Схемы раскрытия фотоэлектрических батарей. Классификация схем раскрытия фотоэлектрических батарей

2  схемы раскрытия фотоэлектрических батарей

2.1  Классификация схем раскрытия фотоэлектрических батарей

Схемой раскрытия называется последовательность, метод и вид приведения солнечной батареи из транспортного положения в рабочее.

В настоящее время применяется большое количество различных схем и механизмов раскрытия, фиксации и поворота панелей БФ. В подавляющем большинстве они разрабатывались для спутников Земли, ориентированных одной из осей на Землю или Солнце. Варианты их исполнения отличаются формой и законом ориентации БФ, алгоритмами управления режимами функционирования генератора - БФ и накопителя (АБ) энергии.

Схемы раскрытия условно можно классифицировать по двум признакам: типу раскрываемой БФ и виду механизма раскрытия.

На рис. 2.1 приведена классификация схем раскрытия БФ. Подробно схемы раскрытия рассмотрены ниже.

Рис. 2.1 Классификация схем раскрытия

2.2  Схемы раскрытия по типу фотоэлектрической батареи

Стабильное функционирование систем электроснабжения (СЭС) на борту КА зависит от многих факторов. Одним из основных факторов является силовая часть БФ, которая воспринимает все основные нагрузки, действующие на ЛА как во время запуска и вывода на орбиту, так и во время работы самой БФ. Силовая часть БФ состоит из различных узлов, выполняющих разные функции и обеспечивающих эффективное функционирование СЭС. Большое значение при проектировании СЭС имеет правильный выбор схемы закрепления БФ на борту ЛА и схемы раскрытия БФ космического объекта после вывода его на рабочую орбиту.

Существует большое множество вариантов раскрытия БФ. Выбор того или иного варианта зависит от ряда условий: количества панелей БФ; габаритов БФ; массы и надежности БФ; системы ориентации и др.

2.2.1  Схемы раскрытия панельных фотоэлектрических батарей

На рис. 2.2 изображен спутник ''Космос''. Для него характерна схема последовательного раскрытия БФ. На рис. 2.3, а изображен спутник со сложенными БФ. После срабатывания механизма зачековки панели БФ раскрываются в направлении, показанном стрелками. В раскрытом состоянии они фиксируются с помощью механизма фиксации. На рис. 2.3, б изображен спутник с раскрытыми БФ.

Рис. 2.2 Спутник ''Космос''

Рис. 2.3 Схема раскрытия БФ спутника ''Космос''

Рис. 2.4 Схема раскрытия БФ для КА с мощной СЭС

Рис. 2.5 Схема раскрытия БФ фирмы ''АЭГ-Телефункен''

Рис. 2.6 Схема раскрытия БФ для спутника связи ''Молния-1''

Такую же схему раскрытия имеет и КА ДС-У3, разработанный КБ «Южное».

Для КА с более мощной СЭС возможно применение схемы раскрытия БФ, показанной на рис. 2.4. При выходе на орбиту панели БФ находятся в сложенном состоянии (рис. 2.4, а). После выхода КА на орбиту происходит раскрытие крыльев БФ (рис. 2.4, б, в). На рис. 2.4, г показан КА с полностью раскрытыми БФ.

На рис. 2.5 изображена схема раскрытия БФ фирмы ''АЭГ-Телефункен''. Порядок раскрытия этой БФ показан на рис. 2.5, а-г.

Схема раскрытия БФ, примененная на спутнике связи ''Молния-1'', показана на рис 2.6. Схема раскрытия БФ спутника связи ''Молния-2'' (рис. 2.7) похожа на схему раскрытия БФ для спутника связи ''Молния-1'', но на спутнике ''Молния-2'' имеются дополнительные панели (рис. 2.7, г).

На рис. 2.8 показана схема раскрытия БФ, характерная для спутников типа ''Аркос'', ''Экспресс'', ''Луч''. После срабатывания механизма зачековки происходит поднятие штанги с БФ перпендикулярно вертикальной оси КА (рис. 2.8, б). Затем штанги выдвигаются (рис. 2.8, в) и происходит полное раскрытие панелей БФ (рис. 2.8, г).

Похожую схему раскрытия БФ имеет ИСЗ «Экран» (рис. 2.9). В отличие от предыдущей схемы его БФ содержит четыре панели.

Рис. 2.7 Схема раскрытия БФ для спутника связи ''Молния-2''

Рис. 2.8 Схема раскрытия БФ для спутников связи ''Аркос'', ''Экспресс'', ''Луч''  (а, б, в, г – этапы раскрытия БФ)

Рис. 2.9 Схема раскрытия БФ для ИСЗ ''Экран''  (а, б, в, г – этапы раскрытия БФ)

2.2.2  Схемы раскрытия солнечных гибридных батарей

На рис. 2.10 изображен КА «SEPS». Его предполагалось использовать как в качестве межорбитального транспортного аппарата на околоземных орбитах, так и для доставки автоматических зондов к планетам Юпитерной группы, выведения их на орбиту вокруг Венеры в целях радиолокационного картографирования ее поверхности, сближения со спутниками Марса, полетов к астероидам, кометам, выхода КА с научной аппаратурой из плоскости эклиптики.

На рис. 2.11 показана схема крыла БФ КА «SEPS». В сложенном состоянии БФ находится в контейнере. Раскрывается она с помощью мачты (рис. 2.11, поз.7), состоящей из складываемых элементов без шарниров. С помощью такого механизма развертывания можно раскрывать БФ большой площади.