Udsigterne for udvikling af radioastronomi, solenergi, rumkommunikation, udforskning af Jordens overflade og andre planeter er direkte relateret til muligheden for at lancere store strukturer i rummet. I øjeblikket udføres forskning i Rusland og i udlandet med det formål at skabe strukturer af forskellige klasser i rummet med store dimensioner: rumteleskoper og antenner, energi- og videnskabelige platforme, store solpaneler (SB) osv.
Et af de vigtige og hurtigt udviklende områder inden for skabelse af store rumstrukturer er udviklingen af drop-down solpaneler samt antenner installeret på rumfartøjer (SC) til forskellige formål.
Efterhånden som rumfartøjets størrelse og kompleksitet øges, bliver kravet om at placere rumfartøjet under løftefartøjers kåbe en alvorlig designbegrænsning. Dette førte til skabelsen af rumfartøjer med forskellige konfigurationer under transport og i driftstilstand i kredsløb. Rumfartøjet omfatter transformerbare strukturer af forskellige antenner, foldestænger med instrumenter og sensorer installeret på dem, sikkerhedspaneler og andre, som åbner i rummet og antager den form, der er nødvendig for at fungere i kredsløb. Således er moderne rumfartøjer en samling af kroppe forbundet med hinanden på en bestemt måde. Som regel har rumfartøjet en massiv hovedblok, hvortil transformerbare strukturer er fastgjort (fig. B1).
1 - solcellebatteri; 2 - solorienteringssensor; 3 - rundstrålende S-båndsantenne; 4 - C-båndsantenne (diameter 1,46 m); 5 - multi-kanal antenne (faset array antenne emitter); 6 - styret antenne (K-S-bånd enkelt adgang, K-bånd til rum-til-rum kommunikationslinje) (diameter 4,88 m); 7 - retning af kredsløbshastighedsvektoren; 8 - retning til Jorden; 9 - 30-elements S-bånds phased array antenne (multi-kanal kommunikationslinje); 10 - styret K-båndsantenne (space-Earth kommunikationslinje) (diameter 1,98 m); 11 - K-båndsantenne (diameter 1,13 m)
Derfor, for at et moderne rumfartøj kan passe under kåben på et løftefartøj, skal alle transformerbare strukturer lægges på en bestemt måde i en kompakt transportposition. Efter at rumfartøjet er opsendt i en bestemt bane, bliver alle transformerbare strukturer indsat i henhold til et givet program. I det generelle tilfælde kan antallet af stadier til at bringe transformerbare strukturer i arbejdsstilling være ret stort (fig. B2).
1 - indledende konfiguration af elementer før implementering; 2 - afkobling og installation af solpaneler; 3 - fastgørelse af solbatteristænger; 4 - udrulning af space-Earth-kommunikationslinjeantennen; 5 - indsættelse af C-båndsantennen; 6 - rum af den interorbitale slæbebåd IDS; 7 - indsættelse af enkeltadgangsantennestænger og rotation af antenner; 8 - endelig konfiguration efter implementering af alle elementer
Under bevægelsen af elementer af transformerbare strukturer er de fastgjort i en bestemt position, mens bevægelsen udføres både ved hjælp af elektriske drev og på grund af deformationsenergien af forskellige typer fjedre.
Problemet med at skabe monterede systemer til specielle funktionelle formål med dimensioner, der overstiger rumfartøjets dimensioner, kommer ned til udviklingen af foldestrukturer, der opfylder sådanne modstridende krav som minimumsvægt og volumen i den foldede transporttilstand, høj pålidelighed af implementering fra transporttilstand til arbejdsposition og drift i kredsløb, maksimalt arbejdsfladeareal i åben tilstand, stabile ydelsesegenskaber under belastningsforhold. Ydeevnen af sådanne strukturer bestemmes hovedsageligt af, hvor stærke de kræfter, der opstår i dem under åbning, og derfor sikre, at deres pålidelige åbning er forbundet med løsning af komplekse mekaniske problemer.
På trods af betydelige fremskridt i udformningen af sådanne strukturer er opgaven med at sikre jævn og pålidelig åbning af store strukturer og samtidig sikre deres efterfølgende funktion vigtig.
Aktuelle tendenser i udviklingen af rumteknologi dikterer behovet for at skabe rumfartøjer med høj strømforsyning og en forlænget levetid - 15 år eller mere. En stigning i strømforsyningen til et rumfartøj medfører en stigning i det nyttige område af SB-vingen (fig. B3).
Samtidig skal de placeres i nyttelastzonen for eksisterende løfteraketter til rumfartøjer i kredsløb. Under disse forhold er kun én udvej indlysende - at bygge en SB-vinge, hvilket øger antallet af paneler, som foldes til en rationel pakke på stadiet med at sætte rumfartøjet i kredsløb. I jordbaserede eksperimenter er det ikke muligt i tilstrækkelig grad at gengive de faktiske forhold i SB-udrulningsprocessen og derved fuldt ud bekræfte pålideligheden og ydeevnen af indsættelsessystemet. Fejl eller unormal funktion af sikkerhedssystemets afsløringssystem fører næsten altid til nødsituationer. Brugen af matematiske modelleringsmetoder bestemmer kvaliteten væsentligt, reducerer tiden og omkostningerne ved at udvikle folde multi-link SB'er. Dette giver mulighed for detaljeret informationsstøtte gennem hele udviklings-, fremstillings-, eksperimentelle test og drift af SB'en, herunder pålidelighedsanalyse, forudsigelse af fejl og nødsituationer.
Solbatteriets rotationssystem indeholder et hus, en hul aksel med en flange til at forbinde solbatteriet, et drev til dets rotation, effekt og telemetriske strømaftagere. Udgangsakslen er funktionelt opdelt i en kraftflange og en aksel med en strømaftager. Den telemetriske strømaftager er installeret på sin aksel og forbundet til udgangsakslen. Udgangsakselflangen er installeret i huset til solcellebatteriets rotationssystem på et støtteleje med forspænding eller dets kompression gennem støttelejet til huset af solcellebatteriets rotationssystem med fjedre. Pålideligheden øges, og enhedens vægt og dimensioner falder. 1 løn flyve, 1 ill.
Opfindelsen angår rumteknologi og kan anvendes i udformningen af et solar array rotation system (SPSB).
Den foreliggende opfindelse er beregnet til at rotere et solbatteri (SB) og overføre elektrisk energi fra solbatterier til et rumfartøj.
Et velkendt system til roterende solcellebatterier (SPBS), US patent nr. 4076191, består af et hus, en aksel med to flanger til at forbinde to vinger af solcellebatterier, et drev og strømaftagere. Strøm, der transmitterer elektrisk energi og telemetri, sender kommandoer og telemetrisk information, strømaftagere er placeret på akslen, mens drevet drejer begge vinger af SB. Denne opfindelse er taget som en prototype.
Ulempen ved denne enhed er tilstedeværelsen af et ikke-redundant drev og som et resultat reduceret overlevelsesevne af enheden. Den anden ulempe er den massive udformning af akslen på grund af opfyldelsen af kravet til den nødvendige bøjningsstivhed af akslen. Derudover fører en stor akseldiameter til øget friktion og slid på strømaftagere.
Det tekniske formål med opfindelsen er at øge systemets pålidelighed, reducere vægten af strukturen og øge funktionaliteten.
Opgaven opnås ved, at i en SPBS, der har et hus, et drev og en aksel, er enhedens udgangsaksel hul med en kraftflange for enden. I dette tilfælde er strømaftageren placeret på udgangsakslen udenfor, og den telemetriske enhed er installeret på sin egen aksel. Den telemetriske strømopsamlingsenhed er forbundet til udgangsakslen på SPBS. Udgangsakselflangen er monteret på et støtteleje med flade ringe eller presset mod huset af fjedre. Sektionen af udgangsakslen med den installerede strømaftager er udelukket fra det stive design og har dimensioner, der er optimale for at sikre minimal vægt og den nødvendige levetid for strømaftageren.
Essensen af opfindelsen er illustreret på tegningen, hvor fig. 1 viser en generel afbildning af den påberåbte indretning med et snit.
Solcellebatteriets rotationssystem består af et hus 1, et drev 2, en udgangsaksel 3 monteret på et støtteleje 4, en strømaftager 6 placeret på udgangsakslen 3 og en telemetrisk strømaftager 7 monteret på dens aksel. Den telemetriske strømopsamlende indretning 7 kan installeres i det indvendige hulrum af udgangsakslen 3 eller eksternt og forbindes med den. Øget stivhed af strukturerne opnås ved konstant at presse akslen 3 til huset 1 på grund af forspændingen af støttelejet eller kompression af skivefjedre 8. Øget nøjagtighed af positionen af rotationsaksen for udgangsakslen 3 opnås ved at et støtteleje med flade støtteringe 9. Tandhjulet 10 er monteret på akslen 5 af drevet 2. Gearet 11 er monteret på udgangsakslen 3.
Når SPSB er i drift, overfører drev 2 rotation til udgangsaksel 3. Rotation fra drev til udgangsaksel 3 overføres af et tandhjul med gear 10, 11.
Strømaftagere 6 og 7 transmitterer elektrisk energi, kommandoer og signaler fra den roterende solcelle til rumfartøjet både når den roterer og når den er stoppet. Konstant tryk af udgangsakslen 3 til huset 1 gennem støttelejet 4 sikres af tallerkenfjedre 8 både under rotation og når udgangsakslen standser.
Øget overlevelsesevne af rumfartøjet sikres ved brug af en SPSB for hver SB-vinge. Selvom strømforsyningssystemet på en vinge svigter, vil enheden modtage elektrisk energi fra den anden vinge og sikre driften af hovedforbrugerne.
Vægtreduktionen af konstruktionen sikres ved, at udgangsakslen 3 funktionelt er opdelt i en kraftflange frem til understøtningslejet 4 og en kraftstrømkollektoraksel. Kraftflangen kan placeres både inde i SPSB-huset og udenfor, som vist i fig. 1. Akslen har mindre dimensioner, lavere vægt og øget bøjningsstivhed på grund af lukningen af strukturens kraftkredsløb fra udgangsakselflangen direkte til huset gennem støttelejet.
Støttelejets trykkraft (eller forspændingen af støtte-firepunktslejet) vælges fra følgende tilstand, hvor leddet ikke åbnes under driftsbelastninger:
P>2·K·M/D, hvor
P - trykkraft af støttelejet, Nm;
M - reduceret bøjningsmoment under normal drift, N;
Reduktion af vægten af strømopsamlende enheder og forøgelse af deres levetid opnås på grund af det faktum, at sektionen af akslen med den installerede strømopsamlende enhed er udelukket fra den stive struktur og har dimensioner, der er optimale for strømopsamlingen enhed. En telemetrisk strømaftager af kapseltypen er installeret på sin aksel, for eksempel inde i udgangsakslen eller er tilsluttet eksternt og har en minimumsmasse. Den øgede levetid for strømaftagere opnås ved muligheden for at implementere dem med en minimal diameter af glideringe og følgelig reduceret friktion.
Lavere friktionstab på strømaftagere gør det muligt at reducere drivkraften, hvilket fører til en reduktion i vægten af drivdelen af SPSB.
I øjeblikket har virksomheden udgivet designdokumentation til SPSB af det erklærede design og udført jordbaseret eksperimentel test af systemet. Tests har vist en betydelig reduktion i systemets vægt, en stigning i levetiden, en stigning i stivhedsegenskaberne og systemets pålidelighed.
1. Et solcellebatteri rotationssystem med et hus, en hul aksel med en flange til at forbinde solbatteriet, et drev til dets rotation, kraft- og telemetriske strømaftagere, kendetegnet ved, at udgangsakslen er funktionelt opdelt i en kraftflange og en aksel med en strømaftager, og en telemetri, strømopsamleren er installeret på sin aksel og forbundet til udgangsakslen, mens udgangsakselflangen er installeret i huset til solcellebatteriets rotationssystem på et støtteleje med forspænding eller dets Forspænd gennem støttelejet til huset til solcellebatteriets rotationssystem med fjedre.
2. Indretning ifølge krav 1, kendetegnet ved, at forspændings- eller forspændingskraften af støttelejet er valgt fra følgende tilstand med manglende åbning af leddet under driftsbelastninger:
P>2·K·M/D,
hvor P er forspændingen eller forspændingskraften af støttelejet, Nm;
K - sikkerhedsfaktor for eksterne belastninger;
M - reduceret bøjningsmoment under normal drift, N;
D - arbejdsdiameter af støttelejet (med kugler), m.
Lignende patenter:
Opfindelsen angår udstyr til rumfartøjer (SV) og især bevægelige strukturelle elementer af rumfartøjet, der har en elektrisk forbindelse med rumfartøjets styresystem, for eksempel solcellebatterier (SB), antenner, bevægelige dæksler osv.
Opfindelsen angår styring af orienteringen af et rumfartøj (SV) med solpaneler (SB) fastgjort i forhold til rumfartøjets krop. .
Opfindelsen angår området rumteknologi og kan anvendes til at bestemme og styre de integrerede parametre for strålingsvarmeoverførsel af planeten, som rumfartøjet (SV) kredser om.
Opfindelsen angår rumteknologi og kan anvendes til udformning af fjerntliggende strukturer af rumfartøjer, hovedsageligt antenner og solpaneler. Solcellebatteristøtten indeholder en mekanisme med to led, på de to fælles led i aksen, hvis torsionsfjeder er installeret med spændeanordninger. Et led er installeret på rammen af solpanelet, og det andet på rumfartøjets krop. En fjederbelastet stang er placeret vinkelret på aksen på et af leddene til fastgørelse i den endelige position. For enden af den fjederbelastede stang er der monteret en vippearm med mulighed for rotation, ved hvilken rullelejer er stift fastgjort i begge ender, der samvirker med kopimaskinernes koniske riller, stift monteret på leddet modsat fjederen. belastet stang. To-ledsmekanismens led har huller til en anordning til fastgørelse af leddenes begyndelsesposition, fastgjort ved hjælp af en gevindforbindelse. EFFEKT: øget pålidelighed i betjeningen af stiveren og forenkling af processen med at installere solbatteriet på rumfartøjets krop. 13 syg.
Opfindelsen angår strømforsyningssystemer til rumfartøjer (SC), der anvender solpaneler (SB). Metoden består i at bestemme en given vinkel på SB'en, måle dens aktuelle vinkel og beregne den beregnede vinkel ud fra SB'ens vinkelhastighed og tidspunktet for dens rotation. Vinklerne for acceleration (αASG) og bremsning (αBREAK) SB bestemmes. SB'en roteres, indtil udløsningstærsklen er nået (αOTP ≈ αTORM), når misforholdet mellem de specificerede og beregnede SB-vinkler stopper. Før kontrollen startes, huskes den angivne vinkel, og startværdien af den beregnede vinkel tages som den pålidelige værdi af den aktuelle vinkel. Mistilpasningstærsklen (αPR) for disse vinkler er indstillet baseret på vinklerne αRAZG og αTORM, samt de mindst tilladte og maksimalt mulige SB-strømme. Vinkelsensorens cirkel er opdelt i lige store diskrete sektorer (DS) med værdien σ under betingelsen: α ACCELERATION + 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 данный период на четыре равных интервала, и из анализа измеренных и запомненных значений на этих интервалах сбрасывают или формируют сигнал достоверности. В последнем случае вращают СБ до достижения рассогласованием между расчетным и заданным углами значения αОТП и тогда запоминают новое значение заданного угла. Техническим результатом изобретения является повышение живучести и эффективности системы управления ориентацией СБ при кратковременных сбоях информации, поступающей от датчика угла СБ. 4 ил.
Opfindelsen angår strømforsyningssystemer til et rumfartøj (SC), der anvender solpaneler (SB). Fremgangsmåden omfatter bestemmelse af de specificerede og aktuelle orienteringsvinkler for satellitten og satellittens vinkelhastighed (ωSV). Den beregnede vinkel beregnes også, og før man begynder at styre SB'en, tildeles den værdien af den målte vinkel, som huskes. Drej SB'en i retning af at mindske misforholdet mellem de givne og beregnede vinkler. Tiderne og vinklerne for acceleration (tARG, αARG) og deceleration (tBREAK, αBREAK) af strømforsyningen bestemmes, samt den maksimalt tilladte vinkel (αMAX) for strømforsyningens afvigelse, baseret på den mindst tilladte og maksimum. mulige strømme i strømforsyningen. Ved disse vinkler indstilles responstærsklen (αCP), når den overskrides, dannes den specificerede mismatch. Sidstnævnte tages ikke i betragtning under frigivelsestærsklen (αOTP), når den når hvilken rotationen af SB'en stoppes. Den beregnede vinkel for SB'en justeres inden for en diskret sektor (DS) af SB'ens rotationscirkel. Størrelsen af DS afhænger af vinklerne αRAZG, αTORM og αCP. Afhængigt af αCP og ωSB indstilles tærskelværdien for tiden til overvågning af kontinuiteten af ændringer i information om SB'ens vinkelposition. Denne overvågningstid tælles, hvis den aktuelle målte vinkel afviger fra den lagrede vinkel med mere end én DS, og ellers stoppes. Indstil tærskeltiden for styring af SB'ens rotationsretning afhængigt af tRAZG, tBREAK, αMAX, ωSB og værdien af DC. Denne tid tælles ved nul kontinuitetskontroltid, hvis tegnet på uoverensstemmelsen mellem de målte og lagrede vinkler på SB'en ikke svarer til den specificerede rotationsretning på SB'en. Ellers stoppes nedtællingen, og rotationsretningsstyringstiden nulstilles. I dette tilfælde, på tidspunktet for ændring af den aktuelle målte vinkel med en DS, sættes den beregnede vinkel til værdien af grænsen mellem DS, og den lagrede vinkel tildeles en ny værdi af den målte vinkel. Hvis kontinuitetsstyringstiden eller rotationsretningsstyringstiden overstiger dens tærskelværdi, genereres et fejlsignal, og styringen af SB stoppes. Det tekniske resultat af opfindelsen er at øge overlevelsesevnen og effektiviteten af SB-attitudekontrolsystemet. 3 syge.
Opfindelsen angår strømforsyningssystemer til et rumfartøj (SC), der anvender solpaneler (SB). Metoden omfatter bestemmelse af en given orienteringsvinkel for solpanelet til Solen fra normalens målte vinkelposition til solpanelets arbejdsflade og beregning af den beregnede vinkel i forhold til normalens specificerede position. Drej SB'en i retning af at mindske misforholdet mellem de givne og beregnede vinkler. Vinklerne for acceleration (αASG) og bremsning (αBRAKE) SB bestemmes. Den beregnede vinkel justeres i de øjeblikke, hvor vinkelsensorværdierne ændres med værdien af den diskrete sektor (DS) for rotation af SB. Aktivering (αSR) og frigivelsestærskler (αOTP) er indstillet, hvilket stopper rotationen af SB, hvis uoverensstemmelsen mellem de givne og aktuelle vinkler begynder at stige, men ikke mere end αSR. Rotationsvinkelhastigheden for SB er sat til at være en størrelsesorden højere end den maksimale vinkelhastighed for rumfartøjets omdrejning rundt om Jorden, og værdien af DS er mindre end αSR. Indstil arbejdsvinklen (αRAB) SB fra betingelsen: 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.
Opfindelsen angår elektroteknik, især indretninger til generering af elektrisk energi ved at omdanne lysstråling til elektrisk energi, og kan anvendes til fremstilling og produktion af små rumfartøjer med solbatterier (SB). Det tekniske resultat af opfindelsen er: at øge modstanden af strømforsyningen over for termiske stød, over for virkningerne af mekaniske og termomekaniske belastninger, øge designets fremstillingsevne, øge den aktive levetid af rumfartøjers strømforsyninger, øge funktionaliteten ved at udvide temperaturen funktionsområde og optimering af strømforsyningens design, forenkling af omskiftningssystemet, hvilket opnås ved at øge styrken af forbindelsen af shuntdioder og solceller, øge reproducerbarheden af fremstillingsprocessen for rumfartøjssolpaneler ved at optimere fremstillingsteknologien af shuntdioder og solceller, samt koblingsbusser, der forbinder solceller og shuntdioder, som er lavet flerlags. Et solbatteri til små rumfartøjer indeholder: paneler med moduler med solceller (SC'er) limet til dem, en shuntdiode; koblingsskinner, der forbinder shuntdiodens for- og bagside med solcellen, mens shuntdioden monteres i en udskæring i hjørnet af solcellen, mens koblingsskinnerne er lavet i flere lag, bestående af molybdænfolie, på begge sider heraf et lag af henholdsvis vanadium eller titanium, et lag af nikkel og et lag af sølv. 2 n. og 5 løn flyve, 4 ill., 3 borde.
Opfindelsen angår styring af bevægelsen af rumfartøjer (SC) ved anvendelse af solstrålingstrykkræfter fordelt over arbejdsområderne af SC. Sidstnævnte er dannet i form af flade parallelle optisk transparente dråbestrømme. Afstanden mellem dråber med radius R i hver strømning langs den (Sx) og i dens frontal-tværgående retning (Sy) er et multiplum. Antallet af tråde er. Ved at forskyde strømmene i forhold til hinanden i deres bevægelsesretning på afstand, dannes strømmene af dråbearket i antal. Hver af disse strømme er forskudt i forhold til den foregående i frontal-tværgående retning med en afstand. Dette skaber opacitet i frontal-tværgående retning og gennemsigtighed i retningen af planet vinkelret på strømmen. Den enhedsfordelte kraft af let tryk reguleres ved at ændre radius og antallet af dråber, der ankommer til det tidspunkt, hvor det påføres pr. tidsenhed. Størrelsen af den samlede påvirkning justeres ved at ændre antallet af drypdyser. Det tekniske resultat af opfindelsen er rettet mod at øge effektiviteten af at anvende fordelte eksterne lystrykkræfter ved at reducere deres forstyrrende effekt på rumfartøjets relative bevægelse. 3 ill., 1 tab.
Opfindelsen angår styring af bevægelsen af et rumfartøj (SV), hvorpå en varmeudsendende radiator og et solbatteri (SB) er placeret. Metoden omfatter at udføre en rumfartøjsflyvning i kredsløb om en planet, hvor solsystemet drejer til en position, der svarer til normalens justering af satellittens arbejdsflade med retningen mod Solen. Rumfartøjets kredsløbsorientering er konstrueret, hvor SB-rotationsplanet er parallelt med rumfartøjets baneplan, og SB er placeret i forhold til kredsløbsplanet fra siden af Solen. Højden af rumfartøjets kredsløb og vinklen mellem retningen til Solen og planet for rumfartøjets kredsløb bestemmes. Bestem værdien (β*) af denne vinkel, ved hvilken varigheden af skyggedelen af svinget er lig med den nødvendige tid til varmeafgivelse fra radiatoren på svinget. De orbitale baner, hvor den aktuelle værdi af en given vinkel er større end β*, bestemmes. På disse drejninger drejes SB'en rundt om de tværgående og langsgående rotationsakser, indtil betingelserne for skravering af SB-radiatoren er opnået. Samtidig sikrer de minimal afvigelse af orienteringen af solsystemets arbejdsflade mod Solen. Rumfartøjets baneflyvning udføres i en næsten cirkulær bane med en højde på ikke mere end en bestemt beregnet værdi. Det tekniske resultat af opfindelsen er at øge radiatorens effektivitet ved at skabe betingelser for dens naturlige afkøling, når solsystemet er skygget i enhver position af rumfartøjet på banen. 3 syge.
