კოსმოსური ხომალდების ელექტრომომარაგება. ელექტრომომარაგების სისტემა კოსმოსური ხომალდების საბორტო კომპლექსისთვის (160.00 რუბლი) კოსმოსური ინჟინერიისა და ტექნოლოგიების დეპარტამენტი

მ.ა. პეტროვიჩევი, A. S. GURTOV SYSTEM ᲔᲜᲔᲠᲒᲘᲘᲡ ᲬᲧᲐᲠᲝ ᲑᲝᲠᲢᲖᲔ კომპლექსიკოსმოსური ვაგონები დამტკიცებულია უნივერსიტეტის სარედაქციო და საგამომცემლო საბჭოს მიერ, როგორც სასწავლო დამხმარე საშუალება 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 "Novative Educational Centre of Centre of Centre of Centre. ს სპეციალისტები საჰაერო კოსმოსური და გეოგრაფიული საინფორმაციო ტექნოლოგიების სფერო“ PR I რეცენზენტები: ტექნიკურ მეცნიერებათა დოქტორი ა.<...>კოპტევი, მოადგილე. სახელმწიფო სამეცნიერო კვლევითი ცენტრის "ცსკბ - პროგრესის" განყოფილების უფროსი S.I. Minenko P306 პეტროვიჩევიმ.ა.<...>სისტემა ენერგიის წყარობორტზე კომპლექსიკოსმოსური ხომალდი: სახელმძღვანელო. შემწეობა / მ.ა. პეტროვიჩევი, ა.ს. გურტოვი.<...>სახელმძღვანელო განკუთვნილია 160802 სპეციალობის სტუდენტებისთვის. სივრცე მოწყობილობებიდა ამაჩქარებელი ბლოკები."<...>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 წ. სისტემა ენერგიის წყარობორტზე კოსმოსური ხომალდის კომპლექსი ყველა სახის ენერგიადან ყველაზე უნივერსალურია ელექტრო.<...>. სისტემა ენერგიის წყარო(SES) CAარის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი სისტემა, რომელიც უზრუნველყოფს ფუნქციონირებას CA. <...>SES-ის საიმედოობა დიდწილად განისაზღვრება ყველა ტიპის წყაროს 3 სიჭარბით, კონვერტორებით, გადართვა აღჭურვილობადა ქსელები.<...>სტრუქტურა სისტემები ენერგიის წყარო CAძირითადი სისტემა ენერგიის წყარო CAარის სისტემაპირდაპირი დენი.<...>დატვირთვის მწვერვალების საწინააღმდეგოდ გამოიყენეთ ბუფერი წყარო. <...>პირველად მრავალჯერადი გამოყენებადი CAშატლი იყენებდა ბუფერულ ელექტრომომარაგების სისტემას.<...> 4 სისტემა განაწილებაკონვერტორი კონვერტორი ქსელის მომხმარებელი პირველადი წყარო ბუფერი წყარობრინჯი.<...>კოსმოსური ელექტრომომარაგების სისტემის აპარატის სტრუქტურა ბუფერი წყაროახასიათებს ის ფაქტი, რომ მის მიერ გამომუშავებული მთლიანი ენერგია ნულის ტოლია.<...>ბატარეის მახასიათებლების პირველად წყაროსთან და ქსელთან შესატყვისად გამოიყენეთ<...>

სისტემა_ენერგეტიკული_მომარაგების_ბორტზე_კოსმოსური ხომალდის_კომპლექსი_.pdf

FEDERAL AGENCY FOR EDUCATION სახელმწიფო საგანმანათლებლო დაწესებულება უმაღლესი პროფესიული საგანმანათლებლო დაწესებულება “SAMARA STATE AEROSSACE UNIVERSITY, სახელწოდებით Academician S.P. დედოფალი" მ.

Გვერდი 1

UDC 629.78.05 BBK 39.62 P306 ინოვაციური საგანმანათლებლო პროგრამა „აერონავტიკისა და გეოინფორმაციული ტექნოლოგიების დარგში მსოფლიო დონის სპეციალისტების კომპეტენციისა და მომზადების ცენტრის განვითარება“ რეცენზენტები: ტექნიკურ მეცნიერებათა დოქტორი ა. ნ. კოპტევი, სახელმწიფო სამეცნიერო დეპარტამენტის უფროსის მოადგილე. კვლევის ცენტრი RKTs TsSKB - პროგრესი" S. I. M i nenko Petrovichev M. A. P306 ენერგომომარაგების სისტემა კოსმოსური ხომალდის ბორტ კომპლექსისთვის: სახელმძღვანელო / M. A. Petrovichev, A. S. Gurtov. - Samara: Samara Publishing House State Aerospace University, 2007. – 88 pp. ISBN 978-5-7883-0608-7 კოსმოსური ხომალდისთვის ენერგომომარაგების სისტემის როლი და მნიშვნელობა, განხილულია ამ სისტემის კომპონენტები, განსაკუთრებული ყურადღება ექცევა მუშაობის პრინციპების და სიმძლავრის მოწყობილობების გათვალისწინებას. მარაგები, მათი გამოყენების თავისებურებები კოსმოსური ტექნოლოგიებისთვის სახელმძღვანელოში მოცემულია საკმაოდ ვრცელი საცნობარო მასალა, რომელიც შეიძლება გამოიყენონ საკურსო და დიპლომის დიზაინში არაელექტრო სპეციალობების სტუდენტებისთვის. სახელმძღვანელო განკუთვნილია 160802 სპეციალობის სტუდენტებისთვის "კოსმოსური ხომალდი და ზედა საფეხურები". ის ასევე შეიძლება სასარგებლო იყოს სარაკეტო და კოსმოსური ინდუსტრიის ახალგაზრდა სპეციალისტებისთვის. მომზადებულია საავიაციო დეპარტამენტში. 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 L N T I

გვერდი 2

ბორტ კოსმოსური ხომალდების კომპლექსის ელექტრომომარაგების სისტემა ყველა სახის ენერგიადან ყველაზე უნივერსალურია ელექტრო. სხვა ტიპის ენერგიასთან შედარებით, მას აქვს მთელი რიგი უპირატესობები: ელექტროენერგია ადვილად გარდაიქმნება სხვა ტიპის ენერგიად, ელექტრული დანადგარების ეფექტურობა გაცილებით მაღალია, ვიდრე სხვა ტიპის ენერგიაზე მომუშავე დანადგარების ეფექტურობა, ელექტროენერგია მარტივია. მავთულხლართებით გადასცემს მომხმარებელს, ელექტროენერგია ადვილად ნაწილდება მომხმარებლებში. ნებისმიერი კოსმოსური ხომალდის (SC) ფრენის კონტროლის პროცესების ავტომატიზაცია წარმოუდგენელია ელექტროენერგიის გარეშე. ელექტრული ენერგია გამოიყენება კოსმოსური ხომალდის მოწყობილობებისა და აღჭურვილობის ყველა ელემენტის მართვისთვის (ამძრავი ჯგუფი, კონტროლი, საკომუნიკაციო სისტემები, ინსტრუმენტები, გათბობა და ა.შ.). კოსმოსური ხომალდის ელექტრომომარაგების სისტემა (PSS) არის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი სისტემა, რომელიც უზრუნველყოფს ხომალდის მუშაობას. SES-ის ძირითადი მოთხოვნები: ენერგიის აუცილებელი მიწოდება მთელი ფრენის დასასრულებლად, საიმედო მუშაობა უწონადობის პირობებში, აუცილებელი საიმედოობა უზრუნველყოფილი ძირითადი წყაროსა და ბუფერის სიჭარბით (ენერგიის თვალსაზრისით), ემისიების არარსებობა და მოხმარება. აირები, სივრცეში ნებისმიერ პოზიციაზე მუშაობის შესაძლებლობა, მინიმალური წონა, მინიმალური ღირებულება. ფრენის პროგრამის განსახორციელებლად საჭირო მთელი ელექტროენერგია (ნორმალური მუშაობისთვის, ასევე ზოგიერთი არანორმალურისთვის) უნდა იყოს კოსმოსურ ხომალდზე, რადგან მისი შევსება შესაძლებელია მხოლოდ პილოტირებული სადგურებისთვის. SES-ის სანდოობა დიდწილად განისაზღვრება 3-ით

პატენტის RU 2598862 მფლობელები:

გამოყენება: ელექტროტექნიკის სფეროში კოსმოსური ხომალდების ელექტრომომარაგებისთვის სხვადასხვა სიმძლავრის პირველადი წყაროებიდან. ტექნიკური შედეგია ელექტრომომარაგების საიმედოობის გაზრდა. კოსმოსური ხომალდის ელექტრომომარაგების სისტემა შეიცავს: მზის პირდაპირი მზის ბატარეების ჯგუფს (1), მზის ასახული მზის ბატარეების ჯგუფს (7), გენერირების წრეს (8), ძაბვის სტაბილიზატორს (2), დამტენს ( 3), გამონადენი მოწყობილობა (4), ბატარეა (5), გამსწორებელი მოწყობილობა (9), ბატარეის დატენვის კონტროლერი (10) და მომხმარებლები (6). ალტერნატიული ძაბვა გენერირების სქემიდან (8) გარდაიქმნება მუდმივ ძაბვაში ბლოკში (9) და მიეწოდება ბატარეის დამუხტვის კონტროლერის (10) პირველ შესასვლელს. მზის არეკლილი შუქის მზის პანელებიდან მუდმივი ძაბვა (7) მიეწოდება ბატარეის დატენვის კონტროლერის მეორე შესასვლელს (10). მთლიანი ძაბვა გენერირების წრედან და მზის პანელებიდან ასახული მზის შუქიდან კონტროლერის (10) პირველი გამომავალიდან მიდის ბატარეის მეორე შესასვლელში (5). კონტროლერის მეორე გამოსვლიდან ბატარეის პირველ შესასვლელამდე (5), საკონტროლო სიგნალები მიიღება გადამრთველებიდან (15-21), რომლებსაც აქვთ კონტაქტები 1-3, და კონცენტრატორები (22-25), რომლებსაც აქვთ კონტაქტები 1-2. კონტროლირებადი გადართვის მოწყობილობების რაოდენობა დამოკიდებულია ბატარეის ბატარეების რაოდენობაზე. შერჩეული ბატარეის (11-14) დასატენად შესაბამის გადამრთველებზე, მათი პირველი კონტაქტები იხსნება მესამეთი და იხურება მეორეთი, შესაბამის გადამრთველებზე იხურება პირველი და მეორე კონტაქტები. შესაბამისი ბატარეა, რომელიც დაკავშირებულია ამ გზით ბატარეის მეორე შესასვლელთან, იტენება ნომინალური დატენვის დენით, სანამ არ მიიღება ბრძანება კონტროლერისგან (10) შემდეგი ბატარეის შეცვლის შესახებ. მომხმარებელი (6) იღებს ენერგიას დარჩენილი ბატარეებიდან, გათიშულის გვერდის ავლით, პირველი ბატარეის გამომავალიდან (5). 5 ავად.

გამოგონება ეხება კოსმოსურ ტექნოლოგიას და შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც ბრუნვით სტაბილიზირებული კოსმოსური ხომალდის ნაწილი.

ცნობილი ელექტრომომარაგების სისტემა კოსმოსური ხომალდისთვის საერთო ავტობუსებით (ანალოგური), რომელიც შეიცავს მზის პანელებს (ენერგიის ძირითად წყაროს), ბატარეას და მომხმარებლებს. ამ სისტემის მინუსი არის ის, რომ ამ სისტემაში ძაბვა არასტაბილურია. ეს იწვევს ენერგიის დანაკარგებს საკაბელო ქსელებში და ჩაშენებულ ინდივიდუალურ სამომხმარებლო სტაბილიზატორებში.

ცნობილი ელექტრომომარაგების სისტემა კოსმოსური ხომალდისთვის განცალკევებული ავტობუსებით და ძაბვის სტაბილიზატორის (ანალოგური) პარალელური შეერთებით, რომელიც შეიცავს დამტენს, განმუხტვის მოწყობილობას და ბატარეას. მისი მინუსი არის მზის პანელებისთვის ექსტრემალური ენერგიის რეგულატორის გამოყენების შეუძლებლობა.

ტექნიკური არსით შემოთავაზებულ სისტემასთან ყველაზე ახლოს არის კოსმოსური ხომალდის ელექტრომომარაგების სისტემა განცალკევებული ავტობუსებით და ძაბვის სტაბილიზატორი 2-ის სერიული პარალელური კავშირით (პროტოტიპი), რომელიც ასევე შეიცავს მზის პირდაპირი სხივების მზის პანელებს 1, დამტენს 3, გამონადენს. მოწყობილობა 4, დატენვის ბატარეა 5 (ნახ. 1). ამ ელექტრომომარაგების სისტემის მინუსი არის ელექტრული ენერგიის მიღების, გარდაქმნის და დაგროვების შეუძლებლობა სხვადასხვა სიმძლავრის წყაროებიდან, როგორიცაა დედამიწის მაგნიტური ველის ენერგია და დედამიწის ზედაპირიდან არეკლილი მზის ენერგია.

გამოგონების მიზანია გააფართოვოს კოსმოსური ხომალდის ენერგომომარაგების სისტემის შესაძლებლობები, მიიღოს, გარდაქმნას და დააგროვოს ელექტროენერგია სხვადასხვა სიმძლავრის სხვადასხვა პირველადი წყაროდან, რაც საშუალებას იძლევა გაზარდოს კოსმოსური ხომალდის აქტიური სიცოცხლე და ელექტრომომარაგება.

ნახ. 2 გვიჩვენებს როტაციით სტაბილიზირებული კოსმოსური ხომალდის ელექტრომომარაგების სისტემას; ნახ. 3 - ბატარეის შემცველი გადართვის მოწყობილობები, რომელსაც აკონტროლებს კონტროლერი; ნახ. 4 არის ბრუნვით სტაბილიზირებული კოსმოსური ხომალდის ხედი ნახ. სურათი 5 სქემატურად გვიჩვენებს ორბიტაზე ბრუნვით სტაბილიზირებული კოსმოსური ხომალდის მოძრაობის ერთ-ერთ ვარიანტს.

ბრუნვით სტაბილიზირებული კოსმოსური ხომალდის ენერგომომარაგების სისტემა შეიცავს მზის პანელების ჯგუფს 7, რომელიც შექმნილია დედამიწიდან არეკლილი მზის ელექტრო ენერგიად გადაქცევისთვის, 8 წრედის წარმოქმნით, რომელიც წარმოადგენს გამტარების ერთობლიობას (მოხვევა), რომელიც მდებარეობს სხეულის გასწვრივ. კოსმოსური ხომალდი, რომელშიც ელექტრომამოძრავებელი ძალა გამოწვეულია კოსმოსური ხომალდის ბრუნვის დასათვლელად მისი ღერძის გარშემო დედამიწის მაგნიტურ ველში, გამომსწორებელი მოწყობილობა 9, ბატარეის დამუხტვის კონტროლერი სხვადასხვა სიმძლავრის წყაროდან 10, ბატარეა 5, რომელიც შეიცავს კონტროლერის მიერ კონტროლირებად გადართვას. მოწყობილობები 15-25, რომლებიც აკავშირებენ ან წყვეტენ ცალკეულ ბატარეებს 11-14 კონტროლერ 9-ს, რათა დატენონ ისინი დაბალი დენით (ნახ. 2).

სისტემა მუშაობს შემდეგნაირად. კოსმოსური ხომალდის ორბიტაზე გაშვების პროცესში ის ისე ბრუნავს, რომ აპარატის ბრუნვის ღერძი და მზის პირდაპირი მზის პანელები მზისკენ იყოს ორიენტირებული (სურ. 4). ორბიტაზე მბრუნავი კოსმოსური ხომალდის მოძრაობისას, გენერირების წრე წყვეტს დედამიწის მაგნიტური ველის ინდუქციურ ხაზებს მისი ღერძის გარშემო კოსმოსური ხომალდის ბრუნვის სიჩქარით. შედეგად, ელექტრომაგნიტური ინდუქციის კანონის თანახმად, ელექტრომამოძრავებელი ძალა წარმოიქმნება გენერირების წრეში.

სადაც μ o არის მაგნიტური მუდმივი, H არის დედამიწის მაგნიტური ველის სიძლიერე, S in არის გენერირების წრედის ფართობი, N c არის წრეში შემობრუნების რაოდენობა, ω არის ბრუნვის კუთხური სიხშირე.

როდესაც გენერირების წრე დახურულია დატვირთვისთვის, დენი მიედინება მომხმარებელთა გენერირების წრეში. გენერირების მიკროსქემის სიმძლავრე დამოკიდებულია კოსმოსური ხომალდის ბრუნვაზე მისი ღერძის გარშემო

სადაც J KA არის კოსმოსური ხომალდის ინერციის მომენტი.

ამრიგად, გენერირების წრე არის ელექტროენერგიის დამატებითი წყარო კოსმოსურ ხომალდზე.

ალტერნატიული ძაბვა გენერატორი 8-დან გამოსწორებულია მე-9 ბლოკზე და მიეწოდება ბატარეის დამუხტვის კონტროლერის 10-ის პირველ შესასვლელს. მზის არეკლილი მზის შუქის 7 მზის პანელებიდან პირდაპირი ძაბვა მიეწოდება ბატარეის დამუხტვის კონტროლერის 10-ის მეორე შესასვლელს. მთლიანი ძაბვა კონტროლერ 10-ის პირველი გამოსასვლელიდან მიდის ბატარეის მეორე შესასვლელში 5. კონტროლერის მეორე გამოსვლიდან ბატარეის 5-ის პირველ შესასვლელამდე, საკონტროლო სიგნალები მიიღება 15-21 გადამრთველებიდან, რომლებსაც აქვთ კონტაქტები 1. -3 და გადამრთველები 22-25, რომლებსაც აქვთ კონტაქტები 1-2. კონტროლირებადი გადართვის მოწყობილობების რაოდენობა დამოკიდებულია ბატარეის ბატარეების რაოდენობაზე. შერჩეული ბატარეის (11-14) დასატენად შესაბამის გადამრთველებზე, მათი პირველი კონტაქტები იხსნება მესამეთი და იხურება მეორეთი, შესაბამის გადამრთველებზე იხურება პირველი და მეორე კონტაქტები. ბატარეის მეორე შესასვლელთან ამ გზით დაკავშირებული შესაბამისი ბატარეა იტენება დაბალი დენით, სანამ არ მიიღება ბრძანება კონტროლერიდან 10 შემდეგი ბატარეის შეცვლის შესახებ. მომხმარებელი იღებს ენერგიას დარჩენილი ბატარეებიდან, გვერდის ავლით ბატარეის 5-ს, რომელიც გათიშულია პირველი გამოსასვლელიდან.

როდესაც კოსმოსური ხომალდი ორბიტაზე იმყოფება 1 პოზიციაზე (ნახ. 4, 5), მზის არეკლილი შუქის მზის პანელები ორიენტირებულია დედამიწისკენ. ამ მომენტში დამტენი 3, რომელიც შედის კოსმოსური ხომალდის ენერგომომარაგების სისტემაში, იღებს ელექტროენერგიას მზის პირდაპირი მზის პანელებიდან 1, ხოლო ბატარეის დამუხტვის კონტროლერი 10 იღებს ელექტროენერგიას მზის არეკლილი შუქის მზის პანელებიდან 7 და გენერირების წრედ 8. პოზიციაში. კოსმოსური ხომალდის 2, მზის პირდაპირი მზის პანელები. განათება 1 რჩება მიმართული მზისკენ, ხოლო მზის არეკლილი შუქის მზის უჯრედები ნაწილობრივ დაფარულია. ამ მომენტში, კოსმოსური ხომალდის ელექტრომომარაგების სისტემის დამტენი 3 აგრძელებს ელექტროენერგიის მიღებას მზის პირდაპირი მზის პანელებიდან, ხოლო კონტროლერი 10 კარგავს ენერგიის ნაწილს მე-7 ბლოკიდან, მაგრამ აგრძელებს ენერგიის მიღებას მე-8 ბლოკიდან მე-9 გამოსწორების მეშვეობით. კოსმოსური ხომალდის 3-ის პოზიციაზე, მზის პანელების ყველა ჯგუფი დაჩრდილულია, დამტენი 3 არ იღებს ელექტროენერგიას მზის პანელებიდან 1, ხოლო კოსმოსური ხომალდის ბორტ მომხმარებლები იღებენ ელექტროენერგიას ბატარეისგან. ბატარეის დამუხტვის კონტროლერი აგრძელებს ენერგიის მიღებას გენერირების სქემიდან 8, დატენვის შემდეგ ბატარეას. კოსმოსური ხომალდის 4-ის პოზიციაზე, მზის პირდაპირი სხივების 1 პანელები კვლავ მზეა განათებული, ხოლო არეკლილი მზის პანელები ნაწილობრივ დაფარულია. ამ მომენტში, კოსმოსური ხომალდის ენერგომომარაგების სისტემის დამტენი 3 აგრძელებს ელექტროენერგიის მიღებას მზის პირდაპირი მზის პანელებიდან, ხოლო კონტროლერი 10 კარგავს ენერგიის ნაწილს მე-7 ბლოკიდან, მაგრამ აგრძელებს ენერგიის მიღებას მე-8 ბლოკიდან მე-9 რექტიფიკატორის გავლით.

ამრიგად, ბრუნვით სტაბილიზირებული კოსმოსური ხომალდის ელექტრომომარაგების სისტემას შეუძლია მიიღოს, გარდაქმნას და დააგროვოს: ა) მზის პირდაპირი და არეკლილი ენერგია; ბ) კოსმოსური ხომალდის ბრუნვის კინეტიკური ენერგია დედამიწის მაგნიტურ ველში. წინააღმდეგ შემთხვევაში, შემოთავაზებული სისტემის ფუნქციონირება ცნობილის მსგავსია.

ტექნიკური შედეგი - კოსმოსური ხომალდის აქტიური სიცოცხლისა და ენერგიის მიწოდების გაზრდა - მიიღწევა მიკროკონტროლერის დამტენის გამოყენებით, როგორც კოსმოსური ხომალდის ელექტრომომარაგების სისტემის ნაწილი, რაც შესაძლებელს ხდის ბატარეის დატენვას სხვადასხვა სიმძლავრის ელექტრული ენერგიის წყაროებიდან (ასახულია მზის შუქი და ენერგია დედამიწის მაგნიტური ველიდან).

წინამდებარე გამოგონების ფუნქციური ერთეულების პრაქტიკული განხორციელება შეიძლება განხორციელდეს შემდეგნაირად.

სამფაზიანი ორფენიანი გრაგნილი იზოლირებული სპილენძის მავთულით შეიძლება გამოვიყენოთ როგორც გენერატორი, რომელიც ელექტრომამოძრავებელი ძალის მრუდის ფორმას მიუახლოვდება სინუსოიდს. სამფაზიანი რექტიფიკატორის ხიდის ჩართვა D2 და D9 ტიპის დაბალი სიმძლავრის დიოდებით შეიძლება გამოვიყენოთ გამსწორებლად, რაც შეამცირებს გამოსწორებული ძაბვის ტალღას. MAX 17710 მიკროკონტროლერი შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც ბატარეის დამუხტვის კონტროლერი. მას შეუძლია იმუშაოს არასტაბილურ წყაროებთან გამომავალი სიმძლავრის დიაპაზონით 1 μW-დან 100 მვტ-მდე. მოწყობილობას აქვს ჩაშენებული გამაძლიერებელი გადამყვანი ბატარეების დასატენად წყაროებიდან ტიპიური გამომავალი ძაბვით 0,75 ვ და ჩაშენებული რეგულატორი ბატარეების გადატვირთვისგან დასაცავად. ლითიუმ-იონური ბატარეები ბატარეის ძაბვის გათანაბრების ქვესისტემით (დაბალანსების სისტემა) შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც ბატარეა, რომელიც შეიცავს კონტროლერზე კონტროლირებული გადამრთველ მოწყობილობებს. მისი დანერგვა შესაძლებელია MSP430F1232 კონტროლერის საფუძველზე.

ამრიგად, შემოთავაზებული მოწყობილობის გამორჩეული თვისებები ხელს უწყობს ამ მიზნის მიღწევას.

ინფორმაციის წყაროები

1. ანალოგური სამყარო მაქსიმ. ახალი მიკროსქემები / Symmetron Group of Companies // გამოცემა No2, 2013. - 68გვ.

2. გრილიხეს ვ.ა. მზის ენერგია და კოსმოსური ფრენები / V.A. გრილიჩესი, პ.პ. ორლოვი, ლ.ბ. პოპოვი - მ.: ნაუკა, 1984. - 211გვ.

3. ქარგუ დ.ლ. კოსმოსური ხომალდების ელექტრომომარაგების სისტემები / D.L. კარგუ, გ.ბ. სტეგანოვი [და სხვები] - პეტერბურგი: VKA im. ა.ფ. მოჟაისკი, 2013. - 116გვ.

4. კაცმან მ.მ. ელექტრო მანქანები / მ.მ. კაცმანი. - სახელმძღვანელო სახელმძღვანელო სპეციალური სტუდენტებისთვის ტექნიკური სკოლები. - მე-2 გამოცემა, შესწორებული. და დამატებითი - მ.: უმაღლესი. შ.კ., 1990. - 463გვ.

5. პრიანიშნიკოვი ვ.ა. ელექტრონიკა. ლექციების კურსი / V.A. პრიანიშნიკოვი - სანკტ-პეტერბურგი: LLC Krona Print, 1998. - 400გვ.

6. რიკოვანოვი ა.ნ. Li-ion ბატარეის კვების სისტემები / A.N. რიკოვანოვი // დენის ელექტრონიკა. - 2009. - No1.

7. ჩილინ იუ.ნ. მოდელირება და ოპტიმიზაცია კოსმოსური ხომალდის ენერგეტიკულ სისტემებში / Yu.N. ჩილინი. - პეტერბურგი: VIKA, 1995. - 277გვ.

კოსმოსური ხომალდის ელექტრომომარაგების სისტემა, რომელიც შეიცავს მზის პირდაპირი მზის ბატარეების ჯგუფს, დამტენს, რომელიც იღებს ელექტროენერგიას მზის პირდაპირი მზის ბატარეებიდან, გამონადენი მოწყობილობა, რომელიც კვებავს მომხმარებლებს ბატარეიდან, ძაბვის სტაბილიზატორი, რომელიც მომხმარებელს კვებავს მზის პირდაპირი მზის ბატარეიდან. ხასიათდება იმით, რომ დამატებით შეიცავს მზის პანელების ჯგუფს, რომლებიც შექმნილია დედამიწიდან არეკლილი მზის ელექტრო ენერგიად გადაქცევისთვის, გენერირების წრედ, რომელიც წარმოადგენს კოსმოსური ხომალდის სხეულზე მდებარე გამტარებლების ერთობლიობას (მოხვევა), რომელშიც არის ელექტრომამოძრავებელი ძალა. გამოწვეულია კოსმოსური ხომალდის ბრუნვის გამო მისი ღერძის გარშემო მაგნიტურ ველში დედამიწის ველი, გამომსწორებელი მოწყობილობა და ასევე შეიცავს ბატარეის დამუხტვის კონტროლერს სხვადასხვა სიმძლავრის წყაროებიდან, ბატარეა, რომელიც დამატებით შეიცავს კონტროლერის მიერ კონტროლირებულ გადამრთველ მოწყობილობებს. შეაერთეთ ან გათიშეთ ცალკეული ბატარეები კონტროლერთან, რომ დატენოთ ისინი.

მსგავსი პატენტები:

გამოგონება ეხება კოსმოსურ ტექნოლოგიას და შეიძლება გამოყენებულ იქნას კოსმოსური ხომალდების (SV) და სადგურების ელექტრომომარაგებისთვის. ტექნიკური შედეგი არის თერმული კონტროლის სისტემის გამოყენება დამატებითი ენერგიის მისაღებად.

გამოგონება ეხება ელექტროტექნიკის სფეროს. ავტონომიური ელექტრომომარაგების სისტემა შეიცავს მზის ბატარეას, ელექტროენერგიის შესანახ მოწყობილობას, დამტენ-გამომშვებ მოწყობილობას და დატვირთვას, რომელიც შედგება ერთი ან მეტი ძაბვის სტაბილიზატორისგან, ელექტროენერგიის საბოლოო მომხმარებლები დაკავშირებულია მათ გამოსავალთან.

გამოგონება ეხება ელექტრო ინდუსტრიას და შეიძლება გამოყენებულ იქნას ხელოვნური დედამიწის თანამგზავრების ავტონომიური ელექტრომომარაგების სისტემების დიზაინში (AES). ტექნიკური შედეგი არის თანამგზავრის ავტონომიური ელექტრომომარაგების სისტემის სპეციფიკური ენერგეტიკული მახასიათებლებისა და საიმედოობის ზრდა. შემოთავაზებულია პირდაპირი დენით დატვირთვის ელექტრომომარაგების ავტონომიურ ელექტრომომარაგების სისტემაში მზის ბატარეიდან და ელექტროენერგიის მეორადი წყაროების კომპლექტით - მრავალჯერადი დატენვის ბატარეები, რომლებიც შეიცავს Nacc ბატარეებს, რომელიც შედგება ძაბვის სტაბილიზაციისგან. დატვირთვაზე, ბატარეების დატენვა და განმუხტვა ინდივიდუალური დამტენებისა და გამონადენის გადამყვანების საშუალებით, ხოლო გამონადენის გადამყვანები დამზადებულია ძაბვის გამაძლიერებლის გარეშე, რისთვისაც თითოეულ ბატარეაში Nacc ბატარეების რაოდენობა შერჩეულია თანაფარდობიდან: Nacc≥(Un+1) /Uacc.min, სადაც Nacc არის ბატარეების რაოდენობა თითოეული ბატარეის სერიულ წრეში; Un - ძაბვა ავტონომიური ელექტრომომარაგების სისტემის გამოსავალზე, V; Uacc.min არის ერთი ბატარეის მინიმალური გამონადენი ძაბვა, V, დამტენი გადამყვანები დამზადებულია ძაბვის გამაძლიერებელი ერთეულების გარეშე, რისთვისაც ძაბვა მზის ბატარეის მუშაობის წერტილში შერჩეულია თანაფარდობიდან: Urt>Uacc.max Nacc+1. , სადაც ურტი არის ძაბვა მზის ბატარეის სამუშაო წერტილში მისი მუშაობის გარანტირებული რესურსის ბოლოს, B; Uacc.max არის ერთი ბატარეის დატენვის მაქსიმალური ძაბვა, V, ხოლო ბატარეების გამოთვლილი რაოდენობა Nacc დამატებით იზრდება თანაფარდობის მიხედვით: Nacc≥(Un+1)/Uacc.min+Nfailure, სადაც Nfailure არის დასაშვები რაოდენობა. ბატარეის გაუმართაობა და ძაბვის სტაბილიზაცია დატვირთვით და ბატარეის დატენვით ხორციელდება მზის პანელის უკიდურესი ძაბვის რეგულირების გამოყენებით.

გამოგონება ეხება ელექტროტექნიკის სფეროს. ტექნიკური შედეგი მოიცავს სისტემის ოპერაციული შესაძლებლობების გაფართოებას, მისი დატვირთვის სიმძლავრის გაზრდას და მაქსიმალური უწყვეტი მუშაობის უზრუნველყოფას, ბატარეის მუშაობის ოპტიმალური პარამეტრების შენარჩუნებისას მომხმარებლების პირდაპირი დენით კვებისას.

გამოგონება ეხება მზის ენერგიის სფეროს, კერძოდ, მზის დანადგარებს, რომლებიც მუდმივად აკონტროლებენ მზეს, როგორც მზის რადიაციის კონცენტრატორებით, ასევე ბრტყელი სილიკონის მოდულებით, რომლებიც შექმნილია მომხმარებლების კვებისათვის, მაგალითად, არასაიმედო და დეცენტრალიზებული ელექტრომომარაგების ადგილებში.

გამოგონება ეხება ელექტრო ინდუსტრიას და შეიძლება გამოყენებულ იქნას ხელოვნური დედამიწის თანამგზავრების ავტონომიური ელექტრომომარაგების სისტემების დიზაინში (AES).

გამოგონება ეხება კოსმოსური ხომალდის მზის მასივის ბრუნვის სისტემებს (SPSB). გამოგონება მიზნად ისახავს SPSB ელემენტების განთავსებას მაღალი სიმძლავრის მზის ბატარეის როტაციისთვის და მზის ბატარეიდან კოსმოსურ ხომალდზე ელექტროენერგიის გადასაცემად.

გამოგონება ეხება მზის ენერგიის გარდაქმნის სფეროს და მის გადაცემას სახმელეთო მომხმარებლებისთვის. კოსმოსური ელექტროსადგური შეიცავს მზის კოლექტორს (1) ლობის ტიპის, სადგურის კორპუსს (2) და მიკროტალღური ანტენების შეკვრას (3). კოლექტორი (1) დამზადებულია ფოტოელექტრული გადამყვანების ფირფიტებისგან (პანელებისაგან) - როგორც ძირითადი, ასევე დამხმარე. ფირფიტებს აქვს მართკუთხა და სამკუთხა ფორმა. მათი შეერთებები კეთდება ავტომატური კაუჭებისა და მარყუჟების სახით, რომლებიც კოლექტორის განლაგებისას უერთდებიან მრავალფურცლიანი მექანიზმით. დაკეცვისას კოლექტორს (1) აქვს კუბის ფორმა. სხივის ანტენები (3) მიკროტალღურ ენერგიას ფოკუსირებს გამაძლიერებელზე, რომელიც ამ ენერგიას გადასცემს მიწისზედა ელექტროსადგურებს. გამოგონების ტექნიკური შედეგი მიზნად ისახავს ენერგიის გარდაქმნისა და მომხმარებლებისთვის გადაცემის ეფექტურობის გაზრდას დედამიწის უზარმაზარ ტერიტორიებზე. 16 ავად.

გამოყენება: ელექტროტექნიკის სფეროში კოსმოსური ხომალდების ელექტრომომარაგებისთვის სხვადასხვა სიმძლავრის პირველადი წყაროებიდან. ტექნიკური შედეგია ელექტრომომარაგების საიმედოობის გაზრდა. კოსმოსური ხომალდის ელექტრომომარაგების სისტემა შეიცავს: მზის პირდაპირი მზის ბატარეების ჯგუფს, მზის არეკლილი მზის ბატარეების ჯგუფს, გენერირების წრეს, ძაბვის სტაბილიზატორს, დამტენს, გამონადენი მოწყობილობას, დატენვის ბატარეას, გამსწორებელ მოწყობილობას, ბატარეის დამუხტვის კონტროლერი და მომხმარებლები. გენერირების წრედან ალტერნატიული ძაბვა გარდაიქმნება მუდმივ ძაბვაში და მიეწოდება ბატარეის დამუხტვის კონტროლერის პირველ შესასვლელს. მზის ასახული მზის შუქის მუდმივი ძაბვა მიეწოდება ბატარეის დატენვის კონტროლერის მეორე შესასვლელს. მთლიანი ძაბვა გენერატორის სქემიდან და მზის პანელებიდან ასახული მზის შუქიდან კონტროლერის პირველი გამომავალიდან მიდის ბატარეის მეორე შესასვლელში. კონტროლერის მეორე გამოსვლიდან ბატარეის პირველ შესასვლელამდე, საკონტროლო სიგნალები მიიღება 1-3 კონტაქტების მქონე კონცენტრატორებიდან და 1-2 კონტაქტების მქონე კონცენტრატორებიდან. კონტროლირებადი გადართვის მოწყობილობების რაოდენობა დამოკიდებულია ბატარეის ბატარეების რაოდენობაზე. არჩეული ბატარეის დასატენად, შესაბამის გადამრთველებზე მათი პირველი კონტაქტები იხსნება მესამეთი და იხურება მეორეთი, შესაბამის გადამრთველებზე იკეტება პირველი და მეორე კონტაქტები. შესაბამისი ბატარეა, რომელიც დაკავშირებულია ამ გზით ბატარეის მეორე შესასვლელთან, იტენება ნომინალური დატენვის დენით, სანამ არ მიიღება ბრძანება კონტროლერისგან შემდეგი ბატარეის შეცვლის შესახებ. მომხმარებელი იღებს ენერგიას დარჩენილი ბატარეებიდან, გათიშულის გვერდის ავლით, პირველი ბატარეიდან. 5 ავად.

კონკურენტული კოსმოსური ტექნოლოგიის განვითარება მოითხოვს ახალ ტიპის ბატარეებზე გადასვლას, რომლებიც აკმაყოფილებენ პერსპექტიული კოსმოსური ხომალდების ელექტრომომარაგების სისტემების მოთხოვნებს.

დღესდღეობით კოსმოსური ხომალდები გამოიყენება საკომუნიკაციო სისტემების, ნავიგაციის, ტელევიზიის, ამინდის პირობებისა და დედამიწის ბუნებრივი რესურსების შესასწავლად და ღრმა კოსმოსის შესასწავლად.

ასეთი მოწყობილობების ერთ-ერთი მთავარი პირობაა სივრცეში ზუსტი ორიენტაცია და მოძრაობის პარამეტრების კორექტირება. ეს მნიშვნელოვნად ზრდის მოთხოვნებს მოწყობილობის ელექტრომომარაგების სისტემაზე. კოსმოსური ხომალდების ენერგომომარაგების პრობლემებს და, უპირველეს ყოვლისა, ელექტროენერგიის ახალი წყაროების იდენტიფიცირების განვითარებას, უდიდესი მნიშვნელობა აქვს გლობალურ დონეზე.

ამჟამად კოსმოსური ხომალდებისთვის ელექტროენერგიის ძირითადი წყაროა მზის და დატენვის ბატარეები.

მზის პანელები მიაღწიეს ფიზიკურ საზღვრებს მათი შესრულების თვალსაზრისით. მათი შემდგომი გაუმჯობესება შესაძლებელია ახალი მასალების, კერძოდ, გალიუმის არსენიდის გამოყენებით. ეს საშუალებას მოგცემთ გაზარდოთ მზის ბატარეის სიმძლავრე 2-3-ჯერ ან შეამციროთ მისი ზომა.

დღეს კოსმოსური ხომალდების დასატენ ბატარეებს შორის ფართოდ გამოიყენება ნიკელ-წყალბადის ბატარეები. თუმცა, ამ ბატარეების ენერგეტიკული მასის მახასიათებლებმა მიაღწია მაქსიმუმს (70-80 ვტ/სთ/კგ). მათი შემდგომი გაუმჯობესება ძალიან შეზღუდულია და გარდა ამისა, მოითხოვს დიდ ფინანსურ ხარჯებს.

ამასთან დაკავშირებით, ამჟამად მიმდინარეობს ლითიუმ-იონური ბატარეების (LIB) აქტიური დანერგვა კოსმოსური ტექნოლოგიების ბაზარზე.

ლითიუმ-იონური ბატარეების მახასიათებლები გაცილებით მაღალია სხვა ტიპის ბატარეებთან შედარებით, რომლებსაც აქვთ მსგავსი მომსახურების ვადა და დამუხტვა-გამომშვები ციკლების რაოდენობა. ლითიუმ-იონური ბატარეების სპეციფიკურმა ენერგიამ შეიძლება მიაღწიოს 130 Wh/kg ან მეტს, ხოლო ენერგოეფექტურობა 95%.

მნიშვნელოვანი ფაქტია, რომ იგივე სტანდარტული ზომის LIB-ებს შეუძლიათ უსაფრთხოდ იმუშაონ, როდესაც ისინი პარალელურად არიან დაკავშირებულნი ჯგუფურად, ამიტომ არ არის რთული სხვადასხვა ტევადობის ლითიუმ-იონური ბატარეების ფორმირება.

ერთ-ერთი მთავარი განსხვავება LIB-ებსა და ნიკელ-წყალბადის ბატარეებს შორის არის ელექტრონული ავტომატიზაციის ერთეულების არსებობა, რომლებიც აკონტროლებენ და მართავენ დატენვა-გამონადენის პროცესს. ისინი ასევე პასუხისმგებელნი არიან ცალკეული LIB-ების ძაბვის დისბალანსის გასწორებაზე და უზრუნველყოფენ ბატარეის ძირითადი პარამეტრების შესახებ ტელემეტრიული ინფორმაციის შეგროვებას და მომზადებას.

მაგრამ მაინც, ლითიუმ-იონური ბატარეების მთავარ უპირატესობად ითვლება წონის შემცირება ტრადიციულ ბატარეებთან შედარებით. ექსპერტების აზრით, 15-20 კვტ სიმძლავრის სატელეკომუნიკაციო თანამგზავრებზე ლითიუმ-იონური ბატარეების გამოყენება 300 კგ-ით შეამცირებს ბატარეების წონას. იმის გათვალისწინებით, რომ 1 კგ სასარგებლო მასის ორბიტაზე გატანის ღირებულება დაახლოებით 30 ათასი დოლარია, ეს მნიშვნელოვნად შეამცირებს ფინანსურ ხარჯებს.

კოსმოსური ხომალდებისთვის ასეთი ბატარეების ერთ-ერთი წამყვანი რუსი შემქმნელია OJSC Aviation Electronics and Communication Systems (AVEX), KRET-ის ნაწილი. საწარმოში ლითიუმ-იონური ბატარეების წარმოების ტექნოლოგიური პროცესი უზრუნველყოფს მაღალ საიმედოობასა და ხარჯების შემცირებას.

