| початок розділу
Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві |
хитрощі майстру
електроніка фізика технології винаходи |
таємниці космосу
таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу |
  |
| Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання) | |||
Навігація: => |
На головну / Каталог патентів / В розділ каталогу / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2250536
СОНЯЧНА БАТАРЕЯ
Ім'я винахідника: Беркаліев Р.І. (RU); Фінтісов А.І.
Ім'я патентовласника: Відкрите акціонерне товариство "Сатурн"
Адреса для листування: 350072, г.Краснодар, вул. Сонячна, 6, ВАТ "Сатурн"
Дата початку дії патенту: 2004.01.08
Винахід відноситься до електротехніки, зокрема, до пристроїв для генерування електричної енергії шляхом перетворення світлового випромінювання в електричну енергію. Технічний результат полягає в підвищенні стійкості сонячної батареї (СБ) до впливу механічних і термомеханічних навантажень, у зменшенні деградації електричних характеристик СБ в процесі її експлуатації, в підвищенні енергетичних характеристик СБ, в спрощенні комутаційної системи, в підвищенні надійності, зниження маси, в забезпеченні рівномірного розподілу маси СБ по поверхні каркаса. Сутність: СБ містить панелі з приклеєними на них модулями, що складаються з послідовно або послідовно-паралельно з'єднаних за допомогою комутаційних шин сонячних елементів (СЕ). Комутаційні шини забезпечені термомеханічними компенсаторами, а до лицьової поверхні кожного СЕ приклеєна захисна скляна пластина, яка забезпечена додатково приклеєними до плоскої або криволінійної поверхні каркаса мають задану форму і розмір еластичними елементами. Внутрішній об'єм еластичних елементів заповнений герметиком з утворенням опуклого меніска. СЕ притискаються до еластичних елементів і фіксуються нерухомо до повної полімеризації герметика. Комутаційні шини з термомеханічними компенсаторами і шунтуючі діоди приварені або припаяні до тильним контактам сонячних елементів у зонах, вільних від герметика. Термомеханічні компенсатори розташовані між тильною стороною сонячних елементів і несучої поверхнею каркаса і в зонах, вільних від герметика.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до електротехніки, зокрема до пристроїв для генерування електричної енергії шляхом світлового випромінювання в електричну, і призначене для використання в конструкціях сонячних батарей (СБ).
Відома сонячна батарея (Gunter la Roche, Solargeratoren fur die Raumfahrt, Braunschweig, Wiesbaden Vieweg, Germany, 1997, JSBN 3-528-06945-7), призначена для забезпечення енергією космічних апаратів. СБ складається з сонячних елементів (СЕ), з'єднаних один з одним гнучкими межелементних соединителями, і зі стільникових панелей, поверхня яких утворена шарами вуглепластика і ізоляційного матеріалу, між якими розташований стільниковий наповнювач з алюмінієвої фольги.
Електрогенеруюча частина СБ (модулі), що складається з СЕ із захисними покриттями, приклеюється до плоскої поверхні панелі за допомогою еластичних герметиків, при цьому клеїть наноситься суцільним шаром.
Ознаки даної конструкції СБ, спільні з ознаками пропонованої СБ, такі:
- Панелі;
- СЕ, з'єднані один з одним гнучкими межелементних соединителями;
- СЕ забезпечені захисними покриттями і приклеєні до поверхні панелі.
Недоліком СБ - аналога є наступне:
- Підвищена деградація характеристик СБ в процесі експлуатації, обумовлена наявністю клеїть в межелементних проміжках, який піддається розпорошення через вплив факторів електризації і подальшого осадження на лицьову поверхню СБ України.
- Технологічна складність забезпечення межелементних зазорів при наклейці СЕ на поверхні панелей.
Найбільш близькою і прийнятої за прототип є СБ (GLOBASTAR. Solar Generator Desigh And Layout For Low Earth Orbit Application in Consideration Of Commercial Aspects And Quanlity Production. D-+81663 Munich Germany), розташована на вуглепластиковою стільникового панелі. Несуча частина стільникового панелі складається з двох шарів вуглепластика, між якими розташований стільниковий наповнювач з алюмінієвої фольги. На углепластиковую поверхню, призначену для наклейки СЕ, наклеюється електроізоляційний плівка. Електрогенеруюча частина СБ (модулі) складається з СЕ, з'єднаних один з одним за допомогою комутаційних елементів з термомеханічними компенсаторами. На лицьову поверхню кожного СЕ наклеюється скляна пластина.
Ознаки прототипу, спільні з ознаками пропонованої СБ, такі:
- Панелі з приклеєними на них модулями;
- Модулі складаються з СЕ, послідовно або послідовно-паралельно з'єднаних один з одним за допомогою комутаційних шин з термомеханическим компенсаторами;
- До лицьової поверхні кожного СЕ приклеєна захисна скляна пластина;
- Модулі приклеєні до панелей за допомогою еластичного клею (герметика).
