Ноу-хау разработки, а именно данное изобретение автора относится к автономным солнечным электростанциям на основе фотоэлектрических преобразователей. Модуль солнечной электростанции содержит параболоцилиндрический концентратор солнечной энергии, несущую конструкцию с фотоэлектрическим датчиком и фотоэлектрическим преобразователем, расположенным по фокусной линии параболоцилиндрического концентратора, установленного на штанге поворотного механизма с возможностью поворота вокруг оси на угол не...
Область деятельности(техники), к которой относится описываемое изобретение
Ноу-хау разработки, а именно данное изобретение автора относится к гелиотехнике, в частности к солнечным концентраторам с высокой степенью концентрации, в 100 и более раз, а именно, для получения высоких температур и передачи их на расстояние к теплоприемнику по световоду.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Обычно концентрация солнечной энергии до высоких температур при одноразовом отражении от зеркального отражателя с последующим изменением направления светового потока солнечного излучения невозможна из-за значительных потерь при повторном отражении и рассеивании света. Для того чтобы избежать эти потери, предлагается использование явления полного внутреннего отражения по законам оптической геометрии и передачи ее на расстояние по световоду.
Известны оптические способы концентрации солнечной энергии за счет отражения с последующей концентрацией у фокуса геометрических фигур с образующей второго порядка (Объекты НПО «Физика-Солнце», обзор физико-технического института АН РФ).
В этом случае при одноразовом отражении удельные тепловые потери выравниваются за счет уменьшения площади входа в абсорбер, при этом достигается увеличение плотности световой энергии. При дальнейшем увеличении количества отражений луча удельные потери энергии не выравниваются за счет уменьшения площади входа в абсорбер, а плотность солнечного потока начинает уменьшаться за счет потери энергии при рассеивании света и нагреве отражателя.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению, относящемуся к способу с использованием явления полного внутреннего отражения, является «Солнечный фотоэлектрический модуль» по патенту RU 2133415, в котором используется полное внутреннее отражение светового потока, эффект которого создает прозрачная призма, где луч преломляется и попадает на короткий катет призмы, а установленные ряды зеркальных параболоцилиндрических фоклинов работают как обычные отражатели-концентраторы. Недостатками известного способа концентрации солнечной энергии являются невозможность получения высоких температур, низкая степень концентрации солнечной энергии и ограниченные возможности места приема солнечной энергии.
Предлагаемым изобретением решается задача концентрации солнечной энергии до высоких температур при одноразовом отражении от зеркального отражателя с последующим изменением направления светового потока солнечного излучения.
rnrnrnrnrnrnrnrnrn
Для получения такого технического результата в предлагаемом способе концентрации солнечной энергии с изменением ее направления, включающем известный параболоцилиндрический концентратор первой ступени, отражатель которого ориентируется таким образом, чтобы сконцентрированный световой поток падал на ось фокусов под предельным углом к параболоцилиндрическому световоду-концентратору, состоящему из двух прозрачных сред с разными коэффициентами преломления n1 и n2, при условии, что n1>n2, отражаясь, световой поток сохраняет этот угол, а затем испытывает преломление на угол в соответствии с законом Снеллиуса. В соответствии с этим световой поток преломляется в оптически более плотной среде, когда угол падения превосходит некоторый предельный угол преломления света в менее плотную среду, преломление прекращается и свет начинает полностью отражаться от границы раздела. При дальнейшем увеличении угла падения луча угол преломления должен стать более 90°, а это значит, что луч не выходит за пределы прозрачной диэлектрической среды с большей плотностью и остается в ее толще, постепенно наращивая свою плотность, то есть он не преломится, а отразится от границы с менее плотной прозрачной средой, и граница раздела работает как зеркало. Таким образом, световой поток от концентратора первой ступени собирается на оси фокусов, изменяет свое направление на угол, равный предельному углу отражения, и распространяется вдоль оси фокусов, при этом световой поток постепенно уплотняется по всей длине световода-концентратора и на выходе получает свое максимальное значение. Это одно из условий способа. Во втором условии необходимо, чтобы световой поток, попав на параболоцилиндрический световод-концентратор, вел себя согласно первому и второму оптическому свойству параболы. Первое свойство, когда лучи света, исходящие из фокуса после отражения от параболы, становятся параллельными оси OY, и второе оптическое свойство параболы, которое определяет случай, если источник света помещен в фокусе параболы, то фронт волны, отраженный от параболы, представляет собой отрезок, соединяющий две точки хорды параболы, параллельной ее директрисе.
