SU890480A1

SU890480A1 - Electric power generator

Info

Publication number: SU890480A1
Application number: SU792840116A
Authority: SU
Inventors: Владимир Николаевич Огородников; Юрий Гаврилович Пехтерев; Борис Иванович Тихомиров
Original assignee: Предприятие П/Я А-1298
Priority date: 1979-11-06
Filing date: 1979-11-06
Publication date: 1981-12-15

Description

ii

Изобретение относитс к технике получени электроэнергии и может быть использовано на космических аппаратах, движущихс в радиационных по сах планет.The invention relates to a technique for generating electrical energy and can be used on spacecraft moving in radiation throughout the planets.

Известны Генераторы электрической энергии , примен емые на космических аппаратах и использующие внещние энергоресурсы, например солнечные батареи, которые преобразуют лучистую энергию солнца в электрическую путем фотоэффекта 1.Electric power generators are used that are used on spacecraft and use external energy resources, such as solar batteries, which convert the radiant energy of the sun into electric energy by means of the photoelectric effect 1.

КПД таких генераторов невелик (7- 11%), а продолжительность работы ограничиваетс метеорной эрозией, воздействием радиации. Кроме того, солнечные батареи неработоспособны при движении космического аппарата в тени планеты.The efficiency of such generators is small (7–11%), and the duration of work is limited by meteor erosion, the effects of radiation. In addition, solar panels are inoperative when a spacecraft moves in the shadow of a planet.

Известно, что траектории многих космических аппаратов проход т через радиационные по са планет. Эти по са образованы высокоэнергетичными зар женными частицами . Например, плотность потока электронов с энергией более 40 кэВ в радиационных по сах Земли 10 , что дает в расчете на 1 м мощность потока энергии 6,4-10 Вт, т. е. значительно меньше плотности потока солнечной энергии. В то же врем , экспериментально установлено, что плотность энергии электронных по сов Юпитера на несколько пор дков выше, чем у Земли, тогда как плотность потока солнечной энергии на орбите Юпитера значительно ниже земной вследствие удалени от Солнца. Таким образом, возможны услови , когда энергетический потенциал радиационного по са планеты сравним с энергетическим потенциалом солнечной энергии и, следовательно, представл етс целесообразным его использование .It is known that the trajectories of many spacecraft pass through the radiation planets. These are formed by high-energy charged particles. For example, the flux density of electrons with an energy of more than 40 keV in the radiation components of the Earth 10, which gives a power flux of 6.4-10 W per 1 m, ie, it is much less than the solar flux density. At the same time, it has been experimentally established that the energy density of Jupiter's electronic components is several orders of magnitude higher than that of the Earth, whereas the density of the flow of solar energy in Jupiter's orbit is much lower than that of the Earth due to distance from the Sun. Thus, conditions are possible when the energy potential of the radiation planet of the planet is comparable with the energy potential of solar energy and, therefore, it seems appropriate to use it.

Наиболее близким к изобретению вл етс генератор электрической энергии, содержащий экран, окружающий приемник и предохран ющий его от ультрафиолетового излучени , накопительный конденсатор, положительна обкладка которого соединенаClosest to the invention is an electric power generator comprising a screen surrounding the receiver and protecting it from ultraviolet radiation, a storage capacitor, the positive lining of which is connected

5 с экраном, а отрицательна - с приемником 2.5 with a screen, and negative - with a receiver 2.

Недостатками указанного устройства в случае использовани в качестве источника электронов радиационного по са планеты вл ютс большие габариты и вес, такThe disadvantages of this device in the case of using as the source of electrons of the radiation of the planet sa are large dimensions and weight, so

20 как дл эффективной работы цилиндра Фараде его глубина должна быть в несколько раз больше поперечного размера, а дл улавливани большого количества электронов20 as for the effective operation of the Farade cylinder, its depth should be several times larger than its transverse size, and for trapping a large number of electrons

радиационного по са потребуетс больша площадь.radiation will require a large area.

Целью изобретени вл етс снижение габаритов и веса устройства.The aim of the invention is to reduce the size and weight of the device.

Г1оставленна цель достигаетс тем, что в генераторе электрической энергии, содержащем приемник электронов, экран, окружающий приемник и предохран ющий его от ультрафиолетового излучени , и накопительный конденсатор, положительна обкладка которого соединена с экраном, а отрицательна .- с приемником, приемник электронов выполнен в виде цилиндра Фараде , имеющего сотовую гексагональную структуру.This goal is achieved by the fact that in an electric power generator containing an electron receiver, a screen surrounding the receiver and protecting it from ultraviolet radiation, and a storage capacitor, the positive lining of which is connected to the screen, and the negative. Farade cylinder having a cellular hexagonal structure.

На чертеже представлена структурна схема генератора электрической энергии.The drawing shows a structural diagram of the generator of electrical energy.

Устройство содержит источник электронов , которым служит радиационный по с планеты, и приемник электронов 1, соединенный с одной обкладкой накопительного конденсатора 2. Приемник I закрыт прозрачным дл электронов экраном 3 от ультрафиолетового излучени и магнитосферной плазмы, который соединен с другой обкладкой накопительного конденсатора 2. Приемник электронов 1 имеет сотовую структуру, кажда чейка которой представл ет собой элементарный цилиндр Фараде . Полезна площадь приемника определ етс суммой площадей чеек за вычетом суммарной площади сечени стенок и может быть сколь угодно велика. Глубина приемника определ етс не общим поперечным размером приемника, как в случае одиночного цилиндра Фараде , а поперечным размером чейки, котора может быть сколь угодно малой.The device contains a source of electrons, which serves as a radiation source from the planet, and a receiver of electrons 1, connected to one plate of storage capacitor 2. Receiver I is closed by an electron-transparent screen 3 from ultraviolet radiation and magnetospheric plasma, which is connected to another plate of storage capacitor 2. Receiver Electron 1 has a honeycomb structure, each cell of which is a Farade elementary cylinder. The effective area of the receiver is determined by the sum of the areas of the cells minus the total cross-sectional area of the walls and can be arbitrarily large. The depth of the receiver is not determined by the overall transverse size of the receiver, as in the case of a single Farade cylinder, but by the transverse cell size, which can be arbitrarily small.

Генератор работает следующим образом.The generator works as follows.

Набегающий поток электронов проходит через тонкий экран 3 и улавливаетс приемником 1, повыша потенциал последнего . Экран 3 преп тствует УФ-облучению приемника и контакту его с магнитосферной ллазмой, устран тем самым токи утечки. Избыток электронов на приемнике 1 служит источником зар дного тока конденсатора 2. Предельное напр жение, до которого может зар дитьс конденсатор, определ етс энергией улавливаемых электронов . Например, в радиационных по сах Земли оно может достигать несколько мегавольт . Обкладки конденсатора вл ютс выходными полюсами генератора.The incident electron flux passes through a thin screen 3 and is picked up by receiver 1, increasing the potential of the latter. Screen 3 prevents the receiver from UV irradiation and contact with the magnetospheric llazma, thereby eliminating leakage currents. The surplus of electrons at receiver 1 serves as a source of charge current for capacitor 2. The limiting voltage to which a capacitor can charge is determined by the energy of the electrons being trapped. For example, in the radiation fields of the Earth it can reach several megavolts. The capacitor plates are generator output poles.

Преимуществом предлагаемого генератора вл етс то, что его энергоотдача темThe advantage of the proposed generator is that its energy efficiency is

выще, чем мощнее радиационный по с, энергией которого он приводитс в действие, тогда как солнечные батареи, наоборот, в услови х сильной радиации быстро дегродируют . Кроме того, конструктивно предлагаемый генератор значительно проще, не содержит дорогосто щих полупроводниковых материалов и не потребует такого большого объема сборочных операций, как солнечные батареи. КПД такого генератора должен быть высок ввиду того, что как генерируема , так и используема энерги суть энерни одного вида - электрическа . Отмечаетс способность предлагаемого устройства непосредственно вырабатывать высокие напр жени на борту космического аппарата . По сравнению с известным размеры иhigher, the more powerful the radiation is, with the energy of which it is activated, whereas the solar cells, on the contrary, under conditions of strong radiation, quickly degrade. In addition, the structurally proposed generator is much simpler, does not contain expensive semiconductor materials, and does not require such a large amount of assembly operations as solar cells. The efficiency of such a generator should be high due to the fact that both the generated and the used energy is the energy of one type - electrical. The ability of the proposed device to directly generate high voltages on board the spacecraft is noted. Compared with the known dimensions and

вес предложенного устройства значительно меньше, а конструкци удобнее дл размещени на космическом аппарате, так как может быть выполнена в виде плоских панелей .the weight of the proposed device is much less, and the design is more convenient for placement on the spacecraft, since it can be made in the form of flat panels.

Claims

1. Engineering reference for space technology. M., Military Publishing, 1977, p. 83

2. Trukhanov K. A., R. Bova, T. Ya., Morozova D. X. The protection of space ships is active. M., Atomizdat, 1970, p. 23, 36-38, 114 (prototype).

U MV

-ff% / x