Системы передачи энергии космос-космос как этап отработки лазерного канала передачи энергии для КСЭС. Продолжение 2

Хотите быть не гениальным конструктором, разрабатывающим системы передачи энергии космос-космос, а накаченным мачо, на которого заглядываются женщины? В этом случае вам определенно точно следует перейти по ссылке по ссылке. Здесь вы найдете медицинские препараты, которые позволят максимально быстро и эффективно развить вашу мускулатуру!


020216 1529 1 Системы передачи энергии космос космос как этап отработки лазерного канала передачи энергии для КСЭС. Продолжение 2

В нашем примере для существующего технологического уровня в системе передачи энергии для межорбитальной транспортной системы выбран ИК диапазон передачи с использованием лазерных диодов в качестве источника излучения и GaAs ФЭП в качестве преобразователя ИК излучения в электроэнергию. Межорбитальная транспортная система состоит из двух основных элементов — межорбитальных буксиров и энергостанций (ЭС), с которых осуществляется передача энергии на буксир. Минимальная конфигурация транспортной системы включает в себя один МБ и три ЭС, необходимых для обеспечения постоянной видимости хотя бы одной ЭС с любой точки орбиты МБ. Существует функциональное разделение между МБ и ЭС. Конструкция МБ и его агрегатный состав выбраны, исходя из критерия минимизации массы, требуемой для выполнения транспортной операции в заданное время, т.е. тяговооружен-ность МБ должна быть максимальна. Конструкция ЭС и ее агрегатный состав выбраны исходя из критерия обеспечения максимального ресурса и высокого КПД беспроводной передачи энергии.

 

Учитывая опыт РКК «Энергия» в области разработки межорбитальных буксиров на базе мощных термоэмиссионных ЯЭУ, в качестве источника энергии рассматривалась ЯЭУ электрической мощностью 600 кВт. ЭС совершает только одну транспортную операцию за все время эксплуатации — перелет на рабочую орбиту. В процессе эксплуатации межорбитальной транспортной системы ЭС выполняет только передачу энергии на МБ и необходимую коррекцию собственной орбиты.

 

020216 1529 2 Системы передачи энергии космос космос как этап отработки лазерного канала передачи энергии для КСЭС. Продолжение 2

Орбита, на которой находятся ЭС, должна выбираться исходя из требования минимизации расстояния, на которое передается энергия, требуемая МБ для выполнения транспортной операции. Для выполнения транспортных операций на ГСО орбита для размещения ЭС должна быть круговой, высотой -20000 км. Ввиду того, что оптимальная по критерию минимума дальности передачи орбита попадает в радиационный пояс Земли, требуются дополнительные исследования для уточнения параметров предложенной орбиты.

 

В процессе выполнения транспортной операции МБ в каждый момент времени принимает энергию только с одной ЭС. Использование нескольких ЭС в одной системе во многом обусловлена стремлением увеличить мощность на МБ без увеличения проектной мощности ЯЭУ энергостанции. Поэтому в состав каждой ЭС должна входить система ретрансляции ИК-излучения от соседних ЭС (например, зеркала) либо накопитель энергии, аккумулирующий энергию в период, когда станция не ведет передачу на МБ, и отдающий ее в сеансах передачи энергии. Несмотря на большие требуемые емкости накопителя энергии, предварительные оценки показали реализуемость подобного рода накопителей при их приемлемой массе.

 

020216 1529 3 Системы передачи энергии космос космос как этап отработки лазерного канала передачи энергии для КСЭС. Продолжение 2

Одним из важнейших критериев качества межорбитальной транспортной системы является удельная стоимость выведения полезного груза на ГСО. В общем случае к числу оптимизируемых проектных параметров должны относиться: мощность источника энергии ЭС, количество ЭС в составе системы Nэс, емкость накопителя энергии ЭС (и, соответственно, продолжительность одного сеанса ретрансляции мощности на МБ), количество МБ, удельный импульс ЭРДУ МБ, параметры рабочей орбиты ЭС и др.

 

В работе с целью выявления принципиальных возможностей транспортных систем на базе беспроводной передачи энергии была рассмотрена система с заданным числом ЭС (Nэс = 3) и одним МБ. МБ совершает рейсы между низкой околоземной орбитой и ГСО. На низкую околоземную орбиту посредством PH выводятся грузовые контейнеры с полезной нагрузкой и запасом рабочего тела на один рейс буксира. ЭС предназначены для выработки энергии и передачи ее на МБ, где она используется в ЭРДУ.

