Burimet e energjisë elektrike për anijen kozmike me titull dokumenti. Sistemi i furnizimit me energji elektrike për kompleksin në bord të anijes kozmike (160,00 RUB) Departamenti i Inxhinierisë dhe Teknologjisë Hapësinore

M.A. PETROVIÇEV, SISTEMI A. S. GURTOV FURNIZIM ME ENERGJI NË BORD KOMPLEKS OF SPACE CARRIAGES Miratuar nga Këshilli Redaktues dhe Botues i Universitetit si një ndihmë mësimore Shtëpia Botuese SAMARA 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 "Në programin e arsimit të ri të arsimit botëror dhe të një programi novator të edukimit botëror. s specialistë në fusha e hapësirës ajrore dhe teknologjive të informacionit gjeografik” PR I Recensentë: Doktor i Shkencave Teknike A.<...>Koptev, zv. Shefi i departamentit të Qendrës Shtetërore të Kërkimeve Shkencore "TsSKB - Progress" S. I. Minenko P306 Petrovichev M.A.<...>Sistemi furnizimi me energji në bord komplekse anije kozmike: tekst shkollor. shtesa / M.A. Petrovichev, A.S. Gurtov.<...>Teksti shkollor është i destinuar për studentët e specialitetit 160802 " Hapësirë pajisje dhe blloqe përshpejtuese."<...>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 Sistemi furnizimi me energji elektrike Kompleksi i anijeve kozmike në bord Nga të gjitha llojet e energjisë, energjia elektrike është më universale.<...>. Sistemi furnizimi me energji elektrike(SES) CAështë një nga sistemet më të rëndësishme që siguron funksionalitetin CA. <...>Besueshmëria e SES përcaktohet kryesisht nga 3 tepricë të të gjitha llojeve të burimeve, konvertuesve, ndërrimi pajisje dhe rrjetet.<...>Struktura sistemeve furnizimi me energji elektrike CA bazë sistemi furnizimi me energji elektrike CAështë sistemi rrymë e vazhdueshme.<...>Për të kundërshtuar majat e ngarkesës përdorni tampon burimi. <...>Për herë të parë në të ripërdorshme CA Shuttle përdori një sistem furnizimi me energji pa buffer.<...> 4 Sistemi shpërndarja Konvertuesi Konvertuesi i Rrjetit Konsumator fillore burimi Tampon burimi Oriz.<...>Struktura e aparatit të sistemit të furnizimit me energji hapësinore Tampon burimi karakterizohet nga fakti se energjia totale që prodhon është zero.<...>Për të përputhur karakteristikat e baterisë me burimin primar dhe rrjetin, përdorni<...>

System_of_energy_supply_of_onboard_complex_of_spacecraft_.pdf

AGJENCIA FEDERALE PËR ARSIM INSTITUCIONI ARSIMOR SHTETËROR I ARSIMIT TË LARTË PROFESIONAL “UNIVERSITETI SHTETËROR AEROSHAPËSIRËS SAMARA me emrin Akademik S.P. QUEEN" M. A. PETROVICHEV, A. S. GURTOV SISTEMI I FURNIZIMIT TË ENERGJISË TË KOMPLEKSIT NË BORD TË VARREVE HAPSINORE Miratuar nga Këshilli Redaktues dhe Botues i Universitetit si një ndihmë mësimore Shtëpia Botuese S A M A R A SSAU 2007

Faqe 1

UDC 629.78.05 BBK 39.62 P306 Program arsimor inovativ "Zhvillimi i një qendre të kompetencës dhe trajnimit të specialistëve të klasit botëror në fushën e teknologjive të hapësirës ajrore dhe gjeoinformacionit" Recensues: Doktor i Shkencave Teknike A. N. Koptev, Zëvendës Drejtues i Departamentit Shkencor të Shtetit Qendra Kërkimore RKTs TsSKB - Progress" S. I. M i nenko Petrovichev M. A. P306 Sistemi i furnizimit me energji elektrike për kompleksin në bord të anijes kozmike: tekst shkollor / M. A. Petrovichev, A. S. Gurtov. - Samara: Shtëpia Botuese Samara, Universiteti Shtetëror i Hapësirës Ajrore, 2007. – 88 f. ISBN 978-5-7883-0608-7 Roli dhe rëndësia e sistemit të furnizimit me energji elektrike për një anije kozmike, janë marrë në konsideratë përbërësit e këtij sistemi, vëmendje e veçantë i kushtohet shqyrtimit të parimeve të funksionimit dhe pajisjeve të fuqisë furnizimet, veçoritë e përdorimit të tyre për teknologjinë hapësinore. Manuali ofron një material referues mjaft të gjerë që mund të përdoret në lëndët dhe hartimin e diplomave nga studentë të specialiteteve joelektrike. Teksti shkollor është i destinuar për studentët e specialitetit 160802 "Anija kozmike dhe fazat e sipërme". Mund të jetë gjithashtu i dobishëm për specialistët e rinj në industrinë e raketave dhe hapësirës. Përgatitur në Departamentin e Avionëve. UDC 629.78.05 BBK 39.62 ISBN 978-5-7883-0608-7 2 © Petrovichev M. A., Gurtov AS, 2007 © Samara State Aerospace University, 2007 PRIOR I T T K E T O N E N E N E

Faqe 2

Sistemi i furnizimit me energji elektrike për kompleksin e anijeve kozmike në bord Nga të gjitha llojet e energjisë, elektrike është më universale. Krahasuar me llojet e tjera të energjisë, ajo ka një sërë përparësish: energjia elektrike konvertohet lehtësisht në lloje të tjera të energjisë, efikasiteti i instalimeve elektrike është shumë më i lartë se efikasiteti i instalimeve që operojnë me lloje të tjera të energjisë, energjia elektrike është e lehtë për t'u transmetohet përmes telave tek konsumatori, energjia elektrike shpërndahet lehtësisht midis konsumatorëve. Automatizimi i proceseve të kontrollit të fluturimit të çdo anije kozmike (SC) është i paimagjinueshëm pa energji elektrike. Energjia elektrike përdoret për të drejtuar të gjithë elementët e pajisjeve dhe pajisjeve të anijes kozmike (grupi i shtytjes, kontrollet, sistemet e komunikimit, instrumentet, ngrohja, etj.). Sistemi i furnizimit me energji elektrike (PSS) i një anije kozmike është një nga sistemet më të rëndësishme që siguron funksionimin e anijes. Kërkesat kryesore për SES: furnizimi i nevojshëm me energji për të përfunduar të gjithë fluturimin, funksionimi i besueshëm në kushte pa peshë, besueshmëria e nevojshme e siguruar nga teprica (për sa i përket fuqisë) të burimit kryesor dhe tamponit, mungesa e emetimeve dhe konsumi i gazrat, aftësia për të vepruar në çdo pozicion në hapësirë, peshë minimale, kosto minimale. E gjithë energjia elektrike e nevojshme për të kryer programin e fluturimit (për funksionimin normal, si dhe për disa jonormale) duhet të jetë në bordin e anijes, pasi rimbushja e saj është e mundur vetëm për stacionet me njerëz. Besueshmëria e SES përcaktohet kryesisht nga 3

Shpikja ka të bëjë me fushën e energjisë hapësinore, në veçanti me sistemet e furnizimit me energji në bord për anijen kozmike (SC). Sipas shpikjes, sistemi i furnizimit me energji të një anije kozmike përbëhet nga një bateri diellore, një stabilizues tensioni, një bateri e ringarkueshme, një rregullator ekstrem i energjisë, ku stabilizuesi i tensionit të baterisë diellore dhe pajisja e shkarkimit të baterisë janë bërë në formë e inverterëve të urës me një transformator të përbashkët, ndërsa hyrja e ngarkuesit është e lidhur me mbështjelljen dalëse të transformatorit, pajisjet e fuqisë së ngarkesës me vlerat e tyre të tensionit të daljes AC ose DC lidhen me mbështjelljet e tjera të daljes së transformatorit, dhe një i pajisjeve të fuqisë së ngarkesës është i lidhur me stabilizuesin e baterisë diellore dhe pajisjen e shkarkimit të baterisë. Rezultati teknik është zgjerimi i aftësive të sistemit të furnizimit me energji të anijes kozmike, përmirësimi i cilësisë së tensionit të daljes, zvogëlimi i kostove të zhvillimit dhe prodhimit dhe zvogëlimi i kohës së zhvillimit të sistemit. 1 i sëmurë.

Vizatime për patentën RF 2396666

Shpikja e tanishme ka të bëjë me fushën e energjisë hapësinore, më konkretisht me sistemet e furnizimit me energji në bord (EPS) të anijes kozmike (SC).

Sistemet e furnizimit me energji të anijes kozmike janë gjerësisht të njohura, të përbëra nga një bateri diellore, një bateri e rikarikueshme, si dhe një grup pajisjesh elektronike që sigurojnë funksionimin e përbashkët të këtyre burimeve për ngarkesën e anijes kozmike, konvertimin e tensionit dhe stabilizimin.

Karakteristikat taktike dhe teknike të SEP, dhe për teknologjinë hapësinore më e rëndësishmja prej tyre është fuqia specifike, d.m.th. raporti i fuqisë së gjeneruar nga sistemi i furnizimit me energji ndaj masës së tij (Pud=Psep/Msep) varet kryesisht nga karakteristikat specifike të masës së burimeve aktuale të përdorura, por edhe në një masë të madhe nga diagrami strukturor i miratuar i PDS, i formuar. nga kompleksi i pajisjeve elektronike të PDS, i cili përcakton mënyrat e shfrytëzimit të burimeve dhe efikasitetin e përdorimit të potencialit të tyre.

Janë të njohura sistemet e furnizimit me energji të anijeve kozmike me diagrame strukturore që sigurojnë: stabilizimin e tensionit DC në ngarkesë (me një saktësi prej 0,5-1,0% të vlerës nominale), stabilizimin e tensionit në baterinë diellore, që siguron largimin e energjisë prej saj pranë Karakteristika e rrymës-tensionit të pikës optimale të funksionimit (karakteristikat volt-amper), dhe gjithashtu zbaton algoritme optimale të kontrollit për mënyrat e funksionimit të baterive të rikarikueshme, duke bërë të mundur sigurimin e parametrave më të lartë të mundshëm kapacitiv gjatë ciklimit afatgjatë të baterive në orbitë. Si shembull i sistemeve të tilla të furnizimit me energji elektrike, ne paraqesim projektin e një sistemi të furnizimit me energji elektrike për një anije kozmike të komunikimit gjeostacionar në artikullin A POWER, FOR SATELITE TELEKOMUNIKIMI. L.Croci, P.Galantini, C.Marana (Proceedings of the European Space Power Conference mbajtur në Graz, Austri, 23-27 gusht 1993 (ESA WPP-054, gusht 1993) PDS e propozuar me fuqi 5 kW, me një tension prej 42 V Efikasiteti i përdorimit të fuqisë së baterisë diellore është 97%, efikasiteti i përdorimit të kapacitetit të baterisë është 80% (në fund të jetëgjatësisë 15-vjeçare të anijes kozmike).

Diagrami strukturor i PDS parashikon ndarjen e baterisë diellore në 16 seksione, secila prej të cilave rregullohet nga stabilizuesi i tij i tensionit të shuntit, dhe daljet e seksioneve lidhen përmes diodave shkëputëse me një autobus të përbashkët të stabilizuar, i cili mban 42 V ± 1%. Stabilizuesit e shuntit mbajnë një tension prej 42 V në seksionet e baterisë diellore, dhe dizajni i baterisë diellore kryhet në mënyrë që në fund të 15 viteve pika optimale e funksionimit të karakteristikës së tensionit aktual të korrespondojë me këtë tension.

Shumica dërrmuese e sistemeve të huaja të furnizimit me energji dhe një numër i anijeve hapësinore vendase, të tilla si, për shembull, HS-702, A-2100 (SHBA), Spacebus-3000, 4000 (Evropa Perëndimore), Sesat, "Express-AM", "Yamal" (Rusi), etj.

Në artikullin "Kompleksi i instrumenteve të sistemeve të furnizimit me energji satelitore me rregullim ekstrem të fuqisë së baterisë diellore", autorët V.S. Kudryashov, M.V. Nesterishin, A.V. Zhikharev, V.O. Elman, A.S., vëllimi 47, prill 2004, nr. 4) jep një përshkrim të diagrami strukturor i një sistemi të transmetimit të energjisë me një rregullator ekstrem të fuqisë së baterisë diellore, tregon efektin e një rregullimi të tillë në satelitin e komunikimit gjeostacionar "Express-A", i cili, sipas rezultateve të matjeve të fluturimit, arriti në një rritje deri në 5%. në fuqinë e baterisë dalëse. Sipas skemës me një rregullator ekstrem të baterive diellore, bëhen sistemet e furnizimit me energji elektrike të shumë anijeve kozmike shtëpiake, si anija kozmike gjeostacionare "Gals", "Express", "Glonass-M" me orbitë të lartë, "Gonets" me orbitë të ulët. , etj.

Megjithë karakteristikat e larta taktike dhe teknike të arritura të SEP të anijeve kozmike moderne, ato kanë një pengesë të përbashkët - ato nuk janë universale, gjë që kufizon fushën e përdorimit të tyre.

Dihet se për të fuqizuar pajisje të ndryshme të një anijeje të veçantë, kërkohen disa vlerësime të tensionit të furnizimit, nga njësitë në dhjetëra e qindra volt, ndërsa në PDS të zbatuar formohet një autobus i vetëm i furnizimit me energji DC me një vlerësim, p.sh. , 27 V, ose 40 V, ose 70 B, ose 100 B.

Kur kaloni nga një vlerësim i tensionit të furnizimit të pajisjes në tjetrin, është e nevojshme të zhvillohet një sistem i ri i furnizimit me energji elektrike me një ridizajnim rrënjësor të burimeve aktuale - bateritë diellore dhe të rikarikueshme - dhe me kohë dhe kosto financiare përkatëse.

Kjo pengesë ndikon veçanërisht në krijimin e modifikimeve të reja të anijeve kozmike bazuar në versionin bazë, i cili është drejtimi kryesor në inxhinierinë moderne të anijeve kozmike.

Një tjetër disavantazh i sistemeve është imuniteti i ulët ndaj zhurmës i konsumatorëve të energjisë elektrike në bordin e anijes. Kjo shpjegohet me praninë e një lidhjeje galvanike midis autobusëve të fuqisë së pajisjeve dhe burimeve aktuale. Prandaj, gjatë luhatjeve të papritura të ngarkesës, për shembull, kur konsumatorët individualë janë të ndezur ose fikur, ndodhin luhatje të tensionit në autobusin e zakonshëm të daljes së sistemit të furnizimit me energji elektrike, të ashtuquajturat. proceset kalimtare të shkaktuara nga rritjet e tensionit në rezistencën e brendshme të burimeve të rrymës.

Propozohet një sistem furnizimi me energji elektrike me një diagram të ri strukturor, i cili eliminon disavantazhet e lartpërmendura të sistemeve të njohura të furnizimit me energji për anijet kozmike.

Zgjidhja teknike më e afërt me atë të propozuar është sistemi autonom i furnizimit me energji të anijes kozmike sipas patentës RF 2297706, i zgjedhur si prototip.

Prototipi ka të njëjtat disavantazhe si analogët e diskutuar më sipër.

Objektivi i shpikjes së propozuar është të zgjerojë aftësitë e sistemit të furnizimit me energji të anijes kozmike, të përmirësojë cilësinë e tensionit të daljes, të zvogëlojë kostot e zhvillimit dhe prodhimit dhe të zvogëlojë kohën e zhvillimit të sistemit.

Thelbi i shpikjes së pretenduar ilustrohet nga vizatimi.

Sistemi i furnizimit me energji përbëhet nga një bateri diellore 1, një bateri 2, një stabilizues i tensionit të baterisë diellore 3, një pajisje shkarkimi baterie 4, një karikues baterie 5, një rregullator ekstrem i fuqisë së baterisë diellore 6, i lidhur nga hyrjet e tij me pajisjet e shkarkimit 4 dhe karikuesi 5, dhe tek një sensor. rryma e baterisë diellore 7, dhe dalja është me një stabilizues të tensionit të baterisë diellore 3.

Stabilizuesi 3 dhe pajisja e shkarkimit 4 janë bërë në formën e inverterëve të urës. Përshkrimet e invertorëve të tillë të urave jepen, për shembull, në artikujt: "Konvertuesit e tensionit të frekuencës së lartë me ndërrim rezonant", autori A.V. Lukin (zh. ELECTROPITANIE, koleksioni shkencor dhe teknik numër 1, redaktuar nga Shoqata Yu.I. Konev. "Furnizimi me energji elektrike", M., 1993), Rregullatori i nxitjes së serisë së lidhur për rregullimin e tensionit DC me efikasitet të lartë, autor Arthur G. Birchenough (Memorandumi Teknik i NASA-s 2003-212514, Qendra Kërkimore e NASA Lewis, Cleveland, ON), si dhe në artikullin BLOCK DIAGRAM DHE ZGJIDHJE TË QARKUT PËR KOMPLESE AUTOMATIKE DHE STABILIZUESE OF SEP OF PASEALIZED GEOSTATIONARY SC ME GALVANICA IZOLIMI I PAJISJEVE NË BORD NGA SOLAR AND BATTERYA BATTERYA. Damar Kudrya B.C., shih "Sistemet elektronike dhe elektromekanike dhe pajisjet: Sht. punimet shkencore të KPS "Polyus". - Tomsk: MGP "RASKO" në shtëpinë botuese "Radio dhe Komunikim", 2001, 568 f.

Mbështjelljet e daljes 9, 10 të stabilizatorit dhe pajisjes së shkarkimit janë përkatësisht të lidhura me një transformator të përbashkët 8 si mbështjelljet kryesore të tij. Bateria diellore 1 lidhet me stabilizuesin 3 me autobusë plus dhe minus, dhe sensori i përmendur i rrymës 7 është i instaluar në njërin nga autobusët. Bateria 2 është e lidhur me pajisjen e shkarkimit me autobusë plus dhe minus. Ngarkuesi 5 lidhet me hyrjen e tij me mbështjelljen dytësore 11 të transformatorit 8 dhe me daljen e tij me autobusët pozitivë dhe negativë të baterisë 2.

Pajisjet e fuqisë 13 të ngarkesave 14 me vlerat e tyre të tensionit të daljes AC janë të lidhura me mbështjelljet dytësore 12 të transformatorit 8, dhe pajisjet e fuqisë 16 të ngarkesave 17 të DC janë të lidhura me mbështjelljet dytësore 15 të transformatorit 8 me vlerat e tyre të tensionit, një nga Pajisjet e fuqisë 18 të ngarkesave 19 të DC ose AC, të lidhura me mbështjelljen dytësore 20 të transformatorit 8, zgjidhen si kryesore dhe përdoren për të stabilizuar tensionin në mbështjelljen dytësore 20 të transformatorit 8. Për këtë qëllim , pajisja 18 lidhet me lidhje kthyese me stabilizuesin 3 dhe pajisjen e shkarkimit 4.

Formimi i një tensioni alternativ në mbështjelljen e daljes 9 të stabilizatorit 3 sigurohet nga qarku i tij i kontrollit 21, i cili, sipas një ligji të caktuar, hap transistorët 22, 23 dhe 24, 25, respektivisht në çifte.

Në mënyrë të ngjashme, një tension i alternuar gjenerohet në mbështjelljen e daljes së pajisjes 10-bit 4 nga qarku i tij i kontrollit prej 26 transistorëve 27, 28 dhe 29, 30, respektivisht.

Rregullatori ekstrem i fuqisë 6, duke marrë parasysh leximet e sensorit aktual 7 dhe tensionit në baterinë diellore 1, prodhon një sinjal korrigjues për të ndryshuar ligjin e hapjes së transistorëve të stabilizatorit 3 në mënyrë që të vendoset një tension në diellor bateri e barabartë me tensionin optimal të karakteristikës së tensionit aktual (karakteristika I-V) të baterisë diellore.

Sistemi i furnizimit me energji elektrike funksionon në mënyrat kryesore të mëposhtme.

1. Furnizimi me energji elektrike i ngarkesave nga një bateri diellore.

Kur fuqia e baterisë diellore tejkalon fuqinë totale të konsumuar nga ngarkesat, stabilizuesi i urës 3, duke përdorur reagimet e pajisjes 18 dhe stabilizatorit 3, në mbështjelljen dytësore 20 të transformatorit 8 mban një tension të qëndrueshëm në një nivel që siguron stabilitetin e kërkuar të tensionit në ngarkesën 19. Në të njëjtën kohë, në mbështjelljet dytësore 11, 12, 15 të transformatorit gjithashtu mbajnë një tension të qëndrueshëm alternativ, duke marrë parasysh raportet e transformimit të mbështjelljeve. Bateria 2 është plotësisht e ngarkuar. Karikuesi 5 dhe shkarkimi 4 janë fikur, rregullatori ekstrem 6 është i fikur.

2. Ngarkoni baterinë.

Kur bëhet e nevojshme të ngarkoni baterinë, karikuesi 5 gjeneron një sinjal për të ndezur ngarkesën dhe e siguron atë duke konvertuar rrymën alternative nga mbështjellja dytësore 11 e transformatorit 8 në rrymë direkte për të ngarkuar baterinë. Sinjali për të ndezur ngarkuesin 5 dërgohet gjithashtu në hyrjen e rregullatorit ekstrem 6, i cili ndez stabilizuesin 3 në modalitetin e kontrollit të energjisë ekstreme të baterisë diellore. Madhësia e rrymës së ngarkimit të baterisë përcaktohet nga diferenca midis fuqisë së baterisë diellore në pikën optimale të funksionimit të karakteristikave të saj aktuale të tensionit dhe fuqisë totale të ngarkesave. Pajisja e shkarkimit është e çaktivizuar.

3. Furnizimi me energji i ngarkesës nga bateria.

Kjo mënyrë formohet kur një anije kozmike hyn në hijen e Tokës ose Hënës, në situata të mundshme anormale me humbje të orientimit të paneleve diellore, ose kur anija kozmike lëshohet në orbitë kur panelet diellore janë palosur. Prodhimi i panelit diellor është zero dhe ngarkesa mundësohet nga shkarkimi i baterisë. Në këtë modalitet, stabilizimi i tensionit në mbështjelljen dytësore 20 të transformatorit 8 sigurohet nga një pajisje shkarkimi e ngjashme me modalitetin e parë, duke përdorur reagime nga pajisja 18 në pajisjen e shkarkimit. Stabilizuesi 3, rregullatori ekstrem 6, ngarkuesi 5 janë të çaktivizuar.

4. Ngarkesa mundësohet së bashku nga një bateri diellore dhe një bateri.

Modaliteti formohet kur nuk ka fuqi të mjaftueshme të baterisë diellore për të fuqizuar të gjithë konsumatorët e lidhur, për shembull, kur ngarkesat maksimale janë të ndezura, gjatë manovrave të anijes kozmike për korrigjimin e orbitës, gjatë hyrjeve dhe daljeve të anijes kozmike nga zonat hije të orbitës, etj.

Në këtë modalitet, stabilizuesi 3 nga rregullatori ekstrem 6, pas një sinjali nga pajisja e shkarkimit 4, ndizet në modalitetin e kontrollit të energjisë ekstreme të baterisë diellore 1 dhe fuqia që mungon për të fuqizuar ngarkesat shtohet duke shkarkuar bateria 2. Stabilizimi i tensionit në mbështjelljen dytësore 20 të transformatorit 8 sigurohet nga pajisja e shkarkimit 4 duke përdorur reagime nga pajisja 18 në pajisjen bit 4.

Sistemi i furnizimit me energji elektrike funksionon plotësisht automatikisht.

Sistemi i propozuar i furnizimit me energji të anijes kozmike ka përparësitë e mëposhtme mbi sistemet e njohura:

siguron në dalje normat e qëndrueshme të tensionit DC ose AC të kërkuara për të fuqizuar një sërë ngarkesash anijesh kozmike, gjë që zgjeron aftësitë e saj të aplikimit në anijet kozmike të klasave të ndryshme ose kur përmirëson pajisjet ekzistuese;

cilësi më e lartë e tensionit të furnizimit me ngarkesa për shkak të ndërhyrjeve të reduktuara, sepse autobusët e fuqisë së ngarkesës janë të izoluar në mënyrë galvanike (nëpërmjet një transformatori) nga autobusët e burimit aktual;

sigurohet një shkallë e lartë e unifikimit të sistemit dhe aftësia për ta përshtatur atë me ndryshimin e kushteve të përdorimit të llojeve të ndryshme të anijeve kozmike ose modifikimeve të tyre me modifikim minimal përsa i përket pajisjeve të fuqisë së ngarkesës, pa ndikuar në komponentët bazë të sistemit (solare dhe bateritë e baterive, stabilizuesit, ngarkuesit dhe pajisjet e shkarkimit),

ofron mundësinë e projektimit të pavarur dhe optimizimit të burimeve të rrymës sipas tensionit, zgjedhjes së madhësive standarde të baterive, gjeneratorëve të vetëm të baterive diellore, etj.;

Koha dhe kostot për zhvillimin dhe prodhimin e një sistemi furnizimi me energji elektrike janë zvogëluar.

Aktualisht në SHA "ISS" me emrin. M.F. Reshetnev", së bashku me një numër ndërmarrjesh të lidhura, po zhvillon sistemin e propozuar të furnizimit me energji elektrike, dhe prodhimi i komponentëve individualë laboratorikë të pajisjes është duke u zhvilluar. Mostrat e para të inverterit të urës arritën një efikasitet prej 95-96,5%.

Nga materialet e informacionit të patentës të njohura për aplikantin, nuk u gjet asnjë grup karakteristikash të ngjashme me grupin e veçorive të objektit të pretenduar.

KERKESE

Sistemi i furnizimit me energji të anijes kozmike, i përbërë nga një bateri diellore e lidhur me autobusët e saj plus dhe minus me një stabilizues të tensionit, një bateri e ringarkueshme e lidhur me autobusët e saj plus dhe minus në hyrjen dhe daljen e karikuesit, një rregullator ekstrem i energjisë së baterisë diellore i lidhur me hyrjet e tij me një sensor aktual, të instaluar në një nga autobusët midis baterisë diellore dhe stabilizatorit të tensionit, pajisjeve të shkarkimit dhe ngarkuesit të baterisë, dhe daljes - me stabilizuesin e tensionit të baterisë diellore, i karakterizuar në atë që tensioni stabilizuesi i baterisë diellore dhe pajisja e shkarkimit të baterisë janë bërë në formën e inverterëve të urës me një transformator të përbashkët, në këtë rast, hyrja e ngarkuesit lidhet me dredha-dredha dalëse të transformatorit dhe ngarkoni pajisjet e energjisë me Vlerësimet e tyre të tensionit të daljes AC ose DC janë të lidhura me mbështjelljet e tjera të daljes së transformatorit dhe një nga pajisjet e fuqisë së ngarkesës është e lidhur me stabilizuesin e baterisë diellore dhe pajisjen e shkarkimit të baterisë.

E drejta e autorit për ilustrim SPL

Misionet hapësinore që zgjasin disa dekada - ose edhe më gjatë - do të kërkojnë një gjeneratë të re burimesh energjie. Kolumnisti vendosi të kuptojë se çfarë opsionesh kanë dizajnerët.

Sistemi i energjisë është një komponent jetik i një anije kozmike. Këto sisteme duhet të jenë jashtëzakonisht të besueshme dhe të dizajnuara për të funksionuar në kushte të vështira.

Pajisjet moderne komplekse kërkojnë gjithnjë e më shumë energji - si duket e ardhmja e burimeve të tyre të energjisë?

Smartphone mesatar modern mezi mund të zgjasë një ditë me një karikim të vetëm. Dhe sonda Voyager, e nisur 38 vjet më parë, ende po transmeton sinjale në Tokë, pasi tashmë është larguar nga sistemi diellor.

Kompjuterët e Voyager janë të aftë të kryejnë 81 mijë operacione në sekondë - por procesori i smartfonit funksionon shtatë mijë herë më shpejt.

• Artikuj të tjerë në faqen e internetit të BBC Future në Rusisht

Kur dizajnoni një telefon, natyrisht, supozohet se ai do të rimbushet rregullisht dhe nuk ka gjasa të jetë disa milion kilometra nga priza më e afërt.

