RU2756847C1 - Method for distribution and transmission of electrical energy for remote loads and system for implementation thereof - Google Patents
Method for distribution and transmission of electrical energy for remote loads and system for implementation thereof Download PDFInfo
- Publication number
- RU2756847C1 RU2756847C1 RU2020134593A RU2020134593A RU2756847C1 RU 2756847 C1 RU2756847 C1 RU 2756847C1 RU 2020134593 A RU2020134593 A RU 2020134593A RU 2020134593 A RU2020134593 A RU 2020134593A RU 2756847 C1 RU2756847 C1 RU 2756847C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipeline
- energy
- storage tank
- electrical energy
- electricity
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
- H02J50/30—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using light, e.g. lasers
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnology area
Настоящее изобретение относится к энергетическим системам. Более конкретно, настоящее изобретение представляет собой систему для передачи оптической энергии в удаленное место для последующего преобразования передаваемой оптической энергии в другую форму энергии, такую как тепло и электричество, в частности для использования на удаленных от источников энергии объектах.The present invention relates to energy systems. More specifically, the present invention is a system for transmitting optical energy to a remote location for subsequent conversion of the transmitted optical energy into another form of energy, such as heat and electricity, in particular for use at objects remote from energy sources.
Уровень техникиState of the art
Задача передачи энергии от источника к потребителю на сегодняшний день является достаточно актуальной. Наряду с классическими способами распределения энергии, посредством линий электропередач, передающий непосредственно электрический ток, используются и иные способы передачи различных видов энергий. Один из способов передачи энергии на расстояние без использования непосредственных соединительных линий является передача СВЧ излучения и прием его на стороне потребителя и преобразование его в электричество. Ведение деятельности за пределами Земной атмосферы на объектах Солнечной системы связано с созданием инфраструктуры по энергообеспечению хозяйственных, промышленных и научно-исследовательских объектов. На ряду со множеством способов по добыче энергии в усовиях космического пространства и на объектах Солнечной системы, существует необходимость в ее надежном распределении по пользователям.The task of transferring energy from a source to a consumer is quite urgent today. Along with the classical methods of energy distribution, by means of power lines that directly transmit electric current, other methods of transferring various types of energy are also used. One of the ways to transfer energy over a distance without using direct connecting lines is to transmit microwave radiation and receive it at the consumer's side and convert it into electricity. Conducting activities outside the Earth's atmosphere at the objects of the solar system is associated with the creation of infrastructure for energy supply of economic, industrial and research facilities. Along with a variety of methods for the extraction of energy in outer space and at the objects of the solar system, there is a need for its reliable distribution among users.
Известен патент на изобретение CN 104539062 A «Система и способ выработки и распределения электроэнергии», включающая один или несколько передатчиков СВЧ-излучения в местах расположения на Земле в районах расположения топливных и энергетических ресурсов. Топливо преобразуется в электричество на месте расположения, а затем электричество преобразуется в пучки СВЧ-излучения, передаваемые от передатчика СВЧ к спутнику-распределителю на орбите Земли. Затем спутник-распределитель посылает один или несколько микроволновых лучей на ректенны, расположенные в странах-потребителях в соответствующих местах для питания энергосистемы, или на дополнительные спутники-распределители для направления на ректенны, расположенные на другой стороне Земли.Known patent for invention CN 104539062 A "System and method for generating and distributing electricity", including one or more transmitters of microwave radiation in locations on Earth in areas where fuel and energy resources are located. The fuel is converted to electricity at the location, and then the electricity is converted into beams of microwave radiation, transmitted from the microwave transmitter to the distribution satellite in Earth orbit. The distribution satellite then sends one or more microwave beams to rectennas located in the consuming countries at appropriate places to power the power system, or to additional distribution satellites to be directed to rectennas located on the other side of the earth.
Известен патент на изобретение JP 4478031 B2 «Космическая система выработки электроэнергии» вклющая в себя множество элементов космической энергетической системы и систему управления. Один или несколько элементов системы выработки электроэнергии свободно плавают в космическом пространстве. Система управления поддерживает массив свободно плавающих элементов. Множество элементов расположены так, чтобы иметь возможность собирать солнечный свет, электрическая энергия создается из собранного солнечного света, и электрическая энергия может быть передана в заданное место. Солнечный свет при этом передается непосредственно и попадает на солнечную батарею, электрическая энергия передается путем преобразования в СВЧ-излучение. Недостатком данного изобретения является низкая плотность солнечного света, который можно передать на расстояние и использование СВЧ-излучаетелей, что требует большие площади в приеме и преобразования данного излучения в электричество.Known patent for invention JP 4478031 B2 "Space power generation system", which includes many elements of the space energy system and control system. One or more elements of the power generation system float freely in outer space. The control system supports an array of freely floating elements. The plurality of elements are arranged so as to be able to collect sunlight, electrical energy is generated from the collected sunlight, and electrical energy can be transferred to a predetermined location. In this case, sunlight is transmitted directly and falls on the solar battery, electrical energy is transmitted by conversion into microwave radiation. The disadvantage of this invention is the low density of sunlight, which can be transmitted over a distance and the use of microwave emitters, which requires large areas in the reception and conversion of this radiation into electricity.
