RU2640937C2 - Method of monitoring present state of solar battery panels of spacecrafts - Google Patents

Method of monitoring present state of solar battery panels of spacecrafts Download PDF

Info

Publication number
RU2640937C2
RU2640937C2 RU2016114937A RU2016114937A RU2640937C2 RU 2640937 C2 RU2640937 C2 RU 2640937C2 RU 2016114937 A RU2016114937 A RU 2016114937A RU 2016114937 A RU2016114937 A RU 2016114937A RU 2640937 C2 RU2640937 C2 RU 2640937C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sun
current
spacecraft
orbit
solar battery
Prior art date
Application number
RU2016114937A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2016114937A (en
Inventor
Александр Иванович Спирин
Дмитрий Николаевич Рулев
Юрий Александрович Скурский
Галина Анатольевна Лифанова
Алексей Борисович Сапоженков
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" filed Critical Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева"
Priority to RU2016114937A priority Critical patent/RU2640937C2/en
Publication of RU2016114937A publication Critical patent/RU2016114937A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2640937C2 publication Critical patent/RU2640937C2/en

Links

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

FIELD: aviation.SUBSTANCE: method of monitoring the present status of the solar battery panel (SB) of the spacecraft (SC) includes the orientation of the SB working surface to the Sun, the measurement of the current values from the SB, the monitoring of the present state of the SB based on the comparison of the present measured current values and current values measured in the previous flight stages. In addition, the orbital orientation of the SC is maintained, in which the axis of rotation of the SB is perpendicular to the plane of the orbit and the normal to the working surface of the SB in the given discrete position is directed to the zenith. Sequentially unfold the SB in discrete positions in which the angle value between the normal to the working surface of the SB and the direction to the Sun is less than a fixed value, the values of the angle between the direction to the Sun and the plane of the spacecraft orbit at the moments of passage of the subsolar point of the orbit passes are measured. Measure the current from the SB at the moment of passage of the subsolar point of the orbit pass, where the measured value of the angle reaches a local minimum, determine the present value of the distance from the Earth to the Sun.EFFECT: improving the efficiency of monitoring the state of the solar battery of the spacecraft.1 cl

Description

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.The invention relates to the field of space technology, namely, power supply systems (SES) of spacecraft (SC), and can be used in the operation of solar panels (SB) SES SC.

Одной из составляющей контроля текущего состояния СБ КА является контроль основных электрических характеристик СБ - выходного тока, напряжения и мощности СБ. 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. - М.: Энергоатомиздат. 1983. с. 49, 54).One of the components of the control of the current state of the SB SC is the control of the main electrical characteristics of the SB - the output current, voltage and power of the SB. At the design and manufacturing stage of the SB, a theoretical calculation of the output parameters of the SB is carried out, which can be based on the method of moving the current-voltage characteristics, taking into account various environmental influences and load parameters on the characteristics of the SB (spacecraft power supply system. Technical description. 300GK.20YU.0000- ATO. RSC Energia, 1998; Raushenbach G. Handbook for the Design of Solar Batteries. - M.: Energoatomizdat. 1983. S. 49, 54).

Недостаток указанного способа контроля текущего состояния 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.The disadvantage of this method of monitoring the current state of the SB is that the models of space flight factors used in the calculations have limited accuracy, which does not allow obtaining reliable data on the real characteristics of the SB in flight, taking into account the process of “degradation” of the SB.

Для контроля фактических характеристик СБ в полете используются измерения фактического выходного тока СБ под воздействием солнечного излучения, поступающего перпендикулярно рабочей поверхности СБ (Елисеев А.С. Техника космических полетов. М.: Машиностроение, 1983. с. 190-194; Раушенбах Г. Справочник по проектированию солнечных батарей. – М.: Энергоатомиздат, 1983. с. 57; патент РФ №2353555 по заявке №2006131395/11, приоритет от 31.08.2006 - прототип), для чего разворачивают панели СБ в рабочее положение, соответствующее совмещению нормали к их освещенной рабочей поверхности с направлением на Солнце, и контроль текущего состояния панели СБ осуществляют по результатам сравнения измеренных значений тока с задаваемыми значениями - текущая эффективность СБ оценивается по отношению измеренных фактических выходных параметров СБ к их номинальным значениям - проектным или некоторым исходным значениям, например, измеренным на предыдущих этапах полета.To control the actual characteristics of the SB during flight, measurements of the actual SB output current under the influence of solar radiation perpendicular to the SB working surface are used (Eliseev A.S. Space Flight Engineering. Moscow: Mashinostroenie, 1983. p. 190-194; Raushenbakh G. Reference for the design of solar batteries. - M .: Energoatomizdat, 1983. p. 57; RF patent No. 2353555 according to application No. 2006131395/11, priority of 08/31/2006 - prototype), for which they expand the SB panels in the working position, corresponding to the normal to their lighted working surface with the direction to the Sun, and the current state of the SB panel is monitored by comparing the measured current values with the set values - the current SB efficiency is estimated by the ratio of the measured actual output parameters of the SB to their nominal values - design or some initial values, for example, measured at previous stages of flight.

