Карты как современный инструмент мониторинга

16-MA'RUZA

MAVZU: BORTNI ELEKTR ENERGIYASI BILAN TA'MINLASH UCHUN KOSMIK QURILMALAR. ELEKTR ENERGIYASINING KIMYOVIY MANBALARI.

2 SOAT

Reja:

1. Kosmik apparatning bort asboblarini quvvat bilan ta'minlash uchun uskunalar;

2. Elektr ta'minotining elektr quvvati;

3. Elektr ta'minoti quvvati;

4. Elektr ta'minotining ishlash muddati;

5. Elektr energiyasining kimyoviy manbalari;

6. Yoqilg'i elementlari;

7. Kimyoviy akkumulyator batareyalari;

Kalit so'zlar: elektr ta'minoti, termal, kimyoviy reaktsiya, quyosh, quvvat, quvvat, batareya, elementlar.

1. Bortdagi asboblarni kosmik apparatlarni elektr bilan ta'minlash uchun uskunalar

Ko'p sonli asboblar va moslamalar kosmik apparatda joylashtirilgan bo'lib, ularning ishlashi uchun elektr energiyasi talab qilinadi. Shunga ko'ra, elektr energiyasini ishlab chiqaradigan va uni kosmik qurilmadagi qurilmalar o'rtasida taqsimlaydigan qurilmalarni kiritish kerak. Elektr ta'minoti uchun barcha jihozlarni shartli ravishda ikki guruhga bo'lish mumkin: elektr energiyasining asosiy manbalari va elektr tarmog'i. Elektr energiyasining birlamchi manbalari - bu boshqa energiya turlaridan (issiqlik, kimyoviy reaktsiya, quyosh va boshqalar) konversiya orqali elektr energiyasini ishlab chiqaradigan qurilmalar. Kosmik apparatlar uchun asosiy elektr manbalarini tanlashda, massa va geometriklardan tashqari, elektr energiyasini ishlab chiqarish bilan bog'liq bo'lgan chiqadigan texnik xususiyatlarga e'tibor beriladi.

2. Elektr ta'minotining elektr quvvati

Bu vaqt birligi uchun quvvat manbai tomonidan elektr energiyasini ishlab chiqarish intensivligi darajasini tavsiflovchi qiymat:

N _{ист.пит.} =E/t=U_пит. * I_пит.,

Bu erda N_{ист.пит.} elektr ta'minotining elektr quvvati [V]; E - hosil bo'lgan elektr energiyasining miqdori [J]; t - elektr energiyasi ishlab chiqarilgan vaqt; U_пит. - quvvat manbaidan elektr quvvati (elektromotor kuch) [V]; I_пит. - bo'sh turgan (quvvatsiz) quvvat manbaidan elektr tokining kuchi[A].

3. Elektr ta'minoti quvvati

Bu "qayta zaryadlashsiz" quvvat manbai uchun elektr energiyasini uzluksiz ishlab chiqarish vaqtini tavsiflovchi qiymatdir.

Bu erda I_нагр. xizmat ko'rsatilayotgan elektr zanjiridagi oqim kuchi, T - to'liq "zaryadsizlanish" ga qadar quvvat manbai ish vaqti. Ushbu qiymatning xususiyati shundaki, quvvat manbaini chiqarish vaqti yukga (elektr zanjiridagi oqim kuchiga) bog'liq bo'ladi. Shuning uchun [Ampere · Hour] quvvat birligi sifatida ishlatiladi. Agar, masalan, 1 amperlik yuk elektr manbaiga ulangan bo'lsa, unda to'liq "zaryadsizlanish" ga qadar xizmat qilish muddati 1 soatni tashkil qiladi. 0,5 amperlik yuk bilan ish vaqti allaqachon 2 soatni tashkil qiladi.

4. Elektr ta'minotining ishlash muddati

Bu quvvat manbai ishlamay qolguncha ishlash vaqtini tavsiflovchi qiymat. Qayta zaryadlanmaydigan quvvat manbalari uchun u [soat] yoki [amper soat] deb hisoblanadi. Qayta zaryadlanadigan quvvat manbalari uchun zaryadsizlantirish davrlarining soni (masalan, batareyaning ishlash muddati 10000 zaryadli -zaryadsis davridir).