Известно изобретение RU91224U1 «Энергетическая космическая система для энергоснабжения в полете космических аппаратов», которая включает, расположенные на КА источнике энергии, энергоустановку (ЭУ), электрохимические генераторы, емкость для хранения воды, емкость для хранения водорода, емкость для хранения кислорода, при этом входы электрохимических генераторов сообщены, по водороду - с емкостью для хранения водорода, по кислороду - с емкостью для хранения кислорода, а выход электрохимических генераторов по воде сообщен с емкостью для хранения воды, при этом выходы емкости для хранения водорода и емкости для хранения кислорода КА источника энергии, во время стыковок КА источника энергии и КА потребителя энергии, через разъемные соединения сообщаются, соответственно, с входами емкости для хранения водорода и емкости для хранения кислорода КА потребителя энергии, а вход емкости для хранения воды КА источника энергии также через разъемные соединения сообщается с выходом емкости для хранения воды КА потребителя энергии.Known invention RU91224U1 "Energy space system for power supply in flight of spacecraft", which includes located on the spacecraft power source, power plant (EU), electrochemical generators, water storage tank, hydrogen storage tank, oxygen storage tank, while the inputs electrochemical generators are communicated, for hydrogen - with a tank for storing hydrogen, for oxygen - with a tank for storing oxygen, and the output of electrochemical generators through water is communicated with a tank for storing water, while the outputs of a tank for storing hydrogen and a tank for storing oxygen of the spacecraft of an energy source , during the docking of the spacecraft of the energy source and the spacecraft of the energy consumer, through detachable connections, respectively, they communicate with the inputs of the hydrogen storage tank and the oxygen storage container of the spacecraft of the energy consumer, and the input of the water storage container of the spacecraft of the energy source also communicates through detachable connections with the output storage containers water consumption of the spacecraft of the energy consumer.
Недостатком данного изобретения является то, что в нем не предусмотрена возомжность передачи энергии от источника энергии на удаленный объект, энергоснабжения которого подразумевает непосредственное подключение к токопроводящим линиям космического аппарата.The disadvantage of this invention is that it does not provide for the possibility of transferring energy from an energy source to a remote object, the power supply of which implies a direct connection to the conductive lines of the spacecraft.
Наиболее близким аналогом можно считать патент на изобретение US 20180136408 А1 «Оптическая система передачи и преобразования энергии для планетарного Ровера, имеющая установленный на нем барабанный волоконный шпуль» содержащая волоконную катушку и систему производства электрической энергии, соединенную с катушкой оптическим волноводом. Оптическая энергия генерируется и передается от базовой станции через волокно, обернутое вокруг катушки, и в конечном счете поступает в систему преобразования энергии на удаленной подвижной платформе для преобразования в другую форму энергии. Волоконная катушка может находиться на удаленной подвижной платформе, которая может быть транспортным средством или устройством, которое либо самоходно, либо перевозится вторичной подвижной платформой либо на суше, под водой, в воздухе или в космосе.The closest analogue can be considered the patent for invention US 20180136408 A1 "Optical system for transmission and conversion of energy for a planetary Rover, having a drum fiber spool installed on it" containing a fiber coil and a system for generating electrical energy connected to the coil by an optical waveguide. Optical energy is generated and transmitted from the base station through fiber wrapped around a coil and ultimately enters an energy conversion system on a remote mobile platform for conversion to another form of energy. The fiber spool may be on a remote movable platform, which may be a vehicle or device that is either self-propelled or carried by a secondary movable platform, either on land, under water, in the air or in space.
Ведение хозяйственной деятельности на объектах Солнечной системы связано с перемещением, транспортировкой грузов, грунта и иных материалов, что может быть связано как и с падением оных, так и попытками достаточно непредсказуемой траекторией движения транспортной платформы избежать аварийной ситуации, при этом может быть нарушена целостность оптоволокна по которому подается энергия на транспортную платформу, что может привести к ее потере. Потому как деятельность даже одной платформы при использовании непосредственного контакта с источником энергии достаточно затруднительная, при использовании нескольких транспортных платформ на одной территории может привести к запутыванию и обрыве энергетических связей. Недостатками данного изобретения является отсутствие резервного источника питания на подвижной платформе. Низкая надежность энергоснабжения транспортной платформы при использовании непосредственного контакта транспортной платформы с источником энергии.Conducting economic activities at the objects of the solar system is associated with the movement, transportation of goods, soil and other materials, which can be associated both with the fall of these, and attempts by a rather unpredictable trajectory of movement of the transport platform to avoid an emergency, and the integrity of the fiber along to which energy is supplied to the transport platform, which can lead to energy loss. Since the operation of even one platform when using direct contact with an energy source is rather difficult, when using several transport platforms in one territory it can lead to entanglement and breakage of energy ties. The disadvantages of this invention is the lack of a backup power source on the movable platform. Low reliability of power supply of the transport platform when using the direct contact of the transport platform with the energy source.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Технической проблемой, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является надежное обеспечение энергией удаленного потребителя, находящегося в стационарном состоянии, а также удаленного передвижного потребителя.The technical problem to be solved by the claimed invention is the reliable supply of energy to a remote consumer in a stationary state, as well as to a remote mobile consumer.
Технический результат заявленного изобретения заключается в создании комплекса с системой распределения электроэнергии, и преобразовании энергии в лазерное излучение, с передачей его на приемную поверхность преобразователя тепловой энергии в электрическую, при этом необходимая температура горячей стороны преобразователя поддерживается лазерным излучением.The technical result of the claimed invention consists in creating a complex with a power distribution system, and converting energy into laser radiation, with its transfer to the receiving surface of the converter of thermal energy into electrical energy, while the required temperature of the hot side of the converter is maintained by laser radiation.
Для достижения указанного технического результата предлагается система распределения и передачи электроэнергии для удаленных нагрузок включающая систему производства и распределения электрической энергии, устройство генераторации лазерного излучения, систему приема и преобразования электроэнергии на удаленной платформе при этом система производства электрической энергии посредством токопроводящих линий, соединена с по меньшей мере тремя преобразователями мощности, которые соединены токопроводящими линиями с, по меньшей мере, одним устройством генерации лазерного излучения, полезной нагрузкой и электролизером который посредством трубопровода соединен с емкостью для хранения водорода, посредством трубопровода с емкостью для хранения кислорода, посредством трубопровода с емкостью для хранения воды, соединеной с заправочно-сливным трубопроводом и посредством трубопровода с топливным элементом, который посредством системы теплопередачи и токопроводящей линии соединен с полезной нагрузкой, соединенной посредством газопровода с емкостью для хранения кислорода и посредством трубопровода с емкостью для хранения воды, при этом топливный элемент посредством трубопроводов соединен с трубопроводом, подключеным к емкости для хранения водорода и трубопроводом, который подключен к емкости для хранения кислорода, к газопроводу подключен газопровод, соединенный со станцией заправки кислородом с заправочным каналом, так же к газопроводу подключен газопровод, который соединен со станцией заправки водородом с заправочным каналом, устройство генерации лазерного излучения не содержит оптоволоконных катушек и соединенно с системой слежения за объектом передачи энергии.To achieve the specified technical result, a system for the distribution and transmission of electricity for remote loads is proposed, including a system for the production and distribution of electrical energy, a device for generating laser radiation, a system for receiving and converting electricity on a remote platform, while a system for generating electrical energy through conductive lines is connected to at least three power converters, which are connected by conductive lines to at least one device for generating laser radiation, a payload and an electrolyzer which is connected by a pipeline to a hydrogen storage tank, by a pipeline with an oxygen storage tank, by a pipeline with a water storage tank, connected to the refueling and discharge pipeline and by means of a pipeline with a fuel cell, which is connected to the payload by means of a heat transfer system and a conductive line, with connected by a gas pipeline with an oxygen storage tank and through a pipeline with a water storage tank, while the fuel cell is connected through pipelines to a pipeline connected to a hydrogen storage tank and a pipeline that is connected to an oxygen storage tank, a gas pipeline is connected to the gas pipeline, connected with an oxygen refueling station with a refueling channel, a gas pipeline is also connected to the gas pipeline, which is connected to a hydrogen refueling station with a refueling channel, the device for generating laser radiation does not contain fiber-optic coils and is connected to a tracking system for the energy transfer object.
