Многозеркальная гелиоустановка с общим приводом системы ориентации

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к солнечным установкам с системой ориентации солнечных концентраторов, и может быть использовано для нагрева различных теплоносителей, производства электроэнергии, в опреснительных и других установках, преобразующих солнечную энергию в тепловую. Технический результат заключается в повышении эффективности устройства. Многозеркальная гелиоустановка с общим приводом системы ориентации содержит оснащенный приводом концентратор излучения, систему слежения за Солнцем с блоком управления и неподвижно закрепленный приемник излучения. Оси поворота зеркал, расположенные параллельно земной оси, находятся в одной общей плоскости и жестко связаны с кронштейнами, расположенными в продольной плоскости симметрии зеркал и по диагонали четырехзвенников с попарно равными звеньями. Ось одного из шарниров каждого четырехзвенника неподвижно закреплена в общей плоскости осей зеркала и приемника, а ось шарнира в противолежащей вершине четырехзвенника находится в общей плоскости оси зеркала и источника излучения. Каждый из этих шарниров связан общей тягой с приводом системы ориентации. 3 ил.

 

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к солнечным установкам с системой ориентации солнечных концентраторов, и может быть использовано для нагрева различных теплоносителей, производства электроэнергии, в опреснительных и других установках, преобразующих солнечную энергию в тепловую.

Как известно, для высокотемпературного нагрева коллекторов солнечнным излучением применяются концентраторы одно- и многозеркальные. Последние, независимо от формы отражающей поверхности, оснащаются системой ориентации отражателей, обеспечивающей направление солнечных лучей на общий коллектор. В гелиоустановках с малогабаритным, например, в форме трубки, коллектором точность фокусировки лучей должна быть очень высокой, а это усложняет и систему слежения за источником излучения, и привод каждого отражателя, который, как правило, работает автономно. Использование однозеркальных установок большой мощности усложняет изготовление и монтаж отражателя, его юстировку, а также требует более жесткую его конструкцию в условиях работы на местности с повышенными ветровыми нагрузками.

Известно множество самых различных многозеркальных солнечных установок в широком диапазоне и мощностей, и температуры нагрева.

Известна гелиоустановка, содержащая несколько концентраторов, снабженных приводами, систему слежения за Солнцем с блоком управления приводами, обеспечивающую возможность автоматической ориентации, и неподвижно закрепленный приемник излучения (SU 1141274 А1, F24J 2/00, 1985).

Главным недостатком данной установки являются сложность и высокая стоимость системы слежения за источником излучения, что стало причиной ее нерентабельности.

Известны и примеры самых упрощенных систем ориентации отражателей. Близким аналогом заявляемого устройства является гелиоустановка (патент RU №2196280, 2003 г., МПК F24J 2/14, F24J 2/52). Гелиоустановка содержит концентратор излучения, снабженный приводом, систему слежения за Солнцем с блоком управления и неподвижно закрепленный приемник излучения, при этом привод выполнен с возможностью обеспечения прямолинейного возвратно-поступательного перемещения концентратора, а концентратор выполнен зеркальным с цилиндрической поверхностью. При этом предпочтительными авторы считают гелиоустановки с несколькими концентраторами излучения, в фокальной плоскости каждого из которых неподвижно размещен фотоэлектрический преобразователь, при этом концентраторы имеют общий привод, обеспечивающий их плоско-параллельное перемещение.

Однако такой вариант предусматривает для каждого концентратора отдельный приемник излучения, а это при приемлемых размерах зеркала не позволяет обеспечить высокотемпературный нагрев абсорбера. К тому же, в нем не решен вопрос стабилизации режима лучепоглощения при изменении зенитального положения Солнца.

Целью разработки заявляемого устройства является создание гелиоустановки малой и средней мощности с возможностью высокотемпературного нагрева при максимально упрощенной конструкции и гелиоконцентраторов, и системы их ориентации, что позволило бы наряду с их заводским производством изготавливать малые установки из доступных материалов даже в условиях обычных мехмастерских.

При этом возможны два варианта приемников излучения: с соизмеримыми размерами их лучепоглащающей поверхности и отражателей - для низкотемпературного нагрева теплоносителя и работы фотоэлектрических преобразователей - и линейный приемник концентрированного излучения - для высокотемпературного нагрева. В первом случае могут использоваться в гелиоконцентраторах даже обычные плоские зеркала (фацеты) с шириной не более, чем у лучепоглащающей поверхности. Во втором - параболоцилиндрическую форму зеркал (с их относительно малой шириной) можно с допустимой погрешностью заменить цилиндрической, что упрощает конструкцию отражателей.

При этом длина лучеприемника должна превосходить длину зеркал настолько, чтобы лучи Солнца в заданном интервале его зенитального перемещения не выходили за пределы лучепоглощающей поверхности. Это позволит обходиться только системой азимутального слежения. Такой вариант линейного лучеприемника использован в конструкции солнечного нагревателя с защитой от атмосферных осадков (патент RU №2569423, 2015 г.).

В остальном же поставленная задача решается тем, что в многозеркальной гелиоустановке с системой слежения за источником излучения, с единым приемником лучевой энергии согласно изобретению оси поворота зеркал, расположеные параллельно земной оси, находятся в общей плоскости и жестко связаны с кронштейнами, расположенными в продольной плоскости симметрии зеркал по диагонали четырезвенников с попарно равными звеньями, ось одного из шарниров каждого четырехзвенника неподвижно закреплена в общей плоскости осей зеркала и приемника, а ось другого, находящегося в противолежащей вершине четырехзвенника, поддерживается приводом системы ориентации в общей плоскости расположения оси зеркала и Солнца, причем каждый из этих шарниров связан с общей тягой привода системы ориентации.

В такой конструкции гелиоустановки продольная плоскость симметрии каждого зеркала при солнечном освещении совпадает с биссектрисой угла между лучем, падающем на среднюю линию зеркала, и направлением от нее на ось приемника, что необходимо для точного наведения на него отраженных лучей.

Описание заявляемого устройства поясняется эскизом общего вида гелиоустановки, показанным на фиг. 1, кинематической схемой привода гелиоконцентратора - на фиг. 2. На фиг. 3 показан упрощенный вариант устройства слежения за источником излучения.

Гелиоустановка состоит из концентратора 1 солнечного излучения с набором зеркал 2, оси поворота которых, совпадающие с линией пересечения отражающей поверхности и продольной плоскости симметрии зеркала, расположены в одной плоскости на расстоянии между ними, исключающем затенение одного зеркала другим при любом положении солнечного диска в рабочем интервале α, который составляет в средних географических широтах в зимнее время не более 120°. При этом для оптимизации работы концентратора в зимних условиях оси поворота зеркал целесообразно наклонить в сторону экватора на 10-15° от их параллельного земной оси направления.

Гелиоконцетратор 1 с системой его ориентации установлен на основание 3. В его фокусе расположен приемник 4 солнечного излучения с продольным размером, превышающим длину зеркал 2 на величину, обеспечивающую улавливание всех отраженных лучей в любом зенитальным положении Солнца в расчетном интервале изменения его склонения. Приемник 4 закреплен на опоре 5, например, трубной конструкции и при необходимости имеет дополнительное крепление своей верхней точки. Одним из вариантов конструкции такого приемника может быть коллектор по вышеупомянутому патенту RU №2569423.

Гелиоконцетратор 1 оснащен системой ориентации с приводом 6 (см. фиг. 2). Для точной наводки отраженных лучей на приемник 4 каждое зеркало 2 связано, например, телескопическим кронштейном 7, установленным в продольной плоскости симметрии этого зеркала, с шарнирным четырехзвенником, имеющим попарно равные звенья: одно звено 8 посажено на ось, расположенную в плоскости, проходящей через оси зеркала 2 и приемника 4, второе, противолежащее, звено 9 имеет шарнир, свободно посажанный на ось этого же зеркала. Третье звено 10 соединяет шарниры звена 9 и кронштейна 7 (звенья 8 и 10 равные). Четвертым, неподвижным, звеном является само основание конструкции. При этом размер этого звена, а это расстояние между неподвижной осью звена 8 и осью зеркала, равен длине звена 9. Все звенья 9 соединены своими рычагами и общей тягой 11 с приводом 6 системы ориентации.

Устройство слежения этой системы в простейшем виде представлено расположенной в общей плоскости с осями шарниров одного из звеньев 9 плоской консолью 12 (см. фиг. 3) с экраном 13, с обеих сторон которой установлены датчики 14 прямого солнечного излучения. Эти датчики связаны с блоком управления (не показан) реверсивным двигателем 15 системы ориентации. Схема управления приводом 6 должна содержать конечные выключатели, а при необходимости обеспечения более точного останова и устройство торможения.

Гелиоустановка вкючается в работу с появлением прямого солнечного излучения в заданном секторе α. При этом облучаемый датчик 14 через систему управления приводом 6 включает двигатель 15, поворачивающий зеркала 2 в сторону источника излучения. Как только экран 13, установленный на консоли 12, закроет этот датчик от прямых лучей, а второй датчик при этом продолжает оставаться в тени, привод 6 останавливается. При небольшом смещении солнечного диска под его лучами датчик 14, установленный на "западной" стороне консоли 12, поворачивает зеркала 2 в том же направлении. Кинематическая схема их приводного механизма с кронштейнами 7, поворотными звенями 8, 9, 10 и общей тягой 11 обеспечивает в любой момент установившегося рабочего режима такое положение каждого зеркала 2, при котором отраженные лучи с достаточной точностью концентрируются на приемнике 4. Последняя зависит также от жесткости конструции и самого гелиоконцентратора 1, и его основания 3, а также опоры 5 приемника 4 солнечного излучения.

Итак, представленная конструкция гелиоустановки при своей предельной упрощенности позволяет с высокой эффективностью преобразовывать солнечную энергию в тепловую и электрическую без больших капитальных и эксплуатационных затрат.

Многозеркальная гелиоустановка с общим приводом системы ориентации, содержащая оснащенный приводом концентратор излучения, систему слежения за Солнцем с блоком управления и неподвижно закрепленный приемник излучения, отличающаяся тем, что оси поворота зеркал, расположенные параллельно земной оси, находятся в одной общей плоскости и жестко связаны с кронштейнами, расположенными в продольной плоскости симметрии зеркал и по диагонали четырехзвенников с попарно равными звеньями, ось одного из шарниров каждого четырехзвенника неподвижно закреплена в общей плоскости осей зеркала и приемника, а ось шарнира в противолежащей вершине четырехзвенника находится в общей плоскости оси зеркала и источника излучения, причем каждый из этих шарниров связан общей тягой с приводом системы ориентации.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к автономным гелиосистемам для получения, накопления и использования электрической и тепловой энергии. Солнечный конвертер выполнен со снабженной выходными проводниками фотоэлектрической поверхностью, совмещенной с верхней крышкой теплового аккумулятора, корпус которого снабжен введенной в систему эластичной липучей, вакуумной или магнитной присоской, а также с лобовым и тыловым спойлерами, передней и задней торцевыми стенками теплового аккумулятора.

Неподвижный концентратор солнечного излучения реализует наведение светового потока на входной торец фокона за счет сужения светового потока в двух перпендикулярных плоскостях и содержит три фокусирующие плоские линейные линзы Френеля, в фокусе первой короткофокусной линейной линзы Френеляторая линза Френеля, за которой расположена третья линейная короткофокусная линза Френеля, в фокусе которой расположен фокон.

Изобретение относится к области возобновляемой энергетики, в частности к атмосферным энергетическим гелиоустановкам, содержащим наполненный гелием и удерживаемый с земли аэростат/баллон, на котором размещены солнечные панели.

Изобретение относится к установкам, непрерывно следящим за Солнцем, и может быть использовано для питания потребителей в районах ненадежного электроснабжения. Технический результат заключается в повышении мощности солнечной электростанции.

Изобретение направлено на получение электроэнергии экологически чистым способом в условиях комплексного и системного сочетания солнечной световой и тепловой энергии и сил, связанных с перепадом температуры и давления воздуха в зависимости от высоты, более полное и эффективное использование солнечной потенциальной энергии и кинетической энергии перемещения воздушных масс для получения электроэнергии, повышения ее мощности и создания условий для обеспечения оптимизации и устойчивости процесса энерготрансформаций на основе механизмов и эффектов образования статического электричества.

Изобретение относится к области возобновляемой энергетики. Атмосферная энергетическая установка содержит удерживаемую с земли тросом-кабелем плавующую в воздухе ветроустановку с горизонтальной осью вращения, включающую наполненный гелием цилиндрический баллон, снабженный лопатками и осью, на концах которой расположены электрогенератор и стабилизаторы, выполненный из пленки и принимающий в результате надува гелием цилиндрическую форму баллон, внутри которого вдоль его диаметральной плоскости закреплена тонкопленочная солнечная батарея, образующая плоскость, при этом верхняя часть баллона прозрачная, к нижней части прикреплен груз в виде рейки, а на его торцах имеются диски с полуосями, которыми баллон крепится к оси ветроустановки с помощью тросов-кабелей, соединенных электрически с тонкопленочной солнечной батареей.

Изобретение относится к электротехнике. Солнечный модуль (1) с множеством пластинчатых солнечных панелей (2), установленных с возможностью вращения на общей оси (18) между первым положением, в котором они конгруэнтно располагаются друг над другом, и вторым положением, в котором они в раскрытом положении располагаются рядом друг с другом, причем у каждых двух смежных друг с другом солнечных панелей (2) расположенный со стороны оси концевой участок (2') одной солнечной панели (2) имеет захватный элемент (34, 42, 48) и расположенный со стороны оси концевой участок (2') другой солнечной панели (2) имеет два взаимодействующих с захватным элементом (34, 42, 48), расположенных в тангенциальном направлении на расстоянии друг от друга упора (36, 37, 47).

Настоящее изобретение относится к подвижному солнечному генератору для автономной и непрерывной подачи электроэнергии в транспортируемой системе автоматического или полуавтоматического складывания / раскладывания.

Изобретение относится к подаче электроэнергии к вспомогательному оборудованию транспортных средств. Система освещения грузового вагона железнодорожного подвижного состава включает в себя блок генерации электроэнергии, подключенный к рабочей воздушной магистрали грузового вагона.

