Sistem de rotație cu panouri solare. Controler de rotație a panoului solar

Invenția se referă la alimentarea cu energie a navelor spațiale (SC) prin panouri solare (SB), furnizând putere utilă atât de pe suprafața de lucru, cât și din spate. Sistemul propus conține un dispozitiv de rotire a panoului solar, un dispozitiv de amplificare-conversie, o unitate de control pentru orientarea panoului solar spre Soare, un bloc pentru rotirea panoului solar într-o poziție dată, un bloc de regulatoare de curent, un senzor de curent și o unitate de control pentru sistemul de alimentare cu energie. Sistemul include în plus blocuri de măsurare: înălțimea orbitei navei spațiale, orientarea navei spațiale și unghiul de elevație al Soarelui deasupra orizontului Pământului vizibil de la navă spațială. Există un bloc pentru setarea valorii maxime a curentului generat de sistemul solar sub influența radiației solare directe. De asemenea, au fost introduse blocuri pentru a determina: momentele în care radiația reflectată de Pământ lovește suprafața de lucru a panoului solar, momentele în care radiația reflectată de Pământ lovește suprafața din spate a panoului solar, momentele în care electricitatea suplimentară este generată de panoul solar sub influența radiației reflectate de Pământ, unghiul de rotație al panoului solar și zona părții iluminate de radiația solară suprafata de lucru SB. Circuitul include, de asemenea, două chei și elemente NOT și OR. Rezultatul tehnic al invenției este de a crește puterea solară prin utilizarea mai completă a radiației solare reflectate de Pământ și ajungând la suprafețele de lucru și din spate a energiei solare, ținând cont de posibila umbrire a suprafeței energiei solare de către elementele de proiectare a navelor spațiale. . 8 bolnav.

Desene pentru brevetul RF 2341421

Invenția se referă la domeniul tehnologiei spațiale, și anume la sistemele de alimentare cu energie (SES) ale navelor spațiale (SC), și poate fi utilizată pentru a controla poziția panourilor solare (SB) ale acestora.

Pentru a asigura randament ridicat Lucrările SB la majoritatea navelor spațiale stabilesc un sistem pentru orientarea lor automată către Soare (vezi, pp. 190-194; , p. 57). Compoziția unui astfel de sistem, luată ca analog, include senzori solari, dispozitive de conversie logică și acționări electrice care controlează poziția sistemului solar. Cand sistemul functioneaza, panourile solare sunt orientate in asa fel incat unghiul dintre normala la suprafata lor de lucru iluminata si directia catre Soare sa fie o valoare minima, ceea ce asigura fluxul maxim de energie electrica de la panoul solar.

Dezavantajul acestui sistem de control al poziției navei spațiale SB este că nu prevede operațiunile de aliniere a SB la poziții fixe de proiectare, de exemplu, pentru protecție împotriva impact negativ factori mediu extern(FVS). FWS pot fi fluxuri de particule de înaltă energie de radiație solară sau fluxuri de gaze care ies din motoarele de orientare a navelor spațiale în funcțiune.

Cel mai apropiat dintre analogi, adoptat ca prototip, este sistemul de control al poziției navei spațiale SB, descris la pagina 6.

Schema bloc a sistemului contine un panou solar, pe substratul rigid al carcasei al carui se afla o unitate de baterie fotovoltaica (PVB), un dispozitiv rotativ de panou solar (UPSB); dispozitiv de amplificare-conversie (ACD); unitate de control pentru orientarea SB către Soare (BUOSBS); bloc pentru întoarcerea SB într-o poziție dată (BRSBZP); bloc regulator de curent (BRT), bloc AB (BAB); încărcător pentru AB (ZRU AB); unitate pentru generarea comenzilor pentru încărcarea bateriei (BFKZ AB); senzor de curent de sarcină (LCS); unitate de control al sistemului de alimentare (BUZE); magistrală de alimentare (SE). În acest caz, ieșirea BSE este conectată la intrarea BRT. Ieșirea BRT este conectată la SE. BAB este conectat la ShE prin intrarea sa prin tabloul închis AB. Aparatul AB este conectat prin prima sa intrare la ShE, iar ieșirea DTN este conectată la a doua intrare a aparatului AB, a cărui intrare este conectată, la rândul său, la ShE. BAB-ul cu ieșirea sa este conectat la prima intrare a BFKZ AB, iar prima ieșire a BUSE-urilor este conectată la a doua intrare a blocului specificat. Ieșirea BFKZ AB este conectată la a treia intrare a ZRU AB. A doua și a treia ieșire ale BUSE-urilor sunt conectate, respectiv, la primele intrări ale BUOSBS și BRSBZP. Ieșirea UPSB este conectată la a doua intrare BUOSBS și BRSBZP. Ieșirile BUOSBS și BRSBZP sunt conectate, respectiv, la prima și a doua intrare a UPU, a căror ieșire, la rândul său, este conectată la intrarea UPSB. Mai mult, UPSB este conectat mecanic la SB.

Esența acțiunilor implementate de acest sistem este următoarea. Pentru a maximiza fluxul de energie electrică de la SB, panourile SB sunt rotite într-o poziție de lucru corespunzătoare alinierii normalei la suprafața lor de lucru iluminată cu planul format de axa de rotație a panourilor SB și direcția către Soare. . În continuare, se determină momentul începerii impactului negativ al FVS asupra suprafeței de lucru a SB și panourile SB sunt rotite la un unghi specificat între normala la suprafața lor de lucru iluminată și direcția către Soare până când momentul începerii impactului factorilor specificați și panourile SB sunt readuse în poziția lor de lucru după încheierea impactului specificat.

Electricitatea generată de BVB este transferată de la SB la BRT. În continuare, electricitatea de la BRT este furnizată SES-ului ShE. În partea de umbră a orbitei (în absența curentului din sistemul solar), aparatul de comutare al bateriei, datorită descărcării unității bateriei, compensează deficitul de electricitate la bordul navei spațiale. Împreună cu aceasta, AB ZRU taxează BAB prin BFKZ AB. În același timp, informațiile de la DTN sunt utilizate pentru a efectua cicluri de încărcare-descărcare în tabloul bateriei.

Concomitent cu funcționarea în modul de alimentare a navei spațiale, sistemul rezolvă problema controlului poziției planurilor panourilor solare. În funcție de programul de zbor al navei spațiale care se execută, prioritate pentru controlul SB este acordată unuia dintre blocurile BUOSBS sau BRSBZP.

La comanda de la AUTOBUZE, blocul BUSBS controlează orientarea sistemului solar către Soare. Informațiile de intrare pentru algoritmul de control solar sunt: poziția vectorului direcției unitare pe Soare în raport cu axele de coordonate asociate navei spațiale; poziția SB față de corpul navei spațiale, obținută sub forma valorilor măsurate curente ale unghiului dintre poziția actuală a normalului la suprafața de lucru a SB și direcția către Soare de la senzorii de unghi (AS) instalat pe UPSB. Când SB este orientat spre Soare, 0. Informațiile de ieșire ale algoritmului de control sunt comenzi de rotire a SB în raport cu axa arborelui de ieșire UPSB și comenzi de oprire a rotației. Telecomenzile UPSB oferă semnale discrete despre poziția sistemului de siguranță. Dimensiunea discretă determină precizia orientării satelitului.

BRSBZP controlează SB-ul cu ajutorul BUSE-urilor conform setărilor programului. Algoritmul de control SB bazat pe setările software vă permite să instalați bateria în orice poziție necesară, specificată de valoarea unghiului necesară = 2. În același timp, pentru a controla unghiul de rotație în BRSBZP, se folosesc și informații de la telecomanda UPSB.

UPU joacă rolul de interfață între BUOSBS, BRSBZP și UPSB.

Se știe (vezi, p. 272) că radiația solară care sosește pe Pământ este reflectată de suprafața acestuia, din nori și împrăștiată de atmosferă. Energia radiației reflectate, concentrată în domeniul spectral al regiunii de sensibilitate a celulei solare, este percepută de celula solară și crește puterea de ieșire a acesteia.

Astfel, în partea iluminată a orbitei navei spațiale, SB, pe lângă radiația solară directă, primește radiația reflectată de Pământ. Metoda și sistemul adoptat ca prototip au un dezavantaj semnificativ - nu permit creșterea fluxului de electricitate prin utilizarea suplimentară a radiației solare reflectate de Pământ.

Sarcina cu care se confruntă sistemul propus este de a crește fluxul de energie electrică de la panoul solar prin utilizarea suplimentară a radiației solare reflectate de Pământ, ajungând pe suprafețele de lucru și din spate ale panourilor solare, ținând cont de posibila umbrire a suprafeței. a panoului solar de către elementele de proiectare a navei spațiale.

Rezultatul tehnic se realizează prin faptul că sistemul de control al poziției panourilor solare ale navei spațiale, inclusiv o baterie solară cu putere de ieșire pozitivă a suprafeței din spate, cu un bloc de baterii fotovoltaice instalat pe acesta, un dispozitiv de rotire a panouri solare, un dispozitiv de amplificare-conversie, o unitate de control pentru orientarea panourilor solare în funcție de direcția Soarelui, un bloc pentru transformarea panourilor solare într-o poziție dată, un bloc de regulatoare de curent, un senzor de curent, o unitate de control pentru sistemul de alimentare cu energie, în timp ce ieșirea blocului bateriei fotovoltaice este conectată la intrarea blocului regulator de curent, a cărui ieșire este conectată la intrarea senzorului de curent, iar ieșirile blocului de control al orientării blochează panourile solare în direcția Soarelui și rotirea panourilor solare într-o poziție dată sunt conectate, respectiv, la prima și a doua intrare a dispozitivului de amplificare-conversie, a cărui ieșire este conectată la intrarea dispozitivului de rotire a panourilor solare, a cărui ieșire este conectată la intrările unităților de control pentru orientarea panourilor solare în direcția Soarelui și rotirea panourilor solare într-o poziție dată, iar dispozitivul de întoarcere a panourilor solare este conectat mecanic la solar. baterie, un bloc pentru măsurarea înălțimii orbitei navei spațiale, un bloc pentru măsurarea orientării navei spațiale, un bloc pentru măsurarea unghiului de elevație al Soarelui deasupra orizontului Pământului vizibil de la navă spațială, un bloc de sarcini valoarea maximă de curentul generat de panourile solare sub influența radiației solare directe, un bloc pentru determinarea momentelor de radiație reflectată de Pământ care lovește suprafața de lucru a panourilor solare, un bloc pentru determinarea momentelor de radiație reflectată de Pământ care lovește suprafața din spate de panouri solare, un bloc pentru determinarea momentelor de generare a energiei electrice suplimentare de către bateriile solare sub influența radiației reflectate de Pământ, un bloc pentru determinarea unghiului de rotație al panourilor solare, un bloc pentru determinarea ariei piesei a suprafeței de lucru a panourilor solare iluminate de radiații solare, două întrerupătoare și elemente NU și SAU, în timp ce ieșirea senzorului de curent este conectată la primele intrări ale blocului pentru determinarea unghiului de rotație al panourilor solare și blocul care determină momente de generare a energiei electrice suplimentare de către bateriile solare sub influența radiației reflectate de Pământ, a căror ieșire și a doua până la a patra intrări sunt conectate, respectiv, la intrarea elementului NOT și la ieșirile blocului pentru setarea valoarea maximă a curentului generat de bateriile solare sub influența radiației solare directe, elementul SAU și aria blocului de determinare a părții suprafeței de lucru a panourilor solare iluminate de radiația solară, prima și a doua intrare și ieșire dintre care sunt de asemenea conectate, respectiv, la ieșirile unității de măsurare a orientării navei spațiale, dispozitivul de rotație a panourilor solare și a doua intrare a unității de determinare a unghiului de rotație a panourilor solare, dintre care ieșirea și, respectiv, a treia până la a opta intrări sunt conectate. , la a doua intrare a blocului pentru transformarea panourilor solare într-o poziție dată și la ieșirile dispozitivului de întoarcere a panourilor solare, blocul pentru setarea valorii maxime a curentului generat de panourile solare sub influența radiației solare directe, bloc pentru măsurarea altitudinii orbitei navei spațiale, blocurile pentru determinarea momentelor de radiație reflectate de lovirea Pământului funcționează și pe suprafața din spate a panourilor solare și o unitate pentru măsurarea unghiului de elevație al Soarelui deasupra orizontului Pământului vizibil de la o navă spațială, a cărei ieșire este, de asemenea, conectată la primele intrări ale blocurilor pentru determinarea momentelor de radiație reflectate de Pământ care lovesc suprafețele de lucru și din spate ale panourilor solare, ale căror intrări secunde sunt conectate la ieșirea blocului pentru măsurarea altitudinii orbitei navei spațiale, în timp ce ieșirile blocurilor pentru determinarea momentelor de radiație reflectate de Pământ care lovesc suprafețele de lucru și din spate ale panourilor solare sunt, de asemenea, conectate, respectiv, la diferite intrări ale elementului OR, iar ieșirea blocului de control al sistemului de alimentare cu energie electrică este conectată la intrările de informații ale primei și celei de-a doua taste, ale căror intrări de control sunt conectate la ieșirile elementului NOT și blocul pentru determinarea momentelor de generare a energiei electrice suplimentare prin panouri solare sub influența radiației reflectate de Pământ, respectiv, ieșirile primei și, respectiv, celei de-a doua taste sunt conectate la a doua intrare a blocului pentru controlul orientării panourilor solare spre Soare și a noua intrare a blocului determinarea unghiului de rotatie al panourilor solare.

Invenția propusă se aplică unei clase de nave spațiale ale căror panouri solare pot fi umbrite de elementele structurale ale navelor spațiale, precum și panourile solare ale cărora au o putere de ieșire pozitivă atunci când sunt iluminate de pe suprafața posterioară a panourilor solare.

În propus solutie tehnica O creștere a curentului generat de SB care au o putere de ieșire pozitivă a suprafeței posterioare a panourilor SB se realizează prin utilizarea suplimentară a radiației solare reflectată de Pământ și incidentă pe suprafețele de lucru și din spate ale panourilor SB. Pentru a face acest lucru, atunci când nava spațială se află în partea iluminată a orbitei, normala la suprafața de lucru de pe panoul solar este orientată spre Soare și se determină intervalele de timp când radiația solară reflectată de Pământ ajunge fie la suprafața de lucru. sau la suprafața din spate a panourilor solare. Apoi panoul solar este rotit astfel încât să se asigure o generare maximă de energie electrică din iluminarea totală a panoului solar prin radiația solară directă care ajunge la suprafața de lucru a panourilor solare și radiația reflectată de Pământ, ajungând la locul de lucru sau suprafața posterioară a panourilor solare.

Esența invenției propuse este ilustrată în Figurile 1-8, care arată: în Figurile 1 și 2 - diagrame de iluminare pentru panouri solare cu radiație solară directă și reflectată de la Pământ pentru cazurile în care sosește radiația reflectată de pe Pământ. respectiv, pe suprafețele de lucru și din spate ale panourilor solare; Figurile 3 și 4 prezintă diagrame de iluminare SB în sistemul propus; Fig. 5 este o diagramă a construcției geometrice, explicând definiția unghiului introdus mai jos; Fig. 6 este o diagramă a unei construcții geometrice care explică determinarea zonei iluminate a suprafeței de lucru a SB, ținând cont de umbrirea SB; Fig. 7 este o diagramă bloc a sistemului propus; Fig. 8 este un grafic al sosirii de electricitate de la SB al segmentului rus (PC) al stației spațiale internaționale (ISS).

Să explicăm acțiunile implementate de sistemul propus.

În Figurile 1-4, care explică schemele de iluminare ale sistemului solar descrise, toate construcțiile sunt realizate în planul format de vectorul de rază a navei spațiale și direcția către Soare și sunt introduse următoarele simboluri:

N - normal cu suprafața de lucru a panourilor SB;

S, PC, BC * - vectori de direcție către Soare;

O - centrul Pământului;

SAU - vectorul rază al navei spațiale;

OB - raza Pământului;

B este punctul din care fluxul de radiație reflectat intră în navă spațială;

Unghiul dintre direcțiile de la navă spațială la Soare și la punctul B;

MM * - linia orizontului în punctul B;

S și sunt unghiul de incidență și unghiul de reflexie de pe Pământ al radiației solare care ajunge la navă spațială;

PD - direcția de la navă spațială la orizontul Pământului;

B * - punctul de contact cu Pământul prin linia PD;

g este unghiul de elevație al Soarelui deasupra orizontului Pământului vizibil de la navă spațială;

Q z este jumătatea unghiului discului Pământului vizibil de la navă spațială;

Unghiul dintre direcțiile RO și PB;

Q sb este semiunghiul zonei de sensibilitate a suprafeței de lucru a panourilor SB, măsurat din normalul N (indicat doar în Fig. 1 și 3);

Unghiul dintre N și S (indicat doar în Fig. 3 și 4);

În Figurile 2 și 4 este indicat suplimentar:

N O - normal față de suprafața din spate a panourilor SB;

S O - direcție anti-solară;

Unghiul dintre direcția N o și direcția de la navă spațială la punctul B;

Q O - jumătate de unghi al zonei de sensibilitate a suprafeței posterioare a panourilor SB, măsurat din normalul N o .

Considerăm orientarea curentă a SB, în care normala la suprafața de lucru a SB N este combinată cu direcția către Soare S (în același timp, N o este combinată cu S o).

