Устройство для преобразования солнечной энергии

 

В. П. Васильев и А. И. Кфлиниченка:: (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО Д,ЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СО.ЛНЕЧНОЙ

ЭНЕРГИИ

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к устройствам для преобразования солнечной энергии в механическую и электрическую.

Известно устройство для преобразования солнечной энергии, содержащее следя- 5 щий концентратор и оптически с ним связанный с гибким световодом приемник излучения. В этой устройстве сфокусированное следящим за положением Солнца концентратором солнечное излучение передается закрепленным входным концом на концентраторе гибким световодом к неподвижному приемнику излучения, в котором солнечная энергия преобразуется в тепловую, а затем в электрическую или механическую энергии (1). 15

Однако известное устройство не позволяет преобразовывать солнечную энергию в импульсы механической или электрической энергии.

Цель изобретения — расширение рабого чего диапазона устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для преобразования солнечной энергии, содержащее следящий концентратор и оптически с ним связанный гибким светодводом приемник излучения, дополнительно содержит вращающееся зеркало, расположенное оптически соосно со световодом, а приемник излучения размещен в фокальном пятне зеркала и имеет тороидальную форму.

Устройство дополнительно содержит второе зеркало полутороидальной формы, расположенное коаксиально приемнику излучения и обращенное отражающей поверхностью к отражающей поверхности вращающегося зеркала.

Приемник излучения выполнен составным из чередующихся по длине участков соответственно из светопоглощающего и пьезодиэлектрического материалов.

Приемник излучения выполнен полым и заполнен светопоглощающей жидкостью.

В фокальном пятне вращающегося зеркала расположен по меньшей мере еще один приемник излучения.

На фиг. 1 показана конструктивная схема устройства для преобразования солнечной энергии; на фиг. 2 — фрагмент устройства для преобразования солнечной энергии в виде двух приемников излучения, рас987161 положенных в фокальнрм пятне вращающегося зеркала.

Устройство для преобразования солнечной энергии содержит следящий коцентратор 1 (фиг. 1) и оптически с ним связанный гибким световодом 2 приемник 3 излучения.

Устройство дополнительно содержит вращающееся зеркало 4, расположенное оптически соосно со световодом 2, а приемник

3 излучения размещен в фокальном пятне зеркала 4 и имеет полутороидальную форму.

Кроме того, устройство дополнительно содержит второе зеркало 5 полутороидальной формы, расположенное коаксиально приемнику 3 излучения и обращенное отражающей поверхностью к отражающей поверхности вращающегося зеркала. 4. Приемник 3:,излучения выйлнен. составным .из чередующихся по длине участков 6 и 7, (фиг. 2) соответственно из светопоглощающего и пьезодиэлектрического материалов.

Приемник 3 (фиг. 1) излучения может быть выполнен полым и заполнен светопоглоща ю щей. жидкостью 8.

В фокальном пятне вращающегося зеркала 4 может быть расположен по меньшей мере еще один приемник 9 излучения (фиг. 2).

Следящий концентратор. 1 (фиг. 1) выполнен в виде параболоида 10, снабженного вторичным выпуклым зеркалом 11, например,, в виде гиперболоида, установленного перед фокусом параболоида 10.

Следящий концентратор 1 установлен на параллактической монтировке 12, движение которой обеспечивается приводом (условно не показан).

Приемник 3 излучения представляет собой квазиодномерный звуковод в виде тора, в котором амплитуда возбуждаемого импульса (механического или электрического) зависит только от длины звуковода, что может быть реализовано в случае выполнения поперечного размера тора много меньшим перемещающейся зоны (фокального пятна) взаимодействия с пучком излучения., Вращающееся зеркало 4 снабжено приводом 13 и выполнено вогнутым, например, сферической или параболоидной формы. Ось вращения зеркала совпадает с осью симметрии приемника 3 излучения.

Гибкий световод 2 выполнен из светопроводящего волокна и закреплен с помощью оправы 14 над зеркалом 4. Для уменьшения нагрева световод 24 снабжен охладителем 15.

