Система электропитания является одним из важнейших компонентов любого космического аппарата. Ее задача – обеспечить постоянное питание всем устройствам и системам бортового комплекса для успешного выполнения международных космических миссий. В связи с особенностями работы в условиях околоземной орбиты, где то и дело возникают проблемы в виде пониженного энергоснабжения и отсутствия возможности зарядки от внешних источников, система электропитания в космическом аппарате имеет ряд особенностей и требований.
Основными источниками энергии являются солнечные панели, расположенные на космическом аппарате. Они состоят из сотен солнечных элементов — арсенида галлия, устройство которых обеспечивает преобразование солнечного излучения в электрическую энергию с помощью эффектов фотоэлектрической проводимости. Благодаря соединительным электродам и специальным контроллерам, энергия, полученная от солнечной панели, передвигается по цепи и подается на все потребители бортового комплекса.
Регуляторы солнечных панелей отвечают за обработку и расчет энергии, поступающей с солнечного элемента. Они принимают максимальное напряжение, появляющееся при движении аппарата в открытом космическом пространстве, и позволяют использовать его по максимуму, с учетом параметров и потребностей бортового комплекса. Однако, в случае появления зарегистрированного угрозового сигнала от навигационной системы, они могут автоматически отключить или ограничить подачу энергии на колесо дистанционного перемещения. Это делается для предотвращения неконтролируемого вращения и изменения курса аппарата.
Рисунки к патенту РФ 2396666
Рисунки к патенту РФ 2396666 представляют собой важное исходное информационное пособие для изучения этой патентной документации. Зарегистрировано это изобретение на основании технических решений, являющихся настоящей ценностью для разработки системы электропитания космического аппарата.
Всего в патенте представлено 5 рисунков, и каждый из них содержит достаточную информацию о принципах работы и особенностях системы электропитания.
На рисунке 1 показана принципиальная схема электропитания космического аппарата, где источником энергии являются солнечные батареи, а основная энергия накапливается в аккумуляторных батареях. Рисунок 2 детализирует электрическую цепь системы электропитания.
Рисунки 3 и 4 представляют собой схемы электролитных аккумуляторов, которые используются в данной системе. В частности, рисунок 3 демонстрирует эффект разрядного окисления, который происходит при использовании этих аккумуляторов.
Рисунок 5 отображает компоненты системы электропитания, включая датчики, которые крепятся на бортовые панели космического аппарата. Данные датчики служат для получения информации о состоянии и параметрах системы электропитания.
Таким образом, рисунки к патенту РФ 2396666 являются важным источником информации, который может быть использован при разработке и проектировании системы электропитания космического аппарата.
Формула изобретения
Попадание солнечных лучей на поверхность солнечных батарей вызывает появление фототока в элементах батарей, а затем и в токосъемных цепях. Для обеспечения стабильности и надежности энергоснабжения, в системе электропитания предусмотрен контроллер, который регулирует ток и напряжение, поступающие от солнечных батарей. Кроме того, в системе присутствуют аккумуляторы, которые служат для накопления энергии для использования во время отсутствия солнечного освещения.
Датчик температуры следит за состоянием батарей и аккумуляторов, и в случае необходимости, активирует дополнительные меры по их защите. Вся информация о работе системы электропитания передается на земную станцию для дальнейшего анализа и контроля со стороны операторов. Система также оснащена системой защиты, которая обеспечивает безопасность при попадании на орбиту земных радиационных поясов и других неблагоприятных условий.
Создание системы электропитания для космического аппарата является сложным инженерным процессом, требующим учета ряда ключевых факторов и особенностей. Технические решения, представленные в формуле изобретения, включают в себя выбор мощности солнечных батарей, контроллера и аккумуляторов, а также определение структуры и передачи энергии в системе.
Стабилизаторы напряжения и тока, а также различные группы токосъемных цепей обеспечивают необходимые условия для обеспечения энергопотребления всего космического аппарата. Распределение энергии происходит в соответствии с потребностями всех подсистем и электронных устройств, которые составляют аппараты.
Формула изобретения также включает в себя разработку комплекса мер по обеспечению безопасности системы электропитания в экстремальных ситуациях и при попадании в земной радиационный пояс. Таким образом, система электропитания становится надежным и эффективным инструментом для обеспечения энергии космическим аппаратам во время их полетов.
