CC BY
15
5. Научно-техническая конференция по камерам сгорания ГТУ в ЦИАМ // Двигатель. - 2012. - № 6. - С. 6-7.
6. Гуров В.И. Грозит ли нам детандеризация всей страны? // Энергия: экономика, техника, экология. - 2012. - № 1. - С. 56-59.
7. Валюхов С.Г., Гуров В.И., Попов К.М. Газотурбодетандерная установка для работы на природном газе. Патент РФ № 2013615 на изобретение с приоритетом от 16.01.92.
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ В УСЛОВИЯХ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР
© Лагутина Е.И.*, Буровский К.М.Ф
Рязанское высшее воздушно-десантное командное училище, г. Рязань
В статье проведен анализ влияния низких температур на эффективную эксплуатацию аккумуляторных батарей. Предложено устройство теплозащиты, позволяющее свести к минимуму негативное воздействие низкой температуры окружающей среды на источник питания.
Ключевые слова аккумуляторная батарея, устройство термостати-рования.
Боевые действия всех видов и родов войск в современном мире приобретают все более мобильный характер. Одновременно с этим увеличиваются глубина ведения боевых действий и рассредоточенность боевых порядков. Основой сил быстрого реагирования согласно решению Министра обороны являются Воздушно-десантные войска. На них в первую очередь возлагаются задачи по срывам темпов наступления противника и его локализации, прикрытия государственной границы и т.д. Успешное и своевременное выполнение данных задач невозможно без надежной работы средств связи во всех звеньях управления. Проведенный анализ используемых на данный момент в Воздушно-десантных войсках средств связи показывает, что несмотря на активное развитие всех видов связи в тактическом звене управления связь в основном организуется за счет радиосредств. Основным элементом, обеспечивающим надежную и бесперебойную работу средств связи, является аккумуляторная батарея. Несмотря на большое разнообразие существующих типов аккумуляторных батарей, средства связи, состоящие на вооружении тактического звена управления ВДВ, укомплектованы в основном никель-кадмиевыми аккумуляторными батареями. У данных аккумуля-
* Адъюнкт кафедры Радио, радиорелейной, тропосферной, спутниковой и проводной связи.
* Доцент кафедры Организации связи, кандидат технических наук, доцент.
торных батарей есть ряд преимуществ перед аналогичными источниками питания других типов, но есть и существенный недостаток: значительное снижение емкости в условиях низких температур окружающего воздуха. Например, согласно технической документации аккумулятор НКГЦ-1Д и аккумуляторная батарея 10НКГЦ-1Д сохраняют электрические характеристики в любом положении в пространстве при циклическом воздействии температур от минус 40 °С до плюс 50 °С. Но в тоже время свежезаряженный аккумулятор НКГЦ-1Д при токе разряда 0,02 А в зависимости от температуры окружающего воздуха обеспечивает емкости:
- при (20 + 5) °С - 1,0 А.ч;
- при (50 + 2) °С - 0,9 А.ч;
- при минус (30 + 2) °С - 0,5 А.ч [1].
Такая же картина наблюдается и для других никель-кадмиевых аккумуляторов: согласно технической документации при температурах окружающего воздуха минус (30 + 2) °С они выдают от 30 до 50 % номинальной емкости.
Учитывая то, что элементная база современных портативных радиостанций требует пониженного питания, что ведет в свою очередь к пропорциональному увеличению потребляемого тока, а также тенденцию к рассре-доточенности войск, что предполагает использования полной мощности при работе радиостанции на передачу, такое снижение емкости аккумуляторной батареи значительно снижает время работы радиостанции от одного комплекта источников питания.
На данный момент в системе войсковой эксплуатации аккумуляторных батарей продолжает действовать централизованная система заряда. Этот факт увеличивает время одного цикла обслуживания батареи за счет того, что добавляется время на сбор и доставку батарей к месту заряда, время на ожидание заряда и время доставки батарей обратно в подразделения. Этих факторов можно было бы избежать за счет использования индивидуальных источников энергии (переносных зарядных устройств). Но в условиях ведения реальных боевых действий переносные зарядные устройства не успевают произвести полностью заряд аккумуляторной батареи, так как их использую обычно при перемещении с одной позиции на другую или при совершении марша, то есть в течение 2-3 часов, а время, необходимое для полного заряда батареи с их помощью составляет от 12 до 16 часов.