Так же предлагается способ распределения и передачи электроэнергии для удаленных нагрузок заключающийся в вырабатывании электрической энергии, распределении ее по токопроводящим линиям высокого напряжения, преобразовании под параметры необходимые для работы лазера с системой охлаждения, генеририровании лазерного луча, передаче электроэнергии на тепловой аккумулятор транспортной платформы, с последующим преобразованием тепловой энергии в электрическую, при этом электроэнергия от системы производства электрической энергии преобразуется под требования полезной нагрузки и поступает на нее, в период избытка электроэнергии от системы производства электрической энергии электроэнергия преобразуется под параметры работы электролизера и поступает на него, передача электроэнергии на тепловой аккумулятор транспортной платформы осуществляеться посредством лазерного луча и системы слежения за объектом передачи электроэнергии.A method of distribution and transmission of electricity for remote loads is also proposed, which consists in generating electrical energy, distributing it along high-voltage conductive lines, converting it to the parameters necessary for the operation of a laser with a cooling system, generating a laser beam, transferring electricity to a heat accumulator of a transport platform, followed by conversion of thermal energy into electrical energy, while electricity from the electrical energy production system is converted to the requirements of the payload and is supplied to it; platforms are carried out by means of a laser beam and a tracking system for the object of electricity transmission.
В предпочтительном варианте:In a preferred embodiment:
удаленная платформа содержит обратимый топливный элемент и электролизер соединеный с баллонами водорода, кислорода и с емкостью для хранения воды.the remote platform contains a reversible fuel cell and an electrolyzer connected to cylinders of hydrogen, oxygen and a water storage tank.
Совокупность приведенных выше существенных признаков приводит к тому, что: потребитель гарантированно получает энергию от источника, находясь при этом на расстояния от источника, не имея при этом с источников непосредственной проводной связи.The combination of the above essential features leads to the fact that: the consumer is guaranteed to receive energy from the source, while being at a distance from the source, while not having a direct wired connection from the sources.
Краткое описание чертежейBrief Description of Drawings
Изобретение поясняется чертежами:The invention is illustrated by drawings:
На фиг. 1 показана схема системы распределения и передачи электроэнергии для удаленных нагрузок, позициями обозначены:FIG. 1 shows a diagram of a power distribution and transmission system for remote loads, the positions are designated:
1 - система производства электрической энергии1 - electrical energy production system
2-6 - устройство преобразования напряжения2-6 - voltage conversion device
17, 20, 23 - система охлождения лазера17, 20, 23 - laser cooling system
18, 21, 24 - лазер18, 21, 24 - laser
19, 22, 25 - система слежения за объектом передачи энергии.19, 22, 25 - tracking system for the object of energy transfer.
42, 43 - транспортная платформа42, 43 - transport platform
44 - удаленная нагрузка44 - remote load
27 - электролизер27 - electrolyzer
28 - емкость для хранения водорода28 - hydrogen storage tank
26 - емкость для хранения кислорода26 - oxygen storage tank
29 - емкость для хранения воды29 - tank for storing water
31 - станция заправки водородом31 - hydrogen refueling station
32 - станция заправки кислородом32 - oxygen filling station
33 - топилвный элемент33 - fuel element
34 - полезная нагрузка34 - payload
45-47 - лазерный луч45-47 - laser beam
7-14, 15, 16, 36 - токопроводящие линии7-14, 15, 16, 36 - conductive lines
37, 38, 39, 40, 60, 61 65, 64 - газопровод37, 38, 39, 40, 60, 61 65, 64 - gas pipeline
35, 41, 62, 63 - трубопровод35, 41, 62, 63 - pipeline
30 - заправочно/сливной трубопровод30 - filling / drain line
58, 59 - заправочный канал58, 59 - filling channel
На фиг. 2 показана транспортная платформа, позициями обозначены:FIG. 2 shows the transport platform, the positions are designated:
48 - тепловой аккумулятор48 - heat accumulator
49 - преобразователь тепловой энергии в электрическую49 - converter of thermal energy into electrical energy
50 - аккумуляторная батарея50 - rechargeable battery
51 - баллон с кислородом51 - oxygen cylinder
52 - баллон с водородом52 - hydrogen cylinder
53 - топливный элемент53 - fuel cell
54 - емкость для хранения воды54 - tank for storing water
55 - кабина пилота55 - cockpit
56 - система жизниобеспечения56 - life support system
57 - электроприводное мотор-колесо57 - electric drive motor-wheel
На фиг. 3 показан вариант системы распределения и передачи электроэнергии позициями обозначены:FIG. 3 shows a variant of the distribution and transmission system of electricity by the positions indicated:
1 - система производства электрической энергии1 - electrical energy production system
42 - транспортная платформа42 - transport platform
44 - удаленная нагрузка44 - remote load
18 - лазер18 - laser
27 - электролизер27 - electrolyzer
33 - топилвный элемент33 - fuel element
28 - емкость для хранения водорода28 - hydrogen storage tank
26 - емкость для хранения кислорода26 - oxygen storage tank
29 - емкость для хранения воды29 - tank for storing water
31 - станция заправки водородом31 - hydrogen refueling station
32 - станция заправки кислородом32 - oxygen filling station
34 - полезная нагрузка34 - payload
Осуществление и примеры реализации изобретенияImplementation and examples of implementation of the invention
Заявляемое техническое решение состоит из системы производства электрической энергии которая может быть представлена солнечной батареей, ядерной энергетической установкой, генераторной установкой на основе двигателя внутреннего сгорания, топливным элементом работающим на водороде или водородосодержащем топливе, системы распределения электроэнергии фиг. 1 и, по меньшей мере 1 устройства приема электроэнергии например -транспортной платформы фиг. 2.The claimed technical solution consists of a system for the production of electrical energy, which can be represented by a solar battery, a nuclear power plant, a generator set based on an internal combustion engine, a fuel cell operating on hydrogen or hydrogen-containing fuel, the power distribution system of FIG. 1 and at least 1 device for receiving electricity, such as the transport platform of FIG. 2.