5. Elektr energiyasining kimyoviy manbalari

Elektr energiyasining kimyoviy manbalariga turli xil kimyoviy batareyalar va yonilg'i xujayralari kiradi. Kimyoviy quvvat manbalari - bu kimyoviy oksidlanish-qaytarilish reaktsiyasi paytida kuchlanish chiqaradigan qurilmalar va moslamalar. Ular elektrokimyoviy, galvanik xujayralar deb ham ataladi. Ularning ishlashining asosiy printsipi bir-biri bilan reaktsiyaga kirib, to'g'ridan-to'g'ri oqim shaklida elektr energiyasini ishlab chiqaradigan kimyoviy reagentlarning o'zaro ta'siriga asoslangan. Ushbu jarayon mexanik yoki issiqlik ta'sirisiz amalga oshiriladi, bu boshqa doimiy voltaj generatorlari orasida ustun rol o'ynaydigan asosiy omillardir.

6. Yoqilg'i elementlari

Bu zaryadlanmaydigan qurilmalar bo'lib, kimyoviy reaktsiyani ikki komponentli yoqilg'idan ("yoqilg'i" va "oksidlovchi") ishlatib, kimyoviy energiyani elektr energiyasiga to'g'ridan-to'g'ri aylantirishni ta'minlaydi. Elektr energiyasi barcha yoqilg'i sarflanmaguncha ishlab chiqariladi. 1-rasm - bu kislorod-vodorodli yonilg'i elementlari yordamida elektr energiyasini ishlab chiqarish printsipini ko'rsatadigan soddalashtirilgan diagramma.

Rasm 1. Yoqilg'i elementlari ishlashining soddalashtirilgan diagrammasi

Ikki g'ovakli elektrodli hajm quyidagilar bilan ta'minlanadi: suv (H₂O); kislorodli gaz (O₂); vodorod gazi (H₂). Ikkala elektrod ustida ham suv yuviladi. Katodga kislorod etkazib beriladi va katalizatorlar ishtirokida (katod tarkibida) oksidlanish reaktsiyalari sodir bo'ladi va suv OH ^(-) ionlari bilan to'yingan bo'ladi, ya'ni. elektrolitga aylanadi. Vodorod anodga beriladi, u erda tarqalib suv va energiya hosil bo'ladi. Natijada katodda elektronlar tanqisligi (shartli ravishda «+»), anodda esa ortiqcha (shartli ravishda «-») elektronlar mavjud. Kislorod-vodorodli yonilg'i xujayralari, masalan, Space Shuttle dasturida ishlatilgan. Belgilangan yonilg'i elementlari o'rtacha 7 kVt elektr energiyasini ishlab chiqardi, yonilg'i kamida 5000 soat ishlash uchun etarli edi. Space Shuttle yonilg'i elementlarining tashqi ko'rinishi 2-rasmda keltirilgan.

Rasm 2. Space-Shuttle yoqilg'i elementlarining tashqi ko'rinishi

7. Kimyoviy akkumulyator batareyalari

Bu ketma-ket ulangan bir nechta kimyoviy batareyalarni o'z ichiga olgan qurilmalar. Kirchhoff qonunlariga ko'ra ketma-ketlikdagi zanjirda oqim kuchi saqlanib qoladi va umumiy kuchlanish barcha kuchlanishlarning yig'indisiga teng bo'ladi (3-rasmga qarang). bir nechta batareyani bitta batareyaga birlashtirish ishlab chiqarilgan elektr quvvatini oshiradi.