Недоліками прототипу є наступне:
- Висока ймовірність пошкодження межелементних комутації, яка виступає над лицьовою поверхнею СБ, в процесі її виготовлення і проведення регламентних робіт;
- Технологічна складність виготовлення межелементних комутації, обумовлена необхідністю розміщення термомеханічних компенсаторів у вузьких межелементних зазорах;
- Технологічна складність забезпечення заданих межелементних зазорів;
- Обмежена стійкість СБ до впливу термічних і механічних навантажень, обумовлена тонким шаром еластичного клею (герметика);
- Висока ймовірність наявності неконтрольованих дефектів в клеїть шарі (так звані "повітряні бульбашки"), обумовлена його значною площею і обмеженої товщиною;
- Обмежена можливість наклейки модулів СБ на криволінійної поверхні.
Технічні результати, що досягаються в пропонованій СБ, такі;
- Підвищена стійкість СБ до впливу механічних і термомеханічних навантажень за рахунок гарантованого шару еластичного герметика заданої товщини і конфігурації;
- Відсутність клею в зазорах між СЕ та іншим елементами конструкції, що істотно зменшує деградацію електричних характеристик СБ в процесі її експлуатації і виключає необхідність проведення очистки межелементних зазорів, при якій велика ймовірність пошкодження межелементних комутації;
- Забезпечується можливість застосування великогабаритних СЕ на криволінійних поверхнях, що сприяє підвищенню енергетичних характеристик СБ;
- Забезпечується можливість розміщення шунтуючих (байпасні) діодів на тильній стороні СЕ, чим суттєво спрощується комутаційна система і знижується маса СБ;
- Забезпечується можливість розміщення термомеханічних компенсаторів комутаційних шин між тильною стороною СЕ і каркасом, чим забезпечується їх надійний захист від механічних пошкоджень в процесі виготовлення і наземної експлуатації;
- Забезпечується рівномірний розподіл маси СБ по поверхні каркаса;
- Исключатся можливість утворення повітряних порожнин ( "бульбашок") в герметику, в результаті чого підвищується якість приклеювання і исключатся можливість пошкодження СЕ при експлуатації СБ в умовах космічного вакууму.
Досягається вищезазначений технічний результат наступним чином: сонячна батарея, що складається з послідовно або послідовно-паралельно з'єднаних СЕ і шунтуючих (байпасні) діодів, наклеюється на суцільну пласку або криволінійну поверхню не всією площею, а тільки в зоні, обмеженій еластичним елементом, який розміщується під кожним СЕ, при цьому в разі застосування великогабаритних СЕ для їх кріплення може бути використано два і більше еластичних елемента. Еластичний елемент виготовляється заздалегідь з полімеризованого клеїть речовини, яким надалі буде здійснюватися приклеювання СЕ до каркасу. Еластичний елемент може бути виготовлений будь-якої форми і розміру стосовно конкретної конструкції шляхом заливки клеїть речовини (герметика) в спеціальні форми. Еластичні елементи наклеюються на поверхню каркаса за попередньо проведеної розмітці і їх внутрішній об'єм заповнюється за допомогою клею (герметиком) до освіти опуклого меніска, СЕ притискаються до еластичних елементів і фіксуються в заданому положенні до повної полімеризації клею. Наявність опуклого меніска гарантує необхідну площу приклеювання без освіти замкнутих порожнин (так званих "бульбашок") з повітрям. Наявний при цьому незначний надлишок клеїть речовини рівномірно видавлюється і залишається у вигляді манжети між тильною стороною СЕ і еластичним елементом, не потрапляючи в зазори між СЕ. Для забезпечення механічної міцності клейового з'єднання зазвичай достатньо обмежити зону приклеювання 20-40% від площі СЕ. Це дозволяє збільшити товщину герметика без збільшення його загальної маси і навіть при деякому зменшенні маси герметика щодо традиційного варіанту. Збільшення товщини герметика істотно підвищує стійкість СБ до термічних і механічних навантажень. Крім цього, наявність порожнин між тильною стороною СЕ і каркасом, вільних від герметика, дозволяє розмістити шунтуючі (байпасні) безкорпусні діоди і термомеханічні компенсатори комутаційних шин між тильною стороною СЕ і каркасом, тим самим виключивши можливість їх пошкодження при роботах з СБ України.
Відмінні ознаки запропонованої СБ, що обумовлюють її відповідність критерію "новизна", такі:
- СБ містить приклеєні до плоскої або криволінійної поверхні еластичні елементи, включаючи розрізані форму і розмір;
- Внутрішній обсяг еластичних елементів заповнений герметиком до утворення опуклого меніска;
- СЕ притиснуті до еластичних елементів і зафіксовані на них;
- Комутаційні шини з термомеханічними компенсаторами і шунтуючі (байпасні) діоди приварені або припаяні до тильним контактам СЕ в зонах, вільних від герметика;
- Термомеханічні компенсатори комутаційних шин розташовані між тильною стороною СЕ і несучої поверхнею каркаса і в зонах, вільних від герметика.