Выбор силы тока в качестве контролируемой выходной характеристики СБ вызван тем, что его сила является переменной величиной, напрямую зависит от состояния СБ в целом, а напряжение на СБ является достаточно стабильной величиной и определяется в основном физическими свойствами используемых для изготовления СБ фотоэлектрических преобразователей (ФЭП), при этом режим работы ФЭП еще на стадии проектирования СБ задается таким образом, чтобы генерируемая мощность (как произведение силы тока и напряжения) была максимально возможной.The choice of current strength as a controlled output characteristic of the SB is caused by the fact that its strength is a variable, directly depends on the state of the SB as a whole, and the voltage on the SB is a fairly stable value and is determined mainly by the physical properties of the photoelectric converters (PECs) used to fabricate the SB In this case, the mode of operation of the photomultiplier even at the design stage of the SB is set in such a way that the generated power (as the product of current and voltage) is the maximum possible.

Данный способ обеспечивает контроль суммарной эффективности панели СБ в ходе полета КА. Меньшие значения фактических выходных токов от СБ по отношению к заданным проектным или исходным значениям означают «деградацию» СБ.This method provides control of the total efficiency of the SB panel during the spacecraft flight. Smaller values of the actual output currents from the SB in relation to the specified design or initial values mean "degradation" of the SB.

Недостаток способа-прототипа связан с тем, что он не предусматривает проведение замера тока от СБ при одинаковых внешних полетных условиях, что необходимо для обоснованности дальнейшего сравнения результатов выполненных замеров.The disadvantage of the prototype method is that it does not provide for measuring current from the SB at the same external flight conditions, which is necessary for the validity of further comparison of the results of measurements.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение точности оценки текущей эффективности СБ в ходе полета КА.The problem to which the invention is directed, is to increase the accuracy of assessing the current effectiveness of SB during the spacecraft flight.

Технический результат, достигаемый при осуществлении изобретения, заключается в обеспечении одинаковых условий замера тока от СБ при выполнении сеансов оценки эффективности СБ по результатам прямого замера электрического тока, генерируемого СБ на фоне полета КА в орбитальной ориентации.The technical result achieved by the implementation of the invention is to provide the same conditions for measuring current from the SB when performing sessions of evaluating the effectiveness of the SB according to the results of direct measurement of the electric current generated by the SB during the flight of the spacecraft in orbital orientation.

Технический результат достигается тем, что в способе контроля текущего состояния панели солнечной батареи космического аппарата, включающем поворот панели солнечной батареи в положения, при которых ее рабочая поверхность ориентируется на Солнце, измерение значений тока от солнечной батареи, контроль текущего состояния солнечной батареи по результатам сравнения текущих измеренных значений тока и значений тока, измеренных на предыдущих этапах полета, дополнительно поддерживают орбитальную ориентацию космического аппарата, при которой ось вращения солнечной батареи перпендикулярна плоскости орбиты и нормаль к рабочей поверхности солнечной батареи в задаваемом дискретном положении, выбираемом из условия минимизации затенения зоны чувствительности солнечной батареи элементами конструкции космического аппарата, направлена в зенит, последовательно разворачивают СБ в дискретные положения, в которых значение угла между нормалью к рабочей поверхности СБ и направлением на Солнце составляет величину менее фиксированного значения, измеряют значения угла между направлением на Солнце и плоскостью орбиты космического аппарата на моменты прохождения подсолнечной точки витков орбиты βS, измеряют ток от солнечной батареи в момент прохождения подсолнечной точки витка орбиты, на котором измеряемое значение угла βS достигает локального минимума, определяют текущее значение расстояния от Земли до Солнца, в ходе полета повторяют вышеописанные действия и контроль состояния панели солнечной батареи выполняют по результатам сравнения полученных значений тока от солнечной батареи, каждое из которых умножено на отношение квадратов определенного на момент соответствующего измерения тока текущего значения расстояния от Земли до Солнца и среднего расстояния от Земли до Солнца.The technical result is achieved by the fact that in the method of monitoring the current state of the solar panel of a spacecraft, including turning the solar panel into positions in which its working surface is oriented to the Sun, measuring current values from the solar battery, monitoring the current state of the solar battery by comparing the current measured current values and current values measured at previous stages of flight, additionally support the orbital orientation of the spacecraft, at which the th rotation axis of the solar battery is perpendicular to the orbit plane and normal to the working surface of the solar battery in a predetermined discrete position selected from the condition of minimizing the shadowing of the sensitivity zone of the solar battery by the structural elements of the spacecraft, is directed to the zenith, the SB is subsequently rotated into discrete positions in which the angle between normal to the working surface of the SB and the direction to the Sun is less than a fixed value, measure the angle between the directions the current on the Sun and the plane of the orbit of the spacecraft at the moments of passage of the sunflower point of the orbits of the β S orbit, measure the current from the solar battery at the time of passing the sunflower point of the orbits of the orbit, at which the measured value of the angle β S reaches a local minimum, determine the current value of the distance from the Earth to the Sun , during the flight, the above actions are repeated and the state of the solar panel panel is checked by comparing the obtained current values from the solar battery, each of which is multiplied and the ratio of the squares defined on a point corresponding to the current measurement of the current value of the distance from the earth to the sun and the average distance from the earth to the sun.

Поясним предложенные в способе действия.Let us explain the proposed method of action.

На многих КА, например на международной космической станции (МКС), система управления положением СБ предусматривает выставку СБ в заданные дискретные положения, фиксированные в связанной с КА системе координат, а поворот СБ между данными положениями выполняется с заданной угловой скоростью вращения СБ. При этом для выполнения различных полетных операций предусмотрены различные режимы управления ориентаций СБ, в том числе режим автоматического наведения (отслеживания) СБ на Солнце и режим выставки СБ в заданное положение (такие положения выбираются из перечня упомянутых заданных дискретных положений СБ, фиксированных в связанной с КА системе координат). При этом в режиме автоматического наведения (отслеживания) СБ на Солнце система управления автоматически выбирает момент начала поворота СБ для перевода СБ из текущего фиксированного положения СБ в последующее.On many spacecraft, for example, on the International Space Station (ISS), the SB position control system provides for the display of the SB in predetermined discrete positions fixed in the coordinate system associated with the spacecraft, and the rotation of the SB between these positions is performed at a given angular speed of rotation of the SB. At the same time, for performing various flight operations, various modes of controlling the SB orientations are provided, including the automatic guidance (tracking) of the SB in the Sun and the SB exposure mode at a predetermined position (such positions are selected from the list of the mentioned discrete SB positions fixed in the spacecraft associated with coordinate system). Moreover, in the automatic guidance (tracking) of the SB in the Sun, the control system automatically selects the moment the SB begins to turn to transfer the SB from the current fixed position of the SB to the next.

Таким образом в произвольный текущий момент времени СБ находится или в одном из фиксированных положений (в этом случае оно является текущим дискретным фиксированным положением СБ) или в процессе перехода между двумя дискретными фиксированными положениями. При этом в режиме автоматического наведения (отслеживания) СБ на Солнце моменты нахождения панели СБ в одном из дискретных положений определяются по измерениям текущей ориентации КА и измерениям положения Солнца путем определения моментов начала и окончания поворотов СБ с учетом логики автоматического управления СБ в данном режиме.Thus, at an arbitrary current moment of time, the SB is either in one of the fixed positions (in this case, it is the current discrete fixed position of the SB) or in the process of transition between two discrete fixed positions. At the same time, in the automatic SB guidance (tracking) mode on the Sun, the moments of the SB panel in one of the discrete positions are determined by measuring the current satellite orientation and measuring the position of the Sun by determining the moments of the beginning and end of the SB turns taking into account the SB automatic control logic in this mode.

Считаем, что СБ КА выполнены складываемыми (например, «гармошкой»). На этапе выведения КА СБ находятся в сложенном состоянии и раскрываются на орбите. При этом после раскрытия СБ последовательные сегменты СБ могут быть расположены с некоторыми остаточными (технологическими) углами между собой.We believe that the SC satellites are made folding (for example, an "accordion"). At the stage of SC launch, SBs are in a folded state and open in orbit. In this case, after the SB is opened, successive SB segments can be located with some residual (technological) angles between themselves.

