Комплексные проблемы техносферной безопасности. материалы V Международной научно-практической конференции. Колодяжный С.А

УДК 531.235

Е.К. Кичигин1, А.Е. Кичигин2

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СИЛ ИНЕРЦИИ В БЫТУ

В статье рассматривается эффективный способ стирки белья (одежды) с использованием сил инерции. Белье для стирки находится в баке с моющим раствором в движущемся автомобиле. В настоящее время, из-за огромных пробок на дорогах, автомобиль движется с ускорением и торможением, при повороте автомобиля сила Кориолиса действует на него. Движение белья в баке с моющим раствором происходит во всех трех направлениях, это обеспечивает эффективную стирку.

Ключевые слова: движение автомобиля, центробежные силы инерции, сила Кориолиса.

Предлагаемый способ заключается в том, что текстильные изделия (белье, одежда), предназначенные для стирки, помещают в бак, например пластмассовый, установленный в багажнике автомобиля, причем бак наполняют моющим раствором (водой со средством для стирки). При движении автомобиля перемещение и переворачивание одежды в моющем растворе, вызываемое силами инерции, очищает белье от загрязненности путем полоскания и трения одних частей материи о другие. Продолжительность стирки определяется временем движения автомобиля.

В условиях пробок на дороге процесс движения транспортного средства подобен прохождению большого числа отрезков дороги (~ 1,0…и более метров) с ускорением и торможением в продольном направлении со скоростью

V a ti ,

где a - ускорение автомобиля; a – его торможение; ti – временной промежуток движения автомобиля для некоторого отдельного участка в отдельном периоде Ti (рисунок 1). Сила, действующая на массу белья в воде при ускорении и торможении автомобиля, равна

F m a.

График изменения скорости V движущегося объекта на различных отрезках дороги с периодами T1 , T2 , T3 ,...Tn является случайной функцией времени.

Для одного периода времени, например Т1 , за который автомобиль проходит полный цикл движения отдельного отрезка дороги (рисунок 1), характерны следующие временные интервалы: t1 – ускорение движения транспортного средства, t2 – равномерное прямолинейное движение, t3 – торможение, t4 – время стоянки автомобиля до следующего периода T2 . Форма кривых графика может меняться. Так для некоторых отрезков движения t2 и t4 могут

быть равны нулю, т.е. после ускорения сразу же следует торможение автомобиля и после торможения – ускорение.

Движение автомобиля по неровной дороге приводит к появлению сил инерции в вертикальной плоскости и перемещение белья вверх или вниз.

Во время разворотов при движении автомобиля, объезда неровностей дороги возникают переносные (центробежные) силы инерции и сила Кориолиса относительно неинерциальной системы отсчета (система координат движущегося автомобиля).

Центробежная сила инерции определяется формулой

где m – масса белья, находящегося в баке в движущемся автомобиле; - вектор угловой скорости поворота автомобиля относительно вертикальной оси; r – радиус-вектор до мгновенной оси вращения, т. е. до оси, по которой направлен вектор угловой скорости.

_________________________________

© Кичигин Е.К., Кичигин А.Е., 2019

340

Сила Кориолиса записывается выражением [1]

Fкор m акор 2m Vотн ,

где Vотн – относительная скорость движения массы m белья в неинерциальной системе координат; aкор – ускорение Кориолиса.

Рис. 1. График изменения скорости движения автомобиля

Центробежные силы инерции и сила Кориолиса вызывают перемещение белья в баке с моющим раствором в одну или другую сторону в поперечном (боковом) движении в зависимости от направления разворота (влево – вправо).

Таким образом, белье в баке с моющим раствором при движении автомобиля за счет сил инерции будет перемещаться по всем трем осям: продольной (вдоль дороги), поперечной (влево – вправо) и вертикальной оси (вверх-вниз). В течение всего времени движения автомобиля белье будет перемещаться в моющем растворе так же, как и сам раствор. Ввиду разной массы воды и белья возникает их относительное движение.

Предлагаемый способ может быть осуществлен следующим образом. Для «автомобильной» стирки могут быть использованы баки объемом ~ 15…25 л и выше в зависимости от объема багажника. После загрузки белья и заливки моющего раствора их объем в баке должен быть ~ 10…15 л (70 % от общего объема бака).

Схема бака для стирки белья приведена на рисунке 2. Его корпус 1 может быть выполнен, например, из пластмассы и закрыт крышкой 2 с резиновым уплотнением. Крышка бака 2 имеет два углубления или незначительные выступы 3 с противоположных сторон, для ее съема. На баке с двух противоположных сторон установлены ручки 4, с помощью которых бак можно переносить как с бельем, так и без него. Съемная сетка 5, на которую складывается белье после стирки для стекания воды, установлена на расстоянии 20÷25 см от дна бака. Стенка бака от места размещения сетки до дна толще на 0,2÷0,3 см остальной части бака, что позволяет устанавливать сетку на образовавшиеся выступы.

Слив воды или заполнение бака водой может осуществляться малогабаритным электрическим насосом (на рисунке не показан), например, насосом от автомобильной минимойки РМ-15 (производство России) с мощностью 2,5 Вт, электрическим проводом длиной 4 м и шлангом длиной 3 м с электропитанием от прикуривателя напряжением 12 В, при этом качать воду насосом можно из ведра, таза или канистры 10, 20 л.

Вода из бака может сливаться вручную или с помощью шланга и использоваться для мытья грязной машины с последующим ополаскиванием автомобиля чистой водой.

Бак для стирки белья может быть профилирован для конкретного автомобиля по форме той части багажника, где он будет устанавливаться. В этом случае он займет малый объем пространства багажника. Если во время поездки не планируется стирка белья, то бак может быть использован для размещения каких-либо вещей.

Следует добавить, что в качестве бака для стирки может быть использован молочный бидон с крышкой или пластмассовый бидон для пищевых продуктов с резиновой прокладкой, обеспечивающей герметичность бидона. Эти бидоны доступны, так как их можно купить в магазинах.

341

Процесс полоскания выстиранного чистого белья производится при замене грязной на чистую воду с последующим движением автомобиля.

Процесс сушки в целях экономии времени также возможен во время движения автомобиля. Для этого необходимо слить воду из бака, поставить сетку в бак, сверху положить выстиранное белье и закрыть бак крышкой. Вода из белья будет стекать на дно бака.

Рис. 2. Возможная конструкция бака для белья

Данный способ стирки особенно эффективен при длительном движении автомобиля независимо от цели поездки.

Следует отметить, что подобный способ стирки белья отличается особой чистотой стирки, что обусловлено перемещением белья в баке в трех направлениях в отличие от стирки в современных стиральных машинах с центрифугой, в которых практически наблюдается незначительное боковое перемещение белья. Кроме того вероятность повреждения, а также износа белья со временем сводится к нулю.

Проведем анализ экономии возможных затрат электроэнергии и финансовых расходов в средней российской семье, состоящей из 4-х человек в течение одного года.

Продолжительность процесса стирки, полоскания и сушки (отжима) в типовой стиральной машине мощностью 1,850 кВт за час работы для одного из выбранных режимов составляет 50 минут. С учетом этих временных процессов выполним расчеты электроэнергетических и финансовых затрат для 50 минутного цикла. Затраты э/энергии при стирке в течении 50 минут составят 1,54 кВт.

Предполагая, что в течение недели стиральная машина выбранной мощности работает 6 раз, а в году 52 недели, общее число включений стиральной машины в год будет равно 312.

Расчеты показывают, что для такой интенсивности использования стиральной машины расход э/энергии за один год составит ~ 480,48 кВт, а финансовые расходы ~ 2177 руб. (при цене 4,53 руб. за 1 кВт. ч.). В действительности, если в семье имеются дети разного возраста, стиральная машина будет работать не 6 раз в неделю, а значительно больше.

Владелец автомобиля, планирующий поездку за десятки, а иногда и сотни километров с семьей на дачу или в загородный летний домик на длительное время (при отсутствии там стиральной машины или электричества), может воспользоваться этим способом, экономя свое время (стирка происходит во время поездки), силы и в определенной степени свои финансы.

