전지 패널 표면의 에너지 입자와 동시에 전원 공급 시스템의 태양 전지 및 충전식 배터리에서 우주선에 전기를 공급하고 비율에 의해 결정됩니다.

α s_min_AB = arccos (max(0, I n -I AB )/I m),

여기서 I n은 우주선 소비자의 부하 전류입니다.

I m - 태양광 패널의 조명 작업 표면이 태양 광선에 수직으로 향할 때 생성되는 최대 전류입니다.

I AB - 충전용 배터리의 현재 허용 가능한 방전 전류와 그에 따른 우주선의 전력 부족은 충전용 배터리의 방전을 통해 보상되며, 충전용 배터리의 충전 수준을 모니터링하고 이 최소 허용 값에 ​​도달하면 보상됩니다. 수준에서 충전용 배터리의 허용 방전 전류의 현재 값이 재설정되고 외부 부하에서 배터리가 분리됩니다.

2. 태양광 패널을 회전시키는 장치, 증폭 변환 장치, 방향을 제어하는 ​​제어 장치를 포함하여 패널에 장착된 4개의 태양광 패널인 우주선의 태양광 패널의 위치를 ​​제어하는 ​​시스템. 태양을 향한 태양광 패널, 태양광 패널을 특정 위치로 회전시키는 장치, 전류 조정기 2개, 배터리 팩, 배터리 충전기, 배터리 충전을 위한 명령 생성 장치, 부하 전류 센서, 전원 공급 시스템 제어 장치, 전원 버스, 태양 전자기 복사의 전류 플럭스 밀도를 측정하는 유닛, 태양 활동 감지 유닛, 고에너지 입자가 우주선에 충돌하는 순간 결정 유닛, 플럭스 밀도를 측정하는 유닛 고에너지 입자, 부하 전류에 의한 태양전지 제어 시작 시점을 결정하는 단위, 부하 전류에 의한 태양전지 제어 단위, 태양전지는 첫 번째 출력을 통해 두 개의 태양광 배터리는 태양광 패널 회전 장치의 첫 번째 입력에 연결되고, 다른 두 개의 태양광 배터리의 출력을 결합한 두 번째 출력을 통해 태양 패널 회전 장치의 두 번째 입력에 연결되고, 태양을 향한 태양광 패널의 방향과 주어진 위치로의 태양광 패널의 회전을 위한 제어 장치는 각각 증폭 변환 장치의 첫 번째 및 두 번째 입력에 연결되고, 그 출력은 차례로 연결됩니다. 태양광 패널 회전 장치의 제3 입력에 태양광 패널 회전 장치의 제1 및 제2 출력이 각각 제1 및 제2 전류 조정기의 입력에 연결되고 전류 조정기의 출력이 전원에 연결됩니다. 우주선의 공급 버스, 배터리 장치는 입력과 배터리 충전기를 통해 전원 공급 버스에 연결되고, 배터리 충전기는 첫 번째 입력과 지정된 버스에 연결되고 배터리 충전기의 두 번째 입력에 연결됩니다. 배터리, 부하 전류 센서가 연결되어 전원 공급 버스에 연결되고, 배터리 블록의 출력은 배터리 충전 명령을 생성하기 위해 블록의 첫 번째 입력에 연결되고, 첫 번째 출력은 전원 공급 시스템 제어 장치는 지정된 블록의 두 번째 입력에 연결되고, 배터리를 충전하기 위한 블록 생성 명령의 출력은 배터리 충전기의 세 번째 입력에 연결되고, 전원 공급 시스템 제어 장치의 두 번째 및 세 번째 출력은 연결됩니다. 태양을 향한 태양광 패널의 방향과 태양광 패널의 특정 위치로의 회전을 위해 제어 장치의 첫 번째 입력에 연결되고, 제어 장치의 두 번째 입력에 연결된 태양광 패널 회전 장치의 세 번째 출력 태양을 향한 태양광 패널의 방향과 태양광 패널의 주어진 위치로의 회전을 위해 태양 전자기 복사의 전류 플럭스 밀도를 측정하기 위한 블록의 출력은 태양 활동을 결정하기 위한 블록의 입력에 연결됩니다. 그 첫 번째 출력은 입자가 우주선에 충돌하는 순간을 결정하는 블록의 입력에 연결되고, 입자가 우주선에 충돌하는 순간을 결정하기 위한 블록의 출력이 연결됩니다. 고에너지 입자의 자속밀도를 측정하는 블록은 부하전류에 의한 태양광 패널 제어 시작 시점을 결정하는 블록의 제1 및 제2 입력에 각각 연결되고, 고에너지 입자의 자속 밀도를 측정하는 것은 태양 활동을 결정하는 블록의 두 번째 출력에 연결되고, 태양광 패널이 부하 전류에 의해 제어되기 시작하는 순간을 결정하는 블록의 출력은 의 입력에 연결됩니다. 전원 공급 시스템 제어 블록의 네 번째 출력은 부하 전류에 따라 제어 블록 태양광 패널의 첫 번째 입력에 연결되고 세 번째 입력 및 출력은 각각의 세 번째 출력에 연결됩니다. 태양광 패널 회전 장치 및 증폭-변환 장치의 제3 입력은 태양광 패널에서 필요한 전류를 결정하기 위한 블록, 고에너지의 부정적인 영향의 발생 순간을 결정하기 위한 블록을 추가로 포함하는 것을 특징으로 합니다. 우주선의 입자와 배터리 충전 수준의 허용 값을 설정하는 장치, 태양 전지 패널에서 필요한 전류를 결정하는 장치의 첫 번째 및 두 번째 입력 및 출력은 각각 부하의 두 번째 출력에 연결됩니다. 전류 센서, 배터리 충전기 배터리의 두 번째 출력 및 부하 전류에 대한 태양 전지판 제어 장치의 두 번째 입력, 고 에너지 입자의 자속 밀도 측정 장치의 출력 및 전류 밀도 측정 장치 태양 전자기 복사의 흐름이 연결되어 있습니다

본 발명은 우주 비행에 관한 것이며 우주선(SV)의 공간 좌표를 결정하는 데 필요한 우주 활동(우주 공간, 태양계 행성 연구, 우주에서 지구 관측 등)에 사용될 수 있습니다. 속도 벡터의 구성요소입니다.

본 발명은 로켓 및 우주 기술에 관한 것이며 저지구 궤도로 우주선을 발사하기 위한 변환 차량을 포함하여 발사체(LV)를 만드는 데 사용될 수 있습니다.

본 발명은 우주 기술 분야, 즉 우주선의 전원 공급 시스템에 관한 것이며 태양 전지판의 위치를 ​​제어하는 ​​데 사용할 수 있습니다.

로마 철학자 세네카는 이렇게 말했습니다. “자신이 어디로 항해하고 있는지 모르는 사람에게는 순풍이 불지 않습니다.” 사실, 우주에서 장치의 위치를 ​​모른다면 우리에게 무슨 소용이 있습니까? 이 이야기는 우리가 우주에서 길을 잃지 않도록 도와주는 장치에 관한 것입니다.

기술적 진보로 인해 자세 제어 시스템이 작고 저렴하며 접근 가능해졌습니다. 이제 학생용 초소위성조차도 우주 비행의 선구자들이 꿈꿔왔던 방향 설정 시스템을 자랑할 수 있게 되었습니다. 제한된 기회로 인해 독창적인 솔루션이 탄생했습니다.

비대칭 답변: 방향 없음

최초의 위성과 심지어 행성 간 관측소도 방향이 어긋나서 비행했습니다. 지구로의 데이터 전송은 무선 채널과 여러 안테나를 통해 수행되었으므로 위성은 어떤 위치에서나 접촉할 수 있었고 무게는 자세 제어 시스템보다 훨씬 가볍습니다. 최초의 행성간 관측소조차 방향이 없는 상태로 비행했습니다.


달 표면에 최초로 도달한 정거장인 루나 2호. 측면에 있는 4개의 안테나는 지구를 기준으로 어떤 위치에서도 통신을 제공합니다.

오늘날에도 위성의 전체 표면을 태양전지판으로 덮고 여러 개의 안테나를 설치하는 것이 자세 제어 시스템을 만드는 것보다 더 쉬울 때도 있습니다. 또한 일부 작업에는 방향이 필요하지 않습니다. 예를 들어 우주선은 위성의 모든 위치에서 감지될 수 있습니다.

장점:


  • 최고의 단순성과 신뢰성. 누락된 방향 시스템은 실패할 수 없습니다.

결점:

  • 현재 비교적 간단한 문제를 해결하는 미세 위성에 주로 적합합니다. "심각한" 위성은 자세 제어 시스템 없이는 더 이상 작동할 수 없습니다.

태양광 센서

20세기 중반이 되자 광전지는 친숙하고 숙달된 기술이 되었기 때문에 광전지가 우주로 진출한 것은 놀라운 일이 아닙니다. 태양은 그러한 센서의 확실한 표지가 되었습니다. 밝은 빛이 감광 요소에 떨어져 방향을 결정할 수 있게 되었습니다.


최신 태양광 센서의 다양한 작동 방식, 하단에는 감광성 매트릭스가 있음


또 다른 디자인 옵션은 여기에서 매트릭스가 곡선입니다.


최신 태양광 센서

장점:


  • 간단.

  • 염가.

  • 궤도가 높을수록 그림자 영역이 작아지고 센서 작동 시간이 길어집니다.

  • 정확도는 약 1분입니다.

결점:


  • 지구나 다른 천체의 그림자 속에서 작업하지 마십시오.

  • 지구, 달 등의 간섭을 받을 수 있습니다.

태양광 센서가 장치를 안정화할 수 있는 축이 하나만 있어도 활성 사용을 방해하지 않습니다. 첫째, 태양광 센서는 다른 센서로 보완될 수 있습니다. 둘째, 태양전지가 장착된 우주선의 경우 태양광 센서를 사용하면 장치가 태양을 향해 회전할 때 태양에 대한 회전 모드를 쉽게 구성할 수 있으며 태양전지는 가장 편안한 조건에서 작동합니다.
Vostok 우주선은 태양 센서를 교묘하게 사용했습니다. 태양의 축은 우주선을 감속하기 위한 방향을 구성할 때 사용되었습니다. 또한 다른 많은 유형의 센서가 지구 궤도 밖에서 작동할 수 없기 때문에 태양 센서는 행성 간 관측소에서 큰 수요가 있었습니다.
단순성과 저렴한 비용으로 인해 태양광 센서는 이제 우주 기술에서 매우 일반적입니다.

적외선 수직

지구 궤도를 비행하는 차량은 종종 지역 수직, 즉 지구 중심을 향한 방향을 결정해야 합니다. 눈에 보이는 광전지는 이에 적합하지 않습니다. 밤에는 지구의 조명이 훨씬 적습니다. 그러나 다행스럽게도 적외선 범위에서 따뜻한 지구는 낮과 밤 반구에서 거의 동일하게 빛납니다. 낮은 궤도에서는 센서가 수평선의 위치를 ​​결정하고, 높은 궤도에서는 지구의 따뜻한 원을 찾아 공간을 스캔합니다.
구조적으로 일반적으로 적외선 수직 플로터에는 거울 시스템 또는 스캐닝 거울이 포함되어 있습니다.


플라이휠을 이용한 적외선 수직 조립. 이 장치는 정지궤도 위성이 지구를 정확하게 향하도록 설계되었습니다. 스캐닝 거울이 선명하게 보입니다.