В предложенном техническом решении для решения поставленной задачи измеряют значения угла между направлением на Солнце и плоскостью орбиты КА на моменты прохождения подсолнечной точки витков орбиты βS. Данный угол может быть получен по навигационным измерениям параметров орбиты КА и измерениям вектора направления на Солнце в инерциальной системе координат.In the proposed technical solution to solve the problem, measure the angle between the direction to the Sun and the orbit plane of the spacecraft at the moments of passage of the sunflower point of the orbits of the β S This angle can be obtained from navigation measurements of the parameters of the spacecraft’s orbit and measurements of the direction vector to the Sun in an inertial coordinate system.

Поддерживают орбитальную ориентацию КА, при которой ось вращения СБ, совпадающая с осью раскрытия СБ, перпендикулярна плоскости орбиты и нормаль к рабочей поверхности СБ в задаваемом дискретном положении, выбираемом из условия минимизации затенения зоны чувствительности СБ элементами конструкции КА, направлена в зенит.The orbital orientation of the spacecraft is maintained, in which the axis of rotation of the SB, which coincides with the axis of opening of the SB, is perpendicular to the plane of the orbit and normal to the working surface of the SB in a given discrete position, selected from the condition of minimizing the shadowing of the sensitivity zone of the SB by the elements of the SC structure, directed to the zenith.

Для поворота панели СБ в положения, при которых ее рабочая поверхность ориентируется нормалью на Солнце, реализуют штатный режим автоматического наведения (отслеживания) СБ на Солнце: последовательно разворачивают СБ в дискретные положения, в которых значение угла между нормалью к рабочей поверхности СБ и направлением на Солнце составляет величину менее фиксированного значения, равного, например, 360°/N, где N - число дискретных положений СБ, и измеряют моменты времени переориентации СБ в данные дискретные положения, с учетом которых определяют текущие значения угла между нормалью к рабочей поверхности СБ и направлением на Солнце.To rotate the SB panel into positions in which its working surface is oriented by the normal to the Sun, the standard mode of automatic guidance (tracking) of the SB in the Sun is implemented: sequentially deploy the SB in discrete positions in which the angle between the normal to the working surface of the SB and the direction to the Sun is a value less than a fixed value, equal, for example, 360 ° / N, where N is the number of discrete positions of the SB, and the time moments of the reorientation of the SB to these discrete positions are measured, taking into account which lyayut current values of the angle between the normal to the working surface Sa and the direction of the sun.

Измеряют ток от СБ в момент прохождения подсолнечной точки витка орбиты, на котором измеряемое значение угла βS достигает локального минимума βS*.Measure the current from the SB at the moment of passing the sunflower point of the orbit, at which the measured value of the angle β S reaches a local minimum β S *.

Подсолнечную точку витка орбиты определяем как точку, в которой проекция направления на Солнце на плоскость орбиты направлена в зенит. В этой точке при описанном управлении СБ направление нормали к рабочей поверхности СБ направлено в зенит и отстоит от направления на Солнце на угол βS. При достижении углом βS локального минимума βS* направление нормали к рабочей поверхности СБ в подсолнечной точке витка составляет с направлением на Солнце угол, равный значению локального минимума βS*.The sunflower point of the orbit is defined as the point at which the projection of the direction to the Sun on the orbit plane is directed to the zenith. At this point, when the SB control is described, the direction of the normal to the SB working surface is directed to the zenith and is separated from the direction to the Sun by an angle β S. When the angle β S reaches a local minimum β S *, the direction of the normal to the SB working surface at the sunflower point of the turn makes an angle with the direction to the Sun equal to the value of the local minimum β S *.

Величина локального минимума βS* является малой величиной βS*≈0, влиянием которой на получаемые измерения тока от СБ можно пренебречь. Например, для КА типа МКС, движущихся по околокруговой орбите 300-400 км, величина изменения угла между направлением на Солнце и плоскостью орбиты за виток составляет величину ≈0,3° и локальный минимум отклонения направления на Солнце от плоскости орбиты на момент прохождения подсолнечной точки витка менее величины ≈0,15°. Данная величина является пренебрежительно малой величиной для учета ее влияния на получаемые измерения тока от СБ, в частности под воздействием освещения СБ с направлений, близких к нормали к рабочей поверхности СБ.The value of the local minimum β S * is a small value β S * ≈0, the influence of which on the obtained current measurements from the SB can be neglected. For example, for a spacecraft of the ISS type, moving in a circumcircular orbit of 300–400 km, the magnitude of the change in the angle between the direction to the Sun and the plane of the orbit per revolution is ≈0.3 ° and the local minimum of the deviation of the direction to the Sun from the plane of the orbit at the time of passage of the sunflower point turn less than ≈0.15 °. This value is a negligibly small quantity to take into account its influence on the obtained current measurements from the SB, in particular under the influence of SB lighting from directions close to the normal to the SB working surface.

