CC BY
17
УДК 621.3 (075.3)
КОМБИНИРОВАННАЯ СХЕМА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ ЭЛЕКТРОНОВ
В ЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ МОЩНОСТЬ
О. А. Суханова Научный руководитель - И. В. Трифанов
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
Е-mail: olkasukhanova@mail.ru
Представлена комбинированная схема преобразования энергии электронов в электрическую мощность с использованием усилителя-концентратора электронов и рекуператора заряженных частиц
Ключевые слова: рекуператор энергии, усилитель-концентратор пучка электронов с электронной мембраной, поток электронов, электрическая мощность.
COMBINED SCHEME FOR CONVERTING THE ENERGY OF ELECTRONS
IN ELECTRIC POWER
O. A. Sukhanova Scientific Supervisor - I. V. Trifanov
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: olkasukhanova@mail.ru
Article presents a combined scheme of conversion of electron energy into electric power using the amplifier hub of electrons and charged particles heat exchanger
Key words: heat exchanger energy, booster hub electron beam with electron membrane, the flow of electrons, electrical power.
Длительное функционирование космического летательного аппарата (КЛА) невозможно без повышения энергетической эффективности ЭРД. Все известные способы получения электроэнергии на борту КЛА такие как с помощью аккумуляторов, солнечных батарей, ядерных и химических источников питания, тепловых преобразователи и т.д. имеют ряд недостатков: малую энергетическую эффективность, повышенные требования к безопасности, сложность в эксплуатации, большие масса-габаритные характеристики и другие. Таким образом, создание эффективной системы преобразования энергии в электрическую мощность на борту космического аппарата является актуальной задачей в аэрокосмической отрасли.
Для космических летательных аппаратов требуется разработка высокоэффективных, экологически чистых, надежных, принципиально новых электроэнергетических технологий, использующих, например, энергию заряженных частиц околопланетной плазмы на высоте 300-1000 км, а также энергию разделенных ионизированных пучков из продуктов сгорания топлива, преобразуемых в электрическую мощность, наряду с солнечной энергией. Для этого необходимо разработка методов и комбинированных систем для прямого преобразования энергии пучков электронов и ионов в электроэнергию с высоким КПД до 85% и выше, например, путем двухполупери-одного преобразования в электрическую мощность, а также при помощи электростатического торможения в электростатических ловушках, соединенных с конденсаторами ионисторного типа, в качестве накопителей электроэнергии.
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2017. Том 2
Для повышения эффективности преобразования энергии заряженных частиц в электростатическое напряжение и постоянный электрический ток, используемый, например, для зарядки аккумуляторов, предложено соединить усилитель-концентратор пучков электронов с каналом рекуператора заряженных частиц. Отделенный от плазмы при помощи электромагнитного сепаратора, усиленный и сконцентрированный поток электронов, прошедший через усилитель-концентратор пучка электронов с электронной мембраной направляют в рекуператор энергии, такой метод позволяет повысить эффективность рекуперации энергии электронов в разы. На усилитель-концентратор пучка электронов с электронной мембраной и рекуператор энергии пучка заряженных частиц поданы заявки на патенты, которые сейчас рассматриваются по существу [1, 2]. Предложенная схема рекуперации энергии представлена на рис.1.
Рис. 1. Комбинированная схема преобразования энергии электронов
На всех стадиях преобразования энергии есть возможность управления процессом через управляющие электроды, подключенные к программируемому логическому контроллеру ПЛК-150. Схема управления была создана на основе алгоритма управления процессом рекуперации заряженных частиц [3]. Использование комбинированной схемы рекуперации энергии пучков электронов позволяет повысить КПД преобразования энергии заряженных частиц в электриче-
скую мощность, за счет формирования и направления в рекуператор сконцентрированного пучка электронов и уменьшения нагрева электродов. При этом остальная часть энергии заряженных частиц превращается в тепловую энергию, которая теряется.
Библиографические ссылки
1. Заявка на патент № 2015151851/07 от 24.12.2015. Рекуператор энергии пучка заряженных частиц / Трифанов И. В., Казьмин Б. Н., Рыжов Д. Р., Трифанов В. И., Оборина Л. И.
2. Заявка на патент № 2015146935 от 30.10.2015. Усилитель-концентратор пучков электронов с электронной мембраной / Трифанов И. В., Казьмин Б. Н., Оборина Л. И., Трифанов В. И., Рыжов Д. Р.
3. Оборина Л. И., Суханова О. А., Трифанов В. И., Рыжов Д. Р. Метрологическое обеспечение процесса рекуперации заряженных частиц. Актуальные проблемы авиации и космонавтики; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. - Красноярск, 2016. - Ч. 2. С. 192-193.
© Суханова О. А., 2017