Nuk do të jetë e mundur të ngarkoni baterinë e një anije kozmike, e cila, sipas planit, duhet të jetë e vendosur njëqind milionë kilometra nga burimi aktual - duhet të jetë në gjendje të mbajë në bord bateri me kapacitet të mjaftueshëm për të funksionuar për dekada. , ose të prodhojë vetë energji elektrike.

Rezulton se zgjidhja e një problemi të tillë të projektimit është mjaft e vështirë.

Disa pajisje në bord kanë nevojë vetëm për energji elektrike herë pas here, por të tjerat duhet të funksionojnë gjatë gjithë kohës.

Marrësit dhe transmetuesit duhet të jenë gjithmonë të ndezur, dhe në një fluturim me pilot ose në një stacion hapësinor me pilot, gjithashtu edhe sistemet e mbështetjes së jetës dhe ndriçimit.

E drejta e autorit për ilustrim NASA Titulli i imazhit Motorët Voyager nuk janë më modernët, por ata kanë shërbyer me sukses për 38 vjet

Dr. Rao Surampudi drejton Programin e Teknologjive të Energjisë në Laboratorin e Propulsionit Jet në Institutin e Teknologjisë në Kaliforni në Shtetet e Bashkuara. Për më shumë se 30 vjet, ai ka zhvilluar sisteme furnizimi me energji elektrike për automjete të ndryshme të NASA-s.

Sistemi i energjisë zakonisht përbën rreth 30% të masës totale të një anije kozmike, tha ai. Ai zgjidh tre probleme kryesore:

• gjenerimi i fuqise

• ruajtjen e energjisë elektrike

• shpërndarjen e energjisë elektrike

Të gjitha këto pjesë të sistemit janë jetike për funksionimin e pajisjes. Ata duhet të peshojnë pak, të jenë të qëndrueshëm dhe të kenë një "dendësi energjie" të lartë - domethënë, të prodhojnë shumë energji nga një vëllim mjaft i vogël.

Për më tepër, ato duhet të jenë të besueshme, pasi dërgimi i një personi në hapësirë ​​për të riparuar prishjet është shumë jopraktike.

Sistemi duhet jo vetëm të gjenerojë energji të mjaftueshme për të gjitha nevojat, por edhe ta bëjë këtë gjatë gjithë fluturimit - i cili mund të zgjasë për dekada, dhe në të ardhmen, ndoshta edhe shekuj.

"Jeta e projektimit duhet të jetë e gjatë - nëse diçka prishet, nuk do të ketë njeri që ta rregullojë atë," thotë Surampudi. "Një fluturim drejt Jupiterit zgjat nga pesë deri në shtatë vjet, në Pluton - më shumë se 10 vjet dhe për t'u larguar nga dielli. sistem, zgjat nga 20 deri në 30 vjeç."

E drejta e autorit për ilustrim NASA Titulli i imazhit Misioni i devijimit të asteroidit të NASA-s do të përdorë një lloj të ri të energjisë diellore që është më efikase dhe më e qëndrueshme se paraardhësit e saj

Sistemet e fuqisë së një anije kozmike u nënshtrohen kushteve shumë specifike - ato duhet të qëndrojnë funksionale në mungesë të gravitetit, në vakum, nën ndikimin e rrezatimit shumë intensiv (që do të shkatërronte shumicën e pajisjeve elektronike konvencionale) dhe temperaturave ekstreme.

"Nëse zbarkoni në Venus, temperatura jashtë do të jetë 460 gradë," thotë specialisti. "Dhe kur të uleni në Jupiter, temperatura do të jetë minus 150."

Automjetet që shkojnë drejt qendrës së sistemit diellor nuk kanë mungesë të energjisë së mbledhur nga panelet e tyre fotovoltaike.

Këto panele mund të duken pak më ndryshe nga panelet diellore të instaluara në çatitë e ndërtesave të banimit, por ato funksionojnë me efikasitet shumë më të lartë.

Është shumë nxehtë pranë diellit dhe panelet fotovoltaike mund të mbinxehen. Për të shmangur këtë, panelet janë larguar nga Dielli.

Në orbitën planetare, panelet fotovoltaike janë më pak efikase: prodhojnë më pak energji, pasi herë pas here ato rrethohen nga Dielli nga vetë planeti. Në situata të tilla, nevojitet një sistem i besueshëm i ruajtjes së energjisë.

Zgjidhje atomike

Një sistem i tillë mund të ndërtohet në bazë të baterive nikel-hidrogjen që mund të përballojnë më shumë se 50 mijë cikle karikimi dhe të funksionojnë për më shumë se 15 vjet.

Ndryshe nga bateritë e zakonshme, të cilat nuk funksionojnë në hapësirë, këto bateri janë të mbyllura dhe mund të funksionojnë normalisht në vakum.

Ndërsa largoheni nga Dielli, niveli i rrezatimit diellor ulet natyrshëm: për Tokën është 1374 vat për metër katror, ​​për Jupiterin - 50 dhe për Plutonin - vetëm një vat për metër katror.

Prandaj, nëse pajisja fluturon përtej orbitës së Jupiterit, atëherë ajo përdor sisteme të energjisë atomike.

Më i zakonshmi prej tyre është gjeneratori termoelektrik i radioizotopit (RTG), i përdorur në sondat Rover Voyager, Cassini dhe Curiosity.

E drejta e autorit për ilustrim NASA Titulli i imazhit Një gjenerator i përmirësuar i radioizotopit Stirling po konsiderohet si një burim i mundshëm energjie për misionet me kohëzgjatje të gjatë.

Këto furnizime me energji elektrike nuk kanë pjesë lëvizëse. Ata prodhojnë energji nga prishja e izotopeve radioaktive si plutoniumi. Jeta e tyre e shërbimit tejkalon 30 vjet.

Nëse RTG-të nuk mund të përdoren (për shembull, nëse nevojitet një ekran që është shumë masiv për fluturim për të mbrojtur ekuipazhin nga rrezatimi), dhe panelet fotovoltaike nuk janë të përshtatshme sepse distanca nga dielli është shumë e madhe, atëherë mund të përdoren qelizat e karburantit. .

Qelizat e karburantit hidrogjen-oksigjen u përdorën në programet hapësinore amerikane Gemini dhe Apollo. Qeliza të tilla nuk mund të rimbushen, por ato lëshojnë shumë energji dhe nënprodukti i këtij procesi është uji, të cilin ekuipazhi mund ta pijë më pas.

NASA dhe Laboratori i Propulsionit Jet po punojnë për të krijuar sisteme më të fuqishme, më intensive dhe kompakte me energji, me jetëgjatësi të lartë funksionimi.

Por anijet e reja kozmike kanë nevojë për gjithnjë e më shumë energji: sistemet e tyre në bord po bëhen vazhdimisht më komplekse dhe konsumojnë shumë energji elektrike.

Për fluturime të gjata, mund të përdoret shtytje atomike-elektrike

Kjo është veçanërisht e vërtetë për anijet që përdorin një makinë elektrike - për shembull, shtytje jonike, e përdorur për herë të parë në sondën Deep Space 1 në 1998 dhe që atëherë u miratua gjerësisht.

Motorët elektrikë zakonisht funksionojnë duke lëshuar elektrikisht karburant me shpejtësi të lartë, por ka edhe nga ata që e përshpejtojnë automjetin përmes ndërveprimit elektrodinamik me fushat magnetike të planetëve.

Shumica e sistemeve të energjisë tokësore nuk janë në gjendje të funksionojnë në hapësirë. Prandaj, çdo qark i ri i nënshtrohet një sërë testesh serioze përpara se të instalohet në një anije kozmike.

Laboratorët e NASA-s rikrijojnë kushtet e vështira në të cilat do të duhet të funksionojë pajisja e re: ajo rrezatohet me rrezatim dhe i nënshtrohet ndryshimeve ekstreme të temperaturës.

Drejt kufijve të rinj

Është e mundur që fluturimet e ardhshme të përdorin gjeneratorë të përmirësuar të radioizotopit Stirling. Ata punojnë në një parim të ngjashëm me RTG-të, por janë shumë më efikasë.

Përveç kësaj, ato mund të bëhen shumë të vogla në madhësi - megjithëse kjo e bën dizajnin më të komplikuar.

Gjithashtu po krijohen bateri të reja për fluturimin e planifikuar të NASA-s drejt Evropës, një nga hënat e Jupiterit. Ata do të mund të funksionojnë në temperatura nga -80 në -100 gradë.

Dhe bateritë e reja litium-jon për të cilat projektuesit po punojnë aktualisht do të kenë dyfishin e kapacitetit të atyre aktuale. Me ndihmën e tyre, astronautët do të jenë në gjendje, për shembull, të kalojnë dy herë më shumë kohë në sipërfaqen hënore përpara se të kthehen në anije për t'u rimbushur.

E drejta e autorit për ilustrim SPL Titulli i imazhit Për të siguruar energji për vendbanime të tilla, me shumë mundësi do të kërkohen lloje të reja të karburantit.

Gjithashtu janë duke u projektuar panele të reja diellore që mund të mbledhin në mënyrë efektive energji në kushtet e dritës së ulët dhe temperaturave të ulëta - kjo do të lejojë pajisjet në panele fotovoltaike të fluturojnë më larg nga Dielli.

Në një fazë, NASA synon të krijojë një bazë të përhershme në Mars - dhe ndoshta në planetë më të largët.

Sistemet energjetike të vendbanimeve të tilla duhet të jenë shumë më të fuqishme se ato që përdoren aktualisht në hapësirë ​​dhe të projektuara për funksionim shumë më të gjatë.

Hëna ka shumë helium-3 - ky izotop është i rrallë në Tokë dhe është një lëndë djegëse ideale për termocentralet e shkrirjes. Megjithatë, ende nuk ka qenë e mundur të arrihet një stabilitet i mjaftueshëm i shkrirjes termonukleare në mënyrë që të përdoret ky burim energjie në anijen kozmike.

Përveç kësaj, reaktorët termonuklear që ekzistojnë sot zënë hapësirën e një hangari aeroplani dhe në këtë formë është e pamundur të përdoren për fluturime hapësinore.

A është e mundur të përdoren reaktorë bërthamorë konvencionalë - veçanërisht në automjetet me shtytje elektrike dhe në misionet e planifikuara në Hënë dhe Mars?

Në këtë rast, kolonia nuk do të duhet të mbajë një burim të veçantë të energjisë elektrike - reaktori i anijes mund të luajë rolin e tij.

Për fluturime të gjata, mund të përdoret shtytje atomike-elektrike.

"Misioni i Devijimit të Asteroidit kërkon panele të mëdha diellore për të siguruar energji të mjaftueshme elektrike për të manovruar rreth asteroidit," thotë Surampudi. "Aktualisht po shikojmë shtytje diellore-elektrike, por shtytja bërthamore-elektrike do të ishte më e lirë."

Megjithatë, nuk ka gjasa të shohim së shpejti anije kozmike me energji bërthamore.

"Kjo teknologji nuk është ende mjaft e pjekur. Ne duhet të jemi absolutisht të sigurt për sigurinë e saj përpara se të hedhim një pajisje të tillë në hapësirë," shpjegon specialisti.

Nevojiten testime të mëtejshme rigoroze për të siguruar që reaktori të përballojë ashpërsinë e fluturimit në hapësirë.

Të gjitha këto sisteme të avancuara energjetike do t'i lejojnë anijet kozmike të operojnë më gjatë dhe të fluturojnë në distanca më të gjata - por ato janë ende në fazat e hershme të zhvillimit.

Pasi testet të përfundojnë me sukses, sisteme të tilla do të bëhen një komponent i detyrueshëm i fluturimeve në Mars - dhe më gjerë.

• Mund ta lexoni në faqen e internetit.

Prezantimi

furnizimi me energji hapësira e baterisë diellore

Aktualisht, një nga prioritetet për zhvillimin strategjik të potencialit shkencor dhe teknik të republikës është krijimi i industrisë hapësinore. Për këtë qëllim, Agjencia Kombëtare e Hapësirës (Kazcosmos) u krijua në Kazakistan në 2007, aktivitetet e së cilës synojnë kryesisht zhvillimin dhe zbatimin e teknologjive hapësinore të synuara dhe zhvillimin e shkencës hapësinore në interes të zhvillimit socio-ekonomik të vendit. .

Kërkimi shkencor i hapësirës në Kazkosmos kryhet kryesisht në Qendrën Kombëtare për Kërkimin dhe Teknologjinë Hapësinore SHA (NTSKIT SHA), e cila përfshin katër institute kërkimore: Instituti Astrofizik me emrin. V.G. Fesenkova, Instituti i Jonosferës, Instituti i Kërkimeve Hapësinore, Instituti i Inxhinierisë dhe Teknologjisë Hapësinore. SHA "NTSKIT" ka një bazë të madhe eksperimentale: një flotë pajisjesh moderne matëse, vende testimi, observatorë, qendra shkencore për kryerjen e kërkimeve shkencore themelore dhe të aplikuara në fushën e veprimtarive hapësinore sipas prioriteteve të miratuara.

Shoqëria Aksionare "Qendra Kombëtare për Kërkime dhe Teknologji Hapësinore" SH.A. "NTSKIT" u organizua nëpërmjet riorganizimit të Ndërmarrjes Shtetërore Republikane me të drejtën e menaxhimit ekonomik "Qendra për Kërkime Astrofizike" dhe filialeve të saj në bazë të Dekretit të Qeverisë së Republika e Kazakistanit nr. 38, datë 22 janar 2008.

Lënda kryesore e veprimtarisë së shoqërisë aksionare është zbatimi i veprimtarive kërkimore, zhvillimore, prodhuese dhe ekonomike në fushën e kërkimit dhe teknologjisë hapësinore.

Një nga sistemet më të rëndësishme në bord të çdo anije kozmike, i cili kryesisht përcakton karakteristikat e tij të performancës, besueshmërinë, jetën e shërbimit dhe efikasitetin ekonomik, është sistemi i furnizimit me energji elektrike. Prandaj, problemet e zhvillimit, kërkimit dhe krijimit të sistemeve të furnizimit me energji elektrike për anijet kozmike janë të një rëndësie të madhe.

Automatizimi i proceseve të kontrollit të fluturimit të çdo anije kozmike (SC) është i paimagjinueshëm pa energji elektrike. Energjia elektrike përdoret për të drejtuar të gjithë elementët e pajisjeve dhe pajisjeve të anijes kozmike (grupi i shtytjes, kontrollet, sistemet e komunikimit, instrumentet, ngrohja, etj.).

Në përgjithësi, sistemi i furnizimit me energji gjeneron energji, e konverton dhe e rregullon atë, e ruan atë për periudha të kërkesës maksimale ose funksionimit në hije dhe e shpërndan atë në të gjithë anijen kozmike. Nënsistemi i furnizimit me energji mund të konvertojë dhe rregullojë tensionin ose të sigurojë një sërë nivelesh tensioni. Ai ndez dhe fik pajisjet shpesh dhe, për të përmirësuar besueshmërinë, mbron nga qarqet e shkurtra dhe izolon defektet. Dizajni i nënsistemit ndikohet nga rrezatimi kozmik, i cili shkakton degradim të paneleve diellore. Jeta e një baterie kimike shpesh kufizon jetën e një anije kozmike.

Problemet aktuale janë studimi i veçorive të funksionimit të burimeve të energjisë hapësinore. Studimi dhe eksplorimi i hapësirës së jashtme kërkon zhvillimin dhe krijimin e anijeve kozmike për qëllime të ndryshme. Aktualisht, anijet kozmike automatike pa pilot janë më të përdorurat për formimin e një sistemi global të komunikimit, televizionit, navigimit dhe gjeodezisë, transferimit të informacionit, studimit të kushteve të motit dhe burimeve natyrore të Tokës, si dhe eksplorimit të thellë të hapësirës. Për t'i krijuar ato, është e nevojshme të sigurohen kërkesa shumë të rrepta për saktësinë e orientimit të pajisjes në hapësirë ​​dhe korrigjimin e parametrave të orbitës, dhe kjo kërkon rritjen e furnizimit me energji të anijes kozmike.

1. Informacione të përgjithshme për SHA “NCIT”

Kryerja e punës kërkimore dhe zhvillimore për krijimin e harduerit dhe softuerit për sistemet e korrigjimit diferencial dhe pajisjet e navigimit të konsumatorit.

Modelimi i orientuar nga objekti dhe zhvillimi i softuerit dhe harduerit për një sistem modelimi 3D në shkallë të gjerë duke përdorur teknologjitë e navigimit satelitor dhe rreze lazer.

Zhvillimi i modeleve inxhinierike të një kompleksi pajisjesh shkencore për kryerjen e matjeve në bord dhe grumbullimin e informacionit shkencor të synuar dhe softuerit për funksionimin e tyre.

Krijimi i një programi shkencor, metodologjik dhe softuer për zgjidhjen e problemeve të analizës komplekse dhe parashikimit të zhvillimit të teknologjisë hapësinore në Republikën e Kazakistanit.

Krijimi i softuerit dhe modeleve të mbështetjes dhe simulimit matematikor të anijeve kozmike dhe nënsistemeve.

Zhvillimi i mostrave eksperimentale të pajisjeve, pajisjeve, përbërësve dhe nënsistemeve të mikrosatelitëve.

Krijimi i mbështetjes shkencore dhe metodologjike dhe bazës rregullatore dhe teknike për zgjidhjen e problemeve të rregullimit teknik.

Rregullimi i kërkesave për zhvillimin, projektimin, krijimin, funksionimin e teknologjisë hapësinore, duke siguruar sigurinë e saj, vlerësimin dhe konfirmimin e pajtueshmërisë.

Sipas Dekretit të Qeverisë Nr. 38, datë 22 janar 2008 “Për riorganizimin e Ndërmarrjes Shtetërore Republikane “Qendra për Kërkime Astrofizike” të Agjencisë Kombëtare të Hapësirës së Republikës së Kazakistanit dhe ndërmarrjeve shtetërore vartëse të saj”, RSE “Qendra për Astrofizikë Research” dhe filialet e tij “Instituti i Jonosferës”, “Instituti Astrofizik me emrin V.G. Fesenkov", "Instituti i Kërkimeve Hapësinore" u riorganizuan përmes bashkimit dhe shndërrimit në shoqërinë aksionare "Qendra Kombëtare për Kërkime dhe Teknologji Hapësinore" me pjesëmarrje 100% të shtetit në kapitalin e autorizuar.

Certifikata e regjistrimit shtetëror të SHA "NTSKIT" - Nr 93168-1910-AO, identifikimi nr. 080740009161, datë 16 korrik 2008, regjistruar në Departamentin e Drejtësisë të Almaty të Ministrisë së Drejtësisë së Republikës së Kazakistanit.

.2 Karakteristikat e përgjithshme të organizatës

Shoqëria Aksionare "Qendra Kombëtare për Kërkimin dhe Teknologjinë Hapësinore" është regjistruar më 16 korrik 2008.

Në periudhën nga 2004 deri më 15 korrik 2008, SHA NTsKIT ishte ligjërisht Ndërmarrja Shtetërore Republikane "Qendra për Kërkime Astrofizike" (me të drejtën e menaxhimit ekonomik), e cila u krijua në përputhje me Dekretin e Qeverisë së Republikës së Kazakistanit. datë 05.03.2004 Nr 280 “Lëshon disa ndërmarrje shtetërore republikane të Ministrisë së Arsimit dhe Shkencës të Republikës së Kazakistanit”. RSE u krijua në bazë të riorganizimit dhe bashkimit të ndërmarrjeve shtetërore republikane "Instituti i Kërkimeve Hapësinore", "Instituti i Jonosferës" dhe "Instituti Astrofizik me emrin V.G. Fesenkov”, të cilave iu dha statusi juridik i filialeve të ndërmarrjeve shtetërore.

Me Dekret të Qeverisë së Republikës së Kazakistanit, datë 29 maj 2007 Nr. 438 “Çështjet e Agjencisë Kombëtare të Hapësirës”, RSE “Qendra për Kërkime Astrofizike” (me të drejtën e menaxhimit ekonomik) u transferua në juridiksionin e Agjencia Kombëtare e Hapësirës së Republikës së Kazakistanit.

Instituti i Kërkimeve Hapësinore i Akademisë së Shkencave të SSR-së së Kazakistanit u organizua në përputhje me Rezolutën e Kabinetit të Ministrave të SSR-së së Kazakistanit Nr. 470 të 12 gushtit 1991. Themeluesi dhe drejtori i parë i Institutit është Laureat i Çmimit Shtetëror të BRSS, mbajtës i Urdhrit të Leninit, Flamurit të Kuq të Punës, "Parasat", akademik i Akademisë Kombëtare të Shkencave të Republikës së Kazakistanit Sultangazin Umirzak. Makhmutovich (1936 - 2005). Në janar 2011, Instituti mori emrin e Akademik U.M. Sulltangazina.

Objekti i veprimtarisë së Institutit ishte kryerja e kërkimeve themelore dhe të aplikuara në kuadrin e programeve dhe projekteve shtetërore, industrisë, ndërkombëtare, si dhe kryerja e punës me grante nga fondet vendase dhe të huaja në fushën e sensorit në distancë të Tokës (ERS), monitorimit të hapësirës. , modelimi i informacionit gjeografik dhe shkenca e materialeve hapësinore.

Instituti i Kërkimeve Hapësinore, si organizata mëmë, koordinoi kërkimin e instituteve të Akademisë Kombëtare të Shkencave të Republikës së Kazakistanit dhe organizatave të tjera departamentale në zhvillimin dhe zbatimin e të katër programeve kazakistane të kërkimit shkencor dhe eksperimenteve në bordin e Mir. kompleksi orbital me pjesëmarrjen e kozmonautit T.O. Aubakirov. (1991) dhe me pjesëmarrjen e kozmonautit T.A. Musabaev. - (1994, 1998), në bordin e Stacionit Ndërkombëtar Hapësinor - me pjesëmarrjen e kozmonautit T.A. Musabaev (2001).

Instituti i Kërkimeve Hapësinore me emrin akademik U.M. Sultangazina ishte pjesë e SHA NTsKIT si një person juridik i veçantë në statusin e një shoqërie me përgjegjësi të kufizuar filial.

Që nga viti 2014Instituti dhe aparati administrativ i SHA "NCIT" u bashkuan në një strukturë të vetme, duke ruajtur përbërjen e personelit dhe fushat e kërkimit.

1.3 Llojet e aktiviteteve të SHA "NCIT"

Koordinimi, mbështetja dhe zbatimi i aktiviteteve kërkimore. Hulumtimi themelor dhe i aplikuar i hapësirës

Formimi i drejtimeve dhe planeve kryesore për kërkimin shkencor, dërgimi i kërkimit shkencor të përfunduar në Agjencinë Kombëtare të Hapësirës së Republikës së Kazakistanit;

Dorëzimi në Agjencinë Kombëtare të Hapësirës të Republikës së Kazakistanit të konkluzioneve dhe rekomandimeve të bazuara në raportet vjetore të organizatave shkencore mbi aktivitetet shkencore dhe shkencore-teknike;

Mbështetja dhe zbatimi i projektimit eksperimental dhe aktiviteteve prodhuese dhe ekonomike

Krijimi i sistemeve të informacionit gjeografik bazuar në metodat e fotografimit të hapësirës ajrore;

Marrja, përpunimi, shpërndarja, shkëmbimi dhe shitja ekuivalente e të dhënave me sensorë në distancë të tokës nga hapësira;

Zhvillimi dhe funksionimi i aseteve hapësinore për qëllime të ndryshme, sistemet e komunikimit hapësinor, navigimi dhe sensori në distancë;

Ofrimi i shërbimeve inxhinierike dhe konsulente

Kryerja e hulumtimit të marketingut

Zbatimi i aktiviteteve inovative

Informimi për aktivitetet e Agjencisë Kombëtare të Hapësirës - Republika e Kazakistanit dhe promovimi i arritjeve shkencore

Propaganda e arritjeve të shkencës dhe teknologjive hapësinore, organizimi. Kryerja e kongreseve, sesioneve, konferencave, seminareve, takimeve, ekspozitave ndërkombëtare dhe republikane; publikimi i revistave shkencore, punimeve dhe informacionit në lidhje me aktivitetet e Agjencisë Kombëtare të Hapësirës së Republikës së Kazakistanit

Trajnimi i personelit shkencor të kualifikuar. Mbrojtja e Pronësisë Intelektuale

Zhvillimi i dokumentacionit rregullator dhe ligjor

Përbërja e personelit

Në total - 450 specialistë dhe shkencëtarë të kualifikuar.

Mes tyre janë 27 doktorë shkencash, 73 kandidatë të shkencave, 2 akademikë, 2 anëtarë korrespondues dhe 3 doktorë të doktoraturës.

Struktura qendrore

Departamenti i Remote Sensing

Fushat kryesore të kërkimit:

Zhvillimi i teknologjive për marrjen, arkivimin, përpunimin dhe shfaqjen e të dhënave të sensorit në distancë. Kryerja e kërkimeve shkencore themelore dhe të aplikuara në fushën e studimit të karakteristikave spektrale të objekteve në sipërfaqen e tokës, monitorimit hapësinor të tokës bujqësore dhe mjedisit, situatave emergjente (përmbytjet, përmbytjet, zjarret), interpretimi tematik i të dhënave satelitore të spektrit të ndryshëm, hapësinor. dhe rezolucionet e përkohshme të bazuara në analizën e serive të të dhënave afatgjata Sensimi në distancë dhe gjendja e sipërfaqes së tokës.

Kryerja e kërkimeve nën-satelitore. Krijimi i qendrave të situatës sektoriale dhe rajonale për monitorimin hapësinor të situatave emergjente.

Departamenti i Modelimit të Informacionit Gjeografik

Zhvillimi i modeleve numerike të transferimit të rrezatimit me valë të shkurtër dhe termik në atmosferë për korrigjimin e imazheve satelitore dhe llogaritjet e parametrave fizikë të atmosferës bazuar në informacionin satelitor.

Krijimi i modeleve të informacionit gjeografik të "analizës së rrezikut" për të përcaktuar shkallën e ndikimit të faktorëve natyrorë dhe të krijuar nga njeriu në zhvillimin e situatave emergjente në tubacionet kryesore.

Krijimi i metodave dhe teknologjive të automatizuara për fotogrametrinë dixhitale, metoda dhe algoritme llogaritëse për analizën interferometrike të të dhënave të sensorit në distancë.

Departamenti i Shkencës së Materialeve Hapësinore dhe Inxhinierisë së Instrumenteve

Krijimi i teknologjive për prodhimin e materialeve strukturore dhe funksionale për qëllime të hapësirës ajrore, si dhe produkteve të prodhuara prej tyre.

Zhvillimi i metodave cilësore, analitike dhe numerike për studimin e problemeve jo-stacionare në dinamikën e trupave qiellorë artificialë dhe natyrorë.

Zhvillimi i modeleve dhe metodave të reja matematikore për sigurimin e lëvizjes së programuar të anijes kozmike.

Departamenti i Informacionit dhe Mbështetjes Arsimore (Astana)

Organizimi i trajnimit të avancuar dhe rikualifikimit të specialistëve për industrinë hapësinore të Kazakistanit.

Qendra e Pritjes së Informacionit Hapësinor (Almaty) dhe Qendra Shkencore dhe Edukative për Monitorimin e Hapësirës për Përdorim Kolektive (Astana)

Marrja, arkivimi dhe përpunimi i rregullt i të dhënave të imazheve satelitore nga anija kozmike Aqua/MODIS, Terra/MODIS, SuomiNPP (SHBA).

Ka certifikim ndërkombëtar.

DTOO "II" (Instituti i Jonosferës)

Lënda e veprimtarisëDTOO "Instituti i Jonosferës" po kryen kërkime themelore, hulumtuese dhe të aplikuara në fushën e fizikës dhe gjeodinamikës diellore-tokësore: jonosfera dhe fusha gjeomagnetike, moti hapësinor, monitorimi i rrezatimit të hapësirës afër Tokës, monitorimi gjeodinamik dhe gjeofizik i hapësirës tokësore dhe gjeofizike. korja tokësore e Kazakistanit, krijimi i një sistemi parashikues të depozitave minerale, gjeodezisë dhe hartografisë.

DTOO "AFIF" (Instituti Astrofizik me emrin Fesenkov)

DTOO "IKTT" (Instituti i Inxhinierisë dhe Teknologjisë Hapësinore)

Ortakëri me përgjegjësi të kufizuar "Instituti i Inxhinierisë dhe Teknologjisë Hapësinore"(më tej referuar si DTOO "Instituti i Inxhinierisë dhe Teknologjisë Hapësinore") u krijua me urdhër të Agjencisë Kombëtare të Hapësirës së Republikës së Kazakistanit Nr. 65/OD datë 17 gusht 2009.

