Système de rotation des panneaux solaires. Contrôleur de rotation de panneau solaire

L'invention concerne l'alimentation électrique d'un engin spatial (SC) par l'intermédiaire de panneaux solaires (SB), fournissant une énergie utile à partir des surfaces de travail et arrière. Le système proposé contient un dispositif pour faire pivoter le panneau solaire, un dispositif amplificateur-convertisseur, une unité de commande pour l'orientation du panneau solaire vers le Soleil, un bloc pour faire tourner le panneau solaire dans une position donnée, un bloc de régulateurs de courant, un capteur de courant et une unité de commande pour le système d'alimentation électrique. Le système comprend en outre des blocs de mesure : la hauteur de l'orbite du vaisseau spatial, l'orientation du vaisseau spatial et l'angle d'élévation du Soleil au-dessus de l'horizon terrestre visible depuis le vaisseau spatial. Il existe un bloc permettant de définir la valeur maximale du courant généré par le système solaire sous l'influence du rayonnement solaire direct. Des blocs ont également été introduits pour déterminer : les moments où le rayonnement réfléchi par la Terre frappe la surface de travail du panneau solaire, les moments où le rayonnement réfléchi par la Terre frappe la surface arrière du panneau solaire, les moments où de l'électricité supplémentaire est générée par le panneau solaire sous l'influence du rayonnement réfléchi par la Terre, l'angle de rotation du panneau solaire et la surface de la partie éclairée par le rayonnement solaire plan de travail SB. Le circuit comprend également deux clés et éléments NOT et OR. Le résultat technique de l'invention consiste à augmenter la production d'énergie solaire en utilisant plus complètement le rayonnement solaire réfléchi par la Terre et arrivant sur les surfaces de travail et arrière de l'énergie solaire, en tenant compte d'un éventuel ombrage de la surface de l'énergie solaire par des éléments de conception d'engin spatial. . 8 malades.

Dessins pour le brevet RF 2341421

L'invention concerne le domaine de la technologie spatiale, à savoir les systèmes d'alimentation électrique (SES) des engins spatiaux (SC), et peut être utilisée pour contrôler la position de leurs panneaux solaires (SB).

Pour assurer haute efficacité Les travaux du SB sur la plupart des engins spatiaux établissent un système pour leur orientation automatique vers le Soleil (voir, pp. 190-194 ; , p. 57). La composition d'un tel système, pris comme analogue, comprend des capteurs solaires, des dispositifs de conversion logique et des entraînements électriques qui contrôlent la position du système solaire. Lorsque le système fonctionne, les panneaux solaires sont orientés de telle manière que l'angle entre la normale à leur surface de travail éclairée et la direction vers le Soleil soit une valeur minimale, ce qui garantit le flux maximal d'électricité du panneau solaire.

L'inconvénient de ce système de contrôle de la position de l'engin spatial SB est qu'il ne prévoit pas d'opérations d'alignement du SB sur des positions de conception fixes, par exemple pour se protéger des impact négatif facteurs environnement externe(FVS). Les FWS peuvent être des flux de particules de haute énergie du rayonnement solaire ou des flux de gaz émergeant des moteurs d'orientation des engins spatiaux en fonctionnement.

L'analogue le plus proche, adopté comme prototype, est le système de contrôle de position du vaisseau spatial SB, décrit à la page 6.

Le schéma fonctionnel du système contient un panneau solaire, sur le substrat rigide du boîtier duquel se trouve une unité de batterie photovoltaïque (PVB), un dispositif rotatif de panneau solaire (UPSB) ; dispositif de conversion d'amplification (ACD); unité de contrôle pour l'orientation SB vers le Soleil (BUOSBS) ; bloc pour faire tourner le SB dans une position donnée (BRSBZP) ; bloc régulateur de courant (BRT), bloc AB (BAB) ; chargeur pour AB (ZRU AB); unité de génération de commandes pour la charge de la batterie (BFKZ AB) ; capteur de courant de charge (LCS) ; unité de contrôle du système d'alimentation électrique (BUS); bus d'alimentation (SE). Dans ce cas, la sortie du BSE est reliée à l'entrée du BRT. La sortie du BRT est connectée au SE. Le BAB est connecté au ShE par son entrée via l'appareillage fermé AB. L'appareillage AB est relié par sa première entrée au ShE, et la sortie DTN est reliée à la deuxième entrée de l'appareillage AB dont l'entrée est reliée, à son tour, au ShE. Le BAB avec sa sortie est connecté à la première entrée du BFKZ AB, et la première sortie des BUS est connectée à la deuxième entrée du bloc spécifié. La sortie du BFKZ AB est connectée à la troisième entrée du ZRU AB. Les deuxième et troisième sorties des BUS sont connectées respectivement aux premières entrées du BUOSBS et du BRSBZP. La sortie UPSB est connectée aux deuxièmes entrées BUOSBS et BRSBZP. Les sorties du BUOSBS et du BRSBZP sont connectées respectivement aux première et deuxième entrées de l'UPU, dont la sortie, à son tour, est connectée à l'entrée de l'UPU. De plus, l'UPSB est connecté mécaniquement au SB.

L'essence des actions mises en œuvre par ce système est la suivante. Pour maximiser le flux d'électricité du SB, les panneaux SB sont tournés vers une position de travail correspondant à l'alignement de la normale à leur surface de travail éclairée avec le plan formé par l'axe de rotation des panneaux SB et la direction vers le Soleil. . Ensuite, le moment du début de l'impact négatif du FVS sur la surface de travail du SB est déterminé et les panneaux SB sont tournés selon un angle spécifié entre la normale à leur surface de travail éclairée et la direction vers le Soleil jusqu'à ce que l'heure du début de l'influence de ces facteurs et les panneaux SB sont remis dans leur position de travail après la fin de l'impact spécifié.

L'électricité produite par le BSE est transférée du SB au BRT. Ensuite, l'électricité du BRT est fournie au ShE SES. Dans la partie ombragée de l'orbite (en l'absence de courant du système solaire), l'appareillage de batterie, du fait de la décharge du bloc batterie, compense le manque d'électricité à bord de l'engin spatial. Parallèlement, l'AB ZRU facture le BAB via le BFKZ AB. Parallèlement, les informations du DTN sont utilisées pour effectuer des cycles de charge-décharge dans l'appareillage de batterie.

Simultanément au fonctionnement en mode d'alimentation électrique de l'engin spatial, le système résout le problème du contrôle de la position des plans des panneaux solaires. Selon le programme de vol de l'engin spatial en cours d'exécution, la priorité pour le contrôle SB est donnée à l'un des blocs BUOSBS ou BRSBZP.

Sur commande des BUS, le bloc BUSBS contrôle l'orientation du système solaire vers le Soleil. Les informations d'entrée pour l'algorithme de contrôle solaire sont : la position du vecteur de direction unitaire sur le Soleil par rapport aux axes de coordonnées associés au vaisseau spatial ; la position du SB par rapport au corps de l'engin spatial, obtenue sous la forme de valeurs mesurées actuelles de l'angle entre la position actuelle de la normale à la surface de travail du SB et la direction vers le Soleil à partir des capteurs d'angle (AS) installé sur l'UPSB. Lorsque le SB est orienté vers le Soleil, 0. Les informations de sortie de l'algorithme de contrôle sont des commandes pour faire tourner le SB par rapport à l'axe de l'arbre de sortie de l'UPSB et des commandes pour arrêter la rotation. Les télécommandes UPSB fournissent des signaux discrets sur la position du système de sécurité. La taille discrète détermine la précision de l'orientation du satellite.

BRSBZP contrôle le SB à l'aide de BUS en fonction des paramètres du programme. L'algorithme de contrôle SB basé sur les paramètres logiciels vous permet d'installer la batterie dans n'importe quelle position requise, spécifiée par la valeur d'angle requise = 2. Parallèlement, pour contrôler l'angle de rotation du BRSBZP, les informations de la télécommande UPSB sont également utilisées.

L'UPU joue le rôle d'interface entre BUOSBS, BRSBZP et UPSB.

On sait (voir p. 272) que le rayonnement solaire arrivant sur la Terre est réfléchi par sa surface, par les nuages et diffusé par l'atmosphère. L'énergie du rayonnement réfléchi, concentrée dans la plage spectrale de la région de sensibilité de la cellule solaire, est perçue par la cellule solaire et augmente sa puissance de sortie.

Ainsi, dans la partie éclairée de l'orbite du vaisseau spatial, le SB, en plus du rayonnement solaire direct, reçoit le rayonnement réfléchi par la Terre. La méthode et le système adoptés comme prototype présentent un inconvénient important : ils ne permettent pas d'augmenter le flux d'électricité grâce à l'utilisation supplémentaire du rayonnement solaire réfléchi par la Terre.

La tâche du système proposé est d'augmenter le flux d'électricité du panneau solaire grâce à l'utilisation supplémentaire du rayonnement solaire réfléchi par la Terre, arrivant sur les surfaces de travail et arrière des panneaux solaires, en tenant compte de l'éventuelle ombrage de la surface. du panneau solaire par les éléments de conception du vaisseau spatial.

Le résultat technique est obtenu en ce que le système de contrôle de la position des panneaux solaires de l'engin spatial, comprenant une batterie solaire ayant une puissance de sortie positive de la surface arrière, sur laquelle est installé un bloc de batteries photovoltaïques, un dispositif pour faire tourner le des panneaux solaires, un dispositif amplificateur-convertisseur, une unité de commande pour l'orientation des panneaux solaires en fonction de la direction du Soleil, un bloc pour orienter les panneaux solaires dans une position donnée, un bloc de régulateurs de courant, un capteur de courant, une unité de commande pour le système d'alimentation électrique, tandis que la sortie du bloc batterie photovoltaïque est connectée à l'entrée du bloc régulateur de courant dont la sortie est connectée à l'entrée du capteur de courant, et les sorties des blocs de contrôle d'orientation des panneaux solaires en la direction du Soleil et la rotation des panneaux solaires dans une position donnée sont reliées respectivement aux première et deuxième entrées du dispositif de conversion d'amplification dont la sortie est reliée à l'entrée du dispositif de rotation des panneaux solaires, dont la sortie est connectée aux entrées des unités de commande pour l'orientation des panneaux solaires en direction du soleil et la rotation des panneaux solaires dans une position donnée, et le dispositif de rotation des panneaux solaires est connecté mécaniquement au panneau solaire batterie, un bloc pour mesurer la hauteur de l'orbite de l'engin spatial, un bloc pour mesurer l'orientation de l'engin spatial, un bloc pour mesurer l'angle d'élévation du Soleil au-dessus de l'horizon terrestre visible depuis l'engin spatial, un bloc de tâches la valeur maximale de le courant généré par les panneaux solaires sous l'influence du rayonnement solaire direct, un bloc pour déterminer les moments de rayonnement réfléchi par la Terre frappant la surface de travail des panneaux solaires, un bloc pour déterminer les moments de rayonnement réfléchi par la Terre frappant la surface arrière de panneaux solaires, un bloc pour déterminer les moments de génération d'électricité supplémentaire par des batteries solaires sous l'influence du rayonnement réfléchi par la Terre, un bloc pour déterminer l'angle de rotation des panneaux solaires, un bloc pour déterminer la surface de la pièce de la surface de travail des panneaux solaires éclairée par le rayonnement solaire, deux interrupteurs et éléments NON et OU, tandis que la sortie du capteur de courant est connectée aux premières entrées du bloc de détermination de l'angle de rotation des panneaux solaires et du bloc déterminant le moments de génération d'électricité supplémentaire par des batteries solaires sous l'influence du rayonnement réfléchi par la Terre, dont la sortie et la deuxième à la quatrième entrée sont connectées respectivement à l'entrée de l'élément NOT et aux sorties du bloc de réglage du valeur maximale du courant généré par les batteries solaires sous l'influence du rayonnement solaire direct, l'élément OU et la zone du bloc de détermination de la partie de la surface de travail des panneaux solaires éclairée par le rayonnement solaire, les première et deuxième entrées et sorties dont sont également connectés, respectivement, aux sorties de l'unité de mesure d'orientation d'engin spatial, le dispositif de rotation de panneaux solaires et la deuxième entrée de l'unité de détermination d'angle de rotation de panneaux solaires, dont la sortie et les troisième à huitième entrées sont connectées, respectivement , à la deuxième entrée du bloc d'orientation des panneaux solaires dans une position donnée et aux sorties du dispositif d'orientation des panneaux solaires, le bloc de réglage de la valeur maximale du courant généré par les panneaux solaires sous l'influence du rayonnement solaire direct, le un bloc pour mesurer l'altitude de l'orbite du vaisseau spatial, des blocs pour déterminer les moments de rayonnement réfléchis par la Terre frappant le travail et sur la surface arrière des panneaux solaires et une unité pour mesurer l'angle d'élévation du Soleil au-dessus de l'horizon terrestre visible depuis un vaisseau spatial dont la sortie est également connectée aux premières entrées des blocs pour déterminer les moments de rayonnement réfléchi par la Terre frappant les surfaces de travail et arrière des panneaux solaires, dont les secondes entrées sont connectées à la sortie du bloc pour mesurant l'altitude de l'orbite de l'engin spatial, tandis que les sorties des blocs pour déterminer les moments de rayonnement réfléchi par la Terre frappant les surfaces de travail et arrière des panneaux solaires sont également connectées, respectivement, à différentes entrées de l'élément OR, et le la sortie du bloc de commande du système d'alimentation est connectée aux entrées d'information des première et deuxième touches, dont les entrées de commande sont connectées aux sorties de l'élément NOT et du bloc de détermination des moments de génération d'électricité supplémentaire par des panneaux solaires sous l'influence du rayonnement réfléchi par la Terre, respectivement, et les sorties des première et deuxième touches sont connectées respectivement à la deuxième entrée du bloc de contrôle de l'orientation des panneaux solaires vers le Soleil et à la neuvième entrée du bloc déterminer l'angle de rotation des panneaux solaires.

L'invention proposée s'applique à une classe d'engins spatiaux dont les panneaux solaires peuvent être ombragés par des éléments structurels d'engins spatiaux, ainsi que dont les panneaux solaires ont une puissance de sortie positive lorsqu'ils sont éclairés depuis la surface arrière des panneaux solaires.

Dans le proposé solution technique Une augmentation du courant généré par les SB qui ont une puissance de sortie positive de la surface arrière des panneaux SB est obtenue grâce à l'utilisation supplémentaire du rayonnement solaire réfléchi par la Terre et incident sur les surfaces de travail et arrière des panneaux SB. Pour ce faire, lorsque l'engin spatial se trouve dans la partie éclairée de l'orbite, la normale à la surface de travail du panneau solaire est orientée vers le Soleil et les intervalles de temps sont déterminés lorsque le rayonnement solaire réfléchi par la Terre arrive soit sur la surface de travail. ou à la surface arrière des panneaux solaires. Ensuite, le panneau solaire est mis en rotation de manière à assurer une production maximale d'électricité à partir de l'éclairage total du panneau solaire par le rayonnement solaire direct arrivant sur la surface de travail des panneaux solaires, et le rayonnement réfléchi par la Terre, arrivant sur la surface de travail ou surface arrière des panneaux solaires.

L'essence de l'invention proposée est illustrée sur les figures 1 à 8, qui montrent : sur les figures 1 et 2 - des diagrammes d'éclairage pour des panneaux solaires avec un rayonnement solaire direct et réfléchi de la Terre pour les cas où le rayonnement réfléchi de la Terre arrive, respectivement, sur les surfaces de travail et arrière des panneaux solaires ; Les figures 3 et 4 montrent des schémas d'éclairage SB dans le système proposé ; La figure 5 est un schéma de la construction géométrique, expliquant la définition de l'angle entré ci-dessous ; La figure 6 est un schéma d'une construction géométrique qui explique la détermination de la zone éclairée de la surface de travail du SB, en tenant compte de l'ombrage du SB ; La figure 7 est un schéma fonctionnel du système proposé ; La figure 8 est un graphique de l'arrivée de l'électricité du SB du segment russe (PC) de la station spatiale internationale (ISS).

Expliquons les actions mises en œuvre par le système proposé.

Sur les figures 1 à 4, qui expliquent les schémas d'éclairage décrits du système solaire, toutes les constructions sont réalisées dans le plan formé par le rayon vecteur du vaisseau spatial et la direction vers le Soleil, et les symboles suivants sont introduits :

N - normal à la surface de travail des panneaux SB ;

S, PC, BC * - vecteurs de direction vers le Soleil ;

O - centre de la Terre ;

OU - rayon vecteur du vaisseau spatial ;

OB - rayon de la Terre ;

B est le point à partir duquel le flux de rayonnement réfléchi entre dans l’engin spatial ;

L'angle entre les directions allant du vaisseau spatial au Soleil et au point B ;

MM * - ligne d'horizon au point B ;

S et sont l'angle d'incidence et l'angle de réflexion depuis la Terre du rayonnement solaire arrivant sur l'engin spatial ;

PD - direction du vaisseau spatial vers l'horizon terrestre ;

B* - point de contact avec la Terre par la ligne PD ;

g est l'angle d'élévation du Soleil au-dessus de l'horizon terrestre visible depuis le vaisseau spatial ;

Q z est le demi-angle du disque terrestre visible depuis le vaisseau spatial ;

L'angle entre les directions RO et RV ;

Q sb est le demi-angle de la zone de sensibilité de la surface de travail des panneaux SB, mesuré à partir de la normale N (indiqué uniquement sur les figures 1 et 3) ;

Angle entre N et S (indiqué uniquement sur les figures 3 et 4) ;

Sur les figures 2 et 4, il est en outre indiqué :

N O - normal à la surface arrière des panneaux SB ;

S O - direction anti-solaire ;

L'angle entre la direction N o et la direction allant de l'engin spatial au point B ;

Q O - demi-angle de la zone de sensibilité de la surface arrière des panneaux SB, mesuré à partir de la normale N o .

