RU2695272C1

RU2695272C1 - Solar battery panel

Info

Publication number: RU2695272C1
Application number: RU2018132371A
Authority: RU
Inventors: Михаил Викторович Яковлев; Александр Владимирович Шиванов; Владимир Иванович Соколов; Владимир Афанасьевич Архипов; Сергей Степанович Логинов; Игорь Вячеславович Усовик; Виктор Евгеньевич Сергеев
Priority date: 2018-09-11
Filing date: 2018-09-11
Publication date: 2019-07-22

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: solar battery panel comprising a frame made of elastic elements and photoconverters, wherein according to invention photoconverters have trapezoid shape, and the frame is made in the form of elastic rings of different diameter, arranged concentrically and uniformly, each photoconverter is fixed by its base on two adjacent rings of the frame, and the size of the photoconverters, the shape of the trapezoids and the features of their attachment to the frame are selected based on the possibility of transforming the frame from a flat surface into a hemisphere.

EFFECT: invention provides the possibility of reducing the visibility of the spacecraft by changing the area of the reflecting surface of the solar panel.

1 cl

Description

Изобретение относится к области космической техники, а именно к устройствам, предназначенным для преобразования солнечной энергии в электрическую энергию.The invention relates to the field of space technology, and in particular to devices designed to convert solar energy into electrical energy.

Известно защищенное патентом изобретение - аналог: патент №2332750, МПК H01L 31/042, 2007 год «Панель солнечной батареи» (Гайдар М.И., Иванов В,Ф., Каган М.Б., Летин В.А., Матвеев В.П., Чеховйч В.Н.). Предложенная панель солнечной батареи (СБ) состоит из рамы, сетеполотна для размещения и крепления фотопреобразователей (ФП), ФП и подложки в виде модулей. Сетеполотно выполнено из струн, пересекающихся в ортогональных направлениях и закрепленных в упруго натянутом состоянии на раме. Модули установлены поверх струн и прикреплены к струнам в узлах пересечения их с помощью застежек. Размер шага расположения струн обеспечивает расположение узлов пересечения струн под ФП, застежка (держатель) выполнена в виде цельного диска. На диске выполнены углубления для струн на стороне, прилегающей к тыльной стороне модулей. Застежки (держатели) соединены (склеены) со струнами по поверхностям углублений, а с тыльной стороной модулей - по плоским поверхностям между углублениями. Технический результат: изобретение обеспечивает повышение удельной мощности СБ за счет минимизации промежутков между ФП и увеличения фотоактивной поверхности ФП, снижение трудоемкости и упрощение технологии изготовления панели СБ. Недостатком изобретения - аналога является отсутствие возможности трансформации формы панелей солнечных батарей при изменении режимов функционирования космического аппарата.Known invention protected by patent - analogue: patent No. 2332750, IPC H01L 31/042, 2007 “Solar panel” (Gaidar MI, Ivanov V, F., Kagan MB, Letin V.A., Matveev V.P., Chekhovitch V.N.). The proposed panel of the solar battery (SB) consists of a frame, a network for placing and attaching photoconverters (FP), FP and the substrate in the form of modules. The mesh is made of strings intersecting in orthogonal directions and fixed in an elastically stretched state on the frame. The modules are mounted on top of the strings and are attached to the strings at the nodes of their intersection using fasteners. The size of the pitch arrangement of the strings provides the location of the nodes of the intersection of the strings under the FP, the fastener (holder) is made in the form of a solid disk. The disk has recesses for strings on the side adjacent to the back of the modules. Fasteners (holders) are connected (glued) with strings on the surfaces of the recesses, and with the back of the modules - on flat surfaces between the recesses. Effect: the invention provides an increase in the specific power of the SB by minimizing the gaps between the AF and increasing the photoactive surface of the AF, reducing the complexity and simplifying the manufacturing technology of the SB panel. The disadvantage of the invention is the analogue is the lack of the ability to transform the shape of the solar panels when changing the modes of functioning of the spacecraft.