Отличительные признаки предлагаемого способа заключаются в том, что световой поток солнечной энергии, сконцентрированный у оси фокусов параболоцилиндрического концентратора первой ступени, направляется под предельным углом полного внутреннего преломления к параболоцилиндрическому световоду-концентратору, изготовленному из оптически прозрачных материалов, совмещенная ось фокусов концентратора первой ступени с осью фокусов световода-концентратора образует источник сконцентрированного солнечного излучения для параболоцилиндрического световода-концентратора, который, падая под предельным углом на параболообразующую поверхность параболоцилиндрического световода-концентратора, преломляется и на границе раздела сред разной плотности проходит параллельно оси фокусов, суммируясь по ходу светового потока по всей длине параболоцилиндрического световода-концентратора с последующей передачей собранной солнечной энергии на расстояние к теплоприемнику.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявленному устройству является устройство для концентрации солнечной энергии по патенту RU 2134847 C1, F24J 2/18, 20/08/1999, которое состоит из параболоцилиндрического концентратора первой ступени и параболоцилиндрического абсорбера с теплоприемником.
В отличие от известного в предлагаемом устройстве абсорбер выполнен в виде оптически прозрачного световода-концентратора, ось фокусов которого совмещена с осью фокусов параболоцилиндрического концентратора первой ступени, параболоцилиндрический световод-концентратор выполнен из оптически прозрачного двухслойного диэлектрического материала с разными коэффициентами преломления, причем первая среда, принимающая световой поток от параболоцилиндрического концентратора первой ступени, плотнее, чем среда второго слоя, толщина которого превышает толщину слоя первой среды, наружная верхняя поверхность параболоцилиндрического световода-концентратора покрыта отражающим и бронирующим покрытием, а собранную в параболоцилиндрическом световоде-концентраторе солнечную энергию направляют на выходе в световод круглого сечения и передают на расстояние к теплоприемнику.
У фокуса концентратора первой ступени образуется фокальное пятно, равное оптической ширине светового потока в фокусе параболоцилиндрического концентратора первой ступени, как бы размытый уплотненный световой поток. Природа его образования различна, это может быть дифракция, интерференция, некачественное изготовление образующей второго порядка и возможно рассеивание и отражение света в самом свете. В предлагаемом устройстве используется все фокальное пятно, так как в него входит весь спектр солнечной энергии, а эта энергия уже получила свое определенное направление к фокусу, ее необходимо собрать без потерь для последующей концентрации с изменением направления светового потока.
общий вид предлагаемого концентратора солнечной энергии
Фиг.1 - общий вид предлагаемого концентратора солнечной энергии.
прохождение светового потока от параболоцилиндрического концентратора первой ступени под углом полного внутреннего отражения в параболоцилиндрическом световоде-концентраторе.
rnrnrnrnrnrnrnrnrn
Фиг.3 - прохождение светового потока от параболоцилиндрического концентратора первой ступени под углом полного внутреннего отражения в параболоцилиндрическом световоде-концентраторе.