Folosim conceptul de zone de sensibilitate ale fiecăreia dintre suprafețele considerate ale panourilor SB - zone definite caracteristici de proiectare Elemente SB, atunci când sunt iluminate din care SB este capabil să genereze curent electric. Setăm zona de sensibilitate a fiecărei suprafețe a panourilor solare cu valoarea semiunghiului zonei, măsurată de la normal la suprafața considerată a panoului solar:

Q sb - jumătate de unghi al zonei de sensibilitate a suprafeței de lucru a panourilor SB, Q sb<90°,

Q o - jumătate de unghi al zonei de sensibilitate a suprafeței posterioare a panourilor SB, Q o<90°.

La iluminarea sistemului solar din afara acestor zone, curentul generat este absent sau este neglijabil de mic.

Sosirea radiației reflectate de pe Pământ către navă spațială este posibilă numai în partea iluminată a orbitei, în timp ce locația punctului de reflexie (punctul B) este determinată de raportul dintre unghiurile de incidență s și reflectarea radiației solare. din Pământ (vezi, pp. 39-52;).

După ce nava spațială iese din umbra Pământului în partea iluminată a orbitei și înainte ca nava spațială să intre în umbra Pământului, radiația reflectată de Pământ lovește suprafața de lucru a panourilor solare (cazul A, prezentat în Fig. 1).

Această secțiune a orbitei este determinată de condițiile:

Luând în considerare conceptul de zonă de sensibilitate SB, radiația reflectată de Pământ este utilizată de suprafața de lucru a panourilor SB pentru a genera energie electrică atunci când sunt îndeplinite următoarele condiții:

atunci radiația reflectată de Pământ lovește suprafața de lucru a sistemului solar și utilizarea acesteia pentru generarea de energie electrică este, de asemenea, efectuată în condițiile

Când nava spațială se află în partea de mijloc a secțiunii iluminate a orbitei, radiația reflectată de Pământ afectează suprafața din spate a panourilor solare (cazul B, prezentat în Fig. 2). Această secțiune a orbitei este determinată de condițiile:

Luând în considerare conceptul de zonă de sensibilitate SB, radiația reflectată de Pământ este utilizată de suprafața din spate a panourilor SB pentru a genera energie electrică atunci când sunt îndeplinite următoarele condiții:

Pentru a determina unghiul, puteți utiliza diferite tehnici.

Din egalitatea sumelor unghiurilor care alcătuiesc unghiul ORS rezultă:

În cazul A, valorile unghiurilor g și sunt apropiate, iar formula poate fi folosită:

În cazul B, unghiul este mic, iar valorile unghiurilor și (Q z +g) sunt apropiate, așa că puteți folosi formula:

Semiunghiul discului Pământului vizibil de la sonda spațială Q z este determinat din triunghiul ORV *:

unde este indicat: R e - raza Pământului, H o - altitudinea orbitei navei spaţiale.

Puteți utiliza, de asemenea, o metodă mai complexă pentru determinarea unghiului, una dintre opțiunile posibile ale căreia este următoarea procedură de calcul.

În Fig. 5, care explică definiția unghiului , este indicat suplimentar:

K este vârful unghiului drept al triunghiului dreptunghic ORK.

Unghiul este determinat din triunghiurile dreptunghiulare ORK și OVK:

Înlocuind expresiile (14), (18) în (11) și exprimând , obținem relația pentru determinarea cu precizie a unghiului:

Unghiul este legat de unghiurile , s prin relația obținută din egalitatea unghiurilor la secanta PB a dreptelor paralele PC și BC *:

În cazul în care natura suprafeței de reflexie ne permite să presupunem egalitatea unghiurilor de incidență și reflexie:

Ecuația care satisface valoarea (23) este găsită prin iterație utilizând următoarea procedură.

Notăm soluția acestei ecuații relativ la o și notăm funcția din partea dreaptă a lui (23) ca:

La prima iterație, înlocuim în funcția (24) valoarea egală cu 1 - o aproximare inițială a valorii dorite o. În cazul A, este convenabil să luăm ca aproximare inițială valoarea unghiului g, în cazul B, valoarea sumei (Q z +g);

Efectuăm secvenţial pentru paşii i=1, 2, 3,... un proces iterativ, la fiecare pas i-a din care găsim i+1 - o nouă aproximare la valoarea dorită o - după formula

ținând cont de domeniile de definire a unghiului: (2) - în cazul A și (7) - în cazul B. Mai mult, fiecare nouă aproximare va fi mai aproape de valoarea dorită o decât cea anterioară.

Oprim procesul iterativ atunci când diferența dintre noua aproximare i+1 obținută și aproximarea anterioară i este mai mică decât precizia necesară a calculelor (precizia necesară pentru calcularea valorii o):

deoarece în viitor, fiecare nouă aproximare va diferi de aproximarea anterioară cu o sumă mai mică de . În acest caz, valoarea dorită o, la care converge succesiunea aproximărilor succesive i+1, i=1, 2, 3,... diferă și ea de ultima aproximare obținută cu cel mult . Astfel, valoarea dorită a lui o, ținând cont de precizia necesară a calculelor, se obține:

Acest proces iterativ converge rapid către soluția dorită - de exemplu, pentru cazul controlului orientării ISS PC SB, descris mai jos ca o ilustrare a aplicării acestei propuneri tehnice, se atinge valoarea dorită cu o precizie de 1° deja la pasul 4 al procesului iterativ.

În absența radiației solare reflectate de Pământ care lovește SB, curentul I generat de SB va fi determinat de expresia (vezi, p. 109):

unde I este curentul curent generat de SB;

I s_max este curentul generat de panoul solar atunci când suprafața de lucru iluminată a panourilor solare este orientată perpendicular pe razele solare în absența radiațiilor reflectate de Pământ care lovesc suprafața panourilor solare și în absența umbririi suprafața de lucru a panoului solar de către elementele de proiectare a navei spațiale.

Presupunem că curentul generat de SB este proporțional cu suprafața panourilor SB pe care cade radiația care afectează celulele solare ale SB. Să notăm:

p s - densitatea fluxului radiației solare;

S s este aria părții suprafeței de lucru a panourilor solare care primește radiația solară;

p o - densitatea de flux a radiațiilor reflectate de Pământ;

S o este aria suprafeței panourilor SB pe care ajunge radiația reflectată de Pământ.

Să luăm mai întâi în considerare cazul A, când radiația reflectată de Pământ ajunge la suprafața de lucru a SB (Fig. 1 și 3).

În sistemul propus, în această secțiune a orbitei, deviăm normala la suprafața de lucru a SB N din direcția S în direcția din care radiația reflectată de pe Pământ ajunge la SB, cu valoarea calculată a unghi între N și S (Fig. 3), asigurând generarea maximă de energie electrică SB din impactul total al radiației solare directe și al radiației reflectate de Pământ pe suprafața de lucru a sistemului solar. Această orientare a SB se realizează prin întoarcerea N de la S către centrul Pământului (în partea din care radiația reflectată de Pământ ajunge la SB) cu valoarea calculată a unghiului determinată după cum urmează.

Când N se abate de la S în direcția din care radiația reflectată de Pământ ajunge la panoul solar printr-un unghi, suma P a valorilor efective ale fluxurilor de radiație solară directă și radiația reflectată de Pământ care ajunge la funcționare. suprafața panourilor solare se calculează prin formula (vezi, pagina .57):

Formula de calcul a valorii unghiului care oferă maximul (29) se obține prin setarea derivatei acestei expresii față de zero la zero:

Să exprimăm p o S o din relația (29):

Înlocuind (33) în (32) obținem:

Să notăm:

S s_max - suprafața maximă de lucru a panourilor SB.

Sub influența radiației totale R, SB-urile generează un curent de curent I sub influența fluxului de radiație (p s S s_max), SB-urile generează un curent egal cu I s_max. În același timp

Relația (34) luând în considerare (36) ia forma:

Acum să luăm în considerare cazul B, când radiația reflectată de Pământ ajunge la suprafața din spate a SB (Fig. 2 și 4).

În sistemul propus, în această secțiune a orbitei, deviăm normala la suprafața posterioară a SB N o de la direcția S o în direcția din care radiația reflectată de pe Pământ ajunge la SB, la valoarea calculată. a unghiului dintre N o și S o (Fig. 4), oferind generarea maximă de energie electrică SB din impactul total al radiației solare directe pe suprafața de lucru a SB și pe suprafața din spate a SB - radiația reflectată de Pământ . Această orientare a SB se realizează prin întoarcerea N o de la S o către centrul Pământului (în direcția din care radiația reflectată de Pământ ajunge la SB), ceea ce este echivalent cu întoarcerea N de la S departe de centru. a Pământului (sau spre direcția vectorului razei navei spațiale) , prin valoarea calculată a unghiului, determinată după cum urmează.

Când N o se abate de la S o în direcția din care radiația reflectată de Pământ ajunge la SB printr-un unghi , unghiul dintre direcția N o și direcția radiației reflectate de Pământ care ajunge la SB (punctul B ) este determinată de relația:

În acest caz, suma P a valorilor efective ale fluxurilor de radiații care sosesc pe suprafața de lucru a panourilor solare (radiația solară directă) și suprafața din spate a panourilor solare (radiația reflectată de Pământ) se calculează prin formula:

Formula de calcul a valorii unghiului care oferă maximul (40) se obține prin setarea derivatei acestei expresii față de zero la zero:

Să exprimăm p o S o din relația (40):

Astfel, se obțin ecuațiile (37) și (46) pentru găsirea unghiurilor optime de rotație ale SB pentru cazurile A și B. Rezolvarea acestor ecuații se realizează relativ folosind metoda iterației conform următoarei proceduri.

Să prezentăm ecuațiile (37) și respectiv (46) sub forma:

Să notăm funcțiile din partea dreaptă a (47) și (48) ca:

Să notăm soluția ecuației luate în considerare ca o.

La prima iterație, în funcția (49) înlocuim valoarea egală cu 1 - aproximarea inițială a valorii dorite o, pentru care luăm 0° (puteți lua și valoarea curentă a unghiului dintre N și S):

Pentru pașii i=1, 2, 3,... desfășurăm un proces iterativ, la fiecare pas i-a din care găsim i+1 - o nouă aproximare a valorii dorite o - după formula:

În acest caz, fiecare nouă aproximare va fi mai aproape de valoarea dorită o decât cea anterioară. Oprim procesul iterativ atunci când diferența dintre noua aproximare i+1 obținută și aproximarea anterioară i este mai mică decât precizia de calcul necesară:

Astfel, valoarea dorită a lui o, ținând cont de precizia necesară a calculelor, se obține:

Radiația reflectată de Pământ trebuie luată în considerare atunci când condiția este îndeplinită

când, din cauza radiației reflectate de Pământ care lovește suprafața de lucru sau din spate a panoului solar, valoarea curentă a curentului de la panoul solar depășește valoarea maximă posibilă a curentului obținut în absența radiației reflectate de Pământ care lovește panoul solar , înmulțit cu un coeficient ținând cont de posibila umbrire curentă a suprafeței de lucru a elementelor panoului solar din proiectarea navei spațiale.

Valoarea curentă a zonei S s se calculează după cum urmează. În Fig.6, care explică construcțiile geometrice necesare, se indică:

X sb , Y sb sunt axele de coordonate ale sistemului de coordonate carteziene asociate cu SB, axa X sb este îndreptată normal pe suprafața de lucru a SB.

P 1 P 2 - suprafața de lucru a SB;

K 1 K 2 - element structural al navei spațiale umbrind suprafața de lucru a SB;

P 1 P p - parte a suprafeței de lucru a SB, umbrită de elementul K 1 K 2;

R r R 2 - parte iluminată a suprafeței de lucru a SB;

P k este punctul extrem al proiecției elementului K 1 K 2 pe suprafața de lucru a SB.

Luați în considerare suprafața de lucru a unui SB dreptunghiular. Coordonatele punctelor P 1 (0; y 1) și P 2 (0; y 2) din sistemul de coordonate asociat cu SB sunt constante, iar valoarea întregii zone a suprafeței de lucru a SB S s_max este dat de formula:

unde L este dimensiunea liniară a SB de-a lungul axei Z sb a sistemului de coordonate carteziene asociat cu SB.

Pe baza măsurătorilor parametrilor de orientare a navei spațiale și a poziției satelitului în raport cu nava spațială, determinăm coordonatele elementelor structurale ale navei spațiale care umbră suprafața de lucru a satelitului în sistemul de coordonate asociat satelitului. Să notăm coordonatele obţinute ale punctului extrem al elementului de umbrire K 1 K 2 în sistemul de coordonate asociat cu SB ca K 2 (x k; y k).

Apoi coordonatele punctului P k sunt egale cu (0; y k), iar coordonata y p a punctului P p (0; y p) - punctul care separă părțile iluminate și umbrite ale suprafeței de lucru a SB - este determinată prin formula

Valoarea curentă a zonei S s se calculează prin formula:

Schema bloc a sistemului propus, prezentată în Fig. 7, conține următoarele blocuri:

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

8 - DT; 9 - AUTOBUZE;

10 - unitate de măsurare a înălțimii orbitei navei spațiale (BIVOKA);

11 - unitate de măsurare a orientării navei spațiale (BIOKA);

12 - unitate de măsurare a unghiului de elevație al Soarelui deasupra orizontului Pământului vizibil de la o navă spațială (BIUVSVGZ);

13 - bloc pentru setarea valorii maxime a curentului generat de panourile solare sub influența radiației solare directe (BZMTVSBVPSI);

14 - bloc pentru determinarea momentelor radiațiilor reflectate de Pământ care lovesc suprafața de lucru a panourilor solare (BOMPOSIRPSB);

15 - bloc pentru determinarea momentelor de radiație reflectată de Pământ care lovește suprafața din spate a panourilor solare (BOMPOSITPSB);

16 - bloc pentru determinarea momentelor de generare a energiei electrice suplimentare de către bateriile solare sub influența radiațiilor reflectate de Pământ (BOMGSBDEVOZI);

17 - bloc pentru determinarea unghiului de rotație al panourilor solare (BOUPSB);

18 - bloc pentru determinarea ariei părții suprafeței de lucru a panourilor solare iluminate de radiații solare (BOPOSIRPSB);

19, 20 - prima și a doua cheie;

21 - element NOT;

22 - element SAU,

în acest caz, ieșirea BSE (2) este conectată la intrarea BRT (7). Ieșirea BRT (7) este conectată la intrarea DT (8). Ieșirile BUOSBS (5) și BRSBZP (6) sunt conectate, respectiv, la prima și a doua intrare a UPU (4). Ieșirea UPU-ului (4) este conectată la intrarea UPS-ului (3). Ieșirea UPSB (3) este conectată la primele intrări ale BUOSBS (5) și BRSBZP (6). Ieșirea DT (8) este conectată la primele intrări BOUPSB (17) și BOMGSBDEVOSI (16). Ieșirea și a doua până la a patra intrare BOMGSBDEVOSI (16) sunt conectate, respectiv, la intrarea elementului NOT (21) și, respectiv, la ieșirile BZMTVSBVPSI (13), elementul SAU (22) și BOPOSIRPSB (18). Prima și a doua intrare și ieșire ale BOPOSIRPSB (18) sunt de asemenea conectate, respectiv, la ieșirile BIOKA (11), UPSB (3) și a doua intrare a BOUPSB (17). Ieșirea și a treia până la a opta intrări ale BOUPSB (17) sunt conectate, respectiv, la a doua intrare a BRSBZP (6) și la ieșirile UPSB (3), BZMTVSBVPSI (13), BIVOKA (10), BOMPOSIRPSB (14) , BOMPOSITPSB (15), BIUVSVGZ (12 ). Ieșirea lui BIUVSVGZ (12) este, de asemenea, conectată la primele intrări ale BOMPOSIRPSB (14) și BOMPOSITPSB (15). Cele doua intrări BOMPOSIRPSB (14) și BOMPOSITPSB (15) sunt conectate la ieșirea BIVOKA (10). Ieșirile BOMPOSIRPSB (14) și BOMPOSITPSB (15) sunt de asemenea conectate, respectiv, la diferite intrări ale elementului SAU (22). Ieșirea magistralelor (9) este conectată la intrările de informații ale primei și celei de-a doua taste (19) și (20). Intrările de control ale primei și celei de-a doua taste (19) și (20) sunt conectate la ieșirile elementului NOT (21) și respectiv BOMGSBDEVOSI (16). Ieșirile primei și celei de-a doua taste (19) și (20) sunt conectate, respectiv, la a doua intrare a BUOSBS (5) și la a noua intrare a BUOSSB (17).

Figura 7 arată, de asemenea, cu o linie punctată, legătura mecanică a UPSB (3) cu carcasa SB (1) prin arborele de ieșire al unității SB.

Sistemul funcționează după cum urmează.

Electricitatea de la BSE (2) este furnizată către BRT (7), apoi de la care este furnizată către SE SES a navei spațiale. În acest caz, BRT (7) este conectat la DT (8), care măsoară valoarea curentă a curentului generat de SB.

În BIVOKA (10) se măsoară valoarea altitudinii orbitei navei spațiale.

În BIOKA (11) sunt măsurați parametrii de orientare a navei spațiale.

BIUVSVGZ (12) determină valoarea unghiului de elevație al Soarelui deasupra orizontului Pământului vizibil de la navă spațială.