DTOO "Instituti i Teknologjisë dhe Teknologjisë Hapësinore" u regjistrua më 23 dhjetor 2009. Themeluesi i vetëm i Institutit të Teknologjisë dhe Teknologjisë Hapësinore Ltd. është Shoqëria Aksionare e Qendrës Kombëtare për Kërkimin dhe Teknologjinë Hapësinore.

2. Informacion i përgjithshëm për furnizimin me energji të anijes kozmike

Gjeometria e anijes kozmike, dizajni, masa dhe jeta aktive përcaktohen kryesisht nga sistemi i furnizimit me energji të anijes. Sistemi i furnizimit me energji elektrike ose i referuar ndryshe si sistemi i furnizimit me energji elektrike (PSS) i anijes kozmike - sistemi i një anije kozmike që siguron energji për sistemet e tjera është një nga sistemet më të rëndësishme. Dështimi i sistemit të furnizimit me energji elektrike çon në dështimin e të gjithë pajisjes.

Sistemi i furnizimit me energji zakonisht përfshin: një burim primar dhe dytësor të energjisë elektrike, konvertues, karikues dhe automatizimin e kontrollit.

Burimet primare të energjisë

Gjeneratorë të ndryshëm të energjisë përdoren si burime parësore:

Panele diellore;

Burimet e rrymës kimike:

bateri;

qeliza galvanike;

qelizat e karburantit;

burimet e energjisë radioizotopike;

reaktorët bërthamorë.

Burimi parësor përfshin jo vetëm vetë gjeneratorin e energjisë elektrike, por edhe sistemet që i shërbejnë atij, për shembull, sistemi i orientimit të paneleve diellore.

Shpesh burimet e energjisë kombinohen, për shembull, një bateri diellore me një bateri kimike.

Qelizat e karburantit

Qelizat e karburantit kanë karakteristika të peshës dhe madhësisë së lartë dhe densitet të fuqisë në krahasim me një palë bateri diellore dhe një bateri kimike, janë rezistente ndaj mbingarkesave, kanë një tension të qëndrueshëm dhe janë të heshtur. Sidoqoftë, ato kërkojnë furnizim me karburant, kështu që ato përdoren në pajisje me një periudhë qëndrimi në hapësirë ​​nga disa ditë deri në 1-2 muaj.

Përdoren kryesisht qelizat e karburantit hidrogjen-oksigjen, pasi hidrogjeni siguron vlerën më të lartë kalorifike, dhe, përveç kësaj, uji i formuar si rezultat i reagimit mund të përdoret në anijen kozmike të drejtuar. Për të siguruar funksionimin normal të qelizave të karburantit, është e nevojshme të sigurohet heqja e ujit dhe nxehtësisë së krijuar si rezultat i reagimit. Një faktor tjetër kufizues është kostoja relativisht e lartë e hidrogjenit dhe oksigjenit të lëngët dhe vështirësia e ruajtjes së tyre.

Burimet e energjisë radioizotopike

Burimet e energjisë radioizotopike përdoren kryesisht në rastet e mëposhtme:

kohëzgjatja e gjatë e fluturimit;

misione në rajonet e jashtme të Sistemit Diellor, ku fluksi i rrezatimit diellor është i ulët;

Satelitët e zbulimit me radar të skanimit anësor nuk mund të përdorin panele diellore për shkak të orbitave të ulëta, por kanë një kërkesë të lartë energjie.

Automatizimi i sistemit të furnizimit me energji elektrike

Ai përfshin pajisje për kontrollin e funksionimit të termocentralit, si dhe monitorimin e parametrave të tij. Detyrat tipike janë: mbajtja e parametrave të sistemit brenda intervaleve të specifikuara: tensioni, temperatura, presioni, ndërrimi i mënyrave të funksionimit, për shembull, kalimi në një burim energjie rezervë; njohja e dështimit, mbrojtja emergjente e furnizimeve me energji elektrike, veçanërisht nga rryma; dërgimi i informacionit në lidhje me gjendjen e sistemit për telemetrinë dhe në konsolën e astronautëve. Në disa raste, është e mundur të kaloni nga kontrolli automatik në manual ose nga tastiera e astronautit ose me komanda nga qendra e kontrollit tokësor.

.1 Parimi dhe dizajni i funksionimit të baterive diellore

Bateria diellore bazohet në gjeneratorë të tensionit të përbërë nga qeliza diellore - pajisje për konvertimin e drejtpërdrejtë të energjisë së dritës diellore në energji elektrike. Veprimi i FEP bazohet në efektin e brendshëm fotoelektrik, d.m.th. në shfaqjen e EMF nën ndikimin e dritës së diellit.

Një konvertues fotovoltaik gjysmëpërçues (SPV) është një pajisje që konverton drejtpërdrejt energjinë e rrezatimit diellor në energji elektrike. Parimi i funksionimit të një qelize fotovoltaike bazohet në ndërveprimin e dritës së diellit me një kristal gjysmëpërçues, gjatë të cilit fotonet lëshojnë elektrone në kristal - bartës të ngarkesës elektrike. Rajonet me një fushë të fortë elektrike të krijuar posaçërisht nën ndikimin e të ashtuquajturit kryqëzim p-n kapin elektronet e lëshuara dhe i ndajnë ato në atë mënyrë që një rrymë dhe, në përputhje me rrethanat, fuqia elektrike të lindë në qarkun e ngarkesës.

Tani le ta shohim këtë proces në një mënyrë pak më të detajuar, ndonëse me thjeshtime të konsiderueshme. Le të fillojmë duke parë thithjen e dritës në metale dhe gjysmëpërçues të pastër. Kur një rrymë fotonesh godet sipërfaqen e një metali, disa nga fotonet reflektohen dhe pjesa e mbetur absorbohet nga metali. Energjia e pjesës së dytë të fotoneve rrit amplituda e dridhjeve të rrjetës dhe shpejtësinë e lëvizjes kaotike të elektroneve të lira. Nëse energjia e fotonit është mjaft e lartë, atëherë mund të jetë e mjaftueshme për të hequr një elektron nga metali, duke i dhënë atij një energji të barabartë ose më të madhe se funksioni i punës së metalit të dhënë. Ky është një efekt i jashtëm fotoelektrik. Me një energji më të ulët të fotonit, energjia e tij në fund të fundit shkon tërësisht në ngrohjen e metalit.

Një pamje tjetër vërehet kur gjysmëpërçuesit ekspozohen ndaj një fluksi fotoni. Ndryshe nga metalet, gjysmëpërçuesit kristalorë në formën e tyre të pastër (pa papastërti), nëse nuk ndikohen nga ndonjë faktor i jashtëm (temperatura, fusha elektrike, rrezatimi i dritës, etj.), nuk kanë elektrone të lira të shkëputura nga atomet e rrjetës kristalore të gjysmëpërçuesi

Oriz. 2.1 - Thithja e dritës në metale dhe gjysmëpërçues: 1 - brez i mbushur (valencë), 2 - boshllëk brezi, 3 - brezi përcjellës, 4 - elektron

Megjithatë, meqenëse materiali gjysmëpërçues është gjithmonë nën ndikimin e një farë temperature (më shpesh temperatura e dhomës), një pjesë e vogël e elektroneve, për shkak të dridhjeve termike, mund të marrin energji të mjaftueshme për t'i ndarë ato nga atomet e tyre. Elektrone të tilla bëhen të lira dhe mund të marrin pjesë në transferimin e energjisë elektrike.

Një atom gjysmëpërçues që ka humbur një elektron fiton një ngarkesë pozitive të barabartë me ngarkesën e elektronit. Sidoqoftë, një vend në një atom që nuk është i zënë nga një elektron mund të zërë një elektron nga një atom fqinj. Në këtë rast, atomi i parë bëhet neutral, dhe fqinji bëhet i ngarkuar pozitivisht. Hapësira e zbrazur në një atom për shkak të formimit të një elektroni të lirë është e barabartë me një grimcë të ngarkuar pozitivisht të quajtur vrimë.

Energjia e zotëruar nga një elektron në një gjendje të lidhur me një atom shtrihet brenda brezit të mbushur (valencë). Energjia e një elektroni të lirë është relativisht e lartë dhe shtrihet në një brez më të lartë energjie - brezi i përcjelljes. Midis tyre shtrihet zona e ndaluar, d.m.th. një zonë me vlera të tilla energjetike që elektronet e një materiali gjysmëpërçues të caktuar nuk mund të kenë as në gjendje të lidhur as në gjendje të lirë. Hendeku i brezit për shumicën e gjysmëpërçuesve qëndron në intervalin 0,1 - 1,5 eV. Për vlerat e boshllëkut të brezit më të madh se 2.0 eV, kemi të bëjmë me dielektrikë.

Nëse energjia e fotonit është e barabartë ose e tejkalon hendekun e brezit, atëherë njëri prej elektroneve ndahet nga atomi i tij dhe transferohet nga brezi i valencës në brezin e përcjelljes.

Një rritje në përqendrimin e elektroneve dhe vrimave çon në një rritje të përçueshmërisë së gjysmëpërçuesit. Përçueshmëria aktuale në një gjysmëpërçues të pastër me një kristal që lind nën ndikimin e faktorëve të jashtëm quhet përçueshmëri e brendshme. Me zhdukjen e ndikimeve të jashtme, çiftet e lira elektron-vrima rikombinohen me njëra-tjetrën dhe përçueshmëria e brendshme e gjysmëpërçuesit priret në zero. Nuk ka gjysmëpërçues idealisht të pastër që kanë vetëm përçueshmërinë e tyre. Në mënyrë tipike, një gjysmëpërçues ka përçueshmëri elektronike (n-lloji) ose vrima (lloj p).

Lloji i përçueshmërisë përcaktohet nga valenca e atomeve të gjysmëpërçuesit dhe valenca e atomeve të papastërtisë aktive të ngulitur në rrjetën e tij kristalore. Për shembull, për silikonin (grupi IV i Tabelës Periodike të Mendelejevit), papastërtitë aktive janë bor, alumin, galium, indium, talium (grupi III) ose fosfor, arseniku, antimoni, bismut (grupi V). Rrjeta e kristalit të silikonit ka një formë në të cilën çdo atom silikoni i vendosur në një vend rrjetë lidhet me katër atome të tjera të afërta të silikonit nëpërmjet të ashtuquajturave lidhje kovalente ose çift-elektronike.

Elementet e grupit V (dhuruesit), të ngulitur në vendet e rrjetës së kristalit të silikonit, kanë lidhje kovalente midis katër elektroneve të tyre dhe katër elektroneve të atomeve fqinje të silikonit, dhe elektroni i pestë mund të çlirohet lehtësisht. Elementet e grupit III (pranuesit), të ngulitur në vendet e rrjetës së kristalit të silikonit, tërheqin një elektron nga një prej atomeve fqinje të silikonit për të formuar katër lidhje kovalente, duke formuar kështu një vrimë. Ky atom, nga ana tjetër, mund të tërheqë një elektron nga një nga atomet fqinje të silikonit, etj.

Një qelizë diellore është një fotocelë gjysmëpërçuese me një shtresë porta, funksionimi i së cilës bazohet në efektin fotoelektrik që sapo u diskutua. Pra, mekanizmi i funksionimit të FEP është si më poshtë (Figura 2.2).

Një kristal FEP përbëhet nga rajone p- dhe n, të cilat kanë respektivisht përçueshmëri të vrimave dhe elektroneve. Ndërmjet këtyre rajoneve formohet një kryqëzim p-n (shtresa penguese). Trashësia e saj është 10-4 - 10-6 cm.

Meqenëse ka më shumë elektrone në njërën anë të kryqëzimit pn dhe vrima në anën tjetër, secili prej këtyre bartësve të lirë të rrymës do të priret të shpërndahet në atë pjesë të qelizës diellore ku nuk ka mjaft prej tyre. Si rezultat, vendoset një ekuilibër dinamik i ngarkesave në kryqëzimin p-n në errësirë ​​dhe formohen dy shtresa ngarkesash hapësinore, me ngarkesa negative që formohen në anën e rajonit p dhe ngarkesa pozitive në anën e rajonit n.

Barriera potenciale e vendosur (ose diferenca e potencialit të kontaktit) do të parandalojë vetë-përhapjen e mëtejshme të elektroneve dhe vrimave përmes kryqëzimit p-n. Diferenca e potencialit të kontaktit Uк drejtohet nga rajoni n në rajonin p. Kalimi i elektroneve nga rajoni n në rajonin p kërkon shpenzimin e punës Uк · e, e cila kthehet në energji potenciale të elektroneve.

Për këtë arsye, të gjitha nivelet e energjisë në rajonin p janë ngritur në raport me nivelet e energjisë në rajonin n nga vlera e pengesës së mundshme Uk · e. Në figurë, lëvizja lart përgjatë boshtit të ordinatave korrespondon me një rritje në energjinë e elektroneve dhe një rënie në energjinë e vrimave.

Oriz. 2.2 - Parimi i funksionimit të qelizave diellore (elektronet tregohen me pika, vrimat tregohen me rrathë)

Pra, barriera e mundshme është një pengesë për transportuesit e shumicës (në drejtimin përpara), por nuk paraqet ndonjë rezistencë për transportuesit e pakicës (në drejtim të kundërt).

Nën ndikimin e dritës së diellit (fotonet e një energjie të caktuar), atomet e gjysmëpërçuesit do të ngacmohen, dhe çifte shtesë (të tepërta) elektron-vrima do të shfaqen në kristal në të dy rajonet p- dhe n (Figura 2.2, b. ). Prania e një pengese potenciale në kryqëzimin p-n shkakton ndarjen e bartësve shtesë të pakicës (ngarkesave) në mënyrë që elektronet e tepërta të grumbullohen në rajonin n dhe vrimat e tepërta në rajonin p, të cilat nuk kishin kohë për t'u rikombinuar para tyre. afrohen në kryqëzimin p-n. Në këtë rast, do të ndodhë kompensimi i pjesshëm i ngarkesës hapësinore në kryqëzimin p-n dhe fusha elektrike e krijuar prej tyre, e drejtuar kundër ndryshimit të potencialit të kontaktit, do të rritet, gjë që së bashku çon në një ulje të pengesës së mundshme.

Si rezultat, një ndryshim potencial U do të vendoset midis elektrodave f , e cila është në thelb një foto-emf. Nëse një ngarkesë elektrike e jashtme përfshihet në qarkun PV, atëherë një rrymë elektrike do të rrjedhë në të - një rrjedhë elektronesh nga rajoni n në rajonin p, ku ato rikombinohen me vrima. Karakteristikat volt-amper dhe volt-fuqi të qelizës diellore janë paraqitur në figurën 2.3, nga e cila është e qartë se për të nxjerrë fuqinë maksimale elektrike nga qeliza diellore, është e nevojshme të sigurohet funksionimi i saj në një gamë mjaft të ngushtë. Tensionet e daljes (0,35 - 0,45 V).

Pesha 1 m 2SB 6...10 kg, nga të cilat 40% është masa e FEP. Nga fotocelat, madhësia mesatare e të cilave nuk është më shumë se 20 mm, gjeneratorët e tensionit thirren duke i lidhur ato në seri me vlerën e kërkuar të tensionit, për shembull, në një vlerë nominale prej 27 V.

Oriz. 2.3 - Varësia e tensionit dhe fuqisë specifike nga dendësia e rrymës PV

Gjeneratorët e tensionit, me dimensione të përgjithshme prej përafërsisht 100 x 150 mm, montohen në panelet diellore dhe lidhen në seri për të marrë fuqinë e nevojshme në daljen e sistemit të energjisë diellore.

Përveç qelizave diellore të silikonit, të cilat përdoren ende në shumicën e CEC-ve diellore, qelizat diellore të bazuara në arsenidin e galiumit dhe sulfidin e kadmiumit janë me interes më të madh. Ata kanë një temperaturë më të lartë funksionimi se qelizat diellore të silikonit (dhe qelizat diellore të bazuara në arsenidin e galiumit kanë një efikasitet më të lartë teorik dhe të arritur praktikisht). Duhet të theksohet se me rritjen e hendekut të brezit të gjysmëpërçuesit, rritet tensioni i qarkut të hapur dhe efikasiteti teorik i një qelize diellore bazuar në të. Sidoqoftë, kur hendeku i brezit është më shumë se 1.5 eV, efikasiteti i qelizës diellore fillon të ulet, pasi një pjesë në rritje e fotoneve nuk mund të formojnë një çift elektron-vrima. Kështu, ekziston një hendek optimal brezi (1,4 - 1,5 eV), në të cilin efikasiteti i qelizës diellore arrin vlerën maksimale të mundshme.

3. Termocentralet elektrokimike hapësinore

Një burim i rrymës elektrokimike (ECS) është baza e çdo CEU elektrokimike. Ai përfshin elektroda, të cilat zakonisht janë substanca aktive, një elektrolit, një ndarës dhe një strukturë të jashtme (enë). Një tretësirë ​​ujore e alkalit KOH zakonisht përdoret si elektrolit për ECHIT që përdoret në anijen kozmike.

Le të shqyrtojmë një diagram dhe dizajn të thjeshtuar të një ECHIT argjend-zink (Figura 3.1). Elektroda pozitive është një përcjellës i rrymës me rrjetë teli, mbi të cilin shtypet argjendi metalik pluhur, më pas sinterohet në një furrë në një temperaturë prej afërsisht 400°C, gjë që i jep elektrodës forcën dhe porozitetin e nevojshëm. Elektroda negative është një masë e shtypur në rrjetën e përcjellësit aktual, e përbërë nga oksid zinku (70 - 75%) dhe pluhur zinku (25 - 30%).

Në elektrodën negative (Zn), agjenti oksidues i substancës aktive reagon ndaj hidroksidit të zinkut Zn(OH) 2, dhe në pozitive (AgO) - reagimi i reduktimit të substancës aktive në argjend të pastër. Energjia elektrike lëshohet në qarkun e jashtëm në formën e një rryme elektronesh. Në elektrolit, qarku elektrik mbyllet nga rrjedha e joneve OHˉ nga elektroda pozitive në negative. Ndarësi është i nevojshëm kryesisht për të parandaluar kontaktin (dhe rrjedhimisht qarkun e shkurtër) të elektrodave. Përveç kësaj, ai redukton vetë-shkarkimin e ECHI dhe kërkohet të sigurojë funksionimin e tij të kthyeshëm gjatë shumë cikleve ngarkim-shkarkim.

Oriz. 3.1 Parimi i funksionimit të ECHIT argjend-zink:

Elektroda pozitive (AgO), 2 - ngarkesa elektrike,

Elektroda negative (Zn), 4 - enë, 5 - ndarës

Kjo e fundit është për faktin se me ndarje të pamjaftueshme, zgjidhjet koloidale të oksideve të argjendit që arrijnë në elektrodën negative reduktohen në mënyrë katodike në formën e fijeve të holla argjendi të drejtuara drejt elektrodës pozitive, dhe jonet e zinkut gjithashtu reduktohen në formën e fijeve që rriten drejt. anoda. E gjithë kjo mund të çojë në një qark të shkurtër të elektrodave në ciklet e para të funksionimit.

Ndarësi (ndarësi) më i përshtatshëm për ECIT argjend-zink është një shtresë celuloze të hidratuar (celofani), e cila, duke u fryrë në elektrolit, kompakton montimin, gjë që parandalon shkrirjen e elektrodave të zinkut, si dhe mbirjen e gjilpërës. kristalet e argjendit dhe zinkut (dendrite). Një enë argjendi-zink ECHIT është zakonisht prej plastike (rrëshirë poliamide ose polistiren) dhe ka një formë drejtkëndore. Për llojet e tjera të ECHIT, enët mund të bëhen, për shembull, prej hekuri të nikeluar. Gjatë ngarkimit të ECHIT, zinku dhe oksidi i argjendit u reduktuan në elektroda.

Pra, shkarkimi ECHIT është procesi i lëshimit të energjisë elektrike në një qark të jashtëm, dhe ngarkesa ECHIT është procesi i transmetimit të energjisë elektrike në të nga jashtë për të rivendosur substancat origjinale nga produktet e reaksionit. Sipas natyrës së punës së tyre, ECHIT-et ndahen në qeliza galvanike (burime primare të rrymës), të cilat lejojnë përdorimin vetëm një herë të substancave aktive, dhe bateri elektrike (burime të rrymës dytësore), të cilat lejojnë përdorimin e përsëritur të substancave aktive për shkak të mundësia e rikuperimit të tyre duke ngarkuar nga një burim i jashtëm i energjisë elektrike.

CEU-të e bazuara në ECHIT përdorin bateri elektrike me mënyra shkarkimi të disponueshme ose të ripërdorshme, si dhe qeliza karburanti hidrogjen-oksigjen.

3.1 Burimet e rrymës kimike

Forca elektromotore (EMF) e një burimi kimik është ndryshimi në potencialet e tij të elektrodës kur qarku i jashtëm është i hapur:

Ku Dhe - përkatësisht potencialet e elektrodave pozitive dhe negative.

Rezistenca totale e brendshme R e një burimi kimik (rezistenca ndaj rrymës konstante) përbëhet nga rezistenca omike dhe rezistenca e polarizimit :

Ku - EMF e polarizimit; - fuqia e rrymës së shkarkimit.

Rezistenca e polarizimit të shkaktuara nga ndryshimet në potencialet e elektrodës Dhe kur rrjedh rryma dhe varet nga shkalla e ngarkesës, forca e rrymës së shkarkimit, përbërja e elektrodave dhe pastërtia e elektrolitit.

;

,

Ku Dhe Dhe

.

Kapaciteti i shkarkimit Q (Ah) i një burimi kimik është sasia e energjisë elektrike të lëshuar nga burimi gjatë shkarkimit në një temperaturë të caktuar të elektrolitit, presionin e ambientit, rrymën e shkarkimit dhe tensionin përfundimtar të shkarkimit:

,

dhe në rastin e përgjithshëm, me një rrymë konstante gjatë shkarkimit

Ku - vlera aktuale e rrymës së shkarkimit, A; - koha e shkarkimit, h.

,

Ku Dhe

.

Si burime të rrymës kimike konsiderohen bateritë argjend-zink, kadmium-nikel dhe nikel-hidrogjen.

3.2 Bateritë argjend-zink

Bateritë argjend-zink, për shkak të masës dhe vëllimit të tyre më të ulët me të njëjtin kapacitet dhe rezistencë të brendshme më të ulët në një tension të caktuar, janë bërë të përhapura në pajisjet elektrike hapësinore. Substanca aktive e elektrodës pozitive të baterisë është oksidi i argjendit AgO, dhe pllaka negative është zinku metalik. Si elektrolit përdoret një tretësirë ​​ujore e alkalit KOH me densitet 1,46 g/cm. 3.

Bateria ngarkohet dhe shkarkohet në dy faza. Gjatë shkarkimit në të dy fazat, një reaksion oksidimi i zinkut ndodh në elektrodën negative

2OH ˉ shkarkimi → ZnO + H 2O+2e.

Në elektrodën pozitive, një reagim i reduktimit të argjendit ndodh në dy hapa. Në fazën e parë, oksidi dyvalent i argjendit reduktohet në njëvalent:

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

Emf i baterisë është 1.82.. 1.86 V. Në fazën e dytë, kur bateria shkarkohet me afërsisht 30%, oksidi monovalent i argjendit reduktohet në argjend metalik:

2O+2e+H 2O shkarkimi → 2Ag + 2OH ˉ.

Emf i baterisë në momentin e kalimit nga faza e parë e shkarkimit në të dytën zvogëlohet në 1.52.. 1.56 V. Si rezultat, kurba 2 e ndryshimit të emf gjatë shkarkimit me një rrymë nominale (Figura 3.2) ka një kërcim karakteristik. Me shkarkim të mëtejshëm, emf i baterisë mbetet konstant derisa bateria të shkarkohet plotësisht. Gjatë karikimit, reagimi vazhdon në dy hapa. Një rritje e tensionit dhe EMF ndodh kur bateria është afërsisht 30% e ngarkuar (kurba 1) Në këtë gjendje, sipërfaqja e elektrodës është e mbuluar me oksid argjendi dyvalent.

Oriz. 3.2 - EMF i baterisë gjatë karikimit (1) dhe shkarkimit (2)

Në fund të ngarkesës, kur ndalon oksidimi i argjendit nga njëvalent në dyvalent në të gjithë trashësinë e elektrodës, lëshimi i oksigjenit fillon sipas ekuacionit.

OHˉ shkarkimi → 2H 2O+4e+O 2

Në këtë rast, emf i baterisë rritet me 0,2...0,3 V (shih Figurën 5.1, seksioni me pika në kurbën 1). Oksigjeni i çliruar gjatë rikarikimit përshpejton procesin e shkatërrimit të parametrave të celofanit të baterisë dhe shfaqjen e qarqeve të shkurtra të brendshme.

Gjatë procesit të karikimit, i gjithë oksidi i zinkut mund të reduktohet në metal zink. Gjatë rimbushjes, oksidi i zinkut të elektrolitit restaurohet, i vendosur në poret e elektrodës, dhe më pas në ndarësit e pllakave negative, roli i të cilave luhet nga disa shtresa të filmit celofani. Zinku lirohet në formën e kristaleve që rriten drejt elektrodës pozitive, duke formuar një dendrit zinku. Kristale të tilla mund të shpojnë filmat e celofanit dhe të shkaktojnë qarqe të shkurtra të elektrodave. Dendritet e zinkut nuk pësojnë reaksione të kundërta. Prandaj, edhe mbingarkesat afatshkurtra janë të rrezikshme.

3.3 Bateri nikel-kadmiumi

Substanca aktive e elektrodës negative në një bateri nikel-kadmiumi është metali kadmium. Elektroliti në bateri është një tretësirë ​​ujore e kaliumit kaustik KOH me një densitet prej 1,18 ... 1,40 g/cm 3.

Bateria nikel-kadmium përdor një reaksion redoks midis kadmiumit dhe hidratit të oksidit të nikelit:

2Ni(OH) 3→ Cd(OH) 2+ 2Ni(OH) 2

Në mënyrë të thjeshtuar, reaksioni kimik në elektroda mund të shkruhet si më poshtë. Në elektrodën negative gjatë shkarkimit, ndodh oksidimi i kadmiumit:

2e → Cd ++

Jonet e kadmiumit lidhen me jonet hidroksil të alkalit, duke formuar hidrat kadmiumi:

2e + 2OH ˉ shkarkimi → Cd(OH) 2.

Në elektrodën pozitive, gjatë shkarkimit, nikeli reduktohet nga trevalent në dyvalent:

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

Thjeshtimi është se përbërja e hidroksidit nuk korrespondon saktësisht me formulat e tyre. Kripërat e kadmiumit dhe nikelit janë pak të tretshme në ujë, kështu që përqendrimi i joneve Cd ++, Ni ++, Ni +++përcaktohet nga përqendrimi i KOH, nga i cili në mënyrë indirekte varet vlera e emf-së së baterisë në elektrolit.

Forca elektromotore e një baterie të sapo ngarkuar është 1,45 V. Brenda disa ditësh pas përfundimit të karikimit, EMF zvogëlohet në 1,36 V.

3.4 Bateritë nikel-hidrogjen

Bateritë e rikarikueshme me nikel-hidrogjen (HBAB), që kanë besueshmëri të lartë, jetë të gjatë shërbimi dhe energji specifike, si dhe tregues të shkëlqyer të performancës, do të gjejnë aplikim të gjerë në anijen kozmike në vend të baterive nikel-kadmium.

Për të operuar një LVAB në orbitën e ulët të Tokës (LEO), kërkohet një burim prej rreth 30 mijë ciklesh gjatë pesë viteve. Përdorimi i baterive në LEO me një thellësi të ulët shkarkimi (DOD) çon në një ulje përkatëse të energjisë specifike të garantuar (30 mijë cikle mund të arrihen me një DOD prej 40%). Tre vjet çiklizëm të vazhdueshëm në modalitetin LEO në GR = 30% e dymbëdhjetë NVAB-ve standarde (RNH-30-1) me një kapacitet prej 30 Ah treguan se të gjitha NVAB-të funksionuan në mënyrë të qëndrueshme për 14,600 cikle.

