Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Орбитальные солнечные электростанции как перспективный путь решения энергетических и экологических проблем

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Южно-Уральский государственный университет»

Факультет «Архитектурно-Строительный»

Кафедра «Теплогазоснабжение и вентиляция»

Орбитальные солнечные электростанции как перспективный путь решения энергетических и экологических проблем.

КУРСОВАЯ РАБОТА.

по дисциплине «Основы научных исследований»

Проверил,

_______________О. А. Кутепова

_______________________2012 г.

Автор работы

Студент группы АС-194

________________М. С. Бондарь

_______________________2012 г.

Работа защищена

С оценкой (прописью, цифрой)

_______________________2012 г.

Челябинск 2012

Содержание

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………3

Оценка Названия статьи……………………………………………………..4
Выявление темы данной статьи…………………………………………….4
Научное направление исследования………………………………………..4
Научная проблема……………………………………………………………5
Объект исследования, его среда и параметры……………………………..5
Предмет исследования………………………………………………………7
Актуальность данной статьи………………………………………………..7
Теоретические и методологические основы статьи……………………….7
Теоретическая и практическая значимость работы……………………….8
Аннотация…………………………………………………………………...9

ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………………....10

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ………………………...………………………………11

Введение

Темой данной статьи является – «Перспективы разработки космических орбитальных солнечных электростанций (КСЭС). Выявление проблем, стоящих на пути создания КСЭС и методов их решения»

Тема данной работы является очень актуальной в нынешнее время в связи с нарастающими проблемами современной энергетики. Они обусловлены постепенным истощением дешевых запасов органического топлива, негативным воздействием на окружающую среду, возрастающими рисками техногенных катастроф, связанными с эксплуатацией объектов ядерной промышленности. Требуется поиск альтернативных способов энергосбережения человечества. Один из наиболее перспективных путей решения этих проблем – расширение использования экологически чистых возобновляемых источников энергии, в частности солнечной энергии, ресурсы которой практически не ограничены.¹ Работы в области создания орбитальных солнечных электростанций активно проводятся за рубежом в ведущих научно-исследовательских центрах и фирмах НАСА, а так же в космических агентствах Японии и стран Европы.² Данная тема так же имеет высокую практическую значимость, а освоение нового мирового рынка «космического электричества» принесет наивысшую прибыль первым его участникам.

Целью данной курсовой работы является анализ статьи «Орбитальные солнечные электростанции как перспективный путь решения энергетических и экологических проблем». Выявление актуальности статьи, основных проблем и их путей решения.

Основными задачами исследования являются: выявление научной проблемы, актуальности данной статьи, определение теоретических и методологических основ работы, а так же установление теоретической и практической значимости.

Объектом исследования является выбранная мной статья.

Предметом исследования являются пункты статьи. Краткая история разработки проектов КСЭС. Отечественные разработки в области КСЭС

При написании данной работы я пользовался следующими методами научного исследования:

Анализ – разделение объекта на составные части с целью их

самостоятельного изучения

Обобщение – процесс установления общих свойств и признаков предметов.³

Оценка Названия статьи

Название статьи полностью отражает основную идею текста. Затрагивает проблему, поднимаемую в статье, а именно решение энергетических и экологических проблем.

Авторы статьи, Райкунов Г.Г. , Мельников В.М. , Чеботарев А.С. , Гусевский В.И. , доктора техн. наук, Харлов Б.Н. , канд. техн. наук, значительное внимание уделяют отечественным разработкам в области КСЭС, затрагивают основные недостатки и преимущества. В связи с этим в названии статьи, по моему мнению, стоило затронуть и эту немаловажную тему. Тогда название получится слишком громоздким, что не желательно.

В итоге своих рассуждений я пришел к выводу, что статья не нуждается в

видоизменении.

Выявление темы данной статьи

Тема статьи — это основной замысел, который хочет донести до нас автор.⁴

Прочитав и проанализировав текст, я пришел к выводу, что темой данной статьи является – «Перспективы разработки космических орбитальных солнечных электростанций (КСЭС). Выявление проблем, стоящих на пути создания КСЭС и методов их решения»

В свою очередь эту тему можно разделить на две подтемы :

Зарубежные разработки в области КСЭС
Отечественные разработки в области КСЭС

Научное направление исследования

Проводя анализ статьи, легко заметить, что в статье затрагивается как наука (способ передачи энергии с орбиты на землю, расчет КПД станции), так и производство проекта КСЭС (произведение, доставка на орбиту и сборка конструкций)

Таким образом, научным направлением данной статьи является; научно-исследовательская и опытно-конструкторская разработка (НИОКР) — здесь соединяется наука с производством, тем самым обеспечивая как научные, так и технические и инженерные проработки данного проекта. Иногда полученные результаты могут привести к научно-технической революции.⁵

Научная проблема.

Проблема – вопрос или целостный комплекс вопросов, возникающий в ходе познания.

Проблема, поднимаемая в тексте, является комплексно научной (взаимосвязь научно-исследовательских тем из различных областей науки, направленных на решение важнейшей задачи).⁶

Основная проблема, поднимаемая в тексте, это проблема истощения дешевых запасов органического топлива и негативное воздействие наземной энергетики на окружающую среду. Решение этой проблемы авторы статьи видят в расширенном использовании экологически чистых возобновляемых источников энергии, в частности солнечной энергии, а следовательно и создании КСЭС.

При разработке проектов КСЭС был выявлен комплекс следующих проблем по их созданию:

Доставка тяжелых конструкций на орбиту;
Монтаж многокилометровых конструкций в космосе;
Обеспечение передачи энергии от фотопреобразователей к СВЧ-преобразователю по тоководам;
Увеличение КПД фотопреобразователей;
Охлаждение мощных электронных СВЧ-преобразователей в безвоздушном пространстве;
Точной фокусировки СВЧ-излучателя на наземную ректенну.

Объект исследования, его среда и параметры

Объект исследования – процесс или явление, порождающее проблемную ситуацию и избранное для изучения.

В данной статье объектом исследования является орбитальная электростанция.

Средой являются различные научно-исследовательские центры, космические агентства, корпорации и фирмы, занимающиеся разработкой и созданием КСЭС.

Параметры (показатели) – количественные свойства объекта исследования.

Показатель - обобщенная характеристика свойств объекта или процесса. Показатель выступает методологическим инструментом, обеспечивающим возможность проверки теоретических положений с помощью эмпирических данных. ⁷

Различают:
- качественные показатели, фиксирующие наличие или отсутствие определенного свойства;
- количественные показатели, фиксирующие меру выраженности, развития определенного свойства. ⁸

Рассмотрим объект по следующим параметрам:

цели организации;
совокупность ресурсов;
различие между наземной солнечной электростанцией;
экономическая окупаемость.

Целью организации данного объекта является решение проблем энергетики, обусловленные истощением сырья и негативным воздействием на окружающую среду.

Для создания КСЭС требуются большие материальные затраты, финансирование государства, а так же люди, способные делать сложные конструкции в космосе и решать сложные научные, практические задачи.

Различие между наземной и орбитальной солнечной электростанцией очень существенно. Наглядно это можно продемонстрировать на рисунке.

Разница в количестве лучей, попадающих на земную солнечную станцию (слева) и на космическую (справа) существенно отличается.

Следует так же учитывать, что наземная электростанция не может производить электроэнергию ночью и зависит от климатических условий, в то время как орбитальная может производить энергию круглосуточно и без помех внешней среды. Это является преимуществом КСЭС.⁹

Важнейшим параметром и одновременно недостатком является экономическая окупаемость КСЭС. Затраты достигают десятков триллионов долларов США, а время окупаемости больше 20 лет.

Предмет исследования.

Предмет исследования – это все то, что находится в границах объекта исследования в определенном аспекте рассмотрения.¹⁰

У объекта в данной статье имеется несколько предметов исследования:

средства сбора солнечной энергии в космическом пространстве (солнечные батареи или тепловой двигатель Стирлинга);
средства передачи энергии на землю (СВЧ или лазер);
средства получения энергии на земле (ректенны).

Актуальность данной статьи.

Данная статья является очень актуальной в нынешнее время в связи с нарастающими проблемами современной энергетики. Они обусловлены постепенным истощением дешевых запасов органического топлива, негативным воздействием на окружающую среду, возрастающими рисками техногенных катастроф, связанными с эксплуатацией объектов ядерной промышленности. Требуется поиск альтернативных способов энергосбережения человечества. Один из наиболее перспективных путей решения этих проблем – расширение использования экологически чистых возобновляемых источников энергии, в частности солнечной энергии, ресурсы которой практически не ограничены. ¹¹

Работы в области создания орбитальных солнечных электростанций активно проводятся за рубежом в ведущих научно-исследовательских центрах и фирмах НАСА, а так же в космических агентствах Японии и стран Европы.¹² Данная тема так же имеет высокую практическую значимость, а освоение нового мирового рынка «космического электричества» принесет наивысшую прибыль первым его участникам.

Теоретические и методологические основы статьи.

Основой статьи является общенаучный подход и метод исследования. Такой метод выступает в качестве своеобразной «промежуточной» методологией между философией и фундаментальными теоретико-методологическими положениями специальных наук.

Характерными чертами общенаучных понятий являются:

«Сплавленность» в их содержании отдельных свойств, признаков, понятий ряда частных наук и философских категорий;
Возможность их формализации, уточнения средствами математической теории, символьной логики.

Из основных эмпирических методов, применяемых в данной статье, можно выделить следующий – мыслительный эксперимент.

Мыслительный эксперимент – это теоретическая модель реальных экспериментальных ситуаций. Ученый оперирует не реальными предметами, а их концептуальными образами.¹³ Этот метод, безусловно, является в статье основным.

Теоретическая и практическая значимость работы.