BOMPOSIRPSB (14) determină momentele de timp în care radiația reflectată de Pământ poate lovi suprafața de lucru a panourilor SB. Pentru a face acest lucru, se verifică îndeplinirea condiției (5). Acest bloc poate implementa, de asemenea, o schemă de calcul mai complexă, inclusiv calcularea unghiului folosind formula (12) sau folosind procedura de calcul (23)-(27) și verificarea condiției (3). Când sunt îndeplinite condiţiile (5), (3), blocul BOMPOSIRPSB (14) generează o comandă care ajunge la prima intrare a elementului SAU (22).

BOMPOSITPSB (15) determină momentele de timp în care radiația reflectată de Pământ este posibil să lovească suprafața din spate a panourilor SB. Pentru a face acest lucru, se verifică îndeplinirea condiției (6). Acest bloc poate implementa, de asemenea, o schemă de calcul mai complexă, inclusiv calcularea unghiului folosind formula (13) sau folosind procedura de calcul (23)-(27) și verificarea condiției (10). Când sunt îndeplinite condiţiile (6), (10), blocul BOMPOSITPSB (15) generează o comandă care ajunge la a doua intrare a elementului SAU (22).

Când o comandă este primită la oricare dintre cele două intrări ale elementului SAU (22), o comandă este generată la ieșirea elementului SAU (22) și trimisă la intrarea corespunzătoare a BOMGSBDEVOSI (16). Rețineți că blocurile BOMPOSIRPSB (14) și BOMPOSITPSB (15) nu pot genera simultan comenzi, deoarece ele verifică îndeplinirea condiţiilor geometrice care se exclud reciproc.

În BOPOSIRPSB (18), se determină aria acelei părți a suprafeței de lucru a sistemului solar care este în prezent iluminată de radiația solară directă. Pe baza informațiilor de intrare despre parametrii de orientare a navei spațiale provenind de la BIOKA (11) și unghiul de poziție al SB față de nava spațială provenind de la UPSB (3), blocul BOPOSIRPSB (18) implementează procedura de calcul (56)- (57).

În BOMGSBDEVOSI (16) se determină momentele de utilizare a radiației SB reflectate de Pământ - momentele de generare a energiei electrice suplimentare de către SB sub influența radiației reflectate de Pământ. Aceste momente corespund îndeplinirii simultane a condiției (54) și condițiilor pentru ca radiația reflectată de Pământ să lovească suprafața de lucru sau din spate a panourilor SB (ultimele condiții sunt îndeplinite în BOMPOSIRPSB (14) și BOMPOSITPSB (15) blocuri). Când condiția (54) este îndeplinită simultan și un semnal este primit de la elementul SAU (22), blocul BOMGSBDEVOSI (16) generează o comandă care ajunge la intrarea elementului NOT (21) și la intrarea de control a tastei ( 20).

Dacă condiția (54) nu este îndeplinită sau nu este primit un semnal de la elementul SAU (22) la ieșirea BOMGSBDEVOSI (16), comanda nu este generată. Apoi elementul NOT (21) generează o comandă trimisă la intrarea de control a tastei (19). În acest caz, cheia (20) este închisă, iar cheia (19) este deschisă.

În această stare a tastelor (19) și (20), comanda de control de la AUTOBUZE (9) prin cheia deschisă (19) intră în unitatea BUSBS (5), care controlează orientarea SB (1) către Soare. BUOSBS (5) poate fi implementat pe baza sistemului de control al mișcării și navigației (VCS) al navei spațiale (vezi). Informațiile de intrare pentru algoritmul de control al satelitului sunt: poziția vectorului direcției unitare față de Soare în raport cu axele de coordonate asociate navei spațiale, determinate de algoritmii conturului cinematic al navei; poziția SB față de corpul navei spațiale, obținută sub forma valorilor măsurate curente ale unghiului cu telecomanda UPSB (3). Informațiile de ieșire ale algoritmului de control sunt comenzi de rotire a SB în raport cu axa arborelui de ieșire al UPSB (3), comenzi de oprire a rotației. Telecomanda UPSB (3) furnizează semnale despre poziția SB (1).

Când BOMGSBDEVOSI (16) lansează o comandă care ajunge la intrarea de control a cheii (20) și elementul NOT (21), atunci elementul NOT (21) nu generează o comandă la intrarea de control a cheii (19). În acest caz, cheia (20) este deschisă, iar cheia (19) este închisă.

În această stare a tastelor (19) și (20), comanda de control de la AUTOBUZE (9) prin cheia publică (20) este transmisă la BUPSB (17).

Când o comandă este primită de la BUSES (9) la intrarea BOUPSB (17), blocul BOUPSB (17), în funcție de comenzile primite de la blocurile BOMPOSIRPSB (14) și BOMPOSITPSB (15), calculează unghiul de rotație SB = o folosind proceduri de calcul (47)- (53). În acest caz, unghiul este calculat și folosind formulele (12), (13) sau (19), (23)-(27). Pentru calcule, valorile, I, I s_max , S s , g, H o, care provin de la UPSB (3), DT (8), BZMTVSBVPSI (13), BOPOSIRPSB (18), BIUVSVGZ (12), Se folosesc BIVOKA (10). =

Implementarea blocurilor BOMPOSIRPSB (14), BOMPOSITPSB (15), BOMGSBDEVOSI (16), BOUPSB (17), BOPOSIRPSB (18) este posibilă atât pe baza hardware-ului și software-ului centrului de control al zborului navei spațiale (MCC), cât și pe la bordul navei spațiale. Un exemplu de implementare a BUSES (9) poate fi mijloacele radio ale sistemelor de bord ale canalului de control al serviciului (SCU) ale navei spațiale Yamal-100, constând dintr-o stație terestră (ES) și echipamente de bord (BA) (vezi descriere în). În special, BA SKU împreună cu 3D SKU rezolvă problema emiterii de informații digitale (DI) către sistemul de computer digital de bord (OBDS) al navei spațiale și recunoașterea ulterioară a acesteia. BCWS, la rândul său, controlează blocurile BUOSBS (5), BOUPSB (17), BRSBZP (6).

UPU (4) joacă rolul de interfață între BUOSBS (5), BRSBZP (6) și UPSB (3) și servește la convertirea semnalelor digitale în cele analogice și la amplificarea acestora din urmă.

BIVOKA (10), BIOKA (11), BIUVSVGZ (12) pot fi realizate pe baza senzorilor și echipamentelor navei spațiale (vezi,). Implementarea BZMTVSBVPSI (13), BOMPOSIRPSB (14), BOMPOSITPSB (15), BOMGSBDEVOSI (16), BOUPSB (17), BOPOSIRPSB (18) poate fi realizată pe baza BTsVS. Cheile (19), (20), elementul NOT (21), elementul SAU (22) pot fi realizate sub formă de circuite analogice elementare. SB (1), BFB (2), UPSB (3), UPU (4), BUOSBS (5), BRSBZP (6), BRT (7), DT (8) pot fi realizate pe baza elementelor SES (vezi ).

Astfel, se are în vedere un exemplu de implementare a blocurilor fundamentale ale sistemului, pe baza rezultatelor căreia se ia o decizie și se implementează operațiunile propuse.

Să descriem efectul tehnic al invențiilor propuse.

Soluțiile tehnice propuse asigură generarea maximă de energie electrică din impactul total asupra panoului solar al radiațiilor solare directe care sosesc pe suprafața de lucru a panourilor solare și al radiațiilor reflectate de Pământ care ajung pe suprafața de lucru sau din spate a panourilor solare, luând ținând cont de posibila umbrire a suprafeței de lucru a panoului solar de către elementele de proiectare a navei spațiale. În acest caz, o creștere a recepției de energie electrică de la panoul solar se realizează prin creșterea utilizării părților de lucru și spate ale suprafețelor panourilor solare de radiații reflectate de Pământ prin efectuarea, la intervalele de timp propuse, a învârtirile propuse ale panoului solar din direcția Soarelui într-o direcție dată, determinată de direcția de sosire a radiației reflectate de pe Pământ către navă spațială, până la unghiul calculat determinat prin metoda propusă.

Pentru ilustrare, Fig. 8 prezintă un grafic al sosirii electricității de la SB PC MKC I(A) în funcție de timpul t (s) în timpul unei revoluții orbitale menținând în același timp orientarea SB către Soare: 02.02.2004, orbita 1704 , ora 17.35-19.06 DVM, orientarea ISK (vezi). Graficul arată nivelul curent I s_max și marchează intervalele de timp T 1, T 2 situate la începutul și sfârșitul părții iluminate a revoluției orbitale și corespunzătoare momentelor în care condiția (3) este îndeplinită, precum și intervalul de timp T o situată în mijlocul părții iluminate a orbitei și corespunzătoare momentelor de îndeplinire a condiției (10). Graficul ilustrează faptul că condiția (54) este îndeplinită la aceste intervale, adică. Pe suprafața panourilor SB, radiația reflectată de Pământ intră suplimentar și rotirea SB cu unghiul calculat = o permite creșterea generării de electricitate SB sub influența radiației totale care sosesc pe suprafața panourilor SB.

LITERATURĂ

1. Eliseev A.S. Tehnologia zborului spațial. M.: Inginerie mecanică, 1983.

2. Rauschenbach G. Manual pentru proiectarea panourilor solare. M.: Energoatomizdat, 1983.

3. Kovtun V.S., Solovyov S.V., Zaikin S.V., Gorodetsky A.A. O metodă pentru controlul poziției panourilor solare ale unei nave spațiale și un sistem pentru implementarea acesteia. Descrierea invenției pentru brevetul RF nr. 2242408 conform cererii 2003108114/11 din 24 martie 2003.

4. Kroshkin M.G. Bazele fizice și tehnice ale cercetării spațiale. - M.: Inginerie mecanică. 1969.

5. Kondratiev K.Ya. Actinometrie. - M.: Gidrometeoizdat. 1965.

6. Grilikhes V.A., Orlov P.P., Popov L.B. Energie solară și zboruri spațiale. M.: Nauka, 1984.

7. Sistem de navigație și control al mișcării navelor spațiale. Descriere tehnică. 300GK.12Yu. 0000-ATO. RSC Energia, 1998.

8. Stația terestră a canalului de control al serviciului navei spațiale Yamal. Manual de operare. ZSKUGK.0000-0RE. RSC Energia, 2001.

9. Echipamentul de bord al canalului de control al serviciului navei spațiale Yamal. Descriere tehnică. 300GK.15Yu. 0000A201-OTO. RSC Energia, 2002.

10. Carte de referință de inginerie tehnologie spațială. Editura Ministerului Apărării al RSS, M., 1969.

11. Sistemul de alimentare a navelor spațiale. Descriere tehnică. 300GK.20Yu. 0000-ATO. RSC Energia, 1998.

12. Rulev D.N., Stazhkov V.M., Korneev A.P., Panteleimonov V.N., Melnik I.V. Evaluarea eficienței panourilor solare din segmentul rus al stației spațiale internaționale pe baza informațiilor telemetrice // Proceedings of the XXXIX Readings dedicate development of the science patrimonial and development of ideas of K.E Tsiolkovsky (Kaluga, 14-16 septembrie, 2004). Secțiunea „Probleme ale rachetelor și tehnologiei spațiale”. - Kazan: Universitatea de Stat din Kazan poartă numele. V.I.Ulyanov-Lenin. 2005.

FORMULA INVENŢIEI

Un sistem de control al poziției panourilor solare ale unei nave spațiale care au blocuri de baterii fotovoltaice instalate pe ele cu o putere de ieșire pozitivă a suprafeței din spate, care conține un dispozitiv pentru rotirea panourilor solare, un dispozitiv de amplificare-conversie, o unitate de control pentru orientare de panouri solare spre Soare, o unitate pentru transformarea panourilor solare într-o poziție dată, un bloc de reglare a curentului, un senzor de curent, o unitate de control al sistemului de alimentare cu energie, în care ieșirea unității de baterie fotovoltaică este conectată la intrarea curentului unitatea de reglare, a cărei ieșire este conectată la intrarea senzorului de curent, iar ieșirile unităților de control pentru orientarea panourilor solare spre Soare și rotația panourilor solare în poziția specificată sunt conectate, respectiv, la prima și a doua intrare ale dispozitivului de amplificare-conversie, a cărui ieșire este conectată la intrarea dispozitivului de rotație a panoului solar, a cărui ieșire este conectată la intrările unităților de control pentru orientarea panourilor solare spre Soare și rotirea panourilor solare într-o poziție dată, iar bateriile dispozitivului de rotație a panourilor solare sunt conectate mecanic la bateria solară specificată, caracterizată prin aceea că include în plus un bloc pentru măsurarea altitudinii orbitei navei spațiale, un bloc pentru măsurarea orientarea navei spațiale, un bloc pentru măsurarea unghiului de elevație al Soarelui deasupra orizontului Pământului vizibil de la navă spațială, un bloc pentru setarea valorii maxime a curentului generat de bateriile solare sub influența radiației solare directe, o unitate pentru determinarea momentelor în care radiația reflectată de pe Pământ lovește suprafața de lucru a bateriilor solare, o unitate pentru determinarea când radiația reflectată de la Pământ lovește suprafața din spate a bateriilor solare, o unitate pentru a determina când este generată electricitate suplimentară de bateriile solare sub influența radiației reflectate de Pământ, un bloc pentru determinarea unghiului de rotație al panourilor solare, un bloc pentru determinarea zonei suprafeței de lucru a panourilor solare iluminate de radiația solară, două chei și elemente „NU” și „SAU ”, în timp ce ieșirea senzorului de curent este conectată la primele intrări ale blocului pentru determinarea unghiului de rotație al panourilor solare și blocul pentru determinarea momentelor de generare a bateriilor solare de energie electrică suplimentară sub influența radiației reflectate de Pământ, ieșirea și intrările - de la a doua la a patra - sunt conectate, respectiv, la intrarea elementului „NU” și la ieșirile blocului pentru setarea valorii maxime a curentului generat de bateriile solare sub influența radiația solară directă, elementul „SAU” și un bloc pentru determinarea suprafeței părții suprafeței de lucru a panourilor solare iluminate de radiația solară, a căror prima și a doua intrare și ieșire sunt, de asemenea, conectate, respectiv, la ieșirile unității de măsurare a orientării navei spațiale, dispozitivul de rotire a panourilor solare și a doua intrare a blocului pentru determinarea unghiului de rotație al panourilor solare, ieșirea și intrările - cu a treia la a opta - care sunt conectate , respectiv, la a doua intrare a blocului de întoarcere a panourilor solare într-o poziție dată și la ieșirile dispozitivului de întoarcere a panourilor solare, blocul de setare a valorii maxime a curentului generat de panourile solare sub influența radiația solară directă, blocul pentru măsurarea altitudinii orbitei navei spațiale, blocurile pentru determinarea momentului radiației de impact reflectată de Pământ pe suprafețele de lucru și din spate ale panourilor solare și o unitate pentru măsurarea unghiului de elevație al Soarelui deasupra orizontului Pământului, vizibil de la nava spațială, a cărei ieșire este, de asemenea, conectată la primele intrări ale blocurilor pentru determinarea momentelor în care radiația reflectată de Pământ lovește suprafețele de lucru și din spate ale panourilor solare, ale căror intrări secunde sunt conectat la ieșirea unității pentru măsurarea înălțimii orbitei navei spațiale, în timp ce ieșirile unităților pentru determinarea momentelor în care radiația reflectată de Pământ lovește suprafețele de lucru și, respectiv, din spate ale panourilor solare, sunt de asemenea conectate, la diferite intrări ale elementului „SAU”, iar ieșirea unității de control a sistemului de alimentare este conectată cu intrările de informații ale primei și celei de-a doua taste, ale căror intrări de control sunt conectate la ieșirile elementului „NU” și unitate pentru determinarea momentelor de generare a energiei suplimentare de către panourile solare sub influența radiației reflectate de Pământ, iar ieșirile primei și, respectiv, celei de-a doua taste sunt conectate la a doua intrare a bateriilor unității de control al orientării solare din direcția Soarelui și a noua intrare a blocului pentru determinarea unghiului de rotație al bateriilor solare.

Deținătorii brevetului RU 2322373:

Invențiile se referă la alimentarea cu energie a navelor spațiale (SC) folosind panouri solare (SB). Metoda propusă presupune rotirea panourilor solare într-o poziție de lucru corespunzătoare alinierii normalei la suprafața lor iluminată cu planul format de axa de rotație a panourilor solare și direcția către Soare. În același timp, se măsoară densitățile de flux ale radiației electromagnetice solare și ale particulelor de înaltă energie, determinând momentele în care începe activitatea solară și particulele specificate ajung la suprafața navei spațiale. În plus, sunt determinate momentele de apariție a precursorilor impactului negativ al fluxurilor acestor particule asupra navei spațiale. În aceste momente, bateriile de bord ale navei spațiale sunt încărcate la nivelul maxim. Când densitățile de flux de particule depășesc valorile de prag, panourile solare sunt desfășurate la un unghi între normala specificată și direcția către Soare, corespunzătoare ariei minime de influență a fluxurilor de particule pe suprafața panoului solar. Lipsa de energie electrică la bordul navei spațiale este acoperită prin descărcarea bateriilor. Când este atins nivelul minim de încărcare permis al acestor baterii, acestea sunt deconectate de la sarcină. După ce impactul particulelor asupra navei spațiale s-a încheiat, panourile SB sunt readuse în poziția lor de lucru. Sistemul de control propus include blocurile și conexiunile necesare între ele pentru a efectua operațiunile descrise mai sus. Mai mult, include un bloc pentru determinarea curentului necesar din sistemul solar, un bloc pentru determinarea momentelor de apariție a prevestitorilor impactului negativ al particulelor de înaltă energie asupra navei spațiale și un bloc pentru setarea nivelului de încărcare admisibil al bateriile. Rezultatul tehnic al invențiilor este acela de a slăbi impactul negativ al fluxurilor de particule de mare energie asupra suprafeței de lucru a panoului solar prin maximizarea unghiului de rotire „de protecție” a panoului solar din direcția acestor fluxuri de la Soare. 2 n.p. f-ly, 1 bolnav.