Предложенный способ стирки белья может быть также использован бригадами поездов дальнего следования, обслуживающих пассажиров, на речных судах, кораблях и морских лайнерах в длительных походах. При подготовке статьи были рассмотрены работы [2-13].

Литература

1.В.В. Добронравов, Н.Н. Никитин, А.Л. Дворников. Курс теоретической механики.

М.: «Высшая школа». 1974. 528 с.

2.Иванова, В.С.Физическое моделирование аппарата пылеочистки скруббер Вентури для улучшения условий труда на производствах / В.С. Иванова, С.Д. Николенко, С.А. Сазонова, В.Ф. Асминин // Моделирование систем и процессов. - 2019. - Т. 12. - № 1. - С. 48 -55.

3.Сазонова, С.А. Обеспечение безопасности функционирования систем газоснабжения при реализации алгоритма диагностики утечек без учета помех от стохастичности по-

342

требления / С.А. Сазонова // Вестник Воронежского института высоких технологий. - 2015. -

№14. – С. 60-64.

4.Звягинцева, А.В. Экологический мониторинг опасных гидрологических явлений / А.В. Звягинцева, В.В. Кульнев, В.В. Кульнева // Экология и развитие общества. - 2018. -

№3 (26). - С. 62-66.

5.Сазонова, С.А. Информационная система проверки двухальтернативной гипотезы при диагностике утечек и обеспечении безопасности систем газоснабжения / С.А. Сазонова // Вестник Воронежского института высоких технологий. - 2015. - №14. – С. 56-59.

6.Звягинцева, А.В. Современные проблемы оценки последствий лесных пожаров и методы их решений / А.В. Звягинцева, В.И. Федянин, Д.В. Яковлев // Вестник Воронежского государственного технического университета. - 2007. - Т. 3. - № 2. - С. 98-102.

7.Звягинцева, А.В. Современные накопители водорода на основе гибридных функциональных материалов / А.В. Звягинцева, А.О. Артемьева // Вестник Воронежского государственного технического университета. - 2017. - Т. 13. - № 5. - С. 133-138.

8.Звягинцева, А.В. Математическая модель водородной проницаемости металлов с примесными ловушками при наличии внутренних напряжений различной физической природы / А.В. Звягинцева // Международный научный журнал Альтернативная энергетика и экология. - 2019. - № 19-21 (303-305). - С. 29-44.

9.Сазонова, С.А. Решение задач обнаружения утечек систем газоснабжения и обеспечение их безопасности на основе методов математической статистики / С.А. Сазонова // Вестник Воронежского института высоких технологий. - 2015. - №14. – С. 51-55.

10.Звягинцева, А.В. Моделирование воздействия ртутьсодержащих отходов объектов техносферы на окружающую среду и разработка мероприятий по охране атмосферного воздуха / А.В. Звягинцева, С.А. Сазонова, В.В. Кульнева // Моделирование систем и процессов. - 2019. - Т. 12. - № 3. - С. 17-26.

11.Звягинцева, А.В. Моделирование техногенного воздействия ТЭЦ на окружающую среду и разработка инженерно-технических природоохранных мероприятий / А.В. Звягинцева, С.А. Сазонова, В.В. Кульнева // Моделирование систем и процессов. - 2019. - Т. 12. - № 3. - С. 27-34.

12.Звягинцева, А.В. Оценка процесса техногенного загрязнения атмосферы объектами теплоэнергетики и разработка инженерно-технических природоохранных мероприятий / А.В. Звягинцева, С.А. Сазонова, Н.В. Мозговой // Моделирование систем и процессов. - 2019. - Т. 12. - № 3. - С. 34-41.

13.Сазонова, С.А. Математическое моделирование параметрического резерва систем теплоснабжения с целью обеспечения безопасности при эксплуатации / С.А. Сазонова, С.Д. Николенко, А.В. Звягинцева // Моделирование систем и процессов. - 2019. - Т. 12. - № 3. -

С. 71-77.

