×
25.08.2017
217.015.c77a

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАКСИМАЛЬНОЙ ВЫХОДНОЙ МОЩНОСТИ СОЛНЕЧНЫХ БАТАРЕЙ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002618844
Дата охранного документа
11.05.2017
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к электрогенерирующим системам космического аппарата (КА). Способ включает разворот панелей солнечных батарей (СБ) КА их рабочими поверхностями на Солнце. Максимальную выходную мощность СБ определяют путём измерения тока и напряжения от СБ в моменты, когда отраженное от Земли излучение падает на торцевую и/или тыльную сторону панелей СБ. При этом дополнительно разворачивают КА до достижения углами между вектором направления на Солнце и векторами нормалей к видимым с рабочих поверхностей СБ участкам поверхности КА значений ≥ 90°. Технический результат изобретения состоит в уменьшении влияния отраженного от поверхности КА излучения на данные измерений характеристик СБ. 2 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области космической техники, а именно, к системам электроснабжения (СЭС) космических аппаратов (КА) и может быть использовано при эксплуатации солнечных батарей (СБ) СЭС КА.

Основной электрической характеристикой СБ является максимальная выходная мощностью СБ (эта мощность отличается от текущей действительной выходной мощности, зависящей от нагрузки и влияния окружающей среды). На стадии проектирования и изготовления СБ осуществляется теоретический расчет выходных параметров СБ, который может быть основан на методе перемещений вольт-амперной характеристики, учитывающем различные влияния окружающей среды и параметров нагрузки на характеристики СБ (Система электроснабжения КА. Техническое описание. 300ГК.20Ю. 0000-АТО. РКК «Энергия», 1998; Раушенбах Г. Справочник по проектированию солнечных батарей. Москва. Энергоатомиздат.1983. Стр. 49, 54).

Недостаток указанного способа определения максимальной выходной мощности СБ заключается в том, что используемые в расчетах модели факторов космического полета имеют ограниченную точность, что не позволяет получить достоверные данные о реальных характеристиках СБ в полете, учитывающих процесс «деградации» СБ.

Для контроля фактических характеристик СБ в полете проводятся специальные полетные операции - сеансы оценки эффективности СБ, в которых осуществляется измерение фактической максимальной выходной мощности СБ. По результатам определения максимальной выходной мощности СБ оценивается текущая эффективность СБ как отношение измеренной максимальной выходной мощности СБ к ее номинальному значению - проектному или некоторому исходному значению (например, на момент начала функционирования КА).

Наиболее близким из аналогов, принятым за прототип, является способ определения максимальной выходной мощности солнечных батарей космического аппарата (Патент РФ №2353555 по заявке №2006131395/11, приоритет от 31.08.2006), согласно которому разворачивают панели СБ в рабочее положение, соответствующее совмещению нормали к их освещенной рабочей поверхности с направлением на Солнце, измеряют угол между направлением на Солнце и плоскостью орбиты КА, на витках, на которых значение угла, равное 180° за вычетом суммы угла полураствора видимого с КА диска Земли и угла полураствора зоны чувствительности рабочей поверхности СБ, превышает измеренный выше угол, измеряют угол возвышения направления на Солнце над видимым с КА горизонтом Земли, и максимальную выходную мощность двусторонних СБ и СБ, имеющих положительную выходную мощность их тыльной поверхности, определяют как произведение значений напряжения и тока от СБ, измеренных в моменты, в которые отраженное от Земли излучение поступает на панели СБ с их торцевой стороны, определяемые из условия равенства значений угла возвышения направления на Солнце над видимым с КА горизонтом Земли и угла полураствора зоны чувствительности рабочей поверхности панелей СБ, а максимальную выходную мощность односторонних СБ определяют как произведение значений напряжения и тока от СБ, измеренных в моменты, в которые отраженное от Земли излучение поступает на панели СБ с их торцевой или тыльной сторон, определяемые из условия равенства или превышения значением угла возвышения направления на Солнце над видимым с КА горизонтом Земли угла полураствора зоны чувствительности рабочей поверхности СБ.

Способ-прототип минимизирует негативное влияние отраженного от Земли излучения, которое вносит неопределенность в определение максимальной выходной мощности СБ и в последующее решение задачи оценки эффективности СБ.

Способ-прототип имеет существенный недостаток - он не позволяет учитывать негативное влияние отраженного от поверхности КА солнечного излучения. Действительно, солнечное излучение отражается от поверхности КА и отраженное от поверхности КА излучение воспринимается СБ для генерации тока, чем увеличивает их выходную мощность. Таким образом, кроме прямого солнечного излучения на СБ попадает поток отраженного от поверхности КА излучения, что также вносит неопределенность в определение максимальной выходной мощности СБ и в последующее решение задачи оценки их эффективности. Неопределенность при этом заключается в наличии возможности не прогнозируемого и не подлежащего учету завышения получаемых значений выходной мощности СБ.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является увеличение точности определения максимальной выходной мощности солнечной батареи.