Одним из аспектов использования перезаряжаемых аккумуляторных батарей для обеспечения круглосуточной работы средств связи в условиях низких температур окружающего воздуха является их подготовка в заряду. Заряд источников питания должен производиться при температурах от 10 до 30 °С, а аккумуляторная батарея, эксплуатировавшаяся в условиях пониженных температур, должна быть подготовлена к заряду путем ее нахождения в теплом помещении в течение некоторого времени (от одного до двух с половиной часов в зависимости от степени ее охлаждения) [2]. В следствии
этого для сокращения времени заряда аккумуляторной батареи целесообразно обеспечить ее работу при положительных температурах, что даст возможность производить ее заряд сразу по прибытии на зарядную станцию.
Проведя анализ проблемных факторов, возникающих при эксплуатации аккумуляторных батарей в условиях низких температур, и исходя из реалий современной системы войсковой эксплуатации, можно сделать вывод, что для обеспечения устойчивой и бесперебойной работы средств связи необходимо обеспечить условия работы аккумуляторных батарей, максимально приближенные к оптимальным (то есть как минимум приблизить температуру окружающего воздуха к (25 + 10) °С). Это позволит максимально увеличить время продолжительности работы радиосредства от одной аккумуляторной батареи.
Для решения этой задачи предлагается использовать устройство для теплозащиты аккумуляторных батарей. В качестве прототипа для этого устройства было взято «Устройство для защиты источника питания аэрологического зонда» (Яи, патент на полезную модель № 627, МПК G01S Н01М). Недостатками данного устройства является то, что компенсация теплопо-терь осуществляется за счет самого гальванического элемента, что значительно сокращает время его работы, отсутствует контроль за температурой источника питания.
Рис. 1. Структурная схема устройства для теплозащиты аккумуляторных батарей
Отличительными признаками предлагаемого устройства является введение химического нагревательного элемента на основе ацетата натрия трех-водного, рассчитанного на время разряда аккумуляторной батареи, и датчика температуры источника питания.
Структурная схема предлагаемого устройства приведена на рис. 1.
Технический результат достигается тем, что в устройство, содержащее теплозащитный чехол 1, дополнительно для обеспечения нормальных температурных условий эксплуатации аккумуляторной батареи устанавливается химический нагревательный элемент на основе ацетата натрия трехвод-ного 3, рассчитанный время рабочего разряда аккумуляторной батареи, датчик температуры 4, и устройство отображения информации 5. Теплозащитный чехол изготавливается из маслобензостойких материалов. Датчик температуры устанавливается на корпус аккумуляторной батареи и подключается к ней. Устройство отображения информации соединяется с датчиком температуры и устанавливается в удобном для визуального контроля оператором месте.
Оптимальная температура внутри теплозащитного чехла поддерживается за счет тепла, выделяемого во время протекания химической реакции. При снижении температуры внутри теплозащитного чехла с аккумуляторной батареей ниже порогового значения (при прекращении работы химического нагревательного элемента) срабатывает датчик температуры, и на устройство отображения информации выводится сигнал о необходимости замены химического нагревательного элемента (если есть необходимость в дальнейшем поддержании температуры внутри теплозащитного чехла).
Данное устройство может использоваться для обеспечения работы в условиях низких температур широкого класса аккумуляторных батарей, применяемых в системах автономного электроснабжения различных устройств и средств связи.
Технический результат от применения данного устройства направлен на повышение эффективности эксплуатации аккумуляторных батарей, а также на сокращение времени зарядного цикла и продление срока службы аккумуляторных батарей за счет исключения «лишних» циклов заряд -разряд.
Список литературы:
1. Батарея 10НКГЦ-1Д. Техническое описание и инструкция по эксплуатации [Текст]. - М.: Воениздат, 2000. - 10 с.
2. Эксплуатация химических источников тока [Текст]: учебное пособие для войск связи Сухопутных войск / Под общ. ред. Г. А. Калинкина - М.: Воениздат, 1986. - 138 с.