Există o metodă cunoscută de control al poziției panourilor SB, adoptată ca analog (vezi, pp. 190-194). Esența metodei este următoarea. Panourile SB sunt orientate astfel încât unghiul dintre normala la suprafața lor de lucru iluminată și direcția către Soare să fie o valoare minimă, ceea ce asigură fluxul maxim de energie electrică din SB.

Pentru a asigura o eficiență ridicată a sistemului solar, majoritatea navelor spațiale sunt echipate cu un sistem de orientare automată a acestora către Soare. Un astfel de sistem include senzori solari, dispozitive de conversie logică și acționări electrice care controlează poziția sistemului solar.

Dezavantajul acestei metode și al sistemului de control al poziției navei spațiale SB este că acțiunile lor nu oferă protecție împotriva impactului negativ al factorilor de mediu (EFF) asupra suprafețelor de lucru ale panourilor SB, cum ar fi, de exemplu, protecția împotriva gazelor care scapă din operarea motoarelor cu reacție (RE ) nave spațiale (vezi, p. 311-312; , p. 2-27), și fluxuri de protoni și electroni de înalte energii ale razelor cosmice ale radiației electromagnetice solare (EMR) în perioadele de înaltă intensitate solară. activitate (vezi, p. 323; , p. .31, 33).

Cel mai apropiat analog, adoptat ca prototip, este metoda de control al poziției satelitului satelit, descrisă în. Esența metodei este următoarea.

Panourile SB sunt rotite într-o poziție de lucru care asigură alimentarea cu energie electrică a navei spațiale, corespunzătoare alinierii normalei la suprafața sa de lucru iluminată cu planul format de axa de rotație a panourilor SB și direcția către Soare. În continuare, se determină momentul începerii impactului negativ al FVS asupra suprafeței de lucru a SB și se rotesc panourile SB până la momentul începerii impactului factorilor specificați și panourile SB sunt returnate. la poziția lor de lucru după încheierea impactului specificat. Pentru a face acest lucru, se măsoară densitatea fluxului de curent al radiației electromagnetice solare și, pe baza valorilor măsurate, se determină momentul începerii activității solare și momentul în care particulele ajung la suprafața navei spațiale. cu energii mari este determinată. La un anumit moment în timp, densitatea fluxului particulelor de înaltă energie - protoni și electroni - este măsurată, iar valorile măsurate sunt comparate cu valorile de prag. Dacă valorile măsurate depășesc valorile de prag ale fluxurilor de protoni și electroni, panourile solare sunt rotite la un unghi între normala la suprafața lor de lucru iluminată și direcția către Soare α s_min, corespunzătoare ariei minime de influența fluxurilor de particule de mare energie asupra suprafeței panoului solar, determinată de relația:

α s min =arccos(I n /I m),

unde I n - curent de sarcină de la consumatorii navelor spațiale;

I m - curent maxim generat atunci când suprafața de lucru iluminată a panourilor solare este orientată perpendicular pe razele soarelui,

în acest caz, momentul în care valorile măsurate depășesc valoarea de prag superioară a densității de flux a particulelor de înaltă energie specificate și momentul în care panourile SB încep să revină la poziția lor de lucru este luat la fi momentul în care densitatea de flux a particulelor de înaltă energie devine mai mică decât valoarea pragului superioară.

SB din sistemul ISS SES sunt principalele surse de energie electrică și asigură funcționarea consumatorilor săi de la bord, inclusiv reîncărcarea bateriilor (AB), care sunt surse secundare de energie electrică la bordul ISS (a se vedea). Prin rotirea SB, aria de deteriorare a suprafețelor de lucru ale SB de către fluxul FVS este redusă. Nu este posibilă desfășurarea completă a panourilor SB de-a lungul fluxului FWS dăunător, deoarece este necesar să se furnizeze navei spațiale și bateriile sale cu energie electrică generată de sistemul de energie solară, - pe baza acesteia, zona afectată de panourile de energie solară de fluxul de particule de înaltă energie este redusă la minimum prin rotirea energiei solare. sistem la un unghi α s min , necesar și suficient pentru a furniza energie consumatorilor de la bord.

Pe baza suficienței necesare, pentru funcționarea sistemelor de bord ale navei spațiale, sarcina de la consumatori I n nu trebuie să depășească curentul curent I. Deoarece curentul I de la SB este determinat de expresia (vezi, p. 109)

unde I m este curentul maxim generat atunci când suprafața de lucru iluminată a panourilor solare este orientată perpendicular pe razele solare;

α este unghiul curent dintre normala la suprafața de lucru a sistemului solar și direcția către Soare,

atunci unghiul curent α nu trebuie să depășească valoarea α s min, calculată prin formula:

Sistemul de control al poziției SB pentru implementarea acestei metode, adoptat ca prototip, este descris și conține un SB, pe substratul rigid al căruia se află patru baterii fotovoltaice (BF 1, BF 2, BF 3, BF 4), un SB dispozitiv de rotație (UPSB); dispozitiv de amplificare-conversie (ACD); unitate de control pentru orientarea SB către Soare (BUOSBS); bloc pentru întoarcerea SB într-o poziție dată (BRSBZP); două regulatoare de curent (PT 1, PT 2), unitate AB (BAB); încărcător pentru baterie (ZRU AB); unitate pentru generarea comenzilor pentru încărcarea bateriei (BFKZ AB); senzor de curent de sarcină (LCS); unitate de control al sistemului de alimentare (BUZE); magistrală de alimentare (SE); unitate de măsurare a densității fluxului solar EMR curent (BIPEMI); unitate de detectare a activității solare (BOSA); bloc pentru determinarea momentului impactului particulelor asupra navei spațiale (BOMVVCH); unitate de măsurare a densității fluxurilor de particule de înaltă energie (HIPPCHVE); bloc pentru determinarea momentului de pornire a controlului SB pe baza curenților de sarcină (BOMVUSBTNZ); Unitate de control SB pentru curenți de sarcină (BUSBTNZ). În acest caz, SB, prin prima sa ieșire, care combină ieșirile BF 1 și BF 4, este conectat la prima intrare a UPSB, iar prin a doua ieșire, care combină ieșirile BF 2 și BF 3, este conectat. la a doua intrare a UPSB. Ieșirile BUOSBS și BRSBZP sunt conectate, respectiv, la prima și a doua intrare a UPU, a căror ieșire, la rândul său, este conectată la a treia intrare a UPSB. Prima și a doua ieșire ale UPSB sunt conectate, respectiv, la intrările PT 1 și PT 2, iar ieșirile PT 1 și PT 2 sunt conectate la SE. BAB este conectat la ShE prin intrarea sa prin tabloul închis AB. În acest caz, aparatul de comutare AB este conectat cu prima sa intrare la magistrala specificată, iar ieșirea accidentală este conectată la a doua intrare a tabloului AB, a cărei intrare este conectată, la rândul său, la ShE. BAB-ul cu ieșirea sa este conectat la prima intrare a BFKZ AB, iar prima ieșire a BUSE-urilor este conectată la a doua intrare a blocului specificat. Ieșirea BFKZ AB este conectată la a treia intrare a ZRU AB. A doua și a treia ieșire ale BUS-urilor sunt conectate, respectiv, la primele intrări ale BUSBS și BRSBZP. A treia ieșire a UPSB este conectată la a doua intrare a BUOSBS și BRSBZP. Ieșirea BIPEMI este conectată la intrarea BOSA, a cărei primă ieșire, la rândul ei, este conectată la intrarea BOMVVCH. Ieșirile lui BOMVVCH și BIPPCHVE sunt conectate la prima și, respectiv, a doua intrare a blocului BOMVUSBTNZ, iar intrarea lui BIPPCHVE este conectată la a doua ieșire a BOSA. Ieșirea BOMVUSBTNZ este conectată la intrarea BUSES. BUSES cu a patra ieșire este conectată la prima intrare a BUSBTNZ, iar a doua ieșire a DTN este conectată la a doua intrare a BUSBTNZ. Ieșirea BUSBTNZ este conectată la a treia intrare a UPU. În plus, a treia ieșire a UPSB este conectată la a treia intrare a BUSBTNZ.

În modul de alimentare cu energie a navei spațiale, sistemul funcționează după cum urmează.

UPSB servește pentru transportul de tranzit al energiei electrice de la SB la PT 1 și PT 2. Stabilizarea tensiunii pe magistrala de alimentare SES este realizată de unul dintre RT-uri. În același timp, celălalt RT este într-o stare cu tranzistoarele de putere închise. În acest caz, generatoarele SB funcționează în modul de scurtcircuit. Când puterea de sarcină devine mai mare decât puterea de conectare a generatoarelor de energie solară, un alt RT comută în modul de stabilizare a tensiunii, iar energia generatoarelor neutilizate este furnizată magistralei de alimentare a centralei solare. În anumite perioade, când puterea de sarcină poate depăși puterea bateriei, aparatul de comutare al bateriei, din cauza descărcării unității bateriei, compensează deficitul de energie electrică la bordul navei spațiale. În aceste scopuri, regulatorul de descărcare a bateriei servește ca regulator de descărcare a bateriei.

Pe lângă regulatorul specificat, încărcătorul de baterie conține și un regulator de încărcare a bateriei. Regulatorul de încărcare limitează curentul de încărcare al bateriei la nivelul de (I cl ±1)A, unde I cl este curentul nominal de încărcare, în cazul unei surplus de putere a bateriei și stabilizează tensiunea pe magistrala SES prin reglarea curentul de încărcare al bateriei atunci când puterea bateriei este insuficientă pentru a furniza energie curentului de încărcare a bateriei (I nc ±1)A. Pentru a efectua ciclurile de încărcare-descărcare indicate în tabloul bateriei, se utilizează informații de la DTN. În același timp, DVT este conectat la SES în așa fel încât să măsoare curentul de sarcină nu numai de la consumatorii de la bord, dar să ia în considerare și curentul de încărcare a bateriei. Încărcarea BAB este efectuată de ZRU AB prin BFKZ AB.

Concomitent cu funcționarea în modul de alimentare a navei spațiale, sistemul rezolvă problema controlului poziției planurilor panourilor solare.

La comanda de la AUTOBUZE, blocul BUSBS controlează orientarea sistemului solar către Soare. BUOSBS poate fi implementat pe baza sistemului de control al mișcării și navigației (VCS) al navei spațiale (vezi). În acest caz, informațiile de intrare pentru algoritmul de control SB sunt: poziția vectorului direcției unitare față de Soare în raport cu axele de coordonate asociate navei spațiale, determinate de algoritmii conturului cinematic al navei; poziția SB față de corpul navei spațiale, obținută sub formă de valori măsurate curente ale unghiului α de la senzorii de unghi (AS) instalați pe UPSB. În acest caz, valoarea lui α este întotdeauna măsurată de la normala curentă la suprafața de lucru a SB (adică, când SB este orientat spre Soare, α este minim). Informațiile de ieșire ale algoritmului de control sunt comenzi de rotire a SB în raport cu axa arborelui de ieșire al UPSB și comenzi de oprire a rotației. Telecomenzile UPSB oferă semnale discrete despre poziția sistemului de siguranță. Dimensiunea discretă determină precizia orientării satelitului.

În modul normal de orientare a navei spațiale, când direcția mișcării Soarelui în raport cu axele conectate ale navei spațiale este neschimbată, SB este setat în raport cu direcția către Soare cu un avans în direcția mișcării Soarelui cu un unghi. corespunzătoare mai multor discrete ale telecomenzii. Apoi bateria rămâne în această poziție până când Soarele, datorită mișcării navei spațiale pe orbită, „se mișcă înainte” în raport cu SB la unghiul corespunzător. După aceasta, ciclul de rotație se reia.

BRSBZP controlează SB-ul cu ajutorul BUSE-urilor conform setărilor programului. Algoritmul de control SB bazat pe setările software vă permite să instalați bateria în orice poziție specificată. Pentru a face acest lucru, inițial este emis un semnal către BUOSBS despre setarea SB în poziția inițială. Apoi, folosind BUSBZP, se efectuează virajul necesar prin unghiul α z. În același timp, pentru a controla unghiul de rotație în BRSBZP, se folosesc și informații de la telecomanda UPSB.

UPU joacă rolul de interfață între BUOSBS, BRSBZP, BUSBTNZ și UPSB.

BIPEMI măsoară continuu fluxurile curente ale radiației electromagnetice solare (EMR) conform indicelui de activitate solară F10.7 și le transmite către BOSA. În BOSA, prin compararea valorilor curente cu valorile de prag specificate, se determină debutul activității solare. Conform comenzii venite de la prima ieșire a BOSA la intrarea BOMVHF, în ultimul bloc indicat se determină momentul posibilului început al impactului particulelor de înaltă energie asupra navei spațiale. De la a doua ieșire a BOSA prin intrarea BIPPCHVE, este emisă o comandă pentru a începe măsurarea densității de flux a particulelor de înaltă energie. Informațiile despre momentul posibilului început al impactului particulelor asupra navei spațiale sunt transmise de la ieșirea BOMVVCH la BOMVUSBTNZ prin prima sa intrare. Valoarea măsurată a densității de flux a particulelor de înaltă energie din BIPPCHVE este transmisă la a doua intrare a BOMVUSBTNZ.

În BOMVUSBTNZ, evaluarea efectivă a impactului negativ al FVS se realizează prin compararea valorii măsurate curente a caracteristicii de impact cu valorile de prag, pornind de la un moment în timp determinat de BOMVUSBTNZ. O condiție necesară pentru primirea unei comenzi la ieșirea BOMVUSBTNZ este prezența a două semnale - de la ieșirile BOMVVCH și BIPPCHVE. La ieșirea BOMVUSBTNZ este generată comanda „porniți controlul sursei de alimentare pe baza curenților de sarcină”, care este trimisă la BUSE.

Când BOMVUSBTNZ emite o comandă către BUSES, comanda primită de la BOMVUSBTNZ are o prioritate mai mare decât comenzile de activare a BUOSBS și BRSBZP. Prin urmare, după ce a primit comanda specificată, BUSES deconectează blocurile cu prioritate inferioară de la controlul UPSB și conectează BUSBTNZ.

După ce comanda de la BOMVUSBTNZ este resetată la zero la intrarea BUSES, aceasta din urmă reconstruiește logica funcționării sale. În funcție de programul de zbor al navei spațiale care se execută, prioritate pentru controlul SB este acordată unuia dintre blocurile BUOSBS sau BRSBZP.

BUSBTNZ determină unghiul α s_min folosind expresia (2). Pentru a calcula unghiul specificat, se folosesc valorile măsurate ale I n obținute din DTN. În plus, de la telecomanda UPSB, blocul specificat primește informații despre valoarea curentă a unghiului de rotație SB α. După ce a determinat valoarea unghiului α s_min, algoritmul încorporat în BUSBTNZ o compară cu valoarea curentă a unghiului α, calculează unghiul de nepotrivire între α și α s_min și numărul necesar de impulsuri de control pentru a activa unitatea de control SB. Impulsurile de control sunt transmise unității de control. După conversia și amplificarea impulsurilor indicate în unitatea de comandă, acestea ajung la intrarea unității de comandă și pun în mișcare unitatea.

Metoda și sistemul de implementare a acestuia, adoptate ca prototip, au un dezavantaj semnificativ - nu asigură o protecție completă a suprafeței panoului solar de efectele negative ale fluxurilor de particule de mare energie și, în același timp, nu permit utilizarea unor oportunități suplimentare pentru a reduce acest impact negativ prin efectuarea de operațiuni speciale pentru pregătirea panourilor solare Navele spațiale pentru a funcționa în condițiile impactului negativ al fluxurilor de particule de mare energie asupra navei spațiale.

Provocarea cu care se confruntă metoda și sistemul propus pentru implementarea sa este de a reduce impactul negativ al fluxurilor de particule de mare energie pe suprafața SB. Pentru a face acest lucru, prin efectuarea de operațiuni pregătitoare speciale în nava spațială SES și controlul SB, se intenționează să se reducă aria SB, care este afectată negativ de fluxul acestor particule.

