VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

Главной задачей исследования было экспериментальное определение эффективности выработки энергии солнечными батареями при различной ориентации корпуса «CubeSat» относительно источника светового излучения (Солнца).

Для исследования был собран макет спутника (рис.1а). В качестве преобразователей световой энергии были использованы солнечные батареи Solar Panel Cell Solar: 80x85 мм; 6V; 0,8W.

Макет спутника 1 (рис.1а) представляет собой куб с размером ребра 100 мм. Каждая панель солнечных батарей была пронумерована (рис.1б).

а б

Рис. 1. Макет «CubeSat» с панелями:

а - общий вид экспериментальной установки: 1 - макет спутника, 2 - кронштейн поворотный;

б - схема расположения солнечных панелей на макете спутника: 1 - верхняя грань; 2 - правая боковая; 3 – задняя грань; 4 - передняя грань; 5 - левая боковая; 6 - нижняя грань

Макет спутника был установлен на специальном поворотном кронштейне 2 (рис.1а), который обеспечивает ему две вращательные степени свободы. Во время проведения первого эксперимента макет поворачивался только по зениту (рис.2) (вокруг оси Y), а во время второго эксперимента по зениту (ось Y) и азимуту (ось Х).

Рис. 2. Установка для проведения эксперимента

В качестве источника освещения использовалась обычная люминесцентная лампа. Расстояние от установки до лампы 90 см. На рис. 3 показано расположение лампы над макетом. Напряжение с каждой солнечной батареи измерялось поочередно с помощью мультиметра (Mastech my61).

Рис. 3. Расположение макета относительно источника света

Кронштейн поворачивался по азимутальному и зенитному углам в пределах от 0 до 90 градусов с шагом 10 градусов. На рисунке 4 представлены графики зависимостей напряжения на выходе каждой из шести солнечных панелей от углового положения относительно источника света.

а) б)

Рис. 4. Графики зависимости напряжения от угла:

а) зенитного угла; б) зенитного и азимутального углов (при одновременном повороте вокруг осей Y и X на одинаковые углы)

Для интегральной оценки эффективности выработки энергии всеми панелями солнечных батарей CubeSat произведено суммирование напряжений (рис.5) с каждой панели для соответствующих угловых положений.

Рис.5. График зависимости сумарных напряжений от угла

Из экспериментальных данных видно, что при отклонении панели 1 от исходного положения, когда световой поток перпендикулярен поверхности панели, происходит снижение уровня напряжения, снимаемого со всех восьми солнечных панелей. В исходном положении было получено наибольшее суммарное напряжение.

Список литературы

1. Система энергоснабжения космического аппарата. [электронный ресурс] - Режим доступа: http://ru.wikipedia.org, свободный. – Загл. с экрана.

Код для цитирования: Скопировать