ელექტროენერგიის წყაროები კოსმოსური მანქანებისთვის
პროფ. ლუკიანენკო მიხაილ ვასილიევიჩი
თავი ციმბირის სახელმწიფო საჰაერო კოსმოსური უნივერსიტეტის ავტომატური მართვის სისტემების დეპარტამენტი აკადემიკოს მ.ფ. რეშეტნიოვა

გარე კოსმოსის შესწავლა და შესწავლა მოითხოვს სხვადასხვა დანიშნულების კოსმოსური ხომალდების განვითარებას და შექმნას. ამჟამად, ავტომატური უპილოტო კოსმოსური ხომალდები ყველაზე ფართოდ გამოიყენება კომუნიკაციების, ტელევიზიის, ნავიგაციისა და გეოდეზიის გლობალური სისტემის ფორმირებისთვის, ინფორმაციის გადაცემის, ამინდის პირობებისა და დედამიწის ბუნებრივი რესურსების შესასწავლად, აგრეთვე ღრმა კოსმოსის შესასწავლად. მათი შესაქმნელად აუცილებელია ძალიან მკაცრი მოთხოვნების დაცვა სივრცეში მოწყობილობის ორიენტაციის სიზუსტისა და ორბიტალური პარამეტრების კორექტირებისთვის და ეს მოითხოვს კოსმოსური ხომალდის ელექტრომომარაგების გაზრდას.
ნებისმიერი კოსმოსური ხომალდის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი საბორტო სისტემა, რომელიც უპირველეს ყოვლისა განსაზღვრავს მის შესრულების მახასიათებლებს, საიმედოობას, მომსახურების ხანგრძლივობას და ეკონომიკურ ეფექტურობას, არის ელექტრომომარაგების სისტემა. ამრიგად, კოსმოსური ხომალდებისთვის ელექტრომომარაგების სისტემების განვითარების, კვლევისა და შექმნის პრობლემებს უდიდესი მნიშვნელობა აქვს და მათი გადაწყვეტა საშუალებას მისცემს მიაღწიოს მსოფლიო დონეს კონკრეტული მასის მაჩვენებლებისა და აქტიური ცხოვრების თვალსაზრისით.
ბოლო ათწლეულის განმავლობაში, მსოფლიოს წამყვანმა კომპანიებმა შეძლეს გაზარდონ კოსმოსური ხომალდების ელექტრომომარაგება, რაც საშუალებას იძლევა, არსებული მატარებლების მიერ დაწესებული მოწყობილობების მასაზე იგივე შეზღუდვებით, მუდმივად გაზარდონ ტვირთამწეობის სიმძლავრე. ასეთი მიღწევები შესაძლებელი გახდა ბორტ ელექტრომომარაგების სისტემის ყველა კომპონენტის დეველოპერების ძალისხმევის წყალობით და, უპირველეს ყოვლისა, ენერგიის წყაროების.
კოსმოსური ხომალდებისთვის ელექტროენერგიის ძირითადი წყარო ამჟამად არის მზის და დატენვის ბატარეები.
მზის ბატარეებმა სილიკონის მონოკრისტალური ფოტოელექტრული გადამყვანებით მიაღწიეს ფიზიკურ ზღვარს მასის სპეციფიკური მახასიათებლების თვალსაზრისით. მზის უჯრედების განვითარებაში შემდგომი პროგრესი შესაძლებელია ახალ მასალებზე დაფუძნებული ფოტოელექტრული გადამყვანების გამოყენებით, კერძოდ, გალიუმის არსენიდი. გალიუმის არსენიდისგან დამზადებული სამსაფეხურიანი ფოტოელექტრული გადამყვანები უკვე გამოიყენება აშშ-ს პლატფორმაზე HS-702, ევროპულ Spasebus-400-ზე და ა.შ., რამაც გააორმაგა მზის ბატარეის სიმძლავრე. გალიუმის არსენიდისგან დამზადებული ფოტოელექტრული გადამყვანების უფრო მაღალი ღირებულების მიუხედავად, მათი გამოყენება შესაძლებელს გახდის მზის ბატარეის სიმძლავრის გაზრდას 2-3-ჯერ ან, ამავე სიმძლავრის შესაბამისად, შესაბამისად შეამცირებს მზის ბატარეის ფართობს შედარებით. სილიკონის ფოტოელექტრული გადამყვანებისთვის.
გეოსტაციონარული ორბიტის პირობებში, გალიუმის არსენიდზე დაფუძნებული ფოტოელექტრული გადამყვანების გამოყენება შესაძლებელს ხდის მზის ბატარეის სპეციფიკური სიმძლავრის მიწოდებას 302 ვ/მ2 მუშაობის დასაწყისში და 230 ვტ/მ2 მისი აქტიური სიცოცხლის ბოლოს (10 -15 წელი).
გალიუმის არსენიდისგან ოთხსაფეხურიანი ფოტოელექტრული გადამყვანების შემუშავება, რომლის ეფექტურობა დაახლოებით 40% იქნება, შესაძლებელი გახდება მზის ელემენტის სიმჭიდროვე 460 ვტ/მ2-მდე მუშაობის დასაწყისში და 370 ვტ/მ2-ის ბოლოს. მისი აქტიური ცხოვრება. უახლოეს მომავალში ჩვენ უნდა ველოდოთ მზის ბატარეების მასის სპეციფიკური მახასიათებლების მნიშვნელოვან გაუმჯობესებას.
ამჟამად ნიკელ-წყალბადის ელექტროქიმიურ სისტემაზე დაფუძნებული ბატარეები ფართოდ გამოიყენება კოსმოსურ ხომალდებზე, თუმცა ამ ბატარეების ენერგეტიკული მასის მახასიათებლებმა მიაღწია ზღვარს (70-80 Wh/kg). ნიკელ-წყალბადის ბატარეების სპეციფიკური მახასიათებლების შემდგომი გაუმჯობესების შესაძლებლობა ძალიან შეზღუდულია და დიდ ფინანსურ ხარჯებს მოითხოვს.
კონკურენტული კოსმოსური ტექნოლოგიის შესაქმნელად, საჭირო იყო ელექტროქიმიური ენერგიის ახალ ტიპებზე გადასვლა, რომლებიც შესაფერისია პერსპექტიული კოსმოსური ხომალდების ელექტრომომარაგების სისტემის ნაწილად გამოსაყენებლად.
კოსმოსური ტექნოლოგიების ბაზარი ამჟამად აქტიურად ნერგავს ლითიუმ-იონურ ბატარეებს. ეს იმიტომ ხდება, რომ ლითიუმ-იონურ ბატარეებს აქვთ უფრო მაღალი ენერგიის სიმკვრივე ნიკელ-წყალბადის ბატარეებთან შედარებით.
ლითიუმ-იონური ბატარეის მთავარი უპირატესობა არის წონის შემცირება ენერგიის-წონის მაღალი თანაფარდობის გამო. ლითიუმ-იონური ბატარეების ენერგია-წონის თანაფარდობა უფრო მაღალია (125 ვტ/სთ/კგ) ნიკელ-წყალბადის ბატარეებისთვის მიღწეულ მაქსიმალურთან შედარებით (80 ვტ/სთ/კგ).
ლითიუმ-იონური ბატარეების ძირითადი უპირატესობებია:
- ბატარეის წონის შემცირება ენერგიისა და წონის მაღალი თანაფარდობის გამო (ბატარეის წონის შემცირება ~40%);
- დაბალი სითბოს გამომუშავება და მაღალი ენერგოეფექტურობა (დამუხტვა-განმუხტვის ციკლი) ძალიან დაბალი თვითგამონადენით, რაც უზრუნველყოფს უმარტივეს კონტროლს გაშვების, გადაცემის ორბიტის და ნორმალური მუშაობის დროს;
- ნიკელ-წყალბადის ბატარეებთან შედარებით ლითიუმ-იონური ბატარეების წარმოების უფრო ტექნოლოგიურად მოწინავე პროცესი, რაც იძლევა მახასიათებლების კარგი განმეორებადობის, მაღალი საიმედოობის და შემცირებული ხარჯების საშუალებას.
