Структурная схема СЭС. Декомпозиция СЭС на агрегаты, узлы, элементы

Страницы работы

Содержание работы

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е. Жуковского

«Харьковский авиационный институт»

Домашнее задание по курсу

«Методы проектирования энергодвигательных систем космических летательных аппаратов»

Выполнил:

студент группы 451м

Проверил:

д. т. н., профессор

Харьков 2008
Содержание

Содержание. 2

1. Структурная схема СЭС. 3

2. Декомпозиция СЭС на агрегаты, узлы, элементы. 4

3. Структура функциональных связей. 4

4. Структура математических моделей СЭС. 6

Список использованной литературы.. 9


1. Структурная схема СЭС.

Первоначально проектируемые СЭС имели относительно низкую выходную мощность и  малый ресурс. Они строились по буферной схеме параллельного соединения первичного источника, накопителя и нагрузки (рис. 1.1). После того, как были исчерпаны ресурсы повышения эффективности таких систем за счет улучшения массоэнергетических характеристик источников электроэнергии, возникла необходимость в изменении буферной структуры и применении в системах электроснабжения электронных регуляторов и зарядно-разрядных устройств.

Рис. 1.1. Буферная структура СЭС: БА – бортовая аппаратура; БАРК – бортовая аппаратура регулирования и контроля; БФ – батарея фотоэлектрическая, БХ – батарея химическая

Основные агрегаты СЭС функционально связаны между собой и в процессе работы СЭС в составе КА достаточно сложно взаимодействуют друг с другом. Проектируя тот или иной агрегат, эти взаимодействия следует учитывать, применяя к его разработке системный подход и рассматривая СЭС как сложную техническую систему.


2. Декомпозиция СЭС на агрегаты, узлы, элементы.

Приведем схему декомпозиции СЭС (рис. 2.1.) на агрегаты (БФ, БХ, БАРК), узлы (группы БХ, БФ, ЗУ, РУ) и элементы (ФП, АК).

Рис. 2.1. Схема декомпозиции буферной СЭС на агрегаты, узлы и элементы: БАРК – бортовая аппаратура регулирования и контроля; Г – группы БФ; Б – блоки БХ; ФП – фотопреобразователь;  АК – аккумулятор

3. Структура функциональных связей.

Применяя структурную схему СЭС и схему декомпозиции СЭС, формируем структуру функциональных связей на уровне узлов СЭС (рис. 3.1, 3.2).

Рис. 3.1. Структура функциональных связей узлов БФ:

Рис. 3.2. Структура функциональных связей в узлах БХ

На рис. 3.1, 3.2 обозначены: EБФ – освещенность батареи, Вт/м2; UГ – напряжение группы ФП, В; IГ – ток группы ФП, А; NГТ – тепловая мощность, отводимая от группы ФП, Вт; МГ – масса группы ФП, кг; SГ – площадь группы ФП, м2; PГ – вероятность безотказной работы группы ФП; PБФ, МБФ, SБФ – аналогичные параметры БФ; ТБФ – температура БФ, К; τКА – время эксплуатации космического аппарата, ч; аналогично обозначены параметры, характеризующие БХ и АРК.

4. Структура математических моделей СЭС.

Запишем систему уравнений, описывающую структурную схему СЭС и структуру функциональных связей между агрегатами. Основу модели составляют функциональные зависимости уровня элементов и внешние связи, которые требуют конкретизации.

4.1.  Модель внешних факторов:

EБФ = f (hα, hπ, i, ψ, θ, Ω, ПсоБФ);

ТБФ = f (hα, hπ, i, ψ, θ, Ω, ПсоБФ);

tоб = f (hα, hπ);

ТвхСЭС = f (NТСЭС);

4.2.  Модель БФ:

MФЭуд = f (тип ФЭ);

MФЭ = MФЭуд∙SФЭ;

Mг = MФЭ∙mФЭ∙nФЭ;

MБФ = Mг∙ mг∙nг∙kБФкон;

kБФкон = f (SБФ);

Sг = SФЭ∙mФЭ∙nФЭ;

SБФ = Sг∙ mг∙nг∙kзап;

kзап  = f (Sг, mг, nг);

PФЭ = f (τКА, тип ФЭ);

Pг = f (PФЭ, mФЭ, nФЭ);

PБФ = f (Pг, mг, nг);

UФЭ = (UБФ∙βгU∙ βФЭU)/ (nг∙nФЭ);

βгU = f (nг); βФЭU=f (nФЭ);

IФЭ = f (τКА, EБФ, ТБФ, UФЭ);

Iг = IФЭ∙mФЭ∙βгI;

IБФ = Iг∙mг∙βБФI∙kдегр;

βгI  = f (mФЭ); βБФI=f (mг);

kдегр = f (τКА, тип ФЭ, hα, hπ, α);

4.3.  Модель БХ:

MАК = f (QmaxАК, тип АК);

MБ = MАК∙nАК∙kБкон;

kБкон = f (MАК, nАК);

MБХ = MБ∙nБ∙kБХкон;

kБХкон= f (MБ, nБ);

PАК = f (τКА, QmaxАК, тип АК)

PБ = PАК∙nАК;

PБХ = PБ∙nБ;

NTАК = f (τКА, IАК, τз(р), TАКвх);

IАК = IБ = IБХ\ nБ;

NТБ = NТАК∙nАК;

NТБХ = NТБ∙nБ;

UАК = f (τКА, IАК, τз(р), TАКвх);

QmaxАК = f (IБХ, UБХ, τКА, TБХвх, Qдоп);

UБ = UАК∙ nАК;

UБХ = UБ;

4.4.  Модель БАРК:

MБАРК=f (τКА, TБАРКвх, IБФ, IБА, UБА, τБА);

PБАРК = f (τКА, TБАРКвх, IБФ, IБА, UБХ, UБА, τБА);

NTБАРК =f (τКА, TБАРКвх, IБФ, IБА, UБА, τБА);

IБХ = f (τКА, TБАРКвх, IБФ, IБА, UБХ, UБА, τБА);

τз(р) = f (τКА, TБАРКвх, IБФ, IБА, UБХ, UБА, τБА);

UБФ = f (UБА)

4.5.  Дополнительные зависимости для СЭС в целом:

MСЭС = (MБФ+MБХ+MБАРК+Mкаб.сети) ∙kСЭСкон;

kБФкон = f (MБФ, MБХ, MБАРК);

PСЭС = PБФ∙PБХ∙PБАРК;

NTСЭС = NTБАРК + NТБХ.


Список использованной литературы

1.  Бортовые энергосистемы на основе солнечных и химических батарей./ Н.В. Белан, К.В. , В.Б. Елисеев и др. – в 2-х частях. Харьков, ХАИ, 1992 г. – 452с.

2.  Солнечные энергосистемы космических аппаратов. Физическое и математическое моделирование./К.В. , Н.В.Белан, С.В.Губин, В.С.Кривцов и др./под ред. акад. НАН Украины С.Н.Конюхова. – Харьков, ХАИ, 2000г. – 515с.

3.  К. В. Расчет характеристик солнечных батарей на основе математических моделей / Учебное пособие для курс, и дипл. проект. -Харьк. авиац, ин-т., Харьков, 1995. -42 с.

4.  Автономные наземные энергетические установки на возобновляемых источниках энергии/К.В. , С.В.Губин. - Харьков, ХАИ, 2007г. – 26с.

5.  К.В., Ковалевский В.В. Расчет характеристик химических аккумуляторных батарей на основе математических моделей. - Харьков, ХАИ, 1996г. – 44с.

Похожие материалы

Информация о работе