Rezultatul tehnic este atins prin faptul că în metoda de control al poziției panourilor solare ale unei nave spațiale, inclusiv transformarea panourilor solare într-o poziție de lucru care să asigure alimentarea navei spațiale cu energie electrică, corespunzătoare alinierii normale. la suprafața sa de lucru iluminată cu planul format de axa de rotație a panourilor solare și direcția către Soare, măsurarea densității fluxului de curent al radiației electromagnetice solare, determinarea momentului în care începe activitatea solară, determinarea momentul în care particulele de înaltă energie ajung la suprafața navei spațiale, măsurarea densității de flux a particulelor de înaltă energie, compararea valorilor măsurate ale densității de flux a particulelor de înaltă energie cu valorile de prag, inversarea solară panouri baterii prin unghiul dintre normala la suprafața lor de lucru iluminată și direcția către Soare, corespunzătoare ariei minime de influență a fluxurilor de particule de mare energie pe suprafața panourilor solare, furnizând simultan navei cu energie electrică, la momentul în care valorile măsurate ale densității fluxului de particule de mare energie depășesc valorile de prag și readucerea panourilor panourilor solare în poziția de funcționare în momentul în care densitatea fluxurilor de particule de mare energie devine sub valorile de prag , determină suplimentar timpii de apariție a precursorilor impactului negativ al fluxurilor de particule de înaltă energie asupra navei spațiale, în momentul apariției precursorilor impactului negativ al fluxurilor de particule de înaltă energie asupra navei spațiale Dispozitivul încarcă bateriile sistemului de alimentare cu energie a navei spațiale la nivelul maxim de încărcare dacă valorile măsurate ale densității de flux a particulelor de înaltă energie depășesc valorile de prag în comparație cu acestea, panourile solare sunt rotite până la unghiul dintre normal și suprafața lor de lucru iluminată și direcția către Soare este atinsă α s_min_AB, corespunzătoare zonei minime de influență a fluxurilor de particule de înaltă energie pe suprafața panourilor solare, furnizând simultan navei cu energie electrică din bateriile solare și reîncărcabile ale sistem de alimentare cu energie electrică, determinat de relația:

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

unde I n este curentul de sarcină de la consumatorii navei spațiale,

I m - curent maxim generat atunci când suprafața de lucru iluminată a panourilor solare este orientată perpendicular pe razele soarelui,

I AB - curentul de descărcare admisibil al bateriilor,

iar deficitul de energie electrică rezultat la bordul navei spațiale este compensat prin descărcarea bateriilor, în timp ce se monitorizează nivelul de încărcare al bateriilor și, la atingerea valorii minime admisibile a nivelului de încărcare a bateriilor, valoarea curentă a curentului de descărcare admisibil de bateriile sunt resetate și bateriile sunt deconectate de la sarcina externă.

În plus, problema este rezolvată de faptul că în sistemul de control al poziției panourilor solare ale navei spațiale, care include o baterie solară cu patru baterii fotovoltaice instalate pe ea, un dispozitiv pentru rotirea panourilor solare, un amplificator- dispozitiv de conversie, o unitate de control pentru orientarea panourilor solare spre Soare, un bloc care rotește panourile solare într-o poziție dată, două regulatoare de curent, un pachet de baterii, un încărcător de baterii, o unitate de generare a comenzii pentru încărcarea bateriilor, un curent de sarcină senzor, o unitate de control al sistemului de alimentare cu energie, o magistrală de alimentare, o unitate pentru măsurarea densității fluxului de curent al radiației electromagnetice solare, un bloc pentru determinarea activității solare, un bloc pentru determinarea momentului de timp al impactului particulelor asupra o navă spațială, un bloc pentru măsurarea densității de flux a particulelor de înaltă energie, un bloc pentru determinarea momentului de timp al începerii controlului bateriilor solare prin curenții de sarcină, un bloc de control al bateriilor solare prin curenții de sarcină, în timp ce solarul baterie prin prima sa ieșirea care combină ieșirile a două baterii fotovoltaice este conectată la prima intrare a dispozitivului de rotație a panoului solar, iar prin a doua ieșire care combină ieșirile altor două baterii fotovoltaice, este conectată la a doua intrare a dispozitivul de rotație a panoului solar și ieșirile unităților de control al orientării panoului solar spre Soare și rotirea panourilor solare într-o poziție dată sunt conectate, respectiv, la prima și a doua intrare a dispozitivului de amplificare-conversie, a cărui ieșire , la rândul său, este conectat la a treia intrare a dispozitivului de rotație a panoului solar, prima și a doua ieșire a dispozitivului de rotație a panoului solar sunt conectate, respectiv, la intrările primului și celui de-al doilea regulator de curent și la ieșirile curentului. regulatoarele sunt conectate la magistrala de alimentare a navei spațiale, unitatea de baterie cu intrarea sa, prin încărcătorul de baterie, este conectată la magistrala de alimentare, în timp ce încărcătorul de baterie este conectat cu prima sa intrare la magistrala specificată și la a doua intrare a dispozitivului de încărcare pentru baterii, este conectat un senzor de curent de sarcină, care este conectat, la rândul său, la magistrala de alimentare, unitatea bateriei este conectată cu ieșirea sa la prima intrare a unității pentru generarea comenzilor pentru încărcarea bateriilor , iar prima ieșire a unității de control al sistemului de alimentare este conectată la a doua intrare a unității specificate , ieșirea unității pentru generarea comenzilor pentru încărcarea bateriilor este conectată la a treia intrare a încărcătorului de baterii, a doua și a treia ieșire a unității de control a sistemului de alimentare cu energie electrică sunt conectate la primele intrări ale unităților de control pentru orientarea panourilor solare spre Soare și rotația panourilor solare într-o poziție dată, a treia ieșire a dispozitivului de rotație a panourilor solare este conectată la a doua intrare a unităților de control pentru orientarea panourilor solare spre Soare și rotația panourilor solare într-o poziție dată, ieșirea blocului pentru măsurarea densității fluxului de curent al radiației electromagnetice solare este conectată la intrarea blocului pentru determinarea activității solare, a cărei primă ieșire, la rândul său, este conectată cu intrarea blocului pentru determinarea momentului de timp al impactului particulelor asupra navei spațiale, ieșirile blocului pentru determinarea momentului de timp al impactul particulelor asupra navei spațiale și blocul pentru măsurarea densității de flux a particulelor de înaltă energie sunt conectate la prima și, respectiv, a doua intrare a blocului, pentru determinarea momentului de pornire a controlului panourilor solare prin curenții de sarcină. , iar intrarea blocului pentru măsurarea densității de flux a particulelor de înaltă energie este conectată la a doua ieșire a blocului pentru determinarea activității solare, ieșirea blocului pentru determinarea momentului de pornire a controlului panourilor solare prin curenții de sarcină sunt conectați la intrarea blocului de control al sistemului de alimentare cu energie, a patra ieșire, la rândul său, este conectată la prima intrare a blocului de control al panourilor solare prin curenți de sarcină, a treia intrare și ieșire fiind conectate. la a treia ieșire a dispozitivului de rotație a panoului solar și, respectiv, la a treia intrare a dispozitivului de amplificare-conversie, un bloc pentru determinarea curentului necesar de la panourile solare, un bloc pentru determinarea momentelor de timp precursoare ale impactului negativ al înalte- particule de energie pe o navă spațială și o unitate pentru setarea valorilor permise ale nivelului de încărcare a bateriei, în timp ce prima și a doua intrare și ieșirea unității pentru determinarea curentului necesar de la panourile solare sunt conectate la a doua ieșire a senzorului de curent de sarcină , a doua ieșire a încărcătorului de baterie și a doua intrare a unității de control a bateriei solare, respectiv curenții de sarcină, ieșirile unității de măsurare a densității de flux a particulelor de înaltă energie și unitatea de măsurare a densității fluxului de curent al radiațiile electromagnetice solare sunt, de asemenea, conectate la corespunzătoare

Esența metodei propuse este următoarea.

Întoarcerea directă de protecție a Consiliului de Securitate din direcția impactului negativ al fluxurilor de particule de mare energie este efectuată atunci când densitatea fluxurilor de particule de mare energie depășește anumite valori de prag specificate. În același timp, ca pași inițiali efectuati înainte de implementarea directă a măsurilor de protecție, se efectuează monitorizarea continuă a stării actuale a spațiului apropiat de Pământ și a activității solare curente și îndeplinirea și neîndeplinirea criteriilor pentru o radiație periculoasă. se analizează situația, în special criteriile de monitorizare a activității solare elaborate de Administrația Națională Oceanică și Atmosferică (NOAA) ) (cm. ). În acest caz, situațiile în care criteriile de pericol necondiționat nu au fost încă îndeplinite, dar pragul nivelului anterior de pericol a fost deja atins, ar trebui considerate situații „precursoare” ale impactului negativ luat în considerare.

Când apar precursori ai impactului negativ al fluxurilor de particule de înaltă energie asupra navei spațiale, se realizează încărcarea maximă a navei spațiale SES AB. Acest lucru face posibilă, în viitor, atunci când valorile măsurate ale densității fluxului particulelor de înaltă energie depășesc valorile de prag în comparație cu acestea, să se îndepărteze suprafețele de lucru ale panourilor SB de direcția fluxurilor de aceste particule la unghiul maxim posibil, cu condiția ca deficitul de electricitate rezultat la bordul navei spațiale să fie compensat prin descărcarea bateriei. În acest caz, această valoare α s_min_AB a unghiului clapetei de protecție SB este determinată de relația:

unde I m este curentul maxim generat atunci când suprafața de lucru iluminată a panourilor solare este orientată perpendicular pe razele soarelui,

I SB - curent necesar de la SB.

În acest caz, curentul necesar de la SB I SB este definit ca curentul minim necesar care trebuie generat de SB pentru a furniza consumatorilor navei spațiale, ținând cont de posibilitățile de utilizare a energiei BAB SES a navei spațiale ( adică, atunci când se compensează deficitul emergent de energie electrică la bordul navei spațiale din cauza descărcării AB SES), pe baza rapoartelor:

unde I n este curentul de sarcină de la consumatorii navelor spațiale,

I baterie - curentul de descărcare maxim admisibil al bateriei navei spațiale SES.

Pentru implementarea metodei, se propune un sistem, prezentat în desen și care conține următoarele blocuri:

1 - SB, pe substratul rigid al corpului din care se află patru baterii fotovoltaice;

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

8 - BUOSBS;

9 - BRSBZP;

10, 11 - RT1 şi RT2;

13 - ZRU AB;

14 - BFKZ AB;

16 - AUTOBUZE;

18 - BIPEMI;

20 - BOMVHF;

21 - BIPPCHVE;

22 - BOMVUSBTNZ;

23 - BUSBTNZ;

24 - bloc pentru determinarea momentelor de timp ale prevestitorilor impactului negativ al particulelor de înaltă energie asupra navei spațiale (BOMVPNVCH),

25 - bloc pentru determinarea curentului necesar de la panourile solare (BOPTSB),

26 - bloc pentru setarea valorilor permise ale nivelului de încărcare a bateriei (BZDZUZSB).

În acest caz, SB (1) este conectat prin prima sa ieșire, combinând ieșirile BF 1 (2) și BF 4 (5), la prima intrare a UPSB (6) și prin a doua ieșire, combinând ieșirile BF 2 (3) și BF 3 (5), conectate la a doua intrare a UPSB (6). Ieșirile BUOSBS (8) și BRSBZP (9) sunt conectate, respectiv, la prima și a doua intrare a UPU (7), a căror ieșire, la rândul său, este conectată la a treia intrare a UPSB (6). . Prima și a doua ieșire ale UPSB (6) sunt conectate, respectiv, la intrările PT 1 (10) și PT 2 (11), iar ieșirile PT 1 (10) și PT 2 (11) sunt conectate la SE (17). BAB (12) este conectat la SE (17) prin intrarea sa prin tabloul închis AB (13). În acest caz, tabloul AB (13) este conectat cu prima sa intrare la magistrala specificată, iar ieșirea accidentală (15) este conectată la a doua intrare a aparatului AB (13), a cărei intrare este conectată, în întoarce-te, către EA (17). BAB (12) cu ieșirea sa este conectată la prima intrare a BFKZ AB (14), iar prima ieșire a BUSE-urilor (16) este conectată la a doua intrare a blocului specificat. Ieșirea BFKZ AB (14) este conectată la a treia intrare a ZRU AB (13). A doua și a treia ieșire ale BUSBS (16) sunt conectate, respectiv, la primele intrări ale BUSBS (8) și BRSBZP (9). A treia ieșire a UPSB (6) este conectată la a doua intrare a BUOSBS (8) și BRSBZP (9). Ieșirea BIPEMI (18) este conectată la intrarea BOSA (19). Prima ieșire a BOSA (19) este conectată la intrarea BOMVVCH (20). Ieșirile BOMVVCH (20) și BIPPCHVE (21) sunt conectate la prima și, respectiv, la a doua intrare a blocului BOMVUSBTNZ (22). Intrarea BIPPCHVE (21) este conectată la a doua ieșire a BOSA (19). Ieșirea BOMVUSBTNZ (22) este conectată la prima intrare a BUSES (16). BUSES (16) cu a patra ieșire este conectată la prima intrare a BUSBTNZ (23). A treia ieșire a UPSB (6) este conectată la a treia intrare a BUSBTNZ (23). Ieșirea BUSBTNZ (23) este conectată la a treia intrare a UPU (7). Prima intrare a BOPTSB (25) este conectată la a doua ieșire a DVT (15). Cea de-a doua intrare a BOPTSB (25) este conectată la a doua ieșire a bateriei de comutație închisă (13). Ieșirea lui BOPTSB (25) este conectată la a doua intrare a BUSBTNZ (23). Ieșirea BIPPCHVE (21) este conectată la prima intrare a BOMVPNVCH (24). Ieșirea BIPEMI (18) este conectată la a doua intrare a BOMVPNVCH (24). Ieșirea BOMVPNVCH (24) este conectată la a doua intrare a BUSE-urilor (16). Prima și a doua ieșire ale BZDZUZSB (26) sunt conectate la a treia intrare a BFKZ AB (14) și, respectiv, la a patra intrare a ZRU AB (13).

Desenul arată, de asemenea, cu o linie punctată, legătura mecanică a UPSB (6) cu carcasa SB (1) prin arborele de ieșire al sistemului de antrenare a bateriei.

În modul de alimentare cu energie a navei spațiale, sistemul funcționează după cum urmează. UPSB (6) servește pentru transportul de tranzit al energiei electrice de la SB (1) la PT 1 (10) și RT 2 (11). Stabilizarea tensiunii pe magistrala de alimentare SES este realizată de unul dintre RT-uri. În același timp, celălalt RT este într-o stare cu tranzistoarele de putere închise. Generatoarele SB (1) (BF 1 - BF 4) funcţionează în acest caz în regim de scurtcircuit. Când puterea de sarcină devine mai mare decât puterea de conectare a generatoarelor de energie solară (1), un alt RT comută în modul de stabilizare a tensiunii, iar energia generatoarelor neutilizate este furnizată magistralei de alimentare a centralei solare. În anumite perioade, când puterea de încărcare poate depăși puterea SB (1), AB (13), din cauza descarcării unității AB (12), compensează deficitul de energie electrică la bordul navei spațiale. În aceste scopuri, regulatorul de descărcare a bateriei (13) servește ca un regulator de descărcare a bateriei, care, în special, monitorizează nivelul de încărcare al bateriei și, la atingerea valorii minime admise a nivelului de încărcare a bateriei, a cărei valoare este furnizată. la tabloul de comutare al bateriei (13) de la BZDZUZSB (26), oprește BAB (12) de la sarcina externă. În acest caz, comutatorul de control al bateriei (13), pe baza nivelului de încărcare curent al bateriei, determină și furnizează la a doua sa ieșire valoarea curentă a curentului de descărcare admisibil al bateriei (în modul de deconectare a bateriei (12) de la sarcina externă, această valoare este zero).

În plus față de regulatorul specificat, încărcătorul de baterie (13) conține și un regulator de încărcare a bateriei. Pentru a efectua cicluri de încărcare-descărcare în AB (13), sunt utilizate informații din DTN (15). Încărcarea BAB (12) este efectuată de ZRU AB (13) prin BFKZ AB (14). Pentru cazul bateriilor metal-hidrogen, este descris în. Concluzia este că densitatea hidrogenului din carcasa bateriei este determinată folosind senzori de presiune instalați în interiorul bateriilor și temperaturile de pe carcasele bateriilor. La rândul său, densitatea hidrogenului determină nivelul de încărcare al bateriei. Când densitatea hidrogenului din baterie scade sub un nivel setat, se emite o comandă de încărcare, iar când este atins nivelul maxim de densitate, se emite o comandă de oprire a încărcării. Nivelurile de încărcare a bateriei indicate sunt reglementate de comenzile BFKZ AB (14), în timp ce valorile nivelului maxim de încărcare admisibil al bateriei sunt furnizate BFKZ AB (14) cu BZDZUZSB (26). Menținerea bateriilor într-o stare de încărcare maximă afectează negativ starea acestora, iar bateriile sunt menținute în modul actual de auto-descărcare, în care operațiunea de încărcare a bateriilor este efectuată numai periodic (de exemplu, la controlul SES al Yamal-). 100 nave spațiale - o dată la câteva zile, când nivelul de încărcare scade BAB la 30% din nivelul maxim).

Concomitent cu funcționarea în modul de alimentare cu energie a navei spațiale, sistemul rezolvă problema controlului poziției planurilor panourilor solare (1).

