Электрореактивная двигательная установка на базе ПИД для коррекции орбиты космического аппарата, страница 4

Оценочный расчет мощности батареи фотоэлектрической производится из уравнения энергобаланса с учетом потерь мощности на преобразование энергии в регуляторе мощности генератора, зарядном устройстве, разрядном устройстве и хранение энергии в аккумуляторной батарее. Для данного расчета вводятся коэффициенты передачи энергии от батареи фотоэлектрической к нагрузке, от аккумуляторной батареи к нагрузке, от СЭС к аккумуляторной батарее и потерь энергии на хранение в аккумуляторной батарее.

Принимаем:

 - коэффициент, учитывающий потери в передаче энергии от БФ к нагрузке с учетом регулирования мощности БФ;

 - коэффициент, учитывающий потери в передаче энергии от БФ к аккумуляторной батарее, потери в зарядных и вольтодобавочных устройствах;

 - коэффициент, учитывающий потери в передаче энергии от БФ к нагрузке, потери в разрядных и вольтодобавочных устройствах;

 - коэффициент, учитывающий эффективность накопления энергии в БХ и зависящий от значений зарядных и разрядных токов [1].

Очевидно, что решение уравнения энергетического баланса на первом шаге вычислений невозможно с достаточной точностью определить потребную мощность батареи фотоэлектрической. Однако, приняв упрощения по учету передачи энергии в аккумуляторную батарею и обратно для сеансных режимов работы СЭС можно оценочно определить мощность батареи фотоэлектрической из условия:

.         (1.6)

Если принять во внимание то, что на отдельных участках графика электропотребления потребляемая мощность не изменяется, то потребную мощность фотоэлектрической батареи на конец эксплуатации космического аппарата можно определить так:

.         (1.7)

1.2.3 Расчет площади фотоэлектрической батареи

В первом приближении площадь фотоэлектрической батареи определяется из известных значений удельной мощности фотоэлектрической батареи различного типа по выражению:

,                                                             (1.8)

где  - удельная мощность фотоэлектрической батареи из кремниевых преобразователей (принимаем (Вт/м²) из условий стандартного уровня освещенности и рабочей температуры фотоэлектрической батареи в солнечном внеатмосферном спектре (E₀=1360 Вт/м²)). Реальная мощность фотоэлектрической батареи должна быть выше на величину снижения освещенности определяемой неточностью ориентации панелей фотоэлектрической батареи, что в данной работе является упрощением.

Рабочий ток фотоэлектрической батареи можно определить из условия превышения напряжения в рабочей точке вольт-амперной характеристики фотоэлектрической батареи над напряжением СЭС на величину падения напряжения на блокирующих диодах, контактах и фидерах питания. Тогда ток фотоэлектрической батареи вычисляем по формуле:

,                                                          (1.9)

где для упрощения расчета можно принять =24 В.

Размеры фотоэлектрической батареи определяются из конструктивных соображений следующим образом:

,                                                        (1.10)

где L – длина крыла БФ (м), получаемая в результате расчета:

к – число крыльев БФ, которое принимается из конструктивных соображений и компоновки КА. Выбираем равным двум, так как для обеспечения нормальной работы аппаратуры необходим высокий уровень освещенности;

h – ширина крыла БФ, определяемая из конструктивных соображений (берется меньше диаметра КА). Выбираем h = 1.25 м.

1.2.4 Определение основных проектных параметров аккумуляторной батареи

Потребная емкость химической батареи определяется из условия работы СЭС в дежурном режиме и накопления энергии аккумуляторной батареи на участках дежурных режимов:

Энергия, которую необходимо запасти в аккумуляторной батарее может быть определена из выражения:

.                                             (1.11)

Принимая во внимание то, что на отдельных участках графика электропотребления мощность является неизменной, оценочный расчет энергии, которую необходимо запасти в аккумуляторной батарее, можно вычислить следующим образом: