Загрузка ...Изотопные ТЭГ — RTG
Первый изотопный ТЭГ RTG-1 мощностью 1 вг (эл.) предназначен для океанографических исследований и отличается надежной защитой. В центре цилиндрической топливной камеры размещен изотоп Sr мощностью 44 вт (т). Капсула окружена тепловой изоляцией, за исключением верхнего конца, к которому прижимается термобатарея прямоугольной конфигурации. Вся эта система окружена обедненной урановой защитой и заключена в герметичный сосуд диаметром 23,3 см, выдерживающий большое давление. ТЭГ RTG-1 вырабатавает напряжение 18 в при разности температур на термоэлементах 155°. Вес установки 142,8 кГ, срок службы — 5 лет.
ТЭГ RTG-2 отличается съемной защитой и также предназначен для океанографических исследований. Конструкция топливного блока аналогична RTG-1, но защита используется только для поверхностного применения установки, хранения на корабле или эксплуатации на мелководье. В этом случае съемная защита может быть использована многократно, что экономически выгодно. В этом ТЭГ защита изготовлена из свинца и сконструирована так, что она не освобождается до тех пор, пока установка не будет находиться в безопасности под водой. ТЭГ RTG-2 вырабатывает мощность 2 вт (эл.) и напряжение 18 в при перепаде температур 155°. Топливом в нем также является 90Sr мощностью 44 вг(т.). Диаметр корпуса установлен без защиты 8,9 см и вес 27,67 кГ. Защита весит 312,9 кГ. Срок службы — 5 лет.
ТЭГ RTG-3 сконструирован устойчивым к ударам, легким, со сроком службы 20 лет применительно к океанографическим исследованиям. Топливная капсула с 238Ри мощностью 33 вт (т.) размещена в центре установки, а к нижней части ее прижата термобатарея. Выбранный изотоп не требует защиты, что позволило сократить вес ТЭГ до 4,38 кГ. Установка вырабатывает мощность 1 вт (эл.) напряжением 10 в при разности температур на термоэлементах 155°. Диаметр корпуса-9, а длина—6,09 см.
ТЭГ RTG-4 разработан стойким к ударной нагрузке, с большим ускорением и предназначен для применения в ракетной технике в воздухе и в воде. Устройство его аналогично RTG-1, но для обеспечения его сохранности при работе применено внутреннее крепление фланца и закругление носовой части, что ослабляет нагрузки при ударе. Важным фактором в сохранности является прочность урановой защиты. Установка при разности температур на термоэлементах 144° вырабатывает мощность 0,3 вт (эл.) и весит 108,7 кГ. Топливом в нем является eoSr мощностью 23 вт (т.). Диаметр установки 20,32, длина 22,5 см.
В 1967 г. был изготовлен изотопный ТЭГ URIPS-P1, предназначенный для непрерывной подзарядки никель-кадмиевой аккумуляторной батареи, приведения в действие берегового светящегося знака, туманного горна и автоматического привода, который заменяет поврежденные лампы в светящемся знаке, а также для питания двух акустических маяков и радиотелеметрических курсоуказателей. Устройство этого ТЭГ представляет собой цилиндрический корпус диаметром 34,6 и высотой 49,96 см, в центре которого размещена топливная капсула со 90Sr мощностью 46 вт (т.). Капсула со всех сторон окружена тепловой изоляцией, а сверху в ней прижата термобатарея. Все это устройство окружено биологической защитой. В верхней части цилиндра размещено устройство для стабилизации энергии. ГЭГ вырабатывал мощность 1 вт (эл.) при напряжении 24 в. Вес установки с урановой защитой составлял 362,8 кГ.
Интересный радиоизотопный обогревательный аппарат для водолазных костюмов разрабатывается в США. Аппарат весит около 16 кГ, имеет размеры 15х20х35 см и срок службы около двух лет. В нем использованы изотопы 170Ти или 171Ти, помещенные в защитный пакет и вырабатывающие мощность 400 вт (т.). Это тепло используется для подогрева воды в замкнутом контуре до 43 °С, а также для работы термобатареи мощностью 5 вт (эл.). Выработанная ею электрическая энергия используется для работы насоса, обеспечивающего циркуляцию подогретой воды в гидрокостюме, а также для питания ксеноновой лампы, загорающейся с интервалом около 1 сек.
Для спутника Земли в США разработан проект изотопного ТЭГ мощностью порядка 250 вт (эл.). По проекту этот ТЭГ располагается в хвостовой части спутника и представляет собой цилиндр длиной 82 и диаметром 93 см, в центре которого расположено 10 трубчатых капсул с топливом в виде 90Sr или 238Ри. Топливный блок имеет вид многогранника, к которому прижимаются 20 термобатарей с общим числом термоэлементов 320. Материалом термоэлементов в них является сплав Ge-Si р- и я-типов, что позволяет использовать высокую температуру горячего спая. Установка рассчитана на 5 лет работы. В начале работы топливная капсула выделяет мощность 7130 вт (т.), что позволяет получить температуру горячего спая термобатареи около 990°С, а холодного около 410°С. Большой перепад температур обеспечивает мощность установки в начале работы 364 вт (эл.) при напряжении 28 в и к. п. д. 5,1%.
К. п. д. термобатареи при этом составляет 6,16%. Согласно расчетам, в конце срока службы мощность топливной капсулы должна снизиться до 6317 вг(т.), что обеспечит температуру горячего спая 925° С, а холодного 390° С. При этом мощность составит 277 вг(эл.), к. п. д. установки 4,33%, а к. п. д. термобатареи 5,32%. Очевидно, что применение в столь широком интервале температур каскадных термобатарей, например из GeSi—РЬТе, позволит увеличить к. п. д. термобатареи до 8—10%. Это существенно повысит энергетические характеристики данной установки, т. е. проект имеет существенный запас по мощности.
Раздельное применение термобатарей из сплава Ge—Si и РЬТе в изотопных ТЭГ большой мощности рассмотрено в работе. Эти ТЭГ имеют одну конструктивную схему: топливо Sr размещено в цилиндрических капсулах, уложенных в трубе, к которой прижимаются четыре диаметрально противоположные термобатареи. Остальное пространство вокруг трубы заполнено тепловой изоляцией. С холодной стороны на термоэлементы надето кольцо с ребрами-излучателями. Рассмотрены ТЭГ мощностью 50, 150 и 250 вг (эл.), причем перепад температур на устройствах из РЬТе составляет 525° С на горячем спае и 227° С на холодном, а на устройствах из Ge—Si 927 и 177° С соответственно. Это приводит к тому, что к. п. д. термобатареи из РЬТе равен 5,6%, а из сплава Ge—Si 8,6%.
Дата публикации: 14.05.2012
Стеклянные перегородки в стиле лофт: красота и строгость
Характеристики и варианты применения квадрокоптера Autel Robotics Evo Max 4T