Niveli i arritur i energjisë specifike për NVAB në kushtet e orbitës afër Tokës është 40 Wh/kg në një thellësi shkarkimi 100%, burimi në 30% GR është 30 mijë cikle.

4/ Përzgjedhja e parametrave për panelet diellore dhe ruajtjen e buferit

Të dhënat fillestare:

Masa kufizuese e anijes kozmike - MP = deri në 15 kg;

Lartësia e orbitës rrethore është h = 450 km;

Masa e sistemit të synuar nuk është më shumë se 0,5 kg;

Frekuenca e transmetimit - 24 GHz;

Konsumi i tensionit - 3,3 - 3,6 V;

Konsumi minimal i energjisë i transmetuesit është 300 mW;

Konsumi i fuqisë së motorit plazma-jon - 155 W;

Periudha e ekzistencës aktive është 2-3 vjet.

4.1 Llogaritja e parametrave të ruajtjes së buferit

Llogaritja e parametrave të pajisjes së ruajtjes së tamponit (BN) nga bateritë e rikarikueshme dhe përcaktimi i përbërjes së tyre kryhet në bazë të kufizimeve të vendosura për bateritë për sa i përket rrymave të karikimit dhe shkarkimit, kapacitetit integral të shkarkimit, thellësive të shkarkimit të vetëm, besueshmërisë, funksionimit të temperaturës. kushtet etj.

Gjatë llogaritjes së parametrave të baterive nikel-hidrogjen, ne do të përdorim karakteristikat dhe formulat e mëposhtme [“Dizajni i anijes automatike” nga autorët: D.I. Kozlov, G.N. Anshakov, V.F. Agarkov, Yu.G. Antonov § 7.5], si dhe karakteristikat teknike të AB HB-50 Burimi NIAI, informacioni për të cilin është marrë nga faqja [#"justify">Forca elektromotore e një baterie të sapo ngarkuar është 1.45 V. Brenda disa ditësh pas në fund të karikimit, emf zvogëlohet deri në 1.36 V.

· rryma e karikimit deri në 30 A;

· fuqia e shkarkimit të rrymës 12 - 50 A në gjendje të qëndrueshme dhe deri në 120 A në modalitetin pulsues deri në 1 minutë;

· thellësia maksimale e shkarkimit deri në 54Ah;

· Kur përdorni bateritë (veçanërisht në modalitetet e çiklizmit me rryma të larta ngarkimi dhe shkarkimi), është e nevojshme të sigurohen kushtet termike të funksionimit të baterive në intervalin 10...30°C. Për këtë qëllim, është e nevojshme të sigurohet instalimi i baterive në një ndarje të mbyllur të anijes kozmike dhe të sigurohet ftohja e ajrit për secilën njësi.

Formulat e përdorura për llogaritjen e parametrave të baterive nikel-kadmium:

Tensioni i burimeve kimike të energjisë elektrike ndryshon nga EMF nga vlera e rënies së tensionit në qarkun e brendshëm, i cili përcaktohet nga rezistenca totale e brendshme dhe rryma rrjedhëse:

, (1)

, (2)

Ku Dhe - tensionet e shkarkimit dhe ngarkimit në burim, përkatësisht; Dhe - fuqia e rrymave të shkarkimit dhe ngarkesës, përkatësisht.

Për qelizat galvanike të përdorimit të disponueshëm, voltazhi përcaktohet si shkarkim .

Kapaciteti i shkarkimit Q (Ah) i një burimi kimik është sasia e energjisë elektrike të furnizuar nga burimi gjatë shkarkimit në një temperaturë të caktuar të elektrolitit, presionin e ambientit, rrymën e shkarkimit dhe tensionin përfundimtar të shkarkimit:

, (3)

Kapaciteti i vlerësuar i një burimi të rrymës kimike është kapaciteti që burimi duhet të japë në kushtet e funksionimit të përcaktuara nga kushtet teknike. Për bateritë KA, rryma nominale dhe e shkarkimit më së shpeshti merret si rryma e mënyrave të shkarkimit një ose dy ose 10 orë.

Vetë-shkarkimi është një humbje e padobishme e kapacitetit nga një burim kimik kur qarku i jashtëm është i hapur. Në mënyrë tipike, vetë shkarkimi shprehet si % në ditë magazinimi:

(4)

Ku Dhe - kontejnerë me burim kimik para dhe pas ruajtjes; T - koha e ruajtjes, ditë.

Energjia specifike e një burimi të rrymës kimike është raporti i energjisë së furnizuar me masën e tij:

(5)

Vlera specifike e energjisë varet jo vetëm nga lloji i burimit, por edhe nga forca e rrymës së shkarkimit, d.m.th. nga pushteti i marrë. Prandaj, një burim kimik i energjisë elektrike karakterizohet më plotësisht nga varësia e energjisë specifike nga fuqia specifike.

Llogaritja e parametrave:

Le të përcaktojmë kohën maksimale dhe minimale të shkarkimit nga formula:

Prandaj, koha maksimale e shkarkimit është:

;

koha minimale e shkarkimit:

.

Nga kjo rrjedh se koha e shkarkimit lejon satelitin e projektuar të përdorë rrymë elektrike mesatarisht 167 minuta ose 2.8 orë, pasi instalimi ynë i synuar përdor 89 mA, koha e shkarkimit nuk do të jetë e rëndësishme, gjë që ka një efekt pozitiv në sigurimin e energjisë elektrike aktuale për satelitët e sistemeve të tjera jetike

Le të përcaktojmë tensionin e shkarkimit dhe rezistencën totale të brendshme të baterisë nga formula:

; (1)

(2)

.

Nga kjo mund të shihet se tensioni i ngarkimit mund të sigurohet mjaftueshëm duke përdorur panele diellore, edhe nëse ato nuk janë të mëdha në sipërfaqe.

Ju gjithashtu mund të përcaktoni vetë-shkarkimin duke përdorur formulën:

(4)

Le të marrim kohën e funksionimit të baterisë T = 0,923 orë, Q 1= 50 (Ah) dhe Q 2 = 6 (Ah) për tridhjetë minuta funksionim:

,

domethënë, me një konsum minimal të rrymës prej 12 A, në 30 minuta bateria do të shkarkohet me 95% me një qark të hapur.

Le të gjejmë energjinë specifike të burimit kimik duke përdorur formulën:

,

domethënë, 1 kg burim kimik mund të sigurojë 61,2 W për një orë, i cili është gjithashtu i përshtatshëm për instalimin tonë të synuar, i cili funksionon me një fuqi maksimale prej 370 mW.

4.2 Llogaritja e parametrave të panelit diellor

Për të llogaritur parametrat kryesorë të sistemit të sigurisë që ndikojnë në hartimin e anijes kozmike dhe karakteristikat e tij teknike, ne do të përdorim formulat e mëposhtme ["Dizajni i anijes automatike" autorë: D.I. Kozlov, G.N. Anshakov, V.F. Agarkov, Yu.G. Antonov § 7.5]:

Llogaritja e parametrave të SB zbret në përcaktimin e sipërfaqes dhe masës së tij.

Llogaritja e fuqisë SB bëhet duke përdorur formulën:

(6)

Ku - fuqia SB; R n - fuqia mesatare e ngarkesës ditore (pa marrë parasysh nevojat e veta të SEP); - koha e orientimit të SB në Diell për rrotullim; t T - koha gjatë së cilës SB nuk është e ndriçuar; - Efikasiteti i rregullatorit të fuqisë së tepërt SB është 0,85; - efikasiteti i rregullatorit të shkarkimit BN është i barabartë me 0,85; R .3- efikasiteti i rregullatorit të ngarkesës BN është i barabartë me 0,9; - Efikasiteti i baterive BN është 0.8.

Sipërfaqja e baterisë diellore llogaritet me formulën:

(7)

Ku - fuqia specifike e SB e marrë:

W/m 2në = 60°C dhe 85 W/m 2në = 110°C për materialin FEP KSP;

W/m 2në = 60°C dhe 100 W/m 2në = 110°C për materialin FEP;

W/m 2në = 60°C dhe 160 W/m 2në = 110°C për materialin PV Ga - As; - faktori i sigurisë, duke marrë parasysh degradimin e qelizave diellore për shkak të rrezatimit, i barabartë me 1.2 për një kohë funksionimi nga dy deri në tre vjet dhe 1.4 për një kohë funksionimi prej pesë vjetësh;

Faktori i mbushjes i llogaritur me formulë 1,12; - Efikasiteti i SB = 0,97.

Masa e SB përcaktohet në bazë të parametrave specifikë. Në modelet aktualisht të disponueshme SB, graviteti specifik është = 2,77 kg/m 2për silikon dhe = 4,5 kg/m 2për qelizat diellore të arsenidit të galiumit.

Masa SB llogaritet duke përdorur formulën:

(8)

Për të filluar llogaritjen e PDS, duhet të zgjidhni panelet diellore. Kur merren parasysh panele të ndryshme diellore, zgjedhja ra në sa vijon: bateritë diellore të organizatës Saturn OJSC bazuar në fotokonvertuesit GaAs me karakteristikat e mëposhtme.

Parametrat bazë të SB

Parametri i SBSB bazuar në GaAs FPS Jetëgjatësia aktive, vite 15 Efikasiteti në një temperaturë prej 28°C, % 28 Fuqia specifike, W/m 2170 Fuqia maksimale, W/m 2381 Pesha specifike, kg/m 2Trashësia 1,6FEP, µm150 ± 20

Gjithashtu, për llogaritjen, do t'ju duhet të dini periudhën orbitale të satelitit në orbitën e ulët të Tokës, informacioni i marrë nga siti:

· në rangun nga 160 km, periudha e orbitës është rreth 88 minuta;

· deri në 2000 km periudha është rreth 127 minuta.

Për llogaritjen, marrim vlerën mesatare - rreth 100 minuta. Në të njëjtën kohë, koha e ndriçimit të paneleve diellore të një anije kozmike në orbitë është më e gjatë (rreth 60 minuta) sesa koha që ato janë në hije prej rreth 40 minutash.

Fuqia e ngarkesës është e barabartë me shumën e fuqisë së kërkuar të sistemit të shtytjes, pajisjeve të synuara, fuqisë së ngarkimit dhe është e barabartë me 220 W (vlera merret me një tepricë prej 25 W).

Duke zëvendësuar të gjitha vlerat e njohura në formulë, marrim:

,

.

Për të përcaktuar zonën e panelit SB, ne do të marrim materialin PV Ga-As në temperaturën e funksionimit = 60°C, sateliti ka funksionuar për 2-3 vjet dhe përdor formulën:

,

Duke zëvendësuar të dhënat origjinale, marrim:

pas kryerjes së llogaritjeve, marrim

,

por duke marrë parasysh karikimin e rrallë të baterisë, përdorimin e teknologjive moderne në zhvillimin e sistemeve të tjera, si dhe duke marrë parasysh faktin se fuqia e ngarkesës është marrë me një diferencë prej rreth 25 W, është e mundur të zvogëlohet sipërfaqja e sistemit të furnizimit me energji elektrike në 3.6 m2