Для підтвердження відповідності пропонованої СБ критерію "винахідницький рівень" була проаналізована вся сукупність ознак і окремо відмітні ознаки. Встановлено, що застосування вищевказаних відмінних ознак, що дають в сукупності з відомими ознаками технічний результат, що полягає в підвищеній стійкості СБ до впливу механічних і термомеханічних навантажень, у зменшенні деградації електричних характеристик СБ в процесі її експлуатації, в можливості застосування великогабаритних СЕ на криволінійних поверхнях, в спрощення комутаційної системи і зниження маси СБ, в надійної її захисту від механічних пошкоджень в процесі виготовлення і наземної експлуатації, в рівномірному розподілі маси СБ по поверхні каркаса, а й у підвищенні надійності експлуатації СБ в умовах космічного вакууму, в літературних джерелах не виявлено.
Таким чином, на думку авторів, пропонована СБ відповідає критерію "винахідницький рівень".
 |
 |
 |
На фіг.1-3 схематично зображено конструкція пропонованої СБ, розташованої на плоскій поверхні каркаса і складається з каркаса 1, на поверхні якого по трафарету (шаблоном) наклеєні еластичні елементи 2, що обмежують розтікання клею (герметика) 3, за допомогою якого приклеюється електрогенеруюча частина (модулі) СБ до каркаса 1, і забезпечують заданий зазор між тильною стороною СЕ 4 і каркасом 1. СЕ 4 з'єднані один з одним за допомогою комутаційних шин 5 з термомеханічними компенсаторами 6. На лицьову поверхню кожного СЕ 4 наклеєна захисна скляна пластина 7. З тильного боку до СЕ 4 підпаяні (приварений) шунтирующий (байпасний) діод 8. |
Приклад конкретного виконання запропонованої СБ
Пропонована СБ складається з циліндричних верхнього і нижнього каркасів 1 діаметром 900 мм і довжиною 605 і 710 мм, відповідно. Верхній каркас 1 закритий однією кришкою, в якій є центральний отвір діаметром 320 мм. На циліндричну поверхню кожного каркаса 1 встановлюється 16 модулів з СЕ 4. Крім того, на плоску кришку верхнього каркаса 1 встановлюється 3 модуля. У кожному модулі використовуються СЕ товщиною 200 мкм і розміром 23 × 43,4 мм. СЕ 4 з'єднані послідовно один з одним за допомогою молібденових комутаційних шин 5 товщиною 50 мкм, що мають багатошарове спеціальне покриття, що забезпечує низький опір проходженню струму. Молібденові комутаційні шини 5 приварені або припаяні до контактів СЕ 4. Комутаційні шини 5 мають термомеханічні компенсатори 6 S-подібної форми, розташовані між тильною поверхнею СЕ 4 і каркасом 1. До лицьової поверхні кожного СЕ 4 приклеєна захисна скляна пластина 7. Ланцюжок послідовно з'єднаних СЕ 4 з наклеєною захисною скляною пластиною 7 вкладається в спеціальне пристосування, що забезпечує задані розміри модуля і зазори між СЕ 4. На лицьову сторону захисної скляної пластини 7 наклеюють спеціальний матеріал (наприклад, полотно клеєна прокладка, ГОСТ 25.441-82), що не дозволяє змінювати задані розміри модулів - розміри СЕ 4.
На циліндричну поверхню каркасів 1 по трафарету (шаблоном) наклеюють еластичні елементи 2 під кожним СЕ 4, і внутрішня порожнина їх заповнюється клеїть складом (герметиком) 3 до освіти опуклого меніска. Модулі притискаються до еластичних елементів 2 і фіксуються вантажами в заданому положенні до повної полімеризації клею 3. В якості клею 3 використовується герметик УФ 7-21.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
Сонячна батарея, яка містить панелі з приклеєними на них модулями, що складаються з послідовно або послідовно-паралельно з'єднаних за допомогою комутаційних шин сонячних елементів, причому комутаційні шини забезпечені термомеханічними компенсаторами, а до лицьової поверхні кожного сонячного елемента приклеєна захисна скляна пластина, яка відрізняється тим, що сонячна батарея містить приклеєні до плоскої або криволінійної поверхні каркаса, включаючи розрізані форму і розмір еластичні елементи, внутрішній обсяг яких заповнений герметиком, що створює опуклий меніск, причому сонячні елементи притиснуті до еластичних елементів і зафіксовані на них, крім того, комутаційні шини з термомеханічними компенсаторами і шунтуючі діоди приварені або припаяні до тильним контактам сонячних елементів у зонах, вільних від герметика, при цьому термомеханічні компенсатори розташовані між тильною стороною сонячних елементів і несучої поверхнею каркаса і в зонах, вільних від герметика.
Версія для друку
Дата публікації 03.02.2007гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.