적외선 수직 시야의 예. 검은색 원 - 지구


JSC "VNIIEM"이 생산하는 국내 적외선 수직선

장점:


  • 궤도의 어느 부분에서나 국부 수직을 구축할 수 있습니다.

  • 일반적으로 신뢰성이 높습니다.

  • 정확도 좋음 -

결점:

  • 한 축에서만 방향이 지정됩니다.

  • 낮은 궤도의 경우 특정 디자인이 필요하고, 높은 궤도의 경우 다른 디자인이 필요합니다.

  • 상대적으로 큰 크기와 무게.

  • 지구 궤도에만 해당됩니다.

방향이 단 하나의 축을 따라 구성된다는 사실이 적외선 수직의 광범위한 사용을 방해하지 않습니다. 안테나를 지구 쪽으로 향하게 해야 하는 정지궤도 위성에 매우 유용합니다. ICR은 예를 들어 소유즈 우주선의 현대적 개조와 같은 유인 우주 비행에도 사용되며 제동 방향은 해당 데이터에 따라서만 수행됩니다.


소유즈호. 중복된 SCI 센서는 화살표로 표시됩니다.

자이로비탄트

제동 충격을 발생시키기 위해서는 궤도 속도 벡터의 방향을 알아야 합니다. 태양광 센서는 대략 하루에 한 번 정확한 축을 제공합니다. 이는 우주비행사의 비행에서는 정상적인 현상입니다. 긴급 상황이 발생하면 사람이 수동으로 우주선의 방향을 지정할 수 있습니다. 그러나 Vostok 선박에는 Zenit 정찰 위성인 "쌍둥이 형제"가 있었는데, 이 위성은 캡처된 필름을 궤도에서 반환하기 위해 제동 충격을 가해야 했습니다. 태양광 센서의 한계는 받아들일 수 없었기 때문에 새로운 것을 발명해야 했습니다. 이 용액은 회전궤도(gyroorbitant)였습니다. 적외선 수직이 작동하면 지구에 대한 축이 지속적으로 회전하기 때문에 선박이 회전합니다. 궤도 운동 방향은 알려져 있으므로 선박이 회전하는 방향에 따라 위치를 결정할 수 있습니다.

예를 들어, 배가 계속 오른쪽으로 굴러간다면 우리는 오른쪽으로 앞으로 날아가고 있는 것입니다. 그리고 배가 앞으로 선미로 날아간다면 끊임없이 기수를 올릴 것입니다. 위치를 유지하려는 경향이 있는 자이로스코프의 도움으로 이 회전을 결정할 수 있습니다.

화살표가 더 많이 편향될수록 이 축을 따른 회전이 더 뚜렷해집니다. 이러한 3개의 프레임을 사용하면 3개의 축을 따라 회전을 측정하고 그에 따라 선박을 회전시킬 수 있습니다.
Gyroorbitants는 60~80년대에 널리 사용되었으나 현재는 멸종되었습니다. 간단한 각속도 센서를 사용하면 차량의 회전을 효과적으로 측정할 수 있으며 온보드 컴퓨터는 이러한 데이터를 통해 선박의 위치를 ​​쉽게 결정할 수 있습니다.

이온 센서

적외선 수직을 이온 센서로 보완하는 것은 좋은 아이디어였습니다. 낮은 지구 궤도에는 전하를 운반하는 이온이 될 수 있는 대기 분자가 있습니다. 이온 흐름을 기록하는 센서를 설치하면 선박이 궤도에서 어느 쪽을 향해 날아가고 있는지 확인할 수 있습니다. 여기서 흐름은 최대가 됩니다.


양이온 농도를 측정하는 과학 장비

이온 센서는 더 빠르게 작동했습니다. 자이로궤도를 사용하여 방향을 구축하는 데 거의 전체 궤도가 걸렸으며 이온 센서는 ~10분 만에 방향을 구축할 수 있었습니다. 안타깝게도 남미 지역에는 소위 '이온웰'이 존재해 이온센서의 작동이 불안정해진다. 비열함의 법칙에 따르면 우리 선박이 바이코누르 지역에 착륙하기 위해 제동에 집중해야 하는 곳은 남아메리카 지역입니다. 이온 센서는 최초의 소유즈호에 설치되었으나 ​​곧 폐기되어 현재는 어느 곳에서도 사용되지 않습니다.

별 센서

태양의 한 축으로는 충분하지 않은 경우가 많습니다. 탐색을 위해서는 태양을 향한 축과 함께 원하는 방향을 제공하는 또 다른 밝은 물체가 필요할 수 있습니다. 별 Canopus는 그러한 물체가되었습니다. 그것은 하늘에서 두 번째로 밝고 태양에서 멀리 떨어져 있습니다. 방향을 찾기 위해 별을 사용한 최초의 우주선은 1964년에 화성으로 발사된 마리너 4호였습니다. 별 센서가 MCC의 혈액을 많이 마셨음에도 불구하고 아이디어는 성공한 것으로 나타났습니다. 방향을 구성할 때 잘못된 별을 겨냥했으며 며칠 동안 별 위로 "점프"해야 했습니다. 센서가 마침내 카노푸스를 겨냥한 후, 계속해서 센서를 잃기 시작했습니다. 탐사선 옆에 날아다니는 파편이 때때로 밝게 깜박이고 별 검색 알고리즘을 다시 시작했습니다.
최초의 별 센서는 하나의 밝은 별만을 겨냥할 수 있는 작은 시야를 가진 광전지였습니다. 제한된 기능에도 불구하고 행성 간 관측소에서 적극적으로 사용되었습니다. 이제 기술 진보로 인해 실제로 새로운 종류의 장치가 탄생했습니다. 최신 별 센서는 광전지 매트릭스를 사용하고 별 카탈로그가 있는 컴퓨터와 함께 작동하며 시야에 보이는 별을 기반으로 장치의 방향을 결정합니다. 이러한 센서는 다른 장치에 의한 대략적인 방향의 사전 구성이 필요하지 않으며 센서가 전송되는 하늘 영역에 관계없이 장치의 위치를 ​​결정할 수 있습니다.