Устройство для концентрации солнечной энергии содержит параболоцилиндрический концентратор солнечной энергии первой ступени 1 с устройством слежения за солнцем 2, которое направляет световой поток 3 под предельным углом 4. К параболоцилиндрическому концентратору солнечной энергии первой ступени 1, крепится на стойках 5 параболоцилиндрический световод-концентратор 6, ось фокусов 7 которого совмещена с осью фокусов параболоцилиндрического концентратора первой ступени. Параболоцилиндрический световод-концентратор 6 выполнен из оптически прозрачного двухслойного материала с разными коэффициентами преломления (фиг.2), причем первая среда 8, принимающая световой поток от параболоцилиндрического концентратора первой ступени 1, плотнее, чем среда второго слоя 9, толщина которого в несколько раз превышает толщину слоя первой среды 8. Наружная верхняя поверхность параболоцилиндрического световода-концентратора 6, покрыта отражающим и одновременно бронирующим покрытием 10. Собранная световая энергия отводится от параболоцилиндрического световода-концентратора 6 на выходе в торец световода круглого сечения 11. Световой поток 12 (фиг.3), выходящий из параболоцилиндрического световода-концентратора 6, направляется в световод круглого сечения 11, где обеспечивается его прохождение без потерь энергии по длине световода 11 до теплоприемника.
Совмещая оси фокусов параболоцилиндрического концентратора первой ступени 1 и параболоцилиндрического световода-концентратора 6, тем самым размещают источник света по всей оси фокусов 7, равной длине параболоцилиндрического световода-концентратора 6.
Предельный угол 4 зависит от различий оптических свойств прозрачных диэлектрических материалов, из которых изготавливается параболоцилиндрический световод-концентратор 6. Он вычисляется по формуле arcsin (n2/n1), из чего следует, что чем меньше разница между n1 и n2, тем меньше угол падения, это важная деталь при конструировании устройства. Далее параболоцилиндрический световод-концентратор 6, параболическое поперечное сечение которого расположено в габаритах фокального пятна, принимает под предельным углом концентрированную солнечную энергию от параболоцилиндрического концентратора первой ступени первым слоем оптически прозрачной среды 8, который выполнен из химически чистого кварцевого стекла. Второй слой среды 9 (оболочка) параболоцилиндрического световода-концентратора 6 выполнен также из кварцевого стекла с меньшим показателем преломления и направляет ее вдоль совмещенной оси фокусов в теле параболоцилиндрического световода-концентратора. Толщина первой и второй среды определяется исходя из позиции волновой теории полного внутреннего отражения, так как среда, где образуется поверхностная волна, может рассеивать и отбирать энергию. Эта пара может быть выполнена и из акрилового стекла, которое пропускает и ультрафиолетовое излучение. Верхнюю поверхность оболочки параболического цилиндра покрывают зеркальным отражающим и одновременно бронирующим покрытием 10.
В конечной точке параболоцилиндрического световода-концентратора 6 по ходу светового потока параболическое сечение меняется на круглое и он превращается в световод, транспортирующий солнечную энергию к теплоприемнику.
Предлагаемый способ и устройство осуществляют в следующей последовательности
Параболоцилиндрический концентратор солнечной энергии первой ступени 1 с устройством слежения за солнцем 2, ориентированный своей оптической осью с юга на север и в зависимости от географической широты, устанавливается по азимуту и углу места с условием, чтобы световой поток 3 был строго перпендикулярен к поверхности параболоцилиндрического концентратора первой ступени 1. Для того чтобы изменить угол падения светового потока на предельный 4 с целью получения полного внутреннего преломления в параболоцилиндрическом световоде-концентраторе 6, достаточно корректировки установки угла места светила (солнца) устройством слежения за солнцем 2 так, чтобы отраженный световой поток от параболоцилиндрического концентратора солнечной энергии первой ступени 1 падал под предельным углом 4 на параболоцилиндрический световод-концентратор 6. Параболоцилиндрический концентратор солнечной энергии первой ступени 1 собирает в своем фокусе f солнечную энергию, а так как фокусная ось 7 обеих концентраторов совмещена, она является источником сконцентрированного солнечного излучения для параболоцилиндрического световода-концентратора 6, который меняет направление светового потока при преломлении и направляет его параллельно оси фокусов 7. Так как солнечная энергия собирается одновременно по длине параболоцилиндрического концентратора первой ступени 1, она одновременно преломляется по всей длине в параболоцилиндрическом световоде-концентраторе 6 и изменяет свое направление не выходя за габариты параболического сечения. Собранная солнечная энергия в параболоцилиндрическом световоде-концентраторе 6 получает свое максимальное значение на выходе из параболоцилиндрического световода-концентратора 6 и передается через световод круглого сечения 11 к теплоприемнику.