Изобретение относится к области возобновляемых источников энергии: ветровой и солнечной энергетики. Солнечно-ветровая энергетическая установка содержит неподвижную платформу, на которой в подшипниковой опоре установлен вертикальный вращающийся вал, на верхнем конце которого жестко закреплена аэродинамическая конструкция с аэродинамическими лопастями; солнечные батареи с солнечными элементами, часть которых функционально соединена посредством электропроводов с обмоткой ротора электрогенератора, блоки преобразования напряжения и распределения электроэнергии потребителям.

Настоящее изобретение относится к технологии использования солнечной энергии и, более конкретно, к солнечной теплосборной адсорбционной композиционной трубке, солнечному теплосборному адсорбционному композиционному слою, состоящему из таких трубок, и охлаждающей и нагревательной системе, образованной из такого слоя.

Неподвижный концентратор солнечного излучения реализует наведение светового потока на входной торец фокона за счет сужения светового потока в двух перпендикулярных плоскостях и содержит три фокусирующие плоские линейные линзы Френеля, в фокусе первой короткофокусной линейной линзы Френеляторая линза Френеля, за которой расположена третья линейная короткофокусная линза Френеля, в фокусе которой расположен фокон.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для нагрева жидкости в системах отопления, горячего водоснабжения и в различных областях, где требуется активация, деструкция и изменение физико-химических свойств жидких систем.

Изобретение может быть использовано в устройствах, преобразующих энергию электромагнитного излучения в другие виды полезной энергии, а также в оптических телескопах, радиотелескопах и радарах.

Изобретение относится к способам получения холода в системах кондиционирования воздуха на основе солнечной энергии в теплый период. Предполагаемая область применения способа для кондиционирования воздуха на основе солнечного коллектора, двигателя с внешним подводом теплоты, парокомпрессорной холодильной машины и термальной скважины для зданий с переменным тепловым режимом, т.е.

Изобретение относится к области теплоэнергетики. Вихревой ветротеплогенератор для нагрева жидкого теплоносителя систем отопления и горячего водоснабжения зданий и сооружений в условиях Арктики, содержащий ортогональный ветродвигатель, преобразователь механической энергии в тепловую энергию в виде мешалки с подвижными лопастями, работающими по принципу регулятора Уатта, тепловой аккумулятор, теплообменник и трубопроводы для циркуляции теплоносителя в системах отопления различных объектов.

Изобретение относится к области возобновляемой энергетики, в частности к атмосферным энергетическим гелиоустановкам, содержащим наполненный гелием и удерживаемый с земли аэростат/баллон, на котором размещены солнечные панели.

Изобретение относится к нагревательным устройствам и может быть использовано в различных отраслях промышленности, где требуется нагрев жидкости. Нагревательное устройство содержит генератор тепловой энергии, систему передачи тепла потребителю, связанные между собой в замкнутый контур посредством подающего и обратного трубопроводов.

Изобретение относится к энергетике, в частности к способам получения тепловой энергии, и может быть использовано при создании теплоэнергетических систем. Способ получения тепловой энергии использует поле потенциалов природных источников, в качестве материального тела используют жидкость, по крайней мере на части траектории жидкость перемещают вдоль градиента гравитационного поля Земли с формированием в контуре восходящего и нисходящего потоков жидкости, для движения жидкости в контуре используют центробежный насос, формируют восходящий поток жидкости непосредственно над центробежным насосом, движение жидкости в восходящем потоке контура формируют со скоростью от 0,7 м/с до 1,7 м/с при перепаде высот в контуре более 5 м.

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в целях производства электрической и тепловой энергии, экологически чистого топлива, а также поддержания в охраняемых акваториях оптимальных для морской биоты температурных условий.

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к солнечным установкам с системой ориентации солнечных концентраторов, и может быть использовано для нагрева различных теплоносителей, производства электроэнергии, в опреснительных и других установках, преобразующих солнечную энергию в тепловую. Технический результат заключается в повышении эффективности устройства. Многозеркальная гелиоустановка с общим приводом системы ориентации содержит оснащенный приводом концентратор излучения, систему слежения за Солнцем с блоком управления и неподвижно закрепленный приемник излучения. Оси поворота зеркал, расположенные параллельно земной оси, находятся в одной общей плоскости и жестко связаны с кронштейнами, расположенными в продольной плоскости симметрии зеркал и по диагонали четырехзвенников с попарно равными звеньями. Ось одного из шарниров каждого четырехзвенника неподвижно закреплена в общей плоскости осей зеркала и приемника, а ось шарнира в противолежащей вершине четырехзвенника находится в общей плоскости оси зеркала и источника излучения. Каждый из этих шарниров связан общей тягой с приводом системы ориентации. 3 ил.

Наверх