Назначение и состав подсистемы энергоснабжения.
Подсистема энергоснабжения
Источники электрической энергии; накопители электрической энергии; распределение электрической энергии; регулирование и контроль энергоснабжения.
Подсистема энергоснабжения
Для некоторых космических проектов потребность бортового оборудования космического аппарата в электроэнергии на конец полета может быть снижена для компенсации деградации характеристик солнечной батареи. Средняя электрическая мощность, которую подсистема энергоснабжения должна обеспечивать на конец полета, определяет параметры источника электроэнергии. В разделе 10.3 (Глава 10) приведен пример электроэнергетического бюджета, который может быть использован для определения этих параметров. Значение пиковой мощности мы обычно получаем путем умножения средней электрической мощности на коэффициент два или три; пиковое энергопотребление характерно для подсистем контроля и управления ориентацией, обеспечения теплового режима, аппаратуры полезной нагрузки, а также для самой подсистемы энергоснабжения (во время заряда аккумуляторных батарей). К счастью, все перечисленные бортовые подсистемы и аппаратура не требуют пиковой мощности в одно и то же время в процессе полета космического аппарата.
Рис. 11-8. Структурная схема подсистемы энергоснабжения космического аппарата
1 – подсистема энергоснабжения космического аппарата; 2 – источник (генератор) электрической энергии; 3 – накопитель электрической энергии; 4 – устройства распределения электрической энергии между потребителями; 5 – устройство регулирования и контроля подсистемы энергоснабжения.
Таблица 11-29. Типовые функции верхнего уровня иерархии подсистемы энергоснабжения.
| · Обеспечение непрерывного снабжения электрической энергией нагрузок на борту космического аппарата в течение всего времени его полета |
| · Контроль и распределение электрической энергии между потребителями на борту космического аппарата |
| · Выполнение требований по средней и пиковой мощности питания электрической нагрузки |
| · Обеспечение при необходимости преобразования электроэнергии с формированием шин переменного тока и шин постоянного тока с регулируемым напряжением |
| · Обеспечение возможностей командного управления и телеметрического контроля со стороны наземной станции или автономной бортовой системы управления, с целью поддержания подсистемы энергоснабжения в работоспособном состоянии |
| · Защита бортового оборудования космического аппарата от последствий возможных отказов подсистемы энергоснабжения |
| · Подавление переходных напряжений в шинах электропитания и защита от отказов шин электропитания |
| · Обеспечение, при необходимости, возможностей для срабатывания пиротехнических устройств |
Она состоит из источника энергии (солнечные батареи), накопителей энергии (аккумуляторные батареи), системы управления накопителями энергии и аппаратуры преобразования и распределения электроэнергии (аппаратура регулирования и контроля) , системы управления источником энергии (система ориентации солнечных батарей)
31.Источники энергии университетских нано- и микроспутников.
Источник электрической энергии предназначен для генерирования энергии на борту космического аппарата. Ракеты-носители, такие как Titan IV или Delta используют в качестве источника энергии для электрических нагрузок основные батареи, поскольку питание на борту ракеты обычно требуется в течение не более одного часа. Однако аккумуляторные батареи будут слишком массивными для космических проектов продолжительностью от нескольких недель до нескольких лет. Такие проекты требуют наличия источника, который обеспечил бы генерирование электроэнергии в течение длительного времени для питания электрической нагрузки и подзаряда аккумуляторных батарей.
Для космических аппаратов наибольшее применение находят три типа источников электрической энергии. Наиболее распространенным типом для искусственных спутников Земли являются массивы фотоэлектрических преобразователей, или солнечные батареи, обеспечивающие прямое преобразование энергии солнечного излучения в электрическую энергию. Статические источники энергии используют источник тепла – обычно ядерный реактор, работающий на плутонии-238 или уране-235, для прямого преобразования тепловой энергии в электрическую энергию. Наконец, динамические источники энергиитакже используют источник тепла – обычно концентраторы солнечного излучения, тепловыделяющие элементы на плутонии-238 или обогащенном уране – для получения электрической энергии с использованием тепловых машин Брайтона, Стирлинга или Ренкина..
Статические источники электроэнергии проектируются обычно на основе термоэлектрического или термоионного принципов действия. Наиболее распространенным типом статического источника электроэнергии для космического аппарата является термоэлектрический преобразователь. Этот преобразователь использует градиент температуры между p-n переходом отдельных термоэлектрических ячеек, соединенных в последовательно-параллельную схему для обеспечения необходимого уровня напряжения постоянного тока на выходе каждого преобразователя. Температурный градиент обеспечивается за счет тепловой энергии, выделяемой при медленном распаде радиоактивного материала. Коэффициент преобразования тепловой энергии в электрическую для типового термоэлектрического источника находится обычно в диапазоне 5% … 8%.