кандидат технических наук;
candidate of technical sciences;
В данной работе рассматривается геометрическое моделирование и его программное обеспечение для оценки эффективности размещения солнечных батарей на космических летательных аппаратах и солнечных концентраторов на земле. В статье описана как физическая, так и математическая постановка задачи оценки энергоэффективности солнечных батарей с учетом их затенения как друг другом, так и другими элементами космической станции. Показано, что известные методы механизации и автоматизации таких расчетов ориентированы на объекты сравнительно простых геометрических форм (какими являются здания) и не работают для объектов сложной и разнообразной геометрической формы, характерной как для самих космических летательных аппаратов, так и их солнечных батарей. Поэтому для решения поставленной задачи выбрана рецепторная (воксельная) геометрическая модель, дискретизирующая расчетное пространство. Уникальность рецепторной модели в том, что сравнение значений кодов рецепторов позволяет легко определять пересечение объектов. Описана разработанная рецепторная геометрическая модель оценки эффективной площади солнечных батарей с учетом их затенения при освещенности объекта (например, космического летательного аппарата) потоком солнечной энергии с заданного направления. Существенным отличием разработанной рецепторной геометрической модели от классической является то, что она является многозначной, т.е. использует не 2-значный код (0 и 1), а 4-значный код (0, 1, 2 и 3). Показана программная реализация описанной геометрической модели языке С# и разработанная для этой задачи графическая оболочка, позволяющая увидеть численное значение полученных результатов. Приведены примеры ее реализации при решении практических задач. Показаны результаты верификации описанной рецепторной геометрической модели. Все это позволяет говорить об эффективности использования рецепторных геометрических моделей как в единичных расчетах, так и для создания соответствующего алгоритмического, математического и программного обеспечения для соответствующих САПР.
Geometric simulation and its software for estimating the efficiency of deployment of solar panels on spacecraft and solar concentrators on the ground are considered in this work. Both the physical and mathematical set up of the problem for estimating the energy efficiency of solar panels, taking into account their shading both by each other and by other elements of a space station has been described in this paper. It has been shown that the known methods for mechanization and automation of such calculations are focused on objects of relatively simple geometric shapes (such as buildings), and are inefficient for objects of complex and diverse geometric shape, characteristic both for spacecraft themselves and their solar panels. Therefore, to solve this problem, a receptor (voxel) geometric model digitizing the computational space has been chosen. The receptor model’s uniqueness is that comparing the values of receptor codes allows easy determine the intersection of objects. Has been described a developed receptor geometric model for estimating the effective area of solar panels, taking into account their shading when the object (for example, a spacecraft) is illuminated by a flow of solar energy from a given direction. The essential difference between the developed receptor geometric model and the classical one is that the former is multiform, i.e. uses not the 2-digit code (0 and 1), but the 4-digit one (0, 1, 2 and 3). Has been demonstrated a software implementation of the described geometric model in C#, and a graphical shell developed for this problem, allowing see the obtained results’ numerical values. Have been provided examples of its implementation in solving of practical problems. The results of verification for the described receptor geometric model have been demonstrated. All this allows speak about efficiency of using receptor geometric models both in singular computation calculations and for creating the appropriate algorithmic, mathematical support and software for the corresponding CAD systems.