Система производства электрической энергии 1 фиг. 1 посредством токопроводящих линий 7-11, соединена с устройствами преобразования мощности 2-6, которые соединены с токопроводящими линиями 10-14. К токопроводящей линии 12 подключен лазер 18 - устройство генерации лазерного излучения, система охлаждения лазера 17, система слежение за объектом передачи энергии 19. К токопроводящей линии 13 подключен лазер 21, система охлаждения лазера 20, система слежение за объектом передачи энергии 22. К токопроводящей линии 14 подключен лазер 24 - устройство генерации лазерного излучения, система охлаждения лазера 23, система слежение за объектом передачи энергии 25. Преобразователь мощности 6 соединен с токопроводящей линии 16, которая подключена к полезной нагрузке 34. Преобразователь мощности 5 соединен с токопроводящей линии 15, которая подключена на электролизер 27, который посредством газопровода 64 соединен с емкостью для хранения водорода 28, посредством газопровода 65 соединен с емкостью для хранения кислорода 26, посредством трубопровода 63 соединен с емкостью для хранения воды 29. Емкость для хранения воды соединена с заправочно/сливным трубопроводом 30 и посредством трубопровода 41 соединена с топливным элементом 33, который посредством системы теплопередачи 35 и токопроводящей линии 36 соединен с полезной нагрузкой 34, которая посредством газопровода 38 соединена с емкостью для хранения кислорода 26 и посредством трубопровода 62 с емкостью для хранения воды 29. Топливный элемент 33 посредством газопровода 60 соединен с газопроводом 37, который подключен к емкости для хранения водорода 28. Топливный элемент 33 посредством газопровода 61 соединен с газопроводом 38, который подключен к емкости для хранения кислорода 26. К газопроводу 38 подключен газопровод 40, который соединен со станцией заправки кислородом 32 к которой подключен заправочный канал 59. К газопроводу 37 подключен газопровод 39, который соединен со станцией заправки водородом 31 к которой подключен заправочный канал 58.The electrical
Принимающая поверхность транспортной платформы фиг. 2 с тепловым аккумулятором 48 непосредственно соединена с преобразователем энергии 49, который посредством токопроводящих линий соединен с аккумуляторной батареей 50 и может быть соединена с обратимым топливным элементом/электролизером 53, который посредством газопроводов соединен с баллоном с водородом 52 и с баллоном с кислородом 51 и посредством трубопровода соединен с емкостью для хранения воды 54. Система жизнеобеспечения 56 посредством трубопроводов соединена с баллоном с кислородом 52 и посредством трубопровода к емкости для хранения воды 54, далее посредством трубопровода и газопровода с кабиной пилота 55. Аккумуляторная батарея 50 посредством токопроводящих линий соединена с набором мотор-колес 57.The receiving surface of the transport platform of FIG. 2 with a
РеализацияImplementation
Как минимум одна система производства электроэнергии 1 вырабатывает электрическую энергию, которая распределяется по токопроводящим линиям высокого напряжения 7-11. По токопроводящей линии 7 энергия попадает на как минимум одно устройство преобразования напряжения 2, в котором преобразуется под параметры необходимые для работы как минимум одного лазера, системы охлаждения 17 лазера 18 и системы слежения за объектом передачи энергии 19. По токопроводящей линии 12 энергия попадает на лазер 18, систему охлаждения лазера 17 и систему слежения за объектом передачи 19. Лазер 18 закреплен на системе слежения за объектом передачи энергии 19 и производит теплообмен с системой охлаждения лазера 17. Лазер 18 генерирует луч 45, который посредством системы слежения за объектом передачи энергии 19 попадает на тепловой аккумулятор 48 транспортной платформы 42. Тепловой аккумулятор 48 транспортной платформы 42 под действием лазерного луча 45 нагревается, тем самым создавая разницу температур преобразователя тепловой энергии в электрическую 49 в качестве которого предпочтительно может использоваться двигатель Стирлинга. В преобразователе тепловой энергии в электрическую 49 вырабатывается электричество и поступает на аккумуляторную батарею 50, на систему жизнеобеспечения 56, в кабину пилота 55 и на электроприводные мотор-колеса 57 и приводит их в движение. По токопроводящей линии 8 энергия попадает на как минимум одно устройство преобразования напряжения 3, в котором преобразуется под параметры необходимые для работы как минимум одного лазера 21, системы охлаждения лазера 20 и системы слежения за объектом передачи энергии 22. По токопроводящей линии 13 энергия попадает на лазер 21, систему охлаждения лазера 20 и систему слежения за объектом передачи 22. Лазер 21 закреплен на системе слежения за объектом передачи энергии 22 и производит теплообмен с системой охлаждения лазера 20. Лазер 21 генерирует луч 46, который посредством системы слежения за объектом передачи энергии 22 попадает на тепловой аккумулятор 48 транспортной платформы 43 в которой энергия преобразуется аналогичным образом как и в транспортной платформе 42. По токопроводящей линии 9 энергия попадает на как минимум одно устройство