Технический результат, достигаемый при осуществлении настоящего изобретения, заключается в исключении негативного влияния отраженного от поверхности КА солнечного излучения при определении максимальной выходной мощности СБ.

Технический результат достигается тем, что в способе определения максимальной выходной мощности солнечных батарей космического аппарата, включающем разворот панелей СБ в рабочее положение, соответствующее совмещению нормали к их рабочим поверхностям с направлением на Солнце, измерение значения тока от СБ, измерение напряжения и определение максимальной выходной мощности СБ по значениям напряжения и тока от СБ, измеренным в моменты, в которые отраженное от Земли излучение поступает на панели СБ с их торцевой и/или тыльной стороны, дополнительно разворачивают КА до достижения углами между вектором направления на Солнце, с одной стороны, и векторами нормалей к видимым с рабочих поверхностей СБ участкам поверхности КА, с другой стороны, значений ≥90°, после чего выполняют измерение значений напряжения и тока от СБ, по которым определяют максимальную выходную мощность СБ.

Суть предлагаемого изобретения поясняется на фиг. 1 и 2, на которых представлены примеры возможных схем ориентации СБ относительно направления на Солнце и корпуса КА цилиндрической формы и введены обозначения:

S - вектор направления на Солнце;

М - ось корпуса КА цилиндрической формы;

N - вектор нормали к рабочей поверхности СБ;

L - вектор направления от точки рабочей поверхности СБ на точку поверхности КА;

Р - вектор нормали к поверхности КА;

С - освещенная поверхность КА;

Т - затененная поверхность КА.

В предлагаемом техническом решении при определении максимальной выходной мощности СБ одновременно устраняется негативное влияние солнечного излучения, отраженного как от Земли, так и от поверхности КА.

Негативное влияние отраженного от Земли излучения устраняется за счет определения максимальной выходной мощности СБ в моменты, когда отраженное от Земли излучение поступает на торцевую и/или тыльную сторону панелей СБ. Например, как описано в способе-прототипе, данные моменты могут определяться из условий равенства и/или превышения значением угла возвышения направления на Солнце над видимым с КА горизонтом Земли значения угла полураствора зоны чувствительности рабочей поверхности СБ - в зависимости от рассмотренных в прототипе классов СБ, различающихся возможностью выработки электроэнергии от освещения их тыльной поверхности.

Негативное влияние отраженного от поверхности КА солнечного излучения устраняется за счет выполнения разворота КА относительно СБ и Солнца до положения, в котором углы между вектором направления на Солнце, с одной стороны, и векторами нормалей к видимым с рабочих поверхностей СБ участкам поверхности КА, с другой стороны, принимают значения ≥90°.

При такой ориентации поверхности КА относительно Солнца и СБ солнечное излучение проходит параллельно видимым с рабочих поверхностей СБ участкам поверхности КА (в этом случае значение угла между вектором направления на Солнце и вектором нормали к указанному участку поверхности КА =90°, данный случай поясняется на фиг. 1) или видимые с рабочих поверхностей СБ участки поверхности КА затенены (в этом случае значение угла между вектором направления на Солнце и вектором нормали к указанному участку поверхности КА >90°, данный случай поясняется на фиг. 2). В обоих описанных случаях исключается поступление на рабочие поверхности СБ отраженного от поверхности КА излучения.

После выполнения указанных разворотов КА выполняют измерение значений напряжения и тока от СБ, по которым определяют максимальную выходную мощность СБ как произведение измеренных значений напряжения и тока от СБ.

Данный способ применим для КА с подвижными СБ, для которых существует такое положение конструктивных элементов КА относительно СБ и Солнца, при котором углы между вектором направления на Солнце и векторами нормалей ко всем видимым с рабочих поверхностей СБ участкам поверхности КА ≥90°. Например, в том числе способ применим для КА, конструктивные элементы которого, видимые с рабочих поверхностей СБ, имеют форму цилиндра (например, как представлено на фиг. 1 и 2), призмы (например, параллелепипеда) и т.п.

Опишем технический эффект предлагаемого изобретения.

Предлагаемое техническое решение позволяет увеличить точность определения максимальной выходной мощности СБ за счет минимизации (исключения) негативного влияния отраженного от поверхности КА излучения при определении максимальной выходной мощности СБ и оценке их эффективности.