 

Каждая ЭС включает источник энергии, излучающую (передающую) систему, систему наведения (на межорбитальный буксир), а также систему ретрансляции энергии от других станций (либо накопитель энергии). Источник энергии — ЯЭУ мощностью 600 кВт и массой около 7000 кг. В состав ЭС входит также приборный отсек на раздвижной ферме и ЭРДУ (на базе ДАС) с запасом рабочего тела (висмута) для однократного перевода энергетической станции с РБО на рабочую орбиту, коррекций рабочей орбиты и последующего увода ЭС на орбиту захоронения после исчерпания ресурса. Таким образом, ЭС, по сути, представляет собой одноразовый межорбитальный буксир с излучающей системой и системой наведения в качестве полезного груза. В качестве излучающей системы используется инфракрасный лазер с системами охлаждения и фокусировки излучения.

 

020216 1529 4 Системы передачи энергии космос космос как этап отработки лазерного канала передачи энергии для КСЭС. Продолжение 2

На межорбитальном буксире установлен приемник-преобразователь энергии, ЭРДУ, а также ряд служебных систем, превращающих буксир в автономный КА, включая систему сближения и стыковки с грузовыми контейнерами на низкой околоземной орбите.

 

Система развертывается и функционирует следующим образом. Сначала осуществляется выведение на рабочую орбиту энергетических станций. Каждая энергетическая станция выводится на низкую околоземную орбиту PH типа «Протон», а затем переводится на РБО посредством одноразового разгонного блока типа «Фрегат». На РБО осуществляется запуск ЯЭУ, и ЭС посредством ЭРДУ выводится на рабочую орбиту. После развертывания группировки ЭС отдельным запуском на низкую околоземную орбиту выводится многоразовый МБ. Полезный груз, доставляемый на ГСО, а также рабочее тело для ЭРДУ МБ на один рейс выводятся в составе грузового контейнера на низкую околоземную орбиту, где к нему стыкуется МБ. Затем МБ, получающий энергию от ЭС, осуществляет перелет на ГСО и обеспечивает выведение полезного груза в их расчетные точки стояния, после чего возвращается на низкую орбиту.

020216 1537 1 Системы передачи энергии космос космос как этап отработки лазерного канала передачи энергии для КСЭС. Продолжение 2

Схема функционирования транспортной системы из трех ЭС и одного МБ: НОО — низкая околоземная орбита; ГСО — геостационарная орбита;
ГК — грузовой контейнер; МБ — межорбитальный буксир; ЭС — энергетическая станция; КА — космический аппарат; ПГ — полезный груз; 1 — выведение ГК с ПГ на НОО; 2 — стыковка ГК и МБ; 3 — перелет МБ с ГК на ГСО; 4 — разведение КА (полезный груз) по точкам стояния посредством МБ; 5 — возвращение МБ с ГСО
на НОО за новым ГК

 

Принципиальная схема системы представлена на рис. выше.

 

С точки зрения эффективности выполнения транспортных операций основополагающее значение имеют две характеристики — полный КПД передачи энергии от бортового источника ЭС до ЭРДУ межорбитального буксира (ηΣ) и удельная масса многоразового межорбитального буксира (γмб), равная отношению его сухой (без рабочего тела на перелет и полезного груза) массы к мощности, подводимой к ЭРДУ. Было показано, что даже при относительно низких энергомассовых характеристиках системы передачи энергии (при полном КПД 15-20%) может быть достигнута удельная стоимость транспортировки полезного груза, меньшая, чем при использовании буксиров с ЯЭРДУ (на 10-20%). Имеется достаточно широкая область значений ηΣ и γмб, при которых удельная стоимость транспортировки может быть снижена, по сравнению с буксирами на основе ЯЭРДУ, на 20% и более.


Найти на unnatural: Системы передачи энергии космос-космос как этап отработки лазерного канала передачи энергии для КСЭС Продолжение
Автор: admin | 2 Февраль 2016 | 80 просмотров

Новые статьи:

Все размещенные на сайте материалы без указания первоисточника являются авторскими. Любая перепечатка информации с данного сайта должна сопровождаться ссылкой, ведущей на www.unnatural.ru.
Rambler's Top100