В данной статье нет теоретической значимости, зато есть очень большая практическая значимость. Значимость создания КСЭС следующая:

Получение огромного количества экологически чистой энергии;
Способность питать энергией межпланетные станции и телескопы;
Большая экономическая выгода от продажи электроэнергии;
Возможен космический туризм¹⁴

Аннотация

Бондарь М. С.

Челябинск: ЮУрГУ, АС-194, 11 страниц, 1 иллюстр., библиогр. список – 12 наименований.

Цель курсовой работы: анализ статьи «Орбитальные солнечные электростанции как перспективный путь решения энергетических и экологических проблем». Выявление актуальности статьи, основных проблем и их путей решения.

Задачи курсовой работы: выявление научной проблемы, актуальности данной статьи, определение теоретических и методологических основ работы, а так же установление теоретической и практической значимости.

Объект исследования: статья «Орбитальные солнечные электростанции как перспективный путь решения энергетических и экологических проблем»

Предмет исследования: пункты статьи. Краткая история разработки проектов КСЭС. Отечественные разработки в области КСЭС.

Заключение

Подводя итог курсовой работе, можно сказать, что я успешно выполнил основную цель своей курсовой работы. А именно проанализировал статью «Орбитальные солнечные электростанции как перспективный путь решения энергетических и экологических проблем» с позиции критериев, которые отражены в оглавлении курсовой работы.

Анализируя статью, я выделил следующие проблемы, стоящие на пути создания КСЭС:

Доставка тяжелых конструкций на орбиту;
Монтаж многокилометровых конструкций в космосе;
Обеспечение передачи энергии от фотопреобразователей к СВЧ-преобразователю по тоководам;
Увеличение КПД фотопреобразователей;
Охлаждение мощных электронных СВЧ-преобразователей в безвоздушном пространстве;
Точной фокусировки СВЧ-излучателя на наземную ректенну.

Автором статьи было найдено решение нескольких проблем, а именно использование бескаркасных крупногабаритных центробежных солнечных батарей.

Российская космонавтика, имея уникальный опыт создания центробежных крупногабаритных космических конструкции, может стать мировым лидером в разработке космических солнечных электростанций. Целесообразно как можно раньше начать проектно-конструкторскую разработку КСЭС для того, чтобы не отсать от других стран.

Список использованной литературы

http://globalteka.ru/news/1-latest-news/92-2009-01-15-10-45-30.html
http://ru.wikipedia.org/wiki
Space-Based Solar Power As an Opportunity for Strategic Security. Phase of Architecture Feasibility Study // Report to the Director. National Security Space Office. October 2009
Кузнецов И. Н. «Основы научных исследований: Учебное пособие для бакалавров», 2013.-284 с
А.Г. Нестеров, В.Д. Камынин «Методические рекомендации для студентов I – III (IV) курсов», 2009-27с.
Спесивцева О.С. Основы научных исследований Краткий курс лекций ЧелГУ, 2003
Андреев Г. И. Основы научной работы и оформление результатов научной деятельности: Учеб. пособие – 2004.
Центробежные бескаркасные крупногабаритные космические конструкции / Г.Г. Райкунов, В.А. Комков, В.М. Мельников, Б.Н. Харлов. М.: Физмалит, 2009.
http://vremya.ru/2009/70/96/227852.html
http://dic.academic.ru
Glaser P. F. Power from the Sun: its future // Science. 1968. Vol. 168. № P. 857-861.
Фортов В. Е., Попель О.С. Энергетика России в современном мире. Долгопрудный: Издательский дом «Интеллект», 2010.

¹ Фортов В. Е., Попель О.С. Энергетика России в современном мире. Долгопрудный: Издательский дом «Интеллект», 2010.

² http://vremya.ru/2009/70/96/227852.html

³ Кузнецов И. Н. «Основы научных исследований: Учебное пособие для бакалавров», 2013.-284 с

⁴ http://slovari.yandex.ru

⁵ http://ru.wikipedia.org

⁶ Кузнецов И. Н. «Основы научных исследований: Учебное пособие для бакалавров», 2013.-284 с

⁷ http://dic.academic.ru

⁸ http://globalteka.ru/news/1-latest-news/92-2009-01-15-10-45-30.html

⁹ http://ru.wikipedia.org/wiki/Орбитальная_энергетическая_система

¹⁰ Спесивцева О.С. Основы научных исследований Краткий курс лекций ЧелГУ, 2003

¹¹ Фортов В. Е., Попель О.С. Энергетика России в современном мире. Долгопрудный: Издательский дом «Интеллект», 2010.

¹²http://vremya.ru/2009/70/96/227852.html

¹³ Кузнецов И. Н. «Основы научных исследований: Учебное пособие для бакалавров», 2013.-284 с

¹⁴ http://ru.wikipedia.org/wiki/Орбитальная_энергетическая_система

Орбитальные солнечные электростанции как перспективный путь решения энергетических и экологических проблем 📙 Курсовая → 🆔 150886