Источник бесперебойного питания на основе химико-кинетического накопителя энергии

Надараиа Ц.Г.; Селиванов А.И.; Шестаков И.Я.; Фадеев А.А.; Грибанов А.П.

Отработанный узел

Новый у jag

Рис. 2. Накладки узлов, установленных на СКК КА

В настоящее время на данное изобретение подана заявка на патент, проводится анализ напряженно-деформированного состояния узла.

Библиографические ссылки

1. Васильев В. В. Композитный бак давления. Анализ проектирования и производства. США : Булл-Ридж, 2009. 690 с.

2. Азаров А. В., Бабичев А. А., Синьковский Ф. К. Проектирование и изготовление композитного бака высокого давления для космического аппарата // Композиты и наноструктуры. 2013. № 4. С. 44-57.

3. Мироненко Е. Д. и др. Способы повышения надежности крепления топливного бака высокого давления к силовой конструкции корпуса космического аппарата // Вопр. оборон. техники. Сер. 15. Композиционные неметаллические материалы в машиностроении. М. : НТЦ «Информтехника» - филиал ФГУП «НИИСУ», 2016. Вып. 1 (180). С. 25-29.

4. Мироненко Е. Д., Михеев А. Е., Подпорина Н. М. Projekterstellung des verstellbaren Befestigungselementes

der Konstruktion mit Interface auf Anschlagseilen // Молодежь. Общество. Современная наука, техника и инновации [Электронный ресурс]. URL: https://flcys.sibsau.ru/page/materials.html.

5. Мироненко Е. Д., Авкельгин С. В., Двирный Г. В. Разработка регулируемого узла крепления конструкций с интерфейсом на стропах // Решетневские чтения : материалы XIX Междунар. науч.-практ. конф., по-свящ. 55-летию Сиб. гос. аэрокосмич. ун-та им. акад. М. Ф. Решетнева (10-14 нояб. 2015, г. Красноярск) : в 2 ч. / под общ. ред. Ю. Ю. Логинова ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2015. Ч. 1. С. 33-36.

References

1. Vasiliev V. V. Composite Pressure Vessels -Analysis Design and Manufacturing. Bull Ridge Publishing, USA, 2009. 690 p.

2. Azarov A. V., Babichev A. A., Sinkovskii F. K. Proektirovanie i izgotovlenie kompozitnogo baka visokogo davleniya dlya kosmicheskogo apparata // Kompoziti i Nanostrukturi. 2013. № 4. Р. 44-57.

3. Mironenko E. D. Sposobi povisheniya nadejnosti krepleniya toplivnogo baka visokogo davleniya k silovoi konstrukcii korpusa kosmicheskogo apparata // Vopr. oboron. tehniki. Ser. 15. Kompozicionnie nemetallicheskie materiali v mashinostroenii. 2016. P. 25-29.

4. Mironenko E. Projekterstellung des verstellbaren Befestigungselementes der Konstruktion mit Interface auf Anschlagseilen // Youth. Society. Modern science, technologies & innovations [Electronic collection]. URL: https://flcys.sibsau.ru/page/materials.html.

5. Mironenko E. D., Avkelgin S. V., Dvirniy G. V. Adjustable strap attachment fitting development // Materialy XIX Mezhdunar. nauch. konf. "Reshetnevskie chteniya" [Materials XIX Intern. Scientific. Conf "Reshetnev reading"]. Krasnoyarsk, 2015. P. 34-36.

УДК 629.78.001.5

ИСТОЧНИК БЕСПЕРЕБОЙНОГО ПИТАНИЯ НА ОСНОВЕ ХИМИКО-КИНЕТИЧЕСКОГО

НАКОПИТЕЛЯ ЭНЕРГИИ

Ц. Г. Надараиа1, А. И. Селиванов1, И. Я. Шестаков2, А. А. Фадеев2, А. П. Грибанов2

!000 «Конструирование, внедрение образцов новой техники» Российская Федерация, 660041, г. Красноярск, просп. Свободный, 75

2Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

E-mail: yakovlevish@mail.ru

Одной из важнейших бортовых систем любого космического аппарата является система электроснабжения. Основным источником электроэнергии для космического аппарата в настоящее время является комбинация солнечных и аккумуляторных батарей. Предлагается использовать химическую энергию аккумуляторных батарей и их кинетическую энергию вращения.

Ключевые слова: источник бесперебойного питания, аккумуляторная батарея, кинетическая энергия вращения.

<Тешетневс^ие чтения. 2016

UNINTERRUPTIBLE POWER SUPPLY ON THE BASIS OF CHEMICAL-KINETIC ENERGY STORAGE

C. G. Nadaraia1, A. I. Selivanov1, I. J. Shestakov2, A. A. Fadeev2, A. P. Gribanov2

!LLC «Design, implementation of new equipment» 75, Svobodny Av., Krasnoyarsk, 660041, Russian Federation 2Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: yakovlevish@mail.ru

One of the most important on-board systems of any spacecraft is the power system. The main source of electricity for spacecraft is currently a combination of solar and accumulator batteries. The research proposes to use the chemical energy of batteries and their kinetic energy of rotation.

Keywords: uninterruptible power supply, battery, kinetic energy of rotation.

Одной из важнейших бортовых систем любого космического аппарата (КА), которая в первую очередь определяет его тактико-технические характеристики, надежность, срок службы и экономическую эффективность, является система электроснабжения. Поэтому проблемы разработки, исследования и создания систем электроснабжения космических аппаратов имеют первостепенное значение.

Основным источником электроэнергии для КА в настоящее время является комбинация солнечных и аккумуляторных батарей, которые должны обеспечить бесперебойное питание КА.