Opfindelsen angår rumteknologi og kan anvendes i udformningen af et solcellebatteri-rotationssystem
En indlysende måde at forbedre effektiviteten af solkraftværker på er at bruge solsporingssystemer i dem. Udviklingen af sporingssystemer med enkel vedligeholdelse vil forbedre landbrugsanlæggenes tekniske og økonomiske ydeevne betydeligt og skabe behagelige arbejds- og levevilkår for mennesker, samtidig med at den økologiske sikkerhed i miljøet sikres. Sporingssystemer kan være med en eller to rotationsakser af solpaneler.
Et solcelleanlæg med et sporingssystem, inklusive en kompakt fotoelektrisk solpositionssensor, bestående af en ramme i form af et lige trekantet prisme, på to sideflader af hvilke fotoceller til sporing af solen er placeret, og på den tredje side er en kommandofotocelle til at dreje modulerne fra vest til øst. I dagtimerne afgiver sporingsfotoceller på kanterne af sensoren kommandosignaler til styreenheden for solcellemodulets azimutrotationsdrev, som roterer i solens retning ved hjælp af en aksel. Ulempen ved installationen er den utilstrækkelige nøjagtighed af sporing af solen.
Solcelleanlægget indeholder et solcellebatteri med et biaksialt orienteringssystem til solen, hvorpå fotoelektriske moduler indeholdende lineære fotodetektorer placeret i brændpunkterne af cylindriske Fresnel-linser er installeret som solsporingssensorer. Signaler fra fotodetektorer, ved hjælp af en mikroprocessor, styrer drevene i solbatteriets azimut- og zenithalorienteringssystem.
Ulempen ved denne installation er den utilstrækkelige nøjagtighed af sporing af solen, såvel som det faktum, at sporingssensorerne optager en del af det aktive område af solbatteriet.
Hovedmålet med udviklingen er at forbedre nøjagtigheden af solsporingssensoren til biaksiale solpanelorienteringssystemer ved enhver position af solen på himlen i løbet af året.
Ovenstående tekniske resultat opnås ved, at der i den foreslåede solsporingssensor er et biaksialtm, der indeholder en blok af strålemodtagende celler installeret på en fast platform, som er lavet i form af omvendte kegler med uigennemsigtige vægge og monteret på de smalle ender af keglerne af fotoelektriske celler. I dette tilfælde er de strålemodtagende celler tæt installeret på platformen med dannelse af en solid vinkel på 160° og indrammet af en gennemsigtig kugle monteret på platformen, som er installeret med en hældning til vandret i en vinkel svarende til sensorens geografiske breddegrad.
Sporingssensoren er installeret på en stationær platform, hvoraf den normale 6 (fig. 1) er rettet mod syd. Hældningsvinklen af stedet til den vandrette base svarer til den geografiske breddegrad af området ved siden af solbatteriet, placeret på et mekanisk solorienteringssystem, der indeholder zenithal- og azimutrotationsdrev ved hjælp af stepgearmotorer. Solar batteridrevene styres af en mikroprocessor, der modtager elektriske impulser fra sensorcellernes fotoelektriske elementer. Mikroprocessoren indeholder information om den geografiske breddegrad af placeringen af solbatteriet, et elektronisk ur udstyret med en kalender, hvis signaler aktiverer gearmotorerne for den zenitale og azimutale rotation af solbatteriet i overensstemmelse med bevægelsesligningen af solen på himlen. I dette tilfælde sammenlignes værdierne af solbatteriets opnåede rotationsvinkler baseret på signalerne fra sensorcellernes fotoelektriske elementer med værdierne opnået fra ligningen for solens bevægelse ved strømmen tid.
Essensen af sensordesignet er illustreret i fig. 1, 2, 3 og 4. I fig. 1 og 3 viser det generelle diagram af sensoren. I fig. Figur 2 viser et billede fra oven af en transparent kugle og strålemodtagende celler. I fig. Figur 4 viser et diagram af en sådan celle.
Solsporingssensoren til et biaksialt solpanelorienteringssystem indeholder en platform 1 fastgjort til en vandret base 5 i en vinkel lig med områdets breddegrad. En gennemsigtig halvkugle 2 med en radius r er fastgjort til platformen 1. I hele det indre rum af kuglen 2 er strålemodtagende celler 3 tæt fikserede, som har form som en omvendt kegle med uigennemsigtige vægge 7, der vender mod indervæggen af den transparente kugle 2 med en diameter φ og en diameter d 2 til site 1. Højden af kegle 3 er lig med afstanden h fra kuglens 2 indervæg til overfladen af platformen 1. I den nedre del af keglen 3 i en afstand på 5d1 fra den øvre kant af keglen 3 er der et fotoelektrisk element 4, hvorfra det elektriske signal overføres til mikroprocessorsystemet til styring af rotationen af solbatteriakserne (ikke vist i fig. 1). Afstanden 5d1 er valgt på en sådan måde, at solens stråle 8 er nøjagtigt opfanget på det fotoelektriske element 4, begrænset af de uigennemsigtige vægge 7 af keglen 3.
Solsporingssensoren fungerer som følger. Solens stråler 8 trænger gennem den gennemsigtige kugle 2, det indre rum af keglen 3 og falder på det fotovoltaiske element 4, hvilket forårsager en elektrisk strøm, som analyseres af mikroprocessoren og overføres til trinmotorgearet på solbatteriet orienteringssystem (ikke vist på figuren). Når solen bevæger sig hen over himlen, tænder dens stråler 8 gradvist de fotoelektriske elementer 3 og bidrager til den præcise og jævne regulering af solbatteriets rotation langs azimut- og zenitalakserne.
Laboratorietest af sensorcellelayoutet ved hjælp af en solstrålingssimulator viste acceptable resultater af afskæring af lysstrømmen for de accepterede værdier d 1 , d 2 og 5 d x.
Solsporingssensoren i et biaksialt sindeholder strålemodtagende celler lavet i form af omvendte kegler, tæt installeret på stedet for at danne en solid vinkel på 160° og indrammet af en gennemsigtig kugle, hvilket muliggør mere nøjagtig orientering af solpaneler og derved modtage den største mængde elektricitet fra dem.
Ejere af patent RU 2322373:
Opfindelserne vedrører strømforsyning af rumfartøjer (SC) ved hjælp af solpaneler (SB). Den foreslåede metode indebærer at rotere solpanelerne til en arbejdsposition svarende til normalens tilpasning til deres belyste overflade med planet dannet af solpanelernes rotationsakse og retningen til Solen. Samtidig måles fluxtæthederne af elektromagnetisk solstråling og højenergipartikler, hvilket bestemmer tidspunkterne for begyndelsen af solaktivitet og ankomsten af disse partikler på rumfartøjets overflade. Derudover bestemmes tidspunkterne for fremkomsten af forstadier til den negative indvirkning af strømmene af disse partikler på rumfartøjet. På disse tidspunkter oplades rumfartøjets batterier ombord til det maksimale niveau. Når partikelfluxtætheder overstiger tærskelværdierne, udsættes solpanelpaneler i en vinkel mellem den specificerede normal og retningen til solen, svarende til det minimale påvirkningsområde af partikelflux på overfladen af solpaneler. Manglen på elektricitet om bord på rumfartøjet dækkes ved at aflade batterierne. Når det mindst tilladte ladeniveau for disse batterier er nået, afbrydes de fra belastningen. Efter at partiklernes indvirkning på rumfartøjet er afsluttet, sættes SB-panelerne tilbage til deres arbejdsposition. Det foreslåede kontrolsystem inkluderer de nødvendige blokke og forbindelser mellem dem for at udføre de ovenfor beskrevne operationer. Desuden inkluderer den en blok til bestemmelse af den nødvendige strøm fra solsystemet, en blok til bestemmelse af tidspunkterne for udseendet af signaler om den negative påvirkning af højenergipartikler på rumfartøjet og en blok til indstilling af det tilladte ladningsniveau for batterierne. Det tekniske resultat af opfindelserne er at svække den negative påvirkning af partikelstrømme med høj energi på solpanelets arbejdsflade ved at maksimere vinklen af den "beskyttende" drejning af solpanelet fra retningen af disse strømme fra Solen. 2 n.p. flyve, 1 ill.
Opfindelsen angår området for rumteknologi, nemlig strømforsyningssystemer (SES) for rumfartøjer (SC), og kan anvendes til at styre positionen af deres solpaneler (SB).
Der er en kendt metode til at styre positionen af SB-paneler, der er vedtaget som en analog (se, s. 190-194). Essensen af metoden er som følger. SB-panelerne er orienteret på en sådan måde, at vinklen mellem normalen til deres oplyste arbejdsflade og retningen mod solen er en minimumsværdi, som sikrer den maksimale strøm af elektricitet fra SB'en.
For at sikre høj effektivitet af solsystemet er de fleste rumfartøjer udstyret med et system til deres automatiske orientering mod Solen. Et sådant system omfatter solsensorer, logikkonverteringsenheder og elektriske drev, der styrer solsystemets position.
Ulempen ved denne metode og rumfartøjets SB positionskontrolsystem er, at deres handlinger ikke giver beskyttelse mod den negative påvirkning af miljøfaktorer (EFF) på SB-panelernes arbejdsflader, såsom for eksempel beskyttelse mod gasser, der slipper ud fra opererer jetmotorer (RE ) rumfartøjer (se, s. 311-312; , s. 2-27), og flux af protoner og elektroner med høj energi fra kosmiske stråler fra solens elektromagnetiske stråling (EMR) i perioder med høj solenergi. aktivitet (se s. 323; s. 31, 33).
Den nærmeste analog, vedtaget som en prototype, er metoden til at kontrollere satellitsatellittens position, beskrevet i. Essensen af metoden er som følger.
SB-panelerne drejes til en arbejdsposition, der sikrer, at rumfartøjet forsynes med elektricitet, svarende til normalens justering af dens oplyste arbejdsflade med det plan, der dannes af SB-panelernes rotationsakse og retningen til Solen. Dernæst bestemmes tidspunktet for begyndelsen af den negative påvirkning af FVS på SB'ens arbejdsflade, og SB-panelerne roteres indtil det tidspunkt, hvor påvirkningen af de specificerede faktorer begynder, og SB-panelerne returneres til deres arbejdsstilling efter afslutningen af den specificerede påvirkning. For at gøre dette måles tætheden af den aktuelle flux af elektromagnetisk solstråling, og baseret på de målte værdier bestemmes tidspunktet for begyndelsen af solaktiviteten og tidspunktet, hvor partikler når høje energiniveauer på rumfartøjets overflade bestemmes. På et bestemt tidspunkt måles fluxtætheden af højenergipartikler - protoner og elektroner - og de målte værdier sammenlignes med tærskelværdier. Hvis de målte værdier overstiger tærskelværdierne for proton- og elektronflux, roteres solpanelerne i vinklen mellem normalen til deres oplyste arbejdsflade og retningen til solen α s_min, svarende til minimumsarealet på indflydelse af højenergipartikelstrømme på solpanelets overflade, bestemt af forholdet:
α s min =arccos(I n /I m),
hvor I n - belastningsstrøm fra rumfartøjsforbrugere;
I m - maksimal strøm genereret, når solpanelernes oplyste arbejdsflade er orienteret vinkelret på solens stråler,
i dette tilfælde tages tidspunktet, hvor de målte værdier overstiger den øvre tærskelværdi for fluxtætheden af de specificerede højenergipartikler, og tidspunktet, hvor SB-panelerne begynder at vende tilbage til deres arbejdsposition, være det tidspunkt, hvor fluxtætheden af højenergipartikler bliver lavere end den øvre grænseværdi.
