ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ НА ИСКУССТВЕННОМ СПУТНИКЕ ЗЕМЛИ

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к источникам питания искусственных спутников Земли.
Появление искусственных спутников Земли (ИСЗ) вызвало необходимость создания для них источников питания, способных обеспечивать в специфических условиях околоземного пространства электрической энергией различных потребителей размещаемых на ИСЗ. Известны устройства получения электродвижущей силы (ЭДС) для питания аппаратуры ИСЗ, представляющие собой солнечные батареи, преобразующие энергию солнечного света в электрическую энергию, например патент B64G 1/44 Фр. 2584045 ИЗР, 87 «Панель солнечной батареи с высокой собственной частотой колебаний для ИСЗ», патент B64G 1/44 Япония 5-14680, 1993 «Солнечная батарея для космического летательного аппарата».
Недостатками этих устройств являются: относительно большие площади солнечных батарей; потеря работоспособности светоприемных элементов при попадании в них космической «пыли»; сложность механических устройств развертывания солнечных батарей; необходимость использования специальных систем постоянной корректировки положения панелей батарей в пространстве для ориентации их на Солнце для повышения их энергетической эффективности; существенное снижение ЭДС батарей при прохождении спутника в тени Земли.
Перечисленные недостатки отрицательно сказываются на надежности источника питания ИСЗ, использующего данные устройства.
В качестве прототипа заявляемого изобретения принят патент США №5228644, B64G 1/44, 1993 г., «Система солнечных батарей для космических кораблей». Система содержит поддерживающую конструкцию, выносную стрелу, устройство выдвижения и убирания выносной стрелы, устройство разворота стрелы и солнечных батарей, поддерживаемых стрелой.
Недостатком описанного в прототипе устройства является сложная конструкция поддержания используемых в качестве источника ЭДС солнечных батарей, снижающая надежность функционирования такого источника питания.
Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественных всем признакам заявленного технического решения, отсутствуют в известных источниках информации, что указывает на соответствие заявленного устройства условию патентоспособности «новизна».
Результаты поиска известных решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного объекта, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из уровня техники также не выявлена известность, что в качестве источника электродвижущей силы на искусственном спутнике Земли используют штыревую антенну, установленную на проходном изоляторе на корпусе спутника в плоскости его орбиты предусматриваемых существенными признаками заявляемой полезной модели на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявляемая полезная модель соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».
Целью полезной модели является обеспечение электропитания энергетически малоемких потребителей на ИСЗ.
Поставленная цель достигается тем, что в качестве источника электродвижущей силы на искусственном спутнике Земли используют штыревую антенну, установленную на проходном изоляторе на корпусе спутника в плоскости его орбиты, при этом клемма проходного изолятора внутри ИСЗ соединена с клеммой выключателя, другая клемма которого соединена с питающим входом полезной нагрузки, корпус которой соединен с корпусом ИСЗ.
Поскольку корпус ИСЗ по своим геометрическим параметрам отличается от геометрических параметров штыревой антенны на них наводиться ЭДС различной величины, что обусловливает прохождение выравнивающего потенциалы напряжений наведенных на корпусе ИСЗ и штыревой антенны тока через полезную нагрузку. Схема соединений элементов полезной модели представлена на Фиг. Она содержит: 1 - антенну-штырь, 2 - изолятор, 3 - корпус ИСЗ, 4 - полезную нагрузку.
В этом случае, вертикальный проводник (штыревая антенна 1) длиной  движется в магнитном поле Земли со скоростью ν. Величина ЭДС индукции на проводнике находится по формуле: ,
n
где ε - индуцированная в проводнике, движущемся в магнитном поле Земли, ЭДС, [В]; B - нормальная составляющая, по отношению к вектору скорости проводника, вектора магнитной индукции Земли [А/М]; ν - скорость перемещения проводника в магнитном поле [М/С].
n
В рассматриваемом случае величина B определяется выражением:
n
0
B=μHcosϕ
где ; H - напряженность магнитного поля Земли, Н ≈ 55,7 А/М у полюсов и H ≈ 33,4 А/М у экватора на расстоянии до 3-х радиусов Земли (Сов. энциклопедический словарь. Москва, Сов. Энциклопедия, 1990); ϕ - угол наклона плоскости орбиты ИСЗ к экваториальной плоскости Земли.
В качестве примера рассмотрим случай, близкий к реальному для ИСЗ, при котором значения величин входящих в формулу для определения ЭДС следующие: Н=33,4 А/М; ν=7900 М/С; =10 М; ϕ=45°.
Расчетное значение ЭДС равно 3,314 В.
Таким образом, штыревая антенна, установленная на ИСЗ, позволяет получить приемлемые для практики значения ЭДС, что может быть использовано для реализации источника питания бортовых систем ИСЗ, обладающего более высокими характеристиками надежности в силу простоты конструкции штыревой антенны по сравнению с конструкцией антенн, несущих на себе панели солнечных батарей.