Модуль накопичення енергії системи енергозабезпечення космічного апарату, страница 10

W_БХ=628966,5 Дж;

Потребная емкость аккумуляторной батареи, т. е. минимально необходимая для удовлетворения энергетического баланса может быть определена из условия:

Q=8,74 A×ч; где n_ак – число аккумуляторов в батарее;

k_τ=3600 – переводной коэффициент емкости из А×с в А×ч, величины принятой для измерения емкости аккумуляторов;

U_рmin - минимальное разрядное напряжение на БХ, которое по условиям эксплуатации аккумуляторов, как правило, не должно быть ниже U_аmin=1 В на аккумулятор и составляет:

где n_ак - число аккумуляторов, которое необходимо включить последовательно в БХ. Его можно определить из условия отношения среднего напряжения СЭС к среднему разрядному напряжению на аккумуляторе, которое составляет для аккумуляторов NiCd системы (наиболее широко применяемые на борту КА) U_арср=1.2 В. Тогда число аккумуляторов в батарее:

n=20;

С учетом того, что продолжительность и надежность работы аккумулятора во многом зависит от его глубины разряда и значений других параметров (температуры, величины токов заряда – разряда), емкость аккумуляторной батареи, устанавливаемой в СЭС, определяется из условия ограничения глубины разряда:

Q_g=19,41 A×ч; где γ_р – глубина разряда аккумулятора, которую для наиболее эффективной работы и в режиме заряда, и в режиме разряда выбираем равной 0,45.

Аккумуляторы для комплектации аккумуляторной батареи выбираются из ряда унифицированных типономиналов серии NiCd системы, которые для бортовой энергетики имеют следующие значения в А×ч: 4; 10; 12; 20; 22; 30; 40; 45; 50; 60; 70; 90; 100; 110. Исходя из этого, выбираем аккумулятор НКГ20.

В том случае, когда расчетная емкость БХ превышает значения типономиналов, в систему устанавливаются параллельно работающие блоки БХ, число которых можно определить из соотношения:

m=1;

В результате расчетов получаем, что необходимо взять один дополнительный блок. На этом оценочный расчет СЭС считаем завершенным.

1.5.5 Расчет на прочность

1.5.3.1 Размеры солнечной батареи

С помощью компьютерной программы определили:

-количество последовательно соединенных фотоэлементов в панели n=48;

-количество параллельно соединенных фотоэлементов в панели n=40.

Определим реальную площадь СБ:

, (1.34)

S_фэ- площадь фотоэлемента, равная 0,0012 (м²);

Так как в солнечной батареи 4 панели тогда площадь СБ определяется по формуле:

. (1.35)

Количество фотоэлементов в СБ определим по формуле:

(1.36)

В модуле 30 элементов, находим количество модулей в панели:

Компонуем панель из 8 последовательно соединенных модулей и 8 параллельно соединенных модулей.

1.5.3.2 Расчет массы солнечной батареи

Масса панели СБ будет складываться из массы фотоэлектрических преобразователей, размещенных по панели, массы сотовой панели и массы петель. Массу проводов, блока диодов и других мелких элементов учтем коэффициентом запаса.

М_сек = (М_фэп + М_сот + М_пет) ∙ к_з (1.37)

где М_сек – масса панели СБ;

М_фэп – масса ФЭП;

М_сот – масса сотопластовой панели;

М_пет – масса петли;

к_з – коэффициент запаса, принимаем к_з = 1,05.

Определим массу одного ФЭП, выполненного по схеме, представленной на рис.1.1

Рис.1.1.

ФЭП включает в себя кремниевый элемент 1, защитное покрытие из стекла 2, переднюю контактную сетку 3 и задний контакт 4.

Согласно этому масса элемента

М_э = , (1.38)