SB'er i ISS SES-systemet er de vigtigste kilder til elektricitet og sikrer driften af dets forbrugere om bord, herunder genopladningsbatterier (AB), som er sekundære kilder til elektricitet om bord på ISS (se). Ved at dreje SB'en reduceres området for beskadigelse af SB'ens arbejdsflader af FVS-flowet. Det er ikke muligt helt at placere SB-panelerne langs det skadelige FWS flow, pga det er nødvendigt at forsyne rumfartøjet og dets batterier med elektricitet genereret af solenergisystemet, - baseret på dette reduceres det område, der påvirkes af solenergipanelerne af strømmen af højenergipartikler til et minimum ved at dreje solenergien system i en vinkel α s min, nødvendigt og tilstrækkeligt til at forsyne de ombordværende forbrugere med energi.
Baseret på den nødvendige tilstrækkelighed til driften af rumfartøjets indbyggede systemer bør belastningen fra forbrugerne I n ikke overstige den aktuelle strøm I. Da den nuværende strøm I fra SB bestemmes af udtrykket (se, s. 109)
hvor I m er den maksimale strøm, der genereres, når den oplyste arbejdsflade på solpaneler er orienteret vinkelret på solens stråler;
α er strømvinklen mellem normalen til solsystemets arbejdsflade og retningen til Solen,
så bør den aktuelle vinkel α ikke overstige værdien α s min, beregnet ved formlen:
SB-positionskontrolsystemet til implementering af denne metode, vedtaget som en prototype, er beskrevet i og indeholder en SB, på hvis stive substrat der er fire fotovoltaiske batterier (BF 1, BF 2, BF 3, BF 4), en SB rotationsanordning (UPSB); amplifikations-konverterende anordning (ACD); styreenhed til SB-orientering mod solen (BUOSBS); blok til at dreje SB'en til en given position (BRSBZP); to strømregulatorer (PT 1, PT 2), AB-enhed (BAB); oplader til batteri (ZRU AB); enhed til generering af kommandoer til batteriopladning (BFKZ AB); belastningsstrømsensor (LCS); strømforsyningssystem kontrolenhed (BUSSER); strømforsyning bus (SE); enhed til måling af tætheden af den aktuelle solenergi-EMR-flux (BIPEMI); Solar Activity Detection Unit (BOSA); blok til bestemmelse af partiklernes indvirkningstid på rumfartøjet (BOMVVCH); enhed til måling af tætheden af højenergipartikelflux (HIPPCHVE); blok til at bestemme tidspunktet for start af SB-styring baseret på belastningsstrømme (BOMVUSBTNZ); SB styreenhed til belastningsstrømme (BUSBTNZ). I dette tilfælde er SB'en via sin første udgang, der kombinerer udgangene fra BF 1 og BF 4, forbundet til den første indgang på UPSB, og gennem den anden udgang, der kombinerer udgangene fra BF 2 og BF 3, er forbundet til den anden indgang på UPSB. Udgangene på BUOSBS og BRSBZP er forbundet med henholdsvis den første og anden indgang på UPU'en, hvis udgang igen er forbundet med den tredje indgang på UPSB. Den første og anden udgang på UPSB er forbundet med henholdsvis indgangene PT 1 og PT 2, og udgangene PT 1 og PT 2 er forbundet til SE. BAB'en er forbundet til ShE'en ved dens indgang gennem det lukkede AB-koblingsudstyr. I dette tilfælde er AB-koblingsudstyret forbundet med dets første indgang til den specificerede bus, og ulykkesudgangen er forbundet til AB-koblingsanlæggets anden indgang, hvis indgang igen er forbundet med ShE. BAB'en med dens udgang er forbundet til den første indgang på BFKZ AB'en, og den første udgang på BUSENE er forbundet til den anden indgang på den specificerede blok. Udgangen på BFKZ AB er forbundet til den tredje indgang på ZRU AB. Den anden og tredje udgang på BUSES er forbundet med henholdsvis den første indgang på BUOSBS og BRSBZP. Den tredje udgang på UPSB er forbundet til den anden indgang på BUOSBS og BRSBZP. BIPEMI-udgangen er forbundet til BOSA-indgangen, hvis første udgang igen er forbundet med BOMVVCH-indgangen. Udgangene på BOMVVCH og BIPPCHVE er forbundet til henholdsvis den første og anden indgang på BOMVUSBTNZ-blokken, og indgangen på BIPPCHVE er forbundet til den anden udgang på BOSA. Udgangen på BOMVUSBTNZ er forbundet til indgangen på BUSES. BUSES med sin fjerde udgang er forbundet til den første indgang på BUSBTNZ, og den anden udgang på DTN er forbundet til den anden indgang på BUSBTNZ. Udgangen på BUSBTNZ er forbundet til den tredje indgang på UPU'en. Derudover er den tredje udgang på UPSB forbundet til den tredje indgang på BUSBTNZ.
I rumfartøjets strømforsyningstilstand fungerer systemet som følger.
UPSB tjener til transittransmission af elektricitet fra SB til PT 1 og PT 2. Spændingsstabilisering på SES strømforsyningsbussen udføres af en af RT'erne. Samtidig er den anden RT i en tilstand med lukkede effekttransistorer. I dette tilfælde fungerer SB-generatorer i kortslutningstilstand. Når belastningseffekten bliver større end tilslutningseffekten for solenergigeneratorerne, skifter en anden RT til spændingsstabiliseringstilstanden, og energien fra de ubrugte generatorer tilføres solenergianlæggets strømforsyningsbus. I visse perioder, hvor belastningseffekten kan overstige batteriets effekt, kompenserer batterikoblingsudstyret på grund af afladningen af batterienheden for mangel på elektricitet om bord på rumfartøjet. Til disse formål fungerer batteriafladningsregulatoren som batteriafladningsregulator.
Udover den specificerede regulator indeholder batteriopladeren også en batteriladeregulator. Laderegulatoren begrænser batteriets ladestrøm på niveauet (Icl ±1)A, hvor Icl er den nominelle ladestrøm, i tilfælde af overskud af batteriet og stabiliserer spændingen på SES-bussen ved at regulere batteriets ladestrøm, når batteriets strøm er utilstrækkelig til at levere strøm til batteriets ladestrøm (I nc ±1)A. For at udføre de specificerede opladnings-afladningscyklusser i batterikoblingsanlægget anvendes information fra DTN. Samtidig er DVT'en forbundet til SES'en på en sådan måde, at den måler belastningsstrømmen ikke kun fra indbyggede forbrugere, men også tager højde for batteriets ladestrøm. Ladningen af BAB'en udføres af ZRU AB gennem BFKZ AB.
Samtidig med drift i rumfartøjets strømforsyningstilstand løser systemet problemet med at kontrollere positionen af planeterne på solpanelerne.
På kommando fra BUSSERNE styrer BUSBS-blokken solsystemets orientering mod Solen. BUOSBS kan implementeres på basis af rumfartøjets bevægelses- og navigationskontrolsystem (VCS) (se). I dette tilfælde er inputinformationen for satellitkontrolalgoritmen: positionen af enhedsretningsvektoren til Solen i forhold til de koordinatakser, der er knyttet til rumfartøjet, bestemt af algoritmerne for fartøjets kinematiske kontur; positionen af SB i forhold til rumfartøjets krop, opnået i form af aktuelle målte værdier af vinklen α fra vinkelsensorer (AS) installeret på UPSB. I dette tilfælde måles værdien af α altid fra den aktuelle normal til SB'ens arbejdsflade (dvs. når SB'en er orienteret mod Solen, er α minimal). Udgangsinformationen fra styrealgoritmen er kommandoer til at rotere SB'en i forhold til aksen for UPSB'ens udgangsaksel og kommandoer til at stoppe rotation. UPSB-fjernbetjeninger giver diskrete signaler om sikkerhedssystemets position. Den diskrete størrelse bestemmer nøjagtigheden af satellittens orientering.
I den normale tilstand af rumfartøjsorientering, når retningen af Solens bevægelse i forhold til rumfartøjets forbundne akser er uændret, sættes SB i forhold til retningen til Solen med en fremrykning i retningen af Solens bevægelse med en vinkel svarende til flere diskreter af fjernbetjeningen. Så forbliver batteriet i denne position, indtil Solen, på grund af rumfartøjets bevægelse i kredsløb, "bevæger sig fremad" i forhold til SB i den passende vinkel. Herefter genoptages rotationscyklussen.
BRSBZP styrer SB'en ved hjælp af BUSSER i henhold til programindstillinger. SB-kontrolalgoritmen baseret på softwareindstillinger giver dig mulighed for at installere batteriet i enhver specificeret position. For at gøre dette udsendes der indledningsvis et signal til BUOSBS'en om at sætte SB'en til sin oprindelige position. Derefter udføres den nødvendige drejning gennem vinklen α z ved hjælp af BUSBZP. Samtidig bruges information fra UPSB-fjernbetjeningen til at styre rotationsvinklen i BRSBZP.
UPU spiller rollen som en grænseflade mellem BUOSBS, BRSBZP, BUSBTNZ og UPSB.
BIPEMI måler løbende strømstrømmene af elektromagnetisk solstråling (EMR) i henhold til solaktivitetsindekset F10.7 og sender dem til BOSA. I BOSA, ved at sammenligne aktuelle værdier med specificerede tærskelværdier, bestemmes begyndelsen af solaktivitet. Ifølge kommandoen, der kommer fra den første udgang af BOSA til input fra BOMVHF, bestemmes i den angivne sidste blok tidspunktet for den mulige begyndelse af påvirkningen af højenergipartikler på rumfartøjet. Fra den anden udgang af BOSA'en gennem input af BIPPCHVE'en udsendes en kommando for at begynde at måle fluxtætheden af højenergipartikler. Information om tidspunktet for den mulige start af partiklernes indvirkning på rumfartøjet transmitteres fra outputtet fra BOMVVCH til BOMVUSBTNZ gennem dets første input. Den målte værdi af fluxtætheden af højenergipartikler fra BIPPCHVE transmitteres til den anden indgang på BOMVUSBTNZ.
I BOMVUSBTNZ udføres den faktiske vurdering af den negative påvirkning af FVS ved at sammenligne den aktuelle målte værdi af påvirkningskarakteristikken med tærskelværdier, startende fra tidspunktet bestemt af BOMVUSBTNZ. En nødvendig betingelse for at modtage en kommando ved BOMVUSBTNZ-udgangen er tilstedeværelsen af to signaler - fra BOMVVCH- og BIPPCHVE-udgangene. Ved udgangen af BOMVUSBTNZ genereres kommandoen "start kontrol af strømforsyningen baseret på belastningsstrømme", som sendes til BUSSERNE.
Når BOMVUSBTNZ udsteder en kommando til BUSES, har kommandoen modtaget fra BOMVUSBTNZ en højere prioritet end kommandoerne til at aktivere BUOSBS og BRSBZP. Derfor, efter at have modtaget den specificerede kommando, afbryder BUSES lavere prioritetsblokke fra UPSB-styring og forbinder BUSBTNZ.
