Разработка структуры математических моделей солнечной фотоэлектрической системы энергоснабжения (буферная структура)

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

Национальный аэрокосмический университет

им. Н. Е.Жуковского "ХАИ"

Кафедра 402

Домашнее задание

по дисциплине:

„Методы проектирования энергодвигательных систем летательных аппаратов”

на тему:

Разработка структуры математических моделей солнечной фотоэлектрической системы энергоснабжения (буферная структура)

Выполнил: ст. 450 гр.

Проверил: д.т.н., профессор

Харьков 2008

Содержание

Введение. 3

Техническое задание. 4

1 Разработка структурной схемы СЭС (буферная структура) 5

2 Декомпозиция для 3-х уровней (агрегатов, узлов, элементов) 6

3 Разработка структуры функциональных связей (элементов СЭС) 6

4 Разработка структуры математической модели СЭС с целью определения основных массовых, электрических, тепловых, надёжностных и др. характеристик агрегатов и СЭС в целом. 8

Список использованной литературы.. 11

Введение

Выполнение любых задач в космосе с помощью КА различного целевого назначения всегда связано с разного рода энергетическими затратами. Так, для обеспечения работы бортового оборудования и аппаратуры необходимо генерировать электрическую мощность с заданными для отдельных потребителей параметрами тока по определенной временной программе. Осуществление необходимых маневров АК с помощью тех или иных двигательных установок требует соответствующего расхода рабочего тела. Наконец, для жизнеобеспечения экипажа пилотируемых КА и некоторых других нужд необходимы затраты не только электрической, но и тепловой энергии.

По мере совершенствования космических объектов различного назначения и усложнения решаемых ими задач все виды указанных энергетических затрат существенно возрастают.

Для обеспечения энергетических затрат на борту КА имеются различные элементы бортовой энергетики, среди которых основное место занимают энергетические и двигательные установки.

Под энергоустановкой понимают устройство, предназначенное для производства, преобразования и распределения тепловой, механической и электрической энергии.

Фотоэлектрические преобразователи относятся к числу прямых преобразователей световой энергии солнечного излучения и широко применяются в солнечных батареях различного назначения. Принцип их действия основан на явлении фотоэлектрического эффекта – способности ряда твердых тел увеличивать свою электропроводность при воздействии на них лучистых потоков.

Солнечные фотоэлектрические СЭС на основе кремния (а в последнее время на основе арсенида галлия и других полупроводников, благодаря высокому КПД, который достигает у лучших образцов 15…22%, а при использовании многопереходных преобразователей - даже 27…34%) широко используются как прямые преобразователи солнечной энергии в электрическую. Простота обслуживания, небольшая масса, высокая надежность и стабильность фотоэлектрических преобразователей делают их привлекательными для использования.

Области использования в космосе солнечных фотоэлектрических СЭС чрезвычайно широки. Это и автоматические и пилотируемые станции, и транспортно-возвращаемые корабли челночного типа, и автоматические аппараты, действующие на поверхности других планет, а в будущем и геостационарные станции, предназначенные для передачи электрической энергии на Землю.

Техническое задание

Разработать структуру математической модели буферной фотоэлектрической СЭС (N_эл 5 кВт) на элементном уровне декомпозиции для расчёта массоэнергетических, надёжностных, тепловых и других основных параметров и характеристик СЭС согласно следующей последовательности:

1. Разработать структурную схему СЭС.

2. Провести декомпозицию для 3-х уровней (агрегатов, узлов, элементов).

3. Разработать структуру функциональных связей (агрегатов или узлов, или элементов в СЭС).

4. Разработать структуру математических моделей СЭС (записать функциональные зависимости для основных агрегатов, узлов и элементов СЭС) с целью определения основных массовых, электрических, тепловых, надёжностных и др. характеристик агрегатов и СЭС в целом.

5. Прокомментировать и описать п.п. 1 -4.

1 Разработка структурной схемы СЭС (буферная структура)

Структура СЭС – совокупность принадлежащих данной системе элементов и характер функциональных связей между ними.