Технический результат достигается путем определения максимальной выходной мощности СБ в моменты времени, когда КА развернут относительно СБ и Солнца в положение, при котором минимизируется (исключается) использование отраженного от поверхности КА излучения для выработки электроэнергии, чем устраняется непрогнозируемое и неподлежащее учету завышение текущих значений выходной мощности СБ и, следовательно, увеличивается точность определения максимальной выходной мощности СБ.

Указанный технический эффект достигается за счет выполнения предложенного разворота КА в предложенную ориентацию относительно СБ и Солнца и определения максимальной выходной мощности СБ по указанным параметрам (напряжению и току), измеренным после построения предложенной ориентации КА.

В настоящее время технически все готово для реализации предложенного способа. Промышленное исполнение существенных признаков, характеризующих изобретение, не является сложным и может быть выполнено с использованием существующих технических средств.

Способ определения максимальной выходной мощности солнечных батарей космического аппарата, включающий разворот панелей солнечных батарей в рабочее положение, соответствующее совмещению нормали к их рабочим поверхностям с направлением на Солнце, измерение значения тока от солнечных батарей, измерение напряжения и определение максимальной выходной мощности солнечных батарей по значениям напряжения и тока от солнечных батарей, измеренным в моменты, в которые отраженное от Земли излучение поступает на панели солнечных батарей с их торцевой и/или тыльной стороны, отличающийся тем, что дополнительно разворачивают космический аппарат до достижения углами между вектором направления на Солнце и векторами нормалей к видимым с рабочих поверхностей солнечных батарей участкам поверхности космического аппарата значений ≥ 90°, после чего выполняют измерение значений напряжения и тока от солнечных батарей, по которым определяют максимальную выходную мощность солнечных батарей.
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАКСИМАЛЬНОЙ ВЫХОДНОЙ МОЩНОСТИ СОЛНЕЧНЫХ БАТАРЕЙ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 379 items.
10.02.2013
№216.012.233a

Двигательная установка ракетного блока

Изобретение относится к ракетно-космической технике. Двигательная установка ракетного блока содержит топливный бак окислителя и топливный бак горючего, снабжающие топливом маршевый двигатель, баллон высокого давления, редуктор понижения давления с дренажным штуцером редуктора понижения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474520
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.02.2013
№216.012.240a

Вихревой электронасосный агрегат

Изобретение относится к машиностроительной гидравлике и может быть использовано в составе гидросистем изделий авиационной и ракетной техники. Вихревой электронасосный агрегат содержит корпус 1 с цилиндрической расточкой 2 диаметра d, установленные в нем электродвигатель 3 с рабочим колесом 5,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474728
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.02.2013
№216.012.247e

Способ обнаружения пассивного космического объекта при сближении с ним активного космического аппарата

Изобретение относится к области космической техники, а именно к области лазерных локационных систем (ЛЛС), используемых для обеспечения сближения космических аппаратов (КА). Сканирование производится путем вращения активного КА с жестко установленной ЛЛС вокруг строительной оси «-ОХ» активного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474844
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.02.2013
№216.012.24d7

Щелевая антенна

Изобретение относится к антенной технике, в частности к щелевым антеннам резонаторного типа с полунаправленной диаграммой направленности, и может быть использовано в технике связи, особенно на борту космического объекта для приема сигналов навигационных систем и для организации...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474933
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.03.2013
№216.012.2dc3

Способ увода разгонного ракетного блока с траектории полета космического аппарата

Изобретение относится к способам управления разделением космических аппаратов (КА), в частности КА и отделяемого от него разгонного ракетного блока (РРБ). После отделения КА от РРБ на РРБ воздействуют импульсом тяги в плоскости, проходящей через центр масс (ц.м.) РРБ, не пересекающей обводы КА...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477246
Дата охранного документа: 10.03.2013
10.03.2013
№216.012.2e6e

Термокомпрессионное устройство

Изобретение относится к холодильной технике, а точнее к области проектирования и эксплуатации компрессионных термических устройств. Термокомпрессионное устройство содержит источник газа высокого давления, подключенный к баллонам-компрессорам, устройство для термоциклирования...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477417
Дата охранного документа: 10.03.2013
27.03.2013
№216.012.30ed

Космическая система для производства материалов в космосе

Изобретение относится к спутниковым системам для производства и исследования материалов с уникальными свойствами в условиях низкой микрогравитации. Система включает в себя технологический модуль (1) и энергетическую платформу (2), находящиеся на одной круговой орбите (3). Платформа имеет...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478063
Дата охранного документа: 27.03.2013
27.03.2013
№216.012.30ee

Способ увода разгонного ракетного блока с траектории полета космического аппарата

Изобретение относится к ракетно-космической технике и касается ракетного разгонного блока и элементов его конструкции, предназначенных для его стабилизации и увода от отделившегося космического аппарата. Способ увода разгонного ракетного блока с траектории полета космического аппарата включает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478064
Дата охранного документа: 27.03.2013
10.04.2013
№216.012.32bd