1ФГКВОУ ВПО «Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военновоздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина», г. Воронеж 2ПАО «МЕГАФОН»

E.K. Kichigin1, A.E. Kichigin2

USEOFFORCESOFINERTIAINDOMESTIC LIFE

The article considers an effective way of washing laundry (clothes) with the use of inertia forces. Laundry (clothes) is located in the tank with a detergent solution in a moving car. At present, because of the huge traffic jams on the roads, the car moves with acceleration and braking, and when the automobile turns at intersection the Carioles force acts on it. The movement of laundry (clothes) in a tank filled with cleaning solution occurs in all three directions, which provides an effective washing.

Key words: a moving car, the use inertial forces, the Carioles force.

1Federal State Official Military Educational Institution of Higher Professional Education Military Educational Research Centre of Air Force «Air Force Academy named

after professor N.E. Zhukovsky and Yu.A. Gagarin», Voronezh 2PAO «MEGAFON»

343

УДК 539.1.074

Д.В. Моисеев, Л.И. Лукина К ВОПРОСУ О РАДИАЦИОННОМ КОНТРОЛЕ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ ЯТЦ

Одной из основных задач радиационной безопасности на предприятиях ЯТЦ является определение степени воздействия ионизирующего излучения (ИИ) на вещество и человека, обусловленной экспозиционной дозой (ЭД) и мощностью экспозиционной дозы (МЭД). Решение данной задачи предъявляет определенные требования к точности измерений, которая численно представляется в виде расчета абсолютной и относительной погрешности. В работе проводится расчет составляющих погрешности измерения.

Ключевые слова: гамма-излучение, доза, мощность дозы, экспозиционная доза, мощность экспозиционной дозы, погрешность.

Основные документы, регламентирующие радиационное воздействие ИИ на человека [1-3], в которых приводятся нормирование допустимых уровней (ДУ) для различных категорий людей за календарный год, не трактуют точности определения дозы и ее мощности, ограничиваясь лишь требованием к проведению данного контроля.

Для прогнозирования дозовой нагрузки, её необходимо рассчитывать, учитывая при этом все формирующие её факторы. На практике доза измеряется без всякой регламентированной погрешности, что приводит к оценке дозы по каким-то средним показателям, точность определения которых никак не указана.

Реальная дозовая нагрузка может существенно отличаться от средней дозы, рассчитанной исходя из усредненных показаний приборов радиационного контроля различных марок, содержащих неконтролируемую погрешность. Несмотря на то, что расчетная оценка дозы будет ниже дозового предела, до тех пор, пока не будет указана и регламентирована погрешность, с которой следует определять дозу, нет гарантии, что не может возникнуть ситуация, при которой реальная доза превысит регламентированное значение.

Постановка задачи. При обеспечении радиационно-опасных работ необходимо прогнозировать и определять уровни внешнего и внутреннего облучения для определения допустимого времени работы и назначении средств индивидуальной защиты. Известно, что более 90.

Целью данной работы является оценка точности прогнозируемой и измеряемой дозы и мощности дозы гамма-излучения. Для достижения заданной цели необходимо проанализировать составляющие погрешности средства измерения ЭД и МЭД и произвести оценку их вклада в результирующую погрешность.

Решение поставленной задачи. Вследствие различной неточности средств измерения (СИ), сравнивать и усреднять их показания по точности некорректно. Поэтому, из-за отсутствия регламента на погрешность определения дозы, невозможно рассматривать вопрос о требуемой инструментальной погрешности средств радиационного контроля (СРК) и надеяться на сопоставимость результатов, полученных различными способами, так как не ставится задачи унифицировать и стандартизировать методы измерения

Принимая во внимание особенности СРК, такие как наличие существенной случайной составляющей основной погрешности, обусловленной квантово-механическим вероятностным характером радиоактивного распада источника ИИ, погрешностями, определяемыми взаимодействием средства измерения с объектом измерения, погрешность в реальных условиях применения можно выразить следующим образом [4]:

_________________________________

© Моисеев Д.В., Лукина Л.И., 2019

344

где сис , сл - систематическая и случайная составляющие основной погрешности; доп -

сумма дополнительных погрешностей, обусловленных действием влияющих величин и неинформационных параметров входного сигнала; дин - динамическая погрешность.

