i
Изобретение относится к технике получения электроэнергии и может быть использовано на космических аппаратах, движущихся в радиационных поясах планет.
Известны Генераторы электрической энергии, применяемые на космических аппаратах и использующие внещние энергоресурсы, например солнечные батареи, которые преобразуют лучистую энергию солнца в электрическую путем фотоэффекта 1.
КПД таких генераторов невелик (7- 11%), а продолжительность работы ограничивается метеорной эрозией, воздействием радиации. Кроме того, солнечные батареи неработоспособны при движении космического аппарата в тени планеты.
Известно, что траектории многих космических аппаратов проходят через радиационные пояса планет. Эти пояса образованы высокоэнергетичными заряженными частицами. Например, плотность потока электронов с энергией более 40 кэВ в радиационных поясах Земли 10 , что дает в расчете на 1 м мощность потока энергии 6,4-10 Вт, т. е. значительно меньше плотности потока солнечной энергии. В то же время, экспериментально установлено, что плотность энергии электронных поясов Юпитера на несколько порядков выше, чем у Земли, тогда как плотность потока солнечной энергии на орбите Юпитера значительно ниже земной вследствие удаления от Солнца. Таким образом, возможны условия, когда энергетический потенциал радиационного пояса планеты сравним с энергетическим потенциалом солнечной энергии и, следовательно, представляется целесообразным его использование.
Наиболее близким к изобретению является генератор электрической энергии, содержащий экран, окружающий приемник и предохраняющий его от ультрафиолетового излучения, накопительный конденсатор, положительная обкладка которого соединена
5 с экраном, а отрицательная - с приемником 2.
Недостатками указанного устройства в случае использования в качестве источника электронов радиационного пояса планеты являются большие габариты и вес, так
20 как для эффективной работы цилиндра Фарадея его глубина должна быть в несколько раз больше поперечного размера, а для улавливания большого количества электронов
радиационного пояса потребуется большая площадь.
Целью изобретения является снижение габаритов и веса устройства.
Г1оставленная цель достигается тем, что в генераторе электрической энергии, содержащем приемник электронов, экран, окружающий приемник и предохраняющий его от ультрафиолетового излучения, и накопительный конденсатор, положительная обкладка которого соединена с экраном, а отрицательная .- с приемником, приемник электронов выполнен в виде цилиндра Фарадея, имеющего сотовую гексагональную структуру.
На чертеже представлена структурная схема генератора электрической энергии.
Устройство содержит источник электронов, которым служит радиационный пояс планеты, и приемник электронов 1, соединенный с одной обкладкой накопительного конденсатора 2. Приемник I закрыт прозрачным для электронов экраном 3 от ультрафиолетового излучения и магнитосферной плазмы, который соединен с другой обкладкой накопительного конденсатора 2. Приемник электронов 1 имеет сотовую структуру, каждая ячейка которой представляет собой элементарный цилиндр Фарадея. Полезная площадь приемника определяется суммой площадей ячеек за вычетом суммарной площади сечения стенок и может быть сколь угодно велика. Глубина приемника определяется не общим поперечным размером приемника, как в случае одиночного цилиндра Фарадея, а поперечным размером ячейки, которая может быть сколь угодно малой.
Генератор работает следующим образом.
Набегающий поток электронов проходит через тонкий экран 3 и улавливается приемником 1, повышая потенциал последнего. Экран 3 препятствует УФ-облучению приемника и контакту его с магнитосферной ллазмой, устраняя тем самым токи утечки. Избыток электронов на приемнике 1 служит источником зарядного тока конденсатора 2. Предельное напряжение, до которого может зарядиться конденсатор, определяется энергией улавливаемых электронов. Например, в радиационных поясах Земли оно может достигать несколько мегавольт. Обкладки конденсатора являются выходными полюсами генератора.
Преимуществом предлагаемого генератора является то, что его энергоотдача тем
выще, чем мощнее радиационный пояс, энергией которого он приводится в действие, тогда как солнечные батареи, наоборот, в условиях сильной радиации быстро дегродируют. Кроме того, конструктивно предлагаемый генератор значительно проще, не содержит дорогостоящих полупроводниковых материалов и не потребует такого большого объема сборочных операций, как солнечные батареи. КПД такого генератора должен быть высок ввиду того, что как генерируемая, так и используемая энергия суть энерния одного вида - электрическая. Отмечается способность предлагаемого устройства непосредственно вырабатывать высокие напряжения на борту космического аппарата. По сравнению с известным размеры и
вес предложенного устройства значительно меньше, а конструкция удобнее для размещения на космическом аппарате, так как может быть выполнена в виде плоских панелей.
Формула изобретения
Генератор электрической энергии, содержащий приемник электронов, экран, окружающий приемник и предохраняющий его т ультрафиолетового излучения, накопительный конденсатор, положительная обкладка которого соединена с экраном, а отрицательная - с приемником, отличающийся тем, что, с целью снижения габаритов и веса, приемник электронов выполнен в виде цилиндра Фарадея, имеющего сотовую гексагональную структуру.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1.Инженерный справочник по космической технике. М., Воениздат, 1977, с. 83.
2.Труханов К. А., Рябова Т. Я., Морозова Д. X. Активная защита космических кораблей. М., Атомиздат, 1970, с. 23, 36- 38, 114 (прототип).
U МV 
-ff%/x
