ПАО «Сатурн» с 1986 года разрабатывает и производит аккумуляторные батареи никель-водородной электрохимической системы. За этот период батареями оснащено более 100 космических аппаратов, изготовлено более чем 250 аккумуляторных батарей.
Предприятие является участником большинства российских космических программ и ряда зарубежных. К числу наиболее известных относятся: «Ресурс-ДК», «Экран», «Электро-Л», «Фобос-Грунт», «ГЛОНАСС», «Спектр-Р», серия аппаратов «Экспресс», серия аппаратов «Ямал», «SESAT», «Интербол-1,2» и другие. Аккумуляторные батареи поставляются фирмам Германии, Франции, Китая, Казахстана.
|
Тип АБ
|
Напряжение, В
|
Емкость, А·ч
|
Масса, кг
|
Удельная энергия, Вт·ч/кг
|
Тип орбиты
|
Тип охлаждения
|
Элементы управления
|
|
19НВ-25
|
24
|
27
|
14
|
46
|
НОО
|
Контактный
|
СД, ТС, БД
|
|
28НВ-40
|
35
|
45
|
27,5
|
51
|
НОО, ГСО
|
Радиационный
|
АДД, ТС, БД, ЭО
|
|
18НВ-50
|
22
|
55
|
26
|
48
|
–
|
ТСО
|
СД, АДД, ТС, БД
|
|
20НВ-35
|
25
|
30
|
14,8
|
51
|
НОО
|
Жидкостный
|
УКЗА, ДТ
|
|
28НВ-50
|
35
|
53
|
37
|
50
|
ВКО
|
Газовый
|
АДД, ТС, БД
|
|
28НВ-70
|
35
|
72
|
48,5
|
52
|
ГСО
|
Жидкостный
|
СД, АДД, ТС, БД
|
|
28НВ-70Р
|
35
|
72
|
54
|
46
|
НОО
|
Жидкостный
|
СД, АДД, ТС,БД
|
|
30НВ-70
|
37
|
72
|
55
|
49
|
ВЭО
|
ТСО
|
СД, АДД, ТС,БД
|
|
30НВ-70А
|
37
|
72
|
65
|
42
|
НОО
|
ТСО
|
АДД, ТС,БД
|
|
40НВ-70
|
50
|
72
|
72
|
50
|
ГСО
|
Жидкостный
|
СД, АДД, ТС, КЗОД, БД
|
|
40НВ-70
|
50
|
72
|
73
|
49
|
ВЭО
|
Жидкостный
|
СД, АДД, ТС, БД, R
|
|
18НВ-80
|
22
|
80
|
34
|
53
|
ГСО
|
Радиационный
|
АДД, ТС, БД, ЭО, R
|
|
17НВ-90
|
21
|
90
|
48
|
40
|
НОО
|
Радиационный
|
АДД, ТС, БД
|
|
27НВ-110
|
32
|
105
|
70,7
|
48
|
ГСО
|
Радиационный
|
АДД, Т, БД, ЭО
|
|
40НВ-35
|
49
|
33
|
28,5
|
57
|
ГСО
|
Радиационный
|
АДД, ТС, БД, ЭО, R
|
|
34НВ-50
|
47
|
47
|
35
|
58
|
ВЭО
|
Радиационный
|
ЭО, АДД, ТС, БД
|
|
27НВ-100
|
32
|
95
|
68
|
45
|
ГСО
|
Радиационный
|
ЭО, АДД, Т, БД
|
|
30НВ-100
|
36
|
95
|
75
|
46
|
ГСО
|
Радиационный
|
ЭО, АДД, Т, БД
|
|
18НВ-70
|
29,4
|
84
|
34,6
|
55
|
НОО
|
ТСО
|
ЭО, АДД, Т, БД
|
|
26НВ-100
|
39,5
|
112,5
|
69,6
|
55
|
НОО
|
ТСО
|
ЭО, АДД, Т, БД
|
|
17НВ-48
|
28,6
|
58
|
27,1
|
49
|
НОО
|
ТСО
|
ЭО, АДД, Т, БД
|
|
17НВ-95
|
28,6
|
105
|
49,8
|
48
|
НОО
|
АСТР
|
АДД, Т, БД
|
|
60НВ-40
|
100
|
41
|
50,4
|
59
|
ВЭО
|
ТСО
|
АДД, Т, БД, R
|
|
18НВ-120К
|
29,4
|
110
|
48
|
52
|
ГСО
|
АСТР
|
ЭО, АДД, Т, БД, R
|
Менеджмент АБ
Основная функция алгоритма управления аккумуляторными батареями – обеспечение максимальной степени заряженности перед началом разряда в тени при минимальном перезаряде, в частности при условии соблюдения заданного суточного теплового баланса. Для обеспечения оптимального управления используются показания:
- аналоговых датчиков давления;
- контактных сигнализаторов давления дискретного типа (в качестве резервных);
- термометров сопротивления;
- поэлементного напряжения НВА.
В некоторых космических аппаратах предусмотрен переход на подзаряд АБ малым током после достижения при заряде штатным током давления в управляющих НВА, соответствующего пороговым значениям при данной температуре. Пороговые установки давления могут корректироваться после проведения тестовых циклов.
Кроме того, менеджмент АБ допускает проведение восстановительных циклов (при необходимости), для чего в состав некоторых АБ включены разрядные сопротивления.
Для уменьшения кабельной сети КА некоторые аккумуляторные батареи могут иметь встроенные блоки первичной обработки информации о состоянии АБ.
Обеспечение надежности АБ
Надежность аккумуляторных батарей обеспечивается резервированием:
- НВА (с помощью байпасных диодов или короткозамыкателей одноразового действия);
- контактных сигнализаторов давления, аналоговых датчиков давления и термометров сопротивления;
- электропроводки..
Таким образом, отказ любого элемента не приводит к отказу аккумуляторных батарей, что подтверждается многолетним опытом эксплуатации. Их надежность обеспечивается также всеобъемлющей квалификацией (в том числе ресурсными испытаниями) и тщательным контролем при изготовлении.
Механический интерфейс
Во всех разработках (кроме аккумуляторной батареи с газовым охлаждением – 28НВ-45 и 28НВ-50) корпус батареи моноблочный. Это обеспечивает его высокую прочность и позволяет крепить батарею в нескольких точках по периметру, а не по всей поверхности днища корпуса.
В случае, когда НВА крепятся в индивидуальных теплосъемных гильзах, силовую нагрузку несет теплосъемное основание, к которому крепятся гильзы. Таким образом, моноблочная конструкция отличается от гильзовой тем, что может быть использована в качестве силового элемента конструкции КА.
В то же время, если режимы эксплуатации теплонапряжены и возникает необходимость увеличения площади аккумуляторной батареи, возможно создание аккумуляторной батареи гильзового типа, в которой НВА в индивидуальных теплосъемных гильзах рассредоточенно компонуются на теплосъемное основание КА требуемой площади.
Блок электродов, состоящий из набора электрохимических групп, зажимается между двумя металлическими мостиками.
Расположение блока электродов в корпусе НВА определяется схемой теплосъема в аккумуляторной батарее.
Корпус НВА выполнен из сплава ЭП-915. Необходимый запас прочности корпуса выбирается из условий обеспечения требуемого количества циклов нагружения. Для обеспечения надежности расчет ведется на тройной запас по циклам.
Основные технические характеристики никель-водородных аккумуляторов
|
Тип НВА
|
Номинальная емкость, А·ч
|
Удельная энергия, Вт·ч/кг
|
Использование в АБ
|
Использование в КА
|
НВ-25
|
27
|
50
|
19НВ-25
|
Гонец
|
|
НВ-35
|
30
|
65
|
40НВ-35
|
Луч-5
|
|
НВ-40
|
45
|
75
|
28НВ-40
|
Монитор, Диалог
|
|
НВ-40Л
|
41
|
75
|
60НВ-40
|
Луч-5А
|
|
НВ-45Л
|
56
|
84
|
34НВ-50
|
Глонасс
|
|
НВ-50
|
54
|
66
|
28НВ-50
|
Глонасс
|
|
НВ-55
|
63
|
70
|
18НВ-50
|
Фобос-Грунт
|
|
НВ-70К
|
72
|
75
|
40НВ-70
|
SESAT, Экспресс-АМ
|
|
НВ-70И
|
72
|
75
|
28НВ-70,
28НВ-70Р,
28НВ-70П, 30НВ-70,
30НВ-70А
|
Экспресс-А, Ресурс-ДК, Аркон-2
|
|
НВ-80
|
89
|
77
|
18НВ-80
|
KazSat
|
|
НВ-90
|
90
|
80
|
17НВ-90
|
БелКА
|
|
НВ-95М
|
102
|
86
|
17НВ-95
|
TIPS
|
|
НВ-110
|
105
|
70
|
27НВ-110
|
APSTAR-VI
|
|
НВ-120К
|
115
|
72
|
18НВ-120К
|
KazSat-2
|
|
НВ-120
|
130
|
80
|
18НВ-100
|
Ямал-200
|
|
НВ-140
|
161
|
90
|
18НВ-120
|
Ямал-300
|
Окисно-никелевый электрод (ОНЭ) электрохимически пропитан на волоконной никелевой основе.
Структура ОНЭ обеспечивает:
- разряд токами до 2С;
- практически неограниченный срок службы;
- пренебрежимо малая коррозия;
- после приработочных циклов набухания ОНЭ не наблюдается.
Водородный электрод (ВЭ) гидрофобизированный, с Pt-Pd катализатором, на никелевой металлокерамической основе.
Мощность ВЭ обеспечивает:
- замкнутый кислородный цикл при концентрации О2 менее 1 %;
- замкнутый водородный цикл при требуемых перенапряжениях.
Сепаратор – асбестовая матрица.
Газовый экран полипропиленовый.