Efter at kommandoen fra BOMVUSBTNZ er nulstillet ved BUSES-indgangen, genopbygger sidstnævnte logikken i sin operation. Afhængigt af rumfartøjets flyveprogram, der udføres, gives prioritet til SB-kontrol til en af BUOSBS- eller BRSBZP-blokkene.
BUSBTNZ bestemmer vinklen α s_min ved hjælp af udtryk (2). For at beregne den specificerede vinkel bruges de målte værdier af I n opnået fra DTN. Derudover modtager den specificerede blok fra UPSB-fjernbetjeningen information om den aktuelle værdi af SB-rotationsvinklen α. Efter at have bestemt værdien af vinklen α s_min, sammenligner algoritmen indlejret i BUSBTNZ den med den aktuelle værdi af vinklen α, beregner mistilpasningsvinklen mellem α og α s_min og det nødvendige antal styreimpulser for at aktivere styredrevet SB. Styreimpulser sendes til styreenheden. Efter konvertering og forstærkning af de angivne impulser i UPU'en går de ind i UPS'ens indgang og sætter drevet i gang.
Metoden og systemet til dens implementering, vedtaget som en prototype, har en betydelig ulempe - de giver ikke fuldstændig beskyttelse af solpanelets overflade mod de negative virkninger af højenergipartikelstrømme og tillader samtidig ikke brug af yderligere muligheder for at reducere denne negative påvirkning ved at udføre særlige operationer til klargøring af solpaneler Rumfartøjer til at operere under forhold med den negative påvirkning af højenergipartikelstrømme på rumfartøjet.
Udfordringen for den foreslåede metode og system til implementering er at reducere den negative påvirkning af højenergipartikelstrømme på SB-overfladen. For at gøre dette, ved at udføre specielle forberedende operationer i rumfartøjet SES og kontrollere SB, er det hensigten at reducere området af SB, som er negativt påvirket af strømmen af disse partikler.
Det tekniske resultat opnås ved, at man i metoden til at styre positionen af et rumfartøjs solpaneler, herunder at vende solpanelerne til en arbejdsstilling, sikre rumfartøjets forsyning med elektricitet svarende til justeringen af normalen til dens oplyste arbejdsflade med det plan, der dannes af solpanelernes rotationsakse og retningen til Solen, måling af tætheden af den aktuelle flux af elektromagnetisk solstråling, bestemmelse af tidspunktet for, hvornår solaktiviteten begynder, bestemmelse af tidspunkt i tiden, hvor højenergipartikler når overfladen af rumfartøjet, måling af fluxtætheden af højenergipartikler, sammenligning af de målte værdier af fluxtætheden af højenergipartikler med tærskelværdier, reversering af solpaneler batterier med vinklen mellem normalen til deres oplyste arbejdsflade og retningen til Solen, svarende til det minimale påvirkningsområde af højenergipartikelflux på overfladen af solpaneler og samtidig forsyne rumfartøjet med elektricitet, ved det øjeblik, hvor de målte værdier af højenergipartikelfluxtætheden overstiger tærskelværdierne, og panelets solpaneler vender tilbage til driftspositionen på det tidspunkt, hvor tætheden af højenergipartikelfluxen kommer under tærskelværdierne, bestemme desuden tidspunkterne for forekomsten af forstadier af den negative indvirkning af højenergipartikelflux på rumfartøjet, på tidspunktet for forekomsten af forstadierne for den negative indvirkning af højenergipartikelflux på rumfartøjet Enheden oplader batterierne af rumfartøjets strømforsyningssystem til det maksimale ladningsniveau, hvis de målte værdier af fluxtætheden af højenergipartikler overstiger tærskelværdierne sammenlignet med dem, roteres solpanelerne indtil vinklen mellem normalen til deres; oplyst arbejdsflade og retningen til Solen nås α s_min_AB, svarende til det minimale påvirkningsområde af højenergipartikelstrømme på overfladen af solpaneler, samtidig med at rumfartøjet forsynes med elektricitet fra solenergi og genopladelige batterier af kraften forsyningssystem, bestemt af forholdet:
α s_min_AB =arccos(max(0,In -IAB )/Im),
hvor I n er belastningsstrømmen fra rumfartøjets forbrugere,
I m - maksimal strøm genereret, når den oplyste arbejdsflade på solpaneler er orienteret vinkelret på solens stråler,
I AB - strøm tilladt afladningsstrøm for batterier,
og den resulterende mangel på elektricitet om bord på rumfartøjet kompenseres ved at aflade batterierne, mens batteriernes ladeniveau overvåges og, når den mindst tilladte værdi af batteriernes ladeniveau er nået, den aktuelle værdi af den tilladte afladningsstrøm på batterierne nulstilles, og batterierne er frakoblet den eksterne belastning.
Derudover løses problemet ved, at i systemet til styring af positionen af rumfartøjets solpaneler, som inkluderer et solcellebatteri med fire solcellebatterier installeret på det, en enhed til at rotere solpanelerne, en forstærker- konverteringsenhed, en kontrolenhed til orientering af solpanelerne mod Solen, en blok der drejer solpaneler til en given position, to strømregulatorer, en batteripakke, en batterioplader, en kommandogenereringsenhed til opladning af batterier, en belastningsstrøm sensor, en styreenhed for strømforsyningssystem, en strømforsyningsbus, en enhed til måling af tætheden af den aktuelle flux af elektromagnetisk solstråling, en blok til bestemmelse af solaktivitet, en blok til bestemmelse af tidspunktet for partiklernes indvirkning på et rumfartøj, en blok til måling af fluxtætheden af højenergipartikler, en blok til at bestemme tidspunktet for begyndelsen af styring af solcellebatterier ved hjælp af belastningsstrømme, en blok til styring af solbatterier ved belastningsstrømme, mens solenergien batteriet er gennem sin første udgang, der kombinerer udgangene fra to fotovoltaiske batterier, forbundet til den første indgang på solpanelrotationsenheden, og gennem den anden udgang, der kombinerer udgangene fra to andre fotovoltaiske batterier, er den forbundet til den anden indgang på solpanelrotationsanordningen, og udgangene fra solpmod Solen og drejning af solpanelerne til en given position er forbundet henholdsvis til den første og anden indgang på forstærknings-konverteringsenheden, hvis udgang på sin side er forbundet til den tredje indgang på solpanelrotationsanordningen, er den første og anden udgang på solpanelrotationsanordningen forbundet til henholdsvis indgangene på den første og anden regulatorstrøm og udgangene af strømmen regulatorer er forbundet til rumfartøjets strømforsyningsbus, batterienheden med sin indgang gennem batteriopladeren er forbundet til strømforsyningsbussen, mens batteriopladeren er forbundet med sin første indgang til den specificerede bus, og til den anden indgang på opladerenheden til batterier, en belastningsstrømsensor er tilsluttet, som igen er forbundet til strømforsyningsbussen, batterienheden er forbundet med sin udgang til den første indgang på enheden for at generere kommandoer til opladning batterier, og den første udgang på strømforsyningssystemets kontrolenhed er forbundet til den anden indgang på den specificerede enhed, udgangen af enheden til generering af kommandoer til opladning af batterier er forbundet til den tredje indgang på batteriopladeren, den anden og tredje udgange fra strømforsyningssystemets styreenhed er forbundet til de første indgange på kontrolenhederne til orientering af solpaneler mod solen og rotation af solpaneler til en given position, den tredje udgang på enhedens rotation af solpaneler er forbundet til de andre indgange på styreenheder til orientering af solpaneler mod solen og rotation af solpaneler til en given position, er udgangen af blokken til måling af tætheden af den aktuelle flux af solcelleelektromagnetisk stråling forbundet med indgangen på blok til bestemmelse af solaktivitet, hvis første output igen er forbundet med blokkens input til bestemmelse af tidspunktet for partiklernes indvirkning på rumfartøjet, udgangene fra blokken til bestemmelse af tidspunktet for indvirkningen af partikler på rumfartøjet og blokken til måling af fluxtætheden af højenergipartikler er forbundet til henholdsvis den første og anden indgang af blokken for at bestemme tidspunktet for starten af styring af solpaneler ved belastning strømme, og blokkens input til måling af fluxtætheden af højenergipartikler er forbundet med blokkens anden udgang til bestemmelse af solaktivitet, udgangen af blokken til at bestemme tidspunktet for, hvornår solpaneler begynder at blive styret ved belastningsstrømme er forbundet til indgangen på strømforsyningssystemets kontrolblok, hvis fjerde udgang igen er forbundet med den første indgang på blokstyringen af solpaneler ved hjælp af belastningsstrømme, hvis tredje indgang og udgang er forbundet til den tredje udgang på solpanelrotationsanordningen og den tredje indgang på forstærker-konverteringsanordningen, henholdsvis en blok til bestemmelse af den nødvendige strøm fra solpaneler, en blok til bestemmelse af tidspunkterne for tid for den negative påvirkning af høj -energipartikler på et rumfartøj og en enhed til indstilling af tilladte værdier for batteriladningsniveauet, mens den første og anden indgang og udgang på enheden til bestemmelse af den nødvendige strøm fra solpaneler er forbundet til henholdsvis den anden udgang på belastningsstrømsensoren, den anden udgang på batteriopladeren og den anden indgang på solcellebatterikontrolenheden ved belastningsstrømme, udgangene fra enheden til måling af fluxtætheden af højenergipartikler og enheden til måling af densiteten af nuværende flux af solens elektromagnetiske stråling er også forbundet med den tilsvarende
Essensen af den foreslåede metode er som følger.
Sikkerhedsrådets direkte beskyttende drejning fra retningen af den negative påvirkning af højenergipartikelstrømme udføres, når tætheden af højenergipartikelstrømme overstiger visse specificerede tærskelværdier. Samtidig, som de indledende trin, der udføres før den direkte implementering af beskyttelsesforanstaltninger, udføres kontinuerlig overvågning af den nuværende tilstand af nær-jordens rum og den aktuelle solaktivitet og opfyldelsen og ikke-opfyldelsen af kriterierne for en farlig stråling situation, især kriterierne for overvågning af solaktivitet udviklet af National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), analyseres ) (cm. ). I dette tilfælde bør situationer, hvor kriterierne for ubetinget fare endnu ikke er opfyldt, men tærsklen for det tidligere fareniveau allerede er nået, betragtes som "forløber" situationer for den negative virkning, der er under overvejelse.
Når forløbere for den negative påvirkning af højenergipartikelstrømme på rumfartøjet opstår, udføres den maksimale ladning af rumfartøjet SES AB. Dette gør det muligt i fremtiden, når de målte værdier af fluxtætheden af højenergipartikler overstiger tærskelværdierne sammenlignet med dem, at dreje SB-panelernes arbejdsflader væk fra retningen af fluxene af disse partikler til den størst mulige vinkel, forudsat at den resulterende mangel på elektricitet om bord på rumfartøjet kompenseres af batteriafladningen. I dette tilfælde er denne værdi α s_min_AB af vinklen på beskyttelsesklappen SB bestemt af forholdet:
hvor I m er den maksimale strøm, der genereres, når solpanelernes oplyste arbejdsflade er orienteret vinkelret på solens stråler,
I SB - påkrævet strøm fra SB.
I dette tilfælde er den nødvendige strøm fra SB I SB defineret som den mindst nødvendige strøm, der skal genereres af SB for at levere forbrugere af rumfartøjet, under hensyntagen til mulighederne for at bruge energien fra BAB SES af rumfartøjet ( når man kompenserer for den opståede mangel på elektricitet om bord på rumfartøjet på grund af udledningen af AB SES), baseret på forholdet:
hvor I n er belastningsstrømmen fra rumfartøjsforbrugere,
I batteri - den nuværende maksimalt tilladte afladningsstrøm for batteriet i SES-rumfartøjet.
