Способ преобразования светового излучения от удаленного объекта и устройство для его осуществления

Способ преобразования светового излучения от удаленного объекта и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Предлагаемое техническое решение относится к области солнечной энергетики и может быть использовано для прямого преобразования солнечной энергии в тепловую или электрическую энергию.

Известны способы преобразования светового излучения от удаленного объекта, основанные на приеме от объекта потока световой энергии параболоцилиндрическим концентратором с последующей подачей концентрированного излучения на преобразователь светового излучения, см., например, пат. №659123, Швейцария, МПК F24J 2/10, 1986 г.; пат. РФ №2222755, F24J 2/14, 2/42, 2004 г.

Устройства для реализации способов содержат желобообразные концентраторы, в области фокальных линий которых располагаются преобразователи светового излучения.

Наиболее близким техническим решением по технической сущности к предлагаемому является способ преобразования светового излучения от удаленного объекта, основанный на приеме от объекта потока световой энергии с последующим преобразованием его в световой поток сужающейся клиновой формы для подачи на поверхность протяженного преобразователя световой энергии.

Гелиоэнергетическая установка для преобразования светового излучения от удаленного объекта содержит первый отражатель желобообразной формы для подачи концентрированного излучения от объекта на протяженный преобразователь светового излучения, см. заявка №19539115, Германия, МПК F24J 2/14, 1997 г.

Недостатком приведенных технических решений является пониженная производительность, связанная с ограниченной площадью поперечного сечения преобразуемого светового потока от объекта.

При использовании предлагаемого технического решения достигается технический результат, заключающийся в повышении производительности за счет увеличения площади поперечного сечения преобразуемого светового потока.

В соответствии с предлагаемым решением технический результат достигается тем, что в способе преобразования светового излучения от удаленного объекта, основанном на приеме от объекта потока световой энергии с последующим преобразованием его в световой поток сужающейся клиновой формы для подачи на поверхность протяженного преобразователя световой энергии, при приеме от объекта потока световой энергии последний разделяют на два потока равной интенсивности и формируют из полученных потоков два световых пучка клиновой формы, сужающихся в направлении их распространения и с общей кромкой при их вершине, для их подачи на противоположно расположенные поверхности объекта.

В гелиоэнергетической установке для преобразования светового излучения от удаленного объекта, содержащей первый отражатель желобообразной формы для подачи концентрированного излучения от объекта на протяженный преобразователь светового излучения, дополнительно содержится две светоотражающих пластины и второй отражатель желобообразной формы, первый и второй отражатели установлены напротив друг друга и выполнены с эллиптическим поперечным сечением, а светоотражающие пластины выполнены с параболическим поперечным сечением, смонтированы между отражателями и наклонены навстречу друг другу, при этом первые фокальные линии отражателей эллиптического сечения и фокальные линии оптически сопряженных с отражателями светоотражающих пластин параболического сечения попарно совмещены, а вторые фокальные линии отражателей эллиптического сечения расположены в области преобразователя светового излучения.

Кроме того, между близлежащими сторонами светоотражающих пластин предусмотрен зазор.

Кроме того, преобразователь светового излучения выполнен с поперечным сечением в форме равнобочной трапеции, с меньшим основанием, расположенным напротив зазора между близлежащими сторонами светоотражающих пластин.

Кроме того, длина меньшего основания сечения преобразователя светового излучения в форме равнобочной трапеции равна величине зазора между близлежащими сторонами светоотражающих пластин.

На Фиг.1 изображена гелиоэнергетическая установка для реализации предлагаемого способа; на Фиг.2 - поперечное сечение оптических элементов установки с преобразователем светового излучения; на Фиг.3 - поперечное сечение преобразователя светового излучения в увеличенном масштабе.

Гелиоэнергетическая установка содержит два отражателя - 1 и 2 желобообразной формы с эллиптическим поперечным сечением и, установленные между отражателями, светоотражающие пластины - 3 и 4 параболического поперечного сечения. Пластины - 3, 4 смонтированы наклонно друг к другу и оптически сопряжены с отражателями - 1, 2, при этом фокальные линии пластин - 3 и 4 попарно совмещены с первыми фокальными линиями отражателей - 1 и 2 (см. Фиг.2, линии F₁ и F'₁). Вторые фокальные линии отражателей - 1 и 2 также совмещены между собой (см. Фиг.2, линия F₂), причем в области линии их совмещения расположен протяженный преобразователь - 5 светового излучения (например, в тепловую или электрическую энергию).

Для оптимизации функционирования установки, между близлежащими сторонами пластин - 3 и 4 может быть предусмотрен зазор шириной - В для прямой подачи излучения от удаленного объекта на преобразователь - 5, выполняемый в поперечном сечении в виде равнобочной трапеции с длиной меньшего основания, равной - В, расположенного напротив зазора между пластинами - 3 и 4 (см. Фиг.2 и Фиг.3).

Реализация способа по приведенной схеме осуществляется следующим образом.

Перед началом работы, установку ориентируют на удаленный объект светового излучения, например Солнце (в графических материалах условно не показано). Принимаемый поток от объекта с помощью пластин - 3 и 4 разделяют на два потока - А и A₁ равной интенсивности, которые сходятся в фокальных линиях F₁ и F'₁ (см. Фиг.2) и далее в виде расходящихся пучков попадают на отражатели - 1 и 2. Световое излучение, переотражаясь от эллиптической поверхности последних в виде двух сужающихся пучков клиновой формы, подается на противоположные поверхности преобразователя - 5. Линия схождения - F₂, являющаяся общей кромкой при вершине пучков клиновой формы, находится в области расположения протяженного преобразователя - 5 светового излучения, чем достигается получение высококонцентрированного излучения для его эффективного преобразования. Одновременно с помощью зазора между пластинами - 3 и 4 из центральной части принимаемого от объекта потока формируется пучок в виде фрагмента полосового сечения для его прямой подачи на меньшее основание преобразователя - 5 трапециидального сечения.

Из вышеприведенного следует, что предложенное техническое решение имеет преимущество по сравнению с известными, а именно за счет увеличения площади поперечного сечения преобразуемого светового потока (почти в два раза) повышается производительность способа.

Следовательно, при использовании предложенное решение дает технический результат, заключающийся в повышении производительности при преобразовании световой энергии от удаленного источника излучения.

По материалам заявки на предприятии в настоящее время изготовлен макетный образец, испытания которого подтвердили достижение указанного технического результата.

1. Способ преобразования светового излучения от удаленного объекта, основанный на приеме от объекта потока световой энергии с последующим преобразованием его в световой поток сужающейся клиновой формы для подачи на поверхность протяженного преобразователя светового излучения, отличающийся тем, что при приеме от объекта потока световой энергии последний разделяют на два потока равной интенсивности и формируют из полученных потоков два световых пучка клиновой формы, сужающихся в направлении их распространения и с общей кромкой при их вершинах, для подачи на противоположно расположенные поверхности преобразователя.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно при приеме от объекта потока световой энергии выделяют из центральной области принимаемого потока фрагмент полосового сечения для его прямой подачи между сформированными пучками клиновой формы на поверхность преобразователя.

3. Гелиоэнергетическая установка для преобразования светового излучения от удаленного объекта, содержащая первый отражатель желобообразной формы для подачи концентрированного излучения от объекта на протяженный преобразователь светового излучения, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит две светоотражающих пластины и второй отражатель желобообразной формы, первый и второй отражатели установлены напротив друг друга и выполнены с эллиптическим поперечным сечением, а светоотражающие пластины выполнены с параболическим поперечным сечением, смонтированы между отражателями и наклонены навстречу друг другу, при этом первые фокальные линии отражателей эллиптического сечения и фокальные линии оптически сопряженных с отражателями светоотражающих пластин параболического сечения попарно совмещены, а вторые фокальные линии отражателей эллиптического сечения расположены в области преобразователя светового излучения.

4. Гелиоэнергетическая установка по п.3, отличающаяся тем, что между близлежащими сторонами светоотражающих пластин предусмотрен зазор.

5. Гелиоэнергетическая установка по п.4, отличающаяся тем, что преобразователь светового излучения выполнен с поперечным сечением в форме равнобочной трапеции, с меньшим основанием, расположенным напротив зазора между близлежащими сторонами светоотражающих пластин.

6. Гелиоэнергетическая установка по п.5, отличающаяся тем, что длина меньшего основания сечения преобразователя светового излучения в форме равнобочной трапеции равна величине зазора между близлежащими сторонами светоотражающих пластин.