La comandă de la AUTOBUZE (16), blocul BUSBS (8) controlează orientarea SB (1) către Soare. BUOSBS (8) poate fi implementat pe baza unei nave spațiale VESSEL (vezi). În acest caz, informațiile de intrare pentru algoritmul de control SB sunt: poziția vectorului direcției unitare față de Soare în raport cu axele de coordonate asociate navei spațiale, determinate de algoritmii conturului cinematic al navei; poziția SB față de corpul navei spațiale, obținută sub forma valorilor măsurate curente ale unghiului α cu telecomanda UPSB (6). Informațiile de ieșire ale algoritmului de control sunt comenzi de rotire a SB în raport cu axa arborelui de ieșire al UPSB (6), comenzi de oprire a rotației. Telecomanda UPSB (6) produce semnale discrete despre poziția SB (1).

BIPEMI (18) măsoară fluxurile curente ale EMR solare și le transmite către BOSA (19). În BOSA (19), prin compararea valorilor curente cu valorile prag specificate, se determină debutul activității solare. Conform comenzii venite de la prima ieșire a BOSA (19) la intrarea BOMVHF (20), în ultimul bloc indicat momentul de timp al posibilului început al impactului particulelor de înaltă energie asupra navei spațiale este determinat. De la a doua ieșire a BOSA (19) prin intrarea BIPPCHVE (21), este emisă o comandă pentru a începe măsurarea densității de flux a particulelor de înaltă energie.

De la ieșirea BIPPChVE (21), valoarea măsurată a densității de flux a particulelor de înaltă energie este transmisă la prima intrare a BOMVPNVP (24) și la a doua intrare a BOMVUSBTNZ (22). Valorile măsurate ale fluxurilor solare EMR actuale sunt furnizate la a doua intrare a BOMVPNVCH (24) de la ieșirea BIPEMI (18).

În BOMVPNVC (24), este evaluată dinamica modificărilor densității de flux a particulelor de înaltă energie și sunt identificate situații care pot fi considerate prevestitoare ale impactului negativ al particulelor asupra navei spațiale. Astfel de situații sunt atunci când densitatea de flux măsurată a particulelor de înaltă energie depășește valorile critice specificate și există o tendință de creștere în continuare a acesteia. La identificarea și identificarea unor astfel de situații se folosesc și datele de flux solar EMR obținute de la BIPEMI (18). Atunci când astfel de situații precursoare sunt înregistrate în BOMVPNVCH (24), un semnal este generat la ieșirea acestui bloc și trimis la a doua intrare a BUSE-urilor (16).

La comanda la a doua intrare a AUTOBUZELOR (16), această unitate trimite o comandă către BFKZ AB (14), conform căreia această unitate, prin tabloul închis AB (13), încarcă BAB (12) la maxim. nivelul de încărcare. Totodată, în cazul bateriilor metal-hidrogen (vezi), utilizând senzori de presiune instalați în interiorul bateriilor și de temperatură pe carcasele bateriilor, se determină densitatea hidrogenului din carcasa bateriilor, din care se determină nivelul de încărcare al bateriei. este determinată. Când este atins nivelul maxim de densitate, se emite o comandă de oprire a încărcării.

Intrările BOPTSB (25) de la a doua ieșire a DTN (15) și a bateriei de comutație închisă (13) primesc valorile curente ale curentului de sarcină de la consumatorii navei spațiale I n și curentul de descărcare admisibil al bateria I AB. Folosind aceste valori ale BOPTSB (25), conform relațiilor (4), (5) se determină valoarea I SB - valoarea curentă minimă admisibilă a curentului necesar de la SB (ținând cont de posibilitatea consumatorilor de a utiliza energie de la BAB (12)) și îl trimite la a doua intrare BUSBTNZ (23).

Informațiile despre momentul posibilului început al impactului particulelor asupra navei spațiale sunt transmise de la ieșirea BOMVVCH (20) la BOMVUSBTNZ (22) prin prima sa intrare. În BOMVUSBTNZ (22), evaluarea efectivă a impactului negativ al FVS se realizează prin compararea valorii măsurate curente a caracteristicii de impact cu valorile de prag, pornind de la momentul stabilit de BOMVUSBTNZ (20). O condiție necesară pentru primirea unei comenzi la ieșirea BOMVUSBTNZ (22) este prezența a două semnale - de la ieșirile BOMVVCH (20) și BIPPChVE (21).

Când BOMVUSBTNZ (22) lansează o comandă la prima intrare a BUSBTNZ (16), acest bloc generează o comandă la a patra ieșire, care se conectează la controlul SB BUSBTNZ (23).

BUSBTNZ (23) determină unghiul α s_min_AB prin expresia (3). Pentru a calcula unghiul specificat, se folosește valoarea curentă a curentului necesar de la SB, obținută de la BOPTSB (25). În plus, de la telecomanda UPSB (6) blocul specificat primește informații despre valoarea curentă a unghiului de rotație SB α. După ce a determinat valoarea unghiului α s_min_AB, algoritmul încorporat în BUSBTNZ (23) o compară cu valoarea actuală a unghiului α și calculează unghiul de nepotrivire dintre α și α s_min_AB și numărul necesar de impulsuri de control pentru a activa unitatea de control. SB (1). Impulsurile de control sunt transmise unității de control (7). După conversia și amplificarea impulsurilor indicate în UPU (7), acestea ajung la intrarea UPS-ului (6) și pun unitatea în mișcare.

Când BOMVUSBTNZ (22) nu emite o comandă la prima intrare a BUSES (16), acest bloc, în funcție de programul de zbor al navei spațiale care se execută, transferă controlul SB (1) către unul dintre blocurile BUOSBS (8) și BRSBZP (9).

Funcționarea BUSBS (8) este descrisă mai sus.

BRSBZP (9) controlează SB (1) conform setărilor programului. Algoritmul de control SB (1) conform setărilor software vă permite să instalați bateria în orice poziție specificată α=α z . În acest caz, pentru a controla unghiul de rotație în BRSBZP (9), se utilizează informații de la telecomanda UPSB (6).

Implementarea BOMVUSBTNZ (22) și BOMVPNVCh (24) este posibilă atât pe baza hardware-ului și software-ului centrului de control al navei spațiale, cât și la bordul navei spațiale. La ieșirile BOMVUSBTNZ (22) și BOMVPNVCH (24), comenzile „porniți controlul sursei de alimentare pe baza curenților de sarcină” și „porniți controlul sistemului de energie solară în modul de pregătire pentru impactul negativ al particulelor de mare energie asupra se formează navele spațiale”, respectiv, care sunt trimise către AUTOBUZE (16), când În acest caz, ultima comandă este percepută funcțional de către AUTOBUZE (16) ca o comandă de încărcare a bateriei la nivelul maxim de încărcare.

Un exemplu de implementare a BUSES (16) poate fi mijloacele radio ale sistemelor de bord ale canalului de control al serviciului (SCU) ale navei spațiale Yamal-100, constând dintr-o stație terestră (ES) și echipamente de bord (BA) (vezi descriere în). În special, BA SKU împreună cu GS SKU rezolvă problema emiterii de informații digitale (DI) către sistemul informatic digital de bord (OBDS) al navei spațiale și recunoașterea ulterioară a acesteia. BTsVS, la rândul său, controlează blocurile BUOSBS (8), BRSBZP (9), BUSBTNZ (23), BFKZ AB (14).

În această implementare a BUSES (16), interacțiunea SKU BA în ceea ce privește schimbul de date se realizează prin intermediul canalului principal de schimb (MEC) în conformitate cu interfața MIL-STD-1553. În calitate de abonat al BCWS, este utilizat un dispozitiv - o unitate de interfață (UB) din BA SKU. Procesorul BCWS interogează periodic starea BS pentru a determina disponibilitatea unui pachet de date. Dacă pachetul este disponibil, procesorul începe schimbul de date.

UPU (7) joacă rolul unei interfețe între BUOSBS (8), BRSBZP (9), BUSBTNZ (23) și UPSB (6) și servește la convertirea semnalelor digitale în cele analogice și la amplificarea acestora din urmă.

BUSBTNZ (23) este unitatea de bord a navei spațiale, comenzile către care vin de la AUTOBUZE (16). Implementarea BUSBTNZ (23), BOPTSB (25), BZDZUZSB (26) poate fi realizată pe baza navei spațiale BTsVS (vezi,).

Astfel, este luat în considerare un exemplu de implementare a blocurilor fundamentale ale sistemului.

Să descriem efectul tehnic al invențiilor propuse.

Soluțiile tehnice propuse asigură o reducere a impactului negativ al fluxurilor de particule de mare energie asupra suprafeței de lucru a sistemului solar în momentele în care reverul „protector” al panoului solar este realizat din direcția spre Soare. Acest lucru se realizează prin reducerea suprafeței de lucru a SB, care este afectată negativ de fluxurile acestor particule, prin maximizarea unghiului normalului la suprafața de lucru a SB din direcția către Soare, în timp ce asigurându-se că este îndeplinită cerința de furnizare a navei spațiale cu energie electrică. Maximizarea unghiului de rotire se realizează prin faptul că sistemul de energie solară al navei spațiale este adus în prealabil într-o stare de încărcare maximă a bateriei, ceea ce face posibilă implementarea unghiului maxim posibil de rotire „de protecție” a solarului. celulă din direcția spre Soare. Având în vedere, de exemplu, că atunci când controlați SES-ul navei spațiale Yamal-100 după operația de încărcare a bateriei la nivelul maxim, creșterea posibilului curent de descărcare al bateriei este de aproximativ 30%, apoi o creștere corespunzătoare a unghiului a clapei „de protecție” a bateriei și, în consecință, o scădere a impactului negativ al energiilor mari ale fluxurilor de particule pe suprafața de lucru a SB este o valoare semnificativă.

LITERATURĂ

1. Eliseev A.S. Tehnologia zborului spațial. Moscova, „Inginerie mecanică”, 1983.

2. Rauschenbach G. Manual pentru proiectarea panourilor solare. Moscova, Energoatomizdat, 1983.

3. Reguli de zbor în timpul operațiunilor comune ale SHUTTLE și ISS. Tom S. Direcţia Operaţiuni Zbor. Centrul spațial numit după Lyndon B. Johnson. Houston, Texas, versiunea principală, 8.11.2001.

4. Sistem de alimentare cu energie a navelor spațiale. Descriere tehnică. 300GK.20Yu. 0000-ATO. RSC Energia, 1998.

5. Tsenter B.I., Lyzlov N.Yu., Sisteme electrochimice metal-hidrogen. Leningrad. „Chimie”, filiala Leningrad, 1989.

6. Sistemul de control al mișcării și navigației navelor spațiale. Descriere tehnică. 300GK.12Yu. 0000-ATO. RSC Energia, 1998.

7. Galperin Yu.I., Dmitriev A.V., Zeleny L.M., Panasyuk L.M. Influența vremii spațiale asupra siguranței aviației și a zborurilor spațiale. „Zborul 2001”, pp. 27-87.

8. Carte de referință de inginerie despre tehnologia spațială. Editura Ministerului Apărării al RSS, M., 1969.

9. Grilikhes V.A., Orlov P.P., Popov L.B. Energie solară și zboruri spațiale. Moscova, „Știință”, 1984.

10. Stația terestră a canalului de control al serviciului navei spațiale Yamal. Manual de operare. ZSKUGK.0000-ORE. RSC Energia, 2001.

11. Echipamentul de bord al canalului de control al serviciului navei spațiale Yamal. Descriere tehnică. 300GK.15Yu. 0000A201-OTO. RSC Energia, 2002.

12. Kovtun V.S., Solovyov S.V., Zaikin S.V., Gorodetsky A.A. O metodă pentru controlul poziției panourilor solare ale unei nave spațiale și un sistem pentru implementarea acesteia. Brevet RF 2242408 conform cererii 2003108114/11 din 24 martie 2003

1. O metodă de control al poziției panourilor solare ale unei nave spațiale, inclusiv transformarea panourilor solare într-o poziție de lucru care să asigure alimentarea cu energie electrică a navei spațiale și corespunzătoare alinierii normalei la suprafața lor de lucru iluminată cu planul format prin axa de rotație a panourilor solare și direcția către Soare, măsurând densitatea fluxului de curent al radiației electromagnetice solare, determinând momentul în care începe activitatea solară, determinând momentul în care particulele de mare energie ajung la suprafața navei spațiale, măsurând densitatea de flux a particulelor de înaltă energie, comparând valorile măsurate ale densității de flux a particulelor de înaltă energie cu valorile de prag, rotind panourile solare la un unghi între normalul față de suprafața și direcția lor de lucru iluminată spre Soare, corespunzătoare ariei minime de influență a fluxurilor de particule de înaltă energie pe suprafața panourilor solare, furnizând simultan navei spațiale cu energie electrică, în momentul în care valorile măsurate ale fluxului de particule de înaltă energie densitatea depășește valorile de prag, iar panourile solare revin la poziția lor de funcționare într-un moment în care densitatea fluxurilor de particule de mare energie devine sub valorile de prag, caracterizată prin aceea că determină în plus momentele de timp ale apariției precursorilor de impactul negativ al fluxurilor de particule de mare energie asupra navei spațiale și, la momentele specificate, încărcați bateriile sistemului de alimentare cu energie a navei spațiale la nivelul maxim de încărcare, dacă valorile măsurate ale densității de flux a particulelor de înaltă energie depășesc la valorile pragului în comparație cu acestea, panourile solare sunt rotite până când se atinge unghiul dintre normala la suprafața lor de lucru iluminată și direcția către Soare α s_min_AB, corespunzătoare ariei minime de influență a fluxurilor de înalte. -particule de energie de pe suprafața panourilor solare, furnizând simultan navei spațiale energie electrică din bateriile solare și reîncărcabile ale sistemului de alimentare cu energie, și determinate de raport

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

unde I n este curentul de sarcină al consumatorilor navelor spațiale;

I m - curent maxim generat atunci când suprafața de lucru iluminată a panourilor solare este orientată perpendicular pe razele solare;

I AB - curentul curent de descărcare admisibil al bateriilor și lipsa de energie electrică rezultată la bordul navei spațiale este compensată prin descărcarea bateriilor, monitorizându-se în același timp nivelul de încărcare al bateriilor și, la atingerea valorii minime admise a acestui nivel, valoarea curentă a curentului de descărcare admisibil al bateriilor este resetată și se produce deconectarea bateriilor de la sarcina externă.

2. Un sistem de control al poziției panourilor solare ale navei spațiale, care sunt patru panouri solare fotovoltaice montate pe panouri, inclusiv un dispozitiv pentru rotirea panourilor solare menționate, un dispozitiv de amplificare-conversie, o unitate de control pentru orientarea baterii solare spre Soare, o unitate pentru rotirea bateriilor solare într-o poziție dată, două regulatoare de curent, un pachet de baterii, un încărcător de baterii, o unitate de generare a comenzii pentru încărcarea bateriilor, un senzor de curent de sarcină, o unitate de control al sistemului de alimentare, o magistrală de alimentare cu energie, o unitate de măsurare a densității fluxului de curent al radiației electromagnetice solare, o unitate de detectare a activității solare, o unitate de determinare a momentului de impact al particulelor de înaltă energie asupra navei spațiale, o unitate de măsurare a densității fluxului de particule de înaltă energie, o unitate pentru determinarea momentului de timp al începerii controlului bateriilor solare prin curenții de sarcină, o unitate de control al bateriilor solare prin curenții de sarcină, în timp ce bateria solară prin prima sa ieșire, combinând ieșirile de două baterii fotovoltaice, este conectată la prima intrare a dispozitivului de rotație a panoului solar, iar prin a doua ieșire, care combină ieșirile altor două baterii fotovoltaice, este conectată la a doua intrare a dispozitivului de rotație a panoului solar și la ieșirile de unitățile de control pentru orientarea panourilor solare spre Soare și rotația panourilor solare într-o poziție dată sunt conectate, respectiv, la prima și a doua intrare a dispozitivului de amplificare-conversie, a cărui ieșire, la rândul său, este conectată. la a treia intrare a dispozitivului de rotație a panoului solar, prima și a doua ieșire ale dispozitivului de rotație a panoului solar sunt conectate, respectiv, la intrările primului și celui de-al doilea regulator de curent, iar ieșirile regulatoarelor de curent sunt conectate la putere. magistrala de alimentare a navei spațiale, unitatea bateriei este conectată cu intrarea sa, prin încărcătorul de baterie, la magistrala de alimentare cu energie, în timp ce încărcătorul de baterie este conectat cu prima sa intrare la magistrala specificată și la a doua intrare a încărcătorului de baterie baterii, este conectat un senzor de curent de sarcină, care este conectat, la rândul său, la magistrala de alimentare, blocul de baterii este conectat cu ieșirea sa la prima intrare a blocului pentru generarea comenzilor pentru încărcarea bateriilor și prima ieșire a bateriilor. unitatea de control al sistemului de alimentare este conectată la a doua intrare a blocului specificat, ieșirea blocului care generează comenzi pentru a încărca bateriile este conectată la a treia intrare a încărcătorului de baterii, a doua și a treia ieșire a unității de control a sistemului de alimentare. sunt conectate la primele intrări ale unităților de control pentru orientarea panourilor solare spre Soare și rotirea panourilor solare într-o poziție dată, a treia ieșire a dispozitivului de rotație a panourilor solare conectată la a doua intrare a unităților de control. pentru orientarea panourilor solare spre Soare și rotația panourilor solare într-o poziție dată, ieșirea blocului pentru măsurarea densității fluxului de curent al radiației electromagnetice solare este conectată la intrarea blocului pentru determinarea activității solare, a cărei primă ieșire, la rândul său, este conectată la intrarea blocului care determină momentul de timp al impactului particulelor asupra navei spațiale, ieșirile blocului pentru determinarea momentului de timp al impactului particulelor asupra navei spațiale iar blocul pentru măsurarea densității de flux a particulelor de înaltă energie sunt conectate la prima și, respectiv, a doua intrare a blocului pentru determinarea momentului de pornire a controlului panourilor solare prin curenții de sarcină, iar intrarea blocului pentru măsurarea densității de flux a particulelor de înaltă energie este conectată la a doua ieșire a blocului pentru determinarea activității solare, ieșirea blocului pentru determinarea momentului în care panourile solare încep să fie controlate de curenții de sarcină este conectată la intrarea de blocul de control al sistemului de alimentare cu energie, a cărui ieșire, la rândul său, este conectată la prima intrare a panourilor solare blocului de control în funcție de curenții de sarcină, a treia intrare și ieșire fiind conectate, respectiv, la a treia ieșire a dispozitivul de rotație a panoului solar și a treia intrare a dispozitivului de amplificare-conversie, caracterizate prin aceea că include în plus un bloc pentru determinarea curentului necesar de la panourile solare, un bloc pentru determinarea momentelor de apariție prevestitoare ale impactului negativ al energiei înalte particule de pe navă spațială și unitatea pentru setarea valorilor permise ale nivelului de încărcare a bateriei, în timp ce prima și a doua intrare și ieșirea unității pentru determinarea curentului necesar de la panourile solare sunt conectate la, respectiv, a doua ieșire a sarcinii senzor de curent, a doua ieșire a bateriilor încărcătoare de baterie și a doua intrare a unității de control al panoului solar pentru curenții de sarcină, ieșirile unității pentru măsurarea densității de flux a particulelor de înaltă energie și unitatea de măsurare a densității fluxului de curent de radiații electromagnetice solare sunt conectate

Invenția se referă la astronautică și poate fi utilizată în activități spațiale - explorare a spațiului cosmic, planete ale sistemului solar, observații ale Pământului din spațiu etc., în care este necesară determinarea coordonatelor spațiale ale navelor spațiale (SV) și componentele vectorului său viteză.

