КОНЦЕНТРАТОР СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ Российский патент 2002 года по МПК F24J2/15 F24J2/18 

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности, к средствам концентрации солнечного излучения.

Известен коллектор солнечной энергии, имеющий конический концентратор с острым углом раскрытия и сплошным отражающим слоем /1/.

Недостатком данного концентратора является расхождение лучей па выходе из него по направлению угла раскрытия.

Известна высокотемпературная солнечная печь, содержащая геликонцентратор, состоящий из трех оптически сопряженных зеркал, фокусирующих солнечное излучение на плоскость выходного окна, в котором размещен световодный элемент, передающий солнечную энергию непосредственно в печь /2/.

Недостатком этого гелиоконцентратора является малая приемная площадь направленного на Солнце параболоидного зеркала и увеличение размеров пятна сконцентрированной энергии на выходе из фокона по ходу лучей.

Задачей настоящего изобретения является разработка двухступенчатого концентратора солнечной энергии с высокой степенью ее плотности на единицу площади принимаемой поверхности и направленного, строго параллельно друг относительно друга, действия лучей, выходящих из концентратора.

Постанленная задача решается созданием концентратора солнечной энергии, конструктивная схема которого показана на черте /разрез/.

Предлагаемый концентратор солнечной энергий на основе усеченного конуса содержит две ступени концентрации. Первая ступень /1/ состоит из двух ярусов, выполненных в виде многослойных усеченных конусов с острым углом раскрытия и нанесенным отражающим слоем на верхнем ярусе с внутренней, на нижнем - с внешней поверхности. На центральном усеченном конусе нижнего яруса с внутренней поверхности еще нанесен матовый отражающий слой. Первая ступень концентратора сопряжена оптически со второй ступенью, состоящей из двух сферических зеркал, большого вогнутого /2/ и малого выпуклого /3/, которые имеют равные радиусы кривизны. Зеркало /2/ имеет центральное отверстие для прохождения сконцентрированных лучей. Зеркало /3/ установлено выпуклой частью перед фокусом зеркала /2/. На вогнутой поверхности малого зеркала /3/ нанесен матовый отражающий слой.

Концентратор солнечной энергии работает следующим образом.

Концентратор строго ориентирован на Солнце. Солнечные лучи падают на внутреннюю поверхности многослойного верхнего яруса первой ступени /1/ и, отражаясь, поступают на внешнюю поверхность нижнего многослойного яруса. Отраженные от него и сконцентрированные строго параллельно оси лучи поступают на вогнутую поверхность большого зеркала /2/ второй ступени. Отразившись от зеркала /2/, лучистая энергия идет на выпуклую поверхность малого зеркала /3/. Отражаясь от зеркала /3/, лучи выходят из концентратора строго параллельно друг относительно друга через центральное отверстие большого сферического зеркала /2/ и направляются к объектам потребления или поражения. Солнечные лучи же, поступающие на внутреннюю поверхность центрального усеченного конуса нижнего яруса первой ступени /1/ и на вогнутую поверхность малого зеркала /3/, покрытые матовым отражающим слоем, рассеиваются в пространстве.

Выполнение концентратора с двумя ступенями концентрации, первая из которых состоит из двух ярусов в виде многослойных усеченых конусов с острым углом раскрытия и нанесенным отражающим слоем на верхнем ярусе с внутренней, а на нижней - с внешней поверхности, позволяет иметь большую приемную, площадь и параллельность выходящих из первой ступени лучей, вторая ступень состоит из двух сферических зеркал вогнутого и выпуклого, с равным радиусом кривизны, причем установка малого зеркала выпуклой стороны перед фокусом большого зеркала дает возможность достичь большой степени концентрации световой энергии, а выходящим лучам идти строго параллельно друг относительно друга.

Исполнение концентратора солнечной энергии предлагаемой конструкции позволяет применять его в различных областях техники:
1. В солнечном тепловом коллекторе.

2. В металлургии.

3. В квантовой электронике.

4. Использовать концентратор как фотонный двигатель, где тяга создается за счет концентрации солнечного излучения.

5. Использовать концентратор как оружие направленной энергии.

6. В передаче сконцентрированной солнечной энергии из космоса на Землю.

Источники информации
1. Авт. св-во СССР 1613819; 1990 г.

2. Авт. св-во CCCР 1781516, 1992 г.

3. В. А. Грилихес, П.П. Орлов. Солнечная энергия и космические полеты, Наука 1984 г.

4. Е. П. Велихов, Р.З. Сагдеев и А.А. Кокошкин. Космическое оружие: дилемма безопасности. М., 1986 г.

5. И. И. Андреев. Физические основы и боевые свойства лучевого оружия. Военная мысль 11, 1985 г.

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности концентраторам солнечной энергии, Концентратор содержит две ступени концентрации, первая 1 из которых состоит из двух ярусов в виде многослойных усеченных конусов с острым углом раскрытия и нанесенным отражающим слоем на верхнем ярусе с внутренней, на нижнем - с внешней поверхности. Вторая ступень концентратора оптически сопряжена с первой и содержит два сферических зеркала, вогнутое 2 и выпуклое 3, с одинаковым радиусом кривизны. Малое зеркало 3 устанавливается своей выпуклой частью перед фокусом большого зеркала. Большое зеркало 2 имеет центральное отверстие для прохождения сфокусированных лучей. Такая конструкция концентратора солнечного излучения позволяет иметь большую приемную, ориентированную на Солнце, площадь, достичь высокой степени концентрации и параллельности выходящих лучей друг относительно друга, что, в свою очередь, дает возможность применить концентратор в различных областях техники. 1 ил.

Концентратор солнечной энергии на основе усеченного конуса с острым углом раскрытия, отличающийся наличием двух ярусов многослойных усеченных конусов, снабженных отражающим слоем на верхнем ярусе с внутренней поверхности, а на нижнем - с внешней поверхности и оптически связанные системой большого и малого зеркал с одинаковым радиусом кривизны, при этом малое зеркало установлено выпуклой поверхностью перед фокусом большого зеркала.