Энергетическая установка для средств автономного передвижения космонавта

Авиационная и ракетно-космическая техника

Двигатели и энергетические установки летательных аппаратов

2015. Т. 22. № 3. С. 107-115.

Авторы

Окорокова Н. С. 1*, Перченок А. В. 2**, Пушкин К. В. 1***, Севрук С. Д. 1****, Фармаковская А. А. 1*****

1. Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), Волоколамское шоссе, 4, Москва, A-80, ГСП-3, 125993, Россия
2. ЭнергоГрад, ул. Часовая, 10/1, Москва, 125315, Россия

*e-mail: ok.nadezhda@mail.ru
**e-mail: perchenok@engrad.ru
***e-mail: konstantin-val@yandex.ru
****e-mail: sds46@yandex.ru
*****e-mail: a.a.farmakovskaya@gmail.com

Аннотация

Приведён проектировочный расчёт и определены удельные энергомассовые характеристики нового типа энергоустановок (ЭУ) для средства автономного передвижения космонавта в открытом космосе с использованием кислород-алюминиевого (О2/Al) химического источника тока (ХИТ). Показано, что минимальную массу и самые высокие удельные энергетические характеристики имеет ЭУ, предназначенная для работы в течение 15 циклов по 6 часов.

Впервые показано, что в космических условиях возможно также применение гидронного ХИТ с алюминиевым анодом в качестве генератора водорода для кислород-водородных (O2/H2) топливных элементов (ТЭ) в составе комбинированной ЭУ, что позволяет эффективно и безопасно решать проблему длительного хранения водорода для автономных ЭУ на основе О22 ТЭ.

Ключевые слова:

алюминий, анод, водород, кислород, источник тока, космонавт, масса, щёлочь, электролит, энергоустановка

Библиографический список

  1. Клочкова Л.Л. Рабочие тела энергосиловых установок летательных аппаратов. — М.: Машиностроение, 1984. — 151 с.

  2. Алашкин В.М., Севрук С.Д., Удальцов В.Г., Фармаковская А.А. Состояние разработки механически перезаряжаемых воздушно-алюминиевых источников тока большой удельной энергоёмкости // Электрохимическая энергетика. 2006. Т. 6. № 3. С. 156-159.

  3. Севрук С.Д., Фармаковская А.А. Возможность и перспективы использования алюминия в системах хранения и генерирования водорода как горючего для кислородно-водородных топливных элементов //Вестник Московского авиационного института. 2010. Т. 17. № 4. С. 106-116.

  4. Farmakovskaya A.A., Popov V.V., Sevruk S.D., Tumanov B.I., Udaltsov V.G. Oxygen-aluminum fuel cells and most practical fields of their applications, proc. Of ASME 2003 1st International Conference on Fuel Cell Science, Engineering and Technology, paper No. FUELCELL2003-1730, 2003, 273-277 pp.

  5. Farmakovskaya A.A., Klochkova L.L., Kulakov E.B., Latyshev L.A., Popov V.V., Sevruk S.D. Oxygen-Aluminum Fuel cells for ground and space applications, proc. of 33rd Intersociety Energy Conversion Engineering Conference, Colorado Springs, Colorado, August 2-6, 1998, Book of Abstracts, 138 p.

  6. Перченок А.В. Исследование процессов в кислородно-алюминиевых химических источниках тока и системах энергетических установок, рассчитанных на длительную работу: Дисс. канд. техн. наук; 05.14.08. — М.: МАИ, 1996. С. 153.

  7. Окорокова Н.С., Пушкин К.В., Севрук С.Д., Фармаковская А.А. Влияние состава алюминиевого анодагидронного источника тока на эффективность его работы в режиме генератора водорода // Вестник Московского авиационного института. 2011. Т. 18. № 3. С. 65-72.

  8. Окорокова Н.С., Пушкин К.В., Севрук С.Д., Фармаковская А.А. Баланс энергии и КПД воздушно-алюминиевых химических источников тока для авиационной и космической техники // Вестник Московского авиационного института. 2013. Т. 20. № 3. С. 104-109.