Rasm 3. Kimyoviy akkumulyator

Kimyoviy akkumulyator - bu qayta zaryadlanadigan (ya'ni qayta ishlatiladigan) kimyoviy quvvat manbai. Ushbu qurilma tashqi zaryad ta'sirisiz, parchalanish mahsulotlari, elektr va issiqlik energiyasini hosil qilish bilan kimyoviy reaktsiyaga kiradigan moddalardan foydalanadi. Elektr toklari ta'sirida parchalanadigan mahsulotlar, kirib kelgan elektr energiyasidan foydalanib, dastlabki moddalar hosil bo'lishi bilan yana kimyoviy reaktsiyaga kirishadi. 4-rasm - kimyoviy akkumulyator bilan elektr energiyasini ishlab chiqarish printsipini ko'rsatadigan soddalashtirilgan diagramma.

Rasm 4. Kimyoviy akkumulyator qurilmasining soddalashtirilgan diagrammasi

4-rasmda kimyoviy akkumulyator korpusining tarkibiga quyidagilar kiradi: katod plitalari; anod plitalari; ajratuvchi plitalar; metall elektrodlar. Katod plitalari "katod" materiallardan tayyorlangan bo'lib, ular kimyoviy reaksiyalar paytida metall ionlarini ajratib chiqaradi va metall elektrodida musbat elektr zaryadining to'planishiga hissa qo'shadi (masalan, lityum-kobalt moddalar). Anod plitalari "anod" materiallaridan tayyorlangan bo'lib, ular kimyoviy reaksiyalar paytida metall ionlarini yutadi va anodning metall elektrodida elektronlarning to'planishiga hissa qo'shadi (masalan, grafit). Ajratuvchi plitalar elektrolit vazifasini bajaradigan g'ovakli materialdir (metall ionlarini anodga o'tkazadi). Zaryad olayotganda zaryad oqimi katodga (Ichar Iresp) qo'llaniladi va elektrokimyoviy reaktsiyalar jarayoni teskari tartibda davom etadi, ya'ni. batareya zaryadlanmoqda.

Hozirgi vaqtda kosmik apparatda har xil turdagi batareyalar ishlatilishi mumkin, ular orasida quyidagilarni ta'kidlash mumkin: kumush-sink; nikel-rux; lityum-ion; nikel-vodorod. Yoqilgan

5-rasmda kosmik apparatlar uchun ba'zi kimyoviy akkumulyator batareyalarining tashqi ko'rinishiga misollar keltirilgan.

Rasm 5. Kosmik apparatlar uchun kimyoviy akkumulyator batareyalarining tashqi ko'rinishiga misollar: lityum-ion (a); nikel-vodorod (b)

Nazorat savollari:

1. Elektr ta'minoti uchun barcha jihozlar shartli ravishda qanday guruhlarga bo'linadi?

2. Elektr energiyasining birlamchi manbalariga ta'rif bering.

3. Quvvat manbaining elektr quvvatini aniqlash.

4. Elektr ta'minotining quvvatini tavsiflang.

5. Elektr ta'minotining ishlash muddati qancha?

6. Qaysi batareyalar va batareyalar elektr energiyasining kimyoviy manbalari hisoblanadi?

7. Yoqilg'i xujayralari.

8. Kimyoviy akkumulyatorlar.

Adabiyotlar:

1. Аверьянов А. П. ,Азаренко Л. Г. , Вокин Г. Г. ,Кащеев Н. А. , Мачнева Л. А., Чаплинский В. С. Введение в ракетно-космическую технику: учебное пособие. Т. 1. Общие сведения. Космодромы. Наземные Средства контроля и управления ракетами и космическими аппаратами. Ракеты. Год: 2018. Издательство: Инфра-Инженерия. Место издания: Москва|Вологда.ISBN: 978-5-9729-0195-1. Страниц: 381.Форматы: PDF

2. Каргин, Н. Т. Конструкция и проектирование изделий ракетно-космической техники. Ч. 1. Конструирование изделий ракетно-космической техники [Электронный ресурс] [Электронный ресурс]: электрон. учеб. пособие / В. В. Волоцуев, Самар. гос. аэрокосм. ун-т им. акад. С. П. Королева (нац. исслед. ун-т), Н. Т. Каргин.— Самара : Изд-во СГАУ, 2012 .— 163 с. — Электрон. текстовые и граф. дан. (1 файл : 12,7 Мбайт).— Режим доступа: https://rucont.ru/efd/230065