SAFT-ის (საფრანგეთი) ექსპერტების აზრით, 15-20 კვტ სიმძლავრის მქონე სატელეკომუნიკაციო თანამგზავრებზე ლითიუმ-იონური ბატარეების გამოყენება შეამცირებს ბატარეების მასას 300 კგ-ით (1 კგ სასარგებლო მასის ორბიტაზე გატანის ღირებულებაა ~. $30000).
VES140 ლითიუმ-იონური ბატარეის ძირითადი მახასიათებლები (შემუშავებული SAFT-ის მიერ): გარანტირებული სიმძლავრე 39 A*h, საშუალო ძაბვა 3.6 V, დატენვის ბოლო ძაბვა 4.1 V, ენერგია 140 Wh, სპეციფიკური ენერგია 126 Wh/kg, წონა 1.11 კგ. , სიმაღლე 250 მმ და დიამეტრი 54 მმ. VES140 ბატარეა კვალიფიცირებულია კოსმოსური აპლიკაციებისთვის.
რუსეთში, დღეს OJSC Saturn (კრასნოდარი) შეიმუშავა და დაამზადა ლითიუმ-იონური ბატარეა LIGP-120. LIGP-120 ბატარეის ძირითადი მახასიათებლები: ნომინალური სიმძლავრე 120 Ah, საშუალო ძაბვა 3.64 V, სპეციფიკური ენერგია 160 Wh/kg, წონა 2.95 კგ, სიმაღლე 260 mm, სიგანე 104.6 mm და სიღრმე 44.1 mm. ბატარეას აქვს პრიზმული ფორმა, რაც უზრუნველყოფს მნიშვნელოვან უპირატესობებს ბატარეის სპეციფიკური მოცულობითი ენერგიის თვალსაზრისით SAFT ბატარეებთან შედარებით. ელექტროდის გეომეტრიული ზომების შეცვლით, შეგიძლიათ მიიღოთ სხვადასხვა ტევადობის ბატარეა. ეს დიზაინი უზრუნველყოფს ბატარეის უმაღლესი სპეციფიკური მოცულობის მახასიათებლებს და იძლევა ბატარეის კონფიგურაციის საშუალებას, რაც უზრუნველყოფს ოპტიმალურ თერმულ პირობებს.
კოსმოსური ხომალდების ელექტრომომარაგების თანამედროვე სისტემები არის ენერგიის წყაროების, კონვერტაციისა და განაწილების მოწყობილობების კომპლექსური კომპლექსი, რომელიც ინტეგრირებულია ავტომატური მართვის სისტემაში და შექმნილია ბორტზე დატვირთვის გასაძლიერებლად. მეორადი კვების წყაროები არის ენერგიის გარდამქმნელი კომპლექსი, რომელიც შედგება გარკვეული რაოდენობის იდენტური იმპულსური ძაბვის გადამყვანებისგან, რომლებიც მუშაობენ საერთო დატვირთვისთვის. ტრადიციულ ვერსიაში, პულსის ძაბვის გადამყვანად გამოიყენება კლასიკური გადამყვანები ძირითადი ელემენტის დენისა და ძაბვის მართკუთხა ფორმის და კონტროლის პულსის სიგანის მოდულაციის საშუალებით.
კოსმოსური ხომალდის ელექტრომომარაგების სისტემის ტექნიკური და ეკონომიკური ინდიკატორების გასაუმჯობესებლად, როგორიცაა სიმძლავრის სიმკვრივე, ეფექტურობა, სიჩქარე და ელექტრომაგნიტური თავსებადობა, ჩვენ შევთავაზეთ კვაზირეზონანსული ძაბვის გადამყვანების გამოყენება. კვლევები ჩატარდა ორი პარალელურად დაკავშირებული კვაზირეზონანსული სერიული ტიპის ძაბვის გადამყვანის მუშაობის რეჟიმებზე, ელექტრონული გადამრთველის ჩართვით ნულოვანი დენის მნიშვნელობებით და პულსის სიხშირის კონტროლის კანონით. კვაზირეზონანსული ძაბვის გადამყვანების პროტოტიპების მოდელირებისა და მახასიათებლების შესწავლის შედეგების საფუძველზე დადასტურდა ამ ტიპის გადამყვანების უპირატესობები.
მიღებული შედეგები საშუალებას გვაძლევს დავასკვნათ, რომ შემოთავაზებული კვაზირეზონანსული ძაბვის გადამყვანები იპოვიან ფართო გამოყენებას ელექტრომომარაგების სისტემებში ციფრული და სატელეკომუნიკაციო სისტემებისთვის, ინსტრუმენტული მოწყობილობებისთვის, პროცესის მოწყობილობებში, ავტომატიზაციისა და ტელემექანიკის სისტემებისთვის, უსაფრთხოების სისტემებისთვის და ა.შ.
აქტუალური პრობლემებია კოსმოსური ენერგიის წყაროების ფუნქციონირების თავისებურებების შესწავლა, მათი მათემატიკური მოდელების შემუშავება და ენერგეტიკული და დინამიური რეჟიმების შესწავლა.
ამ მიზნებისათვის ჩვენ შევიმუშავეთ და დავამზადეთ უნიკალური მოწყობილობა კოსმოსური ხომალდების ენერგომომარაგების სისტემების შესასწავლად, რაც საშუალებას იძლევა ბორტზე ენერგიის წყაროების (მზის და დატენვის ბატარეები) და ზოგადად ელექტრომომარაგების სისტემების ავტომატური ტესტირების შესაძლებლობა.
გარდა ამისა, შეიქმნა და დამზადდა ავტომატური სამუშაო სადგური ლითიუმ-იონური ბატარეების და ბატარეის მოდულების ენერგო-თერმული პირობების შესასწავლად და ტექნიკის კომპლექსი გალიუმის არსენიდის მზის უჯრედების ენერგიისა და დინამიური მახასიათებლების შესასწავლად.
სამუშაოს მნიშვნელოვანი ასპექტია ასევე კოსმოსური ხომალდებისთვის ელექტროენერგიის ალტერნატიული წყაროების შექმნა და კვლევა. ჩვენ ჩავატარეთ კვლევა საფრენი ბორბლის ენერგიის შესანახ მოწყობილობაზე, რომელიც არის ელექტრო მანქანასთან შერწყმული სუპერ ბორბალი. მფრინავი, რომელიც ბრუნავს ვაკუუმში მაგნიტურ საყრდენებზე, აქვს ეფექტურობა 100%. ორ როტორიანი მფრინავის ენერგიის შესანახ მოწყობილობას აქვს თვისება, რაც შესაძლებელს ხდის სამღერძიანი კუთხოვანი ორიენტაციის რეალიზებას. ამ შემთხვევაში დენის გიროსკოპი (გიროდინი), როგორც დამოუკიდებელი ცალკეული ქვესისტემა, შეიძლება გამოირიცხოს, ე.ი. მფრინავი ენერგიის შესანახი მოწყობილობა აერთიანებს ენერგიის შესანახი მოწყობილობის და დენის გიროსკოპის ფუნქციებს.
კვლევები ჩატარდა ელექტროდინამიკური შეერთების სისტემებზე, როგორც კოსმოსური ხომალდისთვის ელექტროენერგიის წყარო. დღემდე შემუშავებულია ელექტროდინამიკური საკაბელო სისტემის მათემატიკური მოდელი მაქსიმალური სიმძლავრის გამოსათვლელად; განისაზღვრა ენერგეტიკული მახასიათებლების დამოკიდებულება ორბიტალურ პარამეტრებზე და სამაგრის სიგრძეზე; შემუშავებულია მეთოდოლოგია საკაბელო სისტემის პარამეტრების განსაზღვრისათვის, რომელიც უზრუნველყოფს მოცემული სიმძლავრის გამომუშავებას; განისაზღვრება ორბიტალური პარამეტრები (სიმაღლე და დახრილობა), რომლებზედაც მიიღწევა მიჯაჭვული სისტემების ყველაზე ეფექტური გამოყენება ენერგიის გამომუშავების რეჟიმში; გამოკვლეულია საკაბელო სისტემის შესაძლებლობები წევის რეჟიმში მუშაობისას.