Nous considérons l'orientation actuelle du SB, à laquelle la normale à la surface de travail du SB N est combinée avec la direction vers le Soleil S (en même temps N o est combiné avec S o).

Nous utilisons la notion de zones de sensibilité de chacune des surfaces considérées des panneaux SB - zones définies caractéristiques de conceptionÉléments SB, lorsqu'ils sont éclairés, à partir desquels le SB est capable de générer courant électrique. On fixe la zone de sensibilité de chaque surface des panneaux solaires par la valeur du demi-angle de la zone, mesuré de la normale à la surface considérée du panneau solaire :

Q sb - demi-angle de la zone de sensibilité de la surface de travail des panneaux SB, Q sb<90°,

Q o - demi-angle de la zone de sensibilité de la surface arrière des panneaux SB, Q o<90°.

Lors de l’éclairage du système solaire depuis l’extérieur de ces zones, le courant généré est absent ou négligeable.

L'arrivée du rayonnement réfléchi de la Terre vers l'engin spatial n'est possible que dans la partie éclairée de l'orbite, tandis que l'emplacement du point de réflexion (point B) est déterminé par le rapport des angles d'incidence s et de la réflexion du rayonnement solaire. de la Terre (voir, pp. 39-52;).

Une fois que le vaisseau spatial sort de l'ombre terrestre dans la partie éclairée de l'orbite et avant que le vaisseau spatial n'entre dans l'ombre terrestre, le rayonnement réfléchi par la Terre frappe la surface de travail des panneaux solaires (cas A, illustré sur la Fig. 1).

Cette section de l'orbite est déterminée par les conditions :

Compte tenu de la notion de zone de sensibilité SB, le rayonnement réfléchi par la Terre est utilisé par la surface de travail des panneaux SB pour produire de l'électricité lorsque les conditions suivantes sont remplies :

alors le rayonnement réfléchi par la Terre frappe la surface de travail du système solaire et son utilisation pour produire de l'électricité s'effectue également sous la condition

Lorsque le vaisseau spatial se trouve au milieu de la section éclairée de l'orbite, le rayonnement réfléchi par la Terre affecte la surface arrière des panneaux solaires (cas B, illustré sur la Fig. 2). Cette section de l'orbite est déterminée par les conditions :

Compte tenu du concept de zone de sensibilité SB, le rayonnement réfléchi par la Terre est utilisé par la surface arrière des panneaux SB pour produire de l'électricité lorsque les conditions suivantes sont remplies :

Pour déterminer l'angle, vous pouvez utiliser différentes techniques.

De l'égalité des sommes des angles qui composent l'angle ORS, il résulte :

Dans le cas A, les valeurs des angles g et sont proches et la formule peut être utilisée :

Dans le cas B, l'angle est petit et les valeurs des angles et (Q z +g) sont proches, vous pouvez donc utiliser la formule :

Le demi-angle du disque terrestre visible depuis l'engin spatial Q z est déterminé à partir du triangle ORV* :

où il est indiqué : R e - rayon de la Terre, H o - altitude de l'orbite de l'engin spatial.

Vous pouvez également utiliser une méthode plus complexe pour déterminer l'angle, dont l'une des options possibles est la procédure de calcul suivante.

Sur la figure 5, qui explique la définition de l'angle , il est en outre indiqué :

K est le sommet de l'angle droit du triangle rectangle ORK.

L'angle est déterminé à partir des triangles rectangles ORK et OVK :

En remplaçant les expressions (14), (18) dans (11) et en exprimant , on obtient la relation pour déterminer avec précision l'angle :

L'angle est lié aux angles , s par la relation obtenue à partir de l'égalité des angles à la sécante PB des droites parallèles PC et BC * :

Dans le cas où la nature de la surface de réflexion permet de supposer l'égalité des angles d'incidence et de réflexion :

La valeur satisfaisant l'équation (23) est trouvée par itération en utilisant la procédure suivante.

Nous notons la solution de cette équation par rapport à o et notons la fonction du côté droit de (23) comme :

A la première itération, nous substituons dans la fonction (24) la valeur égale à 1 - une première approximation de la valeur souhaitée o. Dans le cas A, il convient de prendre comme première approximation la valeur de l'angle g ; dans le cas B, la valeur de la somme (Q z + g).

On effectue séquentiellement pour les étapes i=1, 2, 3,... un processus itératif, à chaque i-ème étape dont on trouve i+1 - une nouvelle approximation de la valeur souhaitée o - selon la formule

en tenant compte des zones de définition de l'angle : (2) - dans le cas A et (7) - dans le cas B. De plus, chaque nouvelle approximation sera plus proche de la valeur souhaitée o que la précédente.

Nous arrêtons le processus itératif lorsque la différence entre la nouvelle approximation obtenue i+1 et l'approximation précédente i est inférieure à la précision requise des calculs (la précision requise du calcul de la valeur o) :

parce que à l'avenir, chaque nouvelle approximation différera de l'approximation précédente d'un montant inférieur à . Dans ce cas, la valeur souhaitée o, vers laquelle converge la séquence d'approximations successives i+1, i=1, 2, 3,..., ne diffère également de la dernière approximation obtenue que de . Ainsi, la valeur souhaitée de o, compte tenu de la précision requise des calculs, est obtenue :

Ce processus itératif converge rapidement vers la solution souhaitée - par exemple, pour le cas du contrôle de l'orientation de l'ISS PC SB, décrit ci-dessous à titre d'illustration de l'application de cette proposition technique, la valeur souhaitée avec une précision de 1° est obtenue déjà à la 4ème étape du processus itératif.

En l'absence de rayonnement solaire réfléchi par la Terre frappant le SB, le courant I généré par le SB sera déterminé par l'expression (voir p. 109) :

où I est le courant actuel généré par le SB ;

I s_max est le courant généré par le panneau solaire lorsque la surface de travail éclairée des panneaux solaires est orientée perpendiculairement aux rayons du soleil en l'absence de rayonnement réfléchi par la Terre frappant la surface des panneaux solaires et en l'absence d'ombrage du surface de travail du panneau solaire par les éléments de conception du vaisseau spatial.

Nous supposons que le courant généré par le SB est proportionnel à la surface des panneaux SB sur laquelle tombe le rayonnement affectant les cellules solaires du SB. Notons :

p s - densité de flux de rayonnement solaire ;

S s est la surface de la partie de la surface de travail des panneaux solaires qui reçoit le rayonnement solaire ;

p o - densité de flux du rayonnement réfléchi par la Terre ;

S o est la surface de la partie de la surface des panneaux SB qui reçoit le rayonnement réfléchi par la Terre.

Considérons d'abord le cas A, lorsque le rayonnement réfléchi par la Terre arrive sur la surface de travail du SB (Fig. 1 et 3).

Dans le système proposé, dans cette section de l'orbite, on dévie la normale à la surface de travail du SB N de la direction S dans la direction à partir de laquelle le rayonnement réfléchi par la Terre arrive au SB, de la valeur calculée de la angle entre N et S (Fig. 3), garantissant la production maximale d'électricité SB à partir de l'impact total du rayonnement solaire direct et du rayonnement réfléchi par la Terre sur la surface de travail du système solaire. Cette orientation du SB s'effectue en tournant N depuis S vers le centre de la Terre (du côté d'où le rayonnement réfléchi de la Terre arrive au SB) de la valeur calculée de l'angle déterminée comme suit.

Lorsque N s'écarte de S dans la direction à partir de laquelle le rayonnement réfléchi par la Terre arrive au panneau solaire d'un angle, la somme P des valeurs efficaces des flux de rayonnement solaire direct et du rayonnement réfléchi par la Terre arrivant au panneau solaire La surface des panneaux solaires est calculée par la formule (voir page .57) :

La formule de calcul de la valeur de l'angle qui délivre le maximum (29) est obtenue en mettant la dérivée de cette expression par rapport à zéro à zéro :

Exprimons p o S o à partir de la relation (29) :

En remplaçant (33) dans (32) on obtient :

Notons :

S s_max - surface de travail maximale des panneaux SB.

Sous l'influence du rayonnement total R, les SB génèrent un courant I ; sous l'influence du flux de rayonnement (p s S s_max), les SB génèrent un courant égal à I s_max. En même temps

La relation (34) prenant en compte (36) prend la forme :

Considérons maintenant le cas B, lorsque le rayonnement réfléchi par la Terre arrive sur la surface arrière du SB (Fig. 2 et 4).

Dans le système proposé, dans cette section de l'orbite, on déviera la normale à la surface arrière du SB N o de la direction S o dans la direction depuis laquelle le rayonnement réfléchi par la Terre arrive au SB, jusqu'à la valeur calculée de l'angle entre N o et S o (Fig. 4), fournissant une génération maximale d'électricité SB à partir de l'impact total du rayonnement solaire direct sur la surface de travail du SB et sur la surface arrière du SB - rayonnement réfléchi par la Terre . Cette orientation du SB s'effectue en tournant N o de S o vers le centre de la Terre (dans le sens d'où le rayonnement réfléchi par la Terre arrive au SB), ce qui équivaut à tourner N de S en l'éloignant du centre de la Terre (ou vers la direction du rayon vecteur de l'engin spatial), par la valeur calculée de l'angle, déterminée comme suit.

Lorsque N o s'écarte de S o dans la direction à partir de laquelle le rayonnement réfléchi par la Terre arrive au SB d'un angle , l'angle entre la direction N o et la direction du rayonnement réfléchi par la Terre arrivant au SB (point B ) est déterminé par la relation :

Dans ce cas, la somme P des valeurs efficaces des flux de rayonnement arrivant sur la surface de travail des panneaux solaires (rayonnement solaire direct) et la surface arrière des panneaux solaires (rayonnement réfléchi par la Terre) est calculée par la formule :

La formule de calcul de la valeur de l'angle qui délivre le maximum (40) est obtenue en fixant la dérivée de cette expression par rapport à zéro à zéro :

Exprimons p o S o à partir de la relation (40) :

Ainsi, les équations (37) et (46) sont obtenues pour trouver les angles de rotation optimaux du SB pour les cas A et B. La solution de ces équations est réalisée de manière relative en utilisant la méthode d'itération selon la procédure suivante.

Présentons respectivement les équations (37) et (46) sous la forme :

Notons les fonctions du côté droit de (47) et (48) comme suit :

Notons la solution de l'équation considérée par o.

A la première itération, dans la fonction (49) on substitue la valeur égale à 1 - l'approximation initiale de la valeur souhaitée o, pour laquelle on prend 0° (on peut aussi prendre la valeur actuelle de l'angle entre N et S) :

Pour les étapes i=1, 2, 3,... nous effectuons un processus itératif, à chaque i-ème étape dont nous trouvons i+1 - une nouvelle approximation de la valeur souhaitée o - selon la formule :

Dans ce cas, chaque nouvelle approximation sera plus proche de la valeur souhaitée o que la précédente. On arrête le processus itératif lorsque la différence entre la nouvelle approximation obtenue i+1 et l'approximation précédente i est inférieure à la précision de calcul requise :

Ainsi, la valeur souhaitée de o, compte tenu de la précision requise des calculs, est obtenue :

Le rayonnement réfléchi par la Terre doit être pris en compte lorsque la condition est remplie

lorsque, en raison du rayonnement réfléchi par la Terre frappant la surface de travail ou arrière du panneau solaire, la valeur actuelle du courant provenant du panneau solaire dépasse la valeur de courant maximale possible obtenue à condition que le rayonnement réfléchi par la Terre n'atteigne pas la surface panneau solaire, multiplié par un coefficient prenant en compte l'ombrage actuel possible de la surface de travail des éléments du panneau solaire de la conception du vaisseau spatial.

La valeur actuelle de la zone S s est calculée comme suit. Sur la Fig.6, qui explique les constructions géométriques nécessaires, il est indiqué :

X sb , Y sb sont les axes de coordonnées du repère cartésien associé au SB, l'axe X sb est dirigé normalement à la surface de travail du SB.

P 1 P 2 - surface de travail du SB ;

K 1 K 2 - élément structurel du vaisseau spatial ombrageant la surface de travail du SB ;

P 1 P p - une partie de la surface de travail du SB, ombragée par l'élément K 1 K 2 ;

R r R 2 - partie éclairée de la surface de travail du SB ;

P k est le point extrême de la projection de l'élément K 1 K 2 sur la surface de travail du SB.

Considérons la surface de travail d'un SB rectangulaire. Les coordonnées des points P 1 (0 ; y 1) et P 2 (0 ; y 2) dans le système de coordonnées associé au SB sont constantes, et la valeur de toute la surface de travail du SB S s_max est donné par la formule :

où L est la taille linéaire du SB le long de l'axe Z sb du système de coordonnées cartésiennes associé au SB.

Sur la base de mesures des paramètres d'orientation du vaisseau spatial et de la position du satellite par rapport au vaisseau spatial, nous déterminons les coordonnées des éléments structurels du vaisseau spatial qui ombragent la surface de travail du satellite dans le système de coordonnées associé au satellite. Notons les coordonnées obtenues du point extrême de l'élément d'ombrage K 1 K 2 dans le système de coordonnées associé au SB par K 2 (x k ; y k).

Ensuite, les coordonnées du point P k sont égales à (0 ; y k), et la coordonnée y p du point P p (0 ; y p) - le point séparant les parties éclairées et ombragées de la surface de travail du SB - est déterminée par la formule

La valeur actuelle de la zone S s est calculée par la formule :

Le schéma fonctionnel du système proposé, présenté sur la figure 7, contient les blocs suivants :

1 - SB ; 2 - ESB ; 3 - UPSB ; 4 - UPU ; 5 - BUOSBS; 6 - BRSBZP; 7 - BHNS ;

8 -DT ; 9 - AUTOBUS ;

10 - unité de mesure de la hauteur de l'orbite du vaisseau spatial (BIVOKA) ;

11 - unité de mesure d'orientation de l'engin spatial (BIOKA) ;

12 - unité de mesure de l'angle d'élévation du Soleil au-dessus de l'horizon terrestre visible depuis un engin spatial (BIUVSVGZ) ;

13 - bloc de réglage de la valeur maximale du courant généré par les panneaux solaires sous l'influence du rayonnement solaire direct (BZMTVSBVPSI) ;

14 - bloc pour déterminer les moments de rayonnement réfléchi par la Terre frappant la surface de travail des panneaux solaires (BOMPOSIRPSB) ;

15 - bloc pour déterminer les moments de rayonnement réfléchi par la Terre frappant la surface arrière des panneaux solaires (BOMPOSITPSB) ;

16 - bloc pour déterminer les moments de génération d'électricité supplémentaire par les batteries solaires sous l'influence du rayonnement réfléchi par la Terre (BOMGSBDEVOZI) ;

17 - bloc de détermination de l'angle de rotation des panneaux solaires (BOUPSB) ;

18 - bloc pour déterminer la superficie de la partie de la surface de travail des panneaux solaires éclairée par le rayonnement solaire (BOPOSIRPSB);

19, 20 - première et deuxième clés ;

21 - élément NON ;

22 - Élément OU,

dans ce cas, la sortie du BSE (2) est reliée à l'entrée du BRT (7). La sortie BRT (7) est connectée à l'entrée DT (8). Les sorties du BUOSBS (5) et du BRSBZP (6) sont connectées respectivement aux première et deuxième entrées de l'UPU (4). La sortie de l'UPU (4) est connectée à l'entrée de l'UPU (3). La sortie de UPSB (3) est connectée aux premières entrées de BUOSBS (5) et BRSBZP (6). La sortie DT (8) est reliée aux premières entrées BOUPSB (17) et BOMGSBDEVOSI (16). La sortie et les deuxième à quatrième entrées BOMGSBDEVOSI (16) sont connectées respectivement à l'entrée de l'élément NOT (21) et aux sorties de BZMTVSBVPSI (13), de l'élément OR (22) et BOPOSIRPSB (18). Les première et deuxième entrées et sortie du BOPOSIRPSB (18) sont également connectées, respectivement, aux sorties de BIOKA (11), UPSB (3) et à la deuxième entrée du BOUPSB (17). La sortie et les troisième à huitième entrées de BOUPSB (17) sont connectées respectivement à la deuxième entrée de BRSBZP (6) et aux sorties de UPSB (3), BZMTVSBVPSI (13), BIVOKA (10), BOMPOSIRPSB (14) , BOMPOSITPSB (15), BIUVSVGZ (12 ). La sortie de BIUVSVGZ (12) est également connectée aux premières entrées de BOMPOSIRPSB (14) et BOMPOSITPSB (15). Les deuxièmes entrées BOMPOSIRPSB (14) et BOMPOSITPSB (15) sont connectées à la sortie de BIVOKA (10). Les sorties BOMPOSIRPSB (14) et BOMPOSITPSB (15) sont également reliées respectivement à différentes entrées de l'élément OU (22). La sortie BUS (9) est reliée aux entrées d'informations des première et deuxième touches (19) et (20). Les entrées de commande des première et deuxième touches (19) et (20) sont connectées aux sorties de l'élément NOT (21) et BOMGSBDEVOSI (16), respectivement. Les sorties des première et deuxième touches (19) et (20) sont connectées respectivement à la deuxième entrée du BUOSBS (5) et à la neuvième entrée du BUOSSB (17).

La figure 7 montre également avec une ligne pointillée la connexion mécanique de l'UPSB (3) avec le boîtier SB (1) à travers l'arbre de sortie du variateur SB.

Le système fonctionne comme suit.

L'électricité provenant du BSE (2) est fournie au BRT (7), puis à partir duquel elle est fournie au SE SES de l'engin spatial. Dans ce cas, le BRT (7) est connecté au DT (8), qui mesure la valeur actuelle du courant généré par le SB.

Dans BIVOKA (10), la valeur de l'altitude orbitale de l'engin spatial est mesurée.

Dans BIOKA (11), les paramètres d'orientation du vaisseau spatial sont mesurés.

BIUVSVGZ (12) détermine la valeur de l'angle d'élévation du Soleil au-dessus de l'horizon terrestre visible depuis l'engin spatial.

BOMPOSIRPSB (14) détermine les instants auxquels le rayonnement réfléchi par la Terre peut frapper la surface de travail des panneaux SB. Pour ce faire, la réalisation de la condition (5) est vérifiée. Ce bloc peut également mettre en œuvre un schéma de calcul plus complexe, comprenant le calcul de l'angle à l'aide de la formule (12) ou à l'aide de la procédure de calcul (23) à (27) et de la condition de vérification (3). Lorsque les conditions (5), (3) sont remplies, le bloc BOMPOSIRPSB (14) génère une commande qui arrive à la première entrée de l'élément OU (22).

BOMPOSITPSB (15) détermine les instants auxquels le rayonnement réfléchi par la Terre peut atteindre la surface arrière des panneaux SB. Pour ce faire, la réalisation de la condition (6) est vérifiée. Ce bloc peut également mettre en œuvre un schéma de calcul plus complexe, comprenant le calcul de l'angle à l'aide de la formule (13) ou à l'aide de la procédure de calcul (23) à (27) et de la condition de vérification (10). Lorsque les conditions (6), (10) sont remplies, le bloc BOMPOSITPSB (15) génère une commande qui arrive à la deuxième entrée de l'élément OU (22).

Lorsqu'une commande est reçue sur l'une des deux entrées de l'élément OU (22), une commande est générée à la sortie de l'élément OU (22) et envoyée à l'entrée correspondante de BOMGSBDEVOSI (16). Notez que les blocs BOMPOSIRPSB (14) et BOMPOSITPSB (15) ne peuvent pas générer simultanément des commandes, car ils vérifient le respect de conditions géométriques mutuellement exclusives.

Dans BOPOSIRPSB (18), la superficie de la partie de la surface de travail du système solaire qui est actuellement éclairée par le rayonnement solaire direct est déterminée. Sur la base des informations d'entrée concernant les paramètres d'orientation du vaisseau spatial provenant de BIOKA (11) et l'angle de position du SB par rapport au vaisseau spatial provenant de l'UPSB (3), le bloc BOPOSIRPSB (18) met en œuvre la procédure de calcul (56) - (57).

Dans BOMGSBDEVOSI (16), les moments d'utilisation du rayonnement SB réfléchi par la Terre sont déterminés - les moments de génération d'électricité supplémentaire par SB sous l'influence du rayonnement réfléchi par la Terre. Ces moments correspondent à la réalisation simultanée de la condition (54) et des conditions pour que le rayonnement réfléchi par la Terre frappe la surface de travail ou arrière des panneaux SB (ces dernières conditions sont remplies dans le BOMPOSIRPSB (14) et le BOMPOSITPSB (15). blocs). Lorsque la condition (54) est simultanément remplie et qu'un signal est reçu de l'élément OU (22), le bloc BOMGSBDEVOSI (16) génère une commande qui arrive à l'entrée de l'élément NON (21) et à l'entrée de commande de la clé ( 20).

Si la condition (54) n'est pas remplie ou qu'un signal n'est pas reçu de l'élément OU (22) à la sortie de BOMGSBDEVOSI (16), la commande n'est pas générée. Ensuite l'élément NOT (21) génère une commande envoyée à l'entrée de commande de la touche (19). Dans ce cas, la clé (20) est fermée et la clé (19) est ouverte.

Dans cet état des touches (19) et (20), la commande de contrôle des BUS (9) via la clé ouverte (19) entre dans l'unité BUSBS (5), qui contrôle l'orientation du SB (1) vers le Soleil. BUOSBS (5) peut être mis en œuvre sur la base du système de contrôle de mouvement et de navigation (VCS) du vaisseau spatial (voir). Les informations d'entrée pour l'algorithme de contrôle du satellite sont : la position du vecteur de direction unitaire par rapport au Soleil par rapport aux axes de coordonnées associés à l'engin spatial, déterminée par les algorithmes du contour cinématique du vaisseau ; la position du SB par rapport au corps de l'engin spatial, obtenue sous la forme des valeurs actuelles mesurées de l'angle avec la télécommande UPSB (3). Les informations de sortie de l'algorithme de contrôle sont des commandes pour faire tourner le SB par rapport à l'axe de l'arbre de sortie de l'UPSB (3), des commandes pour arrêter la rotation. La télécommande UPSB (3) fournit des signaux sur la position du SB (1).

Lorsque BOMGSBDEVOSI (16) émet une commande arrivant à l'entrée de commande de la clé (20) et à l'élément NOT (21), alors l'élément NOT (21) ne génère pas de commande à l'entrée de commande de la clé (19). Dans ce cas, la clé (20) est ouverte, et la clé (19) est fermée.

Dans cet état des clés (19) et (20), la commande de contrôle des BUS (9) via la clé publique (20) est envoyée au BUPSB (17).

Lorsqu'une commande est reçue des BUS (9) vers l'entrée BOUPSB (17), le bloc BOUPSB (17), en fonction des commandes reçues des blocs BOMPOSIRPSB (14) et BOMPOSITPSB (15), calcule l'angle de rotation SB = o en utilisant des procédures informatiques (47)- (53). Dans ce cas, l'angle est également calculé à l'aide des formules (12), (13) ou (19), (23)-(27). Pour les calculs, on utilise les valeurs, I, I s_max , S s , g, H o, provenant de UPSB (3), DT (8), BZMTVSBVPSI (13), BOPOSIRPSB (18), BIUVSVGZ (12 ), BIVOKA (10). =

La mise en œuvre des blocs BOMPOSIRPSB (14), BOMPOSITPSB (15), BOMGSBDEVOSI (16), BOUPSB (17), BOPOSIRPSB (18) est possible à la fois sur la base du matériel et du logiciel du centre de contrôle de vol de l'engin spatial (MCC) et sur monter à bord du vaisseau spatial. Un exemple de mise en œuvre de BUS (9) peut être les moyens radio du canal de contrôle de service (SCU) des systèmes embarqués du vaisseau spatial Yamal-100, constitués d'une station terrienne (ES) et d'un équipement embarqué (BA) (voir description dans). En particulier, le BA SKU associé au 3D SKU résout le problème de la transmission d'informations numériques (DI) au système informatique numérique embarqué (OBDS) du vaisseau spatial et de son accusé de réception ultérieur. BCWS, à son tour, contrôle les blocs BUOSBS (5), BOUPSB (17), BRSBZP (6).

L'UPU (4) joue le rôle d'interface entre BUOSBS (5), BRSBZP (6) et UPSB (3) et sert à convertir les signaux numériques en signaux analogiques et à amplifier ces derniers.

BIVOKA (10), BIOKA (11), BIUVSVGZ (12) peuvent être réalisés sur la base de capteurs et d'équipements de l'engin spatial (voir,). La mise en œuvre de BZMTVSBVPSI (13), BOMPOSIRPSB (14), BOMPOSITPSB (15), BOMGSBDEVOSI (16), BOUPSB (17), BOPOSIRPSB (18) peut être réalisée sur la base de BTsVS. Les clés (19), (20), l'élément NON (21), l'élément OU (22) peuvent être réalisés sous forme de circuits analogiques élémentaires. SB (1), BFB (2), UPSB (3), UPU (4), BUOSBS (5), BRSBZP (6), BRT (7), DT (8) peuvent être réalisés sur la base des éléments SES (voir ) .

Ainsi, un exemple de mise en œuvre des blocs fondamentaux du système est considéré, sur la base des résultats desquels une décision est prise et les opérations proposées sont mises en œuvre.

Décrivons l'effet technique des inventions proposées.

Les solutions techniques proposées assurent une production maximale d'électricité à partir de l'impact total sur le panneau solaire du rayonnement solaire direct arrivant sur la surface de travail des panneaux solaires, et du rayonnement réfléchi depuis la Terre arrivant sur la surface de travail ou arrière des panneaux solaires, en prenant en compte l'éventuelle ombre de la surface de travail du panneau solaire par les éléments de conception de l'engin spatial. Dans ce cas, une augmentation de la réception d'électricité du panneau solaire est obtenue en augmentant l'utilisation des faces actives et arrière des surfaces des panneaux solaires du rayonnement réfléchi par la Terre en effectuant, aux intervalles de temps proposés, le tours du panneau solaire depuis la direction du Soleil dans une direction donnée, déterminée par la direction d'arrivée du rayonnement réfléchi de la Terre vers l'engin spatial, jusqu'à l'angle calculé déterminé par la méthode proposée.

À titre d'illustration, la figure 8 montre un graphique de l'arrivée de l'électricité du SB PC MKC I(A) en fonction du temps t (s) pendant une révolution orbitale tout en maintenant l'orientation du SB vers le Soleil : 02.02.2004, orbite 1704. , heure 17h35-19h06 DVM, orientation de l'ISK (voir). Le graphique montre le niveau actuel I s_max et marque les intervalles de temps T 1, T 2 situés au début et à la fin de la partie éclairée de la révolution orbitale et correspondant aux instants où la condition (3) est remplie, et l'intervalle de temps T o situé dans la partie médiane de la partie éclairée de l'orbite et correspondant aux instants de réalisation de la condition (10). Le graphique montre que la condition (54) est satisfaite à ces intervalles, c'est-à-dire Sur la surface des panneaux SB, le rayonnement réfléchi par la Terre entre en plus et la rotation du SB de l'angle calculé = o permet d'augmenter la production d'électricité SB sous l'influence du rayonnement total arrivant à la surface des panneaux SB.

LITTÉRATURE

1. Eliseev A.S. Technologie des vols spatiaux. M. : Génie Mécanique, 1983.

2. Rauschenbach G. Manuel pour la conception de panneaux solaires. M. : Energoatomizdat, 1983.

3. Kovtun V.S., Solovyov S.V., Zaikin S.V., Gorodetsky A.A. L'invention concerne un procédé de contrôle de la position de panneaux solaires d'un vaisseau spatial et un système pour sa mise en œuvre. Description de l'invention pour le brevet RF n° 2242408 selon la demande 2003108114/11 du 24 mars 2003.

4. Kroshkin M.G. Fondements physiques et techniques de la recherche spatiale. - M. : Génie Mécanique. 1969.

5. Kondratyev K.Ya. Actinométrie. - M. : Gidrometeoizdat. 1965.

6. Grilikhes V.A., Orlov P.P., Popov L.B. Énergie solaire et vols spatiaux. M. : Nauka, 1984.

7. Système de contrôle de mouvement et de navigation du vaisseau spatial. Descriptif technique. 300GK.12Yu. 0000-ATO. RSC Energia, 1998.

8. Station terrienne du canal de contrôle de service du vaisseau spatial Yamal. Manuel d'utilisation. ZSKUGK.0000-0RE. RSC Energia, 2001.

9. Équipement embarqué du canal de contrôle de service du vaisseau spatial Yamal. Descriptif technique. 300GK.15Yu. 0000A201-OTO. RSC Energia, 2002.

10. Ouvrage de référence en ingénierie technologie spatiale. Maison d'édition du ministère de la Défense de la RSS, M., 1969.

11. Système d'alimentation électrique du vaisseau spatial. Descriptif technique. 300GK.20Yu. 0000-ATO. RSC Energia, 1998.

12. Rulev D.N., Stazhkov V.M., Korneev A.P., Panteleimonov V.N., Melnik I.V. Évaluation de l'efficacité des panneaux solaires du segment russe de la station spatiale internationale sur la base d'informations télémétriques // Actes des XXXIX Lectures consacrées au développement du patrimoine scientifique et au développement des idées de K.E. Tsiolkovsky (Kaluga, 14-16 septembre). 2004). Section « Problèmes des fusées et de la technologie spatiale ». - Kazan : Université d'État de Kazan qui porte son nom. V.I. Oulianov-Lénine. 2005.

FORMULE DE L'INVENTION

Système de contrôle de la position de panneaux solaires d'un engin spatial sur lesquels sont installés des blocs de batteries photovoltaïques avec une puissance de sortie positive de la surface arrière, contenant un dispositif pour faire tourner les panneaux solaires, un dispositif d'amplification-conversion, une unité de commande pour l'orientation de panneaux solaires vers le Soleil, une unité pour faire tourner les panneaux solaires dans une position donnée, un bloc régulateur de courant, un capteur de courant, une unité de commande du système d'alimentation électrique, dans lequel la sortie de l'unité de batterie photovoltaïque est connectée à l'entrée du courant unité de régulation dont la sortie est connectée à l'entrée du capteur de courant, et les sorties des unités de contrôle pour l'orientation des panneaux solaires vers le Soleil et la rotation des panneaux solaires dans la position spécifiée sont connectées respectivement au première et deuxième entrées du dispositif de conversion d'amplification dont la sortie est reliée à l'entrée du dispositif de rotation des panneaux solaires dont la sortie est reliée aux entrées des unités de commande d'orientation des panneaux solaires vers le Soleil et la rotation des panneaux solaires vers une position donnée, et les batteries du dispositif de rotation des panneaux solaires sont reliées mécaniquement à la batterie solaire spécifiée, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un bloc pour mesurer l'altitude de l'orbite de l'engin spatial, un bloc pour mesurer la orientation de l'engin spatial, un bloc pour mesurer l'angle d'élévation du Soleil au-dessus de l'horizon terrestre visible depuis l'engin spatial, un bloc pour régler la valeur maximale du courant généré par les batteries solaires sous l'influence du rayonnement solaire direct, une unité pour déterminer les moments où le rayonnement réfléchi par la Terre frappe la surface de travail des batteries solaires, une unité pour déterminer le moment où le rayonnement réfléchi par la Terre frappe la surface arrière des batteries solaires, une unité pour déterminer le moment où de l'électricité supplémentaire est générée par les batteries solaires sous la influence du rayonnement réfléchi par la Terre, un bloc pour déterminer l'angle de rotation des panneaux solaires, un bloc pour déterminer la surface de travail des panneaux solaires éclairée par le rayonnement solaire, deux touches et éléments « NON » et « OU » », tandis que la sortie du capteur de courant est connectée aux premières entrées du bloc de détermination de l'angle de rotation des panneaux solaires et du bloc de détermination des moments de génération des batteries solaires d'électricité supplémentaire sous l'influence du rayonnement réfléchi par la Terre, le dont la sortie et les entrées - de la deuxième à la quatrième - sont connectées respectivement à l'entrée de l'élément "NON" et aux sorties du bloc de réglage de la valeur maximale du courant généré par les batteries solaires sous l'influence de rayonnement solaire direct, l'élément "OU" et un bloc pour déterminer la superficie de la partie de la surface de travail des panneaux solaires éclairée par le rayonnement solaire, dont les première et deuxième entrées et sorties sont également connectées, respectivement, au sorties de l'unité de mesure de l'orientation de l'engin spatial, du dispositif de rotation des panneaux solaires et de la deuxième entrée du bloc de détermination de l'angle de rotation des panneaux solaires, la sortie et les entrées - du troisième au huitième - qui sont connectées , respectivement, à la deuxième entrée du bloc de mise en rotation des panneaux solaires dans une position donnée et aux sorties du dispositif de mise en rotation des panneaux solaires, le bloc de réglage de la valeur maximale du courant généré par les panneaux solaires sous l'influence de rayonnement solaire direct, le bloc pour mesurer l'altitude de l'orbite du vaisseau spatial, les blocs pour déterminer le moment d'impact du rayonnement réfléchi par la Terre sur les surfaces de travail et arrière des panneaux solaires et une unité pour mesurer l'angle d'élévation du Soleil au-dessus de l'horizon terrestre visible depuis l'engin spatial, dont la sortie est également connectée aux premières entrées des blocs pour déterminer les moments où le rayonnement réfléchi par la Terre frappe les surfaces de travail et arrière des panneaux solaires, dont les secondes entrées sont connecté à la sortie de l'unité de mesure de l'altitude de l'orbite de l'engin spatial, tandis que les sorties des unités de détermination des moments où le rayonnement réfléchi par la Terre frappe les surfaces de travail et arrière des panneaux solaires sont également connectées, respectivement, à différentes entrées de l'élément "OU", et la sortie de l'unité de commande du système d'alimentation est connectée aux entrées d'information des première et deuxième touches dont les entrées de commande sont connectées aux sorties de l'élément "NON" et du unité pour déterminer les moments de génération d'électricité supplémentaire par des panneaux solaires sous l'influence du rayonnement réfléchi par la Terre, et les sorties des première et deuxième touches sont connectées, respectivement, à la deuxième entrée des batteries de l'unité de contrôle d'orientation solaire dans le direction du Soleil et la neuvième entrée du bloc pour déterminer l'angle de rotation des batteries solaires.

Titulaires du brevet RU 2322373 :

L'invention concerne l'alimentation électrique d'un engin spatial (SC) à l'aide de panneaux solaires (SB). La méthode proposée consiste à faire pivoter les panneaux solaires dans une position de travail correspondant à l'alignement de la normale à leur surface éclairée avec le plan formé par l'axe de rotation des panneaux solaires et la direction vers le Soleil. Dans le même temps, les densités de flux du rayonnement électromagnétique solaire et des particules à haute énergie sont mesurées, déterminant les moments où l'activité solaire commence et où les particules spécifiées atteignent la surface du vaisseau spatial. De plus, les moments d'apparition de précurseurs de l'impact négatif des flux de ces particules sur l'engin spatial sont déterminés. À ces moments-là, les batteries embarquées à bord du vaisseau spatial sont chargées au niveau maximum. Lorsque les densités de flux de particules dépassent les valeurs seuils, les panneaux solaires sont déployés selon un angle entre la normale spécifiée et la direction vers le Soleil, correspondant à la zone d'influence minimale des flux de particules sur la surface du panneau solaire. Le manque d'électricité à bord du vaisseau spatial est compensé par la décharge des batteries. Lorsque le niveau de charge minimum autorisé de ces batteries est atteint, elles sont déconnectées de la charge. Une fois l'impact des particules sur le vaisseau spatial terminé, les panneaux SB sont remis en position de travail. Le système de contrôle proposé comprend les blocs et les connexions nécessaires entre eux pour effectuer les opérations décrites ci-dessus. De plus, il comprend un bloc pour déterminer le courant requis du système solaire, un bloc pour déterminer les moments d'apparition des signes avant-coureurs de l'impact négatif des particules à haute énergie sur le vaisseau spatial et un bloc pour définir le niveau de charge admissible de les piles. Le résultat technique de l'invention est d'atténuer l'impact négatif des flux de particules de haute énergie sur la surface de travail du panneau solaire en maximisant l'angle de rotation « protectrice » du panneau solaire par rapport à la direction de ces flux provenant du Soleil. 2 n.p. f-ly, 1 malade.

Il existe une méthode connue pour contrôler la position des panneaux SB, adoptée comme analogue (voir pp. 190-194). L'essence de la méthode est la suivante. Les panneaux SB sont orientés de telle manière que l'angle entre la normale à leur surface de travail éclairée et la direction vers le Soleil soit une valeur minimale, ce qui garantit le flux maximal d'électricité provenant du SB.

Pour assurer une haute efficacité du système solaire, la plupart des engins spatiaux sont équipés d'un système d'orientation automatique vers le Soleil. Un tel système comprend des capteurs solaires, des dispositifs de conversion logique et des entraînements électriques qui contrôlent la position du système solaire.

L'inconvénient de cette méthode et du système de contrôle de position SB de l'engin spatial est que leurs actions n'offrent pas de protection contre l'impact négatif des facteurs environnementaux (EFF) sur les surfaces de travail des panneaux SB, comme, par exemple, la protection contre les gaz s'échappant de moteurs à réaction (RE) en fonctionnement des engins spatiaux (voir, p. 311-312; , p. 2-27), et les flux de protons et d'électrons de hautes énergies de rayons cosmiques de rayonnement électromagnétique solaire (EMR) pendant les périodes de haute énergie solaire. activité (voir, p. 323; , p. .31, 33).

L'analogue le plus proche, adopté comme prototype, est la méthode de contrôle de la position du satellite, décrite dans. L'essence de la méthode est la suivante.

Les panneaux SB tournent dans une position de travail qui garantit que le vaisseau spatial est alimenté en électricité, correspondant à l'alignement de la normale à sa surface de travail éclairée avec le plan formé par l'axe de rotation des panneaux SB et la direction vers le Soleil. Ensuite, le moment du début de l'impact négatif du FVS sur la surface de travail du SB est déterminé et les panneaux SB sont tournés jusqu'au moment du début de l'impact des facteurs spécifiés et les panneaux SB sont renvoyés. à leur position de travail après la fin de l'impact spécifié. Pour ce faire, la densité du flux actuel de rayonnement électromagnétique solaire est mesurée et, sur la base des valeurs mesurées, le moment du début de l'activité solaire est déterminé et le moment où les particules atteignent la surface du vaisseau spatial. avec des énergies élevées est déterminé. À un moment donné, la densité de flux des particules à haute énergie - protons et électrons - est mesurée et les valeurs mesurées sont comparées aux valeurs seuils. Si les valeurs mesurées dépassent les valeurs seuils des flux de protons et d'électrons, les panneaux solaires sont tournés selon un angle entre la normale à leur surface de travail éclairée et la direction vers le Soleil α s_min, correspondant à la surface minimale de influence des flux de particules de haute énergie sur la surface du panneau solaire, déterminée par la relation :

α s min = arccos (I n /I m),

où je n - charger le courant des consommateurs du vaisseau spatial ;

I m - courant maximum généré lorsque la surface de travail éclairée des panneaux solaires est orientée perpendiculairement aux rayons du soleil,

dans ce cas, le moment où les valeurs mesurées dépassent la valeur seuil supérieure de la densité de flux des particules à haute énergie spécifiées est considéré comme le moment où les panneaux SB commencent à tourner, et le moment lorsque la densité de flux des particules à haute énergie devient inférieure au seuil supérieur, on considère le moment où les panneaux SB commencent à revenir à leur valeur seuil de position de travail.

Les SB du système ISS SES sont les principales sources d'électricité et assurent le fonctionnement de ses consommateurs à bord, y compris les batteries de recharge (AB), qui sont des sources secondaires d'électricité à bord de l'ISS (voir). En tournant le SB, la zone de dommages aux surfaces de travail du SB par le flux FVS est réduite. Il n'est pas possible de déployer complètement les panneaux SB le long du flux FWS dommageable, car il est nécessaire d'alimenter le vaisseau spatial et ses batteries avec l'électricité produite par le système d'énergie solaire, - sur cette base, la zone affectée par les panneaux solaires par le flux de particules à haute énergie est réduite au minimum en tournant l'énergie solaire système selon un angle α s min , nécessaire et suffisant pour alimenter en énergie les consommateurs embarqués.

Sur la base de la suffisance nécessaire, pour le fonctionnement des systèmes embarqués de l'engin spatial, la charge des consommateurs I n ne doit pas dépasser le courant actuel I. Puisque le courant actuel I du SB est déterminé par l'expression (voir p. 109)

où I m est le courant maximum généré lorsque la surface de travail éclairée des panneaux solaires est orientée perpendiculairement aux rayons du soleil ;

α est l'angle actuel entre la normale à la surface de travail du système solaire et la direction vers le Soleil,

alors l'angle actuel α ne doit pas dépasser la valeur α s min, calculée par la formule :

Le système de contrôle de position SB pour la mise en œuvre de ce procédé, adopté comme prototype, est décrit dans et contient un SB, sur le substrat rigide duquel se trouvent quatre batteries photovoltaïques (BF 1, BF 2, BF 3, BF 4), un SB dispositif de rotation (UPSB); dispositif de conversion d'amplification (ACD); unité de contrôle pour l'orientation SB vers le Soleil (BUOSBS) ; bloc pour faire tourner le SB dans une position donnée (BRSBZP) ; deux régulateurs de courant (PT 1, PT 2), unité AB (BAB) ; chargeur de batterie (ZRU AB); unité de génération de commandes pour la charge de la batterie (BFKZ AB) ; capteur de courant de charge (LCS) ; unité de contrôle du système d'alimentation électrique (BUS); bus d'alimentation (SE); unité de mesure de la densité du flux solaire EMR actuel (BIPEMI) ; unité de détection d'activité solaire (BOSA) ; bloc pour déterminer le moment d'impact des particules sur l'engin spatial (BOMVVCH) ; unité de mesure de la densité des flux de particules à haute énergie (HIPPCHVE) ; bloc pour déterminer le moment de démarrage du contrôle SB en fonction des courants de charge (BOMVUSBTNZ) ; Unité de contrôle SB pour courants de charge (BUSBTNZ). Dans ce cas, le SB, via sa première sortie, combinant les sorties de BF 1 et BF 4, est connecté à la première entrée de l'UPSB, et via la deuxième sortie, combinant les sorties de BF 2 et BF 3, est connecté à la deuxième entrée de l’UPSB. Les sorties du BUOSBS et du BRSBZP sont connectées respectivement aux première et deuxième entrées de l'UPU, dont la sortie, à son tour, est connectée à la troisième entrée de l'UPU. Les première et deuxième sorties de l'UPSB sont connectées respectivement aux entrées PT 1 et PT 2, et les sorties PT 1 et PT 2 sont connectées au SE. Le BAB est connecté au ShE par son entrée via l'appareillage fermé AB. Dans ce cas, l'appareillage AB est connecté avec sa première entrée au bus spécifié, et la sortie accident est connectée à la deuxième entrée de l'appareillage AB, dont l'entrée est connectée, à son tour, au ShE. Le BAB avec sa sortie est connecté à la première entrée du BFKZ AB, et la première sortie des BUS est connectée à la deuxième entrée du bloc spécifié. La sortie du BFKZ AB est connectée à la troisième entrée du ZRU AB. Les deuxième et troisième sorties des BUS sont connectées respectivement aux premières entrées du BUOSBS et du BRSBZP. La troisième sortie de l'UPSB est connectée aux deuxièmes entrées du BUOSBS et du BRSBZP. La sortie BIPEMI est connectée à l'entrée BOSA, dont la première sortie, à son tour, est connectée à l'entrée BOMVVCH. Les sorties de BOMVVCH et BIPPCHVE sont connectées respectivement aux première et deuxième entrées du bloc BOMVUSBTNZ, et l'entrée de BIPPCHVE est connectée à la deuxième sortie de BOSA. La sortie du BOMVUSBTNZ est connectée à l'entrée des BUS. BUS avec sa quatrième sortie est connecté à la première entrée de BUSBTNZ, et la deuxième sortie de DTN est connectée à la deuxième entrée de BUSBTNZ. La sortie BUSBTNZ est connectée à la troisième entrée de l'UPU. De plus, la troisième sortie de l'UPSB est connectée à la troisième entrée du BUSBTNZ.

En mode d'alimentation électrique de l'engin spatial, le système fonctionne comme suit.

UPSB sert au transport en transit de l'électricité de SB vers PT 1 et PT 2. La stabilisation de la tension sur le bus d'alimentation SES est réalisée par l'un des RT. Dans le même temps, l'autre RT est dans un état avec des transistors de puissance fermés. Dans ce cas, les générateurs SB fonctionnent en mode court-circuit. Lorsque la puissance de charge devient supérieure à la puissance de connexion des générateurs solaires, un autre RT passe en mode de stabilisation de tension et l'énergie des générateurs inutilisés est fournie au bus d'alimentation de la centrale solaire. Dans certaines périodes, lorsque la puissance de la charge peut dépasser la puissance de la batterie, l'appareillage de batterie, en raison de la décharge de l'unité de batterie, compense le manque d'électricité à bord de l'engin spatial. A ces fins, le régulateur de décharge de batterie sert de régulateur de décharge de batterie.

En plus du régulateur spécifié, le chargeur de batterie contient également un régulateur de charge de batterie. Le régulateur de charge limite le courant de charge de la batterie au niveau de (I cl ±1)A, où I cl est le courant de charge nominal, en cas de puissance excessive de la batterie et stabilise la tension sur le bus SES en régulant le courant de charge de la batterie lorsque la puissance de la batterie est insuffisante pour alimenter le courant de charge de la batterie (I nc ±1)A. Pour effectuer les cycles de charge-décharge spécifiés dans l'appareillage de batterie, les informations du DTN sont utilisées. Dans le même temps, le DVT est connecté au SES de telle manière qu'il mesure non seulement le courant de charge des consommateurs embarqués, mais prend également en compte le courant de charge de la batterie. La charge du BAB est assurée par la ZRU AB par l'intermédiaire de la BFKZ AB.

Simultanément au fonctionnement en mode d'alimentation électrique de l'engin spatial, le système résout le problème du contrôle de la position des plans des panneaux solaires.

Sur commande des BUS, le bloc BUSBS contrôle l'orientation du système solaire vers le Soleil. BUOSBS peut être mis en œuvre sur la base du système de contrôle de mouvement et de navigation (VCS) du vaisseau spatial (voir). Dans ce cas, les informations d'entrée pour l'algorithme de contrôle SB sont : la position du vecteur direction unitaire par rapport au Soleil par rapport aux axes de coordonnées associés à l'engin spatial, déterminée par les algorithmes du contour cinématique du vaisseau ; la position du SB par rapport au corps de l'engin spatial, obtenue sous la forme de valeurs mesurées actuelles de l'angle α à partir de capteurs d'angle (AS) installés sur l'UPSB. Dans ce cas, la valeur de α est toujours mesurée à partir de la normale actuelle à la surface de travail du SB (c'est-à-dire que lorsque le SB est orienté vers le Soleil, α est minime). Les informations de sortie de l'algorithme de contrôle sont des commandes pour faire tourner le SB par rapport à l'axe de l'arbre de sortie de l'UPSB et des commandes pour arrêter la rotation. Les télécommandes UPSB fournissent des signaux discrets sur la position du système de sécurité. La taille discrète détermine la précision de l'orientation du satellite.

Dans le mode normal d'orientation du vaisseau spatial, lorsque la direction du mouvement du Soleil par rapport aux axes connectés du vaisseau spatial est inchangée, le SB est réglé par rapport à la direction du Soleil avec une avance dans la direction du mouvement du Soleil d'un angle correspondant à plusieurs discrets de la télécommande. Ensuite, la batterie reste dans cette position jusqu'à ce que le Soleil, en raison du mouvement du vaisseau spatial en orbite, « avance » par rapport au SB selon l'angle approprié. Après cela, le cycle de rotation reprend.

BRSBZP contrôle le SB à l'aide de BUS en fonction des paramètres du programme. L'algorithme de contrôle SB basé sur les paramètres logiciels vous permet d'installer la batterie dans n'importe quelle position spécifiée. Pour ce faire, un signal est initialement émis au BUOSBS concernant le réglage du SB dans sa position d'origine. Ensuite, à l'aide du BUSBZP, le virage requis selon l'angle α z est effectué. Parallèlement, pour contrôler l'angle de rotation du BRSBZP, les informations de la télécommande UPSB sont également utilisées.

L'UPU joue le rôle d'interface entre BUOSBS, BRSBZP, BUSBTNZ et UPSB.

Le BIPEMI mesure en permanence les flux actuels de rayonnement électromagnétique solaire (EMR) selon l'indice d'activité solaire F10.7 et les transmet au BOSA. Dans BOSA, en comparant les valeurs actuelles avec des valeurs seuils spécifiées, le début de l'activité solaire est déterminé. Selon la commande provenant de la première sortie du BOSA à l'entrée du BOMVHF, dans le dernier bloc indiqué, le moment du début possible de l'impact des particules à haute énergie sur l'engin spatial est déterminé. De la deuxième sortie du BOSA à l’entrée du BIPPCHVE, une commande est émise pour commencer à mesurer la densité de flux des particules à haute énergie. Les informations sur le moment du début possible de l'impact des particules sur l'engin spatial sont transmises de la sortie du BOMVVCH au BOMVUSBTNZ via sa première entrée. La valeur mesurée de la densité de flux des particules à haute énergie du BIPPCHVE est transmise à la deuxième entrée du BOMVUSBTNZ.

Dans BOMVUSBTNZ, l'évaluation réelle de l'impact négatif du FVS est effectuée en comparant la valeur mesurée actuelle de la caractéristique d'impact avec des valeurs seuils, à partir d'un moment déterminé par BOMVUSBTNZ. Une condition nécessaire pour recevoir une commande à la sortie BOMVUSBTNZ est la présence de deux signaux - provenant des sorties BOMVVCH et BIPPCHVE. A la sortie de BOMVUSBTNZ, la commande « contrôle de démarrage de l'alimentation en fonction des courants de charge » est générée, qui est envoyée aux BUS.

Lorsque BOMVUSBTNZ envoie une commande aux BUS, la commande reçue de BOMVUSBTNZ a une priorité plus élevée que les commandes d'activation de BUOSBS et BRSBZP. Par conséquent, après avoir reçu la commande spécifiée, BUS déconnecte les blocs de priorité inférieure du contrôle UPSB et connecte BUSBTNZ.

Après remise à zéro de la commande de BOMVUSBTNZ à l'entrée BUSES, cette dernière reconstruit la logique de son fonctionnement. Selon le programme de vol de l'engin spatial en cours d'exécution, la priorité pour le contrôle SB est donnée à l'un des blocs BUOSBS ou BRSBZP.

BUSBTNZ détermine l'angle α s_min à l'aide de l'expression (2). Pour calculer l'angle spécifié, les valeurs mesurées de I n obtenues à partir du DTN sont utilisées. De plus, depuis la télécommande UPSB, le bloc spécifié reçoit des informations sur la valeur actuelle de l'angle de rotation SB. Après avoir déterminé la valeur de l'angle α s_min, l'algorithme intégré dans BUSBTNZ la compare à la valeur actuelle de l'angle α, calcule l'angle de désadaptation entre α et α s_min et le nombre requis d'impulsions de commande pour activer le lecteur de commande SB. Les impulsions de commande sont transmises à l'unité de commande. Après avoir converti et amplifié les impulsions indiquées dans l'UPU, elles arrivent à l'entrée de l'UPU et mettent le variateur en mouvement.

Le procédé et le système pour sa mise en œuvre, adoptés comme prototype, présentent un inconvénient important : ils n'assurent pas une protection complète de la surface du panneau solaire contre les effets négatifs des flux de particules à haute énergie et, en même temps, ne permettent pas le utilisation d'opportunités supplémentaires pour réduire cet impact négatif en effectuant des opérations spéciales pour la préparation de panneaux solaires L'engin spatial fonctionnera dans des conditions d'impact négatif des flux de particules à haute énergie sur l'engin spatial.

La tâche du procédé et du système proposés pour sa mise en œuvre est de réduire l'impact négatif des flux de particules de haute énergie sur la surface du système solaire. Pour ce faire, en effectuant des opérations préparatoires spéciales dans le vaisseau spatial SES et en contrôlant le SB, il est prévu de réduire la surface du SB, qui est affectée négativement par le flux de ces particules.

Le résultat technique est obtenu par le fait que dans le procédé de contrôle de la position des panneaux solaires d'un engin spatial, comprenant la mise des panneaux solaires dans une position de travail qui assure l'alimentation de l'engin spatial en électricité, correspondant à l'alignement de la normale à sa surface de travail éclairée avec le plan formé par l'axe de rotation des panneaux solaires et la direction vers le Soleil, mesure de la densité du flux actuel de rayonnement électromagnétique solaire, détermination de l'instant du début de l'activité solaire, détermination du moment où les particules à haute énergie atteignent la surface de l'engin spatial, mesure de la densité de flux des particules à haute énergie, comparaison des valeurs mesurées de la densité de flux des particules à haute énergie avec des valeurs seuils, inversion des batteries de panneaux solaires à l'angle entre la normale à leur surface de travail éclairée et la direction vers le Soleil, correspondant à la zone d'influence minimale des flux de particules de haute énergie à la surface des panneaux solaires tout en fournissant simultanément de l'électricité au vaisseau spatial , au moment où les valeurs mesurées de la densité de flux de particules de haute énergie dépassent les valeurs seuils et le retour des panneaux solaires en position de fonctionnement au moment où la densité des flux de particules de haute énergie devient inférieure valeurs seuils, déterminent en outre les moments d'apparition des précurseurs de l'impact négatif des flux de particules de haute énergie sur l'engin spatial, au moment de l'apparition des précurseurs de l'impact négatif des flux de particules de haute énergie sur l'engin spatial. charge les batteries du système d'alimentation électrique de l'engin spatial au niveau de charge maximum ; si les valeurs mesurées de la densité de flux des particules à haute énergie dépassent les valeurs seuils par rapport à celles-ci, les panneaux solaires tournent jusqu'à ce que l'angle entre les normale à leur surface de travail éclairée et la direction vers le Soleil est atteinte α s_min_AB, correspondant à la zone d'influence minimale des flux de particules à haute énergie sur la surface des panneaux solaires tout en fournissant simultanément au vaisseau spatial de l'électricité provenant de batteries solaires et rechargeables du système d'alimentation électrique, déterminé par la relation :

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

où I n est le courant de charge des consommateurs du vaisseau spatial,

I m - courant maximum généré lorsque la surface de travail éclairée des panneaux solaires est orientée perpendiculairement aux rayons du soleil,

I AB - courant de décharge admissible actuel des batteries,

et le manque d'électricité qui en résulte à bord de l'engin spatial est compensé en déchargeant les batteries, tout en surveillant le niveau de charge des batteries et, une fois la valeur minimale admissible du niveau de charge des batteries atteinte, la valeur actuelle du courant de décharge admissible de les batteries sont réinitialisées et les batteries sont déconnectées de la charge externe.

De plus, le problème est résolu par le fait que dans le système de contrôle de la position des panneaux solaires de l'engin spatial, qui comprend une batterie solaire sur laquelle sont installées quatre batteries photovoltaïques, un dispositif de rotation des panneaux solaires, un amplificateur- dispositif de conversion, une unité de commande pour l'orientation des panneaux solaires vers le Soleil, un bloc faisant tourner les panneaux solaires dans une position donnée, deux régulateurs de courant, un bloc de batteries, un chargeur de batterie, une unité de génération de commandes pour charger les batteries, un courant de charge capteur, une unité de commande du système d'alimentation, un bus d'alimentation, une unité pour mesurer la densité du flux actuel de rayonnement électromagnétique solaire, un bloc pour déterminer l'activité solaire, un bloc pour déterminer le moment de l'impact des particules sur un vaisseau spatial, un bloc pour mesurer la densité de flux de particules à haute énergie, un bloc pour déterminer le moment du début du contrôle des batteries solaires par les courants de charge, un bloc de contrôle des batteries solaires par les courants de charge, tandis que le solaire batterie par sa première sortie qui combine les sorties de deux batteries photovoltaïques est connectée à la première entrée du dispositif de rotation du panneau solaire, et par la deuxième sortie qui combine les sorties de deux autres batteries photovoltaïques, elle est connectée à la deuxième entrée de le dispositif de rotation de panneau solaire, et les sorties des unités de commande d'orientation de panneau solaire vers le Soleil et faisant tourner les panneaux solaires vers une position donnée sont connectées, respectivement, aux première et seconde entrées du dispositif de conversion d'amplification, dont la sortie , à son tour, est connecté à la troisième entrée du dispositif de rotation de panneau solaire, les première et deuxième sorties du dispositif de rotation de panneau solaire sont connectées, respectivement, aux entrées des premier et deuxième régulateurs de courant, et aux sorties du courant les régulateurs sont connectés au bus d'alimentation de l'engin spatial, l'unité de batterie avec son entrée, via le chargeur de batterie, est connectée au bus d'alimentation, tandis que le chargeur de batterie est connecté avec sa première entrée au bus spécifié, et au deuxième entrée du dispositif chargeur pour batteries, un capteur de courant de charge est connecté, qui est connecté, à son tour, au bus d'alimentation, l'unité de batterie est connectée avec sa sortie à la première entrée de l'unité pour générer des commandes de charge des batteries , et la première sortie de l'unité de commande du système d'alimentation est connectée à la deuxième entrée de l'unité spécifiée, la sortie de l'unité de génération d'ordres de charge des batteries est connectée à la troisième entrée du chargeur de batterie, les deuxième et troisième sorties de l'unité de contrôle du système d'alimentation sont connectées aux premières entrées des unités de contrôle pour l'orientation des panneaux solaires vers le Soleil et la rotation des panneaux solaires vers une position donnée, la troisième sortie du dispositif de rotation des panneaux solaires est connectée à les deuxièmes entrées des unités de contrôle pour l'orientation des panneaux solaires vers le Soleil et la rotation des panneaux solaires vers une position donnée, la sortie du bloc de mesure de la densité du flux actuel de rayonnement électromagnétique solaire est connectée à l'entrée du bloc pour déterminer l'activité solaire, dont la première sortie, à son tour, est connectée à l'entrée du bloc pour déterminer l'instant de l'impact des particules sur l'engin spatial, les sorties du bloc pour déterminer l'instant de l'impact des particules sur l'engin spatial. l'impact des particules sur le vaisseau spatial et le bloc pour mesurer la densité de flux de particules à haute énergie sont connectés respectivement aux première et deuxième entrées du bloc pour déterminer l'instant du début du contrôle des panneaux solaires par les courants de charge , et l'entrée du bloc de mesure de la densité de flux des particules à haute énergie est connectée à la deuxième sortie du bloc de détermination de l'activité solaire, la sortie du bloc de détermination de l'instant du début du contrôle des panneaux solaires par les courants de charge sont connectés à l'entrée du bloc de commande du système d'alimentation, dont la quatrième sortie, à son tour, est connectée à la première entrée du bloc de commande des panneaux solaires par courants de charge, dont la troisième entrée et sortie sont connectées à la troisième sortie du dispositif de rotation des panneaux solaires et à la troisième entrée du dispositif d'amplification-conversion, respectivement, un bloc pour déterminer le courant requis des panneaux solaires, un bloc pour déterminer les moments précurseurs de l'impact négatif des hautes températures des particules d'énergie sur un vaisseau spatial et une unité pour définir les valeurs admissibles du niveau de charge de la batterie, tandis que les première et deuxième entrées et sorties de l'unité pour déterminer le courant requis des panneaux solaires sont connectées à la deuxième sortie du capteur de courant de charge , la deuxième sortie du chargeur de batterie et la deuxième entrée de l'unité de commande de batterie solaire, respectivement les courants de charge, les sorties de l'unité de mesure de la densité de flux de particules à haute énergie et de l'unité de mesure de la densité du flux de courant de Le rayonnement électromagnétique solaire est également connecté au correspondant

L'essence de la méthode proposée est la suivante.

Le virage protecteur direct du Conseil de sécurité contre l'impact négatif des flux de particules de haute énergie s'effectue lorsque la densité des flux de particules de haute énergie dépasse certaines valeurs seuils spécifiées. Parallèlement, comme premières étapes avant la mise en œuvre directe des mesures de protection, une surveillance continue de l'état actuel de l'espace proche de la Terre et de l'activité solaire actuelle est effectuée ainsi que le respect et le non-respect des critères de rayonnement dangereux. La situation, en particulier les critères de surveillance de l'activité solaire développés par la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), est analysée ) (cm. ). Dans ce cas, les situations dans lesquelles les critères de danger inconditionnel ne sont pas encore remplis, mais le seuil du niveau de danger précédent a déjà été atteint, doivent être considérées comme des situations « précurseurs » de l'impact négatif considéré.

Lorsque des signes précurseurs de l'impact négatif des flux de particules à haute énergie sur l'engin spatial apparaissent, la charge maximale de l'engin spatial SES AB est effectuée. Cela permet à l'avenir, lorsque les valeurs mesurées de la densité de flux des particules à haute énergie dépassent les valeurs seuils par rapport à celles-ci, d'éloigner les surfaces de travail des panneaux SB de la direction des flux de ces particules à l'angle maximum possible, à condition que le manque d'électricité qui en résulte à bord de l'engin spatial soit compensé par la décharge de la batterie. Dans ce cas, cette valeur α s_min_AB de l'angle du volet de protection SB est déterminée par la relation :

où I m est le courant maximum généré lorsque la surface de travail éclairée des panneaux solaires est orientée perpendiculairement aux rayons du soleil,

I SB - courant requis de SB.

Dans ce cas, le courant requis du SB I SB est défini comme le courant minimum requis qui doit être généré par le SB pour alimenter les consommateurs de l'engin spatial, en tenant compte des possibilités d'utilisation de l'énergie du BAB SES de l'engin spatial ( c'est-à-dire pour compenser la pénurie émergente d'électricité à bord du vaisseau spatial en raison de la décharge d'AB SES), sur la base des ratios :

où I n est le courant de charge des consommateurs du vaisseau spatial,

I batterie - le courant de décharge maximum autorisé actuel de la batterie du vaisseau spatial SES.

Pour mettre en œuvre le procédé, il est proposé un système représenté sur le dessin et contenant les blocs suivants :

1 - SB, sur le substrat rigide du corps duquel se trouvent quatre batteries photovoltaïques ;

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

8 - BUOSBS;

9 - BRSBZP;

10, 11 - RT 1 et RT 2 ;

13 - ZRU AB ;

14 - BFKZ AB;

16 - AUTOBUS ;

18 - BIPÉMI ;

20 - BOMVHF ;

21 - BIPPCHVE ;

22 - BOMVUSBTNZ ;

23 - BUSBTNZ ;

24 - bloc pour déterminer les instants des signes avant-coureurs de l'impact négatif des particules à haute énergie sur le vaisseau spatial (BOMVPNVCH),

25 - bloc pour déterminer le courant requis des panneaux solaires (BOPTSB),

26 - bloc de réglage des valeurs admissibles du niveau de charge de la batterie (BZDZUZSB).

Dans ce cas, le SB (1) est connecté via sa première sortie, combinant les sorties de BF 1 (2) et BF 4 (5), à la première entrée de l'UPSB (6), et via la deuxième sortie, combinant les sorties de BF 2 (3) et BF 3 (5), reliées à la deuxième entrée de l'UPSB (6). Les sorties du BUOSBS (8) et du BRSBZP (9) sont connectées respectivement aux première et deuxième entrées de l'UPU (7), dont la sortie, à son tour, est connectée à la troisième entrée de l'UPU (6) . Les première et deuxième sorties de l'UPSB (6) sont connectées respectivement aux entrées PT 1 (10) et PT 2 (11), et les sorties PT 1 (10) et PT 2 (11) sont connectées au SE. (17). Le BAB (12) est relié au SE (17) par son entrée via l'appareillage fermé AB (13). Dans ce cas, l'appareillage AB (13) est connecté par sa première entrée au bus spécifié, et la sortie accident (15) est connectée à la deuxième entrée de l'appareillage AB (13), dont l'entrée est connectée, en tournez-vous vers ELLE (17). Le BAB (12) avec sa sortie est connecté à la première entrée du BFKZ AB (14), et la première sortie des BUS (16) est connectée à la deuxième entrée du bloc spécifié. La sortie du BFKZ AB (14) est connectée à la troisième entrée du ZRU AB (13). Les deuxième et troisième sorties des BUS (16) sont connectées respectivement aux premières entrées des BUSBS (8) et BRSBZP (9). La troisième sortie de UPSB (6) est connectée aux deuxièmes entrées de BUOSBS (8) et BRSBZP (9). La sortie BIPEMI (18) est connectée à l'entrée BOSA (19). La première sortie du BOSA (19) est connectée à l'entrée du BOMVVCH (20). Les sorties de BOMVVCH (20) et BIPPCHVE (21) sont connectées respectivement aux première et deuxième entrées du bloc BOMVUSBTNZ (22). L'entrée du BIPPCHVE (21) est reliée à la deuxième sortie du BOSA (19). La sortie de BOMVUSBTNZ (22) est connectée à la première entrée de BUS (16). BUSES (16) avec sa quatrième sortie est connecté à la première entrée de BUSBTNZ (23). La troisième sortie de l'UPSB (6) est connectée à la troisième entrée du BUSBTNZ (23). La sortie du BUSBTNZ (23) est connectée à la troisième entrée de l'UPU (7). La première entrée du BOPTSB (25) est connectée à la deuxième sortie du DVT (15). La deuxième entrée du BOPTSB (25) est connectée à la deuxième sortie de l'AB (13). La sortie du BOPTSB (25) est reliée à la deuxième entrée du BUSBTNZ (23). La sortie du BIPPCHVE (21) est connectée à la première entrée du BOMVPNVCH (24). La sortie du BIPEMI (18) est reliée à la deuxième entrée du BOMVPNVCH (24). La sortie du BOMVPNVCH (24) est reliée à la deuxième entrée des BUS (16). Les première et deuxième sorties du BZDZUZSB (26) sont connectées respectivement à la troisième entrée du BFKZ AB (14) et à la quatrième entrée du ZRU AB (13).

Le dessin montre également avec une ligne pointillée la connexion mécanique de l'UPSB (6) avec le boîtier SB (1) via l'arbre de sortie du variateur de batterie.

En mode d'alimentation électrique de l'engin spatial, le système fonctionne comme suit. UPSB (6) sert au transport en transit de l'électricité de SB (1) vers PT 1 (10) et RT 2 (11). La stabilisation de la tension sur le bus d'alimentation SES est réalisée par l'un des RT. Dans le même temps, l'autre RT est dans un état avec des transistors de puissance fermés. Les générateurs SB (1) (BF 1 - BF 4) fonctionnent dans ce cas en mode court-circuit. Lorsque la puissance de charge devient supérieure à la puissance de connexion des générateurs d'énergie solaire (1), un autre RT passe en mode de stabilisation de tension, et l'énergie des générateurs inutilisés est fournie au bus d'alimentation électrique de la centrale solaire. Dans certaines périodes, lorsque la puissance de charge peut dépasser la puissance du SB (1), l'AB (13), du fait de la décharge de l'unité AB (12), compense le manque d'électricité à bord du vaisseau spatial. A ces fins, le régulateur de décharge de batterie (13) sert de régulateur de décharge de batterie, qui surveille en particulier le niveau de charge de la batterie et, lorsque la valeur minimale admissible du niveau de charge de la batterie est atteinte, dont la valeur est fournie au disjoncteur de batterie (13) depuis le BZDZUZSB (26), coupe le BAB (12) de la charge externe. Dans ce cas, le commutateur de commande de batterie (13), sur la base du niveau de charge actuel de la batterie, détermine et fournit à sa deuxième sortie la valeur actuelle du courant de décharge admissible de la batterie (dans le mode de déconnexion de la batterie (12) de la charge externe, cette valeur est nulle).

En plus du régulateur spécifié, le chargeur de batterie (13) contient également un régulateur de charge de batterie. Pour effectuer des cycles de charge-décharge dans l'AB (13), les informations du DTN (15) sont utilisées. La charge du BAB (12) est réalisée par le ZRU AB (13) à travers le BFKZ AB (14). Pour le cas des batteries métal-hydrogène, il est décrit dans. L’essentiel est que la densité de l’hydrogène dans le boîtier de la batterie est déterminée à l’aide de capteurs de pression installés à l’intérieur des batteries et de températures sur les boîtiers de batterie. La densité de l’hydrogène détermine à son tour le niveau de charge de la batterie. Lorsque la densité de l'hydrogène dans la batterie descend en dessous d'un niveau défini, une commande est émise pour la charger, et lorsque le niveau de densité maximale est atteint, une commande est émise pour arrêter la charge. Les niveaux de charge de batterie indiqués sont régulés par les commandes du BFKZ AB (14), tandis que les valeurs du niveau de charge maximum autorisé de la batterie sont fournies au BFKZ AB (14) avec le BZDZUZSB (26). Le maintien des batteries dans un état de charge maximale affecte négativement leur état et les batteries sont maintenues dans le mode d'autodécharge actuel, dans lequel l'opération de charge des batteries n'est effectuée que périodiquement (par exemple, lors du contrôle du SES du Yamal- 100 vaisseaux spatiaux - une fois tous les quelques jours, lorsque le niveau de charge diminue (BAB à 30 % du niveau maximum).

Simultanément au fonctionnement en mode d'alimentation électrique d'un engin spatial, le système résout le problème de commande de la position des plans des panneaux solaires (1).

Sur commande des BUS (16), le bloc BUSBS (8) contrôle l'orientation du SB (1) vers le Soleil. BUOSBS (8) peut être mis en œuvre sur la base d'un vaisseau spatial VESSEL (voir). Dans ce cas, les informations d'entrée pour l'algorithme de contrôle SB sont : la position du vecteur direction unitaire par rapport au Soleil par rapport aux axes de coordonnées associés à l'engin spatial, déterminée par les algorithmes du contour cinématique du vaisseau ; la position du SB par rapport au corps de l'engin spatial, obtenue sous la forme des valeurs mesurées actuelles de l'angle α avec la télécommande UPSB (6). Les informations de sortie de l'algorithme de commande sont des commandes pour faire tourner le SB par rapport à l'axe de l'arbre de sortie de l'UPSB (6), des commandes pour arrêter la rotation. La télécommande UPSB (6) produit des signaux discrets sur la position du SB (1).

