一种单向输电线的制作方法

本发明是太空技术领域，涉及一种输电线，只需要一根导线就能够完成输电任务。

背景技术：

太空转缆系统一般是依靠太阳能帆板取得电力，太阳能帆板不能够承受离心加速度，只能够安装在质心处的中心站内。而配重处需要电力，因此需要从中心站向配重输电。

目前的输电线都是双回路的，一个回路的电流流向用电设备，另外一个回路从用电设备返回，构成完整的回路。地面高压线是单回路，但是实际上利用大地作为另外一个回路。地面高压输电可达数十万伏以上。

在太空中，由于电离层环境的电导率高，容易发生电气击穿事件，因此输电电压难以超过2万伏。太空转缆系统的缆绳，包括变径绳、主绳、多股绳等，力求减轻质量，尤其是外端。外端质量每增加1kg，则整体质量需要增加2-10kg。目前的输电线的容纳电流都不高，2.5mm^2的导线只能够通过20a的电流，使得输送功率受限。

太空转缆系统在执行任务时，配重有可能需要内外移，要保证内外移的时候还能够保证接受电能。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本技术采用的是单回路输电线，代替双回路输电线，节省一个回路，减少缆绳和整体的质量。同时配重处可以采用一个卷筒、电刷，配重在移动的过程中，依然能够通过电刷来得到电能。

一种输电线，用于太空转缆系统的中心站与配重（2）之间输电，中心站与配重之间有多股绳（3）连接，输电线（5）是单回路，一端有电子产生装置，另一端有电子枪（8）；电子产生装置产生电子，导入输电线，经另外一端的电子枪喷射入太空，从而形成电流。

作为对输电线的改进，输电线（5）嵌套在多股绳之内；输电线的导电材料在最内层，导电材料之外是绝缘层，绝缘层之外是多股绳（3）层。

作为对输电线的改进，导电材料是铝绞线。

作为对输电线的改进，多股绳（3）最外层是一层金属箔片，利用金属箔片作为输电线。

作为对输电线的改进，金属箔片厚度小于0.01mm，输电电压在8万伏以上，金属箔片是铝箔或者银箔。

作为对输电线的改进，输电线（5）的外端有变流器（10），输电线（5）、变流器、电子产生装置或电子枪（8），是串联的。

作为对输电线的改进，在太空转缆系统中，电推进器（7）在内端，靠近质心（1）；电子枪（8）在外端，远离质心（1）。

作为对输电线的改进，输电线（5）外端有电池（6）或超级电容（6），输电线向电池（6）或超级电容（6）供电。

作为对输电线的改进，输电线（5）是分裂导线，有至少四股，每隔一定距离有一个间隔棒；所述电子产生装置是电推进器（7）。

作为对输电线的改进，输电线（5）两端都有电推进器（7）。

附图说明

图1，单向输电线的示意图。

附图标记

1，中心站。2，配重。3，多股绳。4，自转方向。5，输电线。6，电池或超级电容。7，电推进器。8，电子枪。10，变流器。

有益效果

输电线可以嵌套在多股绳的内部，利用多股绳作为一部分绝缘层，节省橡胶绝缘层的厚度。同时可以利用多股绳来支撑输电线的离心力，电缆长度可以很长，甚至达到50-100km。

对于高轨的太空转缆系统，外层的金属箔片可以输电，同时起到保护作用，充分利用资源。并且输电电压极高，线损非常低。

利用单向输电线，能够节省数百到数千kg的质量，这个对于太空设备而言是非常珍贵的。利用单向输电线输送电力，电力只需要走一个回路，电力损耗能够从30%左右降低到10%左右。如果是在5000km以上高轨，则电力损耗可以降低到3%以下。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

实施例一

如图1，太空转缆系统的一种单向输电线，只有1根输电线，构成单回路。输电线绕中心站1转动。输电线的近中心站1的一端（内端）有电推进器7，远离中心站的一端（外端）有电子枪8。电推进器7产生电子，导入输电线，经另外一端的电子枪8喷射入太空，从而形成单向电流；输电线有绝缘层。

电推进器7主要包括离子发动机、霍尔推进器两种，是一种电力驱动的太空推进装置，由分离装置、离子喷射装置、电子枪8（中和器）组成，分离装置将原子分解为离子与电子，两者分别由离子加速装置、电子枪发射入太空。电推进器7可以采用nasa的x3离子推进器,在本发明里电推进器作用不是产生推力，而是产生电子流。本实施例里，电推进器的电子枪没有得到利用，而是用电缆另外一端的电子枪。

电推进器7重20kg，能够产生10a的电流，电子枪8重3kg。输电线使用铝绞线，铝绞线的半径是0.75mm，电线长40km，质量是200kg。绝缘层厚度是1mm，重量是380kg。输电线总计是580kg。

单根铝绞线在最内层，之外是硅橡胶，硅橡胶作为绝缘层。硅橡胶之外是多股绳3层，最外层是聚酰亚胺防晒层。太空转缆系统一边公转，一边自转，自转方向4是逆时针，产生很大的离心力。输电线利用多股绳3来承受离心力。

实施例二

单向输电线的外端有变流器10，单向输电线先接通变流器，再接通电子产生装置或电子枪8。

所谓变流器10，又称变频器，是一种改变电流的电压、频率、相位的设备，具有开关、功率合成、功率分流、调频、调压的功能。本实施例里采用江苏林洋能源股份有限公司的ksc600储能型双向变流器。

电缆输送直流电，输电电压在是20000v，经过变流器10，电压降低为200v，供给配重2处的设备使用。

实施例三

单向输电线外端有锂电池6或者超级电容6。输电线持续地向锂电池6或者超级电容6输入100kw的电力，在配重2处的负荷工作时，锂电池或者超级电容向负荷提供1000kw的电力。

实施例四

单向输电线是分裂导线，有至少4股，输电电压是20000v。每隔500米有一个间隔棒。间隔棒是高压输电常用的设备，用于分割各股。在有限的输电电压下，增加多股可以增加输电能力，又保证每股的发热不至于过大。多股绳3往往是由多根平行的绳子组成，每股导线正好在一根绳子的中间。

实施例五

单向输电线两端都有电推进器7，使得输电线可以方便互换电流方向。

实施例六

多股绳3最外层是一层金属箔片，利用金属箔片输电。金属箔片厚度是0.003mm，输电电压是50万伏，优选为银箔。外端有变流器10，把输电线的电压降低，供配重2处的设备使用。单向输电线、变流器、电子枪8，是串联的。

银箔与多股绳3之间用粘合剂粘合在一起。银箔起到输电的作用，同时起到遮阳、保护层的作用，保护多股绳3免受太阳光照射。这种非常适合于轨道高度大于5000km的太空转缆系统，此处的电离层、地磁几乎可以忽略不计，也不会产生击穿问题，输电电压可以极高。