Термин «источник бесперебойного питания (ИБП)» используется как применительно к системам бесперебойного электроснабжения, так и к отдельным приборам, содержащим аккумуляторную батарею и преобразователь постоянного напряжения в переменное, встраиваемые в системы электроснабжения некоторых видов оборудования [1].

Источники бесперебойного питания развивались параллельно с компьютерами и другим высокотехнологичным оборудованием в связи с необходимостью обеспечения надежного питания этого оборудования, чего стандартные электросети создать не могут.

В настоящее время вычислительная техника немыслима без источников бесперебойного электроснабжения как типа мотор-генератор, так и типа аккумулятор-преобразователь.

В качестве накопителей энергии в ИБП используются аккумуляторные батареи (АКБ) различного типа [2]: свинцово-кислотные, литий-ионные, литий-полимерные, никель-кадмиевые, никель-металлгид-ридные.

В космической технике применяются топливные элементы, в электроэнергетике используются кинетические накопители энергии (маховики).

Характерные показатели накопителей энергии [3] представлены в таблице.

Из данных таблицы следует, что наилучшими удельными параметрами обладают химические и механические накопители. Для повышения энерговооружённости ИБП предложено устройство, включающее в себя химический и кинетический накопители энергии (ХКНЭ) [4; 5]. На рисунке представлен общий вид ХКНЭ. В этом накопителе аккумуляторные батареи могут быть как дисковыми, так и плоскими.

Технические характеристики ХКНЭ:

1. Тип АКБ - литий-ионная

2. Объём ХКНЭ - 0,02 м3

3. Ресурс - 5-7 лет

4. Габариты ХКНЭ -60x60x6см

5. Вес АКБ - 45,0-50,0 кг

6. Время зарядки от сети 220 В (2-3 ч)

7. Работа в режиме перегрузки 20-45 мин

8. Рабочая температура - 10-45 С

9. Рабочий диапазон относительной влажности -влагонепроницаемый

10. Температура хранения - 15-45 С

11. Уровень акустического шума на расстоянии 1 м - шумоизолирован (35-40 дБ)

12. Коммуникационные средства управления (дистанционное устройство)

Ориентировочная оценка показывает, что совместное использование химического и кинетического накопителей энергий позволит уменьшить массо-габаритные характеристики ИБП в пределах 20-24 % при той же энерговооружённости.

Характеристики накопителей энергии

Накопитель Удельная энергия, Дж/г Время вывода энергии, с

Со статической активной зоной Химический Индуктивный Емкостный 102...103 1...10 0,1...0,5 1...105 103...10 10-6...10-2

С динамической активной зоной Механический Электромеханический Электродинамический 10...103 1...10 0,05...1 1...103 10-2...10 10-3...10-2

Общий вид химико-кинетического накопителя энергии

Библиографические ссылки

1. Сети электроснабжения. Методы и средства обеспечения качества энергии / А. Куско, М. Томпсон ; пер.с англ. А. Н. Рабодзея. М. : Додэка-ХХ1, 2010. 333 с.

2. Химические источники тока : справочник / под ред. Н. В. Коровина и А. М. Скундина. М. : МЭИ, 2003. 740 с.

3. Бут Д. А., Алиевский Б. Л., Мизюрин С. Р., Ва-сюкевич П. В. и др. Накопители энергии : учеб. пособие для вузов / под ред. Д. А. Бута. М. : Энергоатом-издат, 1991. 400 с.

4. Надараиа Ц. Г., Бабкина Л. А., Шестаков И. Я., Фадеев А. А. Химико-кинетический накопитель энергии // Вестник СибГАУ. 2014. № 2(54). С. 56-61.

5. Виноградов К. Н., Шестаков И. Я., Фадеев А. А., Надараиа Ц. Г. Особенности работы химико-кинетического накопителя энергии // Решетневские чтения : материалы XVIII Междунар. науч. конф., посвящ. 90-летию со дня рождения генер. конструктора ракет.-космич. систем акад. М. Ф. Решетнева (11-14 нояб. 2014, г. Красноярск) : в 3 ч. / под общ. ред. Ю. Ю. Логинова ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2014. Ч. 1. С. 125-126.

References

1. Kusko A., Tompson M. Seti ehlektrosnabzheniya. Metody i sredstva obespecheniya kachestva ehnergii [Of the electricity network. Methods and tools for quality assurance of energy]. Moscow : Dodeka-XXI, 2010. 333 p.

2. Korovin N. V., Skundina A. M. Himicheskie istochniki toka: spravochnik [Chemical current sources]. Moscow : MPEI, 2003. 740 p.

3. But D. A., Alievskij B. L., Mizyurin S. R., Vasyukevich P. V. Nakopiteli ehnergii [The energy storage], Moscow : Energoatomizdat, 1991. 400 р.

4. Nadaraia Ts. G., Babkina L. A., Shestakov I. Ya., Fadeev A. A. [Chemical-kinetic energy storage device] // Vestnik SibGAU. 2014, No. 2(54). P. 56-61 (In Russ.).

5. Vinogradov K. N., Shestakov I. Ya., Fadeev A. A., Nadaraia Ts. G. [Work features of chemical-kinetic energy storage device] // Materialy XVIII Mezhdunarodnoy nauchnoy konferensii "Reshetnevskie chteniya". [Proceedings of the XVIII International Conference "Reshetnev readings"]. 2014. Vol. 1. P. 125-126 (In Russ.).

UNINTERRUPTIBLE POWER SUPPLY ON THE BASIS OF CHEMICAL-KINETIC ENERGY STORAGE

Текст научной работы на тему «Источник бесперебойного питания на основе химико-кинетического накопителя энергии»