Определяют текущее значение расстояния от Земли до Солнца.The current value of the distance from the Earth to the Sun is determined.

В ходе полета повторяют вышеописанные действия и контроль состояния панели СБ выполняют по результатам сравнения полученных значений тока от СБ, каждое из которых умножено на квадрат определенного на момент соответствующего измерения тока текущего значения расстояния от Земли до Солнца и отнесено к квадрату среднего расстояния от Земли до Солнца.During the flight, the above actions are repeated and the state of the SB panel is checked by comparing the obtained current values from the SB, each of which is multiplied by the square of the current distance from the Earth to the Sun determined at the time of the corresponding current measurement and referred to the square of the average distance from the Earth to the Sun .

Например, сравниваемые значения тока от СБ, умноженные на квадрат текущего значения расстояния от Земли до Солнца и отнесенные к квадрату среднего расстояния от Земли до Солнца, получаем по формулеFor example, the compared values of the current from the SB, multiplied by the square of the current value of the distance from the Earth to the Sun and referred to the square of the average distance from the Earth to the Sun, are obtained by the formula

Figure 00000001
(1)
Figure 00000001
(one)

где

Figure 00000002
- значение тока, измеренное в момент прохождения подсолнечной точки k-го вышеописанного витка орбиты (витка, на котором достигается локальный минимум угла между направлением на Солнце и плоскостью орбиты КА на моменты прохождения подсолнечной точки витков орбиты βS);Where
Figure 00000002
- the current value measured at the moment of passage of the sunflower point of the k-th orbit of the orbit described above (the turn at which the local minimum of the angle between the direction to the Sun and the orbital plane of the spacecraft is reached at the moments of passage of the sunflower point of the orbit of the orbit β S );

Dk - текущее значение расстояния от Земли до Солнца во время k-го вышеописанного витка орбиты;D k - the current value of the distance from the Earth to the Sun during the k-th orbit of the orbit described above;

Dср - фиксированное номинальное (среднее) значение расстояния от Земли до Солнца.D cf - fixed nominal (average) value of the distance from the Earth to the Sun.

В соотношении (1) умножение на квадрат текущего значения расстояния от Земли до Солнца и деление на квадрат среднего расстояния от Земли до Солнца обеспечивает получение сопоставимых данных при неодинаковых условиях замера тока от СБ и учитывает изменения тока от СБ, вызванные отклонением текущего значения внеатмосферной интенсивности солнечной радиации от фиксированного номинального (среднего) значения вследствие эллиптичности орбиты Земли при ее движении вокруг Солнца. При этом учитывается, что текущее значение внеатмосферной интенсивности солнечной радиации с достаточной степенью точности обратно пропорционально значению расстояния от Земли до Солнца (Макарова Е.А., Харитонов А.В. Распределение энергии в спектре Солнца и солнечная постоянная. М., 1972; Поток энергии Солнца и его изменения./ Под ред. О. Уайта, пер. с англ. М., 1980; Кмито А.А., Скляров Ю.А. Пиргелиометрия, Л.)In relation (1), multiplying by the square of the current value of the distance from the Earth to the Sun and dividing by the square of the average distance from the Earth to the Sun provides comparable data under different conditions for measuring current from the SB and takes into account changes in current from the SB caused by the deviation of the current value of the extra-atmospheric solar intensity radiation from a fixed nominal (average) value due to the ellipticity of the Earth’s orbit when it moves around the Sun. It is taken into account that the current value of the extra-atmospheric intensity of solar radiation with a sufficient degree of accuracy is inversely proportional to the value of the distance from the Earth to the Sun (Makarova E.A., Kharitonov A.V. Energy distribution in the spectrum of the Sun and the solar constant. M., 1972; Stream energy of the Sun and its changes./ Edited by O. White, transl. from English M., 1980; Kmito A.A., Sklyarov Yu.A. Pyrheliometry, L.)

