×
26.08.2017
217.015.d600

Результат интеллектуальной деятельности: Тепловой генератор электрической энергии для космического аппарата

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к электротехнике и может применяться для создания генераторов на космических аппаратах, в которых солнечная тепловая энергия преобразуется в электрическую. Технический результат заключается в снижении удельной массы теплового генератора, обеспечении выработки электрической энергии из солнечной тепловой энергии как при прямом воздействии на него солнечного потока, так и в области тени. Тепловой генератор содержит n объединенных между собой преобразователей тепловой энергии в электрическую, каждый из которых содержит корпус, выполненный из материала с возможностью экранирования электромагнитного излучения, с расположенной внутри электрической обмоткой. Над ней с зазором установлен постоянный магнит с закрепленной над ним теплоизолирующей пластиной и пластиной с высоким значением коэффициента теплового расширения, которая закреплена верхней стороной в корпусе. Изменение ее линейных размеров под действием солнечного теплового потока позволяет изменить величину зазора между постоянным магнитом и электрической обмоткой. Каждый из n объединенных преобразователей тепловой энергии в электрическую может содержать пластины с различными высокими значениями коэффициента теплового расширения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области энергетики и может применяться для создания генераторов на космических аппаратах, в которых солнечная тепловая энергия преобразуется в электрическую энергию.

Известен ряд солнечных батарей космического аппарата, преобразующих солнечную тепловую энергию в электрическую.

В частности, известна солнечная батарея космического аппарата (патент РФ №2574057, B64G 1/44, опубл. 27.01.2016), которая снабжена штангой в виде шарнирно соединенных корневого и телескопического звеньев и выполнена в форме складываемых гармошкой створок. В транспортном положении звенья сложены вместе, а створки уложены в контейнеры с основаниями и крышками. Крышки и основания закреплены соответственно на звеньях и развернуты длинными сторонами вдоль оси сложенной штанги. Поворотная панель служит для поджатия створок к крышке и их поворота на 45° для равномерного схода.

Недостатками известного устройства являются невысокая эффективность солнечной батареи из-за длительности пребывания в области тени, а также из-за ухудшения выработки электрической энергии при нагревании солнечной панели, необходимость стабилизации космического аппарата при разворачивании солнечной батареи и при движении космического аппарата.

Известна магнитотепловая энергогенерирующая система (патент РФ №2210839, Н01М 8/06; H02N 10/00; H02N 11/00, опубл. 20.08.2003), содержащая один блок электрохимических топливных элементов, топливный резервуар, узел подачи топлива, блок отвода продуктов химической реакции, сборник тепла и блок автоматического управления, преобразователь тепловой энергии в электрическую, выполненный в виде симметричной разветвленной магнитной цепи с тремя сердечниками, изготовленными из тонких электрически изолированных листов магнитомягкого материала с высокой магнитной проницаемостью. В два крайних сердечника с вторичными обмотками встроены рабочие вставки, выполненные в виде плотно упакованных сборок из тонких ферромагнитных пластин с трехмерным рельефом на их поверхности, характеризующиеся большим скачком намагниченности при температуре точки Кюри и малой остаточной намагниченностью. Ферромагнитные пластины соприкасаются друг с другом в точках, образованных выпуклостями трехмерного рельефа и образующих множество параллельных каналов для интенсификации теплообмена. Питание магнитной цепи известного магнитотеплового генератора может осуществляться постоянным магнитом (вместо центрального сердечника с первичной обмоткой устанавливается постоянный магнит) и использования для нагрева рабочих вставок природных источников тепловой энергии, например солнечного излучения.

Недостатками известного магнитотеплового генератора являются сложность конструкции, необходимость в блоках подачи и отвода тепла и топлива, ограниченные функциональные возможности относительно применения на космических аппаратах.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявленному тепловому генератору электрической энергии для космического аппарата является тепловой генератор (заявка РФ №2010109704, F01B 29/10, опубл. 20.09.2011), включающий цилиндр, в котором размещен поршень и рабочая жидкость, при этом поршень снабжен постоянными магнитами, пересекающими своим полем во время движений поршня электрические обмотки, расположенные вдоль и поперек на стенках рабочего цилиндра, индуцируя электродвижущую силу (ЭДС).

Недостатками известного магнитотеплового генератора являются сложность конструкции, необходимость в блоках подачи и отвода рабочей жидкости, ограниченные функциональные возможности относительно применения на космических аппаратах.

Задача изобретения - упрощение конструкции, расширение функциональных возможностей теплового генератора электрической энергии для космического аппарата, преобразующего солнечную тепловую энергию в электрическую.

Техническим результатом изобретения является снижение удельной массы теплового генератора электрической энергии, обеспечение выработки электрической энергии из солнечной тепловой энергии тепловым генератором на космическом аппарате как при прямом воздействии на него солнечного потока (нагревании), так и в области тени (охлаждении).