Invenția se referă la tehnologia rachetelor și spațiale și poate fi utilizată la crearea vehiculelor de lansare (LV), inclusiv a celor de conversie, pentru lansarea navelor spațiale pe orbite apropiate de Pământ.

Invenția se referă la domeniul tehnologiei spațiale, și anume la sistemele de alimentare cu energie electrică pentru nave spațiale și poate fi utilizată pentru controlul poziției panourilor solare ale acestora.

Un prieten mi-a cerut recent să-i construiesc un „heliostat” pentru orientare panou solarîn spatele soarelui, pentru utilizarea motoarelor mici. Circuitul a fost luat de pe Internet, placa originală a fost testată și funcționează. Dar am desenat și propria mea placă de circuit imprimat, una mai compactă, în care se pot instala rezistențe și condensatoare de tip SMD plan.

Mai jos este o descriere a schemei de la autor. Acest dispozitiv folosește controlul pulsului și este capabil să orienteze automat panoul solar la cea mai bună iluminare. Schema de circuit constă dintr-un generator de ceas (DD1.1, DD1.2), două circuite integratoare (VD1R2C2, VD2R3C3), același număr de modelatori (DD1.3, DD1.4), un comparator digital (DD2), două invertoare (DD1. 5, DD1.6) și un comutator tranzistor (VT1—VT6) pentru sensul de rotație al motorului electric M1, care controlează rotația platformei pe care este instalată bateria solară.

Cu alimentare (de la baterie solară sau de la o baterie), generatorul de pe elementele DD1.1, DD1.2 începe să genereze impulsuri de ceas cu o frecvență de aproximativ 300 Hz. Când dispozitivul funcționează, se compară duratele impulsurilor generate de invertoarele DD1.3, DD1.4 și circuitele integratoare VD1R2C2, VD2R3C3. Panta lor variază în funcție de constanta de timp de integrare, care, la rândul ei, depinde de iluminarea fotodiodelor VD1 și VD2 (curentul de încărcare al condensatoarelor C2 și SZ este proporțional cu iluminarea acestora).

Semnalele de la ieșirile circuitelor integratoare sunt furnizate driverelor de nivel DD1.3, DD1.4 și apoi unui comparator digital realizat pe elementele microcircuitului DD2. În funcție de raportul duratelor impulsurilor care ajung la intrările comparatorului, la ieșirea elementului DD2.3 (pinul 11) sau DD2.4 (pinul 4) apare un semnal de nivel scăzut. Cu iluminarea egală a fotodiodelor, semnalele de nivel înalt sunt prezente la ambele ieșiri ale comparatorului.

Invertoarele DD1.5 și DD1.6 sunt necesare pentru a controla tranzistoarele VT1 și VT2. Un nivel ridicat de semnal la ieșirea primului invertor deschide tranzistorul VT1, la ieșirea celui de-al doilea - VT2. Sarcinile acestor tranzistoare sunt comutatoare pe tranzistoare puternice VT3, VT6 și VT4, VT5, care comută tensiunea de alimentare a motorului electric M1. Circuitele R4C4R6 și R5C5R7 netezesc ondulațiile de la bazele tranzistoarelor de control VT1 HVT2. Sensul de rotație al motorului se modifică în funcție de polaritatea conexiunii la sursa de alimentare. Comparatorul digital nu permite deschiderea simultană a tuturor tranzistorilor cheie și, astfel, asigură o fiabilitate ridicată a sistemului.

Pe măsură ce soarele răsare, iluminarea fotodiodelor VD1 și VD2 va fi diferită, iar motorul electric va începe să rotească bateria solară de la vest la est. Pe măsură ce diferența de durată a impulsurilor generate de modelatori scade, durata impulsului rezultat va scădea, iar viteza de rotație a bateriei solare va încetini treptat, ceea ce va asigura poziționarea corectă a acestuia. Astfel, cu controlul impulsului, rotația arborelui motorului electric poate fi transferată direct pe platformă cu bateria solară, fără utilizarea unei cutii de viteze.

În timpul zilei, platforma cu bateria solară se va roti în urma mișcării soarelui. Odată cu apariția crepusculului, duratele impulsurilor la intrarea comparatorului digital vor fi aceleași, iar sistemul va intra în modul de așteptare. În această stare, curentul consumat de dispozitiv nu depășește 1,2 mA (în modul de orientare depinde de puterea motorului).

Bateria heliostat este folosită pentru a stoca energia generată de panoul solar și pentru a alimenta unitatea electronică în sine. Deoarece motorul electric este pornit doar pentru a roti bateria (pentru o perioadă scurtă de timp), nu există un comutator de alimentare. Această diagramă orientează bateria solară într-un plan orizontal. Cu toate acestea, atunci când îl poziționăm, ar trebui să se țină cont de latitudinea geografică a zonei și de perioada anului. Dacă completați designul cu o unitate de deviere verticală asamblată conform unei scheme similare, puteți automatiza complet orientarea bateriei în ambele planuri.

Un filtru de lumină verde este utilizat pentru a proteja fotodiodele de iradierea în exces. Între senzorii foto este plasată o perdea opacă. Este fixat perpendicular pe placă în așa fel încât atunci când unghiul de iluminare se schimbă, umbrează una dintre fotodiode. Citiți mai multe în articolul din arhiva atașată. Vedere generală a plăcii de circuit imprimat:

După asamblare, am verificat funcționarea dispozitivului - totul funcționează așa cum trebuie, când se aprinde unul și al doilea LED, motorul funcționează în sensul acelor de ceasornic și în sens invers acelor de ceasornic.

Radiatorul este oarecum mare, nu se cere să fie atât de mare, dar unui prieten i-a plăcut, apoi a spus că îl va tăia în două jumătăți pentru două scânduri finite, îl testează deocamdată, deoarece încă nu s-a hotărât puterea motoarelor.

Aceste calorifere au fost toate scoase din sursele de alimentare, am acumulat o mulțime de ele, iar oamenii poartă și poartă totul. Dezvoltare - I. Tsaplin. Asamblarea și testarea circuitului - Igoran.

Discutați articolul CONTROLLER ROTAR PANOUL SOLAR

În zilele noastre, mulți oameni trec la felinare solare pentru grădină, de exemplu, sau la un încărcător de telefon. După cum toată lumea știe și înțelege, o astfel de încărcare funcționează din energia solară primită în timpul zilei. Cu toate acestea, lumina nu stă nemișcată toată ziua și, prin urmare, prin crearea unui dispozitiv rotativ pentru o baterie solară cu propriile mâini, puteți crește eficiența de încărcare cu aproximativ jumătate, deplasând bateria spre soare pe tot parcursul zilei.

Un tracker pentru panouri solare DIY are câteva avantaje foarte semnificative care merită timpul pentru a-l realiza și instala.

Primul și cel mai important beneficiu este că rotirea celulei solare pe parcursul zilei poate crește eficiența bateriei cu aproximativ jumătate. Acest lucru se realizeaza datorita faptului ca cea mai eficienta functionare a panourilor solare se realizeaza in perioada in care razele din lumina cad perpendicular pe fotocelula.
Al doilea avantaj al dispozitivului este creat sub influența primului. Deoarece bateria îmbunătățește eficiența și produce jumătate din energie, nu este nevoie să instalați baterii permanente suplimentare. În plus, bateria rotativă în sine poate avea o fotocelulă mai mică decât în cazul metodei staționare. Toate acestea economisesc o mulțime de resurse materiale.

Componentele unui tracker

Realizarea propriului rotator de panou solar include aceleași componente ca și produsele fabricate din fabrică.

Lista pieselor necesare pentru a crea un astfel de dispozitiv:

Baza sau cadrul - constă din părți portante, care sunt împărțite în două categorii - mobile și fixe. În unele cazuri, cadrul are o parte mobilă cu o singură axă - orizontală. Cu toate acestea, există modele cu două axe. În astfel de cazuri, sunt necesare actuatoare care controlează axa verticală.
Actuatorul descris anterior trebuie să fie și el inclus în proiectare și să aibă dispozitive nu numai pentru rotație, ci și pentru monitorizarea acestor acțiuni.
Sunt necesare piese care să protejeze dispozitivul de capriciile vremii - furtuni, vânturi puternice, ploaie.
Posibilitate de control de la distanta si acces la dispozitivul rotativ.
Un element care transformă energia.

Dar este de remarcat faptul că asamblarea unui astfel de dispozitiv este uneori mai costisitoare decât cumpărarea unuia gata făcut și, prin urmare, în unele cazuri, este simplificată la piese portante, un actuator și controlul dispozitivului de acționare.

Sisteme electronice de strunjire

Principiul de funcționare

Principiul de funcționare al dispozitivului rotativ este foarte simplu și se bazează pe două părți, dintre care una este mecanică și cealaltă electronică. Partea mecanică a dispozitivului rotativ este responsabilă de rotirea și înclinarea bateriei. Iar partea electronică reglează timpii și unghiurile de înclinare la care funcționează partea mecanică.

Echipamentele electrice utilizate împreună cu panourile solare sunt încărcate de la baterii în sine, ceea ce, într-un fel, economisește și bani la alimentarea electronicelor.

Aspecte pozitive

Dacă vorbim despre avantajele echipamentelor electronice pentru un dispozitiv rotativ, atunci merită remarcat confortul. Comoditatea este că partea electronică a dispozitivului va controla automat procesul de rotire a bateriei.

Acest avantaj nu este singurul, ci este doar un altul din lista celor care au fost enumerate mai devreme. Adică, pe lângă economisirea de bani și creșterea eficienței, electronicele eliberează o persoană de nevoia de a întoarce manual.

Cum să o faci singur

Nu este dificil să creezi un tracker pentru panouri solare cu propriile mâini, deoarece schema de creare a acestuia este simplă. Pentru a crea un circuit de urmărire funcțional cu propriile mâini, trebuie să aveți la dispoziție două fotorezistoare. Pe lângă aceste componente, trebuie să achiziționați și un dispozitiv motor care va roti bateriile.

Acest dispozitiv este conectat folosind un H-bridge. Această metodă de conectare vă va permite să convertiți un curent de până la 500 mA cu o tensiune de 6 până la 15 V. Diagrama de asamblare vă va permite nu numai să înțelegeți cum funcționează un tracker pentru panouri solare, ci și să îl creați singur.

Pentru a configura funcționarea circuitului, trebuie să efectuați următorii pași:

Asigurați-vă că circuitul este alimentat.
Conectați motorul de curent continuu.
Fotocelulele trebuie instalate una lângă alta pentru a obține aceeași cantitate de lumină solară asupra lor.
Este necesar să deșurubați două rezistențe de tăiere. Acest lucru trebuie făcut în sens invers acelor de ceasornic.
Alimentarea cu curent la circuit este pornită. Motorul ar trebui să pornească.
Înșurubam unul dintre trimmerele până se oprește. Să marchem această poziție.
Continuați să înșurubați elementul până când motorul începe să se rotească în direcția opusă. Să notăm și această poziție.
Împărțim spațiul rezultat în secțiuni egale și instalăm un trimmer în mijloc.
Înșurubam un alt trimmer până când motorul începe să zvâcnească puțin.
Returnăm mașina de tuns puțin înapoi și o lăsăm în această poziție.
Pentru a verifica funcționarea corectă, puteți acoperi secțiuni ale bateriei solare și puteți urmări răspunsul circuitului.

Mecanism de rotire a ceasului

Designul mecanismului ceasului este practic destul de simplu. Pentru a crea un astfel de principiu de funcționare, trebuie să luați orice ceas mecanic și să-l conectați la un motor de baterie solară.

Pentru a face motorul să funcționeze, este necesar să instalați un contact mobil pe mâna lungă a unui ceas mecanic. Al doilea fix este fixat la ora douăsprezece. Astfel, la fiecare oră când mâna lungă trece prin douăsprezece ore, contactele se vor închide și motorul va întoarce panoul.

Perioada de timp de o oră a fost aleasă pe baza faptului că în acest timp soarele se mișcă pe cer cu aproximativ 15 grade. Puteți stabili un alt contact fix timp de șase ore. Astfel, tura va avea loc la fiecare jumătate de oră.

Ceas cu apă

Această metodă de control al unui dispozitiv rotativ a fost inventată de un student canadian întreprinzător și este responsabilă de rotirea unei singure axe, cea orizontală.

Principiul de funcționare este, de asemenea, simplu și este următorul:

Bateria solară este instalată în poziția inițială atunci când razele solare lovesc fotocelula perpendicular.
După aceasta, un recipient cu apă este atașat pe o parte, iar un obiect de aceeași greutate ca recipientul cu apă este atașat pe cealaltă parte. Fundul recipientului trebuie să aibă o gaură mică.
Prin ea, apa va curge treptat din recipient, din cauza căreia greutatea va scădea, iar panoul se va înclina încet spre contragreutate. Dimensiunile orificiului pentru container vor trebui determinate experimental.

Această metodă este cea mai simplă. În plus, economisește resurse materiale care altfel ar fi cheltuite pentru achiziționarea unui motor, așa cum este cazul unui mecanism de ceas. În plus, puteți instala singur mecanismul rotativ sub forma unui ceas cu apă, chiar și fără a avea cunoștințe speciale.

Video

Veți învăța cum să faceți un tracker pentru o baterie solară cu propriile mâini în videoclipul nostru.

Sistemul de rotație a bateriei solare conține o carcasă, un arbore tubular cu o flanșă pentru conectarea bateriei solare, o unitate pentru rotația acesteia, colectoare de putere și curent telemetric. Arborele de ieșire este împărțit funcțional într-o flanșă de putere și un arbore cu un colector de curent de putere. Colectorul de curent telemetric este instalat pe arborele său și conectat la arborele de ieșire. Flanșa arborelui de ieșire este instalată în carcasa sistemului de rotație a bateriei solare pe un lagăr suport cu preîncărcare sau comprimare a acestuia prin lagărul suport la carcasa sistemului de rotație a bateriei solare prin arcuri. Fiabilitatea crește, iar greutatea și dimensiunile dispozitivului scad. 1 salariu f-ly, 1 bolnav.

Invenția se referă la tehnologia spațială și poate fi utilizată în proiectarea unui sistem de rotație a rețelei solare (SPSB).

Prezenta invenție este destinată rotirea unei baterii solare (SB) și transferul energiei electrice de la bateriile solare la o navă spațială.

Sistemul de rotație al panoului solar (SPBS) este cunoscut, brevetul SUA nr. 4076191, constând dintr-o carcasă, un arbore cu două flanșe pentru îmbinarea a două aripi de panou solar, o unitate de antrenare și colectoare de curent. Putere, transmisie energie electrica, și telemetric, care transmit comenzi și informații telemetrice, colectoarele de curent sunt amplasate pe arbore, în timp ce unitatea rotește ambele aripi ale SB. Această invenție este luată ca un prototip.

Dezavantajul acestui dispozitiv este prezența unei unități neredundante și, ca urmare, capacitatea de supraviețuire redusă a dispozitivului. Al doilea dezavantaj este proiectarea masivă a arborelui, datorită îndeplinirii cerinței privind rigiditatea necesară la îndoire a arborelui. În plus, un diametru mare a arborelui duce la frecare și uzură crescută a colectoarelor de curent.

Obiectivul tehnic al invenției este de a crește fiabilitatea sistemului, de a reduce greutatea structurii și de a crește funcționalitatea.