일반적인 별 추적기


시야가 넓을수록 탐색이 더 쉬워집니다.


센서 작동 예시 - 시야 방향은 카탈로그 데이터에 따른 별의 상대적 위치를 기반으로 계산됩니다.

장점:


  • 최대 정확도는 1초 미만일 수 있습니다.

  • 다른 장치가 필요하지 않으며 독립적으로 정확한 위치를 결정할 수 있습니다.

  • 어떤 궤도에서도 작업할 수 있습니다.

결점:

  • 높은 가격.

  • 장치를 빠르게 회전시키면 작동하지 않습니다.

  • 빛과 간섭에 민감합니다.

이제 별 센서는 망원경 및 기타 과학 위성 등 장치의 위치를 ​​매우 정확하게 알아야 하는 곳에 사용됩니다.

자력계

상대적으로 새로운 방향은 지구 자기장에 따른 방향의 구성입니다. 자기장을 측정하기 위한 자력계는 종종 행성 간 관측소에 설치되었지만 방향을 표시하는 데 사용되지 않았습니다.


지구 자기장을 사용하면 세 축 모두를 따라 방향을 구축할 수 있습니다.


Pioneer-10 및 -11 프로브의 "과학적인" 자력계


최초의 디지털 자력계. 이 모델은 1998년 미르 정거장에 등장해 로제타 탐사선의 필레 착륙선에 사용됐다.

장점:


  • 단순성, 저렴함, 신뢰성, 소형화.

  • 아크분부터 수 아크초까지의 평균 정확도입니다.

  • 세 축 모두를 따라 방향을 구축할 수 있습니다.

결점:

  • 다음을 포함하여 간섭을 받을 수 있습니다. 그리고 우주선 장비에서.

  • 지구로부터 10,000km 이상에서는 작동하지 않습니다.

자력계는 단순성과 저렴한 비용으로 인해 미세 위성에서 매우 인기가 높습니다.

자이로 안정화 플랫폼

역사적으로 우주선은 종종 방향이 없거나 태양 회전 모드로 비행했습니다. 임무 목표 영역에서만 활성 시스템을 켜고 3개 축을 따라 방향을 구축하고 임무를 완료했습니다. 하지만 오랫동안 자발적인 오리엔테이션을 유지해야 한다면 어떻게 될까요? 이 경우 현재 위치를 "기억"하고 회전과 조작을 기록해야 합니다. 이를 위해 인류는 자이로스코프(회전 각도 측정)와 가속도계(선형 가속도 측정)보다 더 나은 것을 찾지 못했습니다.
자이로스코프
우주에서 위치를 유지하려고 노력하는 자이로스코프의 특성은 널리 알려져 있습니다.

처음에 자이로스코프는 기계식이었습니다. 그러나 기술의 발전으로 인해 다른 유형도 많이 등장하게 되었습니다.
광학 자이로스코프. 광학 자이로스코프(레이저 및 광섬유)는 매우 높은 정확도와 움직이는 부품이 없다는 점에서 구별됩니다. 이 경우 회전 링 간섭계에서 파동의 위상 이동인 Sagnac 효과가 사용됩니다.


레이저 자이로스코프

고체 웨이브 자이로스코프. 이 경우 공진하는 고체의 정상파의 세차운동을 측정합니다. 움직이는 부품이 없으며 매우 정확합니다.

진동 자이로스코프. 그들은 작동을 위해 코리올리스 효과를 사용합니다. 회전할 때 자이로스코프의 한 부분의 진동은 민감한 부분을 편향시킵니다.

진동 자이로스코프는 MEMS 버전으로 생산되며 가격이 저렴하고 크기가 매우 작으며 정확도가 비교적 좋습니다. 휴대폰, 쿼드콥터 및 유사한 장비에서 발견되는 것은 바로 이러한 자이로스코프입니다. MEMS 자이로스코프는 우주에서도 작동할 수 있으며 마이크로 위성에 설치됩니다.

자이로스코프의 크기와 정확도는 다음과 같습니다.

가속도계
구조적으로 가속도계는 스케일입니다. 고정 하중은 가속도의 영향으로 무게를 변경하고 센서는 이 무게를 가속도 값으로 변환합니다. 이제 가속도계는 크고 값비싼 버전 외에도 MEMS 아날로그를 획득했습니다.


"대형" 가속도계의 예


MEMS 가속도계의 현미경 사진

3개의 가속도계와 3개의 자이로스코프를 조합하면 3개 축 모두에서 회전과 가속도를 기록할 수 있습니다. 이러한 장치를 자이로 안정화 플랫폼이라고 합니다. 우주 비행 초기에는 짐벌에서만 가능했으며 매우 복잡하고 비용이 많이 들었습니다.


Apollo 자이로 안정화 플랫폼. 전경의 파란색 원통은 자이로스코프입니다. 플랫폼 테스트 영상

기계 시스템의 정점은 플랫폼이 가스 흐름에 움직이지 않는 카드리스 시스템이었습니다. 그것은 첨단 기술이었고 대규모 팀의 작업 결과였으며 매우 비싸고 비밀스러운 장치였습니다.


중앙의 구는 자이로 안정화 플랫폼입니다. 피스키퍼 ICBM 유도 시스템

자, 이제 전자공학의 발전으로 인해 간단한 위성에 적합한 정밀도를 갖춘 플랫폼이 손바닥 안에 쏙 들어오고, 학생들이 개발하고 있으며, 소스 코드까지 공개되고 있습니다.

