Концентратор электромагнитного излучения Советский патент 1993 года по МПК G02B5/10 F24J2/12 

Изобретение относится к технической физике, а именно к устройствам и способам концентрации электромагнитного, например, солнечного излучения, с целью его использования для энергоемких процессов, а также для приема и передачи электромагнитных сигналов.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков, а именно снижение стоимости и веса конструкции, повышение КПД и возможности складывания до минимального обьема.

На фиг. 1 изображен разрез устройства; на фиг. 2 - вариант соединения пленок, образующих тороид и герметичный объем; на фиг. 3 - вариант, насоса для создания перепада давления; на фиг. 4 - общий вид устройства в рабочем состоянии.

Устройство состоит из надувного тороида 1 (фиг. 1), составляющего опорный каркас для зеркальной пленки 2 и пленки 3, не контактирующих между собой во всем рабочем диапазоне давлений и составляющих после соединения герметичный обьем 4.

В этом объеме 4 с помощью насоса 5 (фиг. 3) создается разрежение, отражающая поверхность становится вогнутой, т.к. равномерно нагруженная мембрана принимает форму параболоида вращения. Величина результирующего фокусного расстояния зависит от радиуса кривизны этой поверхности, который в свою очередь связан с величиной перепада давления Р внутри и вне герметичного обьема, упругостью пленки и величиной ее натяжения.

В наиболее простом случае (фиг. 2) тороид 1 составлен из двух пленочных полос, сваренных в плоскости, перпендикулярной плоскости симметрии, а к этим стыкам присоединены отражающая 2 и прозрачная 3 пленки, причем отражающий слой направлен наружу.

К герметичному обьему 4 с тыльной стороны присоединен источник понижающего давления 5, которые создает перепад давления. В простейшем случае это упругая груша с клапанами (фиг. 3). К тороиду 1 по бокам примерно на высоте 2/3 диаметра

сл

с

со

loo

NJ О

со

ы

присоединены опоры, которые могут быть снабжены механизмами изменения их длины, например, с помощью электродвигателей, для компенсации изменения направления на Солнце. В случае отсутствия такого механизма положение светового пятна на приемнике поддерживается вручную. Для предохранения отражающего слоя от повреждений на него наносится предохраняющий полимерный слой минимальной толщины, например майлар. толщиной 3 fi (фиг. 1, разрез пленки с отражающим и предохраняющим слоем).

Устройство работает следующим образом,

Разворачивают устройство из свернутого состояния и присоединяют источник понижающего давления 5. Надувной тороид 1 накачивают до рабочего состояния. При этом в герметичном объеме 4 создается разрежение - отрицательный перепад давления ДР относительно окружающей атмосферы.

Присоединяют к тороиду 1 опоры и устанавливают устройство в положение, обес- печивающее близкое к нормальному гтадение на зеркало солнечных лучей, которые при этом после отражения должны попадать на приемник излучения, например котел, установленный в фокусе зеркала. С помощью источника понижающего давления (насоса)5 регулируют давление в герметичном объеме 4, добиваясь максимума концентрации излучения на приемнике. Включают механизм слежения в опорах, либо периодически изменяют положение зеркала с помощью этих опор, добиваясь концентрации излучения на зачерненной поверхности приемника (фиг. 4).

При условии точного технического исполнения устройства отражающая излучение параболическая поверхность 2, например, диаметром 2 м и фокусным расстоянием м должна сконцентрировать все отраженное излучение в кружке диаметром 0,045 м, что дает коэффициент концент $

рации . Поток солнечного

2

излучения на зеркало 2 с ,14 м в ясную

погоду с учетом поглощения атмосферой соответствует энергии 2,5 кВт, т.е. при коэффициенте отражения 0,8, оптимальном угле падения излучения и малой затененности

зеркала приемником излучения можно рассчитать на концентрацию излучения мощностью 2 кВт на площадке диаметром 5 см. По окончании работы газ из тороида выпускается, отсоединяются опоры и насос

5, и вся конструкция складывается.

В случае использования устройства в качестве антенны, например, спутникового телевидения, вследствие стационарного положения спутника относительно антенны,

достаточно направить ее на спутник и поместить в фокусе антенны приемник-облучатель.

Предлагаемое устройство имеет невысокую стоимость, удобно при транспортировке из-за малого веса и габаритов, позволяет экономить знергоресурсы, например, на приготовление пищи, а также может служить приемной антенной спутникового телевидения.

Формула изобретения

Концентратор электромагнитного излучения, содержащий каркас в виде надувного тороида. две пленки, периферии которых соединены с тороидом по его внутренней стороне, образуя герметичный объем, источник давления, связанный с герметичным объемом, причем одна из пленок имеет отражающую поверхность, отличающийся тем, что в него введены предохраняющий

слой, расположенный на отражающей поверхности пленки и опоры, выполненные с возможностью изменения их длины и присоединенные к тороиду, причем центральные части пленок расположены на заданном

расстоянии одна от другой, а их периферии присоединены к тороиду на расстоянии друг от друга симметрично относительно плоскости симметрии тороида, где d - диаметр сечения тороида, отражающая

поверхность пленки расположена с ее на ружной стороны, а источник давления выполнен в виде источника понижающего давления.

Фиг. 1

Изобретение относится к устройствам и способам концентрации излучения, например солнечного, в энергоемких процессах, а также для приемо-передачи электромагнитных сигналов. Сущность изобретения: устройство состоит из надувного тороида, к которому присоединены две пленки симметрично и с зазором между ними, причем одна пленка имеет отражающий слой, обращенный наружу. Совместно с тороидом пленки образуют герметичный обьем, в котором создается отрицательный перепад давления, задающий фокусное расстояние зеркала, имеющего предохраняющий слой. Для направления излучения на приемник концентратор имеет опоры регулируемой длины. 4 ил.

иг. 2

Г

Фиг.з