Figure 00000003
Figure 00000003

Вср - фиксированное номинальное (среднее) значение внеатмосферной интенсивности солнечной радиации;In cf - a fixed nominal (average) value of the extra-atmospheric intensity of solar radiation;

Вk - текущее значение внеатмосферной интенсивности солнечной радиации во время k-й пары упомянутых последовательных световых участков.In k - the current value of the extra-atmospheric intensity of solar radiation during the k-th pair of the mentioned successive light sections.

Проведение измерений тока на витке, на котором в момент прохождения подсолнечной точки витка направление на Солнце составляет минимальный угол с плоскостью орбиты КА - плоскостью, в которой вращается нормаль к рабочей поверхности СБ (ось вращения СБ перпендикулярна плоскости орбиты), обеспечивает измерение тока в момент, когда нормаль к рабочей поверхности панели направлена на Солнце с точностью отклонения направления на Солнца от плоскости орбиты, которое принимает минимальное значение. Это обеспечивает одинаковые условия освещения Солнцем последовательных сегментов «гармошки» СБ, расположенных с технологическими углами между собой.Carrying out current measurements on a turn at which, at the time of passing the sunflower point of the turn, the direction to the Sun is the minimum angle with the spacecraft orbit plane - a plane in which the normal to the SB working surface rotates (the axis of rotation of the SB is perpendicular to the orbit plane), provides current measurement at the moment when the normal to the working surface of the panel is directed to the Sun with the accuracy of deviation of the direction of the Sun from the plane of the orbit, which takes a minimum value. This provides the same conditions for the Sun to illuminate successive segments of the SB accordion, located with technological angles between each other.

Например, как указывалось, для КА типа МКС локальный минимум отклонения направления на Солнце от плоскости орбиты на момент прохождения подсолнечной точки витка не превышает величины ≈0,15°, что является пренебрежительно малой величиной для учета ее влияния на освещение сегментов «гармошки» СБ и получаемые измерения тока от СБ.For example, as indicated, for a spacecraft of the ISS type, the local minimum of the deviation of the direction to the Sun from the orbit plane at the time of passage of the sunflower point of the orbit does not exceed ≈0.15 °, which is a negligibly small quantity to take into account its effect on the illumination of the harmonica segments of the SB and Received current measurements from SB.

В ходе полета повторяют вышеописанные действия на различных этапах полета КА, для каждого этапа полета получают значение тока, рассчитываемое по соотношению (1), и контроль текущего состояния панели СБ осуществляют по результатам сравнения получаемых по соотношению (1) значений тока одно с другим, а также с номинальным проектным значением и/или значением, полученным в результате наземных предполетных измерений.During the flight, the above actions are repeated at various stages of the spacecraft flight, for each flight stage, the current value calculated by the relation (1) is obtained, and the current state of the SB panel is monitored by comparing the current values obtained from the relation (1) with one another, and also with the nominal design value and / or value obtained as a result of ground preflight measurements.

Опишем технический эффект изобретения.We describe the technical effect of the invention.

При эксплуатации в открытом космосе СБ подвергаются воздействию факторов открытого космического пространства, что приводит к их постепенной «деградации». Контроль состояния панели СБ, в частности, связан с получением текущих значений параметров состояния панели СБ и количественных оценок текущей эффективности СБ.When operating in outer space, SBs are exposed to factors of open space, which leads to their gradual “degradation”. Monitoring the status of the SB panel, in particular, is associated with obtaining the current values of the state parameters of the SB panel and quantitative estimates of the current effectiveness of the SB.

Предлагаемое техническое решение позволяет обеспечить одинаковые условия замера тока от СБ при выполнении сеансов оценки эффективности СБ по результатам прямого замера электрического тока, генерируемого СБ на фоне штатного полета КА в орбитальной ориентации. При этом обеспечиваются одинаковые условия замера тока от СБ с учетом изменений тока от СБ, вызванных как изменениями текущего значения внеатмосферной интенсивности солнечной радиации по орбите Земли, так и технологическими углами между последовательными сегментами «гармошки» СБ.The proposed technical solution makes it possible to provide the same conditions for measuring current from the SB when performing sessions of evaluating the effectiveness of the SB according to the results of direct measurement of the electric current generated by the SB against the background of a regular spacecraft flight in orbital orientation. At the same time, the same conditions for measuring current from the SB are taken into account, taking into account changes in the current from the SB, caused by both changes in the current value of the extra-atmospheric intensity of solar radiation in the Earth’s orbit and technological angles between successive segments of the SB accordion.