BIPEMI (18) mesure les flux actuels de l'EMR solaire et les transmet à BOSA (19). Dans BOSA (19), en comparant les valeurs actuelles avec des valeurs seuils spécifiées, le début de l'activité solaire est déterminé. Selon la commande provenant de la première sortie du BOSA (19) à l'entrée du BOMVHF (20), dans le dernier bloc indiqué, le moment du début possible de l'impact des particules de haute énergie sur l'engin spatial est déterminé. De la deuxième sortie du BOSA (19) à l'entrée du BIPPCHVE (21), une commande est émise pour commencer à mesurer la densité de flux des particules à haute énergie.

À partir de la sortie de BIPPChVE (21), la valeur mesurée de la densité de flux de particules à haute énergie est transmise à la première entrée de BOMVPNVP (24) et à la deuxième entrée de BOMVUSBTNZ (22). Les valeurs mesurées des flux EMR solaires actuels sont fournies à la deuxième entrée du BOMVPNVCH (24) à partir de la sortie du BIPEMI (18).

Dans BOMVPNVC (24), la dynamique des changements dans la densité de flux des particules à haute énergie est évaluée et des situations sont identifiées qui peuvent être considérées comme des signes avant-coureurs de l'impact négatif des particules sur l'engin spatial. De telles situations se produisent lorsque la densité de flux mesurée de particules à haute énergie dépasse les valeurs critiques spécifiées et qu'il existe une tendance à son augmentation supplémentaire. Lors de l'identification et de l'identification de telles situations, les données de flux solaire EMR obtenues du BIPEMI sont également utilisées (18). Lors de l'enregistrement de telles situations précurseurs dans le BOMVPNVCH (24), un signal est généré à la sortie de ce bloc et envoyé à la deuxième entrée des BUS (16).

Sur commande à la deuxième entrée des BUS (16), cette unité envoie une commande au BFKZ AB (14), selon laquelle cette unité, à travers l'appareillage fermé AB (13), charge le BAB (12) au maximum niveau de charge. Parallèlement, dans le cas des batteries métal-hydrogène (voir), à l'aide de capteurs de pression installés à l'intérieur des batteries et de températures sur les boîtiers de batteries, la densité de l'hydrogène dans le boîtier de la batterie est déterminée, à partir de laquelle le niveau de charge de la batterie est déterminé. Lorsque le niveau de densité maximale est atteint, une commande est émise pour arrêter la charge.

Les entrées du BOPTSB (25) des deuxièmes sorties du DTN (15) et de la batterie d'appareillage fermée (13) reçoivent les valeurs actuelles du courant de charge des consommateurs de l'engin spatial I n et le courant de décharge admissible de la batterie I AB. En utilisant ces valeurs de BOPTSB (25), selon les relations (4), (5) détermine la valeur de I SB - la valeur minimale admissible actuelle du courant requis du SB (en tenant compte de la possibilité pour les consommateurs d'utiliser de l'énergie du BAB (12)), et le transmet à la deuxième entrée BUSBTNZ (23).

Les informations sur l'heure du début possible de l'impact des particules sur l'engin spatial sont transmises de la sortie du BOMVVCH (20) au BOMVUSBTNZ (22) via sa première entrée. Dans BOMVUSBTNZ (22), l'évaluation réelle de l'impact négatif du FVS est réalisée en comparant la valeur actuellement mesurée de la caractéristique d'impact avec des valeurs seuils, à partir du moment déterminé par BOMVUSBTNZ (20). Une condition nécessaire pour recevoir une commande à la sortie de BOMVUSBTNZ (22) est la présence de deux signaux - provenant des sorties de BOMVVCH (20) et BIPPCHVE (21).

Lorsque BOMVUSBTNZ (22) émet une commande sur la première entrée de BUSES (16), ce bloc génère une commande sur sa quatrième sortie, qui se connecte à la commande de SB BUSBTNZ (23).

BUSBTNZ (23) détermine l'angle α s_min_AB par l'expression (3). Pour calculer l'angle spécifié, la valeur actuelle du courant requis du SB, obtenue du BOPTSB (25), est utilisée. De plus, de la télécommande UPSB (6), le bloc spécifié reçoit des informations sur la valeur actuelle de l'angle de rotation SB α. Après avoir déterminé la valeur de l'angle α s_min_AB, l'algorithme intégré dans BUSBTNZ (23) la compare avec la valeur actuelle de l'angle α et calcule l'angle de désadaptation entre α et α s_min_AB et le nombre requis d'impulsions de commande pour activer l'entraînement de commande. SB (1). Des impulsions de commande sont transmises à l'unité de commande (7). Après avoir converti et amplifié les impulsions indiquées dans l'UPU (7), elles arrivent à l'entrée de l'UPU (6) et mettent le variateur en mouvement.

Lorsque BOMVUSBTNZ (22) n'émet pas de commande sur la première entrée de BUSES (16), ce bloc, en fonction du programme de vol de l'engin spatial en cours d'exécution, transfère le contrôle du SB (1) à l'un des blocs BUOSBS (8) et BRSBZP (9).

Le fonctionnement des BUSBS (8) est décrit ci-dessus.

BRSBZP (9) contrôle SB (1) en fonction des paramètres du programme. L'algorithme de contrôle SB (1) selon les paramètres du logiciel vous permet d'installer la batterie dans n'importe quelle position spécifiée α=α z . Dans ce cas, pour contrôler l'angle de rotation dans le BRSBZP (9), les informations de la télécommande UPSB (6) sont utilisées.

La mise en œuvre de BOMVUSBTNZ (22) et de BOMVPNVCh (24) est possible à la fois sur la base du matériel et des logiciels du centre de contrôle du vaisseau spatial et à bord du vaisseau spatial. Aux sorties de BOMVUSBTNZ (22) et BOMVPNVCH (24), les commandes « démarrer le contrôle de l'alimentation électrique en fonction des courants de charge » et « démarrer le contrôle du système d'énergie solaire en mode préparation à l'impact négatif des particules à haute énergie sur l'engin spatial" sont formés, respectivement, qui sont envoyés aux BUS (16), lorsque. Dans ce cas, la dernière commande est fonctionnellement perçue par les BUS (16) comme une commande pour charger la batterie au niveau de charge maximum.

Un exemple de mise en œuvre de BUS (16) peut être les moyens radio du canal de contrôle de service (SCU) des systèmes embarqués du vaisseau spatial Yamal-100, constitués d'une station terrienne (ES) et d'un équipement embarqué (BA) (voir description dans). En particulier, le BA SKU et le GS SKU résolvent le problème de la transmission d'informations numériques (DI) au système informatique numérique embarqué (OBDS) du vaisseau spatial et de son accusé de réception ultérieur. BTsVS, à son tour, contrôle les blocs BUOSBS (8), BRSBZP (9), BUSBTNZ (23), BFKZ AB (14).

Dans cette implémentation de BUS (16), l'interaction du SKU BA en termes d'échange de données s'effectue via le canal d'échange principal (MEC) conformément à l'interface MIL-STD-1553. En tant qu'abonné du BCWS, un appareil est utilisé - une unité d'interface (UB) du BA SKU. Le processeur BCWS interroge périodiquement l'état de la BS pour déterminer la disponibilité d'un paquet de données. Si le paquet est disponible, le processeur commence l'échange de données.

L'UPU (7) joue le rôle d'interface entre BUOSBS (8), BRSBZP (9), BUSBTNZ (23) et UPSB (6) et sert à convertir les signaux numériques en signaux analogiques et à amplifier ces derniers.

BUSBTNZ (23) est l'unité embarquée du vaisseau spatial, dont les commandes proviennent des BUS (16). La mise en œuvre de BUSBTNZ (23), BOPTSB (25), BZDZUZSB (26) peut être réalisée sur la base du vaisseau spatial BTsVS (voir,).

Ainsi, un exemple de mise en œuvre des blocs fondamentaux du système est considéré.

Décrivons l'effet technique des inventions proposées.

Les solutions techniques proposées permettent de réduire l'impact négatif des flux de particules à haute énergie sur la surface de travail du système solaire aux moments où le revers « protecteur » du panneau solaire est effectué depuis la direction vers le Soleil. Ceci est réalisé en réduisant la surface de la surface de travail du SB, qui est affectée négativement par les flux de ces particules, en maximisant l'angle de la normale à la surface de travail du SB depuis la direction vers le Soleil, tandis que s'assurer que l'exigence d'alimenter l'engin spatial en électricité est satisfaite. La maximisation de l'angle de braquage est obtenue grâce au fait que le système d'alimentation solaire de l'engin spatial est préalablement amené dans un état de charge maximale de la batterie, ce qui permet de mettre en œuvre l'angle maximum possible de rotation « protectrice » du solaire. cellule de la direction vers le Soleil. Considérant, par exemple, que lors du contrôle du SES du vaisseau spatial Yamal-100 après l'opération de charge de la batterie au niveau maximum, l'augmentation du courant de décharge possible de la batterie est d'environ 30 %, puis une augmentation correspondante de l'angle du volet « de protection » de la batterie et, par conséquent, une diminution de l'impact négatif des flux de particules de hautes énergies sur la surface de travail du SB est une valeur significative.

LITTÉRATURE

1. Eliseev A.S. Technologie des vols spatiaux. Moscou, "Génie mécanique", 1983.

2. Rauschenbach G. Manuel pour la conception de panneaux solaires. Moscou, Energoatomizdat, 1983.

3. Règles de vol lors des opérations conjointes de la NAVETTE et de l'ISS. Tom S. Direction des opérations aériennes. Centre spatial nommé d'après Lyndon B. Johnson. Houston, Texas, version principale, 8/11/2001.

4. Système d'alimentation électrique du vaisseau spatial. Descriptif technique. 300GK.20Yu. 0000-ATO. RSC Energia, 1998.

5. Tsenter B.I., Lyzlov N.Yu., Systèmes électrochimiques métal-hydrogène. Léningrad. "Chimie", succursale de Léningrad, 1989.

6. Système de contrôle de mouvement et de navigation du vaisseau spatial. Descriptif technique. 300GK.12Yu. 0000-ATO. RSC Energia, 1998.

7. Galperin Yu.I., Dmitriev A.V., Zeleny L.M., Panasyuk L.M. L'influence de la météo spatiale sur la sécurité de l'aviation et des vols spatiaux. "Vol 2001", pp. 27-87.

8. Ouvrage de référence en ingénierie sur la technologie spatiale. Maison d'édition du ministère de la Défense de la RSS, M., 1969.

9. Grilikhes V.A., Orlov P.P., Popov L.B. Énergie solaire et vols spatiaux. Moscou, "Science", 1984.

10. Station terrienne du canal de contrôle de service du vaisseau spatial Yamal. Manuel d'utilisation. ZSKUGK.0000-ORE. RSC Energia, 2001.

11. Équipement embarqué du canal de contrôle de service du vaisseau spatial Yamal. Descriptif technique. 300GK.15Yu. 0000A201-OTO. RSC Energia, 2002.

12. Kovtun V.S., Solovyov S.V., Zaikin S.V., Gorodetsky A.A. L'invention concerne un procédé de contrôle de la position de panneaux solaires d'un vaisseau spatial et un système pour sa mise en œuvre. Brevet RF 2242408 selon la demande 2003108114/11 du 24 mars 2003

1. Procédé de contrôle de la position des panneaux solaires d'un engin spatial, comprenant la mise des panneaux solaires dans une position de travail qui assure l'alimentation électrique de l'engin spatial et correspondant à l'alignement de la normale à leur surface de travail éclairée avec le plan formé par l'axe de rotation des panneaux solaires et la direction vers le Soleil, mesurer la densité du flux actuel de rayonnement électromagnétique solaire, déterminer le moment où l'activité solaire commence, déterminer le moment où les particules de haute énergie atteignent le surface du vaisseau spatial, mesurant la densité de flux des particules à haute énergie, comparant les valeurs mesurées de la densité de flux des particules à haute énergie avec des valeurs seuils, tournant les panneaux solaires selon un angle entre la normale à leur surface de travail éclairée et leur direction vers le Soleil, correspondant à la zone d'influence minimale des flux de particules de haute énergie à la surface des panneaux solaires tout en fournissant simultanément de l'électricité à l'engin spatial, au moment où les valeurs mesurées du flux de particules de haute énergie la densité dépasse les valeurs seuils et les panneaux solaires reviennent à leur position de fonctionnement à un moment où la densité des flux de particules de haute énergie devient inférieure aux valeurs seuils, caractérisé en ce qu'ils déterminent en outre les instants temporels d'apparition de précurseurs de l'impact négatif des flux de particules à haute énergie sur l'engin spatial et, aux heures spécifiées, charger les batteries du système d'alimentation de l'engin spatial jusqu'au niveau de charge maximum, si les valeurs mesurées de la densité de flux des particules à haute énergie dépassent les valeurs seuils par rapport à celles-ci, les panneaux solaires sont tournés jusqu'à ce que l'angle entre la normale à leur surface de travail éclairée et la direction vers le Soleil α s_min_AB soit atteint, correspondant à la zone d'influence minimale des flux de haute -des particules d'énergie à la surface des panneaux solaires, tout en fournissant simultanément au vaisseau spatial de l'électricité provenant des batteries solaires et rechargeables du système d'alimentation électrique, et déterminées par le rapport

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

où I n est le courant de charge des consommateurs du vaisseau spatial ;

Je m - courant maximum généré lorsque la surface de travail éclairée des panneaux solaires est orientée perpendiculairement aux rayons du soleil ;

I AB - le courant de décharge actuellement admissible des batteries et le manque d'électricité qui en résulte à bord du vaisseau spatial sont compensés en déchargeant les batteries, tout en surveillant le niveau de charge des batteries et, une fois la valeur minimale admissible de ce niveau atteinte, le la valeur actuelle du courant de décharge admissible des batteries est réinitialisée et produit la déconnexion des batteries de la charge externe.

2. Un système de contrôle de la position des panneaux solaires de l'engin spatial, qui sont quatre panneaux solaires photovoltaïques montés sur des panneaux, comprenant un dispositif de rotation desdits panneaux solaires, un dispositif amplificateur-convertisseur, une unité de commande de l'orientation du des panneaux solaires vers le Soleil, une unité pour orienter les panneaux solaires dans une position donnée, deux régulateurs de courant, un bloc de batteries, un chargeur de batterie, une unité de génération de commandes pour charger les batteries, un capteur de courant de charge, une unité de contrôle du système d'alimentation, un bus d'alimentation électrique, une unité de mesure de la densité du flux actuel de rayonnement électromagnétique solaire, une unité de détection d'activité solaire, une unité de détermination du moment d'impact de particules à haute énergie sur l'engin spatial, une unité de mesure de la densité de flux de particules de haute énergie, une unité pour déterminer l'instant du début du contrôle des batteries solaires par courants de charge, une unité de contrôle des batteries solaires par courants de charge, tandis que la batterie solaire à travers sa première sortie, combinant les sorties de deux batteries photovoltaïques, est connectée à la première entrée du dispositif de rotation de panneau solaire, et via la deuxième sortie, qui combine les sorties de deux autres batteries photovoltaïques, est connectée à la deuxième entrée du dispositif de rotation de panneau solaire, et les sorties de les unités de commande pour l'orientation des panneaux solaires vers le Soleil et la rotation des panneaux solaires vers une position donnée sont connectées respectivement aux première et deuxième entrées du dispositif de conversion d'amplification, dont la sortie, à son tour, est connectée à la troisième entrée du dispositif de rotation de panneau solaire, les première et deuxième sorties du dispositif de rotation de panneau solaire sont connectées, respectivement, aux entrées des premier et deuxième régulateurs de courant, et les sorties des régulateurs de courant sont connectées à l'alimentation bus d'alimentation de l'engin spatial, l'unité de batterie est connectée par son entrée, via le chargeur de batterie, au bus d'alimentation, tandis que le chargeur de batterie est connecté par sa première entrée au bus spécifié, et à la deuxième entrée du chargeur de batterie batteries, un capteur de courant de charge est connecté, qui est connecté, à son tour, au bus d'alimentation, le bloc batterie est connecté avec sa sortie à la première entrée du bloc pour générer des commandes de charge des batteries, et la première sortie du l'unité de commande du système d'alimentation est connectée à la deuxième entrée du bloc spécifié, la sortie du bloc générant des commandes pour charger les batteries est connectée à la troisième entrée du chargeur de batterie, les deuxième et troisième sorties de l'unité de commande du système d'alimentation sont reliées aux premières entrées des unités de contrôle pour l'orientation des panneaux solaires vers le Soleil et la rotation des panneaux solaires vers une position donnée, la troisième sortie du dispositif de rotation des panneaux solaires reliée aux deuxièmes entrées des blocs pour contrôlant l'orientation des panneaux solaires vers le Soleil et tournant les panneaux solaires dans une position donnée, la sortie du bloc de mesure de la densité du flux actuel de rayonnement électromagnétique solaire est connectée à l'entrée du bloc de détermination de l'activité solaire, le dont la première sortie, à son tour, est reliée à l'entrée du bloc déterminant l'instant de l'impact des particules sur l'engin spatial, les sorties du bloc de détermination de l'instant de l'impact des particules sur l'engin spatial et le bloc de mesure de la densité de flux de particules à haute énergie est connecté respectivement aux première et deuxième entrées du bloc de détermination de l'instant du début de la commande des panneaux solaires par des courants de charge, et à l'entrée du bloc de mesure la densité de flux de particules à haute énergie est connectée à la deuxième sortie du bloc pour déterminer l'activité solaire, la sortie du bloc pour déterminer le moment où les panneaux solaires commencent à être contrôlés par les courants de charge est connectée à l'entrée du bloc de commande du système d'alimentation électrique, dont la quatrième sortie, à son tour, est connectée à la première entrée du bloc de commande des panneaux solaires en fonction des courants de charge, dont la troisième entrée et la troisième sortie sont connectées, respectivement, à la troisième sortie du dispositif de rotation de panneaux solaires et la troisième entrée du dispositif amplificateur-convertisseur, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un bloc pour déterminer le courant requis des panneaux solaires, un bloc pour déterminer les moments d'apparition des signes avant-coureurs de l'impact négatif des particules à haute énergie sur le vaisseau spatial et l'unité permettant de définir les valeurs admissibles du niveau de charge de la batterie, tandis que les première et deuxième entrées et sorties de l'unité permettant de déterminer le courant requis des panneaux solaires sont connectées, respectivement, à la deuxième sortie du courant de charge capteur, la deuxième sortie des batteries du chargeur de batterie et la deuxième entrée de l'unité de commande du panneau solaire pour les courants de charge, les sorties de l'unité de mesure de la densité de flux de particules à haute énergie et de l'unité de mesure de la densité du flux de courant du rayonnement électromagnétique solaire sont connectés

L'invention concerne l'astronautique et peut être utilisée dans des activités spatiales - exploration de l'espace extra-atmosphérique, des planètes du système solaire, observations de la Terre depuis l'espace, etc., dans lesquelles il est nécessaire de déterminer les coordonnées spatiales d'un engin spatial (SV) et les composantes de son vecteur vitesse.