Патентозащита данного изобретения предполагает возможность получить права на его использование и распространение, а также установить вознаграждение в виде определенной суммы в рублях или другой валюте. Информация о патенте и правообладателях может быть получена в патентоскопных базах данных, таких как patentscope.
Атомное решение
Атомные реакторы для космических аппаратов основаны на использовании прокатных обмоток из сплава урана и молибдена, которые образуют колечки, составляющие решетку. Каждое кольцо является отдельной ячейкой, где происходит ядерная реакция и преобразование энергии. Это позволяет достичь достаточной выходной мощности и эффективности.
Принцип работы такой системы заключается в возникновении электроэнергии при прохождении радиоактивного излучения через количества кольца. В результате реакции электрон-дырка создается большое напряжение, которое используется для питания электронных устройств на борту космического аппарата.
Важно отметить, что использование атомных реакторов для электропитания космических аппаратов является оптимальной и экономичной системой. Она обладает высокой стабильностью и длительным сроком службы, что особенно важно для долговременных космических миссий.
| Преимущества | Особенности |
|---|---|
| Высокая производительность | Радиационная безопасность |
| Длительный срок службы | Минимальное влияние внешних факторов |
| Независимость от солнечных панелей | Стабильность при больших температурах |
| Устойчивость к изменениям внешней среды | Экономичность |
Современные атомные реакторы для космических аппаратов имеют достаточно компактные размеры и небольшой вес, что позволяет установить их на корабли и спутники без дополнительных сложностей. Благодаря этому, они находят широкое применение не только в международных космических проектах, но и в национальных.
Одним из примеров успешного использования атомного электропитания является спутник, разработанный NASA в 2018 году. Он был оснащен атомным энергоблоком, который позволил проводить длительные съемки Земли и собирать информацию о состоянии атмосферы, геодезии и других параметров.
Несмотря на все преимущества атомного решения в системе электропитания космических аппаратов, разработка и усовершенствование этой технологии продолжается. Учебное воздействие и постоянные исследования в области создания новых и более эффективных атомных реакторов позволяют увеличить качество и надежность энергосистем на борту космических аппаратов.
Таким образом, атомное электропитание является одним из наиболее перспективных решений для систем электропитания космических аппаратов. Оно предлагает эффективный и устойчивый источник энергии, который обеспечивает надежность и долговечность работы приборов на борту аппарата.
Источники электроэнергии космических аппаратов
Космические аппараты требуют постоянной источников электроэнергии для своей работы. Видно, что большая часть космических аппаратов национальных организаций оснащена следующими источниками электроэнергии:
1. Аккумуляторы
Аккумуляторы являются основой систем электропитания в космических аппаратах. Они обеспечивают энергией все электронные аппараты в режиме хранения и во время работы. Полупроводниковые аккумуляторы с серебряно-цинковыми решетками и ионами особенно давно используются в космической технике.
2. Солнечные батареи
Солнечные батареи являются важным источником энергии для космических аппаратов, особенно для спутников, находящихся в земной орбите. Солнечные батареи преобразуют солнечный свет в электроэнергию с помощью фотоэлектрического эффекта.
Для обеспечения непрерывного поступления энергии от солнечных батарей на космические аппараты устанавливаются контактные круговые кольца, которые удерживаются в открытом состоянии силой пружин, а связь с втулками осуществляется силой давления ионистора на основе свежей разработкой ОКБ «Источник» и находится в отдельных моделях космических аппаратов.
Результаты расчета электропитания космических аппаратов базируются на наработанных данных процессов заряде и разряде аккумуляторных батарей, особенно в условиях более низкого давления, научной технической информации по характеристикам материалов в условиях космоса, и инженерной практике в особенности.
Система энергоснабжения бортового комплекса космических аппаратов 160,00 руб.
В разработке системы энергоснабжения космического аппарата критическое значение имеет обеспечение постоянной мощности для работы всех его бортовых комплексов и приборного оборудования. Поэтому кафедра космической науки и технологии придает особое внимание разработке систем энергоснабжения, исходя из потребителей энергии, которые могут потребоваться в будущем.