ევრაზიის ეროვნული უნივერსიტეტი

მათ. ლ.ნ. გუმილიოვი

ფიზიკა-ტექნიკური ფაკულტეტი

კოსმოსური ინჟინერიისა და ტექნოლოგიების დეპარტამენტი

ანგარიში

წარმოების მიხედვით

პრაქტიკა

ასტანა 2016 წელი

შესავალი ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..

1 ზოგადი ინფორმაცია კოსმოსური ხომალდის ენერგომომარაგების შესახებ..................4

1.1 ელექტროენერგიის პირველადი წყაროები………………………………4

1.2 ელექტრომომარაგების სისტემის ავტომატიზაცია................................................ ......... 5

2 მზის კოსმოსური ელექტროსადგური…………………………………………….6

2.1 მზის ბატარეების მუშაობის პრინციპი და დიზაინი …………………..6

3 ელექტროქიმიური კოსმოსური ელექტროსადგური………………………………..12

3.1 ქიმიური დენის წყაროები………………………………………...13

3.2 ვერცხლის თუთიის ბატარეები………………………………………………………………………………

3.3 ნიკელ-კადმიუმის ბატარეები……………………………16

3.4 ნიკელ-წყალბადის ბატარეები………………………..17

4 მზის პანელების და ბუფერული შენახვის პარამეტრების შერჩევა.........18

4.1 ბუფერული შენახვის პარამეტრების გაანგარიშება……………………………18

4.2 მზის პანელების პარამეტრების გაანგარიშება…………………………………..20

დასკვნა………………………………………………………………………………….23

გამოყენებული წყაროების სია……………………………………………………………………………………………………………………

სპეციფიკაციები…………………………………………………………………………………… 25

შესავალი

ნებისმიერი კოსმოსური ხომალდის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი საბორტო სისტემა, რომელიც უპირველეს ყოვლისა განსაზღვრავს მის შესრულების მახასიათებლებს, საიმედოობას, მომსახურების ხანგრძლივობას და ეკონომიკურ ეფექტურობას, არის ელექტრომომარაგების სისტემა. აქედან გამომდინარე, კოსმოსური ხომალდების ელექტრომომარაგების სისტემების განვითარების, კვლევისა და შექმნის პრობლემებს უდიდესი მნიშვნელობა აქვს.

ნებისმიერი კოსმოსური ხომალდის (SC) ფრენის კონტროლის პროცესების ავტომატიზაცია წარმოუდგენელია ელექტროენერგიის გარეშე. ელექტრული ენერგია გამოიყენება კოსმოსური ხომალდის მოწყობილობებისა და აღჭურვილობის ყველა ელემენტის მართვისთვის (ამძრავი ჯგუფი, კონტროლი, საკომუნიკაციო სისტემები, ინსტრუმენტები, გათბობა და ა.შ.).

ზოგადად, ელექტრომომარაგების სისტემა გამოიმუშავებს ენერგიას, გარდაქმნის და არეგულირებს მას, ინახავს მას პიკური მოთხოვნის ან ჩრდილოვანი მუშაობის პერიოდებში და ანაწილებს მთელ კოსმოსურ ხომალდს. ელექტრომომარაგების ქვესისტემას ასევე შეუძლია გარდაქმნას და დაარეგულიროს ძაბვა ან უზრუნველყოს ძაბვის დონის დიაპაზონი. ის ხშირად რთავს და გამორთავს აღჭურვილობას და საიმედოობის გასაუმჯობესებლად, იცავს მოკლე ჩართვისგან და იზოლირებს ხარვეზებს. ქვესისტემის დიზაინზე გავლენას ახდენს კოსმოსური გამოსხივება, რაც იწვევს მზის პანელების დეგრადაციას. ქიმიური ბატარეის სიცოცხლე ხშირად ზღუდავს კოსმოსური ხომალდის სიცოცხლეს.

აქტუალური პრობლემებია კოსმოსური ენერგიის წყაროების ფუნქციონირების თავისებურებების შესწავლა. გარე კოსმოსის შესწავლა და შესწავლა მოითხოვს სხვადასხვა დანიშნულების კოსმოსური ხომალდების განვითარებას და შექმნას. ამჟამად, ავტომატური უპილოტო კოსმოსური ხომალდები ყველაზე ფართოდ გამოიყენება კომუნიკაციების, ტელევიზიის, ნავიგაციისა და გეოდეზიის გლობალური სისტემის ფორმირებისთვის, ინფორმაციის გადაცემის, ამინდის პირობებისა და დედამიწის ბუნებრივი რესურსების შესასწავლად, აგრეთვე ღრმა კოსმოსის შესასწავლად. მათი შესაქმნელად აუცილებელია ძალიან მკაცრი მოთხოვნების დაცვა სივრცეში მოწყობილობის ორიენტაციის სიზუსტისა და ორბიტალური პარამეტრების კორექტირებისთვის და ეს მოითხოვს კოსმოსური ხომალდის ელექტრომომარაგების გაზრდას.

ზოგადი ინფორმაცია კოსმოსური ხომალდების ელექტრომომარაგების შესახებ.

კოსმოსური ხომალდის გეომეტრია, დიზაინი, მასა და აქტიური სიცოცხლე დიდწილად განისაზღვრება კოსმოსური ხომალდის ელექტრომომარაგების სისტემით. ელექტრომომარაგების სისტემაან სხვაგვარად მოხსენიებული როგორც ელექტრომომარაგების სისტემა (PSS) კოსმოსური ხომალდი - კოსმოსური სისტემა, რომელიც ენერგიას აძლევს სხვა სისტემებს, არის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი სისტემა. ელექტრომომარაგების სისტემის გაუმართაობა იწვევს მთელი მოწყობილობის გაუმართაობას.

ელექტრომომარაგების სისტემა ჩვეულებრივ მოიცავს: ელექტროენერგიის პირველად და მეორად წყაროს, გადამყვანებს, დამტენებს და მართვის ავტომატიზაციას.

1.1 ენერგიის პირველადი წყაროები

სხვადასხვა ენერგიის გენერატორები გამოიყენება, როგორც ძირითადი წყარო:

მზის პანელები;

ქიმიური დენის წყაროები:

ბატარეები;

გალვანური უჯრედები;

საწვავის უჯრედები;

რადიოიზოტოპური ენერგიის წყაროები;

ბირთვული რეაქტორები.

პირველადი წყარო მოიცავს არა მხოლოდ თავად ელექტროენერგიის გენერატორს, არამედ იმ სისტემებს, რომლებიც მას ემსახურებიან, მაგალითად, მზის პანელების ორიენტაციის სისტემას.

ხშირად ენერგიის წყაროები გაერთიანებულია, მაგალითად, მზის ბატარეა ქიმიურ ბატარეასთან.

საწვავის უჯრედები

საწვავის უჯრედებს აქვთ მაღალი წონის და ზომის მახასიათებლები და სიმძლავრის სიმჭიდროვე მზის ბატარეებთან და ქიმიურ ბატარეასთან შედარებით, მდგრადია გადატვირთვის მიმართ, აქვთ სტაბილური ძაბვა და ჩუმად არიან. თუმცა, ისინი საჭიროებენ საწვავის მიწოდებას, ამიტომ ისინი გამოიყენება მოწყობილობებზე, რომლებსაც აქვთ სივრცეში ყოფნის პერიოდი რამდენიმე დღიდან 1-2 თვემდე.

ძირითადად გამოიყენება წყალბად-ჟანგბადის საწვავის უჯრედები, რადგან წყალბადი უზრუნველყოფს უმაღლეს კალორიულობას და, გარდა ამისა, რეაქციის შედეგად წარმოქმნილი წყალი შეიძლება გამოყენებულ იქნას პილოტირებულ კოსმოსურ ხომალდზე. საწვავის უჯრედების ნორმალური მუშაობის უზრუნველსაყოფად აუცილებელია რეაქციის შედეგად წარმოქმნილი წყლისა და სითბოს მოცილება. კიდევ ერთი შემზღუდველი ფაქტორია თხევადი წყალბადის და ჟანგბადის შედარებით მაღალი ღირებულება და მათი შენახვის სირთულე.

რადიოიზოტოპური ენერგიის წყაროები

რადიოიზოტოპური ენერგიის წყაროები ძირითადად გამოიყენება შემდეგ შემთხვევებში:

ფრენის მაღალი ხანგრძლივობა;

მისიები მზის სისტემის გარე რეგიონებში, სადაც მზის გამოსხივების ნაკადი დაბალია;

სადაზვერვო თანამგზავრებს გვერდითი სკანირების რადარით არ შეუძლიათ მზის პანელების გამოყენება დაბალი ორბიტების გამო, მაგრამ აქვთ ენერგიის მაღალი მოთხოვნილება.

1.2 ელექტრომომარაგების სისტემის ავტომატიზაცია

მასში შედის მოწყობილობები ელექტროსადგურის მუშაობის კონტროლისთვის, ასევე მისი პარამეტრების მონიტორინგისთვის. ტიპიური ამოცანებია: სისტემის პარამეტრების შენარჩუნება მითითებულ დიაპაზონში: ძაბვა, ტემპერატურა, წნევა, მუშაობის რეჟიმების გადართვა, მაგალითად, სარეზერვო დენის წყაროზე გადართვა; გაუმართაობის ამოცნობა, ელექტრომომარაგების საგანგებო დაცვა, კერძოდ, დენით; ინფორმაციის მიწოდება ტელემეტრიის სისტემის მდგომარეობის შესახებ და ასტრონავტების კონსოლში. ზოგიერთ შემთხვევაში შესაძლებელია ავტომატურიდან ხელით მართვაზე გადასვლა ასტრონავტის კონსოლიდან ან სახმელეთო კონტროლის ცენტრის ბრძანებებით.

Დაკავშირებული ინფორმაცია.