Поставленная задача решается и технический результат достигается тем, что тепловой генератор электрической энергии для космического аппарата, содержащий постоянные магниты, электрическую обмотку, индуцирующую электродвижущую силу, согласно изобретению, содержит n объединенных между собой преобразователей тепловой энергии в электрическую, каждый из которых содержит корпус, выполненный из материала с возможностью экранирования электромагнитного излучения, с расположенной внутри электрической обмоткой, над ней с зазором установлен постоянный магнит с закрепленной над ним теплоизолирующей пластиной и пластиной с высоким значением коэффициента теплового расширения, которая закреплена верхней стороной в корпусе и изменение линейных размеров которой под действием солнечного теплового потока позволяет изменить величину зазора между постоянным магнитом и электрической обмоткой.

Кроме того, каждый из n объединенных между собой преобразователей тепловой энергии в электрическую может содержать пластины с различными высокими значениями коэффициента теплового расширения.

Существо изобретения поясняется чертежом, на котором изображен тепловой генератор электрической энергии для космического аппарата в продольном разрезе.

Тепловой генератор электрической энергии для космического аппарата содержит (чертеж) n объединенных между собой преобразователей тепловой энергии в электрическую, каждый из которых содержит корпус 1, выполненный из материала с возможностью экранирования электромагнитного излучения, с расположенной внутри электрической обмоткой 2, над ней с зазором 3 установлен постоянный магнит 4 с закрепленной над ним теплоизолирующей пластиной 5 и пластиной с высоким значением коэффициента теплового расширения 6, которая закреплена верхней стороной в корпусе 1 и изменение линейных размеров которой под действием солнечного теплового потока 7 позволяет изменить величину зазора 3 между постоянным магнитом 4 и электрической обмоткой 2. Выводы 8 электрической обмотки 2 выведены к внешней стороне корпуса 1.

Тепловой генератор электрической энергии для космического аппарата работает следующим образом.

При поступлении солнечного теплового потока 7 на пластину с высоким значением коэффициента теплового расширения 6 она, нагреваясь, увеличивает линейные размеры, при этом нагрева постоянного магнита 4 не происходит из-за наличия теплоизолирующей пластины 5. Поскольку пластина с высоким значением коэффициента теплового расширения 6 закреплена в корпусе 1 верхней стороной, постоянный магнит 4 движется в сторону обмотки, уменьшая тем самым зазор 3. Вследствие этого индукция магнитного поля в зазоре 3 увеличивается. При прекращении поступления солнечной тепловой энергии, вызванном движением космического аппарата, на пластину с высоким значением коэффициента теплового расширения 6 она, охлаждаясь, уменьшает линейные размеры. При этом зазор 3 будет увеличиваться, а индукция магнитного поля в зазоре 3 уменьшаться. Изменение магнитного поля в зазоре 3 приводит к возникновению ЭДС в электрической обмотке 2. При подключении выводов 8 к нагрузке по электрической обмотке 2 начнет протекать электрический ток.

Итак, заявленное изобретение позволяет упростить конструкцию, расширить функциональные возможности теплового генератора электрической энергии для космического аппарата.

В результате снижается удельная масса теплового генератора электрической энергии для космического аппарата, обеспечивается выработка электрической энергии как при прямом воздействии на него солнечного потока (нагревании), так и в области тени (охлаждении), кроме того, для работы теплового генератора электрической энергии не требуется система стабилизации космического аппарата.


Тепловой генератор электрической энергии для космического аппарата
Тепловой генератор электрической энергии для космического аппарата
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 101-107 of 107 items.
20.01.2018
№218.016.153d

Устройство защиты от короткого замыкания высокотемпературного стартер-генератора обращённой конструкции

Использование: в области электротехники. Технический результат: защита от короткого замыкания стартер-генератора обращенной конструкции в составе газотурбинного двигателя в температурном режиме до 450°С за счет механического расцепления статора с неподвижным стержнем, сопровождающегося...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002634836
Дата охранного документа: 07.11.2017
20.01.2018
№218.016.1b7e

Гибридный магнитный подшипник с использованием сил лоренца (варианты)

Изобретение относится к области энергомашиностроения и может быть использовано для обеспечения бесконтактного вращения ротора электрических машин. Отличие по первому варианту гибридного магнитного подшипника с использованием сил Лоренца состоит в том, что введены две управляющие m-фазные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002636629
Дата охранного документа: 24.11.2017
20.01.2018
№218.016.1d54

Способ локальной обработки стального изделия при ионном азотировании в магнитном поле

Изобретение относится к области термической и химико-термической обработки и может быть использовано в машиностроении и других областях промышленности для локального поверхностного упрочнения материалов. Способ локального ионного азотирования стального изделия включает проведение вакуумного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002640703
Дата охранного документа: 11.01.2018
04.04.2018
№218.016.2f3d

Способ управления системой защиты магнитоэлектрического генератора от короткого замыкания

Использование: в области электротехники. Технический результат: повышение надежности системы управления, системы защиты и пожаробезопасности магнитоэлектрического генератора. Согласно способу после обнаружения короткого замыкания на фазной обмотке генератора, данную обмотку последовательно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002644586
Дата охранного документа: 13.02.2018
04.04.2018
№218.016.2f5d