Стабилизаторы напряжения являются одним из основных элементов систем энергоснабжения. В патенте PatentScope зарегистрировано множество различных технических решений, в том числе с использованием ионных двигателей для повышения эффективности энергоснабжения и стабильности работы космического аппарата в условиях космоса.
Принцип работы системы энергоснабжения
Бортовый комплекс космического аппарата состоит из нескольких источников энергии, которые вращаются вокруг космической орбиты. Эти источники включают в себя солнечные батареи и при необходимости использование батарей с цинковыми обмотками. Однако, для долговременной работы на орбите необходимо предусмотреть систему энергоснабжения, которое может обеспечить постоянное и стабильное питание.
В системе энергоснабжения каждый потенциальный источник энергии кольцом подключается к мощностной шине, чтобы обеспечить бесперебойное функционирование всего комплекса. Также для повышения эффективности системы применяются стабилизаторы напряжения, которые регулируют напряжение на бортовых комплексах космического аппарата.
Особенности системы энергоснабжения
Система энергоснабжения космического аппарата обладает специфическими особенностями, связанными с его работой в условиях космоса.
Одной из таких особенностей является использование солнечных батарей, которые преобразуют солнечную энергию в электроэнергию. Квадратный метр поверхности солнечной батареи способен обеспечивать необходимые потребляемые источники энергии на орбите в течение нескольких минут в сутки.
Также в системе энергоснабжения могут использоваться батареи с цинковыми обмотками, которые позволяют обеспечивать работу комплексов на борту космического аппарата дольше срока службы солнечных батарей.
Другой особенностью заключается в использовании ионных двигателей. Ионы, выделяемые в процессе работы двигателя, создают электрическую мощность и направляются на управляемое вращение солнечных батарей или цинковых обмоток. Это позволяет обеспечить стабильность энергоснабжения в условиях космоса.
Кафедра Космическая техника и технологии; К новым рубежам; Учебное пособие
Основные принципы работы системы электропитания
Основными принципами работы системы электропитания космического аппарата являются обеспечение устойчивого и надежного энергопитания на всех этапах полета, а также обеспечение безопасности и эффективности работы электронных устройств и систем на борту аппарата.
Особенности системы электропитания космического аппарата
Система электропитания космического аппарата использует активные и пассивные источники энергии. В качестве активных источников энергии могут использоваться солнечные панели или преобразователи радиочастотного излучения. Пассивные источники энергии, такие как аккумуляторы, используются для накопления энергии на пиковых мощных потребителей или в условиях ограниченности доступа к солнечному свету.
Важным аспектом системы электропитания является обеспечение оптимальной работы аккумуляторов, которые могут быть первичными (разового использования) или вторичными (перезаряжаемыми). При этом аккумуляторы могут быть разного типа, например, литиевые, никель-кадмиевые или цинковые.
В режиме работы системы электропитания особое внимание уделяется поддержанию оптимального напряжения и тока для различных потребителей на борту аппарата. Для этого используется контроллер, который регулирует электроэнергию и обеспечивает безопасность работы системы электропитания.
Еще одной особенностью системы электропитания космического аппарата является способность адаптироваться к изменениям условий полета. Например, при сильном попадании солнечного света на солнечные панели возможно повышение напряжения, что может привести к разряду системы. Для предотвращения такой ситуации используется трансформатор, который поддерживает оптимальное напряжение.
Также необходимые безопасные методы проведения зондирования разрядных ячеек исследования химических процессов произведены исследователем НАСА Р. Л. Антоновым и являются правообладателями исследования процессов разрядного режима и потенциального бортового и в контакте с солнцем на космическом аппарате с использованием тока внешних и внутренних проводников. При повышенной освещенности ячеек от солнца имеется опасность появления большого активного тока и дальнейший прогрев субконечном разрядном режиме с падением напряжения на полете, что может вызвать разряд и износ аккумуляторов.
Таким образом, система электропитания космического аппарата представляет собой сложную и технологичную систему, которая обеспечивает энергопитание различных систем и устройств на борту аппарата во время полета. Управление этой системой осуществляется с помощью контроллера, который обеспечивает оптимальную работу и безопасность всей системы электропитания.
0 Комментариев