Sarcina este realizată prin faptul că într-un SPBS care are o carcasă, o unitate și un arbore, arborele de ieșire al dispozitivului este gol, cu o flanșă de putere la capăt. În acest caz, colectorul de curent de putere este situat pe arborele de ieșire din exterior, iar dispozitivul telemetric este instalat pe propriul arbore. Dispozitivul telemetric de colectare a curentului este conectat la arborele de ieșire al SPBS. Flanșa arborelui de ieșire este montată pe un lagăr suport cu inele plate sau presată pe carcasă prin arcuri. Secțiunea arborelui de ieșire cu colectorul de curent de putere instalat este exclusă din schema de proiectare rigidă și are dimensiuni optime pentru a asigura greutatea minimă și durata de viață necesară a colectorului de curent.

Esenţa invenţiei este ilustrată de desen, în care Fig. 1 prezintă o vedere generală a dispozitivului revendicat cu o secţiune.

Sistemul de rotație a bateriei solare constă dintr-o carcasă 1, o unitate de antrenare 2, un arbore de ieșire 3 montat pe un lagăr suport 4, un colector de curent de putere 6 situat pe arborele de ieșire 3 și un colector de curent telemetric 7 montat pe arborele acestuia. Dispozitivul telemetric de colectare a curentului 7 poate fi instalat în cavitatea internă a arborelui de ieșire 3 sau în exterior și conectat la acesta. Rigiditatea crescută a structurilor se realizează prin apăsarea constantă a arborelui 3 pe carcasa 1 datorită preîncărcării lagărului de susținere sau comprimării prin arcuri cu disc 8. Precizia crescută a poziției axei de rotație a arborelui de ieșire 3 se realizează prin un rulment de sprijin cu inele plate de susținere 9. Roata dințată 10 este montată pe arborele 5 al transmisiei 2. Roata dințată 11 este instalată pe arborele de ieșire 3.

Când SPSB funcționează, antrenamentul 2 transmite rotația la arborele de ieșire 3. Rotația de la antrenare la arborele de ieșire 3 este transmisă de un tren dințat cu roți dințate 10, 11.

Colectorii de curent 6 și 7 transmit energie electrică, comenzi și semnale de la rețeaua solară rotativă către navă spațială atât în timpul rotației, cât și în stare oprită. Presiunea constantă a arborelui de ieșire 3 către carcasa 1 prin rulmentul de susținere 4 este asigurată de arcurile cu disc 8 atât în timpul rotației, cât și când arborele de ieșire se oprește.

Supraviețuirea crescută a navei spațiale este asigurată prin utilizarea unui SPSB pentru fiecare aripă SB. Chiar dacă sistemul de alimentare al unei aripi se defectează, dispozitivul va primi energie electrică de la cealaltă aripă și va asigura funcționarea consumatorilor principali.

Reducerea în greutate a structurii este asigurată de faptul că arborele de ieșire 3 este împărțit funcțional într-o flanșă de putere până la rulmentul de susținere 4 și un arbore colector de curent de putere. Flanșa de putere poate fi amplasată atât în interiorul carcasei SPSB, cât și în exterior, așa cum se arată în Fig. 1. Arborele are dimensiuni mai mici, greutate mai mică și rigiditate crescută la încovoiere datorită închiderii circuitului de putere al structurii direct de la flanșa arborelui de ieșire. la carcasă printr-un rulment de sprijin.

Forța de împingere a lagărului de susținere (sau preîncărcarea rulmentului de susținere în patru puncte) este selectată din următoarea condiție de nedeschidere a îmbinării sub sarcini de funcționare:

P>2·K·M/D, unde

P - forta de tractiune a lagarului suport, Nm;

M - moment încovoietor redus în timpul funcționării normale, N;

Reducerea greutății dispozitivelor de captare a curentului și creșterea duratei de viață a acestora se realizează datorită faptului că secțiunea arborelui cu dispozitivul de colectare a curentului instalat este exclusă din structura rigidă și are dimensiuni optime pentru colectarea curentului. dispozitiv. Un dispozitiv de colectare a curentului telemetric de tip capsulă este instalat pe arborele său, de exemplu, în interiorul arborelui de ieșire sau este conectat extern și are o masă minimă. Durata de viață crescută a colectoarelor de curent se realizează prin posibilitatea implementării acestora cu un diametru minim al inelelor de alunecare și, în consecință, frecare redusă.

Pierderile mai mici prin frecare ale colectoarelor de curent fac posibilă reducerea puterii de antrenare, ceea ce duce la o reducere a greutății părții de antrenare a SPSB.

În prezent, întreprinderea a lansat documentația de proiectare pentru SPSB a designului declarat și a efectuat teste experimentale la sol ale sistemului. Testele au arătat o reducere semnificativă a greutății sistemului, o creștere a duratei de viață, o creștere a caracteristicilor de rigiditate și a fiabilității sistemului.

1. Sistem de rotație a bateriei solare având o carcasă, un arbore tubular cu o flanșă pentru conectarea bateriei solare, un dispozitiv de antrenare pentru rotația acesteia, dispozitive de colectare a puterii și a curentului telemetric, caracterizat prin aceea că arborele de ieșire este împărțit funcțional într-o flanșă de putere și un arbore cu un dispozitiv de colectare a curentului de putere, iar un telemetric dispozitivul de colectare a curentului este instalat pe arborele său și conectat la arborele de ieșire, în timp ce flanșa arborelui de ieșire este instalată în carcasa sistemului de rotație a bateriei solare pe un rulment suport cu preîncărcare. sau preîncărcarea acestuia prin rulmentul de sprijin la carcasa sistemului de rotație a bateriei solare prin arcuri.

2. Dispozitiv conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că forța de preîncărcare sau preîncărcare a lagărului de susținere este selectată din următoarea condiție de nedeschidere a îmbinării sub sarcini de funcționare:
P>2·K·M/D,
unde P este forța de preîncărcare sau de preîncărcare a lagărului de sprijin, Nm;
K - factor de siguranță pentru sarcini externe;
M - moment încovoietor redus în timpul funcționării normale, N;
D - diametrul de lucru al rulmentului de sprijin (prin bile), m.

Brevete similare:

Invenția se referă la echipamentele navelor spațiale (SV) și, în special, la elementele structurale mobile ale navei spațiale care au o legătură electrică cu sistemul de control al navei spațiale, de exemplu baterii solare (SB), antene, capace mobile etc.

Invenția se referă la controlul orientării unei nave spațiale (SV) cu panouri solare (SB) fixate față de corpul navei spațiale. .

Invenția se referă la domeniul tehnologiei spațiale și poate fi utilizată pentru a determina și controla parametrii integrali ai transferului de căldură radiantă a planetei în jurul căreia orbitează nava spațială (SV).

Invenția se referă la tehnologia spațială și poate fi utilizată în proiectarea structurilor la distanță ale navelor spațiale, în principal antene și panouri solare. Strut-ul bateriei solare conține un mecanism cu două brațe, pe cele două verigi comune ale axei cărora este instalat un arc de torsiune cu dispozitive de încărcare. O legătură este instalată pe cadrul rețelei solare, iar cealaltă pe corpul navei spațiale. O tijă cu arc este amplasată perpendicular pe axa pe una dintre verigi pentru fixarea în poziția finală. La capătul tijei cu arc se instalează un culbutor cu posibilitate de rotație, la ambele capete ale cărui lagăre sunt fixate rigid, interacționând cu șanțurile conice ale copiatoarelor, montate rigid pe legătura opusă arcului- tija încărcată. Legăturile mecanismului cu două brațe au orificii pentru un dispozitiv de fixare a poziției inițiale a verigilor, asigurate prin intermediul unei îmbinări filetate. EFECT: fiabilitate crescută în funcționarea lonjeriei și simplificarea procesului de instalare a bateriei solare pe corpul navei spațiale. 13 bolnav.

Invenția se referă la sisteme de alimentare cu energie electrică pentru nave spațiale (SC) care utilizează panouri solare (SB). Metoda constă în determinarea unghiului dat al SB, măsurarea unghiului curent al acestuia și calcularea unghiului calculat din viteza unghiulara SB și timpul de rotație a acestuia. Se determină unghiurile de accelerație (αASG) și frânare (αBRAKE) SB. SB este rotit până când se atinge pragul de eliberare (αOTP ≈ αTORM), când nepotrivirea între unghiurile SB specificate și calculate se oprește. Înainte de a începe controlul, unghiul specificat este reținut și valoarea inițială a unghiului calculat este luată ca valoare de încredere a unghiului curent. Pragul de nepotrivire (αPR) al acestor unghiuri este stabilit pe baza unghiurilor αRAZG și αTORM, precum și a curenților SB minim admisibili și maximi posibili. Cercul senzorului de unghi este împărțit în sectoare discrete egale (DS) de dimensiunea σ în condiția: α ACCELERARE + 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 această perioadăîn patru intervale egale, iar din analiza valorilor măsurate și stocate la aceste intervale se resetează sau se generează un semnal de fiabilitate. În ultimul caz, SB este rotit până când nepotrivirea dintre unghiurile calculate și specificate atinge valoarea αOTP și apoi noua valoare este stocată în unghi dat. Rezultatul tehnic al invenției este de a crește capacitatea de supraviețuire și eficiența sistemului de control al atitudinii SB în cazul defecțiunilor pe termen scurt ale informațiilor primite de la senzorul de unghi SB. 4 bolnavi.

Invenția se referă la sisteme de alimentare cu energie pentru o navă spațială (SC) care utilizează panouri solare (SB). Metoda include determinarea unghiurilor de orientare specificate și curente ale satelitului și a vitezei unghiulare (ωSV) a satelitului. Se calculează și unghiul calculat și, înainte de a începe controlul SB, i se atribuie valoarea unghiului măsurat, care este reținută. Rotiți SB în direcția scăderii nepotrivirii dintre unghiurile date și calculate. Se determină timpii și unghiurile de accelerație (tARG, αARG) și de decelerare (tBREAK, αBREAK) ale sursei de alimentare, precum și unghiul maxim admisibil (αMAX) al abaterii sursei de alimentare, pe baza minimului admisibil și maximului curenții posibili ai sursei de alimentare. La aceste unghiuri, pragul de răspuns (αCP) este setat, când este depășit, se formează nepotrivirea specificată. Acesta din urmă nu este luat în considerare sub pragul de eliberare (αOTP), la atingerea căruia se oprește rotația SB. Unghiul calculat al SB este ajustat într-un sector discret (DS) al cercului de rotație al SB. Mărimea DS depinde de unghiurile αRAZG, αTORM și αCP. În funcție de αCP și ωSB, se setează valoarea prag a timpului de monitorizare a continuității modificărilor informațiilor despre poziția unghiulară a SB. Numărarea acestui timp de control se efectuează dacă unghiul măsurat curent diferă de cel stocat cu mai mult de un DS, iar în caz contrar este oprit. Setați valoarea pragului de timp pentru controlul direcției de rotație a SB în funcție de tRAZG, tBREAK, αMAX, ωSB și de valoarea DC. Acest timp este socotit la timpul de control al continuității zero, dacă semnul discrepanței dintre unghiurile măsurate și stocate ale SB nu corespunde direcției de rotație specificate a SB. În caz contrar, numărătoarea inversă este oprită și timpul de control al direcției de rotație este resetat la zero. În acest caz, în momentul modificării unghiului măsurat curent cu un DS, unghiul calculat este setat la valoarea limitei dintre DS și unghiului stocat i se atribuie o nouă valoare a unghiului măsurat. Dacă timpul de control al continuității sau timpul de control al direcției de rotație depășește valoarea sa de prag, atunci este generat un semnal de defecțiune și controlul SB este oprit. Rezultatul tehnic al invenției este de a crește capacitatea de supraviețuire și eficiența sistemului de control al atitudinii SB. 3 bolnavi.

Invenția se referă la sisteme de alimentare cu energie pentru o navă spațială (SC) care utilizează panouri solare (SB). Metoda include determinarea unui unghi de orientare dat al panoului solar față de Soare din poziția unghiulară măsurată a normalului la suprafața de lucru a panoului solar și calcularea unghiului calculat în raport cu poziția specificată a normalului. Rotiți SB în direcția reducerii nepotrivirii dintre unghiurile date și calculate. Se determină unghiurile de accelerație (αASG) și frânare (αBRAKE) SB. Unghiul calculat este ajustat în momentele în care valorile senzorului de unghi se modifică cu valoarea sectorului discret (DS) de rotație al SB. Pragurile de acționare (αSR) și de eliberare (αOTP) sunt setate, oprind rotația SB dacă discrepanța dintre unghiurile date și actuale începe să crească, dar nu mai mult de αSR. Viteza unghiulară de rotație a SB este setată să fie cu un ordin de mărime mai mare decât viteza unghiulară maximă de rotație a navei spațiale în jurul Pământului, iar valoarea DS este mai mică decât αSR. Setați unghiul de lucru (αRAB) SB din condiția: 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.

Invenția se referă la inginerie electrică, în special la dispozitive pentru generarea de energie electrică prin transformarea radiației luminoase în energie electrică și poate fi utilizată la crearea și producerea de nave spațiale de dimensiuni mici cu baterii solare (SB). Rezultatul tehnic al invenției este: creșterea rezistenței sursei de alimentare la șocuri termice, la efectele sarcinilor mecanice și termomecanice, creșterea capacității de fabricație a designului, creșterea duratei de viață activă a surselor de alimentare pentru nave spațiale, creșterea funcționalității prin extinderea temperaturii. gama de funcționare și optimizarea designului sursei de alimentare, simplificarea sistemului de comutare, care se realizează prin creșterea puterii conexiunii diodelor șunt și a celulelor solare, creșterea reproductibilității procesului de fabricație a panourilor solare pentru nave spațiale prin optimizarea tehnologiei de fabricație de diode shunt și celule solare, precum și magistralele de comutare care conectează celulele solare și diodele shunt, care sunt realizate multistrat. O baterie solară pentru nave spațiale mici conține: panouri cu module cu celule solare (SC) lipite de ele, o diodă de șunt; comutarea autobuzelor care leagă frontul şi reversul o diodă shunt cu o celulă solară, în timp ce dioda shunt este instalată într-un decupaj în colțul celulei solare, în timp ce magistralele de comutare sunt realizate multistrat, constând din folie de molibden, pe ambele părți ale cărora un strat de vanadiu sau titan, se aplică secvenţial un strat de nichel, respectiv un strat de argint. 2 n. si 5 salarii f-ly, 4 ill., 3 tabele.

Invenția se referă la controlul mișcării navelor spațiale (SC) folosind forțele de presiune ale radiației solare distribuite pe zonele de lucru ale SC. Acestea din urmă sunt formate sub formă de fluxuri de picături plate paralele optic transparente. Distanța dintre picăturile de rază R în fiecare flux de-a lungul acestuia (Sx) și în direcția sa frontal-transversală (Sy) este un multiplu. Numărul de fire este. Prin deplasarea fluxurilor unul față de celălalt în direcția deplasării lor la distanță, se formează în număr fluxurile foii de picături. Fiecare dintre aceste fluxuri este deplasat față de cel precedent pe direcția frontal-transversală cu o distanță. Acest lucru creează opacitate în direcția frontal-transversală și transparență în direcția planului perpendicular pe flux. Forța unitară distribuită a presiunii ușoare este reglată prin modificarea razei și a numărului de picături care sosesc în punctul de aplicare a acesteia pe unitatea de timp. Mărimea impactului total este ajustată prin modificarea numărului de jeturi de picurare. Rezultatul tehnic al invenției vizează creșterea eficienței utilizării forțelor de presiune luminii externe distribuite prin reducerea efectului lor perturbator asupra mișcării relative a navei spațiale. 3 ill., 1 filă.

Invenția se referă la controlul mișcării unei nave spațiale (SV), pe care sunt amplasate un radiator emițător de căldură și o baterie solară (SB). Metoda include efectuarea unui zbor de navă spațială pe orbită în jurul unei planete, cu sistemul solar rotindu-se într-o poziție corespunzătoare alinierii normalei la suprafața de lucru a satelitului solar cu direcția către Soare. Este construită orientarea orbitală a navei spațiale, în care planul de rotație SB este paralel cu planul orbital al navei spațiale și SB este situat în raport cu planul orbital din partea Soarelui. Se determină altitudinea orbitei navei spațiale și unghiul dintre direcția către Soare și planul orbitei navei spațiale. Determinați valoarea (β*) a acestui unghi la care durata părții de umbră a virajului este egală cu timpul necesar pentru degajarea căldurii de către radiator pe viraj. Se determină orbitele orbitale la care valoarea curentă a unui unghi dat este mai mare decât β*. La aceste viraje, SB este rotit în jurul axelor transversale și longitudinale de rotație până când sunt îndeplinite condițiile de umbrire a radiatorului SB. În același timp, acestea asigură o abatere minimă a orientării suprafeței de lucru a sistemului solar către Soare. Zborul orbital al navei spațiale se efectuează pe o orbită aproape circulară cu o altitudine care nu depășește o anumită valoare calculată. Rezultatul tehnic al invenției este creșterea eficienței radiatorului prin crearea condițiilor pentru răcirea lui naturală atunci când sistemul solar este umbrit în orice poziție a navei spațiale pe orbită. 3 bolnavi.

Invenția se referă la tehnologia spațială și poate fi utilizată în proiectarea unui sistem de rotație a bateriilor solare