Гибридный магнитопровод статора электромеханических преобразователей энергии

Изобретение относится к области электромашиностроения и может быть использовано в электромеханических преобразователях энергии автономных объектов. Техническим результатом является повышение надежности, механической прочности, энергоэффективности и минимизация тепловыделений электромеханических...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002644577
Дата охранного документа: 13.02.2018
04.04.2018
№218.016.330e

Устройство и способ автоматизированной очистки солнечной панели

Изобретение относится к системам автоматической очистки солнечных панелей. Устройство очистки солнечной панели, содержащее источник питания, соединенный с солнечной панелью, датчики контроля загрязнения и провода, расположенные на поверхности солнечной панели, отличающееся тем, что провода...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002645444
Дата охранного документа: 21.02.2018
18.05.2018
№218.016.50dd

Амортизатор безрезонансный

Изобретение относится к области машиностроения. Амортизатор содержит расположенные в корпусе амортизатора на его оси эластомерные элементы. Эластомерные элементы выполнены в виде сборной комбинации из двух элементов, расположенных по одной с каждой стороны оси амортизатора. Внешняя поверхность...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002653321
Дата охранного документа: 07.05.2018
Showing 111-120 of 145 items.
09.06.2018
№218.016.6026

Способ управления положением ротора электрической машины на бесконтактных подшипниках (варианты) и электрическая машина для его реализации

Изобретение относится к области энергомашиностроения и может быть использовано в электромеханических преобразователях энергии на бесконтактных подшипниках. Технический результат - повышение точности управления и надежности электрической машины с ротором на бесконтактных подшипниках, возможность...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002656871
Дата охранного документа: 07.06.2018
09.06.2018
№218.016.6033

Ротор для высокоскоростных электромеханических преобразователей энергии с высококоэрцитивными постоянными магнитами

Использование: изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в высокоскоростных электрических машинах. Технический результат: повышение надежности ротора, снижение добавочных потерь. Ротор электромеханического преобразователя энергии с постоянными магнитами содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002656863
Дата охранного документа: 07.06.2018
09.06.2018
№218.016.6043

Сверхвысокооборотный микрогенератор с пониженным тепловыделением

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве источника электроснабжения автономных объектов. Технический результат заключается в снижении тепловыделения сверхвысокооборотных микрогенераторов. Сверхвысокооборотный микрогенератор с пониженным тепловыделением...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002656868
Дата охранного документа: 07.06.2018
09.06.2018
№218.016.604d

Сверхвысокооборотный микрогенератор

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для обеспечения электроэнергией автономных объектов. Технический результат состоит в снижении физической заметности объектов, оснащенных данными сверхвысокооборотными микрогенераторами, благодаря снижению уровня шума, повышению...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002656869
Дата охранного документа: 07.06.2018
11.06.2018
№218.016.60af

Магнитная система ротора синхронного двигателя с инкорпорированными магнитами (варианты)

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электромашиностроении при производстве электродвигателей. Техническим результатом является повышение мощности, механического момента, к.п.д. при снижении массогабаритных показателей. Магнитная система ротора с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002657003
Дата охранного документа: 08.06.2018
29.06.2018
№218.016.689e

Беспазовый магнитопровод статора электромеханических преобразователей энергии из аморфного железа с минимальным влиянием вихревых токов (варианты)

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электромеханических преобразователях энергии автономных объектов. Техническим результатом является повышение надежности, энергоэффективности и минимизация тепловыделений электромеханических преобразователей энергии, повышение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002659091
Дата охранного документа: 28.06.2018
08.07.2018
№218.016.6e86

Гомополярный магнитный подшипник для высокоскоростных электрических машин

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в высокоскоростных электрических машинах. Технический результат: состоит в повышении надежности, повышении к.п.д. за счет снижения потерь на вихревые токи и гистерезис, а также в снижении массогабаритных показателей за счет...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002660447
Дата охранного документа: 06.07.2018
17.11.2018
№218.016.9e4f

Многофазный синхронный генератор с однополупериодным выпрямителем

Изобретение относится к области энергомашиностроения, в частности к устройствам, использующимся в системах автономного электроснабжения. Технический результат: повышение надежности многофазного синхронного генератора с возможностью подключения в трехфазную сеть, а также повышение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002672562
Дата охранного документа: 16.11.2018
24.01.2019
№219.016.b388

Устройство для выведения малых космических аппаратов

Изобретение относится к системам разделения космических аппаратов (КА) и м.б. использовано для запуска на орбиту малых КА массой от 1 до 50 кг. Устройство для выведения КА (2) содержит основание (3), на котором КА удерживается гибкими токопроводящими пластинами (1). Пластины подключены к блоку...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002677974
Дата охранного документа: 22.01.2019
14.02.2019
№219.016.ba48

Способ автоматизированной очистки солнечных панелей

Изобретение относится к области электроэнергетики, энергосбережения и может быть использовано для очистки солнечных панелей от снега и льда в зимнее время. Технический результат: повышение эффективности работы солнечных панелей и увеличение их кпд, а также возможность постоянного использования...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002679771
Дата охранного документа: 12.02.2019
+ добавить свой РИД