L'invention concerne la technologie des fusées et de l'espace et peut être utilisée dans la création de véhicules de lancement (LV), y compris de véhicules de conversion, pour lancer des engins spatiaux sur des orbites proches de la Terre.

L'invention concerne le domaine de la technologie spatiale, à savoir les systèmes d'alimentation électrique des engins spatiaux, et peut être utilisée pour contrôler la position de leurs panneaux solaires.

Un ami m'a récemment demandé de lui construire un « héliostat » pour s'orienter panneau solaire derrière le soleil, pour l'utilisation de petits moteurs. Le circuit a été extrait d'Internet, la carte d'origine a été testée et cela fonctionne. Mais j'ai aussi dessiné mon propre circuit imprimé, plus compact, dans lequel des résistances et des condensateurs peuvent être installés de type CMS planaire.

Ce qui suit est une description du circuit par l'auteur. Cet appareil utilise le contrôle des impulsions et est automatiquement capable d'orienter le panneau solaire vers le meilleur éclairage. Le schéma de circuit se compose d'un générateur d'horloge (DD1.1, DD1.2), de deux circuits intégrateurs (VD1R2C2, VD2R3C3), du même nombre de shapers (DD1.3, DD1.4), d'un comparateur numérique (DD2), de deux des onduleurs (DD1. 5, DD1.6) et un commutateur à transistor (VT1-VT6) pour le sens de rotation du moteur électrique M1, qui contrôle la rotation de la plate-forme sur laquelle la batterie solaire est installée.

Avec alimentation (depuis le batterie solaire ou à partir d'une batterie), le générateur sur les éléments DD1.1, DD1.2 commence à générer des impulsions d'horloge avec une fréquence d'environ 300 Hz. Lorsque l'appareil fonctionne, les durées des impulsions générées par les inverseurs DD1.3, DD1.4 et les circuits intégrateurs VD1R2C2, VD2R3C3 sont comparées. Leur pente varie en fonction de la constante de temps d'intégration, qui dépend elle-même de l'éclairement des photodiodes VD1 et VD2 (le courant de charge des condensateurs C2 et SZ est proportionnel à leur éclairement).

Les signaux des sorties des circuits intégrateurs sont fournis aux drivers de niveau DD1.3, DD1.4 puis à un comparateur numérique réalisé sur les éléments du microcircuit DD2. En fonction du rapport des durées d'impulsion arrivant aux entrées du comparateur, un signal de bas niveau apparaît à la sortie de l'élément DD2.3 (broche 11) ou DD2.4 (broche 4). Avec un éclairage égal des photodiodes, des signaux de haut niveau sont présents aux deux sorties du comparateur.

Les inverseurs DD1.5 et DD1.6 sont nécessaires pour contrôler les transistors VT1 et VT2. Un niveau de signal élevé à la sortie du premier inverseur ouvre le transistor VT1, à la sortie du second - VT2. Les charges de ces transistors sont des interrupteurs sur de puissants transistors VT3, VT6 et VT4, VT5, qui commutent la tension d'alimentation du moteur électrique M1. Les circuits R4C4R6 et R5C5R7 lissent les ondulations aux bases des transistors de commande VT1 HVT2. Le sens de rotation du moteur change en fonction de la polarité de la connexion à la source d'alimentation. Le comparateur numérique ne permet pas à tous les transistors clés de s'ouvrir simultanément et garantit ainsi une fiabilité élevée du système.

Au fur et à mesure que le soleil se lève, l'éclairage des photodiodes VD1 et VD2 sera différent et le moteur électrique commencera à faire tourner la batterie solaire d'ouest en est. À mesure que la différence de durée des impulsions générées par les shapers diminue, la durée de l'impulsion résultante diminuera et la vitesse de rotation de la batterie solaire ralentira progressivement, ce qui garantira son positionnement précis. Ainsi, avec le contrôle par impulsions, la rotation de l'arbre du moteur électrique peut être transférée directement à la plate-forme avec la batterie solaire, sans utiliser de boîte de vitesses.

Pendant la journée, la plateforme avec la batterie solaire tournera en suivant le mouvement du soleil. Avec l'apparition du crépuscule, les durées d'impulsion à l'entrée du comparateur numérique seront les mêmes et le système passera en mode veille. Dans cet état, le courant consommé par l'appareil ne dépasse pas 1,2 mA (en mode orientation cela dépend de la puissance du moteur).

La batterie héliostat sert à stocker l’énergie générée par le panneau solaire et à alimenter l’unité électronique elle-même. Étant donné que le moteur électrique n’est allumé que pour faire tourner la batterie (pendant une courte période), il n’y a pas d’interrupteur d’alimentation. Ce schéma oriente la batterie solaire dans un plan horizontal. Cependant, lors de son positionnement, il faut tenir compte de la latitude géographique de la zone et de la période de l'année. Si vous complétez la conception avec une unité de déviation verticale, assemblée selon un schéma similaire, vous pouvez entièrement automatiser l'orientation de la batterie dans les deux plans.

Pour protéger les photodiodes des rayonnements excessifs, un filtre de lumière verte est utilisé. Un rideau opaque est placé entre les capteurs photo. Il est fixé perpendiculairement au tableau de telle sorte que lorsque l'angle d'éclairage change, il ombrage l'une des photodiodes. En savoir plus dans l'article dans les archives ci-jointes. Vue générale du circuit imprimé :

Après le montage, j'ai vérifié le fonctionnement de l'appareil - tout fonctionne comme il se doit, lorsqu'une et la deuxième LED s'allument, le moteur fonctionne dans le sens des aiguilles d'une montre et dans le sens inverse des aiguilles d'une montre.

Le radiateur est un peu grand, il n'est pas nécessaire qu'il soit si grand, mais un ami l'a aimé, puis il a dit qu'il le couperait en deux moitiés pour deux planches finies, il le teste pour l'instant, car il n'a pas encore décidé la puissance des moteurs.

Ces radiateurs ont tous été retirés des alimentations électriques, j'en ai accumulé beaucoup, et les gens transportent et transportent tout. Développement - I. Tsapline. Assemblage et test du circuit - Igoran.

Discutez de l'article CONTRÔLEUR ROTATIF DE PANNEAU SOLAIRE

De nos jours, de nombreuses personnes se tournent vers des lanternes solaires pour le jardin par exemple ou vers un chargeur de téléphone. Comme tout le monde le sait et le comprend, une telle recharge fonctionne à partir de l’énergie solaire reçue pendant la journée. Cependant, le luminaire ne reste pas immobile toute la journée et, par conséquent, en créant de vos propres mains un dispositif rotatif pour une batterie solaire, vous pouvez augmenter l'efficacité de charge d'environ la moitié en déplaçant la batterie vers le soleil tout au long de la journée.

Un tracker de panneau solaire DIY présente plusieurs avantages très importants qui valent la peine de le fabriquer et de l'installer.

Le premier et le plus important avantage est que la rotation de la cellule solaire tout au long de la journée peut augmenter l’efficacité de la batterie d’environ la moitié. Ceci est obtenu grâce au fait que le fonctionnement le plus efficace des panneaux solaires est obtenu pendant la période où les rayons du luminaire tombent perpendiculairement à la photocellule.
Le deuxième avantage de l'appareil se crée sous l'influence du premier. Étant donné que la batterie améliore l’efficacité et produit deux fois moins d’énergie, il n’est pas nécessaire d’installer des batteries permanentes supplémentaires. De plus, la batterie rotative elle-même peut avoir une cellule photoélectrique plus petite qu'avec la méthode stationnaire. Tout cela permet d'économiser beaucoup de ressources matérielles.

Composants d'un tracker

Fabriquer votre propre rotateur de panneaux solaires comprend les mêmes composants que les produits fabriqués en usine.

Liste des pièces requises pour créer un tel appareil :

La base ou le cadre - se compose de pièces porteuses divisées en deux catégories - mobiles et fixes. Dans certains cas, le cadre comporte une partie mobile avec un seul axe - horizontal. Il existe cependant des modèles à deux axes. Dans de tels cas, des actionneurs sont nécessaires pour contrôler l'axe vertical.
L'actionneur décrit précédemment doit également être inclus dans la conception et disposer de dispositifs non seulement pour la rotation, mais également pour surveiller ces actions.
Des pièces sont nécessaires pour protéger l'appareil des aléas météorologiques - orages, vents forts, pluie.
Possibilité de télécommande et d'accès au dispositif rotatif.
Un élément qui transforme l'énergie.

Mais il convient de noter que l'assemblage d'un tel dispositif est parfois plus coûteux que l'achat d'un appareil prêt à l'emploi, et donc dans certains cas, il est simplifié en des pièces porteuses, un actionneur et le contrôle de l'actionneur.

Systèmes de tournage électroniques

Principe de fonctionnement

Le principe de fonctionnement du dispositif rotatif est très simple et repose sur deux parties, l'une mécanique et l'autre électronique. La partie mécanique du dispositif rotatif est respectivement responsable de la rotation et de l'inclinaison de la batterie. Et la partie électronique régule les temps et les angles d'inclinaison auxquels la partie mécanique fonctionne.

Les équipements électriques utilisés conjointement avec les panneaux solaires sont chargés à partir des batteries elles-mêmes, ce qui permet également d'économiser de l'argent sur l'alimentation de l'électronique.

Aspects positifs

Si nous parlons des avantages de l’équipement électronique pour un appareil rotatif, il convient de noter la commodité. La commodité réside dans le fait que la partie électronique de l'appareil contrôlera automatiquement le processus de rotation de la batterie.

Cet avantage n’est pas le seul, mais n’est qu’un autre dans la liste de ceux énumérés précédemment. Autrement dit, en plus d'économiser de l'argent et d'augmenter l'efficacité, l'électronique libère une personne du besoin de tourner manuellement.

Comment le faire soi-même

Il n'est pas difficile de créer de vos propres mains un tracker pour panneaux solaires, car le schéma de sa création est simple. Afin de créer un circuit de suivi fonctionnel de vos propres mains, vous devez disposer de deux photorésistances. En plus de ces composants, vous devez également acheter un dispositif moteur qui fera tourner les batteries.

Cet appareil est connecté à l'aide d'un pont en H. Cette méthode de connexion vous permettra de convertir un courant allant jusqu'à 500 mA avec une tension de 6 à 15 V. Le schéma de montage vous permettra non seulement de comprendre le fonctionnement d'un tracker pour panneaux solaires, mais aussi de le créer vous-même.

Pour configurer le fonctionnement du circuit, vous devez effectuer les étapes suivantes :

Assurez-vous que le circuit est alimenté.
Connectez le moteur à courant continu.
Les photocellules doivent être installées côte à côte pour obtenir la même quantité de lumière solaire.
Il faut dévisser deux résistances de réglage. Cela doit être fait dans le sens inverse des aiguilles d'une montre.
L'alimentation en courant du circuit est démarrée. Le moteur devrait démarrer.
Nous vissons l'un des trimmers jusqu'à ce qu'il s'arrête. Marquons cette position.
Continuez à visser l'élément jusqu'à ce que le moteur commence à tourner dans le sens opposé. Marquons également cette position.
Nous divisons l'espace résultant en sections égales et installons une tondeuse au milieu.
On visse un autre trimmer jusqu'à ce que le moteur commence à trembler un peu.
On remet la tondeuse un peu en arrière et on la laisse dans cette position.
Pour vérifier le bon fonctionnement, vous pouvez couvrir des sections de la batterie solaire et observer la réponse du circuit.

Mécanisme de rotation d'horloge

La conception du mécanisme de l’horloge est fondamentalement assez simple. Afin de créer un tel principe de fonctionnement, vous devez prendre n'importe quelle montre mécanique et la connecter à un moteur à batterie solaire.

Pour faire fonctionner le moteur, il est nécessaire d'installer un contact mobile sur la longue aiguille d'une montre mécanique. Le deuxième fixe est fixé à midi. Ainsi, toutes les heures, lorsque la longue aiguille passe douze heures, les contacts se fermeront et le moteur fera tourner le panneau.

La période d'une heure a été choisie en fonction du fait que pendant ce temps, le soleil se déplace dans le ciel d'environ 15 degrés. Vous pouvez établir un autre contact fixe pendant six heures. Ainsi, le tour aura lieu toutes les demi-heures.

Horloge à eau

Cette méthode de contrôle d'un appareil rotatif a été inventée par un étudiant canadien entreprenant et est responsable de la rotation d'un seul axe, l'horizontal.

Le principe de fonctionnement est également simple et est le suivant :

La batterie solaire est installée dans sa position d'origine lorsque les rayons du soleil frappent perpendiculairement la photocellule.
Après cela, un récipient d’eau est attaché d’un côté et un objet du même poids que le récipient d’eau est attaché de l’autre côté. Le fond du récipient doit avoir un petit trou.
À travers lui, l'eau s'écoulera progressivement du conteneur, ce qui diminuera le poids et le panneau s'inclinera lentement vers le contrepoids. Les dimensions du trou pour le conteneur devront être déterminées expérimentalement.

Cette méthode est la plus simple. De plus, cela permet d'économiser des ressources matérielles qui seraient autrement dépensées pour l'achat d'un moteur, comme c'est le cas avec un mécanisme d'horloge. De plus, vous pouvez installer vous-même le mécanisme rotatif sous la forme d'une horloge à eau, même sans connaissances particulières.

Vidéo

Vous apprendrez à fabriquer vous-même un tracker pour batterie solaire dans notre vidéo.

Le système de rotation de la batterie solaire contient un boîtier, un arbre creux avec une bride pour connecter la batterie solaire, un entraînement pour sa rotation, des collecteurs de puissance et de courant télémétrique. L'arbre de sortie est fonctionnellement divisé en une bride de puissance et un arbre avec un collecteur de courant de puissance. Le collecteur de courant télémétrique est installé sur son arbre et relié à l'arbre de sortie. La bride de l'arbre de sortie est installée dans le boîtier du système de rotation de la batterie solaire sur un palier de support avec précharge ou sa compression à travers le palier de support jusqu'au boîtier du système de rotation de la batterie solaire par des ressorts. La fiabilité augmente et le poids et les dimensions de l'appareil diminuent. 1 salaire f-ly, 1 malade.

L'invention concerne la technologie spatiale et peut être utilisée dans la conception d'un système de rotation de panneaux solaires (SPSB).

La présente invention est destinée à faire tourner une batterie solaire (SB) et à transmettre l'énergie électrique des batteries solaires à un vaisseau spatial.

Un système bien connu pour batteries solaires rotatives (SPBS), brevet américain n° 4076191, se compose d'un boîtier, d'un arbre avec deux brides pour joindre deux ailes de batteries solaires, d'un entraînement et de collecteurs de courant. Puissance, transmission énergie électrique, et télémétriques, transmettant des commandes et des informations télémétriques, des collecteurs de courant sont situés sur l'arbre, tandis que l'entraînement fait tourner les deux ailes du SB. Cette invention est prise comme prototype.

L'inconvénient de cet appareil est la présence d'un lecteur non redondant et, par conséquent, la capacité de survie réduite de l'appareil. Le deuxième inconvénient est la conception massive de l'arbre, due au respect de l'exigence de rigidité à la flexion nécessaire de l'arbre. De plus, un grand diamètre d'arbre entraîne une friction et une usure accrues des collecteurs de courant.

L'objectif technique de l'invention est d'augmenter la fiabilité du système, de réduire le poids de la structure et d'augmenter la fonctionnalité.

La tâche est réalisée grâce au fait que dans un SPBS comportant un boîtier, un entraînement et un arbre, l'arbre de sortie de l'appareil est creux avec une bride de puissance à son extrémité. Dans ce cas, le dispositif collecteur de courant de puissance est situé sur l'arbre de sortie à l'extérieur et le dispositif télémétrique est installé sur son propre arbre. Le dispositif de collecte de courant télémétrique est connecté à l'arbre de sortie du SPBS. La bride de l'arbre de sortie est montée sur un roulement de support à bagues plates ou plaquée contre le carter par des ressorts. La section de l'arbre de sortie avec le collecteur de courant de puissance installé est exclue du schéma de conception rigide et a des dimensions optimales pour garantir un poids minimum et la durée de vie requise du collecteur de courant.