преобразования напряжения 4, в котором преобразуется под параметры необходимые для работы как минимум одного лазера 24, системы охлаждения лазера 23 и системы слежения за объектом передачи энергии 25. По токопроводящей линии 14 энергия попадает на лазер 24, систему охлаждения лазера 23 и систему слежения за объектом передачи 25. Лазер 24 закреплен на системе слежения за объектом передачи энергии 25 и производит теплообмен с системой охлаждения лазера 23. Лазер 24 генерирует луч 47, который посредством системы слежения за объектом передачи энергии 25 попадает на удаленную нагрузку 44. Неравномерность рельефа лунной поверхности компенсируется свободным ходом системы слежения за объектом электропотребления 19, 22, 25 по вертикали и по горизонтали. В случае возникновения ситуации, при которой транспортная платформа 42, 43 вышла из зоны воздействия лазера 18, 21, электроприводные мотор-колеса 57, система жизнеобеспечения 56 и кабина пилота 55 получают электроэнергию от аккумуляторной батареи 50 и топливного элемента 53, который вырабатывает ее посредством соединения газа водорода из баллона с водородом 52 и газа кислорода из баллона с кислородом 51, в результате реакции также образуется вода, которая из топливного элемента посредством трубопровода отправляется в емкость для хранения воды 54 и в систему жизнеобеспечения 56 и в кабину пилота 55. После того как транспортная платформа 42,43 вошла в зону видимости лазера 18, 21 электропитание электроприводных мотор-колес 57 возобновляется преимущественно от преобразователя тепловой энергии в электрическую 49. После выполнения необходимой деятельности транспортная платформа 42, 43 из емкости для хранения воды 54 сливает воду посредством заправочно/сливной трубопровода 30 воду в емкость для хранения воды 29. Затем через заправочный канал 58 заправляется водородом, который наполняется баллон с водородом 52 и через канал для заправки 59 заправляет кислородом баллон с кислородом 51. Электроэнергия по токопроводящей линии высокого напряжения 11 поступает на как минимум одно устройство преобразования напряжения 6, где адаптируется под требования полезной нагрузки 34 и по токопроводящей линии 16 поступает на нее. В период избытка электроэнергии от системы производства электрической энергии 1 электроэнергия по токопроводящей линии высокого напряжения 10 поступает на устройство преобразования напряжения 5, где преобразуется под параметры работы электролизера 27 и поступает на него по токопроводящей линии 15. Вода хранящаяся в как минимум одной емкости для хранения воды 29 через трубопровод 63 поступает в электролизер 27, где под действием электричества расделяется на газ водород и газ кислород. Водород поступает через газопровод 64 в емкость для хранения водорода 28, кислород поступает через газопровод 65 в емкость для хранения кислорода 26. Водород по газопроводу 37 распределяется по газопроводу 39 и 60. Из газопровода 39 водород попадает на станцию заправки водородом 31, откуда в заправочный канал 58. Кислород из емкости для хранения кислорода 26 поступает в газопровод 38 по которому распределяется по газопроводам 40, 61 и поступает на полезную нагрузку 34. По газопроводу 40 кислород поступает на станцию заправки кислородом 32 откуда поступает в заправочный канал 59. Из газопровода 60 водород и из газопровода 61 кислород поступает на топливный элемент 33 в которой в случае необходимости вырабатывает электрическая и тепловая энергии, которые посредством токопроводящей линии 36 поступает и посредством трубопровода 35 поступает на полезную нагрузку 34. Вода образующаяся при выработки электричества в топливном элементе 33 поступает по трубпроводу 61 в емкость для хранения воды 29. Полезная нагрузка 34 подразумевает наличие в них жилых помещений и людей, в результате жизнедеятельности которых при потреблении кислорода образуется вода, которая конденсируется и направлятся по трубопроводу 62 в емкость для хранения воды 29.At least one
Во время лунного дня который длится приблизительно 14 земных суток ведется деятельность при которой электрической энергии от источника энергии хватает на обеспечение деятельности транспортных платформ и ведения деятельности по добыче ресурсов и иных видов деятельности и наработки водорода и кислорода. Во время лунной ночи добытые ресурсы отправляются на Землю. Топливом для отправки является водород и кислород добытый во время лунного дня. Жизнеобеспечение полезной нагрузки и необходимая транспортная коммуникация обеспечивается засчет вырабатанного водорода и кислорода.During a lunar day, which lasts approximately 14 Earth days, activities are carried out in which electrical energy from an energy source is enough to support the operation of transport platforms and conduct activities for the extraction of resources and other activities and production of hydrogen and oxygen. During the moonlit night, the extracted resources are sent to Earth. The fuel for the shipment is hydrogen and oxygen produced during the lunar day. The life support of the payload and the necessary transport communication is provided by the generated hydrogen and oxygen.
