Устройство для моделирования поля гелиостатов Советский патент 1992 года по МПК G06G3/10 

Изобретение относится к области гелиотехники и может быть использовано при конструировании гелиоустановок и при оптимизации режимов их работы

Цель изобретения - повышение точности моделирования динамики и диапазонов угловых перемещений рабочей поверхности гелиостатов в режимах слежения за Солнцем.

На чертеже изображена схема предложенного устройства.

Устройство содержит выполненный в заданном масштабе макет 1 поверхности поля, циферблат 2 и стрелку 3 указателя солнечного времени, гибкие связи 4, стержень 5, рычаг 6, поворотную ось 7, сквозные отверстия 8 в местах, обозначающих на поверхности макета расположение гелиостатов, на дуге- рычага 6 нанесена шкала 9 времени года, стержень 5 закреплен на ползунке 10. который включает в себя указатель 11 времени года и выполнен с возможностью смещения вдоль дуги 6. Поворотная

ось 7 закреплена с возможностью вращения на держателе, жестко связанном с макетом 1 поверхности поля, и направлена параллельно земной оси в координатах макета, причем направление оси 7 проходит через точку 0, которая в координатах макета соответствует центру приемника отраженного излучения. Рычаг 6 жестко закреплен на оси 7 и выполнен в форме дуги окружности большого радиуса с центром в точке 0, причем длина радиуса превышает расстояние от точки 0 до места обозначения расположения максимально удаленного гелиостата. Стержень 5 направлен в точку 0. Гибкие связи 4 одними концами закреплены в отверстиях 8, а другими - на стержне 5, причем для каждой нити места крепления на стержне бив отверстии 8 находятся на одинаковом расстоянии от точки 0.

Циферблат 2 указателя солнечного времени градуирован равномерно, так как он расположен в плоскости, перпендикулярной направлению земной оси в координатах макета. Отметки времени размещены по

V|

СЛ 00 О СЛ

-I

кругу с интервалами, соответствующими скорости вращения Земли: 15 град/ч 15 угл мин/мин. На рисунке устройство изображено при таком положении поворотной оси 7, рычага 6 и стрелки 3 указателя солнечного времени, которое соответствует солнечному полудню, когда плоскость, образуемая направлением прямого солнечного луча и направлением земной оси, занимает вертикальное положение.

Шкала 9 времени года градуирована в соответствии с известной зависимостью склонения Солнца от календарного времени. Отметка дней осеннего и весеннего равноденствия находится в плоскости, включающей точку 0 и перпендикулярно оси 7, что соответствует нахождению видимого положения Солнца, в экваториальной плоскости, перпендикулярной земной оси. Остальные отметки времени года на шкале 9 нанесены в соответствии с найденными расчетным путем значениями угла склонения Солнца для соответствующих дат времени года. На рисунке положение ползунка 10 и указателя 11 показано в той части дуги б и шкалы 9, которая соответствует летнему времени, когда Солнце в полдень поднимается выше, чем в дни осеннего и весеннего равноденствия.

Устройство для моделирования поля гелиостатов работает следующим образом,

Заданный календарный день устанавливают по указателю 11 на шкале 9 времени года смещением вдоль дуги б ползунка 10. Направлением стержня 5 в координатах макета поля гелиостатов моделируют направление прямого солнечного луча к точке наведения отраженных лучей. Изменение направления прямого солнечного луча в течение заданного дня моделируют плавным поворотом оси 7 в темпе, определяемом выбранным масштабом времени. Темп поворота оси 7 контролируют по показаниям стрелки 3 на циферблате 2 указателя солнечного времени. При этом гибкие связи 4 моделируют непрерывные процессы изменения направления нормалей рабочей поверхности гелиостатов в режимах слежения за Солнцем.