MARG 플랫폼은 흥미로운 혁신이 되었습니다. 여기에는 자이로스코프와 가속도계의 데이터가 자기 센서로 보완되어 자이로스코프의 누적 오류를 수정할 수 있습니다. MARG 센서는 아마도 미세 위성에 가장 적합한 옵션일 것입니다. 작고 단순하며 저렴하고 움직이는 부품이 없으며 전력 소비가 적고 오류 수정 기능이 있는 3축 방향을 제공합니다.
"심각한" 시스템에서 스타 센서는 일반적으로 자이로 안정화 플랫폼의 방향 오류를 수정하는 데 사용됩니다.

전파 천문학, 태양 에너지, 우주 통신, 지구 표면 및 기타 행성 탐사의 발전 전망은 대형 구조물을 우주로 발사할 가능성과 직접적인 관련이 있습니다. 현재 우주망원경과 안테나, 에너지 및 과학 플랫폼, 대형 태양광 패널(SB) 등 대규모 공간에서 다양한 등급의 구조물을 만들기 위한 연구가 러시아와 해외에서 진행되고 있다.

대형 우주 구조물 제작 분야에서 중요하고 빠르게 발전하고 있는 분야 중 하나는 드롭다운 태양광 패널과 다양한 목적으로 우주선(SC)에 장착되는 안테나의 개발이다.

우주선의 크기와 복잡성이 증가함에 따라 우주선을 발사체 페어링 아래에 배치해야 한다는 요구 사항은 심각한 설계 제한이 됩니다. 이로 인해 운송 중 및 궤도에서의 작동 조건이 다른 우주선이 만들어졌습니다. 우주선에는 다양한 안테나의 변형 가능한 구조, 기구와 센서가 설치된 접이식 막대, 우주에서 열리고 궤도에서 작동하는 데 필요한 모양을 취하는 안전 패널 등이 포함됩니다. 따라서 현대 우주선은 특정 방식으로 서로 연결된 몸체의 모음입니다. 일반적으로 우주선에는 변형 가능한 구조물이 부착되는 거대한 주 블록이 있습니다(그림 B1).

1 - 태양 전지; 2 - 태양 방향 센서; 3 - 무지향성 S-대역 안테나; 4 - C-밴드 안테나(직경 1.46m); 5 - 다중 채널 안테나(위상 배열 안테나 이미터); 6 - 조종 가능한 안테나(K-S-대역 단일 액세스, 우주 간 통신 링크용 K-대역)(직경 4.88m); 7 - 궤도 속도 벡터의 방향; 8 - 지구 방향; 9 - 30요소 S-대역 위상 배열 안테나(다채널 통신 회선); 10 - 제어되는 K-대역 안테나(우주-지구 통신선)(직경 1.98m); 11 - K-밴드 안테나(직경 1.13m)



따라서 현대식 우주선을 발사체 페어링에 맞추려면 모든 변형 가능한 구조물을 컴팩트한 운송 위치에 특정 방식으로 배치해야 합니다. 우주선이 특정 궤도로 발사된 후 모든 변형 가능한 구조물은 주어진 프로그램에 따라 배치됩니다. 일반적인 경우 변형 가능한 구조를 작업 위치로 가져오는 단계의 수가 상당히 클 수 있습니다(그림 B2).

1 - 배포 전 요소의 초기 구성 2 - 태양광 패널의 분리 및 배치; 3 - 태양전지 막대의 고정; 4 - 우주-지구 통신선 안테나의 배치; 5 - C-대역 안테나 배치; 6 - 안와 간 예인선 IDS의 구획; 7 - 단일 액세스 안테나 로드 배치 및 안테나 회전 8 - 모든 요소를 ​​배포한 후 최종 구성

변형 가능한 구조물의 요소가 이동하는 동안 특정 위치에 고정되는 반면, 이동은 전기 드라이브의 도움과 다양한 유형의 스프링의 변형 에너지로 인해 수행됩니다.

따라서 우주선의 크기를 초과하는 크기로 특수 기능 목적을 위한 장착 시스템을 만드는 문제는 접힌 운송 상태의 최소 무게 및 부피, 우주선의 높은 배치 신뢰성과 같은 상충되는 요구 사항을 충족하는 접이식 구조의 개발로 귀결됩니다. 상태를 작업 위치로 이동하고 궤도에서 작동하며 개방 상태에서 최대 작업 표면적, 부하 조건에서 안정적인 성능 특성을 제공합니다. 이러한 구조물의 성능은 주로 개방 중에 발생하는 힘의 강도에 따라 결정되므로 안정적인 개방을 보장하는 것은 복잡한 기계적 문제를 해결하는 것과 관련이 있습니다.

이러한 구조물 설계의 상당한 발전에도 불구하고 대형 구조물의 원활하고 안정적인 개방을 보장하는 동시에 후속 기능을 보장하는 작업은 여전히 ​​중요합니다.

우주 기술 개발의 현재 추세에 따라 높은 전력 공급과 15년 이상의 수명이 연장된 우주선을 만들어야 합니다. 우주선의 전력 공급이 증가하면 SB 날개의 유효 영역도 증가합니다(그림 B3).

동시에, 궤도에 진입하는 기존 우주선 발사체의 페이로드 영역에 배치되어야 합니다. 이러한 조건에서 탈출구는 단 하나뿐입니다. SB 날개를 만들고 패널 수를 늘려 우주선을 궤도에 진입시키는 단계에서 합리적인 패키지로 접히는 것입니다. 지상 실험에서는 SB 배치 과정의 실제 조건을 충분히 재현하여 배치 시스템의 신뢰성과 성능을 완전히 확인할 수 없습니다. 보안시스템 공개시스템의 오작동이나 비정상적 작동은 거의 항상 긴급상황으로 이어진다. 수학적 모델링 방법을 사용하면 품질이 크게 결정되고 접이식 다중 링크 SB 개발에 드는 시간과 비용이 절감됩니다. 이를 통해 신뢰성 분석, 고장 예측, 긴급 상황 예측 등 SB의 개발, 제조, 실험 테스트 및 운영 전 과정에 걸쳐 상세한 정보 지원 가능성을 제공합니다.