Система передачи и преобразования энергии для Лунной транспортной платформы может иметь но не ограничиваться 10 транспортных платформ, 10 удаленных зарядных станций и 10 различных удаленных нагрузок. В предпочтительном варианте источником электрической энергии может являться фотовольтаическая станция стационарно размещенная на поверхности космического тела, источниками энергии может являться космическая ядерная энергетическая установка. Транспортная платформа является модульной, при этом элементы 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56 могут быть сконфигурированы необходимым образом, учитывая условия эксплуатации во время лунного дня и лунной ночи. При это для лунной ночи наличие преобразователей тепловой энергии в электрическую не обязательно, при этом наличие аккумуляторной батареи и топливного элемента необходимо.The power transmission and conversion system for the Lunar Transport Platform may have, but is not limited to, 10 transport platforms, 10 remote charging stations, and 10 different remote loads. In a preferred embodiment, the source of electrical energy can be a photovoltaic station permanently located on the surface of a space body, the energy sources can be a space nuclear power plant. The transport platform is modular, while
В качестве характеристики необходимого лазерного излучения для того, чтобы система могла работать по назначению можно взять параметры посвященные разработкам лазерного оружия, но информация о параметрах лазерного излучения применяемого в оружии в открытом доступе отсутствует.As a characteristic of the necessary laser radiation in order for the system to work as intended, you can take the parameters dedicated to the development of laser weapons, but there is no publicly available information on the parameters of the laser radiation used in weapons.
В энциклопедии Министерства обороны говорится, что лазерное оружие может эффективно применяться для поражения воздушных целей на дальности до 6 км. Создание лазерного оружия потребовало разработки быстродействующей автоматизированной системы управления, которая бы обеспечивала обнаружение, опознавание, захват, сопровождение высокоскоростных целей и наведение на них лазерного луча с точностью до 1 мкрад. Точность 1 мкрад при сопровождении цели на расстоянии 6 км означает, что центр лазерного луча может перемещаться внутри окружности радиуса 3 мм.The encyclopedia of the Ministry of Defense says that laser weapons can be effectively used to destroy air targets at a distance of up to 6 km. The creation of laser weapons required the development of a high-speed automated control system that would provide detection, identification, capture, tracking of high-speed targets and aiming a laser beam at them with an accuracy of 1 mrad. An accuracy of 1 μrad when tracking a target at a distance of 6 km means that the center of the laser beam can move within a circle with a radius of 3 mm.