Направление отраженных лучей в режиме слежения остается постоянным. В устройстве это направление не обозначено и потому остается невидимым, однако можно считать, что отверстиями, обозначающими на поверхности макета расположение гелиостатов, моделируются концы векторов отраженных лучей, а немала этих векторов, оставаясь невидимыми, сходятся в точке О, соответствующей точке наведения отраженных лучей. Каждая из гибких связей закреплена на стержне 5 на расстоянии от точки 0, равном расстоянию от этой точки до отверстия, в которое пропущена эта гибкая связь. Место крепления гибкой связи на

стержне 5 можно считать концом вектора прямого солнечного луча, направленного в точку 0 и имеющего такую же длину, что и вектор отраженного лучэ, конец которого моделируется отверстием, пропускающим

эту же гибкую связь. Соединяя концы векторов одинаковой длины, гибкая связь тем самым определяет направление разности единичных векторов, отображающих в модели направления прямого солнечного луча

и луча, отраженного от того гелиостата, место расположения которого обозначено соответствующим отверстием. Как известно, направление нормали рабочей поверхности гелиостата может быть задано разностью

единичных векторов прямого и отраженного лучей. Поэтому каждая из гибких связей моделирует направление нормали того гелиостата, который обозначен отверстием, пропускающим эту связь. Таким образом

предложенное устройство гибкими связями, имитирующими вычитание векторов прямого и отраженного лучей для каждого из гелиостатов, моделирует непрерывные процессы углового перемещения нормалей

рабочей поверхности гелиостатов в режимах слежения за Солнцем, Это дает возможность исследовать динамические свойства поля гелиостатов, как объекта управления в режимах слежения, а также подробно изучить влияние места расположения гелиостатов, календарного времени года и солнечного времени дня на характер и диапазон угловых перемещений гелиостатов. Исследование динамических характеристик поля гелиостатов способствует повышению качества работы АСУ поля гелиостатов путем совершенствования ее структуры и парамет ров i стройки. Подроб- ный анализ характера я диапазона угловых

перемещений гелиостатов в режимах сле- хония за Солнцем облегчает оптимизацию конструктивных решений на стадиях разработки и проектирования, что способствует удешевлению проекта и улучшению энергетических характеристик гелиоустановки.

Формула изобретения Устройство для моделирования поля гелиостатов, содержащее макет поверхности 5 поля, выполненный в виде основания, на котором обозначены места расположения гелиостатов, указатель солнечного времени, механически связанный с макетом поверхности поля, отличающееся тем, что, с целью повышения точности моделироваиия, дополнительно введены поворотная ось, закрепленная с возможностью вращения на держателе, жестко связанном с макетом поверхности поля,направленная параллельно земной оси в координатах макета, через точку, совмещенную с центром приемника отраженного излучения, и с которой жестко связан указатель солнечного времени, рычаг, выполненный в форме дуги окружности с центром в точке, совмещенной в координатах макета с центром приемника отраженного излучения, и охватом окружности большого радиуса от этой точки до места обозначения расположения максимально удаленного гелиостата, жестко закрепленный на поворотной оси, гибкие

0

5

связи по числу мест расположения гелиостатов, одни концы которых закреплены в сквозных отверстиях, выполненных в макете поверхности поля в местах обозначения расположения гелиостатов, стержень, направленный в центр окружности большого радиуса, на котором в местах его пересечения с окружностями, концентрическими относительно окружности большого радиуса и с радиусами до мест обозначения расположения гелиостатов, закреплены другие концы гибких связей, ползунок, установленный с возможностью перемещения вдоль рычага, снабженный указателем времени года и жестко связанный со стержнем, а вдоль рычага нанесена шкала времени года.

Изобретение относится к гелиотехнике и может быть использовано при создании и эксплуатации гелиоустановок. Цель изобретения - повышение точности моделирования. Цель достигается имитацией углового перемещения прямого солнечного луча и моделирования вычитания векторов направления прямого и отраженного лучей одновременно для всех гелиостатов. 1 ил.

ю

3