Космическая головная часть и способ ее сборки

Изобретения относятся к ракетно-космической технике, а именно к космической головной части и к способу ее сборки. Космическая головная часть содержит космический аппарат, головной обтекатель и переходный отсек, который обеспечивает стыковку с ракетой-носителем. Стыковочный диаметр головного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478532
Дата охранного документа: 10.04.2013
10.04.2013
№216.012.32be

Космическая головная часть

Изобретение относится к ракетно-космической технике, а именно к конструкции космической головной части, входящей в состав ракет космического назначения. Космическая головная часть состоит из головного обтекателя и космического аппарата. В состав космической головной части введен промежуточный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478533
Дата охранного документа: 10.04.2013
Showing 1-10 of 353 items.
10.02.2013
№216.012.233a

Двигательная установка ракетного блока

Изобретение относится к ракетно-космической технике. Двигательная установка ракетного блока содержит топливный бак окислителя и топливный бак горючего, снабжающие топливом маршевый двигатель, баллон высокого давления, редуктор понижения давления с дренажным штуцером редуктора понижения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474520
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.02.2013
№216.012.240a

Вихревой электронасосный агрегат

Изобретение относится к машиностроительной гидравлике и может быть использовано в составе гидросистем изделий авиационной и ракетной техники. Вихревой электронасосный агрегат содержит корпус 1 с цилиндрической расточкой 2 диаметра d, установленные в нем электродвигатель 3 с рабочим колесом 5,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474728
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.02.2013
№216.012.247e

Способ обнаружения пассивного космического объекта при сближении с ним активного космического аппарата

Изобретение относится к области космической техники, а именно к области лазерных локационных систем (ЛЛС), используемых для обеспечения сближения космических аппаратов (КА). Сканирование производится путем вращения активного КА с жестко установленной ЛЛС вокруг строительной оси «-ОХ» активного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474844
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.02.2013
№216.012.24d7

Щелевая антенна

Изобретение относится к антенной технике, в частности к щелевым антеннам резонаторного типа с полунаправленной диаграммой направленности, и может быть использовано в технике связи, особенно на борту космического объекта для приема сигналов навигационных систем и для организации...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474933
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.03.2013
№216.012.2dc3

Способ увода разгонного ракетного блока с траектории полета космического аппарата

Изобретение относится к способам управления разделением космических аппаратов (КА), в частности КА и отделяемого от него разгонного ракетного блока (РРБ). После отделения КА от РРБ на РРБ воздействуют импульсом тяги в плоскости, проходящей через центр масс (ц.м.) РРБ, не пересекающей обводы КА...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477246
Дата охранного документа: 10.03.2013
10.03.2013
№216.012.2e6e

Термокомпрессионное устройство

Изобретение относится к холодильной технике, а точнее к области проектирования и эксплуатации компрессионных термических устройств. Термокомпрессионное устройство содержит источник газа высокого давления, подключенный к баллонам-компрессорам, устройство для термоциклирования...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477417
Дата охранного документа: 10.03.2013
27.03.2013
№216.012.30ed

Космическая система для производства материалов в космосе

Изобретение относится к спутниковым системам для производства и исследования материалов с уникальными свойствами в условиях низкой микрогравитации. Система включает в себя технологический модуль (1) и энергетическую платформу (2), находящиеся на одной круговой орбите (3). Платформа имеет...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478063
Дата охранного документа: 27.03.2013
27.03.2013
№216.012.30ee

Способ увода разгонного ракетного блока с траектории полета космического аппарата

Изобретение относится к ракетно-космической технике и касается ракетного разгонного блока и элементов его конструкции, предназначенных для его стабилизации и увода от отделившегося космического аппарата. Способ увода разгонного ракетного блока с траектории полета космического аппарата включает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478064
Дата охранного документа: 27.03.2013
10.04.2013
№216.012.32bc

Космическая головная часть

Изобретение относится к ракетно-космической технике, а именно к средствам выведения аппаратов космического назначения на заданные орбиты. Космическая головная часть содержит космический аппарат, головной обтекатель и переходный отсек. Переходный отсек вместе с космическим аппаратом и головным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478531
Дата охранного документа: 10.04.2013
10.04.2013
№216.012.32bd

Космическая головная часть и способ ее сборки

Изобретения относятся к ракетно-космической технике, а именно к космической головной части и к способу ее сборки. Космическая головная часть содержит космический аппарат, головной обтекатель и переходный отсек, который обеспечивает стыковку с ракетой-носителем. Стыковочный диаметр головного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478532
Дата охранного документа: 10.04.2013
+ добавить свой РИД