Поскольку рассматриваем выборочный контроль, динамическая погрешность будет равна 0. Следовательно, выражение (1) перепишется в:

Dси сис2 сл2 доп 2 .

Рассмотрим составляющие систематической погрешности:

сис от2 пер2 град2 ,

где от - относительная погрешность образцового источника, либо образцового прибора; пер - относительная погрешность передачи единицы дозы, мощности дозы; град - относительная

погрешность градуировки шкалы.

Относительную составляющую случайной погрешности СРК рассчитаем по уравнению:

сл пои2 сп2 ,

где пои - относительная погрешность однократного измерения в заданном доверительном интервале; сп - относительная статистическая погрешность, показывающая расхождение

при измерении разными приборами одной марки.

Нижняя граница диапазона измерения определяется погрешностью из-за статистического характера радиоактивного распада, являющегося источником гамма-излучения.

Значение измеренной скорости счета является величиной случайной, зависящей от множества неподдающихся учету факторов. Тем не менее, вероятность получения того или иного значения скорости счета может быть рассчитана с использованием аппарата теории вероятности.

Как известно, наиболее близким распределением во времени частоты распада радиоактивных ядер является распределение, подчиняющееся закону Пуассона [5]. Согласно этому закону, P(N) – вероятность того, что случайная величина, принимающая определенное значение N, определится выражением:

N!

где N0 – истинное количество импульсов.

Из представленных формул следует, что для измерения количества импульсов за 100 секунд при допустимой погрешности 10 % необходимо, чтобы скорость счета была не менее

1 имп/с.Таким образом, для уменьшения пои при заданном N необходимо увеличить время

измерения.

Анализ литературных данных свидетельствует, что величина статистической погрешности для подавляющего большинства приборов сп не превышает 1-3%.

Рассматривая дополнительные погрешности СРК, можно сделать заключение, что они характеризуют показания СИ при изменении влияющих величин:

ность за счет влияния магнитного поля; св ч - погрешность, обусловленная влиянием СВЧ излучения; ЭЗЧ - дополнительная погрешность за счет энергетической зависимости чувстви-

тельности СИ.

Следует отметить, что дополнительные погрешности за счет влияния температуры, атмосферного давления, относительной влажности, влияния магнитного поля и поля излуче-

345

ния СВЧ для большинства СИ отвечают условию несущественности, т.к. при производстве выборочного контроля динамика изменения данных характеристик незначительна.

Как известно, при измерении гамма-излучения дополнительная погрешность СИ за счёт зависимости чувствительности по диапазону энергий гамма-излучения, как правило, в 1,5-3 раза превышает основную, а при измерениях в широком энергетическом диапазоне является доминирующим фактором уменьшения точности измерения [4].

Для оценки точности СИ произведем оценочный расчет погрешности СИ по формуле:

Получим пределы инструментальной погрешности СИ при однократном измерении:

для энергетического диапазона 0,01 – 0,06 МэВ – 53 %;

для энергетического диапазона 0,06 – 0,66 МэВ – 40 %;

для энергетического диапазона 0,66-8,00 МэВ – 203 %.

Анализируя полученный результат, признаём его неудовлетворительным, особенно в случае аварии различной степени тяжести на АЭС (то есть при возможном остром лучевом поражении) и при хроническом облучении малыми дозами.

Согласно расчетам, приведенным выше, оценим основную и дополнительную составляющие инструментальной погрешности контроля МЭД и ЭД по формуле 3, для двух случаев: для повседневного контроля гамма-излучения примем равной 25% и контроля гамма-излучения в случае аварийной ситуации равной 15%.

В соответствии с проведенными расчетами для погрешности в 25% выберем

Согласно данным, приведенным в [6], измерение любой дозиметрической величины функционально связано с величиной D полученного радиационного эффекта z , отсюда z f (D) .

Таким образом, допустимая погрешность измерения определяется допустимой неопределенностью в величине ожидаемого радиационного эффекта, так как при одинаковой допустимой погрешности определения z допустимая погрешность определения D неодинакова.