Известно защищенное патентом изобретение - аналог: патент №2575182, МПК H01L 31/042, 2014 год «Панель солнечной батареи» (Кузоро В.И., Халиманович В.И., Калиновский B.C., Васильева Т.С.). Предложенная панель солнечной батареи содержит верхнюю и нижнюю обшивки и элементы, соединяющие их на требуемом расстоянии друг от друга, обшивки выполнены с ячейками меньшего размера, чем фотоэлектрические преобразователи, на величину, обеспечивающую возможность их крепления к обшивке, и обшивки соединены между собой элементами, выполненными в виде ребер жесткости. Изобретение обеспечивает возможность улучшить тепловой режим фотоэлектрических преобразователей, уменьшить массу и толщину панели за счет перемещения фотоэлектрических преобразователей внутрь несущей конструкции. Недостатком изобретения - аналога является отсутствие возможности трансформации формы панелей солнечных батарей при изменении режимов функционирования космического аппарата.A patented invention is known as an analogue: patent No. 2575182, IPC H01L 31/042, 2014 “Solar panel” (Kuzoro V.I., Halimanovich V.I., Kalinovsky B.C., Vasilieva TS). The proposed solar panel contains upper and lower cladding and elements connecting them at the required distance from each other, the cladding is made with cells of a smaller size than the photoelectric converters, by an amount that allows them to be attached to the cladding, and the cladding is interconnected by elements made in the form of stiffeners. The invention provides an opportunity to improve the thermal regime of photovoltaic converters, reduce the weight and thickness of the panel by moving the photovoltaic converters inside the supporting structure. The disadvantage of the invention is the analogue is the lack of the ability to transform the shape of the solar panels when changing the modes of functioning of the spacecraft.

Известно защищенное патентом изобретение - прототип: патент №2424956, МПК B64G 1/44, H01L 31/05, 2010 год «Панель солнечной батареи» (Городецкий В.М., Афанасьев А.П., Инин И.П.). Предложенная панель солнечной батареи содержит каркас с поперечными профилями, модули фотопреобразователей и несущую поверхность из упругих элементов, включающих продольно установленные струны, связанные с каркасом. Несущая поверхность из упругих элементов дополнительно снабжена перпендикулярно расположенными поперечными струнами, которые, как и продольные струны, связаны с каркасом с помощью втулок, установленных в конические отверстия каркаса, с возможностью регламентированного натяжения и фиксации струны в отверстии втулки. Поперечные струны расположены над продольными, которые, в свою очередь, закреплены в ложементах бобышек из диэлектрика, установленных на поперечных профилях каркаса. Недостатком изобретения - аналога является отсутствие возможности трансформации формы панелей солнечных батарей при изменении режимов функционирования космического аппарата.A patented invention is known as a prototype: Patent No. 2424956, IPC B64G 1/44, H01L 31/05, 2010 “Solar Panel” (Gorodetsky V.M., Afanasyev A.P., Inin I.P.). The proposed solar panel contains a frame with transverse profiles, photoconverter modules and a bearing surface of elastic elements, including longitudinally installed strings associated with the frame. The bearing surface of the elastic elements is additionally provided with transverse strings perpendicularly arranged, which, like the longitudinal strings, are connected to the carcass by means of bushings installed in the conical holes of the carcass, with the possibility of regulated tension and fixation of the string in the bore of the sleeve. The transverse strings are located above the longitudinal ones, which, in turn, are fixed in the lodgements of bosses made of dielectric mounted on the transverse profiles of the frame. The disadvantage of the invention is the analogue is the lack of the ability to transform the shape of the solar panels when changing the modes of functioning of the spacecraft.

Целью предлагаемого изобретения является снижение заметности космического аппарата, что достигается изменением площади отражающей поверхности панели солнечных батарей.The aim of the invention is to reduce the visibility of the spacecraft, which is achieved by changing the area of the reflective surface of the solar panel.