Copyright OJSC "CDB "BIBKOM" & LLC "Agency Kniga-Service" AGJENCIA FEDERALE PËR ARSIM INSTITUCIONI ARSIMOR SHTETËROR I ARSIMIT TË LARTË PROFESIONAL "UNIVERSITETI SHTETËROR AEROSHAPËSIRËS SAMARA me emrin Academic S.P. QUEEN" M. A. PETROVICHEV, A. S. GURTOV SISTEMI I FURNIZIMIT TË ENERGJISË TË KOMPLEKSIT TË KOMPLESIT TË HAPËSIRËSVE Aprovuar nga Këshilli Redaktues dhe Botues i Universitetit si ndihmë mësimore SAMARA Publishing House SSAU 2007 &BCDBISCKni Copyright Agjencia e Shërbimit" UDC 629.78 .05 BBK 39.62 P306 C IONAL VLERËSIM N A O R I O E C T I O N S Program arsimor novator “Zhvillimi i një qendre të kompetencës dhe trajnimit të specialistëve të klasit botëror në fushën e hapësirës ajrore dhe të teknologjive të Shkencave të Shkencave të Gjeoinformacionit. , Zëvendës Shefi i Departamentit të Qendrës Kërkimore Shkencore Shtetërore "TsSKB - Progress" S. I. Minenko P306 Petrovichev M. A. Sistemi i furnizimit me energji elektrike për kompleksin në bord të anijes kozmike: tekst shkollor / M. A. Petrovichev, A. S. Gurtov - Samara : Shtëpia Botuese e Universitetit Shtetëror të Hapësirës Ajrore Samara , 2007. – 88 f.: ISBN 978-5-7883-0608-7 Roli dhe rëndësia e sistemit të furnizimit me energji elektrike për një anije kozmike, komponentët e këtij sistemi, vëmendje e veçantë i kushtohet konsiderimit të parimeve të funksionimit dhe projektimit të furnizimeve me energji elektrike, veçoritë e përdorimit të tyre për teknologjinë hapësinore. Manuali ofron një material referimi mjaft të gjerë që mund të përdoret në kurset dhe hartimin e diplomave nga studentët e specialiteteve jo-elektrike. Teksti shkollor është i destinuar për studentët e specialitetit 160802 "Anija kozmike dhe fazat e sipërme". Mund të jetë gjithashtu i dobishëm për specialistët e rinj në industrinë e raketave dhe hapësirës. Përgatitur në Departamentin e Avionëve. UDC 629.78.05 BBK 39.62 ISBN 978-5-7883-0608-7 2 Petrovichev M. A., Gurtov AS, 2007 Universiteti Shtetëror i Hapësirës Ajrore Samara, 2007 E drejta e autorit JSC Central Design Bureau Bureau BIBKOM & LLC Sistemi i furnizimit me energji elektrike në bord BIBKOM-Service Agency Nga të gjitha llojet e energjisë, elektrike është më universale. Krahasuar me llojet e tjera të energjisë, ajo ka një sërë përparësish: energjia elektrike konvertohet lehtësisht në lloje të tjera të energjisë, efikasiteti i instalimeve elektrike është shumë më i lartë se efikasiteti i instalimeve që operojnë me lloje të tjera të energjisë, energjia elektrike është e lehtë për t'u transmetohet përmes telave tek konsumatori, energjia elektrike shpërndahet lehtësisht midis konsumatorëve. Automatizimi i proceseve të kontrollit të fluturimit të çdo anije kozmike (SC) është i paimagjinueshëm pa energji elektrike. Energjia elektrike përdoret për të drejtuar të gjithë elementët e pajisjeve dhe pajisjeve të anijes kozmike (grupi i shtytjes, kontrollet, sistemet e komunikimit, instrumentet, ngrohja, etj.). Sistemi i furnizimit me energji elektrike (PSS) i një anije kozmike është një nga sistemet më të rëndësishme që siguron funksionimin e anijes. Kërkesat kryesore për SES: furnizimi i nevojshëm me energji për të përfunduar të gjithë fluturimin, funksionimi i besueshëm në kushte pa peshë, besueshmëria e nevojshme e siguruar nga teprica (për sa i përket fuqisë) të burimit kryesor dhe tamponit, mungesa e emetimeve dhe konsumi i gazrat, aftësia për të vepruar në çdo pozicion në hapësirë, peshë minimale, kosto minimale. E gjithë energjia elektrike e nevojshme për të kryer programin e fluturimit (për funksionimin normal, si dhe për disa jonormale) duhet të jetë në bordin e anijes, pasi rimbushja e saj është e mundur vetëm për stacionet me njerëz. Besueshmëria e SES përcaktohet kryesisht nga teprica e të gjitha llojeve të burimeve, konvertuesve, pajisjeve komutuese dhe rrjeteve. Papesha ka një efekt të rëndësishëm tek lëngjet dhe gazrat, duke detyruar përdorimin e burimeve që nuk përmbajnë lëngje të lira. Kjo gjithashtu siguron funksionimin e pajisjes kur ndryshon pozicionin e saj në hapësirë. Duke marrë parasysh vëllimin e vogël të brendshëm të anijes, edhe një sasi e vogël gazi që hyn në të ndryshon ndjeshëm përbërjen e atmosferës. Gazrat e çliruar nga burimet mbajnë me vete avujt e alkaleve ose acideve, të cilat çojnë në korrozion dhe dështime, kryesisht të kompjuterëve dixhitalë dhe pajisjeve radio. Përdorimi i burimeve të tilla në bordin e një anije kozmike është i padëshirueshëm. 1. Struktura e sistemit të furnizimit me energji të anijes kozmike Sistemi kryesor i furnizimit me energji elektrike të anijes është sistemi i rrymës së vazhduar. Kjo përcaktohet nga fakti se shumica e burimeve që mund të përdoren në bord janë burime DC. Rrjeti AC është ndihmës, përdoret për të fuqizuar një numër të kufizuar konsumatorësh, për shembull, një sistem kontrolli trafiku. Burimi primar (Fig. 1.1) konverton çdo energji (kimike, dritë, bërthamore) në energji elektrike dhe duhet të sigurojë funksionimin e konsumatorëve gjatë gjithë fluturimit. Konsumi i energjisë elektrike gjatë fluturimit është i pabarabartë: ka maja të ngarkesës (zakonisht gjatë funksionimit të ngarkesës, deorbitës, etj. ) dhe momentet kur ngarkesa është e vogël. Për të kundërshtuar majat e ngarkesës, përdoret një burim buferi. Për herë të parë, një sistem furnizimi me energji pa tampon u përdor në anijen kozmike Shuttle të ripërdorshme. Kjo shpjegohet me faktin se avioni përdor tre burime kryesore të bazuara në qelizat e karburantit, gjë që lejon që fuqia e gjeneruar prej tyre të ndryshojë. 4 Copyright SH.A. Byroja Qendrore e Dizajnit BIBKOM & LLC Kniga-Agjencia e Shërbimit Sistemi i shpërndarjes Konvertuesi i Rrjetit Konvertuesi Konsumatori Burimi primar Burimi i buferit Fig.1.1. Struktura e aparatit të sistemit të furnizimit me energji hapësinore Burimi bufer karakterizohet nga fakti se energjia totale e prodhuar prej tij është e barabartë me zero. Karikohet gjatë ngarkesave të ulëta të rrjetit dhe çliron energji gjatë pikut. Në mënyrë tipike, bateritë përdoren si një tampon. Për të përshtatur karakteristikat e baterisë me burimin primar dhe rrjetin, përdoren konvertuesit (Fig. 1.1.). Në rastin e parë, është një karikues, në të dytën, është një stabilizues i tensionit që siguron stabilitetin e tensionit në rrjet. Energjia elektrike e prodhuar duhet t'i dorëzohet konsumatorit në sasinë e kërkuar, në kohën e caktuar, me cilësinë e kërkuar. Këto detyra trajtohen nga sistemi i shpërndarjes dhe rrjeti elektrik. Sistemi i shpërndarjes lidh konsumatorin me burimin e duhur, siguron tepricë (nëse është e nevojshme) dhe e fiket nëse konsumatori është i gabuar. Zbatimi teknik i këtyre proceseve kryhet duke përdorur pajisje komutuese dhe mbrojtëse. Rrjeti elektrik i jep konsumatorit energji elektrike. Ai duhet të jetë minimal në peshë, por në të njëjtën kohë të ketë humbje të vogla të energjisë elektrike dhe të sigurojë një lidhje të besueshme midis konsumatorit dhe burimit. 2. Klasifikimi i burimeve parësore Elementi kimik i baterisë diellore Gjenerator i makinës elektrike Karburanti magnetohidrodinamik Bateri termionike Galvanike k dhe termoelektrike Drita bërthamore termike mekanike me energji elektrike Fig. 2.1. Metodat për marrjen e energjisë elektrike në bordin e një anije kozmike Në bordin e një anije kozmike, vetëm tre lloje të energjisë mund të përdoren si energji primare: kimike, bërthamore dhe diellore. Për më tepër, energjia kimike dhe bërthamore merret nga Toka, dhe energjia diellore furnizohet drejtpërdrejt gjatë fluturimit. Ekzistojnë tre mënyra të mundshme për të kthyer energjinë kimike drejtpërdrejt në energji elektrike, e ashtuquajtura metodë e konvertimit të drejtpërdrejtë. Në këtë rast, marrim burime me një efikasitet mjaft të lartë (rreth 70%): qeliza galvanike, bateri dhe qeliza karburanti (Fig. 2.1). 6 Copyright Sh.A. Zyra Qendrore e Dizajnit BIBKOM & LLC Kniga-Agjencia e Shërbimit Qelizat galvanike ruajnë energjinë kimike direkt në strehë, dhe me konsumimin e saj, cikli i punës përfundon. Në bateri, konvertimi i dyfishtë është i mundur: gjatë karikimit, akumulohet energji kimike, kur shkarkohet, energjia kimike shndërrohet në energji elektrike (shigjetat në Fig. 2.1 tregojnë drejtimin e shndërrimit të energjisë). Për herë të parë, një bateri alkaline argjendi-zink (SZA) u përdor në bord për faktin se është më e lehta, mund të funksionojë në çdo pozicion dhe nuk lëshon ose konsumon gazra. SCA i dha shtysë zhvillimit të një numri baterish. Aktualisht, bateritë përdoren më gjerësisht si burime parësore dhe buferike. Në qelizat e karburantit, energjia kimike rimbushet vazhdimisht nga jashtë. Më të zhvilluarat janë qelizat e karburantit që përdorin H2 dhe O2 si "karburant". Reaksioni kimik i oksidimit të hidrogjenit ndahet në dy elektroda. Si rezultat, marrim energji elektrike, nxehtësi dhe ujë. Ky burim është mjaft i vështirë për t'u përdorur, por ka një masë të ulët, një jetë mjaft të gjatë funksionimi (deri në 5000 orë) dhe efikasitet të mirë. Në kombinim me një pajisje që zbërthen ujin në H2 dhe O2, mund të sigurojë një cikël të plotë të një burimi tampon me një jetë të gjatë shërbimi, është më i lehtë se bateria më e mirë dhe ka një efikasitet mjaft të lartë. Të gjitha burimet primare të energjisë (kimike, bërthamore dhe të lehta) mund të përdoren për të prodhuar nxehtësi. Shndërrimi i energjisë termike në energji elektrike është i mundur në tre mënyra: një gjenerator termoelektrik, një gjenerator termionik (termoionik) dhe një gjenerator magnetohidrodinamik (MHD). Gjeneratorët termoelektrikë fillimisht kishin një efikasitet prej 0.7% dhe përdoreshin si matës të temperaturës të quajtur "termoçift". Përdorimi i gjysmëpërçuesve bëri të mundur rritjen e efikasitetit në 7-10%. Gjeneratorët termoelektrikë në kombinim me burimet e nxehtësisë izotopike formojnë burime jashtëzakonisht të besueshme dhe afatgjatë të energjisë elektrike me fuqi të ulët. Përdoret në bord si burime super emergjente. Gjeneratori termionik është projektuar në parimin e një tubi elektronik. Ka një efikasitet pak më të lartë, por prania e temperaturave të larta e bën përdorimin e tij në bord të paarsyeshëm. Në vitet 80 të shekullit të kaluar, projektuesit e teknologjisë hapësinore e kthyen vëmendjen e tyre te gjeneratorët e makinerive, të përdorur gjerësisht në kushte tokësore, pavarësisht nga konvertimi i trefishtë i energjisë, prania e dridhjeve dhe kompleksiteti i funksionimit në kushte vakum. Këta gjeneratorë rezultuan të jenë më të lirët, të studiuar në detaje, kanë karakteristika të mira dhe një efikasitet pak nën 40%, dhe ofrojnë shumë energji në një vëllim të vogël ("Shuttle"). Kur përdorni gjeneratorë të makinave elektrike, është e nevojshme të zgjidhen problemet e funksionimit të tyre në kushte vakum, ngasja dhe sigurimi i stabilitetit të frekuencës. Bateritë diellore (SB) përdorin konvertimin e drejtpërdrejtë të energjisë diellore duke përdorur konvertuesit gjysmëpërçues në energji elektrike. SB-të kanë një efikasitet deri në 30%, por dëmtojnë manovrimin e anijes, kanë një jetë të shkurtër shërbimi dhe nuk punojnë në pjesën hije të orbitës. Vitet e fundit, SB-të kanë tërhequr vëmendjen e shkencëtarëve në mbarë botën, pasi ata arritën të arrinin një efikasitet prej më shumë se 40%. Përdorimi i arsenidit të galiumit bën të mundur marrjen e SB-ve ultra të hollë, me masë të ulët, me një jetë të gjatë shërbimi. Është racionale ta përdorim atë në orbitat afër Tokës për të furnizuar me energji elektrike stacionet hapësinore me njerëz. Të gjitha burimet e mësipërme të energjisë elektrike janë jashtëzakonisht të shtrenjta, kështu që kostoja e 1 kWh e marrë nga panelet diellore arrin në 40 dollarë. 3. BURIMET KRYESORE KIMIKE (CHIT) 3.1. Informacion i përgjithshëm rreth burimeve të rrymës kimike (CHS) Një burim i rrymës kimike (CHS) është një pajisje në të cilën energjia e një reaksioni kimik konvertohet drejtpërdrejt në energji elektrike dhe anasjelltas. Një shumëllojshmëri e gjerë e CCI-ve, të ndryshme në madhësi, tipare të dizajnit dhe natyrën e reagimit gjenerues të rrymës që ndodh në to, është për shkak të përdorimit të tyre të gjerë në kushte dhe degë të ndryshme të teknologjisë. Sipas parimit të funksionimit, HIT-të ndahen në grupet e mëposhtme: qeliza galvanike (elemente të disponueshme), këta elementë përmbajnë një furnizim të caktuar reagentësh, pas së cilës ato përdoren dhe humbasin funksionalitetin e tyre; bateritë (qeliza të ripërdorshme, të rikarikueshme ose të kthyeshme). Pas shkarkimit, bateritë mund të ringarkohen duke kaluar rrymë nga një qark i jashtëm në drejtim të kundërt, ndërsa substancat origjinale rikthehen nga produktet e reaksionit. Shumica e baterive mund të përballojnë një numër të madh ciklesh ngarkimi-shkarkimi; qelizat e karburantit. Gjatë funksionimit, pjesë të reja të reagentëve furnizohen vazhdimisht në qelizat e karburantit dhe produktet e reagimit hiqen njëkohësisht, në mënyrë që ato të mund të funksionojnë vazhdimisht për një kohë të gjatë. Duke qenë se bateritë janë më të përdorurat, kjo punë synon të njihet me llojet më të zakonshme. 3.2 Bateritë argjend-zink Bateritë argjend-zink (SC) janë një variant i baterisë alkaline me një elektrodë zinku negativ dhe një elektrodë argjendi pozitive. Elektroliti është një tretësirë ​​e hidroksidit të kaliumit kimikisht të pastër me një përqendrim prej rreth 560 g/l (densiteti i elektrolitit është rreth 1.4). Reaksioni i gjenerimit të rrymës mund të përfaqësohet nga ekuacionet e mëposhtme: 2Ag + Zn O shkarkimi i ngarkesës Ag2 O + Zn Ag 2O + Zn shkarkimi i ngarkesës Ag + Zn O. Kur ngarkoni baterinë në elektroda pozitive, argjendi metalik Ag oksidohet fillimisht në gjysmëoksidi Ag2O, dhe më pas tek oksidi Ag0, në reduktimin negativ të oksidit të zinkut (Zn0) në zink metalik (Zn). Prania e dy fazave të reaksionit kimik përcakton dy faza të karikimit dhe shkarkimit të baterive SC (shih Fig. 3.3-3.4). Përveç reaksioneve kryesore, një sërë reaksionesh negative mund të ndodhin gjatë funksionimit dhe ruajtjes së baterive SC. Një nga reaksionet anësore është vetëshpërbërja e zinkut metalik (korrozioni), i shoqëruar me çlirimin e gazit hidrogjen. Në temperaturën 20°C, nga një amper-orë kapaciteti i baterisë lirohet në ditë 0,3-0,4 ml hidrogjen, në temperaturën 0°C - 0,13 ml, në temperaturën 40°C - 2 ml. Simboli i baterive argjend-zink përbëhet nga shkronjat ST, të cilat përcaktojnë përkatësinë e tyre, shkronjat që karakterizojnë llojin e dizajnit dhe kohën e shkarkimit: 9 Copyright SHA Central Design Bureau BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency K - shkurt (nga 15 minuta në 1 - për orë); C - e mesme (nga 1 orë në 10 orë); D - afatgjatë (10 orë ose më shumë); K - e mesme, me shumë cikël; B - tampon, me shumë cikle dhe numra që tregojnë me kusht kapacitetin e baterisë. Një numër katërshifror ose pesëshifror i versionit teknologjik tregohet përmes një linje të pjesshme në simbolin e baterisë. Bateritë e ringarkueshme të lidhura në seri formojnë bateri dhe formojnë një furnizim me energji elektrike. 3.2.1 Karakteristikat kryesore teknike dhe operacionale: Energjia specifike -<=130 Вт-ч/кг. Ресурс - до 100 зарядно-разрядных циклов. Срок службы - до 0.5 – 1 год. Диапазон рабочих температур - от 0 до 40 С. В чем причина установки серебряно-цинковых аккумуляторов на борт космических аппаратов? 1. Аккумулятор самый легкий из всех существующих. Удельная энергия СЦ до 130 Вт-ч/кг, а у свинцового всего - 22. Это объясняется тем, что у СЦ аккумуляторов используются пористые электроды, в которых работает вся масса электрода, а в свинцовых – сплошные, и реакция в них происходит только в поверхностном слое. 2. 3. 10 Как видно из уравнения химической реакции в СЦ аккумуляторе реакция происходит без выделения и поглощения газов, что позволяет делать аккумуляторы герметизированными. Это особенно важно для космических аппаратов с их малым свободным объемом. Если бы происходило выделение или поглащение газов, то атмосфера КА наполнялась парами щелочи, что отрицательно сказалось на работе электронной аппаратуры, особенно БЦВМ. В процессе работы аккумулятора не расходуется электролит, что позволяет использовать небольшие количества электролита, который находится в пластинах электродов и сепараторе. Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» 1. 2. 3. Отсутствие «свободного» электролита позволяет использовать аккумулятор в любом пространственном положении. К недостаткам аккумулятора можно отнести: Малый срок службы. Двухступенчатость зарядно-разрядных характеристик, что усложняет и удорожает зарядное устройство, и неудобно для потребителей электроэнергии. Высокая стоимость аккумулятора (серебро). 3.2.2. Устройство серебряно-цинковых аккумуляторов Положительный электрод серебряно-цинкового аккумулятора изготавливается из серебра. Характерной особенностью серебра является легкость его восстановления до металла из соединений. Благодаря этому и хорошей электропроводности на основе его соединений можно конструировать разные химические источники тока. Положительные электроды аккумуляторов изготавливаются из порошка серебра, который прессуется на каркас из серебряной проволоки, отрицательный электрод изготавливается из цинка. В серебряно-цинковых аккумуляторах используется нерастворимый отрицательный электрод. В этом электроде, благодаря применению высокопористого цинкового электрода и малого количества электролита, который в основном находится в порах электрода и сепараторного материала, обеспечиваются значительно лучшие условия для работы цинкового электрода. В отечественных аккумуляторах отрицательные электроды изготавливаются так называемым намазным способом - паста из порошка цинка намазывается на каркас из освинцованной медной проволоки, затем осуществляется подпрессовка и прокалка. Использование пористых электродов позволяет значительно снизить массу аккумулятора (увеличить удельную энергию), поскольку в процессе образования тока участвует весь объем электродов. Для того, чтобы ионы успевали проникать внутрь электродов, их приходится делать тонкими, поэтому в одном корпусе (банке) располагается большое количество положительных Ag и отрицательных Zn электродов, разделенных изолирующим материалом - сепаратором. В ходе разработки серебряно-цинковых аккумуляторов одной из основных проблем явилась проблема сепарации, при малом электрическом сопротивлении и хорошей химической стойкости в щелочи, сепарация 11 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» должна препятствовать продвижению через нее частиц серебра и дендритов цинка. В настоящее время в серебряно-цинковых аккумуляторах получила применение сепарация из целлюлозы, в которую «одевается» отрицательный электрод (рис. 3.2). Эта сепарация не имеет сквозных пор, через которые электролит мог бы свободно диффундировать от одного электрода к другому. Целлофановая сепарация после помещения ее в раствор щелочи впитывает в себя электролит, набухает и увеличивает свою толщину в 2-5 раза. Перенос ионов через такую сепарацию происходит принудительно (под влиянием электрического поля, возникающего в работающем аккумуляторе). Целлофановая пленка довольно легко подвергается окислению окислами серебра и кислородом, выделяющимся на серебряном электроде при перезаряде (заряд свыше номинальной емкости) аккумулятора. Для уменьшения окисления сепаратора на положительный электрод одевается дополнительная сепарация из капроновой ткани – «капроновый чулок». Сборка аккумуляторных блоков в сосуде производится с таким расчетом, что набухающая сепарация создает достаточное давление, препятствующее сползанию активной массы отрицательного электрода и уменьшению роста дендритов цинка. Следует отметить, что целлофановая пленка не отвечает в полной мере требованиям, предъявляемым к сепарации серебряно-цинковых аккумуляторов. При определенных условиях дендриты цинка могут прорастать через целлофан за счет восстановления цинка в толще сепарации, замыкая пластины аккумулятора - основная причина малого срока аккумулятора. Постепенное химическое разрушение сепаратной пленки за счет окисления является другой причиной, ограничивающей в настоящее время срок службы серебряно-цинковых аккумуляторов. Практически электролит в аккумуляторе не расходуется, поэтому oбщее количество его обычно невелико - в порах активных масс и сепарации. При неплотно закрытых пробках он начинает поглощать углекислый газ из воздуха, что ведет к увеличению внутреннего сопротивления аккумулятора. С ростом числа разрядно-зарядных циклов уровень электролита начинает понижаться за счет разложения воды в конце заряда. 12 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Сосуды для аккумуляторов (банки) (рис.3.1,поз.1), в которых размещаются пакеты электродов, и крышки (рис.3.1,поз.2) изготавливаются из полистирола или полиамида методом штамповки или литья под давлением. В крышке аккумулятора имеется отверстие для заливки электролита и вентиляции. Заливочное отверстие закрывается газоотводной пробкой Рис.3.1. Внешний вид аккумулятора (см. рис.3.1 поз. 4). В пробке предусматривается отверстие с клапаном для выпуска скопившихся газов. Пробки водонепроницаемы и открываются только при опреде-ленном избыточном давлении внутри аккумуляторного суда. Сборка аккумуляторного блока (рис.3.2) производится следующим образом: две отрицательные пластины 1 заворачиваются в целлофановую пленку 2, а затем сгибаются по линии 3. 13 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» 1 2 3 4 Рис.3.2. Сборка электродов в аккумуляторный блок: 1-отрицательный электроды, 2-целофан, 3- линия сгиба, 4- выводы отрицательных электродов. Между ними помещается положительный электрод, на который надет капроновый мешок. 3.2.3. Основные рабочие характеристики серебряно-цинкового аккумулятора: а) Приведение в действие. Для этого необходимо выполнить три операции: заливку и пропитку его электролитом, формирование электродов, рабочий заряд. Процесс формирования электродов серебряноцинковых аккумуляторов сложен и занимает длительное время ~ от 70 до 100 часов, поэтому в последние годы разработаны и выпускаются сухозаряженные аккумуляторы, способные работать непосредственно после заливки электролитом и пропитки им сепарации и электродов; Заряжаются обычно аккумуляторы номинальным током. Для большинства серебряно-цинковых аккумуляторов им является ток 10-20 часового заряда. б) Зарядно-разрядные характеристики. На рис. 3.3. представлены зарядные характеристика аккумулятора. Первая ступень (напряжение 1,62-1,65В) соответствует образованию полуокиси серебра и составляет около 25-50% от общей длительности заряда. Вторая ступень (напряжение 1,92-1,95В) соответствует образованию окиси серебра, и заряд на этой ступени занимает около 70% времени. 14 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» Когда зарядное напряжение достигает 2В, начинается разложение воды и выделение кислорода на положительном электроде. Продолжение заряда аккумулятора не только бесполезно, но и вредно, поскольку при этом происходит только разложение воды, выделяющийся на серебряных электродах кислород окисляет целлофан, уменьшая его механическую прочность. Пологие участки зарядной характеристики имеют очень малый наклон. Это объясняется тем, что потери в СЦ аккумуляторе малы. Зарядная характеристика СЦ аккумулятора чрезвычайно неудобна в работе: а) зарядное устройство должно обеспечивать скачок напряжения. Это должен быть источник тока (внутреннее сопротивление источника должно быть большим, чтобы ток не зависел от сопротивления нагрузки); U, B 2Iн 2.0 Iз=Iн 10Iн 1.8 1.6 1.4 0.25 0.5 0.75 1.0 Qз/Qн Рис.3.3. Зарядные характеристики при различных токах заряда б) в силу пологости характеристик нельзя определить заряжен аккумулятор или нет; в) категорически запрещено включать на зарядку акку-муляторы параллельно, поскольку у одного аккумулятора можно «высушить» электролит, разлагая воду. Заряд аккумулятора токами больше чем номинальный приводит к тому, что он принимает меньший заряд (рис. 3.3), поскольку при 15 Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис» увеличении тока заряда химические процессы происходят только на поверхности электродов, что приводит к уменьшению емкости аккумулятора. в) Разряд аккумулятора. (разрядные кривые представлены на рис. 3.4.) По оси аргументов использована относительная координата: отношение отдаваемой емкости Qр (а-час) к емкости разряда при номинальном разрядном токе Qн. С ростом разрядного тока величина напряжения на клеммах аккумулятора падает, уменьшается также отдаваемая емкость (рис.3.4). При разряде аккумулятора небольшими токами (Iраз= 200ºС – nikel Ni. Për të siguruar funksionimin normal të qelizave të karburantit, nevojiten elektroda të veçanta (Fig. 3.20). Kjo trashësi e pllakës është e mjaftueshme për të siguruar një ndryshim presioni midis lëngut dhe gazit prej ±0,5 atm. Elektroda duhet të jetë me dy shtresa. Shtresa e parë e hollë me vrima të vogla mbulohet me një agjent lagështues, i cili krijon një forcë kapilare që e shtyn lëngun drejt gazit. Pjesa e dytë, më e trashë e elektrodës ka vrima 30-50 mikron, të cilat janë të mbuluara me një substancë që nuk laget, e cila tenton ta shtyjë lëngun drejt elektrolitit. Për shembull, presioni në lëng është rritur. Për shkak të kësaj, lëngu lëviz drejt gazit, forca jo lagësht rritet, duke kompensuar presionin e tepërt. Aktualisht, elektrodat janë bërë nga tela duke përdorur teknologjinë "metal-gome". Teorikisht, dimensionet e një qelize karburanti mund të jenë aq të mëdha sa të dëshirohet. Sidoqoftë, në praktikë, disa qeliza kombinohen në module ose bateri të vogla, të cilat lidhen ose në seri ose paralelisht. 3.5.2. Klasifikimi i qelizave të karburantit Ekzistojnë lloje të ndryshme të qelizave të karburantit. Ato mund të klasifikohen, për shembull, nga karburanti i përdorur, presioni dhe temperatura e funksionimit dhe nga metoda e heqjes së ujit. a) sipas llojit të karburantit: bazuar në H2 dhe O2. Produkti i reagimit është nxehtësia, energjia elektrike dhe uji. Për anijen kozmike, ky është lloji më i përshtatshëm i karburantit, pasi uji dhe oksigjeni mund të përdoren në sistemin e mbështetjes së jetës (LCS). Në parim, qelizat e karburantit mund të funksionojnë me çdo karburant. b) sipas temperaturës së funksionimit: temperaturë e ulët - deri në 100ºС ("Shuttle", "Gemini"). Identifikimi i grupit të qelizave të karburantit me temperaturë të ulët shpjegohet me metodat e grumbullimit të ujit, pasi për këto qeliza karburanti është në gjendje të lëngshme; temperatura mesatare - deri në 260º–300ºС ("Apollo"). Këto qeliza karburanti karakterizohen nga një shpejtësi maksimale e reagimit. temperatura e lartë - 1000ºС. Përdorimi i qelizave të tilla të karburantit në anijen kozmike është problematik për shkak të temperaturës së lartë dhe vështirësisë së largimit të nxehtësisë. Po punohet intensivisht për krijimin e qelizave të karburantit për nevojat tokësore, që funksionojnë me gaz natyror dhe oksigjen ajri në temperaturat 500-7000C me një rendiment prej rreth 70%. c) sipas mënyrës së grumbullimit të ujit: fitil (si në një llambë vajguri). Përdoret në Gemeni, shumë i ngadalshëm në përshtatje; 32 Copyright SHA "CDB "BIBKOM" & LLC "Agency Kniga-Service" avullues, tipik për qelizat e karburantit me temperaturë mesatare, ku uji është në gjendje të gaztë; dinamike: përdor një dhomë me presion të ulët të pjesshëm të ujit, të lidhur me një dhomë gazi hidrogjeni duke përdorur një membranë me përçueshmëri të njëanshme të ujit. d) sipas llojit të elektrolitit: i lëngët, shkrirja KOH përdoret në një temperaturë prej rreth 2500 C; e ngurtë (membrana e shkëmbimit të joneve), bartës i ngarkesës - jon hidrogjeni; matricë, përdoret një material me mikropore - asbest, në të cilin derdhet një elektrolit i lëngshëm. 