Выводы. Согласно расчетам, приведенным по формуле 3, оценены основная и дополнительная составляющие инструментальной погрешности контроля МЭД и ЭД. Для повседневного контроля гамма-излучения приемлемой является величина погрешности 25 %.

Литература

1.Нормы радиационной безопасности (НРБ-99). Санитарные правила. СП 2.6.1.758-99 «Ионизирующее излучение, радиационная безопасность». Приняты в 1999 году, введены в

действие с 1 января 2000 года

2.Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности. Постановление Главного государственного санитарного врача РФ от 26.04.2010 N 40 (ред. от 16.09.2013) "Об утверждении СП 2.6.1.2612-10 "Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности (ОСПОРБ-99/2010)" (Зарегистрировано в Минюсте России

11.08.2010 N 18115

3.ГОСТ Р 22.9.12 – 2014. Технические средства радиационного контроля. – Дата вве-

дения 2015-04-01

346

4.Брегадзе Ю.И., Cтепанов Э.К., Ярыка В.П. Прикладная метрология ионизирующих излучений. М.: Энергоатомиздат. 1990. – 234 с.

5.Гольданский В.И., Куценко А.В., Подгоpецкий М.И. Статистика отчетов при регистрации ядерных частиц. М.: Наука. 1968. – 204 с.

6.Иванов В.И. Курс дозиметрии. М.: Энергоатомиздат. 1990. – 176 с.

ФГАОУ ВО Севастопольский государственный университет

TO THE QUESTION OF THE RADIATION CONTROL AT THE ENTERPRISES

OF THE NUCLEAR-FUEL CYCLE

D. Moiseev, L. Lukina

One of the main tasks of radiation safety at nuclear fuel cycle enterprises is to determine the extent to which the ionizing radiation (AI) affects the substance and the person, due to the exposure dose (ED) and the exposure dose rate (MED). The solution of this problem makes certain demands on the accuracy of measurements, which is numerically represented in the form of calculating the absolute and relative errors. In the paper, the components of the measurement error are calculated.

Key words: gamma radiation, dose, dose rate, exposure dose, exposure dose rate, error.

Federal State Budgetary Educational Institution

of Higher Education Sevastopol state university, Sevastopol

347

УДК 355.404.7

О.Н. Рябинин, В.Д. Пешков

УВЕЛИЧЕНИЕ ВРЕМЕНИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ПРИБОРОВ РАДИАЦИОННОЙ РАЗВЕДКИ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ В ИХ СХЕМЕ ПИТАНИЯ АККУМУЛЯТОРНОЙ И СОЛНЕЧНОЙ БАТАРЕЙ

Статья посвящена вопросу увеличения времени работоспособности приборов радиационной разведки при использовании в их конструкции аккумуляторной и солнечной батарей.

Ключевые слова: солнечная батарея, аккумулятор, измеритель мощности дозы, автономное зарядное устройство.

Солнечные батареи и их использование нашли распространение в различных видах деятельности человека.

Так солнечные батареи применяются в космонавтике. Они становятся автономными источниками питания аппаратуры космических кораблей. Чтобы бортовые системы пилотируемых аппаратов и спутников могли работать продолжительное время, космические корабли оснащают аккумуляторами, которые подзаряжаются от солнечных батарей. Самым большим и технологически сложным объектом, работа которого, осуществляется за счет солнечной энергии, в настоящее время является международная космическая станция.

Солнечные батареи применяются и при эксплуатации авиационной техники, что позволяет самолетам длительное время находиться в воздухе и выполнять задачи, как в военной, так и в гражданской области деятельности.

Следующая перспективная область применения солнечных батарей – авиационная техника. При полетах воздушного судна в светлое время суток солнечные панели осуществляют заряд его аккумуляторов и в последующем отдают ее бортовым системам самолета. Российская компания АО «РОТЕК» 23 октября 2018 года в Сколково презентовала российский самолет на солнечных батареях «Альбатрос». Солнечные батареи для самолета были изготовлены российской группой компаний Hevel. Высота полета составляет около 11 километров, скорость самолета достигает примерно 200-220 километров в час.

Свое применение солнечные батареи нашли и в конструкциях беспилотных летательных аппаратов. Это позволило, БПЛА продолжительное время находиться в воздухе не нуждаясь при этом ни в стационарной подзарядке систем навигации и управления ни в необходимости заправки его топливом, оперативно выполняя при этом определенные задачи в различных сферах деятельности.

В2016 году в России научно-производственным предприятием «Тайбер» был разработан и испытан беспилотный летательный аппарат «Сова». В качестве источника питания использовались солнечные батареи. Аппарат предназначен для наблюдения и воздушной разведки на высоте полета – до 20 километров.

Внастоящее время использование солнечных батарей связано с их применением в электроснабжении как различных государственных учреждений и объектов, так и жилых зданий, сооружений. Они используются как резервные источники питания в случае аварийного отключения электроэнергии от потребителя.

Одно из важных направлений жизнедеятельности человека – это создание экологически чистого транспорта работающего на альтернативном топливе. Огромное значение в направлении развития этих технологий имеет использование солнечной батареи, как устройства, способного аккумулировать дешевую энергию солнца, накапливать ее в аккумуляторе машины и отдавать системам управления автомобиля в темное время суток.

Солнечные батареи применяются и в конструкции электронных схем объектов морской навигации, и метеорологических станциях расположенных вдали от стационарных линий электропередач.

_________________________________

©Рябинин О.Н., Пешков В.Д., 2019

348

На сегодняшний день в России существует несколько крупных компаний, производящих солнечные модули. Это такие как НПП «Квант» (г. Москва), «Солнечный ветер», «Сатурн» (г. Краснодар), «Телеком-СТВ», «СоларИннТех» (г. Зеленоград), Рязанский ЗМКП (г. Рязань), «Хевел» (г. Новочебоксарск). Не далеко то время, когда на заводах в России будут выпускать генераторы на солнечных батареях, пригодные для подзарядки различных электронных устройств - ноутбуков, мобильных телефонов, планшетов.

Как показал опыт участия подразделений и воинских частей в ликвидации последствий аварии на Чернобыльской атомной электростанции в 1986г, проведения занятий в системе боевой и профессионально-должностной подготовки, а также занятий в высших учебных заведениях по дисциплины РХБ защита, основной недостаток в конструкции приборов радиационной разведкиИМД-5 и ДП-5В – это несовершенство рабочих элементов питания. Это связано с ограничением временных характеристик их работоспособности. Следовательно, возникает необходимость в замене элементов питания, что не всегда возможно в критической ситуации.

В работе рассматривается автономное зарядное устройство на основе солнечной батареи, которое может использоваться как накопитель энергии в своем литий - полимерном (LiPo) аккумуляторе и осуществлять работу принципиальной схемы приборов-измерителей мощности дозы ИМД-5 или ДП-5В. При отсутствии солнечной энергии заряд аккумуляторной батареи может осуществляться по USB шине через сеть переменного тока напряжением 220 вольт. Схема устройства подзарядки аккумуляторной батареи отображена на рисунке 1.

Она состоит из левой «батарейной» части и правой преобразовательной. Солнечная батарея SolarPanel подключается к разъему К1, а литий-полимерный аккумулятор – к разъему К2. Делитель R1R2 часть напряжения на аккумуляторе подает на АЦП микроконтроллера IC1, благодаря чему последний следит за состоянием аккумулятора и управляет его подзарядом. Если напряжение на аккумуляторе 3В Ua 4,15В, то микроконтроллер закрывает транзисторный ключ Т1 и открывает Т2. Первый позволяет зарядному току от солнечной батареи через диод D1 (диод Шотки ВАТ85) подзаряжать аккумулятор, а второй соединяет минус батареи с преобразовательной частью, включая повышающий преобразователь напряжения IC2 и интегральный стабилизатор IC3.

Рис. 1.Схема устройства подзарядки батареи

При достижении верхнего предельного для LiPo аккумулятора напряжения микроконтроллер открывает транзистор Т1, предотвращая перезаряд, опасный для аккумулятора. При этом солнечная батарея оказывается замкнутой на землю, но этот режим не опасен, так как батарея в этом случае переходит в режим генератора тока и не перегревается. Аккумулятор

349