시골집, 여름 별장, 온실 및 다양한 농장 건물 건설에서 자율 전력 공급 시스템이 점점 더 많이 사용되기 시작했습니다. 태양광 패널은 일반 전기 네트워크로부터 독립성을 제공합니다. 그리고 민간 부문의 도시에서는 집 지붕에 있는 가정용 발전소의 태양광 패널을 자주 볼 수 있습니다.

이러한 패널은 단결정 및 다결정 실리콘 구조로 만들어질 수 있으며, 비정질 또는 마이크로모픽 기술을 사용하여 만든 배터리를 기반으로 제작할 수 있으며, "Moth Eye" 기술을 사용하여 만든 태양전지를 사용할 수도 있습니다. 또한, 각 건물은 햇빛을 가장 많이 받는 곳에 태양광 패널을 설치하는 방식으로 지어졌습니다.

현대 헬륨 시스템의 평균 효율성은 18%~20%를 초과하지 않습니다. 최고의 샘플은 25%의 효율성을 달성할 수 있습니다. 2014년에 UNSW 호주 첨단 광전지 센터의 과학자들은 40%의 태양전지 효율을 달성했다고 보고했습니다.

효율 값은 헬륨 패널이 태양에 의해 직각으로 조명될 때 측정된다는 점을 이해해야 합니다. 태양 전지가 영구적으로 고정되어 있으면 낮 동안 태양이 하늘을 가로질러 이동할 때 태양이 배터리를 직접 비추는 기간은 상대적으로 짧습니다. 따라서 가장 발전된 태양광 패널의 효율성도 감소합니다.

헬륨 시스템의 효율성 감소를 최소화하려면 태양광 패널을 회전 모듈에 설치해야 합니다. 이렇게 하면 배터리가 하루 종일 태양을 향하게 됩니다. 하나 이상의 태양광 패널이 있는 지지 구조가 부착된 이러한 회전 장치를 추적기라고 합니다.

태양을 모니터링하고 위치에 따라 태양전지판의 방향을 태양 쪽으로 향하도록 설계되었습니다. 이 장치는 버전에 따라 하나 또는 두 개의 태양 추적 센서와 회전 메커니즘을 포함합니다. 추적기는 지면의 조명이 밝은 장소, 고정 스탠드 또는 태양열 배터리가 항상 태양에 의해 조명될 수 있는 높이까지 추적기를 올릴 수 있는 마스트에 설치해야 합니다.

마스트에 4개의 태양광 패널이 있는 추적기

태양 추적 시스템을 갖춘 가장 간단한 회전 장치라도 젤 배터리를 통해 최대 효율을 얻을 수 있습니다. 연구에 따르면 태양광 패널의 방향이 태양을 향하지 않을 경우 최대 35%의 전력이 손실되는 것으로 나타났습니다. 따라서 광전지를 고정 장착하는 경우 계획된 전력에 도달하려면 더 많은 수의 패널을 설치할 필요가 있습니다.

태양광 패널 회전 제어 시스템 구성 원리

업계에서는 여러 유형의 태양광 패널 회전 제어 시스템을 생산합니다. 이는 여러 헬륨 패널의 위치를 ​​한 번에 제어할 수 있는 상당히 비싼(최대 100,000 루블) 장치입니다.

태양은 낮 동안 수평뿐만 아니라 수직으로도 이동하기 때문에 이러한 제어 시스템은 위치 변화를 모두 모니터링하고 수신된 정보에 따라 수평 또는 수직 축을 중심으로 패널을 회전하라는 명령을 내립니다. 일반적으로 이러한 제어 시스템은 태양광 센서, 이 센서의 신호 변환기(P), 신호 증폭기(U), 마이크로컨트롤러(MC), 엔진 제어 장치(ECD), 엔진 자체 및 , 마지막으로 헬륨 패널이 장착되는 프레임 자체입니다.


추적기 제어 회로

두 축의 회전을 제어하기 위해 동일한 회로를 사용하는 것이 특징입니다. 태양 위치 센서와 모터만 다릅니다. 가장 간단한 태양 위치 센서는 불투명 파티션으로 분리된 두 개의 포토다이오드로 구성됩니다.

이 센서가 모니터링하는 움직임에 따라 파티션은 수평 또는 수직으로 설치되지만 엄격하게 태양을 향해야 합니다. 두 포토다이오드가 동일하게 조명되는 한 두 포토다이오드에서 나오는 신호는 동일합니다. 태양이 너무 많이 이동하여 포토다이오드 중 하나가 파티션의 그림자에 놓이게 되면 신호 불균형이 발생하고 제어 시스템은 태양광 패널을 회전하라는 해당 명령을 생성합니다.


태양 위치 센서 회로

턴테이블의 모터로는 일반적으로 스테퍼 모터나 릴럭턴스 밸브 모터가 사용됩니다. 이러한 제어 시스템에서는 추적 센서가 동일한 플랫폼에 설치되어 함께 회전하므로 헬륨 패널이 태양을 향한 정확한 방향을 보장합니다. 센서의 안정적인 작동을 위해서는 오염, 눈 쌓임, 임의의 물체에 의한 광학 장치의 음영으로부터 센서를 보호해야 합니다.

추적 센서가 지지 회전 플랫폼에서 제거되고 그러한 영향으로부터 보호되는 장소에 위치하는 제어 시스템이 있습니다. 이 경우 센서의 신호는 동기화 장치 송신기로 전송됩니다. 추적 센서의 방향을 태양을 향하게 함으로써 싱크로 송신기는 제어 동작을 싱크로 수신기로 전송하고, 싱크로 수신기는 지지 플랫폼을 회전시켜 정확히 태양을 향하게 합니다.