3.5.3. Karakteristika e rrymës-tensionit të qelizës së karburantit B 1.23 1 2 3 J A/cm2 0 50 100 150 200 250 Fig 3.21. Karakteristikat e rrymës-tensionit të qelizave të karburantit Karakteristikat e rrymës-tensionit të qelizave të karburantit oksigjen-hidrogjen (Fig. 3.21.) mund të ndahen në tre seksione në varësi të procesit që përcakton rënien e tensionit. EMF e një qelize të tillë karburanti është 1,23 V. Seksioni 1: karakterizohet nga konsumi i energjisë për organizimin e procesit kimik (polarizimi kimik) (Fig. 3.21, seksioni 1); 33 E drejta e autorit Sh.A. Byroja Qendrore e Dizajnit BIBKOM & LLC Kniga-Agjencia e Shërbimit Seksioni i dytë karakterizohet nga një rënie e tensionit mbizotëruese në elementët “ohmikë” - në elektroda dhe elektrolit; Seksioni i tretë - jonet nuk kanë kohë për të hyrë në elektroda, mungesa e përqendrimit të joneve (polarizimi i përqendrimit). Një rritje në temperaturën e elektrolitit çon në një ulje të kostove të energjisë për organizimin e procesit kimik, dhe në një temperaturë prej rreth 20,000 C procesi vazhdon në mënyrë të pavarur. Një ndryshim në temperaturë ka pak efekt në madhësinë e rënies së tensionit në seksionin 2. Në seksionin 3, rritja fillestare e temperaturës çon në një rritje të energjisë së joneve - pjerrësia zvogëlohet. Rritja e temperaturës shkakton një rritje të dridhjeve të molekulave të elektrolitit, gjë që pengon lëvizjen e joneve dhe zvogëlohet shpejtësia e lëvizjes së joneve. Kështu, ekziston një temperaturë optimale e elektrolitit në të cilën rënia e tensionit në seksionin 3 do të jetë minimale. Për një elektrolit KOH me përqendrim 1,8, temperatura optimale është rreth 250 ° C. Në mënyrë që elektroliti të mbetet i lëngshëm, kërkohet një presion prej rreth 4,5 atm. Për qelizat e karburantit nuk ka kufizim termodinamik në efikasitetin e energjisë. Në qelizat ekzistuese të karburantit, 60 deri në 70% e energjisë së karburantit konvertohet drejtpërdrejt në energji elektrike. Qelizat e karburantit mund të bëhen një burim i përdorur gjerësisht i energjisë në transport, industri dhe familje në të ardhmen e afërt. Kostoja e lartë e qelizave të karburantit ka kufizuar përdorimin e tyre në aplikime ushtarake dhe hapësinore. Përdorimet e parashikuara për qelizat e karburantit përfshijnë burime portative të energjisë për aplikime ushtarake dhe burime kompakte alternative të energjisë për satelitët me energji diellore të Tokës së ulët në orbita të gjata hije. Përmasat dhe pesha e vogël e elementeve të karburantit bënë të mundur përdorimin e tyre në fluturimet me njerëz në Hënë. Qelizat e karburantit në anijen kozmike Apollo me tre vende u përdorën për të fuqizuar kompjuterët në bord dhe sistemet e komunikimit radio. Qelizat e karburantit mund të përdoren për të fuqizuar pajisjet në zona të largëta, për automjetet jashtë rrugës, si për shembull në ndërtim. Kur kombinohet me një motor elektrik DC, qeliza e karburantit do të jetë një burim efikas i shtytjes së automjetit. 34 E drejta e autorit Sh.A. Zyra Qendrore e Dizajnit BIBKOM & LLC Kniga-Agjencia e Shërbimit Përdorimi i gjerë i qelizave të karburantit kërkon përparim të konsiderueshëm teknologjik, ulje të kostos së tyre dhe aftësi për të përdorur në mënyrë efektive karburantin e lirë. Nëse plotësohen këto kushte, qelizat e karburantit do ta bëjnë energjinë elektrike dhe mekanike gjerësisht të disponueshme në të gjithë botën. 3.5.4. Pajisja e një qelize të lëngshme të karburantit TE me një elektrolit të lëngët u përdor gjatë fluturimeve të Apollo në Hënë. Si elektrolit është përdorur KOH i shkrirë me përqendrim 1.8. Në temperatura nën 200 gradë, ky elektrolit nuk përçon rrymën elektrike, kështu që për të punuar duhet të nxehet paraprakisht duke përdorur ndonjë burim. Nikeli përdoret si materiali kryesor ndërtimor sepse funksionon mirë në temperatura të larta dhe është katalizator. Jeta e shërbimit të një qelize të tillë karburanti është rreth 500 orë. Përparësitë kryesore: aftësia për të marrë një densitet të lartë të rrymës - deri në 250 miliamps për centimetër katror, ​​përdorimi i një katalizatori të lirë dhe materiali ndërtimor, pasi elektroliti nuk merr pjesë në reagim, qeliza e karburantit e ka atë në sasi të vogla, pra trashësia e qelizës është disa milimetra. 35 Copyright Sh.A. Byroja Qendrore e Dizajnit BIBKOM & LLC Agjencia e Shërbimit të Librit Fig. 3.22. Struktura e një qelize të lëngshme karburanti 1 – trup fleksibël i bërë nga Ni, 2 – dhomë gazi oksigjeni prej Ni, 3 – elektrodë oksigjeni, tela Ni, 4 – elektrolit, KOH i shkrirë, 5 – ndarës fluoroplastik, 6 – dhomë gazi hidrogjeni, 7 – elektrodë negative, 8 – izolator. Disavantazhet e qelizave të karburantit me elektrolit të lëngshëm: për të filluar punën, qeliza e karburantit duhet të nxehet në një temperaturë prej 200-2500 C; për të ruajtur qelizën e karburantit në gjendje pune, është e nevojshme të konsumoni rrymë elektrike, pavarësisht nëse është e nevojshme. në atë kohë apo jo; jetë e shkurtër shërbimi; nevojitet një sistem i mirë ftohjeje. Strukturisht, qeliza e karburantit është bërë në formën e dy gjysmave të bëra nga një strehë nikeli (Fig. 3.22, pika 1), e ndarë (elektrikisht) nga një izolues 8. Elektrodat janë me dy shtresa, të bëra nga tela nikeli. Dhomat e gazit 2 dhe 6 janë stampuar nga nikeli dhe ngjiten në disa vende tek elektroda. Ndërmjet elektrodave, për të parandaluar qarqet e shkurtra, është vendosur një ndarës fluoroplastik 5. Për të siguruar presion brenda qelizës së karburantit, trupi i saj 1 (Fig. 3.22) bëhet fleksibël. Numri i nevojshëm i qelizave të karburantit (për të marrë një tension prej 27 V, qelizat e karburantit lidhen në seri) vendoset në një cilindër, ku krijohet presioni i brendshëm. Meqenëse strehimi nuk është i lidhur me mjedisin e jashtëm, brenda tij nuk formohen flluska ajri, duke siguruar kështu besueshmërinë e qelizës së karburantit. Për të hequr nxehtësinë dhe për të siguruar temperaturën e dëshiruar të elektrolitit dhe elektrodës H2, H2 fryhet përmes një dhome gazi hidrogjeni. Së bashku me hidrogjenin, avujt H2O hiqen nga dhoma e gazit, të cilët kondensohen me ftohje. Një tipar dallues i një qelize karburanti është se vetëm H2 dhe O2 reagojnë. Të gjitha papastërtitë që janë të pranishme në gazra grumbullohen në dhomat e gazit, duke zvogëluar zonën e kontaktit të H2 dhe O2 me elektrolitin, dhe rryma ose voltazhi zvogëlohet. Për të parandaluar këtë, dhomat e gazit pastrohen periodikisht, duke hedhur përmbajtjen e tyre jashtë. Humbjet e H2 dhe O2 për shkak të fryrjes janë 10-14%. 3.5.5. Qelizë e karburantit me membranë shkëmbimi jonesh (IEM) Një qelizë karburanti e bazuar në IEM ka qenë në funksionim në anijen hapësinore për shumë vite. Këto qeliza karburanti kanë një sërë përparësish në krahasim me qelizat e karburantit me elektrolit të lëngshëm: jetëgjatësi e gjatë (deri në 5000 orë); gatishmëri e vazhdueshme për të punuar; kur nuk ka konsum të energjisë, nuk konsumohet karburant. IOM-të përdorin jonin më të lehtë – H+ (Fig. 3.23.). Kjo ju lejon të shpenzoni një minimum energjie në lëvizjen e tij dhe të merrni një shpejtësi të lartë të lëvizjes së joneve. Ekzistojnë 2 lloje të IOM-it: 1. me temperaturë maksimale 42ºС; 2. me bazë fluorin me temperaturë maksimale 82ºС. 37 Copyright Sh.A. Byroja Qendrore e Dizajnit BIBKOM & LLC Agjencia e Shërbimit të Librit Fig. 3.23. Pajisja FC me membranë jonkëmbyese 1 – dhomë gazi oksigjeni, 2 – STR, 3 – sistem grumbullimi H2O, 4 – elektrodë pozitive, 5 – elektrolit i ngurtë – membranë shkëmbyese jonesh, 6 – elektrodë hidrogjeni 7 – dhomë gazi hidrogjeni. Qelizat e karburantit të bazuara në IOM janë me temperaturë të ulët. Dendësia maksimale e rrymës së IOM-it të parë është 25-30 mA/cm2, IOM e dytë është deri në 200 mA/cm2. Në këtë qelizë të karburantit, H2O formohet në elektrodën e oksigjenit dhe nxehtësia lëshohet. IOM-et janë kritike për temperaturën dhe lagështinë. Kur thahen, IOM-të çahen (me rritjen e temperaturës), duke zvogëluar rrymën e daljes. Dhomat e gazit janë prej titani Ti, elektrodat janë tela titani të veshura në një ose dy shtresa molekulare me Pt ​​platin. Grumbullimi i ujit në qelizat e para të karburantit u krye duke përdorur fitil, në qelizat moderne të karburantit - duke përdorur një dhomë me presion të ulët të pjesshëm të ujit dhe thithjen e tij dinamike. Jeta e shërbimit të një qelize karburanti moderne me IOM arrin në 5000 orë. 3.5.6. Sistemi energjetik i bazuar në qelizat e karburantit Siç u përmend më lart, qelizat e karburantit mund të funksionojnë vetëm nëse ka sisteme mbështetëse. Sistemi për ruajtjen dhe furnizimin e komponentëve (SCiP) të lëngjeve të punës (Fig. 3.24.) siguron ruajtjen e hidrogjenit dhe oksigjenit dhe furnizimin e tyre në qelizën e karburantit në një temperaturë dhe presion të caktuar. Sistemi mund të ndërtohet mbi bazën e ruajtjes së gazit-cilindër dhe kriogjenike të lëngjeve të punës. Një nga avantazhet e karburantit hidrogjen-oksigjen është sistemi i tij i ruajtjes dhe furnizimit me EKG të lartë H2 O. Konsumatorët STR Sistemi i kontrollit H Q Fig. 3.24. Struktura e sistemit të furnizimit me energji bazuar në energjinë specifike të qelizave të karburantit q = 2540 W-orë për kilogram të masës. Tabela tregon se për qelizat e karburantit hidrogjen-oksigjen, ruajtja kriogjenike e lëngjeve të punës është më e përshtatshme. Tabela. Metodat e ruajtjes dhe furnizimit të hidrogjenit dhe oksigjenit №/№ Metoda e ruajtjes Energjia specifike, Wh/kg 1 pa sisteme magazinimi dhe furnizimi 2540 sistemi i ruajtjes së cilindrave 130 2 sistemi i ruajtjes me cilindra metalik 260 3 i përbërë 4 sistemi i magazinimit kriogjenik 1580 sistemet e ruajtjes së gazit ruani rezervat e karburantit për një kohë mjaft të gjatë me ndërprerje të gjata në punë, duke siguruar dhe rregulluar presionin e dhënë të hidrogjenit dhe oksigjenit të kryhet thjesht, por cilindrat janë të rëndë, gjë që redukton ndjeshëm energjinë specifike të qelizës diellore. Cryogenic SHP ofron një vlerë të lartë specifike të energjisë, por është shumë komplekse, e shtrenjtë dhe lejon një fluturim jo më shumë se 2 javë. Ruajtja e përbërësve në gjendje të lëngshme kryhet me "ftohje", d.m.th. avullimi i komponentëve. Prandaj, nëse nuk ka konsum të komponentëve, konsumi i tyre vazhdon, duke siguruar një gjendje të lëngshme për shkak të nxehtësisë së avullimit. Një rezervuar kriogjenik përbëhet nga dy kontejnerë të lëmuar të futur në njëra-tjetrën, hapësira ndërmjet tyre evakuohet. Gjatë funksionimit të FC, sasia e nevojshme e oksigjenit dhe hidrogjenit varet nga energjia elektrike e konsumuar. Për të marrë sasinë e nevojshme të gazeve të hidrogjenit dhe oksigjenit, ka një ngrohës brenda rezervuarit, i kontrolluar nga presioni në rezervuar. Rezervuari ka gjithashtu një tifoz që siguron përzierjen e lëngut (i cili është veçanërisht i rëndësishëm në kushtet e gravitetit zero). Mbrojtja kundër presionit të lartë sigurohet nga një valvul kullimi. Në daljen e rezervuarit kriogjenik ekziston një pompë që siguron presionin e nevojshëm të gazit në dhomat e punës të qelizës së karburantit. Duke marrë parasysh kompleksitetin e sistemit kriogjenik dhe kushtet e veçanta të funksionimit të tij, është e qartë pse aksidenti i parë me një termocentral diellor ndodhi në Apollo 13, ku shpërtheu një rezervuar kriogjenik me oksigjen. Një gjenerator elektrokimik (EKG) është një gjenerator i energjisë elektrike i bazuar në qelizat e karburantit të kombinuara në një bateri. Për të marrë tensionin e kërkuar, deri në 30 qeliza të karburantit janë të lidhura në seri, ndërsa dhomat e gazit të qelizës së karburantit janë të ndezura në lidhje me njëra-tjetrën, prandaj, për të furnizuar hidrogjen dhe oksigjen në qelizën e karburantit, është e nevojshme të përdoren tubacionet e bëra të materialit izolues. Në mënyrë tipike, furnizimi me lëngje pune dhe pastrimi sigurohet përmes tubacioneve të lidhura paralelisht. EKG përfshin gjithashtu nënsisteme për heqjen e ujit dhe nxehtësisë. Nënsistemi i grumbullimit të ujit mund të jetë statik duke përdorur fitila ose duke krijuar një gradient presioni të avullit të ujit nga zona e reaksionit elektrokimik në zgavrën e ndarjes së lagështirës, ​​ose dinamik me qarkullimin e hidrogjenit nëpër dhomat e tharjes. Uji zakonisht përdoret në sistemin e mbështetjes së jetës (LCS) të ekuipazhit. 40 E drejta e autorit Sh.A. Byroja Qendrore e Dizajnit BIBKOM & LLC Kniga-Agjencia e Shërbimit Nënsistemi i heqjes së nxehtësisë nga qeliza e karburantit siguron mbledhjen dhe transferimin e nxehtësisë në sistemin e kontrollit termik të anijes kozmike (TRS). Sistemi i kontrollit (CS) siguron kontroll automatik të të gjithë elementëve të sistemit elektroenergjetik në varësi të sasisë së energjisë elektrike të konsumuar.Si shembull, le të shqyrtojmë parametrat kryesorë të sistemit energjetik të anijes kozmike Shuttle të ripërdorshme bazuar në qelizat e karburantit. Fuqia, kW: 4 minimumi 14 maksimumi: 20 për 60 minuta. 24 për 2 minuta Lloji i rrymës Tension konstant DC, V 27,5 – 32,5 Intensiteti i energjisë, kWh: 1480 nominale 50 për ngarkesën emergjente 120 Uji në ftohës i prodhuar nga EKG, kg 500 Oksigjen për ftohësin e ruajtur në rezervuarët e termocentralit, kg një burim 100 cikël, ditë. 7 Numri i cikleve 100 Burimi total, ora 5000 Koha e jetës, vitet 10 Kohëzgjatja e përgatitjes para nisjes, 24 orë Kohëzgjatja e mbajtjes së gatishmërisë për 24 nisje, orë 4. Gjeneratorët termoelektrikë Problemi i gjetjes së burimeve të energjisë të afta për të siguruar energji në një autonome modaliteti është shumë i rëndësishëm. Përdorimi i parimit të shndërrimit të drejtpërdrejtë të energjisë termike në energji elektrike 41 Copyright SHA Central Design Bureau BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency na mundëson zgjidhjen e problemit. Ndër sistemet e njohura që përdorin këtë parim (konvertuesit termionikë, termoelektrikë dhe gjeneratorët MHD), me fuqi elektrike deri në disa kilovat, jetëgjatësi të gjatë (më shumë se dhjetë vjet), besueshmëri të lartë dhe autonomi, aktualisht kanë vetëm sistemet me konvertues termoelektrikë, të cilët i bën ato më të preferuara për t'u përdorur si burime të rrymës autonome. Parimi i funksionimit. Kur njëri skaj i përcjellësit nxehet, bartësit e energjisë elektrike lëvizin nga skaji i nxehtë në skajin e ftohtë, duke krijuar një ndryshim potencial (Fig. 4.1a). T1 T1 - - T1 EMF T2 T2 + nxehtësi a) b) Fig. 4.1. Parimi i funksionimit të një gjeneratori termoelektrik Për të hequr diferencën potenciale, do t'ju duhet një përcjellës i dytë, njëri skaj i të cilit gjithashtu do të nxehet dhe do të krijojë një ndryshim potencial në të (Fig. 4.1b). Nëse marrim përcjellës nga i njëjti material, atëherë diferenca totale e potencialit do të jetë gjithmonë zero. Përçuesit duhet të bëhen nga materiale të ndryshme. Çifti më i mirë i materialeve metalike, bakër-konstantan, ka një emf prej 46,3 milivolt në një ndryshim temperature prej 1000° dhe një efikasitet prej rreth 0,7%. Efikasiteti i një konverteri termoelektrik përcaktohet nga efikasiteti termik dhe efikasiteti i konvertimit. (T2 - T1)/ T2, dhe për një termoelement metalik maksimumi do të jetë rreth 80%. Prandaj, efikasiteti i konvertimit nuk kalon 10%. Kjo shpjegohet me faktin se në metal ka bartës identikë - elektrone, dhe diferencat e potencialit të fituara në secilin përcjellës zbriten (Fig. 4.1b). Një lidhje e përcjellësve që nxehet quhet "kryqëzim i nxehtë"; një lidhje që nuk nxehet quhet "bashkim i ftohtë". Një termoelement i tillë nuk përdoret për të prodhuar energji elektrike, por përdoret për të matur temperaturën dhe quhet "termoçift". Për të gjeneruar energji elektrike, është e nevojshme të rritet efikasiteti i konvertimit, i cili mund të bëhet duke përdorur gjysmëpërçues me bartës të ndryshëm - p dhe n. Në këtë rast, efikasiteti i konvertimit bëhet dukshëm më i lartë. Sidoqoftë, për gjysmëpërçuesit më të zakonshëm të silikonit, temperatura maksimale është 1500 C dhe efikasiteti i përgjithshëm nuk i kalon 7-10%. Materialet gjysmëpërçuese të përdorura në gjeneratorë të tillë duhet të kenë koeficientin më të lartë të mundshëm termo-emf. , përçueshmëri e mirë elektrike dhe përçueshmëri e ulët termike. p Pllaka lidhëse n p nxehtësi Fig. 4.2. Projektimi i një gjysmëpërçuesi TEG 43 Copyright SH.A. Byroja Qendrore e Dizajnit BIBKOM & LLC Kniga-Agjencia e Shërbimit Kjo e fundit është e nevojshme për të përftuar një ndryshim të konsiderueshëm të temperaturës midis kryqëzimeve të kristaleve të ftohtë dhe të nxehtë. Këto kërkesa plotësohen më së miri nga materialet gjysmëpërçuese shumë të dopuara (gjysmëmetalet). 0,25 Tensioni, V 0,2 0,15 0,1 0,05 0 0 2 4 6 8 10 12 14 Rryma, A Fig. 4.3. Karakteristikat e rrymës-tensionit të një TEG Struktura e një TEG gjysmëpërçues është paraqitur në Fig. 4.2. Një bateri termoelementësh është mbledhur nga kristalet p dhe n të vendosura midis sipërfaqeve të ngrohura dhe të ftohura (Fig. 4.2.). Elementet gjysmëpërçues p dhe n vendosen në mënyrë alternative në mënyrë që emf-të të përmblidhen (tregohen me shigjeta). Pllakat metalike përdoren për të lidhur elementët gjysmëpërçues. Meqenëse funksionimi i një gjeneratori termoelektrik nuk kërkon pastërti të lartë të materialeve të përdorura, gjeneratorët janë relativisht të lirë dhe funksionojnë me sukses në kushtet e rrezatimit depërtues. Për ngrohje, mund të përdoret nxehtësia e rastësishme (drita e diellit, muri i një instalimi që nxehet gjatë funksionimit) dhe nxehtësia nga një gjenerator special (radioizotopi, reaktor bërthamor). Pavarësisht efikasitetit të tyre të ulët, jo më shumë se 10%, gjeneratorët termoelektrikë përdoren gjerësisht për të fuqizuar pajisjet elektronike portative. Kjo shpjegohet me lehtësinë e funksionimit, besueshmërinë e lartë dhe koston e ulët. Karakteristika e jashtme e njërit prej termoelementeve (Fig. 4.3) bie mjaft pjerrët, kështu që qarqet e shkurtra nuk janë të rrezikshme për një gjenerator të tillë, por TEG-të mund të përdoren si burime individuale. Oriz. 4.4. Paraqitja e TEB-it të dizajnit me unazë radiale Në gjeneratorët termoelektrikë industrialë dhe eksperimentalë vendas (TEG) që funksionojnë me gaz natyror, fuqia elektrike maksimale e njësisë nuk i kalon 150 W. Fuqia e njësisë së TEG-ve me ngrohje me reaktor bërthamor arrin 5 kW. Burimi më racional i nxehtësisë për anijen kozmike janë izotopet. Ky kombinim i gjysmëpërçuesit TEG dhe izotopit bën të mundur krijimin e burimeve që funksionojnë në mënyrë të besueshme për shumë vite. TEG-të për teknologjinë hapësinore kanë fuqi të ulët dhe përdoren si burime emergjente për qëllimin e ndezjes së mjeteve piroteknike. Në satelitët e banueshëm, një burim i tillë është shumë i rëndë për shkak të mbrojtjes nga rrezatimi. Bateritë termoelektrike (TEB) mund të jenë ose të sheshta ose në formë unaze radiale. Një disavantazh i zakonshëm i qelizave të karburantit me gjeometri të sheshtë është degradimi i ndjeshëm i fuqisë elektrike dhe efikasitetit të sistemit gjatë ciklit të përsëritur termik dhe për shkak të rritjes së rezistencës së brendshme elektrike. Këto mangësi mund të eliminohen duke përdorur qelizat e karburantit me gjeometri unaze radiale (Fig. 4.4.). Kjo ju lejon të reduktoni ndjeshëm humbjet e nxehtësisë përmes elementëve strukturorë.Elementet cilindrikë me transferim të nxehtësisë përgjatë një rrezeje janë strukturalisht të pajtueshme me strukturat më të zakonshme të shkëmbyesve të nxehtësisë me tuba si në energjinë bërthamore ashtu edhe në inxhinierinë e ngrohjes. Kjo bën të mundur marrjen e karakteristikave më të larta specifike të energjisë në strukturat cilindrike duke reduktuar masën e elementeve strukturorë 45 Copyright SHA Central Design Bureau BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency Aktualisht, LLC FOTON e korporatës NPO RIF prodhon dhe teston qelizat e karburantit me unazë radiale dizajni. Tabela. 4.1. Disa gjeneratorë termoelektrikë të prodhuar në BRSS Fuqia termike e RHS, W KP Fuqia elektrike % e RTG, W Masa e daljes elektrike e fillimit të tensionit të prodhimit RTG, kg RTG, V Ether- 720 MA 30 4.2 35 1250 1978 197220- 3.6 24 2500 1976 Gong 315 18 5.7 14 600 1983 IEU1M 2200 120 (180) (3300) 5.4 5 28 2 (3) x 1990 1050 Rr. gjenerator termoelektrik. Tabela 4.2. Gjeneratorë termoelektrikë të përdorur në satelitët e SHBA-ve Karakteristikat SNAP-9A SNAP-11 IMP COMSAT Hapësirë ​​Transit – 4 Surveyor IMP COMSAT pajisje Karburanti Pu238 Cm242 Pu238 Sr90 Maksimumi elektrik 25 21-25 25 30 %, fuqia %, , W48. 12.3 13.6 9.6 11.4 1-3 Burimi, muajt 6 2-6 5-10 vjet 5. Bateritë diellore 46 Copyright SHA Central Design Bureau BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency Shndërrimi i energjisë diellore direkt në energji elektrike premton përfitime të mëdha kur përdoret. Prandaj, tashmë në 1958, BRSS dhe SHBA zhvilluan dhe instaluan panelet e para diellore në bordin e anijes kozmike. Një bateri diellore është një grup konvertuesish dritë-elektrike (LEC) dhe elemente strukturore - panele që ofrojnë forcë mekanike, pandryshueshmëri gjeometrike dhe lidhjen e tyre në strukturën e anijes kozmike. Në një periudhë të shkurtër kohe, teoria e fotokonvertuesve (PC) është zhvilluar me shpejtësi dhe janë zhvilluar zgjidhje të reja dizajni dhe teknologjike. Kështu, efikasiteti i qelizave diellore u rrit nga 7% e qelizave të para diellore në 42% në instalimet eksperimentale. Madhësia e qelizave diellore është rritur nga 10*20 mm në 150*150 mm në bateritë moderne, gjë që lejon uljen e peshës për shkak të ndërrimit të lidhjeve dhe zvogëlimit të zonës së baterisë. Jeta e shërbimit është rritur për shkak të përdorimit të një lidhjeje FEP fleksibël, e cila redukton stresin mekanik në konvertuesit gjatë kalimit nga ana e ndriçuar në hije dhe mbrapa. Përparësitë kryesore të paneleve diellore përfshijnë: energjia primare për gjenerimin e energjisë elektrike ndodhet në hapësirë. Disavantazhet: 1. jetë e shkurtër shërbimi (së bashku me rrezet e diellit, mikrogrimcat që fluturojnë nga Dielli bien mbi FEP); 2. manovrueshmëria e anijes kozmike është përkeqësuar ndjeshëm jo vetëm për shkak të një rritjeje të ndjeshme të momentit të inercisë së anijes, por edhe për shkak të një rënie të shpejtësive maksimale këndore dhe përshpejtimeve të përcaktuara nga forca e paneleve diellore; 3. vështirësi në vendosjen e paneleve nën panair; 4. kosto e lartë e energjisë elektrike për shkak të përdorimit të një mase të madhe silici monokristalor (kostoja e 1 kWh energji elektrike arrin në 40 dollarë); 5. efikasitet relativisht i ulët (rreth 15%); 6. Është racionale përdorimi i tyre vetëm në orbitat afër Tokës dhe për fluturimet drejt Marsit dhe Venusit. 5.1. Konvertuesit fotoelektrikë Rrezatimi diellor si burim primar i energjisë ka një sërë veçorish specifike që duhet të merren parasysh gjatë përcaktimit të mënyrave dhe metodave racionale të përdorimit të këtij burimi. Disa karakteristika të Diellit mund të identifikohen si burim energjie në hapësirën ku kalon rruga e fluturimit të anijes. Karakteristikat e energjisë janë varësia e densitetit të fluksit të rrezatimit diellor nga gjatësia e valës dhe distanca nga Dielli në sipërfaqen pingul me fluksin e dritës. Dielli ka një spektër të vazhdueshëm rrezatimi. Shpërndarja e energjisë në spektrin diellor është shumë e pabarabartë dhe kurba e vërtetë e densitetit spektral ka një formë mjaft komplekse, por shpërndarja e energjisë në spektrin diellor është mjaft afër spektrit të një trupi të zi në një temperaturë prej 58000 K (Fig. 5.1 .). Pjesa më e madhe e energjisë së diellit bie në pjesën e shkurtër të spektrit - blu dhe ultravjollcë. Pjesa e gjatë e spektrit, me energji të ulët, nuk është në gjendje të krijojë energji elektrike, por çon në ngrohjen e paneleve diellore, kështu që ata po përpiqen ta heqin qafe atë. Bateritë e para diellore përdorën një shtresë mbrojtëse blu (duke mos transmetuar pjesën e kuqe dhe infra të kuqe të spektrit); në ditët e sotme fotokonvertuesit janë bërë transparentë për këtë pjesë të spektrit. 2500 Energjia specifike 2000 1500 1000 500 0 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 Gjatësia e valës, µm Fig. 5.1 Karakteristikat spektrale të rrezatimit diellor 48 Copyright Sh.A. Byroja Qendrore e Dizajnit BIBKOM & LLC Kniga-Agjencia e Shërbimit Për shkak të madhësisë së kufizuar dhe mjaft të madhe të Diellit, rrezet e diellit nuk janë paralele dhe kanë një parametër të caktuar këndor. Ky parametër është veçanërisht i rëndësishëm kur energjia diellore është e përqendruar. Tabela. Karakteristikat energjetike dhe gjeometrike të rrezatimit diellor Parametri Energjia e Mërkurit E, 9250 W/m2 Këndi, ψ, 81 hark. Venus Toka Marsi Jupiteri Saturn 2730 1373 610 52 15.4 44 32 21 7 4 Tabela tregon se është racionale të përdoret rrezatimi diellor brenda intervalit Venus-Mars. Llojet kryesore të dobishme të energjisë së përdorur në bord janë elektrike, mekanike, termike dhe të lehta. Një shumëllojshmëri e pajisjeve në bord konsumojnë kryesisht energji elektrike. Duhet theksuar se rrezatimi diellor është i vetmi burim primar, energjia e të cilit mund të shndërrohet drejtpërdrejt në të gjitha llojet e dobishme të energjisë (Fig. 5.2). 49 Copyright Sh.A. Byroja Qendrore e Dizajnit BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency Fotokonvertuesit e rrezeve të diellit Energjia elektrike Burimet diellore të nxehtësisë Vela diellore Konvertues të drejtpërdrejtë. konvertimi i makinës së nxehtësisë. Oriz. 5.2. Hapësirë ​​Përqendruesit Dritë Energjia mekanike. Diagrami i mënyrave kryesore të shndërrimit të energjisë diellore në Si një konvertues dritë-energji elektrike, konvertuesit e bazuar në nyje pn, të bërë nga silikoni dhe, më rrallë, arsenidi i galiumit, përdoren më gjerësisht. Një konvertues fotoelektrik (PVC) është një pllakë e sheshtë, me përmasa që variojnë nga 20*10 mm deri në 180*180 mm. Celula PV bazohet në një bashkim pn të formuar nga vaferat gjysmëpërçuese përkatëse (Fig. 5.3, pikat 3 dhe 4). FEP mbulohet nga sipër me një shtresë mbrojtëse 1. Veshja mbrojtëse kryen disa funksione: a) mbron bashkimin nga futja e papastërtive në gjysmëpërçues (rrjedhët e mikrogrimcave lëvizin së bashku me rrjedhën e dritës së diellit); b) sipërfaqja e veshjes mbrojtëse duhet të ketë një reflektim të ulët në mënyrë që energjia e rrezeve të diellit të përdoret sa më plotësisht; c) deri vonë, veshja mbrojtëse ishte blu për të mbrojtur nga pjesa e kuqe e spektrit. Aktualisht, veshja mbrojtëse është transparente në pjesën e kuqe të spektrit. Kolektori aktual 2 (Fig. 5.3.) duhet, nga njëra anë, të vendoset në të gjithë sipërfaqen për të zvogëluar rezistencën e tranzicionit. 