Указанная цель достигается в заявляемой панели солнечных батарей, содержащей модули фотопреобразователей, каркас из упругих элементов и механизм изменения формы каркаса панели для уменьшения отражающей поверхности, причем модули фотопреобразователей выполнены в виде раздвижных трапеций, основания которых подвижно закреплены между упругими элементами каркаса, изготовленного в виде равномерно расположенных концентрических колец различного диаметра. Форма трапеций и особенности их крепления на каркасе выбраны исходя из возможности трансформации каркаса от плоской поверхности в полусферу.This goal is achieved in the inventive solar panel containing modules of photoconverters, a frame of elastic elements and a mechanism for changing the shape of the frame of the panel to reduce the reflective surface, and the modules of the photoconverters are made in the form of sliding trapeziums, the bases of which are movably fixed between the elastic elements of the frame, made in the form of uniformly located concentric rings of various diameters. The shape of the trapezoid and the features of their attachment to the frame are selected based on the possibility of transforming the frame from a flat surface into a hemisphere.

Обоснование реализуемости и практической значимости заявляемой панели солнечной батареи заключается в следующем. В основном рабочем состоянии космический аппарат функционирует с двумя или более панелями солнечных батарей, которые имеют плоскую форму. В случае сближения рассматриваемого космического аппарата с другим космическим аппаратом, предположительно с целью инспекции («Способ обнаружения инспекции космического аппарата», патент на изобретение от 09.10.2017 г. №2632792, Яковлев М.В., и др.), форма панелей солнечных батарей трансформируется от плоской поверхности к поверхности полусферы. Полусферы солнечных батарей экранируют космический аппарат, так что его отражательные характеристики по отношению к зондирующему лазерному излучению аппарата - инспектора снижаются. Сбой управления по курсу в ближней зоне поиска, в которой применяются технологии лидаров, уменьшает вероятность встречи космических аппаратов и, тем самым, противодействует проведению инспекции, тем самым, увеличивая живучесть защищаемого КА. В отсутствие угрозы инспекции форма панелей солнечных батарей трансформируется от поверхности полусферы к плоской поверхности, и обеспечивается штатный режим функционирования космического аппарата.The rationale for the feasibility and practical significance of the claimed solar panel is as follows. In the main operational state, the spacecraft operates with two or more solar panels that are flat in shape. In the event that the spacecraft in question is brought closer to another spacecraft, presumably for the purpose of inspection (“Method for detecting inspection of a spacecraft”, patent for the invention dated 09.10.2017 No. 2632792, M. Yakovlev, etc.), the shape of the solar panels batteries transforms from a flat surface to the surface of a hemisphere. Hemispheres of solar panels shield the spacecraft, so that its reflective characteristics with respect to the probing laser radiation of the inspecting apparatus are reduced. Failure to control the course in the near search zone, which uses lidar technology, reduces the likelihood of meeting spacecraft and thereby counteracts the inspection, thereby increasing the survivability of the protected spacecraft. In the absence of a threat of inspection, the shape of the solar panel panels is transformed from the surface of the hemisphere to a flat surface, and the normal functioning of the spacecraft is ensured.

Таким образом, техническая возможность реализации и практическая значимость заявляемой панели солнечных батарей не вызывает сомнений.Thus, the technical feasibility and practical significance of the claimed solar panel is not in doubt.

Claims

A solar panel containing a frame made of elastic elements and photoconverters, characterized in that the photoconverters are trapezoidal, and the frame is made in the form of elastic rings of various diameters, arranged concentrically and evenly, with each photoconverter being fixed with its base on two adjacent rings of the frame and the sizes of photoconverters, the shape of the trapezoid and the features of their attachment to the frame are selected based on the possibility of transforming the frame from a flat surface into a hemisphere.