Приемник 3 излучения может быть выполнен полым в виде тора с прозрачными стенками, например, Ьгекляиными или полимернь|м 1. В качестве светопоглощающей жидкост4 8 может быта использовайа вода с красителем. Полый тор снабжен отверстиями 16 и, .17 соответственно для входа и выхода жидкости 8 для" охлаждения. Вдоль тора расположены рабочие камеры 18, в которых расположены штампуемые детали 19 и пресс-формы 20. Приемник 3 излучения, для преобразования солнечной энергии в электрическую может содержать чередующиеся участки 6 и 7 (фиг. 2) соответственно из стекла со светопоглощающими добавками и керамики, находящиеся в акустическом контакте, причем их акустичес-. кие сопротивления подобраны близкими во

1О избежание отражений механических импульсов. Каждый участок 7 соединен электрически с нагрузкой. Вектор поляризации участков ? направлен вдоль тора.

Устройство для преобразования солнечной энергии работает следующим образом.

15 Сфокусированный следящим концентратором 1 (фиг. 1) пучок солнечного излучения с помощью гибкого световода 2 подается к вращающемуся зеркалу 4 и отражается им на приемник 3 излучения. Дополнительное концентрирование отраженного пучка осуществляется вторым зеркалом 5. Скорость вращения зеркала 4 обеспечивает перемещение фокального пятна по приемнику

3 излучения со скоростью звука в поглощающем излучение материале, которым, в

25 данном случае, является жидкость 8. При этом, вследствие поглощения солнечной энергии происходит увеличение локального объема жидкости 8, порождающее механический импульс сжатия, который усиливается в результате синхронной подкачки при ска30 нировании (вращение зеркала 4). Попадая в зону рабочей камеры 18, механический импульс осуществляет штамповку детали 19 с помощью пресс-формы 20.

При выполнении приемника 3 излучения (фиг. 2) составным из участков 6 и 7, возникающий в участках 6 механический импульс сжатия, усиливаемый при сканировании, приводит к появлению на торцах участков 7 из керамики разности потенциалов. Указанная разность потенциалов по40 ступает в нагрузку и может быть преобразована в различной частоты переменное или в постоянное напряжение.

Возможна также и одновременная выработка механической и электрической энергии.

4> Снабжение устройства вращающимся зеркалом 4 и выполнение приемника 3 излучения в виде тора обеспечивает синхронную подкачку солнечной энергии в ограниченный объем светопоглощающего материала, приводящую к появлению механических импульсов, что, в свою очередь, позволяет преобразовывать солнечную энер: гию в импульсы механической энергии.

Выполнение приемника 3 излучения составйым по длине из участков 6 и 7, соответственно из светопоглощающего и пьезодиэлектрического материалов, позволяет механические импульсы преобразовывать в . "пульсы электрической энергии.

987161

Использование нескольких приемников 3 излучения или их выполнение комбинированными обеспечивает максимальное повышение коэффициента преобразования солнечной энергии и КПД устройства.

Формула изобретения

1. Устройство для преобразования солнечной энергии, содержащее следящий концентратор и оптически с ним связанный гибким световодом приемник излучения, от.личающееся тем, что, с целью расширения рабочего диапазона, устройство дополнительно содержит вращающееся зеркало, расположенное оптически соосно со cseтоводом, а приемник излучения размещен .в фокальном пятне зеркала и имеет тороидальную форму.

2. Устройство по п. -1, отличающееся тем, что оно дополиител: о содержит второе зеркало полутороидальной формы, расположенное коаксиально приемнику излучения и обращенное отражающей поверхностью к отражающей поверхности вращающегося зеркала.

3. Устройство по пп. l и. 2, отличающееся тем, что приемник излучения выполнен составным из чередующихся по длине участков соответственно из светопоглощающего и пьезодиэлектрического материалов..

4. Устройство по пп. 1 — 3, отличающееся

10 тем, что приемник излучения выполнен полым и заполнен светопоглощающей жидкостью.

5. Устройство по пп. 1 — 4, отличающееся тем, что в фокальном пятне вращающегося зеркала расположен по меньшей мере еще

15 один приемник излучения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Заявка Франции № 2310477, кл. F 03 G 7/02, опублик. 1976.

Составитель П. 111ендерович

Редактор А. Химчук Техред И. Верес Корректор М. Демчик

Заказ 10247/14 Тираж 498 .Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4