50 Copyright Sh.A. Byroja Qendrore e Dizajnit BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency është e ndryshme - zona e saj duhet të mbulojë sa më pak gjysmëpërçuesin. Në praktikë, kolektori aktual 2 është bërë në formën e shiritave metalikë, duke zënë rreth 11% të sipërfaqes së qelizave diellore (11% e qelizave diellore nuk ndriçohen nga Dielli dhe nuk prodhojnë energji elektrike). Vetë qeliza diellore më së shpeshti përbëhet nga dy gjysmëpërçues n dhe p - lloje, ku gjysmëpërçuesi n bëhet i hollë (Fig. 5.3, pika 3) në mënyrë që drita të kalojë nëpër të pa harxhuar energjinë e saj, dhe në shtresën e dytë të trashë ( Fig. 30, pika 4) lëshoi ​​energji, duke liruar bartësin. Trashësia e shtresës p duhet të jetë më e madhe se rruga e lirë e një fotoni të dritës (rreth 0,5 mm). Aktualisht, kolektori i rrymës së poshtme 5 është bërë në formë pasqyre dhe trashësia e gjysmëpërçuesit p është përgjysmuar. Kolektori i ulët i rrymës 5 për panelet diellore të satelitëve me fluturim të ulët është bërë i fortë dhe i pasqyruar në të dy anët. Doli se drita dhe nxehtësia e reflektuar nga sipërfaqja e tokës ngrohin qelizën diellore dhe zvogëlojnë energjinë e saj me 20%. Në zhvillimet më të fundit të qelizave diellore, përdoren tre shtresa gjysmëpërçuesish, përdoret energjia e reflektuar nga Toka, efikasiteti i qelizave diellore rritet në përputhje me rrethanat me 20%. Parimi i funksionimit të një qelize fotovoltaike bazohet në faktin se një foton drite, pasi ka kaluar nëpër një gjysmëpërçues të hollë n, lëshon energjinë e tij në një shtresë të trashë p, duke krijuar një çift elektron-vrimë që lëviz në rajonin përkatës. . 51 Copyright Sh.A. Byroja Qendrore e Dizajnit BIBKOM & LLC Agjencia e Shërbimit të Librit 1 2 3 4 5 Fig. 5.3 Struktura e një konverteri fotoelektrik 1 - veshje mbrojtëse, 2 - kolektor i rrymës, 3 - n-gjysmëpërçues, 4 - p-gjysmëpërçues, 5 - kolektor i rrymës dhe pasqyrë metalike. Emf i një qelize diellore silikoni në nivelin e orbitës së Tokës (fluksi i dritës është pingul me pllakën e qelizës diellore) është rreth 0,6 V. Karakteristika e tensionit aktual të një qelize diellore ideale është një kombinim i karakteristikave të një burimi tensioni (vlera e tensionit nuk varet nga rryma e ngarkesës) dhe një burim rrymë (vlera aktuale nuk varet nga rezistenca e ngarkesës) (Fig. 5.4. kurba 1). Rënia e tensionit me rritjen e rrymës së ngarkesës është për shkak të pranisë së rezistencave të kolektorëve të rrymës dhe vetë gjysmëpërçuesit. Kur një qelizë diellore është në qark të shkurtër, rryma është e kufizuar, pasi vlera e saj përcaktohet nga numri i fotoneve. Nga njëra anë, kjo karakteristikë e një qelize diellore është e mirë, pasi është e pamundur ta dëmtoni atë edhe me një qark të shkurtër. Nga ana tjetër, ndonjëherë është e nevojshme të rritet pak rryma, por qeliza diellore nuk mund ta bëjë këtë dhe prodhon tension zero, domethënë fiket ngarkesën. Modulet fotovoltaike me një shtresë mbrojtëse prej xhami të kalitur me teksturë të bazuar në konvertimin e dritës fotoelektrike të silikonit monokristalor - 15-20%. Tensioni, elementet V kanë rendiment të lartë 1 0.6 2 0.4 0.2 0 0 0.01 0.02 Dendësia e rrymës 0.03 A/cm2 Fig.5.4. Karakteristikat e tensionit aktual të një qelize diellore silikoni: 1 - qelizë diellore ideale, 2 - qelizë diellore reale. Efikasiteti i paneleve diellore është arritur në një vlerë rekord prej 42.8 për qind. Rekordi i mëparshëm ishte 40.7 përqind, por në një zonë ku fitimet prej 0.2 përqind janë normë dhe një përqind është një përparim, ky është një hap shumë domethënës. Për të arritur rezultatin, u deshën përpjekjet e kombinuara të një sërë laboratorësh, qendrash kërkimore dhe ndërmarrjesh tregtare. Qëllimi përfundimtar është krijimi i një paneli diellor portativ me kosto të ulët. Shkencëtarët kanë marrë për detyrë ta çojnë efikasitetin në 50 për qind. Aktualisht është duke u nisur faza tjetër e projektit: kalimi nga kërkimi laboratorik në krijimin e një prototipi pune. Pritet që kjo të zgjasë tre vjet dhe të kërkojë rreth njëqind milionë dollarë. 53 Copyright Sh.A. Byroja Qendrore e Dizajnit BIBKOM & LLC Kniga-Agjencia e Shërbimit Humbjet kryesore të energjisë në bateritë diellore shoqërohen me reflektimin e një pjese të rrezatimit diellor nga sipërfaqja, kalimin e një pjese të rrezatimit nëpër konvertues pa absorbim, atë të brendshëm. rezistenca e konvertuesit dhe proceseve të tjera fizike. Në një bateri silikoni të krijuar nga Universiteti i Delaware, për të reduktuar humbjet, rrezet e diellit ndahen nga një sistem optik i veçantë në tre rajone me nivele të ndryshme energjie dhe drejtohen në tre qeliza me ndjeshmëri të ndryshme: e lartë, e mesme dhe e ulët. 5.2. Bateritë diellore Bateritë diellore të anijeve kozmike janë pajisje komplekse elektromekanike që sigurojnë lidhjen elektrike të qelizave diellore, vendosjen e tyre në një bazë të vetme mbajtëse, forcën dhe qëndrueshmërinë e të gjithë strukturës gjatë dridhjeve dhe manovrave, vendosjen nën panair, mundësinë e vendosjes, instalimi dhe orientimi në hapësirë. Bateritë diellore (SB) mund të jenë të orientuara ose jo të orientuara. Orientimi i SB mund të kryhet përgjatë një ose dy koordinatave. SB-të jo-orientuese janë ngjitur në mënyrë të ngurtë në trupin e anijes kozmike ose janë pjesë përbërëse e trupit të anijes kozmike. Në varësi të karakteristikave mekanike të suportit ose nënshtresës mbajtëse, SB ndahet në struktura me sipërfaqe të ngurtë, gjysmë të ngurtë dhe fleksibël mbajtëse. Struktura e ngurtë mbështetëse e SB është bërë në formën e një krahu, mbi të cilin janë mbivendosur FEP, ka frekuenca të larta rezonante dhe devijime të vogla të paneleve. Fuqia specifike e paneleve të tilla diellore është 20-40 W/kg strukturë. Panelet diellore fleksibël kanë një nënshtresë me ngurtësi përkulëse zero, vendosen dhe mbahen në pozicion duke përdorur shtyllat e palosshme, trarët ose pantografët. Dizajni i SB-ve me një sipërfaqe fleksibël mbajtëse mund të jetë dy llojesh: të mbështjellë ose të mbështjellë, të palosshme ose të paketuara. Fuqia specifike – 40-80 W/kg. Kontributi kryesor në masën e qelizave diellore vjen nga qelizat diellore. Prandaj, detyra urgjente është zvogëlimi i trashësisë së tyre dhe rritja e efikasitetit. Më premtuesit në këtë drejtim janë qelizat diellore ultra të holla (deri në 50 μm) dhe përdorimi i qelizave diellore me përmasa të mëdha. Pritet që densiteti i fuqisë të rritet në 200 W/kg. 54 Copyright Sh.A. Byroja Qendrore e Projektimit BIBKOM & LLC Kniga-Agjencia e Shërbimit Për të marrë tensionin dhe rrymën e kërkuar, qelizat PV duhet të lidhen në seri dhe paralel. Lloji i vjetër i qelizave diellore kombinonte deri në disa qindra mijëra elementë. Kjo rezultoi në një peshë të madhe të telave lidhës, por kur deri në 80% të qelizave diellore dështuan, bateria vazhdoi të funksiononte. Qelizat PV të përdorura aktualisht janë me përmasa të mëdha dhe krijojnë një rrymë deri në 6A për element. Për të marrë një tension prej 27 V dhe një rrymë prej 200A, është e nevojshme të lidhni 54-55 elementë në seri dhe 34 degë paralelisht. Kështu, bateria diellore përmban vetëm 1870 qeliza. Kur lidhim elektrikisht qelizat PV, lind një dilemë: bëni të gjitha lidhjet (si serike ashtu edhe paralele) - marrim besueshmëri të lartë të SB, por një masë të madhe; nëse lidhim të gjitha 54-55 qelizat PV në seri dhe lidhim këto "degë". ” paralelisht - marrim një masë minimale, por edhe besueshmëri të ulët dhe jetë të shkurtër shërbimi. Problemi i dytë: gjatë përdorimit të SB, ndërveprimi i rrymës që rrjedh përmes telave lidhës të SB dhe fushës magnetike të Tokës çon në gjenerimin e forcës dhe çift rrotullues, gjë që bën që anija kozmike të kthehet. Problemi i tretë lidhet me elektrifikimin statik të paneleve SB. Akumulimi gradual i një ngarkese të elektricitetit statik në sipërfaqen e qelizës diellore mund të shkaktojë prishje dhe dëmtim të qelizës diellore. Për të eliminuar këtë fenomen, filmat përçues ngjiten në panelet SB (efikasiteti i reduktuar). 5.3 Konvertuesit fotoelektrikë hapësinorë dhe bateritë diellore Rritja e kërkesave për sistemet në bord të anijes kozmike (SC) çon në nevojën për të krijuar bateri diellore (SB) me energji dhe karakteristika më të larta të performancës me një jetëgjatësi më të madhe shërbimi. Mënyra më premtuese për të zgjidhur këto probleme është krijimi i SB-ve të bazuara në konvertuesit fotoelektrikë nga arsenidi i galiumit dhe komponimet e lidhura me to. Konvertuesit diellorë fotovoltaikë (PVC) të bazuara në arsenidin e galiumit sigurojnë një rritje të konsiderueshme të efikasitetit, prodhimit të energjisë specifike dhe rezistencës ndaj rrezatimit të paneleve diellore hapësinore në krahasim me bateritë me bazë silikoni. Qelizat PV të bazuara në AsGa ofrojnë: 55 Copyright SHA Central Design Bureau BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency Efikasitet më i lartë, duke arritur deri në 25% në kushte hapësinore në qelizat PV me një kryqëzim pn në GaAs dhe deri në 30% në ato kaskadë FEP. Përmirësimi i rezistencës ndaj rrezatimit, duke siguruar një rritje të jetës së shërbimit të satelitit deri në 15 vjet në orbitat gjeostacionare. Mundësia e punës në shkallë të lartë të përqendrimit të rrezatimit diellor duke rritur njëkohësisht efikasitetin në 30-35%. Gjatë dekadave të fundit, është grumbulluar përvojë e gjerë vendase dhe e huaj në funksionimin e qelizave diellore hapësinore dhe qelizave diellore të bazuara në GaAs dhe komponimet. Është treguar se GaAs PV-të ofrojnë një rritje të efikasitetit, prodhimit specifik të energjisë, rezistencës ndaj rrezatimit dhe parametrave të tjerë në krahasim me qelizat diellore të silikonit. Koeficienti i lartë i absorbimit të rrezatimit diellor në arsenidin e galiumit bën të mundur ruajtjen e efikasitetit të lartë duke reduktuar trashësinë e strukturës së qelizës diellore në më pak se 10 mikron, gjë që siguron një reduktim të konsumit të arsenidit të galiumit me më shumë se një renditje të madhësisë dhe, si si pasojë, një reduktim 2-3-fish i peshës së qelizave diellore. Në qelizat diellore të tilla me film të hollë me një trashësi rajoni aktiv të rendit 5 mikron, është e mundur të arrihet ndjeshmëri e lartë dypalëshe dhe të rritet prodhimi i energjisë në hapësirë ​​me 20-25% duke përdorur albedon e Tokës. Qelizat PV GaAs, së bashku me rritjen e efikasitetit, ofrojnë gjithashtu rezistencë të përmirësuar ndaj rrezatimit, e cila përafërsisht dyfishon jetëgjatësinë e paneleve diellore hapësinore. Siç tregohet nga studimet afatgjata mbi degradimin e SB-ve hapësinore nën ndikimin e ekspozimit ndaj rrezatimit, shkalla e degradimit varet ndjeshëm nga parametrat orbital të anijes kozmike (SC). Për anijet kozmike me orbitë të ulët (770 km), degradimi i SB-ve me bazë silikoni dhe GaAs-GaAlAs është përkatësisht 15% dhe 5%, gjatë 5 viteve të qëndrimit të anijes në orbitë. Për anijen kozmike në orbita gjeostacionare, degradimi është 31% (Si) dhe 16% (GaAs) gjatë 15 viteve në orbitë. Për orbitat e rrezikshme nga rrezatimi (7400 km në një kënd prirje prej 50°), degradimi mbetet 49% (Si) dhe 22% (GaAs) brenda 5 viteve në orbitë. Prandaj, përdorimi i baterive me bazë GaAs për të fuqizuar anijen kozmike ofron një efekt të rëndësishëm ekonomik në krahasim me panelet diellore me bazë silikoni, pavarësisht kostos më të lartë të paneleve të tilla diellore. Një avantazh jashtëzakonisht i rëndësishëm i qelizave PV GaAs është aftësia e tyre për të kthyer në mënyrë efektive rrezatimin diellor të përqendruar 100-1000 herë. Kjo bën të mundur uljen e konsumit të materialeve gjysmëpërçuese GaAs në përpjesëtim me shkallën e përqendrimit dhe, për rrjedhojë, uljen e ndjeshme të kostos së energjisë elektrike diellore. Përparësitë shtesë gjatë kalimit në SB të përqendrimit në hapësirë ​​janë: mundësia e organizimit të mbrojtjes së fotokonverterit nga elementët e projektimit të sistemit të përqendrimit nga rrezatimi jonizues; aftësia për të zgjedhur mënyrën termike të qelizës diellore, duke siguruar pjekjen termike të defekteve të rrezatimit; përmirësimi i rezistencës ndaj rrezatimit të qelizave diellore që funksionojnë me një densitet të rritur të rrymës fotonike për shkak të "pjekjes" së fotonit dhe injektimit të defekteve të rrezatimit. Në qelizat e kaskadës PV, mund të arrihet një rritje e ndjeshme e efikasitetit deri në 25-27% dhe deri në vlerat e rendit 30-35% me rrezatim të përqendruar. Vitet e fundit, qelizat diellore AlGaAs/GaAs janë krijuar në Institutin Fizikoteknik A.F. Ioffe, në të cilin, falë përmirësimit të fotosensitivitetit në rajonin "violet" të spektrit, janë arritur vlera të efikasitetit prej 23-25%, afër në kufirin teorik për një qelizë diellore me një kryqëzim të vetëm pn. Shtimi i materialeve me boshllëk të ngushtë të bazuar në InP/InGaAs dhe AlGaSb/GaSb në këto qeliza PV bëri të mundur krijimin e qelizave PV kaskade të çiftëzuara mekanikisht me një efikasitet deri në 28%, të cilat kanë jo vetëm efikasitet të lartë, por edhe rritje të rrezatimit. rezistencë, e cila do të bëjë të mundur krijimin e qelizave hapësinore të energjisë diellore bazuar në to me një jetëgjatësi të shtuar të punës. 5.4. Qelizat diellore të prodhuara nga impianti Solar Wind 57 Copyright JSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Book-Service Agency Fig. 5.5 Pamja e qelizave diellore të prodhuara nga impianti Solar Wind Impianti Solar Wind (Krasnodar) prodhon qeliza fotovoltaike të bazuara në silikon monokristalor, të tipit p dhe të tipit n, duke përdorur teknologjinë e vet (Fig. 5.6), duke siguruar elementë me parametra të lartë dhe një gamë të gjerë aplikimesh me një çmim relativisht të ulët. Elementet kanë strukturën: Fig. 5.6. Struktura FEP 1 - teksturë me veshje antireflektuese 2 - n+ (p+) - Si, 3 - p (n) - Si, 4 - p+ (n+) - Si, 5 - metal, 6 - rrezet e diellit. Të gjithë elementët, si n- dhe tipi p, janë transparentë ndaj rajonit infra të kuqe të spektrit, gjë që çon në më pak ngrohje të elementeve në diell dhe, në përputhje me rrethanat, një rritje të efikasitetit të tyre (Fig. 5.7). 58 1-drita e diellit 2 – rrezet infra të kuqe Copyright SHA Central Design Bureau BIBKOM & LLC Book-Service Agency Fig. 5.7. FEC me një strukturë që transmeton pjesën e kuqe të spektrit Kompania Solar Wind ishte një nga të parat në botë që filloi prodhimin industrial të qelizave diellore me ndjeshmëri të dyanshme në silikon të tipit p dhe n. Kompania prodhon modifikime të ndryshme të elementeve bazuar në pseudo-katror (Fig. 5.5) me përmasa: 103.5x103.5 mm, 125x125 mm, 156x156 mm, si dhe pjesët e tyre. Karakteristikat tipike të rrymës-tensionit: duke përdorur shembullin 1 2 Fig. 5.8. Karakteristikat e rrymës-tensionit të një qelize diellore PV 125x125 prej silikoni me rezistencë të ulët (pika 2) dhe të lartë (pika 1) janë paraqitur në Fig. 5.8 Tabela. Karakteristikat elektrike të qelizave diellore: Dia- Madhësia e fuqisë së rrymës, Tensioni maksimal - matësi maksimal, qark i shkurtër, XX, V ost, V mm p.sh., V rrymë, A mm t 59 Copyright OJSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Agency Book -Service" 85x85 100 102.8x102.8 135 103.5x103.5 125 125x125 150 2.1 2.4 3.2 3.6 3.2 3.6 4.6 5.2 0.59 0.59 - 0.60 - 0,61 - 0,49 1,85 - 0,9 2,14 1,05 0,49 2,9 - 1,4 3,3 1,6 - 0,49 2,9 - 1.4 3.3 1.6 - 0.49 4.1 - 2.0 4.7 2.3 - Aktualisht prodhohen kryesisht qeliza fotovoltaike pseudo-katrore me përmasa anësore nga 100 deri në 175 mm. Modulet individuale fotovoltaike me fuqi maksimale nga 5 deri në 160 W janë në dispozicion për shitje. Modulet me fuqi më të lartë (deri në 200 W) prodhohen me porosi. Të gjitha modulet kanë një mbulesë xhami të pastër dhe një kornizë alumini të qëndrueshme. Bateritë diellore me një shtresë mbrojtëse prej xhami të zakonshëm përdorin qeliza fotovoltaike me një efikasitet prej 12% dhe më të lartë (mesatarisht 13-16%). 6. Burimet dytësore të energjisë elektrike Burimet dytësore shndërrojnë tensionin e një madhësie dhe frekuence në tension të një madhësie dhe frekuence tjetër. Për të siguruar funksionimin e pajisjeve të ndryshme në bord, është e nevojshme të keni disa tensione. Është më e përshtatshme për t'i marrë ato duke përdorur tension të alternuar, kështu që ka një konvertues 500 (1000) Hz, 40V DC-AC në bord. Ekzistojnë 2 metoda konvertimi: konvertuesit dinamikë dhe statikë. Një konvertues dinamik është një kombinim i një motori DC dhe një gjeneratori AC në një makinë. Rregullatori i tensionit dhe frekuencës i një makine të tillë është një pajisje komplekse dhe përbën rreth gjysmën e masës së vetë konvertuesit. 60 Copyright Sh.A. Byroja Qendrore e Dizajnit BIBKOM & LLC Kniga-Agjencia e Shërbimit Disavantazhet: 1. nuk punon në kushte vakum, 2. krijon interferenca të mëdha me pajisjet elektronike, 3. krijon dridhje, 4. kërkon mirëmbajtje të vazhdueshme, 5. peshë e madhe fluturimi , 6. efikasitet i ulët, 7. besueshmëri e pamjaftueshme e lartë. Aktualisht, për anijet kozmike janë krijuar konvertues të besueshëm të tranzistorit statik DC-AC (invertorë) me një fuqi prej disa kilovatësh, të cilët janë superiorë në parametrat bazë ndaj konvertuesve të makinave elektrike. Efikasiteti i konvertuesve të tranzistorit mund të arrijë 60-70%. Krahasuar me konvertuesit e makinave elektrike, konvertuesit statikë kanë këto përparësi: koha për të arritur modalitetin e funksionimit është 5-10 herë më pak dhe është një pjesë e sekondës; rrymat e hyrjes janë disa herë më të ulëta; cilësi më e mirë e proceseve kalimtare; nuk ka zhurmë akustike të krijuar gjatë funksionimit të konvertuesit; jetë e gjatë shërbimi, peshë dhe dimensione të vogla. Ato u nënshtrohen kërkesave strikte: paqëndrueshmëria e frekuencës nuk është më e keqe se 10-4, devijimi i amplitudës së tensionit nuk është më shumë se ± 5%, forma e tensionit alternativ duhet të ndryshojë nga tensioni harmonik jo më shumë se disa%. i tranzistorëve të silikonit bën të mundur krijimin e konvertuesve që funksionojnë në temperatura deri në 80-1000С. Pajisjet gjysmëpërçuese funksionojnë në konvertues në modalitetin e komutimit. Kjo mënyrë ju lejon të kontrolloni një ngarkesë mjaft të madhe të energjisë duke përdorur pajisje relativisht me fuqi të ulët. Është e mundur të përmirësohen më tej karakteristikat e daljes së konvertuesve statikë nëpërmjet përdorimit të filtrave shtesë, rritjes së numrit të fazave të konvertimit, etj. 61 Copyright Sh.A. dhe elementë të tepërt, gjë që praktikisht ka pak efekt në rritjen e dimensioneve dhe peshës së tyre në krahasim me konvertuesit e makinave elektrike. Karakteristikat teknike të konvertuesit janë dhënë në tabelën 1. Pajisja është projektuar për të fuqizuar pajisje speciale me rrymë alternative të një frekuence të stabilizuar prej 500 Hz dhe një tension të stabilizuar prej 40 V. Tabela 1 Nr. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Tensioni i furnizimit, V 27+4 -3 Tensioni i frekuencës së daljes, Hz Tensioni i daljes, V: Faktori trefazor jolinear i shtrembërimit, % për daljen njëfazore për daljen trefazore fuqitë dalëse, VA: dalje njëfazore prodhimi trefazor Faktori i fuqisë së ngarkesave: njëfazor (induktiv) trefazor (induktiv ose kapacitiv) Efikasiteti, jo më pak se Pesha , kg, jo më shumë Jetëgjatësia e punës, ora 6.1. Diagrami bllok i konvertuesit 62 Vlera numerike Emri i parametrit 500 40+1.2 –1.2 40+2 -2 5 10 0…65 0…115 0.7 0.8…1 0.62 12.5 1000 E drejta e autorit OJSC Central Design Bureau BIBKOM -S & LLC Agency ndërtimi i një konverteri statik bazohet në ndarjen e funksioneve ndërmjet elementeve individuale. Në Fig. 6.1. Tregohet diagrami funksional i konvertuesit statik. Ai përbëhet nga blloqet e mëposhtme: 1 - oshilator master kuarci; 2 - para-përforcues; 3 - ndarës fazor; 4 - para-përforcues; 5 - përforcues i fuqisë së tensionit trefazor; 6 - filtri i tensionit të daljes trefazore; 7 - stafetë; 8 - rregullatori i tensionit të daljes trefazore; 9 - qark i vonesës; 10 - përforcues i fuqisë së tensionit njëfazor; 11 - filtri i tensionit të daljes njëfazor; 12 - shtues diodë; 13 - rregullatori i tensionit të daljes njëfazor; 14 – dalje trefazore; 15 - prodhimi njëfazor. Oscilatori kryesor i kuarcit 1 (Fig. 6.1.) është projektuar për të gjeneruar një tension të alternuar të një frekuence të qëndrueshme. Ai përfshin (shih bllok diagramin Fig. 6.2) ngacmues kuarci 1, ish-bufer 1 2 7 3 4 5 6 14 8 15 9 10 11 63 12 13 Copyright OJSC Central Design Bureau BIBKOM & LLC Book Agency Service" Fig.6.1. Bllok diagrami i konvertuesit statik 2, blloqeve të ndarësit të frekuencës 3 dhe amplifikatorit të daljes 4. Ngacmuesi i kuarcit 1 (KZG) siguron qëndrueshmërinë e specifikuar të tensionit në dalje të oshilatorit kryesor të kuarcit në frekuencë. Në daljen e ngacmuesit të kuarcit, gjenerohen impulse të formës arbitrare me një frekuencë përsëritjeje prej 24 kHz, të cilat furnizohen në hyrjen e fazës tampon. Faza 2 e tamponit (Fig. 6.2) shkëput ngacmuesin e kuarcit nga ndarësi i frekuencës dhe gjeneron impulse me një skaj të pjerrët pritës për të ndezur ndarësit e frekuencës. Blloku i ndarësit të frekuencës 3 përbëhet nga katër ndarës të frekuencës së këmbëzës me një faktor total të ndarjes 16. Nga dalja e bllokut të ndarësit të frekuencës, drejtkëndëshe 2 1 24 kHz 3 24 kHz 4 1,5 kHz 1,5 kHz Fig. 6.2. Blloku i një oshilatori kryesor kuarci. 1 - ngacmues kuarci, 2 - faza tampon, 3 - bllok ndarës i frekuencës, 4 - përforcues i daljes. pulset me një frekuencë përsëritjeje prej 1.5 kHz furnizohen në hyrjen e amplifikatorit të daljes 4, ku ato amplifikohen në fuqi dhe furnizohen në hyrjen e ndarësit fazor 3 (Fig. 6.1.). Para-amplifikuesi 2 (shih Fig. 6.1) shërben për të përforcuar tensionin e daljes së oshilatorit kryesor të kuarcit dhe eliminon reagimin e hyrjes së ndarësit fazor në daljen KZG. Parapërforcuesi funksionon në modalitetin kyç. Ndarësi i fazës 3 (Fig. 6.1) është projektuar për të prodhuar tre tensione drejtkëndëshe me një frekuencë prej 500 Hz, të zhvendosur në fazë me 120 gradë. Stabiliteti i frekuencës së ndarësit të fazës sigurohet duke e sinkronizuar atë me një oshilator master kuarci. Para-përforcuesi 4 (Fig. 6.1.) është projektuar për të përforcuar sinjalin e ndarësit të fazës për sa i përket fuqisë dhe eliminon ndikimin e ndryshimeve në ngarkesën e pajisjes në saktësinë e këndit të zhvendosjes së fazës dhe stabilitetin e sinkronizimit të ndarësit fazor. Është një ndarës me 3. Përforcuesit e fuqisë 5, 10 janë projektuar për të përforcuar fuqinë e tensioneve njëfazore dhe trefazore. Një përforcues trefazor i fuqisë përbëhet nga tre amplifikatorë tranzistor, të bërë në një qark shtytës-tërheqës me një dalje transformatori. Transistorët funksionojnë në modalitetin e ndërprerës, mbështjelljet e daljes së transformatorëve janë të lidhur në një qark trekëndësh. Transistorët e amplifikatorit të fuqisë aktivizohen nga impulse drejtkëndëshe. Filtrat e tensionit 11 të daljes njëfazore dhe trefazore 6 konvertojnë tensionet drejtkëndore të amplifikatorëve të fuqisë në ato sinusoidale. Ato përbëhen nga mbytje dhe kondensatorë që formojnë një qark lëkundës seri. Ky qark është akorduar në rezonancë në harmonikën themelore. Rregullatorët e tensionit njëfazor 13 dhe trefazor 8 janë krijuar për të stabilizuar tensionet e daljes njëfazore dhe trefazore duke ndikuar në tensionet e furnizimit të amplifikatorëve të energjisë njëfazore dhe trefazore. Ato janë bërë sipas një qarku urë. Kur krijoni një konvertues të tillë, të gjitha këto kërkesa ndahen në elementë të ndryshëm. Burimi i lëkundjeve është një oshilator kuarci, i cili prodhon lëkundje të formës arbitrare, por me një frekuencë të qëndrueshme prej 24 kHz. Paqëndrueshmëria është 10-4...10-6%. Meqenëse është e pamundur të prodhohet kuarci në një frekuencë prej 500 Hz dhe për të zvogëluar peshën, oshilatori i kuarcit gjeneron një frekuencë prej 24 kHz. Pastaj kjo frekuencë ndahet me 16 herë. 65 Copyright OJSC Byroja Qendrore e Dizajnit BIBKOM & LLC Kniga-Agjencia e Shërbimit Nga dalja e ndarësit fitojmë një tension drejtkëndor me frekuencë 1500 Hz. Duke përdorur një ndarës fazor, voltazhi ndahet me 3 herë dhe zhvendoset me 120º, marrim një tension drejtkëndor trefazor. Tre para-përforcues e sjellin këtë tension në vlerën e dëshiruar të nevojshme për të drejtuar amplifikatorët e fuqisë. Tre amplifikatorë të fuqisë sigurojnë fuqinë e nevojshme dalëse, dhe pas filtrave marrim një tension sinusoidal. Matësi i tensionit përcakton devijimin e tensionit nga vlera e specifikuar dhe kontrollon rregullatorin e tensionit. Nëse voltazhi i matur shkon përtej vlerës së specifikuar, sistemi i kontrollit dhe alarmit (SCIS) fiket këtë konvertues dhe ndez atë rezervë. Përveç kësaj, sinjali nga oshilatori i kuarcit hyn në SCI. Në përgjithësi, konverteri statik përdor 2 oshilatorë kuarci. Nëse njëri prej tyre dështon, atëherë SKIS ndizet tjetri. Të gjitha proceset në këtë konvertues ndodhin me tensione drejtkëndëshe, domethënë, transistorët funksionojnë në modalitetin e ndërrimit dhe kanë dy gjendje - ndezur dhe fikur. Kjo mënyrë karakterizohet nga fakti se fuqia e shpërndarë nga transistorët është e vogël. Kjo çon në rritjen e efikasitetit, radiatorë më të vegjël dhe ulje të peshës së të gjithë konvertuesit. Përveç kësaj, duke filtruar tensionin e valës katrore, është e mundur të merret një tension harmonik me shtrembërim dukshëm më të vogël. 6.2. Metodat për rritjen e besueshmërisë së një konverteri statik Si rregull, konverteri është një burim për fuqizimin e sistemeve jetike dhe ekzistenca e anijes varet nga besueshmëria e tij. Rritja e besueshmërisë së një konverteri statistikor është një nga detyrat kryesore në hartimin e tij. Ekzistojnë 3 mënyra për të rritur besueshmërinë: 1. teprica e të gjithë produktit, 2. teprica e blloqeve individuale, 3. teprica e vetëm elementeve jo të besueshme (tranzistorëve). 66 Copyright Sh.A. Byroja Qendrore e Dizajnit BIBKOM & LLC Kniga-Agjencia e Shërbimit Si rregull, në bord instalohen dy konvertues: ai kryesor dhe ai rezervë. Kalimi nga njëri në tjetrin ndodh automatikisht duke përdorur SKIS. Përdorimi i njësive rezervë si pjesë e një pajisjeje mund të rrisë ndjeshëm besueshmërinë e saj. Sidoqoftë, një tepricë e tillë shoqërohet me vështirësinë e identifikimit të një njësie të dështuar, duke fikur atë të dëmtuar dhe duke ndezur atë rezervë, pasi vetë elementët e ndërrimit mund të jenë më pak të besueshëm. Në konvertuesin e konsideruar, rezervohet vetëm oshilatori kristal. Teprica e elementeve jo të besueshme është më e zakonshme dhe racionale, pasi masa e pajisjes rritet me një sasi të vogël, dhe probabiliteti i dështimit zvogëlohet ndjeshëm. 7. Sistemet e shpërndarjes së energjisë elektrike Sistemi i shpërndarjes së energjisë elektrike përfshin: telat elektrikë, pajisjet e instalimit dhe instalimit, pajisjet shpërndarëse, pajisjet komutuese, pajisjet për mbrojtjen nga interferencat dhe elektriciteti statik, pajisjet për monitorimin e funksionimit të burimeve dhe konsumatorëve. Bazuar në qëllimin dhe numrin e elementeve hyrëse, sistemi i shpërndarjes së energjisë elektrike është komponenti më i rëndësishëm i pajisjeve elektrike të anijes kozmike dhe përcakton kryesisht performancën e tij teknike dhe operacionale. Rëndësia dhe kompleksiteti i funksioneve që kryen sistemi i shpërndarjes së energjisë elektrike, si dhe specifika e kushteve të funksionimit të tij, vendosin kërkesa të larta për këtë sistem, përmbushja e të cilave duhet të garantojë besueshmërinë dhe besueshmërinë e furnizimit me energji elektrike për konsumatorët e anijeve kozmike. . Ekzistojnë 3 lloje të sistemeve të shpërndarjes: të centralizuar, të decentralizuar dhe të kombinuar. Sistemi i centralizuar i furnizimit me energji të anijes karakterizohet nga fakti se të gjitha burimet janë të lidhura me një pajisje shpërndarëse (Fig. 7.1), e quajtur njësia qendrore e shpërndarjes (CDU). Në Fig. 7.1 Dy burime të energjisë elektrike I1 dhe I2 përmes siguresave F1 dhe F2 duke përdorur çelsat B1 dhe B2 janë të lidhura me stabilimentin qendror. Të gjithë konsumatorët Pi marrin energji nga CIA. Avantazhi i një sistemi të tillë është se furnizimi me energji elektrike është i mundur për sa kohë që të paktën një burim i energjisë elektrike është në funksion. Shpërndarja e centralizuar ka dukshëm më shumë disavantazhe. 