시계 메커니즘을 기반으로 한 태양광 패널 회전 제어 시스템

산업 설비(2축 회전 모듈을 갖춘 완벽한 장비를 갖춘 헬륨 발전소)는 상당히 비쌉니다. 예를 들어, UST-AADAT 산업용 추적기의 가격은 약 150만 루블입니다. 모든 태양광 발전소 소유자의 자연스러운 바람은 비용을 줄이면서 전력 출력을 높이는 것입니다. 그 결과, 스크랩 재료를 사용하여 디자인이 독창적인 수제 장치가 등장했습니다. 그리고 이러한 장치는 태양에 대한 패널의 방향을 매우 성공적으로 제어합니다.

이러한 장치의 옵션 중 하나는 시계 메커니즘을 기반으로 구축된 헬륨 패널의 방향을 제어하는 ​​시스템입니다. 태양을 추적하기 위해 수광 장치를 사용할 필요는 전혀 없습니다. 이렇게하려면 일반 기계식 벽시계를 사용하세요. 늙은 보행자라도 그럴 것입니다. 한 시간 안에 태양은 15°의 각도 변위에 해당하는 경로를 따라 하늘을 ​​가로질러 동쪽에서 서쪽으로 이동하는 것으로 알려져 있습니다. 이러한 각도 변위는 헬륨 패널의 경우 특별히 중요하지 않기 때문에 한 시간에 한 번씩 회전 메커니즘을 켜는 것으로 충분합니다.


시계로 태양의 움직임 추적

수직축을 중심으로 헬륨 패널을 회전시키는 장치는 다음과 같습니다. 다이얼 중앙에서 분침 길이만큼 떨어진 12시 방향에 고정 접점이 설정됩니다. 움직이는 접점은 분침 끝에 있습니다.

따라서 60분마다 접점이 닫히고 모터가 켜지며 태양광 패널이 회전합니다. 엔진은 리미트 스위치나 시간 릴레이를 사용하는 등 다양한 방법으로 끌 수 있습니다. 다이얼의 6시 위치에 또 다른 고정 접점을 설치하면 패널 위치가 30분마다 수정됩니다.

이 경우 엔진 정지 장치는 캐리어 플랫폼을 7.5° 각도로 회전하도록 설정되어야 합니다.

또한 원하는 경우 여기에서 다른 접촉 그룹의 도움을 받아 이 메커니즘에서 시계 방향으로 태양 전지판을 자동으로 원래 위치로 되돌리는 회로를 조립할 수 있습니다. 동일한 시계 방향 바늘을 기반으로 수평 축을 중심으로 패널을 회전시키는 제어 시스템을 조립할 수 있습니다. 시침이 12시 방향으로 이동하는 동안 지지 프레임은 태양과 함께 떠오릅니다. 12시간 후에는 수평축 모터가 역전되고 태양광 패널이 반대 방향으로 회전하기 시작합니다.

태양광 패널 회전 제어 시스템의 물시계 원리

이 시스템은 캐나다의 19세 학생 Eden Full이 발명했습니다. 단일축 추적기를 제어하도록 설계되었습니다. 작동 원리는 다음과 같습니다. 회전은 수평 축을 중심으로 수행됩니다. 태양광 패널은 태양 광선이 패널 평면에 수직이 되도록 초기 위치에 설치됩니다.

패널 한쪽에는 물이 담긴 용기가 매달려 있고, 반대쪽에는 물이 채워진 용기와 평형을 이루는 하중이 매달려 있습니다. 용기 바닥에 작은 구멍을 뚫어 이 용기에서 물이 한 방울씩 흘러나오게 합니다. 이 구멍의 크기는 실험적으로 선택됩니다. 물이 빠져나가면서 용기는 가벼워지고, 균형추가 패널과 함께 프레임을 천천히 회전시킵니다.


물시계 추적기

추적기 작동 준비는 빈 용기에 물을 붓고 태양광 패널을 원래 위치에 놓는 것으로 구성됩니다.

이 두 가지 예는 회전식 모듈을 구성하는 데 가능한 옵션을 모두 포함하지 않습니다. 약간의 상상력만 있으면 가정용 헬륨 발전소의 효율성을 높일 수 있는 간단하면서도 매우 효과적인 장치를 얻을 수 있습니다.

태양 추적기는 발전 시스템 또는 추적기에 설치된 열 에너지를 태양에 집중(생성)하는 시스템의 작업 표면 방향을 지정하도록 설계된 시스템입니다.

이 경우 작업 표면은 다음과 같습니다.

- 태양광발전 모듈(패널)로 구성된 배터리
— 전기를 생산하는 스털링 엔진에 태양 에너지를 집중시키는 포물선형 반사 거울(사진 2)
- 시스템 유형에 따라 장치 또는 냉각제가 될 수 있는 다른 태양 에너지 수신기에 태양 에너지를 집중시키는 반사경(사진 3).
— 광학 장치 등

최대 성능을 얻으려면 시스템 작업 표면을 태양을 향한 정확한 방향이 필요합니다. 이 경우 추적기의 임무는 태양광 패널(PV 모듈, CPV 집중형 광전지 모듈, CSP 시스템, HCPV 시스템, 포물선 반사경 등)의 작업 표면에서 태양의 입사각을 줄이는 것입니다.

태양 추적기의 구성

완전한 태양 추적기는 다음으로 구성됩니다.

