Энергобалансный расчет системы электроснабжения космического аппарата, страница 8

.

(3.5)

Располагаемая емкость БХ описывается как

.

(3.6)

Где  - установленная емкость БХ;

 - коэффициент деградации емкости БХ;

Коэффициенты деградации мощности БФ и емкости БХ достаточно удовлетворительно описываются убывающей экспонентой. С учетом того, что процессы деградации носят во многом случайный характер их предполагаемые значения коректно помещать в некоторый доверительный интервал, ограниченный песссимистическим и оптимистическим прогнозами. Для современного уровня развития космичеких технологий можно принять следующие эмпирические зависимости [2]:

.  .  .

(3.7)

Где К_{дегр_БФ} - средний коэффициент деградации БФ на основе GaAr;

К_{дегр_БФ_опт} - оптимистический коэффициент деградации GaAr БФ;

К_{дегр_БФ_пес} - пессимистический коэффициент деградации GaAr БФ;

 - время существования КА на орбите, лет.

. . .

(3.8)

Где К_{дегр_НКГ} - средний коэффициент деградации НКГ БХ;

К_{дегр_ НКГ _опт} - оптимистический коэффициент деградации НКГ БХ;

К_{дегр_ НКГ _пес} - пессимистический коэффициент деградации НКГ БХ.

.  .  .

(3.9)

Где К_{дегр_НВ} - коэффициент деградации средний НВ БХ;

К_{дегр_ НВ _опт} - оптимистический коэффициент деградации НВ БХ;

К_{дегр_ НВ _пес} - пессимистический коэффициент деградации НВ БХ.

Поток мощности через накопитель равен разности мощностей генератора и нагрузки:

.

(3.10)

На основе и Q_БХ , интегрируя состояние БХ, можно расчитать ее заряженность в любой момент времени как

.

(3.11)

Где Q₀ – начальное значение заряженности БХ, А·ч;

I_БХ – ток через БХ, А;

I_{ср_БХ} – ток саморазряда БХ, А;

Вообще-то ток саморазряда БХ зависит от многих факторов: от заряженности, от температуры, индивидуальных особенностей деградации. В реальных БХ именно разброс значений тока саморазряда через несколько лет эксплуатации приводит к разбросу значений (разбалансу) текущих емкостей аккумуляторов в составе БХ. Для оценочных расчетов НКГ БХ можно использовать эмпирическое выражение

.

(3.12)

Где U_БХ – напряжение на клеммах БХ, В;

t_БХ – температура корпуса БХ, С°.

Для расчета величины напряжения на клеммах БХ необходимо знать относительную заряженность БХ – С. С=0 соответствует полностью разряженной БХ, а С=1 – полностью заряженной.

.

(3.13)

Зависимость напряжения от относительной заряженности БХ U_БХ(С) называется зарядно-разрядной характеристикой БХ. Более строго, напряжение на БХ зависит от нескольких факторов – прежде всего от заряженности, тока БХ и температуры корпуса БХ. Имеется достаточное количество моделей зарядно-разрядных характеристик разной степени сложности для НКГ и НВ аккумуляторов космического применения [3, 4]. Для простых оценочных энергобалансных расчетов можно пользоваться приведенной ниже кусочно-линейной зависимостью U_БХ(С).

Для НКГ аккумуляторов:

.

(3.14)

Для НВ аккумулятора:

.

(3.15)

Напряжение на батарее:

.

(3.16)

Где n_АК – количество последовательно соединенных аккумуляторов в батарее БХ.

3.3 Критерии работоспособности СЭС

Основное предназначение СЭС КА - надежное электроснабжение бортовых потребителей электроэнергией надлежащего качества в течение заданного срока существования КА. Как уже упоминалось, бортовые потребители условно подразделяются на дежурную нагрузку и сеансную нагрузку. Дежурная нагрузка связана с обеспечением существования КА. Сеансная нагрузка связана с выполнением КА его целевой задачи, для которой он и был запущен. Коэффициент обеспечения потребности сеансной нагрузки  на некотором интервале наблюдения Т_S равен относительному промежутку времени в течение которого CЭC работает в режиме без ограничения нагрузки: