Отзыв оппонента 2 (Система генерирования электроэнергии с увеличенным сроком активного существования для малого космического аппарата)

ОТЗЫВ ОФИЦИАЛЬНОГО ОППОНЕНТАна диссертационную работу В.С. Тарасова«Система генерирования электроэнергии с увеличенным сроком активногосуществования для малого космического аппарата», представленную насоискание учѐной степени кандидата технических наук по специальности 05.09.03«Электротехнические комплексы и системы»Актуальность темыДиссертационнаяработаВ.С.

Тарасовапосвященаисследованиюработоспособности и качества функционирования аккумуляторной батареиникель-металлогидридного типа в составе электротехнического комплексакосмических аппаратов и созданию информационно-методической системыобслуживания накопителя энергии на основе этого типа батарей. При этомосновной упор автор делает на разработку методики снятия магнитныххарактеристик аккумуляторной батареи. На основе этих магнитных характеристиканализируется влияние электромагнитной совместимости аккумуляторнойбатареи с оборудованием космического аппарата. Магнитный моменткосмического аппарата оказывает вредное влияние на динамику угловойстабилизации и систему ориентации космического аппарата.

Для уменьшенияэтого влияния автором рассчитывается необходимый компенсационныйэлектромагнит (с использованием снятых магнитных характеристикаккумуляторной батареи). Таким образом, задача снятия магнитныххарактеристик аккумуляторной батареи и расчета компенсационногоэлектромагнита имеет актуальность.Вторая составляющая диссертации–разработка автором методики входногоконтроля аккумуляторной батареи, включающей дополнительные испытанияаккумуляторной батареи, например, методику расчета тепловыделения,прогнозирования надежности, термовакуумных испытаний, снятия магнитныххарактеристик.

На основе этих методик разрабатываются усовершенствованныеметодики технического обслуживания накопителя энергии на основе никельметаллогидридных аккумуляторов. Это является весьма актуальной задачей,поскольку вновь проектируемые системы генерирования электроэнергии малыхкосмических аппаратов, обеспечивающие высокую потребляемую мощность ибольшую частоту циклирования аккумуляторной батареи в течение длительноговремени не позволяют использовать ранее разработанные технические решения в1первую очередь из-за ограниченного срока службы аккумуляторных батарей,выполняющих роль накопителя энергии. В качестве накопителя энергии авторомвыбирается никель-металлогидридная батарея, т.к.

она имеет большиеэнергетические показатели по сравнению с никель-кадмиевыми, никельводородными аккумуляторами и большую надежность по сравнению с литийионными аккумуляторами. Литий-ионные аккумуляторные батареи имеют болеевысокие энергетические показатели, однако их использование имеет ряднедостатков, в частности их низкая устойчивость к перезаряду, низкаянадежность. На устранение этих недостатков литий-ионных аккумуляторовнеобходимы значительные временные и материальные затраты.Ужесточение технических требований и появление новых задач при созданиималых космических аппаратов, например, обеспечение функционированиебортовой аппаратуры в условиях открытого космического пространства,обеспечение электропитания специальной бортовой нагрузки, влечет за собойнеобходимость новых технических решений для реализации оптимальныхрежимов работы, повышения надежности и автономности функционированиясистем генерирования электроэнергии.

Поэтому задача повышения срока службы,надежности функционирования, безопасность эксплуатации аккумуляторнойбатареи является актуальной.Краткое содержание работыДиссертация состоит из введения, 5 глав, 5 приложений. Работа изложена на143страницахосновноготекста,содержит65рисунков,29таблиц,библиографический список литературы насчитывает 60 наименований.В главе 1 помимо анализа современного состояния систем генерированияэлектроэнергии, сделан обзор путей создания источника энергии,обеспечивающего высокую потребляемую мощность в течение длительноговремени для космических аппаратов, проведен сопоставительный анализхарактеристикфотоэлектрическихпреобразователей,электрохимическихнакопителей, топливных элементов и ядерного реактора.

Также в главе 1анализируются характеристики аккумуляторов различных электрохимическихсистем. На основе этого анализа обосновывается в главе 1 выбор аккумуляторовникель-металлогидридной электрохимической системы для космическихаппаратов. Глава 2 посвящена расчету емкости и числа аккумуляторных батарейдля малых космических аппаратов, расчету тепловыделения и оцениванию2надежности аккумуляторной батареи. Также в главе 2 на основе расчета емкостипринимается решение об установлении аппаратуры регулирования и контроля вкачестве регулятора заряда-разряда и регулятора напряжения аккумуляторнойбатареи.

В главе 3 проводится исследование влияния электромагнитнойсовместимости аккумуляторной батареи с оборудованием космического аппарата.Также в этой главе рассчитывается необходимый компенсационныйэлектромагнит в составе систем генерирования электроэнергии.В главе 4 на основе разработанных в главе 2 методик разрабатываютсяалгоритмы управления и контроля аккумуляторной батареей, формируютсякоманды, реализующие этот алгоритм, анализируется работа нового типааккумуляторных батарей совместно с системой генерации электроэнергии малогокосмического аппарата, устанавливаются параметрические ограниченияаппаратуры регулирования и контроля, реализующей алгоритмы управления иэксплуатации.

В главе 5 приведены сведения об эксплуатационныххарактеристикахсистемыгенерированияэлектроэнергиисникельметаллогидридными аккумуляторными батареями, установленной на малыхкосмических аппаратах.Результаты работы Усовершенствованасистемауправленияникель-металлогидриднымиаккумуляторами, позволяющая продлить срок их службы, и, как следствие,время жизни (срок активного существования) малых космических аппаратов,увеличить надежность и безопасность аккумуляторной батареи. Обоснование выбора никель-металлогидридных аккумуляторов, отвечающихсовременным требованиям эксплуатации малого космического аппарата. На основе предложенных автором методик проверки аккумуляторной батареи нагерметичность, методики термовакуумных испытаний, методики прогнозированиярасчета надежности, методики теплового расчета более достовернопрогнозируется безотказная работа аккумуляторной батареи (с учетомусовершенствования методики управления) для малых космических аппаратов. На основе методики снятия магнитного поля никель-металлогидридныхаккумуляторов была разработана методика компенсации суммарногомагнитного поля аккумуляторной батареи и остальных составляющих малогокосмического аппарата, что позволило исключить вредное воздействие надинамику угловой стабилизации и систему ориентации космического аппарата.3 Промоделирована работоспособность компенсационного магнита. Разработанная автором система генерирования электроэнергии для малогокосмического аппарата позволяет благодаря унифицированной космическойплатформе сохранить экономические ресурсы и сократить выпускакосмических аппаратов. Благодаря методике расчета поглощения тепла при разряде возможноиспользование системы регулирования, не допускающей снижение рабочейтемпературы ниже заданного уровня.Научная новизнаНовизна предложенного методаснятия магнитных характеристикаккумуляторных батарей дает возможность рассчитать компенсирующийэлектромагнит, что позволяет скомпенсировать магнитное поле на маломкосмическом аппарате.Новизна разработанного информационно-методического обеспечения даетвозможность системного проектирования системы генерирования электроэнергии(СГЭ) малого космического аппарата (МКА) «Кондор-Э»:— в результате проведенных наземных термовакуумных испытаний никельметаллогидридной аккумуляторной батареи (НМГ АБ) получены проектнонеобходимые ее энергетические параметры (токи заряда-разряда, рабочеенапряжение, емкость заряда) для условий открытого космоса;— выявлены и установлены параметрические ограничения на режимныепараметры для аппаратуры регулирования и контроля СГЭ МКА;— предложен алгоритм управления и способ контроля никельметаллогидриднойАБ,поосновнымэлектрическимхарактеристикамобеспечивающие заданные показатели качества (надежность P≥0,998, длительныйресурс - до 7 лет, безопасность эксплуатации).

Сформирован перечень команд,реализующих предложенный алгоритм.Практическая ценностьПрактическая значимость разработанных в работе методик расчетатепловыделения аккумуляторной батареи, расчета прогнозируемой надежности,термовакуумных испытаний, и т.д. обусловлена возможностью разработкиусовершенствованной информационно-методической системы обслуживаниянакопителя энергии. Для практики эта система представляет интерес, т.к.

вновьпроектируемые системы генерации электроэнергии, обеспечивающие высокую4потребляемую мощность и большую частоту циклирования аккумуляторнойбатареи в течение длительного времени, не позволяют напрямую использоватьранее разработанные технические решения в первую очередь из-за ограниченногосрока службы накопителей на основе аккумуляторных батарей.Снятие магнитных характеристик аккумуляторных батарей представляеттакже высокую ценность, т.к.