1. Cilësi e ulët e energjisë elektrike, e përcaktuar nga fakti që konsumatorët ndizen dhe fikin gjatë gjithë kohës. Prandaj tensioni rritet. 2. Rrjeti i rëndë elektrik, pasi është e nevojshme të tërhiqen telat nga të gjitha burimet në CIA, pastaj nga CIA për të gjithë konsumatorët. 3. Nëse CIA dështon, të gjithë konsumatorët de-energjizohen. CIA F1 B1 I1 F2 P1 B2 I2 P2 Fig. 7.1. Sistemi i centralizuar i furnizimit me energji elektrike Energjia elektrike e decentralizuar në mënyrë ideale supozon se RU1 ka një burim I1 F1 B1 I2 B2 shpërndarje potr që çdo konsumator ka energjinë e tij elektrike. te RU2 68 k p o t r F2 Fig.7.2. Sistemi i decentralizuar i furnizimit me energji të anijes kozmike Copyright SHA Central Design Bureau BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency Në realitet, në një sistem të decentralizuar të shpërndarjes, një burim i shërben grupit të vet të konsumatorëve (Fig. 7.2) përmes pajisjeve të veta të shpërndarjes. Përparësitë e një sistemi të tillë janë cilësia pak më e mirë e energjisë elektrike (më pak konsumatorë, më pak rritje të tensionit) dhe pesha e reduktuar e rrjetit (burimi dhe konsumatorët ndodhen afër). Ekziston një pengesë në këtë sistem, por është më domethënëse - nëse burimi dështon, të gjithë konsumatorët në grupin e tij mbeten pa energji. Një sistem i tillë përdoret kryesisht në eksperimentet shoqëruese, kur ky grup instrumentesh mundësohet nga një burim i veçantë që nuk është i lidhur me rrjetin e përgjithshëm të anijes. Sistemet e shpërndarjes të konsideruara janë kufizuese. Në praktikë, sisteme të tilla nuk përdoren kurrë. Sistemet reale janë zakonisht të ndërmjetme. Shpërndarja e kombinuar e energjisë F1 B1 RU 1 P1 I1 B4 B5 V3 P3 F2 I2 P2 V2 RU 2 P4 Fig. 7.3. Sistemi i kombinuar i shpërndarjes së energjisë elektrike 69 Copyright Sh.A. Byroja Qendrore e Dizajnit BIBKOM & LLC Kniga-Agjencia e Shërbimit Le të shqyrtojmë një sistem të kombinuar të shpërndarjes së energjisë elektrike (Fig. 7.3.) bazuar në dy burime. Çdo burim i energjisë elektrike ka në qarkun e tij pajisje mbrojtëse, një pajisje komutuese dhe një pajisje shpërndarëse (për shembull, për burimin I1, mbrojtjen F1 dhe stabilimentin RU1). Më shpesh, një autobus i zakonshëm përdoret si një pajisje shpërndarëse. Çdo autobus ka grupin e vet të konsumatorëve të lidhur. Gjatë funksionimit normal, sistemi i shpërndarjes mund të funksionojë si i decentralizuar (B1 dhe B2 janë të ndezur) dhe si i centralizuar (B3 është ndezur shtesë). Modaliteti i fundit ndodh, për shembull, kur një konsumator i lidhur me stabilimentin nuk ka energji të mjaftueshme elektrike nga burimi I1. Çelësat B4 dhe B5 kërkohen në situata emergjente. Nëse njëri prej burimeve dështon, ai fiket dhe komutuesi merr energji elektrike nga një burim. Për shembull, nëse burimi I1 dështon, B1 dhe B4 fiken dhe RU1 mund të marrë energji përmes B3 ose B5. Në rast të një dështimi të komutimit, ky komutues fiket dhe të dy burimet funksionojnë për pajisjen e dytë. Për shembull, RU2 dështoi. B2, B3 dhe B4 janë të fikur, B1 dhe B5 janë të ndezura. Kështu, sistemi i kombinuar i shpërndarjes siguron një tepricë të plotë të të dy burimeve dhe komutuesve. Si të silleni me konsumatorët që janë të lidhur me një komutues që ka dështuar? Konsumatorët ndahen në katër grupe (Figura 7.3 nuk tregon mbrojtjen e konsumatorit dhe pajisjet komutuese). Konsumatorët e grupit P1 nuk ndikojnë në vazhdimin e fluturimit dhe shërbejnë për të ofruar, për shembull, rehati për anëtarët e ekuipazhit (ndriçim, ngrohje, etj.). Ato shpërndahen ndërmjet qendrave të shpërndarjes dhe lidhen me ne duke përdorur një linjë. Konsumatorët e grupit P2 mund të lidhen me një ose një tjetër komutues. Konsumatorët e grupit P3 janë të lidhur vazhdimisht me të dy çelësat, telat nga secila pajisje komutuese shkojnë te konsumatori në kabllo të ndryshme dhe, si rregull, përgjatë anëve të ndryshme të anijes. Përveç kësaj, këta konsumatorë janë të lidhur drejtpërdrejt me një burim. 70 Byroja Qendrore e Dizajnit të Drejtave të Autorit SHA BIBKOM & LLC Kniga-Agjencia e Shërbimit Konsumatorët e grupit P4, përveç atyre të treguara për grupin P3, kanë burimin e tyre "super-urgjent". Këto janë kryesisht mjete piroteknike. Për shembull, është e pamundur të ulësh mjetin e zbritjes pa e ndarë atë nga ndarja e instrumenteve. Kështu, sistemi ka besueshmëri të lartë dhe fleksibilitet operacional. Në realitet, ekzistojnë disa sisteme të tilla në bordin e një anije kozmike (sistemi DC i burimeve parësore të energjisë, sistemi AC, sistemi i burimit tampon), që ndryshojnë në numrin e konsumatorëve, shkallën e rëndësisë së tyre për besueshmërinë e anijes, etj. 8 Rrjeti elektrik Rrjetet elektrike kanë një sërë kërkesash specifike. 1) Sigurimi i furnizimit me energji të besueshme dhe të pandërprerë për konsumatorët në çdo kusht funksionimi. Ky problem zgjidhet duke ndërtuar bashkërisht sistemet e konfigurimit, shpërndarjes dhe mbrojtjes së rrjetit. 2) Sigurimi i cilësisë së lartë të energjisë elektrike të marrë nga konsumatorët. Kjo është për shkak të faktit se shumë konsumatorë janë kritikë për madhësinë e tensionit (veçanërisht reduktimin) ose frekuencën. 3) Sigurimi i mbrojtjes së pajisjeve nga ndërhyrjet që rrjedhin nga funksionimi i pajisjeve elektrike dhe elektriciteti statik. Përhapja e ndërhyrjes është e mundur në dy mënyra. Direkt nga burimi i ndërhyrjes, ai përhapet përgjatë telave të rrjetit. Për të mbrojtur kundër këtij lloji të ndërhyrjeve, filtrat janë instaluar në rrjet për të kufizuar përhapjen e ndërhyrjeve në të gjithë rrjetin. Mënyra e dytë që ndodh ndërhyrja është përmes fushave magnetike dhe elektrike që ekzistojnë brenda anijes. Nga pikëpamja elektrike, telat e rrjetit kanë kapacitet dhe induktivitet, kështu që fushat shkaktojnë ndërhyrje EMF në to (në disa raste, madhësia e impulseve të ndërhyrjes mund të arrijë vlera të mëdha). Vëmendje e veçantë duhet t'i kushtohet elektricitetit statik atmosferik. Duke marrë parasysh shpejtësinë e lartë të anijes kozmike dhe pavarësisht nga numri i vogël i ngarkesave, potenciali në pjesë të trupit të anijes mund të arrijë vlera të mëdha. Prandaj, pjesët e dizajnit të anijes kozmike 71 Copyright Sh.A. Byroja Qendrore e Dizajnit BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency duhet të lidhen elektrikisht jo vetëm përmes kontaktit, por duke përdorur goma speciale metalizimi. Atmosfera e Tokës ka potencialin e vet, i cili ndryshon me lartësinë. Kjo duhet të merret parasysh kur manovroni anijen kozmike. Lloji i rrjetit elektrik përcaktohet nga lloji i avionit, qëllimi i tij dhe kërkesat specifike për sistemin e furnizimit me energji elektrike. Rrjeti elektrik klasifikohet sipas qëllimit të tij, parametrave kryesorë elektrikë të sistemit të furnizimit me energji elektrike, llojit të rrymës, tensionit, frekuencës, konfigurimit të rrjetit etj. Sipas qëllimit të tij rrjetet ndahen në furnizim (kryesore) dhe shpërndarje (sekondare). shpërndarja). Pjesa ushqyese është pjesa e rrjetit elektrik nga burimi i energjisë deri te pajisja shpërndarëse, si dhe seksionet ndërmjet pajisjeve shpërndarëse. Rrjeti i shpërndarjes shërben për transmetimin dhe shpërndarjen e energjisë elektrike nga komutuesi te konsumatorët. Seksioni i rrjetit të shpërndarjes që furnizon një grup konsumatorësh nga komutuesi përmes një pajisjeje të përbashkët mbrojtëse quhet ushqyes. Sipas parametrave kryesorë elektrikë, rrjetet ndahen në rrjete DC (27 V), rrjete trefazore (40 V, 500 ose 1000 Hz) dhe rrjete AC njëfazore (40 V, 500 Hz). Rrjetet DC përdoren, si rregull, në sistemet parësore. Sipas sistemit të transmetimit të energjisë, rrjetet ndahen në rrjete me dy tela të pabazuara, me dy tela të tokëzuara dhe me një tela për rrymë alternative direkte dhe njëfazore, dhe rrjete me tre dhe katër tela për qarqet trefazore. Një rrjet i pabazuar me dy tela (Fig. 8.1, pika 1) ka një avantazh të rëndësishëm - kur njëri nga telat lidhet me qark të shkurtër me trupin, rrjeti vazhdon të funksionojë, por rrjeti është i rëndë (dy tela - direkt "plus " dhe anasjelltas "minus"). Në mënyrë tipike, një bateri me rezistencë të ulët të brendshme përdoret si një tampon në rrjet, kështu që niveli i ndërhyrjes në rrjet (midis telave) është i ulët. Ndërhyrja kryesore ndodh midis rrjetit dhe strehimit; niveli i tij është mjaft i lartë. Ndërrimi dhe pajisjet mbrojtëse janë të lidhura me një tel pozitiv. Një rrjet i tokëzuar me dy tela është i lidhur me trupin e anijes kozmike në një pikë. Është gjithashtu i rëndë, por niveli i ndërhyrjes është shumë më i ulët. Një pengesë e rëndësishme e këtij rrjeti është se kur teli pozitiv është i shkurtuar në trup, rrjeti de-energjizon konsumatorin. 72 Copyright SHA Central Design Bureau BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency Në një rrjet me një tela (Fig. 8.1, pika 3), trupi i anijes kozmike përdoret si tel kthimi. Në këtë rast, rrjeti është pothuajse dy herë më i lehtë, cilësia e energjisë elektrike është më e lartë, pasi rezistenca elektrike e strehimit është shumë më e vogël se teli i rrjetit. rrjeti I P I P I P R Fig.8.1. Llojet e rrjeteve 1 – rrjet i pabazuar me dy tela; 2 – rrjet i tokëzuar me dy tela; 3 – rrjet me një tel. Një rrjet me një tel përdoret në shumë sisteme transporti dhe quhet rrjet "avioni". Teknologjia e raketave dhe hapësirës (RST) karakterizohet nga proceset e shkyçjes. Gjatë largimit të ngadaltë të blloqeve të anijes kozmike midis tyre me një rrjet me një tela, një hark do të digjet, kjo është arsyeja pse një rrjet me një tel nuk është përdorur në RCT deri vonë. Sistemi Space Shuttle i ripërdorshëm përdor një rrjet me një tel, duke arritur kursime të konsiderueshme në peshën e instalimeve elektrike. Një rrjet me tre tela me një neutral të lidhur me trupin e anijes kozmike ju lejon të lidhni konsumatorët si me tensionin fazor ashtu edhe me atë të linjës. Në varësi të sistemit të shpërndarjes, rrjetet ndahen në të centralizuara, të përziera, të decentralizuara dhe të ndara. 9. Pajisjet komutuese Pajisjet komutuese përdoren për të kontrolluar burimet dhe konsumatorët e energjisë elektrike. Ai ndahet në pajisje të funksionimit të drejtpërdrejtë (manual) dhe në distancë. Pajisjet me veprim të drejtpërdrejtë - butonat, çelsat, çelsat, çelësat kufi dhe çelësat e gjurmëve - janë të destinuara për kontroll në qarqet me fuqi të ulët në anijen kozmike të drejtuar. Ekzistojnë tre lloje të çelsave dhe çelsave: rrotullues, shtytës dhe rrotullues. Ato shërbejnë për mbylljen ose hapjen e qarqeve për një kohë të gjatë. Në varësi të numrit të qarqeve të ndërprerës, çelsat dhe çelsat mund të jenë me një qark, me dy qark ose me tre qark. Çelësat dhe çelsat kufizuese i përkasin pajisjeve me veprim shtytës, vetëm shtypja kryhet jo nga ekuipazhi, por nga një pajisje e veçantë e një mekanizmi të elektrizuar. Çelësat limit shërbejnë për një ndalesë fikse të mekanizmit kur pajisjet e tyre dalëse arrijnë pozicione ekstreme, bllokimin, sinjalizimin dhe kontrollin e programit të mekanizmave. Çelësat e kufirit përdoren shpesh për të sinjalizuar lidhjen e anijes kozmike, ndarjen e çdo blloqeje dhe mbylljen e kapakëve dhe dyerve. Pajisjet në distancë përfshijnë pajisje elektromagnetike (kontakt, rele) dhe elektronike (pa kontakt). Releja bazohet në një sistem magnetik të hapur 1 3 4 (Fig. 9.1.), një armaturë e lëvizshme 3, e cila është nën ndikimin e një fushe magnetike të krijuar nga rryma e bobinës 5. Fig. 9.1. Pajisja rele 1 – teli magnetik 2 – susta kthyese 2 3 – armatura e lëvizshme 5 4 – grupi i kontaktit 5 – mbështjellja 1 rrotullohet, kontaktet mbyllen 4. Kur fiket fuqia e mbështjelljes 5, susta 2 e kthen armaturën në pozicionin e saj origjinal. Në teknologjinë hapësinore, për shkak të veçorive të mjedisit të anijes, përveç stafetëve konvencionale, përdoren edhe ato speciale. Reletë konvencionale përdoren në kabina me presion, pasi në kushte vakum harku që shfaqet kur kontaktet hapen nuk mund të shuhet. 74 Copyright Sh.A. Byroja Qendrore e Dizajnit BIBKOM & LLC Kniga-Agjencia e Shërbimit Për të punuar në vakum përdoren rele të posaçme, të vendosura në një balonë qelqi, ose rele duke përdorur çelësat e kallamit. 1 2 3 4 Fig. 9.2. Pajisja me kallam: 1-trup xhami, 2 - kontakt lëvizës, 3 - magnet, 4 - kontakt fiks. + N 1 2 3 4 Fig. 9.3. Pajisja e një ndërprerës rele të polarizuar është një tub qelqi (Fig. 9.2.1) i mbushur me një gaz neutral, në të cilin ndodhet grupi i kontaktit 2 dhe 4. Një magnet i përhershëm 3 është ngjitur në njërin prej kontakteve. Nëse një magnetik krijohet fusha rreth çelësit të kallamit, pastaj kontakti 2 mbyllet me kontaktin 3. 75 Copyright Sh.A. Ky është një konsum joracional i energjisë elektrike dhe gjenerimi i panevojshëm i nxehtësisë. Një stafetë që mban një nga dy pozicionet pa rrymë që rrjedh nëpër mbështjellje quhet polarizuar. Një stafetë e polarizuar nuk ka një burim kthimi dhe armatura e lëvizshme është një magnet i përhershëm (Fig. 9.3, pika 3). Kur fuqia aplikohet në mbështjelljen e majtë 1, armatura magnetike hidhet në të majtë, fluksi magnetik i krijuar nga armatura në sistemin magnetik 2 e mban armaturën në një pozicion të ri pasi të hiqet fuqia nga mbështjellja 1. Forca e mbajtja e armaturës në një nga pozicionet është e tillë që për ta hedhur në një pozicion tjetër kërkohet një mbingarkesë mbi 150 g. Një shembull i një pajisjeje komutuese elektronike diskutohet në seksionin "Pajisjet mbrojtëse". 10. Pajisjet mbrojtëse Rritja e besueshmërisë së sistemit të furnizimit me energji të anijes kozmike arrihet duke përdorur pajisje mbrojtëse që sigurojnë shkyçjen (izolimin) e elementit me defekt. Selektiviteti i mbrojtjes kuptohet si aftësia e tij për të zgjedhur të dëmtuarin nga të gjithë elementët e sistemit dhe për ta izoluar atë. Parametri kryesor i klasifikimit të mbrojtjes është parametri elektrik: rryma, tensioni dhe fuqia. Arsyeja e rritjes së rrymës mund të jetë vetëm konsumatori, prandaj është e nevojshme të mbrohet rrjeti dhe burimi i energjisë elektrike nga konsumatori me defekt. Mbrojtja e burimeve është një sfidë e re në krahasim me burimet tokësore. Gjatë fluturimit, merret një sasi e caktuar energjie për ta kryer atë. Nëse shpenzohet në mënyrë të paarsyeshme (për të fuqizuar një konsumator të gabuar), mund të mos mjaftojë për të përfunduar detyrat e fluturimit. Mbrojtja e tensionit duhet të jetë e dyfishtë. Tensioni i tepërt çon në mbinxehje të konsumatorëve, pasi fuqia e lëshuar është proporcionale me katrorin e tensionit. Elementët gjysmëpërçues depërtohen nga tension i rritur. Jetëgjatësia e shumicës së pajisjeve elektrike është në përpjesëtim të zhdrejtë me katrorin e tensionit. 76 Copyright Sh.A. Byroja Qendrore e Dizajnit BIBKOM & LLC Kniga-Agjencia e Shërbimit Tensioni i ulët çon në dështim të pajisjeve elektronike, mbinxehje të motorëve elektrikë. Pavarësisht gjithçkaje që u tha, mbrojtja e tensionit praktikisht nuk përdoret në bordin e anijes. Kjo shpjegohet me faktin se burimet kryesore të energjisë elektrike të përdorura në bord, në parim, nuk mund të prodhojnë një tension më të madh se një i caktuar, kështu që nuk ka kuptim të instaloni mbrojtje kundër mbitensionit. Aktualisht, ka një tendencë për të rritur jetëgjatësinë e baterive diellore për shkak të tepricës së numrit të elementeve, për shkak të tensionit të tepërt në fillim të funksionimit, kështu që në fund të funksionimit tensioni i prodhuar nga bateria diellore duhet të të vlerësohet. Gjatë gjithë periudhës së funksionimit, voltazhi mbahet në vlerën e tij nominale duke përdorur një konvertues të përshtatshëm, në rast të dështimit të të cilit tensioni mund të tejkalojë vlerat e lejuara. Në këtë rast, kërkohet mbrojtje nga mbitensioni. Mbrojtja nga nëntensioni nuk ofrohet; pajisjet e komutimit në distancë vendosen në një tension komutues prej 19 V. Nëse tensioni i rrjetit është nën këtë vlerë, konsumatorët nuk ndizen. Mbrojtja e energjisë praktikisht nuk përdoret, por ndonjëherë përdoret mbrojtja nga mbinxehja. Në varësi të numrit të operacioneve, mbrojtja mund të jetë ose e disponueshme ose e ripërdorshme. Mbrojtja e njëpërdorshme (siguresat) pas fikjes bëhet e papërshtatshme për përdorim të mëtejshëm. Për një mbrojtje të tillë, rryma e udhëtimit nuk mund të përcaktohet. Përcaktohet në mënyrë indirekte. Nga grupi merret një përqindje e caktuar, përcaktohen rrymat e funksionimit, nëse përshtaten brenda standardeve, grupi konsiderohet i përshtatshëm. Për shkak të pamundësisë së përcaktimit të rrymës së vërtetë të funksionimit të secilës pajisje, toleranca për pajisjen bëhet më e madhe +/- 15%. Mbrojtja e rrymës së disponueshme - siguresat. Një siguresë qelqi SP përbëhet nga një tub qelqi 2, maja metalike të stampuara 1 dhe tela e kalibruar 3 (Fig. 10.1). Rryma e fikjes së siguresave Icrit është një rrymë e vlerësuar e gjysmë e treguar në siguresë. Nëse siguresa tregon një rrymë prej 2 A, atëherë siguresa do të fiket me një rrymë prej 3 A (+15%...-15%). Icrit. =1,5* Inom. Kjo shpjegohet me faktin se konsumatori "i lejohet" të konsumojë rrymë 20% më shumë se rryma e vlerësuar. Vlera minimale aktuale e funksionimit Iav.min. = Icrit *0,85= Inom. *0,85*1,5 = 1,275 Inom, domethënë midis rrymës maksimale të lejueshme të konsumatorit dhe rrymës minimale të shkyçjes së siguresave ka një hendek prej 0,075 Inom për Fig. 10.1. Siguresa xhami 1 – kapak metalik i stampuar, 2 – trup xhami, 3 – tel që digjet. Oriz. 10.2. Rrethanat e lidhjes së siguresave (rritja e temperaturës së ambientit, etj.). Për të rritur kontaktin e siguresës me pajisjet, ajo bëhet në formën e një "thike" (Fig. 10.2.) Rrymat e larta karakterizohen nga konsumatorët që kanë një përbërës të madh induktiv të rrymës, gjë që e bën të vështirë shuarjen e hark. Siguresat për rryma të tilla kanë kapakë të kthyer (për të rritur zonën e kontaktit), duke u mbushur (Fig. 10.3, pika 4) nga një material që lëshon një vëllim të madh gazi kur nxehet. Për shkak të gazit, kur teli 3 digjet, presioni rritet dhe harku del më shpejt. 78 Copyright Sh.A. Byroja Qendrore e Dizajnit BIBKOM & LLC Kniga-Agjencia e Shërbimit Vështirësitë lindin kur mbroni konsumatorët me një rrymë të madhe startuese (Fig. 10.4.). Nëse siguresa zgjidhet për rrymë hyrëse, ajo nuk do të fryjë kur rryma tejkalon rrymën nominale. Nëse mbrojtja zgjidhet bazuar në rrymën nominale të konsumatorit, atëherë siguresa do të fiket në fillim dhe një konsumator i tillë nuk do të mund të ndizet. 1 2 3 4 Fig. 10.3. Siguresa për rryma të larta 1 - kapakë të kthyer, 2 - trup prej kartoni elektrik, 3 - tel, 4 - material që lëshon një sasi të madhe gazi kur nxehet. Për të mbrojtur këta konsumatorë janë krijuar siguresat, të përbëra nga dy pjesë: pa inerci dhe me inerci termike. Këto siguresa quhen siguresa me siguresa të ngadalta. Susta 5 (Fig. 10.4) nuk ka inerci termike dhe ndizet me një rrymë që tejkalon rrymën fillestare. Qarku elektrik prishet shumë shpejt, kështu që harku fiket shpejt. Kryqëzimi i dy pllakave nuk ka kohë për t'u ngrohur gjatë fillimit (për shkak të masës së madhe) përpara se të shkrihet saldimi. Vetëm nëse rryma tejkalon rrymën nominale për një kohë të gjatë, ndodh shkrirja. Për shkak të sustës 5, pllaka e sipërme 6 (Fig. 10.4) fillon të rrëshqasë përgjatë asaj të poshtme dhe në momentin e këputjes fiton një shpejtësi mjaft të lartë. Harku del shpejt. 79 Copyright Sh.A. Byroja Qendrore e Dizajnit BIBKOM & LLC Agjencia e Shërbimit të Librit Fig. 10.4. Siguresa inerciale 1 – kapak, 5 – susta, 6 – element me inerci termike. Mbrojtja e rrymës së ripërdorshme bazohet në përdorimin e strukturave mekanike që përdorin elementë bimetalik (ndërprerës të qarkut) ose në bazë të qarqeve elektronike me tiristorë si elementë fuqie. Mbrojtja elektronike në shumë raste është gjithashtu ndërruese. Meqenëse rezistenca e tiristorëve të fikur është jashtëzakonisht e lartë (rryma e rrjedhjes varion nga dhjetëra mikroamp). Në Fig. 10.5. Është paraqitur një diagram që shpjegon parimin e funksionimit të një mbrojtjeje të tillë. Në gjendjen fillestare (Fig. 10.5.), tiristorët Тв dhe Т0 janë fikur, rryma përmes Potr është zero, kondensatori shkarkohet. Kur voltazhi i kontrollit aplikohet në T0, tiristori ndizet dhe rezistenca e tij bëhet zero. (Fig. 10.6.). Një rrymë e barabartë me Pot aktuale rrjedh përmes T0 dhe përmes Ri. Nëpërmjet qarkut R1 – C – Ri, kondensatori ngarkohet në tensionin e rrjetit. Nëse tenxherja aktuale tejkalon vlerën e lejuar, një tension i mjaftueshëm për të ndezur tiristorin furnizohet nga amplifikuesi US në televizorin e elektrodës së kontrollit. Rezistenca TV P nga r R1 c TV 27V T0 US Ri Fig. 10.5. Skema e mbrojtjes së tiristorit të ripërdorshëm Potr - konsumator, 80 Copyright SH.A. Central Design Bureau BIBKOM & LLC Kniga-Service Agency T0 - tiristor kryesor, Ri - matës i rrymës, C - kondensator për fikjen T0, TV - tiristor ndihmës, US - amplifikator, R1 – rezistenca për karikimin e kondensatorit Pot p R1 c I P nga p Ri Fig. 10.6. bëhet e barabartë me zero dhe kondensatori C shkarkohet përmes Tv, Ri dhe T0 (rezistenca Tv është 0, Fig. 10.7.). Për ca kohë, rryma e kondensatorit Ic tejkalon rrymën e konsumatorit, tiristori fiket dhe konsumatori është i çaktivizuar. Meqenëse R1 është zgjedhur të jetë mjaftueshëm i madh, televizori aktual që rrjedh përmes tij është mjaft i vogël dhe TV do të fiket. Skema është kthyer në pozicionin e saj origjinal. 81 E drejta e autorit Sh.A. Byroja Qendrore e Dizajnit BIBKOM & LLC Kniga-Agjencia e Shërbimit Konsum c ICkonsum T0 IC Ri Fig. 10.7. Mbrojtja e rrymës diferenciale F2 F3. F4 F5 Kur merret parasysh F1 P I1 F2 D1 I2 D2 F3 F1 I1 P I2 Fig. 10.8. Mbrojtja e rrymës diferenciale. Sistemet e shpërndarjes së energjisë elektrike treguan raste kur konsumatori merrte energji nga dy ose më shumë burime. 82 Copyright Sh.A. Byroja Qendrore e Dizajnit BIBKOM & LLC Agjencia e Shërbimit të Librit Në Fig. 10.8. (lart) tregon përfshirjen e një konsumatori të tillë. Burimet I1 dhe I2 lidhen me konsumatorin P duke përdorur telat e tyre. Siguresa F1 lidhet në seri me P. Për të eliminuar mundësinë e qarqeve të shkurtra të telave nga burimet, siguresat F2-F3 dhe F4-F5 janë instaluar në skajet e telave. Qarku duhet të funksionojë si më poshtë. Për shembull, kur një tel shkurtohet në linjë nga burimi I1, siguresat F2 dhe F3 duhet të digjen. Konsumatori duhet të furnizohet me energji nga burimi I2. Në fakt, rryma e qarkut të shkurtër rrjedh nga I1 dhe I2. Meqenëse përhapja e lejueshme e rrymave të përgjigjes së siguresave është e lartë (15%), siguresa F4 ose F5 mund të fiket, duke shkëputur konsumatorin nga linja e punës. Dhe vetëm atëherë siguresa F2 do të funksionojë. Konsumatori është i shkëputur nga të dy burimet. Mbrojtja nuk është selektive. Për të eliminuar këtë fenomen, mund të përdorni një qark me dioda (figura e poshtme). Në rastin që kemi shqyrtuar, rryma e qarkut të shkurtër do të rrjedhë vetëm nga burimi I1. Siguresa F2 do të fiket dhe do të fikë seksionin e urgjencës të qarkut. Konsumatori merr energji nga burimi I1. Përmbajtja Sistemi i furnizimit me energji elektrike për kompleksin në bord të anijes kozmike…………………………………………. 3 1. Struktura e sistemit të furnizimit me energji elektrike…………………………… 4 2. Klasifikimi i burimeve parësore…………………… 6 83 Copyright Sh.A. Burimet e rrymës kimike……………………………… 3.1. Informacione të përgjithshme rreth burimeve të rrymës kimike (CHS) 3.2 Bateritë argjend-zink………………………… 3.2.1. Karakteristikat themelore teknike dhe operacionale………………………………………………………………….. 3.2.2. Projektimi i baterive argjend-zink 3.3.3. Karakteristikat kryesore të performancës së një baterie argjend-zink……………………………………………………………… 3.2.4. Karakteristikat e disa baterive industriale argjend-zink……………………………….. 3.3. Bateritë nikel-zink……………………….. 3.4. Bateritë prizmatike dhe cilindrike të mbyllura me litium-jon dhe bateritë e bazuara në to……. 3.5. Qelizat e karburantit……………………………………….. 3.5.1. Parimi i funksionimit………………………………. ..… 3.5.2. Klasifikimi i qelizave të karburantit………… 3.5.3. Karakteristika e rrymës-tensionit të qelizës së karburantit………………………… 3.5.4. Projektimi i një qelize karburanti të lëngët.. 3.5.5. Qelizë e karburantit me membranë shkëmbyese jonike (IEM)……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …… … 5. Bateritë diellore……………………………………………… 5.1. Konvertuesit fotoelektrikë…………………….. 5.2. Bateritë diellore …………………………………… 5.3 Konvertuesit fotovoltaikë hapësinorë dhe bateritë diellore …………………………………………………………… 5.4 Qeliza diellore të prodhuara nga era diellore bimë ………………………………………………………. 6. Burimet dytësore të energjisë elektrike………………… 6.1 Blloku i konvertuesit……… 6.2 Mënyrat për të rritur besueshmërinë e konvertuesit statik……………………………………… 7. Sistemet e shpërndarjes së energjisë elektrike…………..………….. 8. Rrjeti elektrik……………………………………………………………… 9. Pajisjet komutuese……………………… ……………… 10. Pajisjet mbrojtëse ……………………………………… Lista e referencave……………………………………….. 84 8 8 9 10 11 14 18 21 25 29 29 32 33 35 37 38 42 47 48 54 55 58 61 63 67 68 72 74 77 87 Copyright SHA Central Design Bureau BIBKOM & LLC Book-Service Agency space. Podshivalov, E.I. Ivanov dhe të tjerët; nën redaksinë e përgjithshme. D.D. Nevyarovsky V.S. Viktorova. –M.: Energoizdat, 1981.- 223 f. 85 Copyright SHA Central Design Bureau BIBKOM & LLC Book-Service Agency 2. Tuzov, V.P. Pajisjet elektrike të avionëve; Libër mësuesi manual për aviacionin speciale jo elektrike universitete/ – M.: Vyssh. shkollë, 1987. – 152 f. 3. Grilikhes, V.A. Energjia diellore dhe fluturimet hapësinore / V. A. Grilikhes, P. P. Orlov, L. B. Popov. –M.: Nauka, 1984. - 216 f. 4. Koltun, V.M. Elementet diellore/V.M. Koltun. – M.: Nauka, 1987. 192 f. 5. Kravets, V. G. Bazat e kontrollit të fluturimit në hapësirë ​​/ V. G. Kravets, V. E. Lyubinsky. – M.: Inxhinieri Mekanike, 1983.- 224 f. 5. Sistemet e energjisë hapësinore / V. A. Vanke, L. V. Leskov, A. V. Lukyanov. – M.: Inxhinieri Mekanike, 1990. – 144 f. 6. Corliss, W. Burimet e energjisë bazuar në izotopet radioaktive / W. Corliss, D. Harvey, -M.: Mir, 1967. - 414 f. 7. Petrovichev, M.A. Sistemet e pajisjeve të avionëve. Punëtoria laboratorike / M.A.Petroviçev, E.I.Davydov. - Samara: Izvvo Sam. shteti hapësirës ajrore Universiteti, 2004. - 80 f. 8. Gjeneratorët termoelektrikë, http://www.rif.vrn.ru/new/index.html. 9. Bateritë hidride nikel-metal. 2006, e-battery.ru 10. Lavrus, V.S. Burimet e energjisë / V.S. Lavrus // NiT, 1997 11. Qelizat e karburantit me oksid të ngurtë; koleksion artikujsh shkencorë dhe teknikë. - Snezhinsk; Shtëpia botuese RFNC - VNIITF, 2003. - 376 P. 12. Bateritë diellore të OJSC "Saturn" në programet hapësinore./ http://www.saturn.kuban.ru/2.html 13. Kompania e baterive "RIGEL" 2004. / http://www.rigel.ru/rigel/akk/index.html 14. Qelizat diellore të prodhuara nga impianti Solar Wind./ [email i mbrojtur] [email i mbrojtur] 86 E drejta e autorit OJSC "CDB "BIBKOM" & LLC "Agency Kniga-Service" Botim arsimor Petrovichev Mikhail Aleksandrovich Gurtov Alexander Sergeevich POWER SUPPLY SYSTEM OF THE BORD COMPLEX OF SPACE CARRIAGES T. Editorial Manual Technical Prokhova. Paraqitja e kompjuterit T. Yu. D eptsova Layout T. Yu. D eptsova Nënshkruar për printim më 10/22/07. Formati 60x84 1/16. Letër ofset. Printim ofset. Peç. l. 5.5. Tirazhi 120 kopje. Rendit. IP-15/2007 Universiteti Shtetëror i Hapësirës Ajrore Samara. 443086 Samara, Moskovskoe shosse, 34. Shtëpia botuese e Universitetit Shtetëror të Hapësirës Ajrore Samara. 443086 Samara, autostrada Moskovskoe, 34. 87