Представлено методику дослідження навантаженості панелей сонячних батарей космічного апарата, яка дозволяє проводити комплексний аналіз процесу разгортання системи панелей багатоланцюгової структури з урахуванням її конструктивних, технологічних і функціональних особливостей.

Визначено вплив факторів космічного простору - іонізуючого та ультрафіолетового випромінювання, забруднення продуктами вихлопу електрореактивних двигунів і деструкції матеріалів зовнішніх поверхонь космічних апаратів, термоциклювання та радіаційної електризації - на енергетичні характеристики сонячних батарей під час тривалої (7 - 10 років) експлуатації на геостаціонарній орбіті.

Получены расчетно-экспериментальные зависимости, характеризующие спад электрической мощности кремниевых солнечных батарей (СБ) при длительном (~ 10 лет) воздействии факторов космического пространства и околоспутниковой среды на геостационарной и высокой круговой орбитах. Достоверность зависимостей подтверждена соответствием расчетных и измеренных на орбите значений нормированной мощности СБ.

Проаналізовано вихідні характеристики сонячних батарей для системи енергозабезпечення українського молодіжного супутника у ході використання різних типів фотоперетворювачів, обгрунтовано оптимальний варіант конструктивно-технологічних рішень.

Розглянуто зміни характеристик матеріалів та елементів механізму приводу сонячних батарей космічних апаратів під впливом факторів космічного простору для терміну активного існування 10 - 15 років. Наведено основні фактори космічного простору, що впливають на характеристики матеріалів та елементів механізму, проаналізовано можливі дефекти та відмови механізму, визначено ймовірність проникнення метеорних частинок для елемента приводу сонячної батареї під час польоту тривалістю 10 і 15 років. Надано рекомендації щодо розробки механізмів приводу сонячної батареї для космічних апаратів з довготривалим терміном існування.

Одержано розрахунково-експериментальні залежності, що характеризують спад електричної потужності сонячних батарей у разі тривалої (близько 10 років) взаємодії з навколишнім середовищем на орбіті. Розглянуто вплив окремих факторів навколосупутникового середовища - іонізуючого й УФ-випромінювання, забруднення захисного скла продуктами деструкції матеріалів зовнішніх поверхонь космічних апаратів, термоциклювання, радіаційної електризації та плазмових струменів електрореактивних двигунів на втрату потужності сонячних батарей. Розроблено процедуру оцінки спаду потужності сонячних батарей на орбіті.

Розглянуто вплив фермових конструкцій з вуглепластику, що призначені для розміщення блоків з фотоперетворювачами, на динамічні характеристики механізму приводу сонячних батарей космічного апарата. Проаналізовано власні частоти коливань фермових конструкцій сонячних батарей та динамічні характеристики механізму їх приводу для конструкцій з вуглепластику й алюмінієвого сплаву АМг-6. Обгрунтовано переваги виготовлення фермових конструкцій каркасів з вуглепластику за допомогою методу намотування стосовно досягнення більшої жорсткості конструкції.

Розглянуто динамічні характеристики (ДХ) зубчатих передач приводу сонячних батарей (ПСБ) космічного апарата з довготривалим терміном активного існування. Проаналізовано вплив на ДХ приводу еволюційних змін характеристик точності (ЕЗХТ) зубчатого зачеплення, які зумовлені зносом зубчатих колес протягом терміну експлуатації приводу. Обгрунтовано доцільність урахування ЕЗХТ зубчатих передач під час оцінювання ДХ ПСБ.

Розроблено процедуру та технічне забезпечення фізико-хімічного моделювання, проведення прискорених ресурсних випробувань деградації вагових, геометричних і термооптичних характеристик полімерних матеріалів космічних апаратів під час тривалої дії надзвукових потоків атомарного кисню у іоносфері Землі. Одержано залежності характеристик поліімідних плівок і вуглепластика від інтегрального флюенсу атомарного кисню.

Наведено результати досліджень впливу температури в інтервалі 373 - 77 K на статичні та динамічні механічні властивості конструкційних матеріалів, що входять до складу сонячних батарей (СБ) космічних апаратів. Експериментальні дані будуть використані у теоретичних розрахунках довговічності СБ за умов дії численних періодичних термічних навантажень під час орбітального польоту.

Виведено дві уніфіковані аналітичні методики визначення напружено-деформованого стану панелей сонячних батарей космічних апаратів у разі термічного навантаження. Визначено та проаналізовано напружено-деформований стан тестової моделі сонячної батареї, порівняно результати розрахунків з результатами, одержаними за допомогою методу скінченних елементів. На підставі параметричного дослідження надано рекомендації щодо підбору оптимальної структури панелі.

Сравнена эффективность двух типов электрических ракетных двигателей космических аппаратов: с постоянной и регулируемой по величине тягой. Бортовым источником электрической энергии служат солнечные батареи. Оптимальное управление исследовано с помощью принципа максимума Понтрягина. Учет реальных особенностей регулировочной характеристики рассматриваемой двигательной системы позволяет сделать вывод о незначительности потерь эффективности при замене регулируемого двигателя существенно более простым двигателем постоянной тяги.

Індекс рубрикатора НБУВ: О662.15-06

Рубрики:

Сонячні батареї

Шифр НБУВ: Ж70861 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Розв'язано задачу забезпечення стабільної роботи космічних сонячних енергетичних установок (КСЕУ), мінімізації їх маси на підставі вибору раціональніших геометричних і динамічних параметрів теплоприймачів - акумуляторів (ТПА). Запропоновано математичну модель процесів теплообміну та гідродинаміки у ТПА, яка має двовимірний спряжений характер за нелінійних межових умов променевого теплообміну. Розроблено числовий алгоритм, який об'єднує нестаціонарний фазовий перехід у теплоакумулювальному матеріалі та змушену конвекцію теплоносія. Визначено раціональніші параметри ТПА КСЕУ та проаналізовано особливості функціонування даних систем. Наведено нову інженерну методику визначення головних характеристик сумісних ТПА. Розроблено методику оптимізації геометричних характеристик концентратора та апертури ТПА. Надано рекомендації щодо покращання енергетичних і масогабаритних показників даних пристроїв.

Розроблено математичну модель і методику оцінки технологічних параметрів процесу розкатки пасми для отримання препрегів композиційного матеріалу (КМ) товщиною порядку діаметра елементарного волокна, що суттєво розширило технологічні можливості створення супертонких виробів. Запропоновано та науково обгрунтовано нову технологію формування супертонких обшивок із КМ термонеурівноваженої структури та їх наступного склеювання зі стільниковим заповнювачем (СЗ) на обмежувальній рамці, яка виключає брак і суттєво знижує трудомісткість процесу збирання панелей. Модифіковано математичну модель нанесення клею на торці С3 із розплаву, яка дозволила встановити високу ефективність даної технології. Отримано залежність гранично допустимого значення надмірного тиску склеювання панелей сонячних батарей (СБ) від параметрів СЗ, за якого забезпечується регламентована несуча спроможність і висока якість виробу. На базі запропонованих математичних моделей отримано залежності глибини континуальних і дискретних утяжок несучих обшивок від конструктивних, технологічних параметрів і фізико-механічних властивостей КМ та СЗ, які адекватно описують явища, спостережені у дослідних панелях. Проведено аналітичну оцінку технологічних проводок панелі СБ та обгрунтовано ефективні способи зниження прогинів шляхом раціонального сполучення термонеурівноважених схем панелі СБ з умовами експлуатації виробу.

Наведено методологію синтезу систем випробувань сонячних енергоустановок космічних апаратів з урахуванням суб'єктивності критеріїв оцінки ефективності випробувань та невизначеності представлення вихідної інформації. Запропоновано методи аналізу результатів випробувань і розробки математичних моделей джерел і нагромаджувачів енергії сонячних енергоустановок, що базуються на методах ідентифікації, статистичного та інтервального аналізу, а також штучних нейронних мереж. Зазначено, що дане методичне забезпечення використано для розробки математичних моделей кремнієвих фотоперетворювачів і лужних акумуляторів космічного призначення.

Розглянуто метод прогнозування ймовірності безвідмовної роботи приводу сонячних батарей космічного апарата на етапі його проектування. Використано регресійну модель, у якій за регресор вибрано величину динамічного опору приводу сонячної батареї. Встановлено аналітичні співвідношення між динамічним опором та ймовірністю безвідмовної роботи механічної частини приводу сонячних батарей, побудовано відповідні регресійні залежності.

Наведено результати числового дослідження енергетичних характеристик системи прийому тепла космічної сонячної енергетичної установки з концентратором. Виявлено суттєвий вплив аберацій поверхні дзеркала на теплообмін в системі параболічний концентратор - теплоприймач. Визначено найбільш раціональний кут розкриття дзеркала. Показано неможливість відхилення апертури теплоприймача від фокальної площини концентратора без втрат теплової потужності системи.

Определены потери электрической мощности кремниевых солнечных батарей (СБ) космических аппаратов при длительной эксплуатации на круговых орбитах в ионосфере и магнитосфере Земли. Интегральные величины потерь мощности СБ близки к результатам спутниковых измерений.

Досліджено можливості більш повного використання енергетичних характеристик сонячних батарей шляхом вибору оптимальних кутів установки панелей сонячних батарей на космічному апараті.