L'essence de l'invention est illustrée par le dessin, où la figure 1 montre une vue générale du dispositif revendiqué avec une coupe.

Le système de rotation de batterie solaire se compose d'un boîtier 1, d'un entraînement 2, d'un arbre de sortie 3 monté sur un roulement de support 4, d'un collecteur de courant de puissance 6 situé sur l'arbre de sortie 3 et d'un collecteur de courant télémétrique 7 monté sur son arbre. Le dispositif télémétrique de collecte de courant 7 peut être installé dans la cavité interne de l'arbre de sortie 3 ou extérieurement et connecté à celui-ci. Une rigidité accrue des structures est obtenue en appuyant constamment l'arbre 3 contre le boîtier 1 en raison de la précharge du roulement de support ou de la compression par des ressorts à disque 8. Une précision accrue de la position de l'axe de rotation de l'arbre de sortie 3 est obtenue par un roulement de support avec des bagues de support plates 9. La roue dentée 10 est montée sur l'arbre 5 de l'entraînement 2. Le pignon 11 est installé sur l'arbre de sortie 3.

Lorsque le SPSB fonctionne, l'entraînement 2 transmet la rotation à l'arbre de sortie 3. La rotation de l'entraînement à l'arbre de sortie 3 est transmise par un train d'engrenages avec les engrenages 10, 11.

Les collecteurs de courant 6 et 7 transmettent l'énergie électrique, les commandes et les signaux du générateur solaire rotatif au vaisseau spatial à la fois lorsqu'il tourne et lorsqu'il est arrêté. Une pression constante de l'arbre de sortie 3 sur le boîtier 1 à travers le palier de support 4 est assurée par des disques ressorts 8 aussi bien pendant la rotation que lorsque l'arbre de sortie s'arrête.

La capacité de survie accrue du vaisseau spatial est assurée par l'utilisation d'un SPSB pour chaque aile SB. Même en cas de panne du système d'alimentation électrique d'une aile, l'appareil recevra l'énergie électrique de l'autre aile et assurera le fonctionnement des principaux consommateurs.

La réduction de poids de la structure est assurée par le fait que l'arbre de sortie 3 est fonctionnellement divisé en une bride de puissance jusqu'au palier de support 4 et un arbre collecteur de courant de puissance. La bride de puissance peut être située à la fois à l'intérieur du boîtier SPSB et à l'extérieur, comme le montre la Fig. 1. L'arbre a des dimensions plus petites, moins de poids et une rigidité à la flexion accrue en raison de la fermeture directe du circuit de puissance de la structure à partir de la bride de l'arbre de sortie. au boîtier par l'intermédiaire d'un palier de support.

La force de poussée du palier d'appui (ou la précharge du palier d'appui à quatre points) est choisie parmi la condition suivante de non-ouverture de l'articulation sous charges de fonctionnement :

P>2·K·M/D, où

P - force de poussée du roulement de support, Nm ;

M - moment de flexion réduit en fonctionnement normal, N ;

La réduction du poids des dispositifs collecteurs de courant et l'augmentation de leur durée de vie sont obtenues grâce au fait que la section de l'arbre avec le dispositif collecteur de courant de puissance installé est exclue de la structure rigide et a des dimensions optimales pour le dispositif collecteur de courant. appareil. Un dispositif collecteur de courant télémétrique de type capsule est installé sur son arbre, par exemple à l'intérieur de l'arbre de sortie ou est connecté extérieurement et présente une masse minimale. La durée de vie accrue des collecteurs de courant est obtenue grâce à la possibilité de les réaliser avec un diamètre minimum de bagues coulissantes et, par conséquent, un frottement réduit.

Des pertes par frottement plus faibles des collecteurs de courant permettent de réduire la puissance d'entraînement, ce qui entraîne une réduction du poids de la partie d'entraînement du SPSB.

Actuellement, l'entreprise a publié la documentation de conception pour le SPSB de la conception déclarée et a effectué des tests expérimentaux au sol du système. Les tests ont montré une réduction significative du poids du système, une augmentation de la durée de vie, une augmentation des caractéristiques de rigidité et de fiabilité du système.

1. Système de rotation de batterie solaire comprenant un boîtier, un arbre creux avec une bride pour connecter la batterie solaire, un entraînement pour sa rotation, des dispositifs de collecte de puissance et de courant télémétrique, caractérisé en ce que l'arbre de sortie est fonctionnellement divisé en une bride de puissance et un arbre avec un dispositif collecteur de courant électrique et un dispositif télémétrique, le dispositif collecteur de courant est installé sur son arbre et relié à l'arbre de sortie, tandis que la bride de l'arbre de sortie est installée dans le boîtier du système de rotation de la batterie solaire sur un palier de support avec précharge ou sa précharge à travers le palier de support jusqu'au boîtier du système de rotation de la batterie solaire par des ressorts.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la précharge ou force de précharge du palier d'appui est choisie parmi la condition suivante de non-ouverture du joint sous charges de fonctionnement :
P>2·K·M/D,
où P est la précharge ou la force de précharge du roulement de support, Nm ;
K - facteur de sécurité pour les charges externes ;
M - moment de flexion réduit en fonctionnement normal, N ;
D - diamètre de travail du roulement de support (par billes), m.

Brevets similaires :

L'invention concerne les équipements d'engin spatial (SV) et en particulier les éléments structurels mobiles de l'engin spatial qui présentent une connexion électrique avec le système de commande de l'engin spatial, par exemple des batteries solaires (SB), des antennes, des capots mobiles, etc.

L'invention concerne le contrôle de l'orientation d'un engin spatial (SV) à panneaux solaires (SB) fixes par rapport au corps de l'engin spatial. .

L'invention concerne le domaine de la technologie spatiale et peut être utilisée pour déterminer et contrôler les paramètres intégraux du transfert de chaleur radiante de la planète autour de laquelle l'engin spatial (SV) orbite.

L'invention concerne la technologie spatiale et peut être utilisée dans la conception de structures distantes d'engins spatiaux, principalement des antennes et des panneaux solaires. Le support de batterie solaire contient un mécanisme à deux maillons, sur les deux maillons communs de l'axe duquel est installé un ressort de torsion avec des dispositifs de charge. Un maillon est installé sur le cadre du panneau solaire et l'autre sur le corps du vaisseau spatial. Une tige à ressort est située perpendiculairement à l'axe sur l'un des maillons pour la fixation en position finale. A l'extrémité de la tige à ressort, est installé un culbuteur avec possibilité de rotation, aux deux extrémités duquel sont rigidement fixés des roulements, interagissant avec les rainures coniques des copieurs, montés rigidement sur le maillon opposé au ressort- tige chargée. Les maillons du mécanisme à deux maillons comportent des trous pour un dispositif de fixation de la position initiale des maillons, fixé au moyen d'une connexion filetée. EFFET : fiabilité accrue du fonctionnement du support et simplification du processus d'installation de la batterie solaire sur le corps de l'engin spatial. 13 malades.

L'invention concerne des systèmes d'alimentation électrique pour engins spatiaux (SC) utilisant des panneaux solaires (SB). La méthode consiste à déterminer l'angle donné du SB, à mesurer son angle actuel et à calculer l'angle calculé à partir de vitesse angulaire SB et l'heure de sa rotation. Les angles d'accélération (αASG) et de freinage (αBRAKE) SB sont déterminés. Le SB tourne jusqu'à ce que le seuil de libération soit atteint (αOTP ≈ αTORM), lorsque l'inadéquation entre les angles SB spécifiés et calculés s'arrête. Avant de démarrer le contrôle, l'angle spécifié est mémorisé et la valeur initiale de l'angle calculé est prise comme valeur fiable de l'angle actuel. Le seuil de désadaptation (αPR) de ces angles est fixé en fonction des angles αRAZG et αTORM, ainsi que des courants SB minimum admissibles et maximum possibles. Le cercle du capteur d'angle est divisé en secteurs discrets (DS) égaux de taille σ sous la condition : α ACCÉLÉRATION + αBRACK< σ < αПР. Биссектрисы ДС принимают за измеряемые значения. Задают период определения достоверного значения текущего угла на порядок и более превышающим максимальную длительность сбоя информации датчика и менее минимального интервала следования сбоев. Разбивают cette période en quatre intervalles égaux, et à partir de l'analyse des valeurs mesurées et stockées à ces intervalles, un signal de fiabilité est réinitialisé ou généré. Dans ce dernier cas, le SB tourne jusqu'à ce que l'inadéquation entre les angles calculés et spécifiés atteigne la valeur αOTP, puis la nouvelle valeur est stockée dans angle donné. Le résultat technique de l'invention est d'augmenter la capacité de survie et l'efficacité du système de contrôle d'attitude SB en cas de pannes à court terme des informations reçues du capteur d'angle SB. 4 malades.

L'invention concerne des systèmes d'alimentation électrique pour un engin spatial (SC) utilisant des panneaux solaires (SB). Le procédé consiste à déterminer les angles d'orientation spécifiés et actuels du satellite et la vitesse angulaire (ωSV) du satellite. L'angle calculé est également calculé et, avant de commencer à contrôler le SB, on lui attribue la valeur de l'angle mesuré, qui est mémorisée. Faites pivoter le SB dans le sens de diminuer l’inadéquation entre les angles donnés et calculés. Les temps et angles d'accélération (tARG, αARG) et de décélération (tBREAK, αBREAK) de l'alimentation sont déterminés, ainsi que l'angle maximum admissible (αMAX) de déviation de l'alimentation, sur la base des valeurs minimale autorisée et maximale. courants possibles de l’alimentation. À ces angles, le seuil de réponse (αCP) est défini, lorsqu'il est dépassé, le décalage spécifié se forme. Ce dernier n'est pas pris en compte en dessous du seuil de déclenchement (αOTP), dès qu'il est atteint, la rotation du SB est arrêtée. L'angle calculé du SB est ajusté dans un secteur discret (DS) du cercle de rotation du SB. L'amplitude du DS dépend des angles αRAZG, αTORM et αCP. En fonction de αCP et ωSB, la valeur seuil du temps de surveillance de la continuité des changements d'informations sur la position angulaire du SB est fixée. Ce temps de contrôle est compté si l'angle mesuré actuel diffère de l'angle stocké de plus d'un DS, et est arrêté dans le cas contraire. Définissez la valeur de temps seuil pour contrôler le sens de rotation du SB en fonction de tRAZG, tBREAK, αMAX, ωSB et de la valeur du DC. Ce temps est compté au temps de contrôle de continuité zéro, si le signe de l'écart entre les angles mesurés et mémorisés du SB ne correspond pas au sens de rotation spécifié du SB. Dans le cas contraire, le compte à rebours est arrêté et le temps de contrôle du sens de rotation est remis à zéro. Dans ce cas, au moment de modifier l'angle mesuré actuel d'un DS, l'angle calculé est réglé sur la valeur de la limite entre le DS et l'angle stocké se voit attribuer une nouvelle valeur de l'angle mesuré. Si le temps de contrôle de continuité ou le temps de contrôle de sens de rotation dépasse sa valeur seuil, alors un signal de défaillance est généré et le contrôle du SB est arrêté. Le résultat technique de l'invention est d'augmenter la capacité de survie et l'efficacité du système de contrôle d'attitude SB. 3 malades.

L'invention concerne des systèmes d'alimentation électrique pour un engin spatial (SC) utilisant des panneaux solaires (SB). Le procédé consiste à déterminer un angle d'orientation donné du panneau solaire par rapport au Soleil à partir de la position angulaire mesurée de la normale par rapport à la surface de travail du panneau solaire et à calculer l'angle calculé par rapport à la position spécifiée de la normale. Faites pivoter le SB dans le sens de réduire l’inadéquation entre les angles donnés et calculés. Les angles d'accélération (αASG) et de freinage (αBRAKE) SB sont déterminés. L'angle calculé est ajusté aux moments où les valeurs du capteur d'angle changent de la valeur du secteur discret (DS) de rotation du SB. Les seuils d'actionnement (αSR) et de déclenchement (αOTP) sont définis, arrêtant la rotation du SB si l'écart entre les angles donnés et actuels commence à augmenter, mais pas plus que αSR. La vitesse angulaire de rotation du SB est définie comme étant d'un ordre de grandeur supérieure à la vitesse angulaire maximale de rotation de l'engin spatial autour de la Terre, et la valeur de DS est inférieure à αCP. Régler l'angle de travail (αRAB) SB à partir de la condition : αSR< αРАБ < (αГОР - 2·(αРАЗГ + αТОРМ)). Присваивают заданному углу значение углового положения ближайшего к нему луча угла αРАБ, если направление на Солнце в проекции на плоскость вращения указанной нормали находится вне αРАБ. Если угловое положение данной нормали находится вне αРАБ, изменяясь в направлении увеличения угла относительно ближайшего к нему луча угла αРАБ, то формируют сигнал отказа и прекращают управление СБ. Техническим результатом изобретения является исключение заклинивания и поломки панели СБ или бортового оборудования КА, при обеспечении максимально возможного тока в условиях ограничений на углы поворота СБ (напр., от 90° до 180°). 3 ил.

L'invention concerne le domaine de l'électrotechnique, en particulier les dispositifs permettant de générer de l'énergie électrique par conversion du rayonnement lumineux en énergie électrique, et peut être utilisée dans la création et la production d'engins spatiaux de petite taille équipés de batteries solaires (SB). Le résultat technique de l'invention est : l'augmentation de la résistance de l'alimentation électrique aux chocs thermiques, aux effets des charges mécaniques et thermomécaniques, l'augmentation de la fabricabilité de la conception, l'augmentation de la durée de vie active des alimentations électriques d'engins spatiaux, l'augmentation de la fonctionnalité par expansion de la température. plage de fonctionnement et optimisation de la conception de l'alimentation électrique, simplification du système de commutation, obtenue en augmentant la résistance de la connexion des diodes shunt et des cellules solaires, augmentant la reproductibilité du processus de fabrication des panneaux solaires des engins spatiaux en optimisant la technologie de fabrication de diodes shunt et de cellules solaires, ainsi que des bus de commutation reliant les cellules solaires et les diodes shunt, qui sont multicouches. Une batterie solaire pour petit vaisseau spatial contient : des panneaux avec des modules sur lesquels sont collées des cellules solaires (SC), une diode shunt ; bus de commutation reliant l'avant et revers une diode shunt avec une cellule solaire, tandis que la diode shunt est installée dans une découpe dans le coin de la cellule solaire, tandis que les bus de commutation sont réalisés multicouches, constitués d'une feuille de molybdène, sur les deux côtés de laquelle se trouve une couche de vanadium ou de titane, une couche de nickel et une couche d'argent sont appliquées séquentiellement, respectivement. 2 n. et 5 salaire f-ly, 4 ill., 3 tableaux.

L'invention concerne la commande du mouvement d'un engin spatial (SC) à l'aide de forces de pression du rayonnement solaire réparties sur les zones de travail du SC. Ces derniers se présentent sous la forme de flux de gouttelettes plats parallèles optiquement transparents. La distance entre les gouttes de rayon R dans chaque écoulement le long de celui-ci (Sx) et dans sa direction frontale-transversale (Sy) est un multiple. Le nombre de fils est. En déplaçant les flux les uns par rapport aux autres dans le sens de leur déplacement à distance, les flux du feuillet de gouttelettes se forment en nombre. Chacun de ces flux est déplacé par rapport au précédent dans le sens frontal-transversal d'une certaine distance. Cela crée une opacité dans le sens frontal-transversal et une transparence dans le sens du plan perpendiculaire à l'écoulement. La force unitaire distribuée de pression légère est régulée en modifiant le rayon et le nombre de gouttes arrivant au point de son application par unité de temps. L'ampleur de l'impact total est ajustée en modifiant le nombre de jets goutte à goutte. Le résultat technique de l'invention vise à augmenter l'efficacité de l'utilisation de forces de pression légère externes distribuées en réduisant leur effet perturbateur sur le mouvement relatif de l'engin spatial. 3 ill., 1 onglet.

L'invention concerne la commande du mouvement d'un engin spatial (SV), sur lequel se trouvent un radiateur émetteur de chaleur et une batterie solaire (SB). Le procédé consiste à effectuer un vol de vaisseau spatial en orbite autour d'une planète avec le système solaire tournant vers une position correspondant à l'alignement de la normale à la surface de travail du satellite solaire avec la direction vers le Soleil. L'orientation orbitale du vaisseau spatial est construite, dans laquelle le plan de rotation SB est parallèle au plan orbital du vaisseau spatial et le SB est situé par rapport au plan orbital du côté du Soleil. L'altitude de l'orbite de l'engin spatial et l'angle entre la direction du Soleil et le plan de l'orbite de l'engin spatial sont déterminés. Déterminer la valeur (β*) de cet angle pour laquelle la durée de la partie d'ombre du virage est égale au temps nécessaire au dégagement de chaleur par le radiateur sur le virage. Les orbites orbitales sur lesquelles la valeur actuelle d'un angle donné est supérieure à β* sont déterminées. Lors de ces virages, le SB tourne autour des axes de rotation transversal et longitudinal jusqu'à ce que les conditions d'ombrage du radiateur SB soient remplies. En même temps, ils garantissent une déviation minimale de l’orientation de la surface de travail du système solaire vers le Soleil. Le vol orbital du vaisseau spatial s'effectue sur une orbite quasi circulaire avec une altitude ne dépassant pas une certaine valeur calculée. Le résultat technique de l'invention est d'augmenter l'efficacité du radiateur en créant des conditions pour son refroidissement naturel lorsque le système solaire est ombragé dans n'importe quelle position de l'engin spatial sur l'orbite. 3 malades.

L'invention concerne la technologie spatiale et peut être utilisée dans la conception d'un système de rotation de batterie solaire.