1. 고정 부분과 이동 부분으로 구성된 지지 구조. 이동 부분에는 하나 또는 두 개의 회전 축이 있습니다(그림 1).
2. 액추에이터 및 이를 위한 제어 장치로 구성된 추적기의 이동 부분을 위한 방향(위치 지정) 시스템
3. 다음을 포함한 보안 시스템:
- 번개 보호,
- 과부하 보호,
— 허리케인, 우박, 눈, 얼음 및 악천후 조건에 대해 시스템에 경고하도록 설계된 기상 관측소. 기상 관측소 데이터를 분석하여 시스템은 작동 기간 동안 불리한 요인이 최소화되고 작업 표면이 파괴되거나 손상되지 않도록 보호할 수 있는 위치로 추적기의 방향을 조정합니다.
- 안정제
4. 전력 시스템을 설정, 모니터링 및 유지 관리하도록 설계된 제어 시스템 및 인터페이스
5. 원격 액세스 시스템 - 원격 모니터링 및 시스템 관리용
6. 내비게이션 시스템 - 시스템의 지리적 위치, 해발 고도를 결정합니다(이동 기지의 추적기용). 고정식 추적기에서는 탐색이 필요하지 않습니다. 추적기가 설치된 위치의 위도, 경도 및 해발 고도에 대한 설정은 시스템 설치 중에 공급자가 입력합니다.

7. 인버터 - 추적기 페이로드(PV 모듈 등)에서 나오는 직접 전압을 교류 전압 220V(110V)로 변환하고 이를 소비자 또는 수신 스테이션으로 전송하는 동시에 추적기에 전원을 공급합니다. 추적기의 인버터 수는 1개에서 3개까지 가능합니다. 인버터는 보호 버전(필드 버전) 또는 실내에 설치된 하우징으로 제조됩니다. 시스템의 인버터 연결 다이어그램은 다를 수 있습니다.

추적기를 완벽하게 패키징해야 하는 필요성은 항상 경제적으로 실현 가능한 것은 아닙니다. 이는 추적기의 유형, 목적 및 기타 요인에 따라 달라지므로 실제로는 위의 추적기 구성 요소 중 상당수가 누락되는 경우가 많습니다.

태양 추적기의 종류

태양광 어레이 방향 시스템

추적기의 움직이는 부분은 수동 드라이브를 사용하거나 1-2개의 액추에이터(전기 모터로 만든 액추에이터)를 사용하여 위치를 변경할 수 있습니다.

추적기의 임무는 하중 작업 표면의 경사각을 설정하여 엄격하게 태양을 향하도록 하는 것입니다. 간단히 말해서, 태양광선은 태양전지판의 평면에 수직으로 입사해야 합니다.

쌀. 1

이 방향은 여러 가지 방법으로 달성할 수 있습니다.

첫 번째 경우, 여러 광검출기를 사용하는 액츄에이터 제어 장치는 추적기의 다양한 위치에서 조명을 분석하고 모든 광전지의 광속이 동일해질 때까지 액츄에이터에 제어 신호를 전송합니다. 태양의 움직임으로 인한 시스템의 불균형은 태양을 향한 새로운 움직임을 활성화하려는 충동을 줄 것입니다. 이러한 장치의 회로도는 간단하고 저렴합니다. 그러나 한 가지 중요한 단점이 있습니다. 흐린 날씨, 강수량 및 광검출기의 오염으로 인해 시스템이 작동하지 않습니다.

시스템의 방향을 수동으로 조정하거나 스위치를 사용하여 제어 신호를 공급하여 액추에이터를 제어할 수 있습니다. 그러나이 방법은 해당 경사각이 특정 기간 동안 설정되는 경우 추적기의 계절적 방향에 대해 주로 허용됩니다 (그림에서 이 각도는 천정 (태양의 천정 각도 (그림 1))으로 지정됩니다. 방향의 정확도가 낮고 운영자가 항상 추적기에 위치할 수는 없으므로 이 방법은 널리 사용되지는 않지만 저예산 시스템의 계절별 방향에 매우 적합합니다.

타이머가 포함된 제어 장치를 사용하면 방위각 및 천정각을 따라 추적기의 움직임을 제어할 수 있습니다. 이 경우 액추에이터는 일일 타이머 프로그램(필요한 경우 연간 프로그램에 따라)에 따라 작업을 시작합니다. 태양은 일년 내내 시간, 일출과 일몰 장소, 천정각을 끊임없이 변화시키기 때문에 방향의 정확성은 크지 않습니다.
예를 들어, 우리 위도의 여름에는 천정각이 작고, 겨울에는 태양이 지평선을 넘어가고 천정각이 큽니다. 이 방법은 저렴한 시스템에 적합합니다.

가장 효과적인 방법은 특정 시간 간격으로 태양의 위치를 ​​계산하는 프로그램을 사용하여 액추에이터를 제어하는 ​​것입니다. 장치의 내부 시계에 따라 제어 장치에 대한 프로그램은 추적기의 위치(위도, 경도, 해발 고도)를 고려하여 방위각 및 천정각 값에 대한 정보를 제공합니다(그림 1). ), 그 후 액츄에이터는 계산된 위치에 대한 추적기의 해당 방향 재지정을 생성합니다. 태양의 위치를 ​​계산하는 프로그램을 SPA(Solar Position Algorithm)라고 합니다.

추적기 제어 장치는 보안 컴퓨터, PLC(프로그래밍 가능 논리 컨트롤러) 또는 추적기가 배송될 때 제품 위치를 참조하여 공급자가 프로그래밍한 별도의 완전한 장치 형태로 만들 수 있습니다. 하나의 컴퓨터로 추적기 그룹을 제어할 수 있어 발전소 비용이 절감됩니다.

디자인 특징

추적기 설계는 전력 시스템의 일부로 작동할 때 강한 바람 하중을 견딜 수 있는 능력을 보장해야 합니다. 페이로드 작업 표면의 크기가 증가하면 컴플렉스의 바람이 증가합니다. 페이로드 무게도 중요합니다. 따라서 설계자는 결정을 내릴 때 추적기에 대한 부하를 재분배하여 시스템 크기를 늘려야 하는 경우가 많습니다(사진 4;5). 여기서는 신뢰성이 결정적인 요소입니다.

UST — 유리 스투데노프

태양광 추적기를 구입할 수 있습니다. 단일 축 및 이중 축 생산 추적기 중에서 선택하십시오.