Одинаковые условия замера тока от СБ при выполнении сеансов оценки эффективности СБ позволяют обоснованно сравнивать получаемые измерения и судить по ним об изменениях и текущем состоянии СБ.The same conditions for measuring the current from the SB when performing sessions of evaluating the effectiveness of the SB allow you to reasonably compare the measurements obtained and judge them about the changes and the current state of the SB.

Знание текущих значений параметров состояния СБ необходимо для более точного моделирования функционирования СЭС КА в полете, например для прогнозирования генерации тока СБ при решении различных задач управления полета КА. Таким образом, получаемый технический эффект повышает эффективность контроля состояния СЭС КА, в том числе повышает точность оценки текущей эффективности СБ в ходе штатного полета КА.Knowledge of the current values of the parameters of the state of the SB is necessary for more accurate modeling of the functioning of the SES spacecraft in flight, for example, to predict the generation of current of the SB in solving various tasks of controlling the flight of the spacecraft. Thus, the resulting technical effect increases the efficiency of monitoring the state of SES spacecraft, including increasing the accuracy of assessing the current effectiveness of the SB during a regular flight of the spacecraft.

Данный технический результат достигается путем определения значений предложенных углов, измерения тока от СБ в предложенные моменты времени в предложенной штатной ориентации КА и СБ и выполнения контроля состояния панели СБ по результатам сравнения получаемых значений тока от СБ, взятых с учетом предложенной зависимости от предложенных параметров.This technical result is achieved by determining the values of the proposed angles, measuring the current from the SB at the proposed time points in the proposed standard orientation of the spacecraft and the SB and performing state control of the SB panel by comparing the obtained current values from the SB taken taking into account the proposed dependence on the proposed parameters.

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.Currently, everything is technically ready for the implementation of the proposed method. Industrial execution of the essential features characterizing the invention is not complicated and can be performed using existing technical means.

Claims (1)

Способ контроля текущего состояния панели солнечной батареи космического аппарата, включающий поворот панели солнечной батареи в положения, при которых ее рабочая поверхность ориентируется на Солнце, измерение значений тока от солнечной батареи, контроль текущего состояния солнечной батареи по результатам сравнения текущих измеренных значений тока и значений тока, измеренных на предыдущих этапах полета, отличающийся тем, что дополнительно поддерживают орбитальную ориентацию космического аппарата, при которой ось вращения солнечной батареи перпендикулярна плоскости орбиты и нормаль к рабочей поверхности солнечной батареи в задаваемом дискретном положении, выбираемом из условия минимизации затенения зоны чувствительности солнечной батареи элементами конструкции космического аппарата, направлена в зенит, последовательно разворачивают СБ в дискретные положения, в которых значение угла между нормалью к рабочей поверхности СБ и направлением на Солнце составляет величину менее фиксированного значения, измеряют значения угла между направлением на Солнце и плоскостью орбиты космического аппарата на моменты прохождения подсолнечной точки витков орбиты βS, измеряют ток от солнечной батареи в момент прохождения подсолнечной точки витка орбиты, на котором измеряемое значение угла βS достигает локального минимума, определяют текущее значение расстояния от Земли до Солнца, в ходе полета повторяют вышеописанные действия и контроль состояния панели солнечной батареи выполняют по результатам сравнения полученных значений тока от солнечной батареи, каждое из которых умножено на отношение квадратов определенного на момент соответствующего измерения тока текущего значения расстояния от Земли до Солнца и среднего расстояния от Земли до Солнца.A method for monitoring the current state of the solar panel of a spacecraft, including turning the solar panel into positions in which its working surface is oriented to the Sun, measuring current values from the solar battery, monitoring the current state of the solar battery by comparing the current measured current values and current values, measured at the previous stages of flight, characterized in that they additionally support the orbital orientation of the spacecraft, in which the rotation axis is sunny the batteries are perpendicular to the orbit plane and normal to the working surface of the solar battery in a given discrete position, selected from the condition of minimizing the shadowing of the sensitivity zone of the solar battery by the structural elements of the spacecraft, directed to the zenith, sequentially deploy the SB in discrete positions in which the angle between the normal to the working surface SB and the direction to the Sun is less than a fixed value, measure the angle between the direction to the Sun and the plane Tew orbit of the spacecraft on the moments of passing sunflower point turns β S orbit measured current from the solar battery during passage of sunflower point orbital revolution, at which the measured value of the angle β S reaches a local minimum, determine the current value of the distance from the earth to the sun during flight repeat the above steps and control the status of the solar panel panel is performed by comparing the obtained current values from the solar battery, each of which is multiplied by the ratio of squares about -determination at the time corresponding to the current value of the current measurement of the distance from the earth to the sun and the average distance from the earth to the sun.
RU2016114937A 2016-04-18 2016-04-18 Method of monitoring present state of solar battery panels of spacecrafts RU2640937C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016114937A RU2640937C2 (en) 2016-04-18 2016-04-18 Method of monitoring present state of solar battery panels of spacecrafts

