Концентратор солнечной энергии

Концентратор солнечной энергии

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

/Г

"АЧ4 И (i!) 4673 0 8

ОПИС E

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 12.04,73 (21) 1906635/18-10 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 15.04.75. Бюллетень № 14

Дата опубликования описания 29.08.75 (51) М. Кл. G 02Ь 5/12

Государственный комитет

Совета Министров СССР ло делам изобретений н открытий (53) УДК 535.313.2 (088,8) (72) Авторы изобретения Д. И, Тепляков, P. P. Апариси и Л. В. Горшкова (71) Заявитель Государственный научно-исследовательский энергетический институт им. Г. М. Кржижановского (54) КОНЦЕНТРАТОР СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ

cos U

; — 2, оа

Изобретение относится к области гелиотехники и служит для фокусировки солнечного излучения, Известны концентраторы солнечной энергии, содержащие ряд соосных и софокусных параболоидных колец, отражающая поверхность каждого из которых имеет общую окружность с непрерывной по верхностью вращения, Описываемый конденсатор отличается от известных тем, что в нем образующая непрерьевной поверхности вращения имеет вид кривой, аппроксимирующей кривую, удовлетворяющую уравнению где U и р — полярные координаты точек образующей, fo — расстояние от вершины концентратора до общего фокуса колец, фокусное расстояние f каждого из которых определяется выражением f = fpcos U, например, вид проходящей через вершину концентратора дуги окружности радиуса порядка (0,58 — 0,67) fo c центром на оптической оси концентратора.

Такие отличия позволяют уменьшить кому в фокальном пятне, за счет чего достигается выравнивание распределения плотности светового потока в этом пятне.

На чертеже схематически показано сечение отражающей поверхности концентратора.

Здесь обозначено: 1 — геометрический фокус концентратора, 2 — его оптическая ось, 3— вершина концентратора, 4 — фокусное расстояние концентратора, равное fo, 5 — отражающие параболоидные соосные и софокусные кольца, ограниченные с одной стороны поверхностью вращения с образующей 6, уравнение которой аппроксимирует уравнение

10 р — 2fо

1-+ cos U

7 и 8 — та же образующая аппроксимированная дугой эллипса и окружности соответственно; 9 — центр этой дуги окружности. Для

15 сравнения на чертеже показано также: 10— образующая непрерывного параболоида, софокусното с концентратором; 11 — образующая сферической поверхности с радиусом, равным фокусному расстояншо концентратора;

20 12 — образующая сферы с радиусом, равным половине фокусного расстояния концентратора.

Образующая 6 в полярной системе координат (полюс в геометрическом фокусе, поляр25 ная ось вдоль оптической оси концентратора) характеризуется уравнением

p=-2(, (1) 30 где р — радиус-вектор, U — аппертурный угол.

467308

Кольцевые зеркальные элементы, расположенные вдоль этой поверхности, представляют собой кольца 5 софокусных и соосных параболоидов, фокальные расстояния которых определяются выражением

f j,cosU (2) Образующая 6 по уравнению (1) может быть аппроксимирована частью окружности 8, центр которой расположен в точке 9 на оптической оси концентратора. Она лежит на расстоянии, равном 0,4166 fp от точки фокуса 1, а радиус окружности составляет соответственно 0,5834 fo, когда точка сравнения А расположена при аппертуре U=60 . Центр сферы 8 может перемещаться вдоль оптической оси концентратора в диапазоне от 0,33 /О (точка сравнения при малой апертуре) до 0,42fo (точка сравнения при U)60 ). В этом случае радиус сферы 8 соответственно меняется от

0 67 fo до 0,58 fo

Образующая 6 может быть аппроксимирована дугой 7 эллипса, малая ось которого совмещена с фокусным расстоянием /О концентратора. Эксцентриситет е этого эллипса выбирается из соображений максимального приближения кривой 7 к кривой 6 по уравнению (1). В зависимости от апертуры концентратора он может иметь значения более 0,5. Так, как аппертурный угол концентрации принципиально ограничен условиями самозатенения зеркальных элементов на периферии концентратора, то можно указать и верхний предел для эксцентриситета. Он равен примерно 0,6.

Таким образом, эксцентр иситет эллипсоида

5 вращения определяется диапазоном 0,5<е<

<0,6. Для построения кривой 7 на чертеже эксцентриситет выбран 0,54.

Предмет изобретения

Концентратор солнечной энергии, содержащий ряд соосных и софокусных параболоидных колец, отражающая поверхность каждого из которых имеет общую окружность с непре15 рывной поверхностью вращения, о тл и ч а юшийся тем, что, с целью уменьшения комы в фокальном пятне, образующая непрерывной поверхности вращения имеет вид кривой, аппроксимирующей кривую, удовлетворяющую

20 уравнению

СО У

1+ cos U где U и р — полярные координаты точек об25 разующей, jo — расстояние от вершины концентратора до общего фокуса колец, фокусное расстояние f каждого из которых определяется выражением f =fz cos U, например, вид проходящей через вершину концентратора дуги

30 окружности радиуса порядка (0,58 — 0,67) fo с центром на оптической оси концентратора.

467308

Составитель Г. Литвин

Техред О. Гуменюк

Редактор И. Шубина

Корректор Н, Аук

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1988/2 Изд. № 1471 Тираж 593 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, K-35, Раушская наб., д. 4/5