3. Хімічні джерела енергії.
Хімічні джерела енергії – хімічні батареї та акумулятори широко використовуються на літальних апаратах, завдяки високій надійності, бистроті вводу в дію, стійкості до впливу повздовжніх та поперечних перевантажень. Хімічні джерела енергії забезпечують надійне енергозабезпечення невеликої та середньої потужності. В той же час необхідно відмітити недолік – залежність питомої енергії від температури електроліту: під час підвищення її вище 40оС або зниження нижче 0оС ємність їх знижується на 25% і більше. Тому на деяких літальних апаратах використовують підігрів хімічних джерел струму. Крім того у повністю заправлених хімічних джерел струму термін зберігання не перевищує 6 місяців, тому в деяких випадках електроліт може знаходитись в спеціальній ампулі. Це ампульні батареї.
Кислотно-свинцеві акумулятори в порівнянні з іншими типами акумуляторів мають велику вагу. Набагато вигідніші сріблясто-цинкові та нікелево-кадмієві акумулятори.
Найбільш легкими являються сріблясто-цинкові акумулятори. Нікелево-кадмієві акумулятори малогабаритні, надійніші, але їх питома енергія менше ніж сріблясто-цинкових.
Із гальванічних елементів однофазового використання найбільш підходять сріблясто-цинкові та мідно-магнієві наливні (ампельні) елементи, а із сухих – окисно-ртутні елементи.
Окисно-ртутні сухі елементи мають малі габарити при високій питомій енергії, але при відємних температурах вони втрачають ємність. Але вони надійно працюють при температурах + 100 – 120оС.
Найбільш зручні в експлуатації хімічних джерел струму з твердим електролітом, який розплавляється, в якості якого використовують різні тверді солі та луги. Негативний електрод виготовляється із кальція або магнія, позитивний – із срібла, нікелю, міді та інших металів. Батарея приводиться в робочий режим швидким розігрівом електроліту до Т=150 – 600оС. Що забезпечує його перевід в рідкий стан.
Сонячні батареї.
Сонячні батареї – батареї, в яких променева енергія Сонця безпосередньо перетворюється в електричну енергію. Сонячна батарея складається з великої кількості однакових елементів (декілька тисяч на 1м2). Кожний елемент представляє собою тонку пластинку, вирізану з чистого монокристалічного кремнію. При освітленні пластинки сонячними променями між областями Р і N виникає різниця потенціалів. Окремий елемент створює напругу приблизно 0,5В. Пластинки зєднуються в секції, які збирають на панелях. Такі батареї дозволяють отримати в умовах космічного простору потужність в 100Вт на 1м2 поверхні, або біля 10Вт на 1кг ваги. Зазвичай сонячні батареї живлять апаратуру і одночасно заряджають буферну акумуляторну батарею. Остання забезпечує живлення апаратури, коли сонячна батарея такої системи практично визначається лише терміном справної роботи її деталей. Сонячні батареї високо надійні і ефективні. Так батарея площею 1,5м2 з середньою потужністю 100Вт при роботі на протязі 6 місяців еквівалентна системі живлення від електромеханічних джерел струму вагою 4 – 5тонни.
Ампульна батарея 1СБ18 (1СБ18М)
Бортова батарея являється первинним джерелом живлення на виробі і є хімічним джерелом струму одноразової дії ампульного типу.
Загальний вид батареї 1СБ18 (1СБ18М) показаний на Мал. 1.
У неробочому стані електроліт і робочі елементи батареї роз'єднані. У такому стані батарея може знаходитися тривалий час і у будь-який момент при подачі стислого повітря може бути задіяна і включена в роботу.
Ампулина батарея складається з наступних основних вузлів:
моноблока елементів;
ампул з електролітом;
електронагрівача з терморегулятором;
термоізоляції;
футляра.
Корпус джерела струму складається з верхнього тонкостінного кожуха з кришкою і нижнього товстостінного, виготовлених з силуміну.
У тонкостінному кожусі встановлений моноблок елементів, в нижньому корпусі розміщені ампули. Моноблок елементів є пластмасовою коробкою з чарунками, в яких встановлені елементи – пакет з позитивних і негативних електродів.
Мал.. 1. Ампульна батарея 1СБ18
Ампули є еластичними герметичними циліндровими судинами, заповненими електролітом.
Все джерело струму поміщається у футляр з тонколистового дюралюмінію, з внутрішньої сторони футляр обклеєний термоізоляцією. На кришці футляра розташовані дві клеми (« + », «—») токовідведень і три клеми (1, 2, 3) для підключення дротів електронагрівача. На передній стінці знаходиться штуцер із зворотним клапаном, призначений для підключення до нього шланга подачі стислого повітря. Для контролю за станом ампул в кришці нижнього корпусу є контрольне очко з індикатором. У 1СБ18М контрольне очко відсутнє.
Електрохімічне джерело струму приводиться в дію переливом електроліту, що знаходиться в ампулах, в елементний моноблок під дією стислого повітря при тиску 10±2,0кгс/см2 (для 1СБ18М – 11 + 1кгс/см2).
Цей тиск через стінки амлул| і електроліт передається на еластичні діафрагми ампул, які розриваються об упор. Через отвір, що утворився, в діафрагмі електроліт передавлюється з ампули до електродів.
В результаті електрохімічної реакції батарея приводиться в дію і через 7сек після подачі імпульсу стислого повітря може бути навантажена поминальним струмом.
Час приведення джерела струму в дію складається:
а) з часу, необхідного для створення тиску в ампульном| корпусі, відповідного тиску розриву діафрагми ампули;
б) з часу заповнення елементів електролітом;
в) з часу наростання кривої напруги до величини робочої напруги.
Залите електролітом джерело струму при підключенні навантаження працездатне протягом 100сек при розрядному струмі 110А і напрузі в кінці розряду, не менше 24,8В.
У задіяному, але ненавантаженому стані батарея 1СБ18 зберігає свої електричні параметри протягом 3хв, батарея 1СБ18М – протягом 5хв.
Електролітом для батареї служить водний розчин кремнефтористоводородної кислоти.
Для нормальної роботи батареї 1СБ18 температура навколишнього повітря повинна бути не вище +25°С, батареї 1СБ18М – не нижче – 15°С. У зв'язку з цим в корпусі батареї розміщений електронагрівач з терморегулятором, підключення якого відбувається автоматично при замкнутому положенні контакту терморегулятора, а відключення – при розімкненому положенні цього контакту.
Ресурс роботи схеми електрообігріву виробу 1СБ18М складає 20год.