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016114937A RU2640937C2 (en) 2016-04-18 2016-04-18 Method of monitoring present state of solar battery panels of spacecrafts

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2016114937A RU2016114937A (en) 2017-10-23
RU2640937C2 true RU2640937C2 (en) 2018-01-12

Family

ID=60153607

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016114937A RU2640937C2 (en) 2016-04-18 2016-04-18 Method of monitoring present state of solar battery panels of spacecrafts

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2640937C2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07228299A (en) * 1994-02-15 1995-08-29 Mitsubishi Electric Corp Solar battery paddle drive control device for three-axis stable satellite
RU2353555C2 (en) * 2006-08-31 2009-04-27 Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" Method for determining maximum space vehicle solar batteries power output, and system used for method realisation
RU2361488C1 (en) * 2008-05-19 2009-07-20 Олег Иванович Квасенков Production method of reconstituted tobacco
US8131409B2 (en) * 2009-07-31 2012-03-06 The Boeing Company Gyroless transfer orbit sun acquisition using only wing current measurement feedback

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07228299A (en) * 1994-02-15 1995-08-29 Mitsubishi Electric Corp Solar battery paddle drive control device for three-axis stable satellite
RU2353555C2 (en) * 2006-08-31 2009-04-27 Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" Method for determining maximum space vehicle solar batteries power output, and system used for method realisation
RU2361488C1 (en) * 2008-05-19 2009-07-20 Олег Иванович Квасенков Production method of reconstituted tobacco
US8131409B2 (en) * 2009-07-31 2012-03-06 The Boeing Company Gyroless transfer orbit sun acquisition using only wing current measurement feedback

Also Published As

Publication number Publication date
RU2016114937A (en) 2017-10-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2353555C2 (en) Method for determining maximum space vehicle solar batteries power output, and system used for method realisation
Rajendran et al. Implications of longitude and latitude on the size of solar-powered UAV
CN105676671B (en) A kind of semi-physical simulation test system of Direct to the sun control
RU2340518C2 (en) Method of cosmic vehicle solar batteries position control and system for its implementation
Sagar et al. The 3.6 metre Devasthal Optical Telescope
RU2655089C1 (en) Method of estimation of state of solar cell of spacecraft with inertial operating members
RU2325312C2 (en) Method of spacecraft sun batteries position control and system of its implementation
RU2655561C1 (en) Method for monitoring performance of solar cell of spacecraft on shadowless orbits
RU2640937C2 (en) Method of monitoring present state of solar battery panels of spacecrafts
RU2653890C2 (en) Method of determining performance of an installed on the spacecraft solar panels with a positive power output back surface
Al-Othman et al. An experimental study on hybrid control of a solar tracking system to maximize energy harvesting in Jordan
RU2640905C2 (en) Method of controling present status of solar battery of a spacecraft with inertiative end organs
RU2653891C2 (en) Method for monitoring the performance of a solar battery of a spacecraft with inertial operating members
RU2621816C1 (en) Method for determining the output power of solar panels of spacecraft
RU2624885C2 (en) Spacecraft solar batteries maximum output power determination method
Lam et al. Solar array design for the Mars InSight lander mission
RU2711823C1 (en) Method of controlling efficiency of a solar battery of a spacecraft
CN112417670B (en) GEO target photometric characteristic calculation model considering windsurfing board offset effect
Oliversen et al. Sunlit Io atmospheric [OI] 6300 Å emission and the plasma torus
RU2770331C1 (en) Method for determining the performance of a solar battery with double side photosensitivity installed on a spacecraft
RU2662372C1 (en) Equipped with the solar cells spacecraft energy supply system control method
RU2770330C1 (en) Method for monitoring the performance of a solar battery with double side photosensitivity installed on a spacecraft
RU2354591C2 (en) Method of determining spacecraft solar battery maximum output
RU2771552C1 (en) Method for evaluating the effectiveness of solar panels of the spacecraft power supply system
RU2679094C1 (en) Equipped with solar batteries spacecraft control method