РАСЧЕТ СИСТЕМ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА

CALCULATION OF THE SPACECRAFT POWER SUPPLY SYSTEM

Arman Syzdykov

Senior lecturer of «Space technics and technologies» at Eurasian National University of L.N. Gumilyov, Kazakhstan, Nur-Sultan

Almira Zhakupova

Associate professor, candidate of technical sciences of «Space technics and technologies» at Eurasian National University of L.N. Gumilyov, Kazakhstan, Nur-Sultan

Rabiha Sauan

Undergraduate student of «Space technics and technologies» at Eurasian National University of L.N. Gumilyov, Kazakhstan, Nur-Sultan

Аннотация. В этой статье был сделан обзор развития солнечных батарей и разработана классификация современных конструкций солнечных батарей космических аппаратов. Кроме того, была предоставлена информация о производстве энергии из солнечной панели для КА в различных режимах.

Abstract.  In this article, an overview of the development of solar cells was made and a classification of modern solar cell designs of spacecraft was developed. In addition, information was provided on the production of energy from the solar panel for spacecraft in various modes.

Ключевые слова: космический аппарат; солнечная панель; солнечная батарея; имитатор солнечной батареи; имитатор аккумуляторной батареи.

Keywords: spacecraft; solar panel; solar battery; solar battery simulator; battery simulator.

Космический аппарат - общее название всех технических устройств, используемых для выполнения различных задач в космическом пространстве и проведения исследований и других работ на поверхности небесных тел.

Космические аппараты, в свою очередь, получает электроэнергию от солнечных батарей.  Солнечные батареи состоят из солнечных панелей.  Солнечные батареи, солнечные панели и фотоэлектрические модули - это устройства, состоящие из различных подключенных фотоэлектрических элементов, которые используют фотоэлектрический эффект для выработки электроэнергии.

Солнечная панель.

Солнечные батареи - они состоят из фотоэлектрических или солнечных модулей и солнечных элементов.  Поскольку один солнечный элемент не производит достаточно электроэнергии, несколько таких элементов собираются в солнечные панели, чтобы производить больше электроэнергии.  За последнее десятилетие солнечная энергия в мире стремительно развивается, и солнечные электростанции становятся частью энергетической инфраструктуры многих стран.  Панель представляет собой фотоэлектрический генератор, состоящий из стеклянной пластины, на обратной стороне которой расположены солнечные панели между двумя слоями герметизирующей пленки.  Нижний слой герметизирующей пленки защищен специальным защитным слоем от внешних воздействий.  Солнечные панели производятся разных размеров в зависимости от габаритов космического аппарата, самые мощные из которых - кремниевые солнечные панели (40-260 Вт).

Рисунок 2. Конструкция солнечной панели

Панели могут быть подключены к солнечным батареям для увеличения мощности (например, две панели с пиковой мощностью 50 Вт эквивалентны 100 Вт панели). КПД панелей составляет от 5 до 20%, то есть такое же количество солнечной энергии полностью преобразуется в электрическую энергию.

Воспользуемся следующими формулами для расчета основных параметров солнечных батареи, влияющих на конструкцию космического аппарата, его технические характеристики [4]. Расчет параметров СБ определяется соотношением его площади и массы.

Расчет мощности АКБ производится по следующей формуле:

Площадь СБ определяют по формуле:

В целях упрощения расчета параметров можно также использовать программу общего назначения «Python», предназначенную для повышения производительности разработчика.

Рисунок 3. Вычисление в программе «Python»

Рисунок 4. Вычисление в программе «Python»

Рисунок 5. Вычисление в программе «Python»

Заключение

В этой статье был сделан обзор развития солнечных батарей и разработана классификация современных конструкций солнечных батарей космических аппаратов. Кроме того, была предоставлена информация о производстве энергии из солнечной панели для КА в различных режимах. Космические аппараты, работающие во внутренней Солнечной системе, обычно основаны на использовании фотоэлектрических солнечных панелей для производства электроэнергии от солнца. Солнечные панели должны иметь большую поверхность, направленную к Солнцу при движении КА. Чем ярче и шире площадь поверхности, тем больше значит, что электричество можно преобразовать из энергии солнечного света.