Формула изобретения
1. Способ концентрации солнечной энергии, включающий отражение светового потока и концентрацию у теплоприемника, отличающийся тем, что световой поток солнечной энергии, сконцентрированный у оси фокусов параболоцилиндрического концентратора первой ступени, направляется под предельным углом полного внутреннего преломления к параболоцилиндрическому световоду-концентратору, изготовленному из оптически прозрачных материалов, совмещенная ось фокусов концентратора первой ступени с осью фокусов световода-концентратора образует источник сконцентрированного солнечного излучения для параболоцилиндрического световода-концентратора, который, падая под предельным углом на параболообразующую поверхность параболоцилиндрического световода-концентратора, преломляется и на границе раздела сред разной плотности проходит параллельно оси фокусов, суммируясь по ходу светового потока по всей длине параболоцилиндрического световода-концентратора с последующей передачей собранной солнечной энергии на расстояние к теплоприемнику.
2. Устройство для концентрации солнечной энергии, состоящее из параболоцилиндрического концентратора первой ступени с устройством слежения за солнцем и параболоцилиндрического абсорбера с теплоприемником, отличающееся тем, что абсорбер выполнен в виде оптически прозрачного световода-концентратора, ось фокусов которого совмещена с осью фокусов параболоцилиндрического концентратора первой ступени, параболоцилиндрический световод-концентратор выполнен из оптически прозрачного двухслойного диэлектрического материала с разными коэффициентами преломления, причем первая среда, принимающая световой поток от параболоцилиндрического концентратора первой ступени, плотнее, чем среда второго слоя, толщина которого превышает толщину слоя первой среды, наружная поверхность параболоцилиндрического световода-концентратора покрыта отражающим и бронирующим покрытием, а собранную в параболоцилиндрическом световоде-концентраторе солнечную энергию направляют на выходе в световод круглого сечения и передают на расстояние к теплоприемнику.
Имя изобретателя: Рылов Юлий Меркурьевич Имя патентообладателя: Рылов Юлий Меркурьевич Почтовый адрес для переписки: 690002, г.Владивосток, пр-кт Острякова, 26, кв.242, Ю.М.Рылову Дата начала отсчета действия патента: 2007.02.21
Разместил статью: search
Дата публикации: 18-04-2007, 10:49
Ноу-хау разработки, а именно данное изобретение автора относится к области гелиотехники, в частности касается создания солнечных модулей с концентраторами солнечного излучения для выработки электричества и тепла. Сущность изобретения заключается в том, что поперечное сечение цилиндрического концентратора выполнено с двумя радиусами, причем окружность радиуса r сопрягается с окружностью большего радиуса R в плоскости, на которой расположены центры обоих радиусов, перпендикулярной плоскости,...
Ноу-хау разработки, а именно данное изобретение автора относится к ветроэнергетике и предназначено для применения в местностях с невысокими скоростями ветра. Технический результат заключается в повышении надежности конструкции за счет обеспечения автоматической ориентации лопастей относительно ветрового потока и предохранения ветродвигателя от перегрузок при буревых ветрах. Ветродвигатель содержит вращающуюся в неподвижном корпусе раму, на которой с возможностью вращения установлены валы с...
Никакого начала не было - безконечная вселенная существует изначально, априори как безконечное пространство, заполненное энергией электромагнитных волн, которые также существуют изначально и материей, которая состоит из атомов и клеток, которые состоят из вращающихся ЭМ волн.