Взаимодействие боевого лазера с объектом взаимодействия подразумевает, что необходимо произвести абляцию или расплавлению (прожигу) материала. В системе распределения электроэнергии для удаленных нагрузок требуется меньшая мощность или меньшее время экспозиции, поскольку не нужно прожигать поверхность, а достаточно лишь ее нагреть и держать температуру на определенном уровне. В таком случае лазерное излучение с тепловой мощностью лазерного пучка, которая доходит до принимающей поверхности и составляет порядка 60 кВт может быть преобразовано в электричество с учетом КПД устройства преобразования.The interaction of a combat laser with an object of interaction implies that it is necessary to ablate or melt (burn) the material. In a power distribution system for remote loads, less power or less exposure time is required, since there is no need to burn the surface, but it is enough only to heat it up and keep the temperature at a certain level. In this case, laser radiation with the thermal power of the laser beam, which reaches the receiving surface and amounts to about 60 kW, can be converted into electricity, taking into account the efficiency of the conversion device.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020134593A RU2756847C1 (en) | 2020-10-21 | 2020-10-21 | Method for distribution and transmission of electrical energy for remote loads and system for implementation thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020134593A RU2756847C1 (en) | 2020-10-21 | 2020-10-21 | Method for distribution and transmission of electrical energy for remote loads and system for implementation thereof |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2756847C1 true RU2756847C1 (en) | 2021-10-06 |
Family
ID=77999880
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020134593A RU2756847C1 (en) | 2020-10-21 | 2020-10-21 | Method for distribution and transmission of electrical energy for remote loads and system for implementation thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2756847C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114884431A (en) * | 2022-03-29 | 2022-08-09 | 哈尔滨工业大学 | Photovoltaic-fuel cell multi-energy complementary system of lunar base |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2183376C2 (en) * | 2000-07-03 | 2002-06-10 | Стребков Дмитрий Семенович | Procedure and gear to transmit electric energy ( alternatives ) |
US6488233B1 (en) * | 2001-04-30 | 2002-12-03 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Laser propelled vehicle |
RU91224U1 (en) * | 2008-06-27 | 2010-01-27 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | ENERGY SPACE SYSTEM FOR POWER SUPPLY IN FLIGHT OF SPACE VEHICLES |
RU143180U1 (en) * | 2013-12-27 | 2014-07-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Лазерные системы" | AUTONOMOUS POWER AND THERMAL STABILIZATION SYSTEM OF MATRICES AND LINEARS OF LASER DIODES OF A PULSE SOLID-STATE LASER WITH DIODE PUMPING |
US20180136408A1 (en) * | 2010-11-23 | 2018-05-17 | Stone Aerospace, Inc. | Optical Energy Transfer and Conversion System for Planetary Rover having Drum Configured Fiber Spooler Mounted Thereon |
-
2020
- 2020-10-21 RU RU2020134593A patent/RU2756847C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2183376C2 (en) * | 2000-07-03 | 2002-06-10 | Стребков Дмитрий Семенович | Procedure and gear to transmit electric energy ( alternatives ) |
US6488233B1 (en) * | 2001-04-30 | 2002-12-03 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Laser propelled vehicle |
RU91224U1 (en) * | 2008-06-27 | 2010-01-27 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | ENERGY SPACE SYSTEM FOR POWER SUPPLY IN FLIGHT OF SPACE VEHICLES |
US20180136408A1 (en) * | 2010-11-23 | 2018-05-17 | Stone Aerospace, Inc. | Optical Energy Transfer and Conversion System for Planetary Rover having Drum Configured Fiber Spooler Mounted Thereon |
RU143180U1 (en) * | 2013-12-27 | 2014-07-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Лазерные системы" | AUTONOMOUS POWER AND THERMAL STABILIZATION SYSTEM OF MATRICES AND LINEARS OF LASER DIODES OF A PULSE SOLID-STATE LASER WITH DIODE PUMPING |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114884431A (en) * | 2022-03-29 | 2022-08-09 | 哈尔滨工业大学 | Photovoltaic-fuel cell multi-energy complementary system of lunar base |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Mori et al. | Summary of studies on space solar power systems of Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) | |
JP5028261B2 (en) | Power generation and distribution systems and methods | |
Saha et al. | Space microgrids for future manned lunar bases: A review | |
RU2756847C1 (en) | Method for distribution and transmission of electrical energy for remote loads and system for implementation thereof | |
KR20220148894A (en) | wide area power supply system | |
Mason et al. | Common power and energy storage solutions to support lunar and Mars surface exploration missions | |
JP2007129850A (en) | Power generation control system | |
JPH0491638A (en) | Energy system | |
WO2022239733A1 (en) | System and method for transporting energy by ship | |
ES2054180T3 (en) | POWER CONTROL SYSTEM FOR A GLOBAL COMMUNICATION SYSTEM THROUGH MULTIPLE SATELLITES. | |
KR101644873B1 (en) | Electric power transport system and method for transport of electric power using the same | |
Fetter | Space solar power: An idea whose time will never come? | |
JP4689776B2 (en) | Transportation system operating method, transportation system and system for isolated geographical area | |
Saito et al. | Summary of studies on space solar power systems of Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) | |
Dhinakaran et al. | New frontiers in solar power generation: A comprehensive review of solar power satellite schemes | |
Hendriks et al. | Solar power from space: European strategy in the light of sustainable development | |
RU2733181C1 (en) | Balloon-to-space power system (bsps) | |
KR101475916B1 (en) | Electric power transport system and method for transport of electric power using the same | |
US20240140237A1 (en) | Charging station for electrical vehicles, including fuel battery system | |
US20220007600A1 (en) | Hydroponic facility system for helping to save energy and grow crops | |
Sood et al. | Solar power transmission: from space to earth | |
EP4206069A1 (en) | Renewable energy power generation system | |
Little | Solar Power Satellites: Recent Developments | |
Koelle et al. | Strategies of developing advanced lunar power systems | |
VENUGOPAL et al. | Material Science Research India |