For at implementere metoden foreslås et system, vist på tegningen og indeholdende følgende blokke:
1 - SB, på det stive substrat af kroppen, hvoraf fire fotovoltaiske batterier er placeret;
2, 3, 4, 5 - BF 1, BF 2, BF 3, BF 4;
8 - BUOSBS;
9 - BRSBZP;
10, 11 - RT1 og RT2;
13 - ZRU AB;
14 - BFKZ AB;
16 - BUSSER;
18 - BIPEMI;
20 - BOMVHF;
21 - BIPPCHVE;
22 - BOMVUSBTNZ;
23 - BUSBTNZ;
24 - blok til bestemmelse af tidspunkterne for indbydende til den negative påvirkning af højenergipartikler på rumfartøjet (BOMVPNVCH),
25 - blok til bestemmelse af den nødvendige strøm fra solpaneler (BOPTSB),
26 - blok til indstilling af tilladte værdier for batteriladningsniveauet (BZDZUZSB).
I dette tilfælde er SB (1) forbundet via sin første udgang, der kombinerer udgangene fra BF 1 (2) og BF 4 (5), til den første indgang på UPSB (6), og gennem den anden udgang, kombinerer udgangene på BF 2 (3) og BF 3 ( 5), forbundet til den anden indgang på UPSB (6). Udgangene på BUOSBS (8) og BRSBZP (9) er forbundet til henholdsvis den første og anden indgang på UPU'en (7), hvis udgang igen er forbundet med den tredje indgang på UPSB (6) . Den første og anden udgang på UPSB (6) er forbundet til henholdsvis indgangene PT 1 (10) og PT 2 (11), og udgangene PT 1 (10) og PT 2 (11) er forbundet til SE (17). BAB'en (12) er forbundet til SE'en (17) ved sin indgang gennem AB (13) lukket koblingsanlæg. I dette tilfælde er AB-koblingsanlægget (13) forbundet med dets første indgang til den specificerede bus, og ulykkesudgangen (15) er forbundet med AB-koblingsanlæggets (13) anden indgang, hvis indgang er forbundet, i drej, til ShE (17). BAB'en (12) med sin udgang er forbundet til den første indgang på BFKZ AB'en (14), og den første udgang på BUSSERNE (16) er forbundet til den anden indgang på den specificerede blok. Udgangen på BFKZ AB (14) er forbundet til den tredje indgang på ZRU AB (13). Den anden og tredje udgang på BUSSERNE (16) er forbundet med henholdsvis de første indgange på BUSBS (8) og BRSBZP (9). Den tredje udgang på UPSB (6) er forbundet med den anden indgang på BUOSBS (8) og BRSBZP (9). BIPEMI-udgangen (18) er forbundet til BOSA-indgangen (19). Den første udgang på BOSA (19) er forbundet til indgangen på BOMVVCH (20). Udgangene på BOMVVCH (20) og BIPPChVE (21) er forbundet til henholdsvis den første og anden indgang på BOMVUSBTNZ-blokken (22). Indgangen på BIPPCHVE (21) er forbundet med den anden udgang på BOSA (19). Udgangen på BOMVUSBTNZ (22) er forbundet til den første indgang på BUSES (16). BUSSER (16) med sin fjerde udgang er forbundet til den første indgang på BUSBTNZ (23). Den tredje udgang på UPSB (6) er forbundet til den tredje indgang på BUSBTNZ (23). Udgangen på BUSBTNZ (23) er forbundet til den tredje indgang på UPU'en (7). Den første indgang på BOPTSB'en (25) er forbundet med den anden udgang på DVT'en (15). Den anden indgang på BOPTSB (25) er forbundet med den anden udgang på AB (13). Udgangen på BOPTSB (25) er forbundet til den anden indgang på BUSBTNZ (23). Udgangen fra BIPPCHVE (21) er forbundet til den første indgang på BOMVPNVCH (24). Udgangen af BIPEMI (18) er forbundet til den anden indgang på BOMVPNVCH (24). BOMVPNVCH'ens (24) udgang er forbundet til den anden indgang på BUSSERNE (16). Den første og anden udgang på BZDZUZSB (26) er forbundet til henholdsvis den tredje indgang på BFKZ AB (14) og den fjerde indgang på ZRU AB (13).
Tegningen viser også med en stiplet linje den mekaniske forbindelse mellem UPSB (6) og SB-huset (1) gennem batteridrevets udgangsaksel.
I rumfartøjets strømforsyningstilstand fungerer systemet som følger. UPSB (6) tjener til transittransmission af elektricitet fra SB (1) til PT 1 (10) og RT 2 (11). Spændingsstabilisering på SES strømforsyningsbussen udføres af en af RT'erne. Samtidig er den anden RT i en tilstand med lukkede effekttransistorer. Generatorer SB (1) (BF 1 - BF 4) fungerer i dette tilfælde i kortslutningstilstand. Når belastningseffekten bliver større end tilslutningseffekten for solenergigeneratorerne (1), skifter en anden RT til spændingsstabiliseringstilstanden, og energien fra de ubrugte generatorer tilføres solenergianlæggets strømforsyningsbus. I visse perioder, hvor belastningseffekten kan overstige SB'ens (1) effekt, kompenserer batterikontrolkontakten (13) på grund af afladningen af batterienheden (12) for mangel på elektricitet om bord på rumfartøjet. Til disse formål fungerer batteriafladningsregulatoren (13) som batteriafladningsregulator, der især overvåger batteriets ladeniveau og, når den mindst tilladte værdi af batteriladningsniveauet er nået, hvis værdi er leveret til batterikoblingen (13) fra BZDZUZSB (26), slukker BAB (12) fra ekstern belastning. I dette tilfælde bestemmer batterikontrolkontakten (13), baseret på batteriets aktuelle ladeniveau, og leverer til dens anden udgang den aktuelle værdi af den tilladte batteriafladningsstrøm (i tilstanden til at afbryde batteriet (12) fra den eksterne belastning, denne værdi er nul).
Ud over den specificerede regulator indeholder batteriopladeren (13) også en batteriladeregulator. For at udføre opladnings-afladningscyklusser i AB (13) anvendes information fra DTN (15). Ladningen af BAB (12) udføres af ZRU AB (13) gennem BFKZ AB (14). For metal-brint-batterier er det beskrevet i. Den nederste linje er, at tætheden af brint i batterihuset bestemmes ved hjælp af tryksensorer installeret inde i batterierne og temperaturer på batterihusene. Til gengæld bestemmer densiteten af brint batteriets ladeniveau. Når brintdensiteten i batteriet falder under et indstillet niveau, udsendes en kommando om at oplade det, og når det maksimale tæthedsniveau er nået, udsendes en kommando om at stoppe opladningen. De angivne batteriladningsniveauer reguleres af kommandoer fra BFKZ AB (14), mens værdierne for det maksimalt tilladte ladeniveau for batteriet leveres til BFKZ AB (14) med BZDZUZSB (26). Vedligeholdelse af batterierne i en maksimalt opladet tilstand påvirker deres tilstand negativt, og batterierne bibeholdes i den aktuelle selvafladningstilstand, hvor operationen med at oplade batterierne kun udføres periodisk (for eksempel ved styring af SES på Yamal- 100 rumfartøjer - en gang hvert par dage, når ladningsniveauet falder BAB med 30% af det maksimale niveau).
Samtidig med drift i rumfartøjets strømforsyningstilstand løser systemet problemet med at kontrollere positionen af planeterne på solpanelerne (1).
Efter kommando fra BUSSERNE (16) styrer BUSBS-blokken (8) orienteringen af SB'en (1) mod Solen. BUOSBS (8) kan implementeres på basis af et rumfartøj FARTØJ (se). I dette tilfælde er inputinformationen for satellitkontrolalgoritmen: positionen af enhedsretningsvektoren til Solen i forhold til de koordinatakser, der er knyttet til rumfartøjet, bestemt af algoritmerne for fartøjets kinematiske kontur; positionen af SB i forhold til rumfartøjets krop, opnået i form af de aktuelle målte værdier af vinklen α med UPSB-fjernbetjeningen (6). Udgangsinformationen fra styrealgoritmen er kommandoer til at dreje SB'en i forhold til aksen for udgangsakslen på UPSB'en (6), kommandoer til at stoppe rotation. UPSB-fjernbetjeningen (6) producerer diskrete signaler om positionen af SB'en (1).
BIPEMI (18) måler de aktuelle fluxer af solenergi EMR og sender dem til BOSA (19). I BOSA (19), ved at sammenligne aktuelle værdier med givne tærskelværdier, bestemmes begyndelsen af solaktivitet. Ifølge kommandoen, der kommer fra den første udgang af BOSA (19) til indgangen af BOMVVCH (20), i den angivne sidste blok er tidspunktet for den mulige begyndelse af indvirkningen af højenergipartikler på rumfartøjet fast besluttet. Fra den anden udgang af BOSA'en (19) gennem indgangen af BIPPCHVE'en (21) udsendes en kommando om at begynde at måle fluxtætheden af højenergipartikler.
Fra outputtet fra BIPPChVE (21) overføres den målte værdi af fluxtætheden af højenergipartikler til den første indgang af BOMVPNVP (24) og til den anden indgang af BOMVUSBTNZ (22). De målte værdier af de aktuelle solenergi-EMR-fluxer leveres til den anden indgang på BOMVPNVCH (24) fra udgangen af BIPEMI (18).
BOMVPNVCh (24) vurderer dynamikken i ændringer i fluxtætheden af højenergipartikler og identificerer situationer, der kan betragtes som varsler om partiklernes negative indvirkning på rumfartøjet. Sådanne situationer er, når den målte fluxtæthed af højenergipartikler overstiger specificerede kritiske værdier, og der er en tendens til dens yderligere stigning. Ved identifikation og identifikation af sådanne situationer bruges solenergi-EMR-fluxdata opnået fra BIPEMI også (18). Når sådanne prækursorsituationer registreres i BOMVPNVCh (24), genereres et signal ved udgangen af denne blok og sendes til den anden indgang på BUSENE (16).
Ved kommando ved den anden indgang på BUSSERNE (16), sender denne enhed en kommando til BFKZ AB (14), ifølge hvilken denne enhed gennem det lukkede koblingsanlæg AB (13) oplader BAB (12) til det maksimale afgiftsniveau. På samme tid, for metal-brint batterier (se), ved hjælp af tryksensorer installeret inde i batterierne og temperaturer på batterihusene, bestemmes tætheden af brint i batterikassen, hvorfra batteriets ladeniveau er bestemt. Når det maksimale tæthedsniveau er nået, udsendes en kommando om at stoppe opladningen.
Indgangene til BOPTSB (25) fra de anden udgange af DTN (15) og det lukkede koblingsanlægsbatteri (13) modtager strømværdierne for belastningsstrømmen fra forbrugerne af rumfartøjet I n og den tilladte afladningsstrøm på batteriet I AB. Ved at bruge disse værdier af BOPTSB (25), ved hjælp af relationer (4), (5) bestemmes værdien af I SB - den aktuelle mindste tilladte værdi af den nødvendige strøm fra SB (under hensyntagen til muligheden for, at forbrugere bruger energi fra BAB'en (12)), og udsender den til den anden indgang BUSBTNZ (23).