  9. Окорокова Н.С., Пушкин К.В., Севрук С.Д., Фармаковская А.А. Моделирование физико-химических процессов, протекающих при работе химических источников тока с алюминиевым анодом // Вестник Московского авиационного института. 2012. Т. 19. № 5. С. 65-71

  10. Окорокова Н.С. Разработка оптимальных композиций рабочих тел для энергетических установок на базе химических источников тока с алюминиевым анодом: Дисс. канд. техн. наук; 05.14.08. — М.: МАИ, 2012. С. 153.

  11. Жук А.З., Илюхина А.В., Пушкин К.В., Севрук С.Д., Фармаковскакя А.А. Исследование влияния добавок органических ингибиторов щелочной коррозии алюминия на характеристики воздушно-алюминиевого электрохимического генератора // Труды МАИ, 2014, вып. № 69, http://www.mai.ru/science/trudy/published.php?ID=43313

  12. Окорокова Н.С., Пушкин К.В., Севрук С.Д., Фармаковская А.А. Исследование путей повышения энергетических характеристик и функциональных возможностей энергоустановок на базе воздушно-алюминиевых химических источников тока // Труды МАИ, 2015, № 80. http://www.mai.ru/science/trudy/published.php?ID=56929

  13. Кароник В.В., Клочкова Л.Л., Кулаков Е.Б., Севрук С.Д., Фармаковская А.А. Процессы на алюминиевом аноде в щелочном электролите при активировании и ингибировании его поверхности // Электродные процессы в новых источниках тока. Сб. научн. тр. МЭИ № 169. М.: МЭИ, 1988. С. 28-33.

  14. Клочкова Л.Л., Кулаков Е.Б., Севрук С.Д., Фармаковская А.А. Кислородно-алюминиевый элемент с щелочным электролитом и улучшенными параметрами и характеристиками // Тезисы докладов II Всесоюзной конференции «Электрохимическая энергетика». — М., 1984. С. 122-123.

  15. Окорокова Н.С., Пушкин К.В. Управляемый генератор водорода на базе гидронного химического источника тока // Электронный журнал «Труды МАИ». 2012. Вып. 51. http://www.mai.ru/science/trudy/published.php?ID=29175

  16. Кравченко Л.Л., Окорокова Н.С., Пушкин К.В., Севрук С.Д., Фармаковская А.А. Влияние свойств катода гидронного источника тока с алюминиевым анодом на эффективность его работы в режиме генератора водорода // Вестник Московского авиационного института. 2011. Т. 18. № 3. С. 74-81.

  17. Окорокова Н.С., Пушкин К.В., Севрук С.Д., Фармаковская А.А. Оптимальный модульный типоразмерный ряд энергоустановок с алюминием в качестве энергоносителя // Вестник Московского авиационного института. 2014. Т. 21. № 5. С. 78-85.

  18. Окорокова Н.С., Пушкин К.В., Севрук С.Д., Фармаковская А.А. Комбинированный источник тока //Патент на полезную модель № 105528, приоритет 24.12.2010.. Бюл. № 16, 10.06.2011.

  19. Окорокова Н.С., Пушкин К.В., Севрук С.Д., Фармаковская А.А. Комбинированный источник тока с параллельным подключением батарей // Патент на полезную модель № 116275, приоритет 07.12.2011. Бюл. № 14, 20.05.2012.

  20. Pushkin K.V. Controlled hydrogen generator for independent power plants based on oxygen-hydrogen fuel cells, proc. of 9th Pegasus-AIAA Student Conference, Milano, 3-5 April, 2013; http://www.pegasus-europe.org/AIAA_Pegasus/Papers/MAI_Pushkin.pdf

  21. Pushkin K.V. Controlled hydrogen generator and additional source of electrical current for independent oxygen-hydrogen power plants, proc. of 29th Congress of the International Council of the Aeronautical Sciences (ICAS), September 7-12, 2014, Saint-Petersburg, Russia; http://www.icas.org/ I C A S _ A R C H I V E / I C A S 2 0 1 4 / d a t a / p a p e r s /2014_0558_paper.pdf

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2020