Устройство для концентрации излучения в точечный фокус Советский патент 1986 года по МПК G02B3/08 

Изобретение относится к приборо строению, а именно к концентраторам параллельных пучков солнечного излу чения. Целью изобретения является повьше вне эффективности устройства. На фиг. представлено устройство ДЛЯ концентрации излучения в точеч™ ный фокус; на фиг. 2 - путь луча че рез первую линейную сложную поверх кость; на фиг 3 то же, через вто рую линейную сложную поверхность; на фиг. 4 - зависимости значений углов линейных сложных элементов от рассто ЯНИН 1 от начала координат (фиг, 1) для прототипа и изобретения; на фиг. 5 зависимость, иллюстрирующая распределение энергии в пятне в функ ции от расстояния от центра по про тотипу; на фиг о для центратора по изобретению при различной степени приближения формы линейной сложной поверхности к расчетной; йа фиг. 9 концентратор излучения, выполненный на одном элементе с двумя сложными поверхностями на его противоположных сторонах. Концентратор (фиг 1) имеет точ ку максимальной концентрации в его фокусе 2 и две линейные сложные поверхности 3 и 4) ориентированный ортогонально друг другу, одна из них ориентирована вдоль образующей цилиндраСхематическое изображение хода луча через первую линейную сложную поверхность в сечении плоскостью XZ показано на фиг„ 2. Величина углов отдельных линейньк сложных элементов 3 для первой линейной сложной поверхности с целью эффективного схождения излучения в точку должна быть вьтолнена согласно формуле для 1: arete Г :.Q buL4iS Гф п.соз(ср;-Ф;)-со8(ФГГ где ri(j - расчетный коэффициент .преломления материала, используемого дл линейной сложной поверхности 3, Те же данные приведены на фиг, 3 для линейной сложной поверхности 4, при этом угол каждого элемента f.i вычисляется по формуле Г г 4. /sin(0i) . Jbi arc sin (nj.sin arctg g;) По приведенным формулам вычисляют ачальные величины для углов сложных элементов концентраторов, затем строят трехмерные пути для всех лучей, подающих по линиям 5 и 6, и производят доводку углов i и {Ь, до тех пор, пока все лучи не будут сходиться в точечном фокусе 2. На фиг. 4 показаны конкретные значения ck; и L линейных сложных элементов 3 и 4, полученных при использовании указанного расчета. По вертикальной оси приведены размеры в градусах, а по горизонтальной - в относительных значениях f. f измеряется по диагонали от центра, где / О, до угловой точки, где / 1. На фиг. 5 приведена зависимость распределения парциальной энергии, если углы линейных элементов выбраны в соответствии с приведенным расчетом, из которого следует, что радиус пятна, в котором фокусируется 95% энергии, составляет 0,01 единицы, что на два порядка лучше, чем в прототипеПри изготовлении крупного концентратора с использованием техники секционирования матршу) значительная экономия может быть получена за счет того, что матрицы выполняют не полностью эквивалентными, т.е. полуэквивалентными, что означает, что при разности углов о/;, и i , составляющей величину меньше 0,6 o/j и эквивашентны, а при больших их значениях ;не эквивалентны (см, фиг. 6, где радиус концентрации 95% энергии составляет примерно 0,027 единиц). На фиг, 7 приведено распределение энергии в случае полностью эквивалент ного профиля, т„ео линейные сложные поверхности выполнены идентичными, а углыЫ и i, равны друг другу по всему интервалу f от О до I о Для увеличения эффективности концентратора в случае полностью эквива лентного профиля поперечному сечению концентратора прйдалот асферическую двумерную форму, поперечное сечение которой описьшается выражением I + V - (К + 1) / где С - кривизна в верпшне; К - постоянная конусность. При К О поперечное сечение углов, при К -1 - гиперболическое.

при эллиптическое5 при К 1 - париболическое, при вытянутый эллипс.

.12713804

Получаемое распределение парци- , альной энергии при асферическом профиле поверхности приведено на фиг. 8,

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНЦЕН ЦИИ ИЗЛУЧЕНИЯ В ТОЧЕЧНЫЙ ФОКУС, с держащее два элемента с рельефным сечением в виде прямоугольных тре-;--угольников, углы наклона гипотенуз которых удовлетворяют соотношению линз Френеля в меридиональной плос кости, обращенных рельефными сечениями друг к другу, и ориентированных под углом 90, отличающееся тем, что, с целью повышения его эффективности, поверхности выполг нены по форме кругового цилиндра с радиусом, равным фокусному расстоянию 5гстройства, 2. Устройство по п. 1, отлиающееся тем, что два рельефных сечения выполнены на противооложных сторонах элементов.

50

ДТ Qf 0,5 fl.i 0,5 0,0 0,7. 0,8 O,ff 5;

с:риеЛ

0(5

fii

7,5,0

JP cfjuff.5

0,1

0,01 D,0f5

Cpt/ff.6

oA

95

o,a{K

0,O2S Ц

qots одго gyuff.7