Information om tidspunktet for den mulige start af indvirkningen af partikler på rumfartøjet sendes fra outputtet fra BOMVVCH (20) til BOMVUSBTNZ (22) gennem dets første input. I BOMVUSBTNZ (22) udføres den faktiske vurdering af den negative påvirkning af FVS ved at sammenligne den aktuelle målte værdi af påvirkningskarakteristikken med tærskelværdier, startende fra tidspunktet bestemt af BOMVUSBTNZ (20). En nødvendig betingelse for at modtage en kommando ved udgangen af BOMVUSBTNZ (22) er tilstedeværelsen af to signaler - fra udgangene af BOMVVCH (20) og BIPPCHVE (21).
Når BOMVUSBTNZ (22) udsteder en kommando til den første indgang på BUSES (16), genererer denne blok en kommando ved sin fjerde udgang, som forbinder til styringen af SB BUSBTNZ (23).
BUSBTNZ (23) bestemmer vinklen α s_min_AB ved hjælp af udtryk (3). For at beregne den specificerede vinkel bruges den aktuelle værdi af den nødvendige strøm fra SB, opnået fra BOPTSB (25). Derudover modtager den specificerede blok fra UPSB-fjernbetjeningen (6) information om den aktuelle værdi af SB-drejningsvinklen α. Efter at have bestemt værdien af vinklen α s_min_AB, sammenligner algoritmen indlejret i BUSBTNZ (23) den med den aktuelle værdi af vinklen α og beregner mistilpasningsvinklen mellem α og α s_min_AB og det nødvendige antal styreimpulser for at aktivere styredrevet SB (1). Styreimpulser sendes til styreenheden (7). Efter konvertering og forstærkning af de angivne impulser i UPU'en (7), ankommer de til indgangen på UPS'en (6) og sætter drevet i gang.
Når BOMVUSBTNZ (22) ikke udsender en kommando til den første indgang på BUSES (16), overfører denne blok, afhængigt af rumfartøjets flyveprogram, der udføres, styringen af SB (1) til en af blokkene BUOSBS (8) og BRSBZP (9).
Funktionen af BUSBS (8) er beskrevet ovenfor.
BRSBZP (9) styrer SB (1) i henhold til programindstillinger. SB-kontrolalgoritmen (1) i henhold til softwareindstillinger giver dig mulighed for at installere batteriet i en hvilken som helst specificeret position α=α z . I dette tilfælde bruges information fra UPSB-fjernbetjeningen (6) til at styre rotationsvinklen i BRSBZP (9).
Implementeringen af BOMVUSBTNZ (22) og BOMVPNVCh (24) er mulig både på basis af hardware og software fra rumfartøjets kontrolcenter og om bord på rumfartøjet. Ved udgangene af BOMVUSBTNZ (22) og BOMVPNVCH (24), kommandoerne "start kontrol af solenergisystemet baseret på belastningsstrømme" og "start kontrol af solenergisystemet i forberedelsestilstand for den negative påvirkning af højenergipartikler på rumfartøjet” dannes henholdsvis, som sendes til BUSSER (16), når I dette tilfælde opfattes den sidste kommando funktionelt af BUSSER (16) som en kommando til at oplade batteriet til det maksimale ladeniveau.
Et eksempel på implementeringen af BUSSER (16) kan være radiomidlerne til servicekontrolkanalen (SCU) indbyggede systemer på Yamal-100 rumfartøjet, bestående af en jordstation (ES) og indbygget udstyr (BA) (se beskrivelse i). Især BA SKU'en sammen med GS SKU'en løser problemet med at udstede digital information (DI) til det indbyggede digitale computersystem (OBDS) af rumfartøjet og dets efterfølgende bekræftelse. BTsVS styrer igen blokkene BUOSBS (8), BRSBZP (9), BUSBTNZ (23), BFKZ AB (14).
I denne implementering af BUSSER (16) udføres interaktionen af SKU BA med hensyn til dataudveksling via hovedudvekslingskanalen (MEC) i overensstemmelse med MIL-STD-1553-grænsefladen. Som abonnent på BCWS bruges en enhed - en interfaceenhed (UB) fra BA SKU. BCWS-processoren poller periodisk BS-tilstanden for at bestemme tilgængeligheden af en datapakke. Hvis pakken er tilgængelig, begynder processoren dataudveksling.
UPU (7) spiller rollen som en grænseflade mellem BUOSBS (8), BRSBZP (9), BUSBTNZ (23) og UPSB (6) og tjener til at konvertere digitale signaler til analoge og forstærke sidstnævnte.
BUSBTNZ (23) er rumfartøjets indbyggede enhed, hvortil kommandoer kommer fra BUSSER (16). Implementeringen af BUSBTNZ (23), BOPTSB (25), BZDZUZSB (26) kan udføres på basis af rumfartøjet BTsVS (se,).
Således betragtes et eksempel på implementeringen af systemets grundlæggende blokke.
Lad os beskrive den tekniske effekt af de foreslåede opfindelser.
De foreslåede tekniske løsninger giver en reduktion af den negative påvirkning af højenergipartikelstrømme på solsystemets arbejdsflade i de øjeblikke, hvor solpanelets "beskyttende" revers udføres fra retningen mod Solen. Dette opnås ved at reducere arealet af SB'ens arbejdsflade, som er negativt påvirket af strømmene af disse partikler, ved at maksimere vinklen af normalen til SB'ens arbejdsflade fra retningen mod solen, mens sikre, at kravet om at forsyne rumfartøjet med elektricitet er opfyldt. Maksimering af drejningsvinklen opnås ved, at rumfartøjets solenergisystem tidligere bringes i en tilstand med maksimal opladning af batteriet, hvilket gør det muligt at implementere den maksimalt mulige vinkel for den "beskyttende" drejning af solen. celle fra retningen mod solen. I betragtning af for eksempel, at når man kontrollerer SES af Yamal-100 rumfartøjet efter operationen med at oplade batteriet til det maksimale niveau, er stigningen i den mulige afladningsstrøm for batteriet omkring 30%, så en tilsvarende stigning i vinklen af batteriets "beskyttende" klap og som følge heraf er et fald i den negative påvirkning af partikelstrømme høje energier på SB'ens arbejdsflade en væsentlig værdi.
LITTERATUR
1. Eliseev A.S. Rumflyvningsteknologi. Moskva, "Mekanisk teknik", 1983.
2. Rauschenbach G. Håndbog til design af solpaneler. Moskva, Energoatomizdat, 1983.
3. Flyveregler under fælles operationer af SHUTTLE og ISS. Tom S. Direktoratet for flyoperationer. Space Center opkaldt efter Lyndon B. Johnson. Houston, Texas, hovedversion, 11/8/2001.
4. Rumfartøjets strømforsyningssystem. Teknisk beskrivelse. 300 GK.20 Yu. 0000-ATO. RSC Energia, 1998.
5. Tsenter B.I., Lyzlov N.Yu., Metal-hydrogen elektrokemiske systemer. Leningrad. "Kemi", Leningrad afdeling, 1989.
6. Rumfartøjets bevægelseskontrol og navigationssystem. Teknisk beskrivelse. 300GK.12Yu. 0000-ATO. RSC Energia, 1998.
7. Galperin Yu.I., Dmitriev A.V., Zeleny L.M., Panasyuk L.M. Rumvejrets indflydelse på sikkerheden ved luftfart og rumflyvninger. "Flyv 2001", s. 27-87.
8. Engineering opslagsbog om rumteknologi. Forlag for SSR's Forsvarsministerium, M., 1969.
9. Grilikhes V.A., Orlov P.P., Popov L.B. Solenergi og rumflyvninger. Moskva, "Science", 1984.
10. Jordstation for Yamal-rumfartøjets servicekontrolkanal. Brugervejledning. ZSKUGK.0000-ORE. RSC Energia, 2001.
11. Indbygget udstyr i Yamal-rumfartøjets servicekontrolkanal. Teknisk beskrivelse. 300GK.15Yu. 0000A201-OTO. RSC Energia, 2002.
12. Kovtun V.S., Solovyov S.V., Zaikin S.V., Gorodetsky A.A. En metode til at kontrollere positionen af solpaneler i et rumfartøj og et system til dets implementering. RF patent 2242408 ifølge ansøgning 2003108114/11 dateret 24. marts 2003
1. Fremgangsmåde til styring af positionen af et rumfartøjs solpaneler, herunder vending af solpanelerne til en arbejdsstilling, der sikrer forsyningen af elektricitet til rumfartøjet og svarende til normalens justering af deres oplyste arbejdsflade med planet dannet af solpanelernes rotationsakse og retningen til Solen, måling af tætheden af den nuværende flux af elektromagnetisk solstråling, bestemmelse af tidspunktet for, hvornår solaktiviteten begynder, bestemmer tidspunktet for, hvornår højenergipartikler når rumfartøjets overflade, måling af fluxtætheden af højenergipartikler, sammenligning af de målte værdier af fluxtætheden af højenergipartikler med tærskelværdier, drejning af solpaneler i en vinkel mellem normalen til deres oplyste arbejdsflade og retning mod Solen, svarende til det minimale påvirkningsområde af højenergipartikelflux på overfladen af solpaneler og samtidig forsyne rumfartøjet med elektricitet på det tidspunkt, hvor de målte værdier af højenergipartikelfluxen tætheden overstiger tærskelværdierne, og solpanelerne vender tilbage til deres driftsposition på det tidspunkt, hvor tætheden af højenergipartikelstrømme bliver under tærskelværdierne, kendetegnet ved, at de desuden bestemmer de tidspunkter, hvor forløberne for negativ indvirkning af højenergipartikelfluxer på rumfartøjet opstår, og på de angivne tidspunkter oplades batterierne i rumfartøjets strømforsyningssystem til det maksimale ladeniveau, hvis de målte værdier af fluxtætheden af højenergipartikler overstiger tærskelværdier sammenlignet med dem, roteres solpanelerne, indtil vinklen mellem normalen til deres oplyste arbejdsflade og retningen til solen α s_min_AB er nået, svarende til det minimale påvirkningsområde af fluxene af høj- energipartikler på overfladen af solpaneler, samtidig med at rumfartøjet forsynes med elektricitet fra solenergi og genopladelige batterier i strømforsyningssystemet, og bestemmes af forholdet
α s_min_AB =arccos (max(0, I n -IAB )/I m),
hvor I n er belastningsstrømmen for rumfartøjets forbrugere;
I m - maksimal strøm genereret, når den oplyste arbejdsflade af solpaneler er orienteret vinkelret på solens stråler;
I AB - den aktuelle tilladte afladningsstrøm for de genopladelige batterier og den deraf følgende mangel på elektricitet om bord på rumfartøjet kompenseres ved at aflade de genopladelige batterier, mens ladeniveauet for de genopladelige batterier overvåges og, når den mindst tilladte værdi af denne er nået. niveau, nulstilles den aktuelle værdi af den tilladte afladningsstrøm for de genopladelige batterier og afbryder batterier fra ekstern belastning.
