RU2584607C1 - Автономная система энергоснабжения космических аппаратов - Google Patents
Автономная система энергоснабжения космических аппаратов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2584607C1 RU2584607C1 RU2015116569/07A RU2015116569A RU2584607C1 RU 2584607 C1 RU2584607 C1 RU 2584607C1 RU 2015116569/07 A RU2015116569/07 A RU 2015116569/07A RU 2015116569 A RU2015116569 A RU 2015116569A RU 2584607 C1 RU2584607 C1 RU 2584607C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- spacecraft
- control system
- power supply
- supply system
- heat exchanger
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
Изобретение относится к космической технике и может быть использовано для обеспечения электропитания космических аппаратов (КА) и станций. Технический результат - использование системы терморегулирования для получения дополнительной энергии. Система энергоснабжения предназначена для применения на космических аппаратах и станциях в условиях космического пространства. В предлагаемом изобретении в существующую жидкостную систему терморегулирования, содержащую корпус, внутри которого расположен контур охлаждения и обогрева, состоящий из последовательно соединенных теплообменника с резервуаром теплоносителя, имеющего управляющий клапан, радиатора с травящим клапаном, магнитогидродинамического насоса для циркуляции теплоносителя в конуре, после теплообменника введена турбина, соединенная с электрогенератором, который через систему управления соединен с аккумуляторной батареей и нагрузкой. 1 ил.
Description
Изобретение относится к космической технике и может быть использовано для обеспечения электропитания космических аппаратов (КА) и станций. Система энергоснабжения предназначена для применения на космических аппаратах и станциях в условиях космического пространства.
Подавляющее большинство систем космического аппарата требуют электропитания, в качестве источника электроэнергии обычно используется связка из солнечных батарей и химических аккумуляторов. Реже используются иные источники, такие как топливные элементы, радиоизотопные батареи, ядерные реакторы, одноразовые гальванические элементы.
Система энергоснабжения космического аппарата (СЭП) - система космического аппарата, обеспечивающая электропитание других систем, является одной из важнейших систем, во многом именно она определяет геометрию космических аппаратов, конструкцию, массу, срок активного существования. Выход из строя системы энергоснабжения ведет к отказу всего аппарата.
В настоящее время самым распространенным первичным источником электроэнергии являются солнечные батареи, на сегодняшний день считающиеся одним из самых надежных и достаточно хорошо отработанных вариантов обеспечения космического аппарата энергией.
Но и у солнечной батареи есть недостатки, она со временем деградируют под действием следующих факторов:
- метеорная эрозия, уменьшающая оптические свойства поверхности фотоэлектрических преобразователей;
- радиационное излучение, понижающее фото-ЭДС, особенно при солнечных вспышках и при полете в радиационном поясе Земли;
- термические удары из-за глубокого охлаждения конструкции на затененных участках орбиты, нагрева на освещенных, и наоборот. Это явление разрушает крепление отдельных элементов батареи, соединения между ними.
Существует ряд мер по защите батарей от этих явлений. Время эффективной работы солнечных батарей один из лимитирующих факторов, определяющих время активного существования космического аппарата.
При затенении батарей в результате маневров или входа в тень планеты выработка энергии фотоэлектрическими преобразователям прекращается, поэтому систему энергопитания дополняют химическими аккумуляторами (буферные химические батареи).
Но космический аппарат объединяет в себе различные системы, обязательные для сохранения работоспособности КА, и существует возможность использовать их для решения дополнительных задач параллельно с решением главной. Так жидкостную систему терморегулирования КА при незначительной доработке можно использовать как дополнительную систему энергоснабжения, а при определенных условиях эксплуатации и как основную. Поэтому в качестве ближайшего аналога для заявляемой автономной системы энергоснабжения космических аппаратов предлагается использовать эндотермическую систему терморегулирования космических аппаратов (RU 2463222, от 25.05.2011), содержащую корпус, контур охлаждения и обогрева, теплообменники, радиатор, магнитогидродинамический насос, резервуар теплоносителя, управляющий клапан, травящий клапан и токопроводящий экзотермический теплоноситель.
Недостатком известных автономных систем электропитания КА является использование только первичного источника электроэнергии (солнечной батареи и др.) и незадействование других систем используемых КА для производства электроэнергии, что становится наиболее актуально с возрастающим энергопотреблением приборов и устройств полезной нагрузки.
Задачей заявляемого изобретения является использование системы терморегулирования для получения дополнительной электроэнергии и, как следствие, повышение эффективности и увеличение мощности автономной системы электроснабжения КА.
В предлагаемом изобретении требуемый технический результат достигается тем, что в существующую жидкостную систему терморегулирования, содержащую корпус, внутри которого расположен контур охлаждения и обогрева, состоящий из последовательно соединенных теплообменника с резервуаром теплоносителя, имеющего управляющий клапан, радиатора с травящим клапаном, магнитогидродинамического насоса для циркуляции теплоносителя в конуре, после теплообменника введена турбина, соединенная с электрогенератором, который через систему управления соединен с аккумуляторной батареей и нагрузкой.
Автономная система энергоснабжения космических аппаратов показана на Фиг. 1., где:
1 - корпус;
2 - магнитогидродинамический насос;
3 - турбина;
4 - радиатор;
5 - резервуар теплоносителя;
6 - управляющий клапан;
7 - травящий клапан;
8 - контур охлаждения и обогрева;
9 - электрогенератор;
10 - система управления;
11 - нагрузка;
12 - аккумуляторная батарея;
13 - теплообменник.
Система работает следующим образом: в корпусе КА тепло от греющихся блоков аппаратуры КА передается теплоносителю, циркулирующему по внутреннему контуру охлаждения и обогрева (8). Нагретый теплоноситель после теплообменников (13) подается МГД-насосом (2) на лопатки турбины (3), приводя ее в движение. Турбина (3) соединена с электрогенератором (9) и при работе приводит его в движение, вследствие чего вырабатывается электроэнергия, поступающая в систему управления (10), которая в зависимости от существующих на данный момент времени потребностей распределяет ее или на нагрузку (11), которой являются все системы и устройства КА, потребляющие электроэнергию. При отсутствии потребности электроэнергия накапливается в аккумуляторной батарее (12). Отработанный нагретый теплоноситель поступает на радиатор (4), излучающий тепло в наружное пространство и охлаждающий теплоноситель. Далее цикл повторяется. Для предотвращения выхода системы из строя дополнительно введен резервуар теплоносителя (5) с управляющим клапаном (6). При понижении давления в системе клапан (6) обеспечивает дополнительную подачу теплоносителя, при повышении его происходит стравливание избыточного давления через клапан (7).
В качестве теплоносителя предлагаем использовать жидкости с низкой температурой кипения, например аммиак с добавлением H2O, чтобы жидкость стала токопроводящей, для работы МГД-насоса.
Claims (1)
- Автономная система энергоснабжения космических аппаратов, содержащая корпус, внутри которого расположен контур охлаждения и обогрева, состоящий из последовательно соединенных теплообменника с резервуаром теплоносителя, имеющего управляющий клапан, радиатора с травящим клапаном, магнитогидродинамического насоса для циркуляции теплоносителя в конуре, отличающаяся тем, что в контур охлаждения и обогрева после теплообменника введена турбина, соединенная с электрогенератором, который через систему управления соединен с аккумуляторной батареей и нагрузкой.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015116569/07A RU2584607C1 (ru) | 2015-04-30 | 2015-04-30 | Автономная система энергоснабжения космических аппаратов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015116569/07A RU2584607C1 (ru) | 2015-04-30 | 2015-04-30 | Автономная система энергоснабжения космических аппаратов |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013146570/07A Previously-Filed-Application RU2013146570A (ru) | 2013-10-18 | 2013-10-18 | Конверсионная система энергоснабжения космических аппаратов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2584607C1 true RU2584607C1 (ru) | 2016-05-20 |
Family
ID=56012217
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015116569/07A RU2584607C1 (ru) | 2015-04-30 | 2015-04-30 | Автономная система энергоснабжения космических аппаратов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2584607C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2703904C2 (ru) * | 2017-05-15 | 2019-10-22 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Прямотрубный парогенератор для модульной ядерной энергетической установки со свинцово-висмутовым теплоносителем |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3984744A (en) * | 1974-09-26 | 1976-10-05 | Moody Warren E | D.C. voltage control system |
US5455884A (en) * | 1992-03-30 | 1995-10-03 | Yang; Tai-Her | Stepped compound voltage control circuit of battery in combination with field-control DC motor driving circuit |
RU2463222C1 (ru) * | 2011-05-25 | 2012-10-10 | Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого МО РФ | Эндотермическая система терморегулирования космических аппаратов |
RU2467449C2 (ru) * | 2011-01-11 | 2012-11-20 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Государственный научно-производственный ракетно-космический центр "ЦСКБ-Прогресс" (ФГУП "ГНПРКЦ "ЦСКБ-Прогресс") | Способ управления автономной системой электропитания космического аппарата |
RU2521538C2 (ru) * | 2012-08-14 | 2014-06-27 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева" | Способ управления автономной системой электроснабжения космического аппарата |
-
2015
- 2015-04-30 RU RU2015116569/07A patent/RU2584607C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3984744A (en) * | 1974-09-26 | 1976-10-05 | Moody Warren E | D.C. voltage control system |
US5455884A (en) * | 1992-03-30 | 1995-10-03 | Yang; Tai-Her | Stepped compound voltage control circuit of battery in combination with field-control DC motor driving circuit |
RU2467449C2 (ru) * | 2011-01-11 | 2012-11-20 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Государственный научно-производственный ракетно-космический центр "ЦСКБ-Прогресс" (ФГУП "ГНПРКЦ "ЦСКБ-Прогресс") | Способ управления автономной системой электропитания космического аппарата |
RU2463222C1 (ru) * | 2011-05-25 | 2012-10-10 | Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого МО РФ | Эндотермическая система терморегулирования космических аппаратов |
RU2521538C2 (ru) * | 2012-08-14 | 2014-06-27 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева" | Способ управления автономной системой электроснабжения космического аппарата |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2703904C2 (ru) * | 2017-05-15 | 2019-10-22 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Прямотрубный парогенератор для модульной ядерной энергетической установки со свинцово-висмутовым теплоносителем |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10276271B2 (en) | Electric fission reactor for space applications | |
KR101482018B1 (ko) | 우주용 원자로 | |
RU2584607C1 (ru) | Автономная система энергоснабжения космических аппаратов | |
CN105305936A (zh) | 基于热管散热平台的热光伏发电*** | |
RU130299U1 (ru) | Система обеспечения теплового режима прецизионных приборов космического аппарата | |
Li et al. | Performance analysis of a dish solar thermal power system with lunar regolith heat storage for continuous energy supply of lunar base | |
CN110752786A (zh) | 一种用于深海水下平台的碱金属热电转换装置 | |
RU2614242C1 (ru) | Электрохимический генератор | |
RU2463222C1 (ru) | Эндотермическая система терморегулирования космических аппаратов | |
RU2441818C1 (ru) | Система терморегулирования космического аппарата | |
WO2019031992A1 (ru) | Система и способ аварийного расхолаживания ядерного реактора | |
Khrustalev et al. | Efficiency problems of high-voltage variable frequency drives of the MCP of NPP with WWER | |
US20220328209A1 (en) | Cooling Systems and Methods for Nuclear Thermionic Avalanche Cells | |
RU2749928C1 (ru) | Космический аппарат | |
Slone et al. | Electric Power Generation Systems for Use in Space | |
PENG et al. | Thinking on Nuclear Energy Supply Scheme for Underwater Observation and Exploration Equipment | |
CN103186179B (zh) | 一种太空数据中心 | |
RU2238598C2 (ru) | Космическая двухрежимная ядерно-энергетическая установка транспортно-энергетического модуля | |
Wani et al. | REQUIREMENT ANALYSIS AND NIGHT SURVIVAL CONCEPT FOR LUNAR LANDING MISSION USING FUEL CELL | |
Vicente et al. | Thermophotovoltaic (TPV) applications to space power generation | |
Southarn | Power systems comparison for manned space station applications | |
HARVEY | Alternative power supplies for spacecraft | |
RU2187854C1 (ru) | Космическая двухрежимная ядерно-энергетическая установка транспортно-энергетического модуля | |
Quadrini et al. | Application of heat pipes to unmanned space power systems | |
Lu et al. | Contamination effects on Space Station Freedom electric power system performance |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170501 |