2. Et system til styring af positionen af rumfartøjets solpaneler, som er fire fotovoltaiske solpaneler monteret på paneler, herunder en anordning til at dreje de nævnte solpaneler, en forstærkende-konverterende anordning, en styreenhed til orientering af de nævnte solpaneler. solpaneler mod solen, en enhed til at dreje solpanelerne til en given position, to strømregulatorer, en batteripakke, en batterioplader, en kommandogenereringsenhed til opladning af batterier, en belastningsstrømsensor, en styreenhed til strømforsyningssystemet, en strømforsyningsbus, en enhed til måling af tætheden af den aktuelle flux af solar elektromagnetisk stråling, en solaktivitetsdetektionsenhed, en bestemmelsesenhed tidspunkt for anslag af højenergipartikler på rumfartøjet, en enhed til måling af fluxtætheden af højenergipartikler, en enhed til at bestemme tidspunktet for begyndelsen af styring af solbatterier ved hjælp af belastningsstrømme, en enhed til styring af solbatterier ved belastningsstrømme, mens solbatteriet gennem sin første udgang, kombinerer output fra to solcellebatterier, er forbundet til den første indgang på solpanelrotationsenheden, og gennem den anden udgang, som kombinerer udgangene fra to andre fotovoltaiske batterier, er forbundet til den anden indgang på solpanelrotationsenheden, og udgangene på styreenhederne til orientering af solpaneler mod Solen og drejning af solpaneler til en given position er forbundet med henholdsvis den første og anden indgang på forstærknings-konverteringsenheden, hvis udgang igen er forbundet til den tredje indgang på solpanelrotationsanordningen er den første og anden udgang på solpanelrotationsanordningen forbundet henholdsvis til indgangene på den første og anden strømregulator, og strømregulatorernes udgange er forbundet til strømmen rumfartøjets forsyningsbus, er batterienheden forbundet med sin indgang, gennem batteriopladeren, til strømforsyningsbussen, mens batteriopladeren er forbundet med sin første indgang til den specificerede bus, og til den anden indgang af batteriopladeren batterier, tilsluttes en belastningsstrømsensor, som igen er forbundet til strømforsyningsbussen, batteriblokken er forbundet med sin udgang til blokkens første indgang for at generere kommandoer til opladning af batterier, og den første udgang fra strømforsyningssystemkontrolenhed er forbundet til den anden indgang på den specificerede blok, udgangen af blokken, der genererer kommandoer til at oplade batterierne, er forbundet til den tredje indgang på batteriopladeren, den anden og tredje udgang på strømforsyningssystemets kontrolenhed er forbundet til de første indgange på kontrolenhederne til orientering af solpanelerne mod solen og drejning af solpanelerne til en given position, den tredje udgang på solpanelernes rotationsenhed er forbundet med den anden indgang på kontrolenhederne til orientering af solpaneler mod Solen og rotation af solpaneler til en given position, er outputtet fra blokken til måling af tætheden af den aktuelle flux af elektromagnetisk solstråling forbundet med indgangen til blokken til bestemmelse af solaktivitet, hvis første output igen er forbundet med indgangen til blokken, der bestemmer tidspunktet for partiklernes indvirkning på rumfartøjet, udgangene fra blokken til at bestemme tidspunktet for partiklernes indvirkning på rumfartøjet og blokken til måling af fluxtætheden af højenergipartikler er forbundet til henholdsvis den første og anden indgang på blokken til at bestemme tidspunktet for starten af styring af solpaneler ved hjælp af belastningsstrømme, og indgangen blokken for måling af fluxtætheden af højenergipartikler er forbundet til den anden udgang af blokken til bestemmelse af solaktivitet, udgangen af blokken til bestemmelse af tidspunktet, hvor solpaneler begynder at blive styret af belastningsstrømme, er forbundet med indgangen på strømforsyningssystemets kontrolblok, hvis fjerde udgang igen er forbundet med den første indgang på styreblokkens solpaneler i henhold til belastningsstrømme, hvis tredje indgang og udgang er forbundet til henholdsvis den tredje udgang på solpanelrotationsindretningen og den tredje indgang på forstærker-konverteringsindretningen, kendetegnet ved, at den desuden omfatter en blok til bestemmelse af den nødvendige strøm fra solpaneler, en blok til bestemmelse af tidspunkterne for forekomsten, der varsler om den negative påvirkning af højenergi partikler på rumfartøjet og enheden til indstilling af tilladte værdier for batteriladningsniveauet, mens den første og anden indgang og udgang af enheden til bestemmelse af den nødvendige strøm fra solpaneler er forbundet til henholdsvis den anden udgang af belastningen strømsensor, den anden udgang på batteriopladerens batterier og den anden indgang på solpanelets styreenhed til belastningsstrømme, udgangene på enheden til måling af fluxtætheden af højenergipartikler og enheden til måling af tætheden af strømmen flux af elektromagnetisk solstråling er forbundet
Opfindelsen angår astronautik og kan bruges i rumaktiviteter - forskning i det ydre rum, planeter i solsystemet, observationer af Jorden fra rummet osv., hvor det er nødvendigt at bestemme rumfartøjets rumlige koordinater (SV) og komponenterne i dens hastighedsvektor.
Opfindelsen angår raket- og rumteknologi og kan bruges til at skabe løftefartøjer (LV), herunder ombygningsfartøjer, til opsendelse af rumfartøjer i lave kredsløb om Jorden.
Opfindelsen angår området rumteknologi, nemlig strømforsyningssystemer til rumfartøjer, og kan anvendes til at styre positionen af deres solpaneler
I dag er der mange, der skifter til fx solcellelanterner til haven eller en telefonoplader. Som alle ved og forstår, fungerer sådan opladning fra solenergi modtaget i løbet af dagen. Armaturet står dog ikke stille hele dagen, og derfor kan du ved at skabe en roterende enhed til et solbatteri med dine egne hænder øge opladningseffektiviteten med cirka det halve ved at flytte batteriet mod solen i løbet af dagen.
En DIY solpanel tracker har flere meget væsentlige fordele, som er værd at bruge tid på at lave og installere den.
- Den første og vigtigste fordel er, at rotation af solcellen i løbet af dagen kan øge batteriets effektivitet med cirka det halve. Dette opnås på grund af, at den mest effektive drift af solpaneler opnås i den periode, hvor strålerne fra armaturet falder vinkelret på fotocellen.
- Den anden fordel ved enheden er skabt under indflydelse af den første. Fordi batteriet forbedrer effektiviteten og producerer halvt så meget energi, er det ikke nødvendigt at installere yderligere permanente batterier. Derudover kan selve det roterende batteri have en mindre fotocelle end ved den stationære metode. Alt dette sparer en masse materielle ressourcer.
Komponenter af en tracker
At lave din egen solpanelrotator omfatter de samme komponenter som fabriksfremstillede produkter.
Liste over nødvendige dele for at skabe en sådan enhed:
- Basen eller rammen - består af bærende dele, som er opdelt i to kategorier - bevægelige og faste. I nogle tilfælde har rammen en bevægelig del med kun én akse - vandret. Der er dog modeller med to akser. I sådanne tilfælde er der behov for aktuatorer, der styrer den lodrette akse.
- Den tidligere beskrevne aktuator skal også indgå i designet og have anordninger, ikke kun til rotation, men også til overvågning af disse handlinger.
- Der er brug for dele, der vil beskytte enheden mod vejrets luner - tordenvejr, stærk vind, regn.
- Mulighed for fjernbetjening og adgang til den roterende enhed.
- Et grundstof, der omdanner energi.
Men det er værd at bemærke, at montering af en sådan enhed nogle gange er dyrere end at købe en færdiglavet, og derfor er det i nogle tilfælde forenklet til bærende dele, en aktuator og kontrol af aktuatoren.
Elektroniske drejesystemer
Funktionsprincip
Driftsprincippet for den roterende enhed er meget enkel og hviler på to dele, hvoraf den ene er mekanisk og den anden elektronisk. Den mekaniske del af den roterende enhed er henholdsvis ansvarlig for at dreje og vippe batteriet. Og den elektroniske del regulerer de tider og hældningsvinkler, som den mekaniske del fungerer ved.
Elektrisk udstyr, der bruges i forbindelse med solpaneler, oplades fra selve batterierne, hvilket på en eller anden måde også sparer penge på at drive elektronikken.
Positive sider
Hvis vi taler om fordelene ved elektronisk udstyr til en roterende enhed, så er det værd at bemærke bekvemmelighed. Bekvemmeligheden er, at den elektroniske del af enheden automatisk styrer processen med at rotere batteriet.
Denne fordel er ikke den eneste, men er blot endnu en på listen over dem, der blev nævnt tidligere. Det vil sige, at udover at spare penge og øge effektiviteten, frigør elektronik en person fra behovet for manuelt at lave drejninger.
Sådan laver du det selv
Det er ikke svært at skabe en tracker til solpaneler med egne hænder, da ordningen for dens oprettelse er enkel. For at skabe et brugbart tracker-kredsløb med dine egne hænder skal du have to fotomodstande til rådighed. Ud over disse komponenter skal du også købe en motorenhed, der roterer batterierne.
Denne enhed er tilsluttet ved hjælp af en H-bro. Denne forbindelsesmetode giver dig mulighed for at konvertere en strøm på op til 500 mA med en spænding på 6 til 15 V. Samlingsdiagrammet giver dig mulighed for ikke kun at forstå, hvordan en tracker til solpaneler fungerer, men også at skabe den selv.
For at konfigurere driften af kredsløbet skal du udføre følgende trin:
- Sørg for, at der er strøm til kredsløbet.
- Tilslut DC-motoren.
- Fotoceller skal installeres side om side for at opnå den samme mængde sollys på dem.
- Det er nødvendigt at skrue to trimningsmodstande af. Dette skal gøres mod uret.
- Tilførslen af strøm til kredsløbet startes. Motoren skal tænde.
- Vi skruer en af trimmerne i, indtil den stopper. Lad os markere denne position.
- Fortsæt med at skrue elementet i, indtil motoren begynder at rotere i den modsatte retning. Lad os også markere denne position.
- Vi deler det resulterende rum i lige store sektioner og installerer en trimmer i midten.
- Vi skruer en anden trimmer i, indtil motoren begynder at rykke lidt.
- Vi bringer trimmeren lidt tilbage og efterlader den i denne position.
- For at kontrollere den korrekte funktion kan du dække dele af solbatteriet og se kredsløbets reaktion.
Urdrejningsmekanisme
Designet af urmekanismen er grundlæggende ret simpelt. For at skabe et sådant driftsprincip skal du tage ethvert mekanisk ur og forbinde det til en solbatterimotor.
For at få motoren til at fungere, er det nødvendigt at installere en bevægelig kontakt på den lange hånd af et mekanisk ur. Den anden faste er fastsat klokken tolv. Hver time, når den lange viser passerer klokken tolv, vil kontakterne således lukke, og motoren vil dreje panelet.
Tidsperioden på en time blev valgt ud fra det faktum, at solen i løbet af denne tid passerer gennem himlen omkring 15 grader. Du kan etablere en anden fast kontakt i seks timer. Turneringen vil således finde sted hver halve time.
Vand ur
Denne metode til at styre en roterende enhed blev opfundet af en initiativrig canadisk studerende og er ansvarlig for kun at rotere én akse, den vandrette.
Driftsprincippet er også enkelt og er som følger:
- Solbatteriet er installeret i sin oprindelige position, når solens stråler rammer fotocellen vinkelret.
- Herefter sættes en beholder med vand på den ene side, og en genstand med samme vægt som beholderen med vand sættes på den anden side. Bunden af beholderen skal have et lille hul.
- Gennem det vil der gradvist strømme vand ud af beholderen, på grund af hvilket vægten vil falde, og panelet vil langsomt vippe mod modvægten. Dimensionerne af hullet til beholderen skal bestemmes eksperimentelt.
Denne metode er den enkleste. Derudover sparer det materielle ressourcer, som ellers ville blive brugt på at købe en motor, som det er tilfældet med en urmekanisme. Derudover kan du selv installere rotationsmekanismen i form af et vandur, selv uden at have nogen særlig viden.
Video
Du lærer, hvordan du laver en tracker til et solbatteri med dine egne hænder i vores video.