В вашей теории есть какие-то гравитоны, которые состоят из не известно чего. Никаких гравитонов нет - есть магнитная энергия, гравитация - это магнитное притяжение.
Никакого начала не было - вселенная, заполненная энергией ЭМ волн , существует изначально.
То есть, никакой энергетической проблемы не решилось от слова совсем. Так как для производства металлического алюминия, тратится уймище энергии. Производят его из глины, оксида и гидроксида алюминия, понятно что с дико низким КПД, что бы потом его сжечь для получения энергии, с потерей ещё КПД ????
Веселенькое однако решение энергетических проблем, на такие решения никакой энергетики не хватит.
Вместо трудновыполнимых колец, я буду использовать,цилиндрические магниты, собранные в кольцевой пакет, в один, два или три ряда. На мой взгляд получиться фрактал 1 прядка. Мне кажется, что так будет эффективней, в данном случае. И в место катушек, надо попробывать бифиляры или фрактальные катушки. Думаю, хороший будет эксперимент.
Проблема в том, что человечество зомбировано религией, что бог создал всё из ничего. Но у многих не хватает ума подумать, а кто создал бога? Если бога никто не создавал - значит он существует изначально. А почему самому космосу и самой вселенной как богу-творцу - нельзя существовать изначально?
Единственным творцом материального мира, его составной субстанцией, источником движения и самой жизни является энергия космоса, носителем которой являются ЭМ волны, которыми как и полагается богу заполнено всё космическое пространство, включая атомы и клетки.
От углеводородов кормится вся мировая финансовая элита, по этому они закопают любого, кто покусится на их кормушку. Это один. Два - наличие дешевого источника энергии сделает независимым от правительств стран все население планеты. Это тоже удар по кормушке.
Вначале было то, что существует изначально и никем не создавалось. А это
- безграничное пространство космоса
- безграничное время протекания множества процессов различной длительности
- электромагнитная энергия, носителем которой являются ЭМ волны, которыми как и положено творцу (богу) материального мира, заполнено всё безграничное пространство космоса, из энергии ЭМВ состоят атомы и клетки, то есть материя.
Надо различать материю и не материю. Материя - это то, что состоит из атомов и клеток и имеет массу гравитации, не материя - это энергия ЭМ волн, из которых и состоит материя
Ноу-хау разработки, а именно данное изобретение автора относится к автономным солнечным электростанциям на основе фотоэлектрических преобразователей. Модуль солнечной электростанции содержит параболоцилиндрический концентратор солнечной энергии, несущую конструкцию с фотоэлектрическим датчиком и фотоэлектрическим преобразователем, расположенным по фокусной линии параболоцилиндрического концентратора, установленного на штанге поворотного механизма с возможностью поворота вокруг оси на угол не...
Ноу-хау разработки, а именно данное изобретение автора относится к области гелиотехники, в частности касается создания солнечных модулей с концентраторами солнечного излучения для выработки электричества и тепла. Сущность изобретения заключается в том, что поперечное сечение цилиндрического концентратора выполнено с двумя радиусами, причем окружность радиуса r сопрягается с окружностью большего радиуса R в плоскости, на которой расположены центры обоих радиусов, перпендикулярной плоскости,...
Ноу-хау разработки, а именно данное изобретение автора относится к ветроэнергетике и предназначено для применения в местностях с невысокими скоростями ветра. Технический результат заключается в повышении надежности конструкции за счет обеспечения автоматической ориентации лопастей относительно ветрового потока и предохранения ветродвигателя от перегрузок при буревых ветрах. Ветродвигатель содержит вращающуюся в неподвижном корпусе раму, на которой с возможностью вращения установлены валы с...
Никакого начала не было - безконечная вселенная существует изначально, априори как безконечное пространство, заполненное энергией электромагнитных волн, которые также существуют изначально и материей, которая состоит из атомов и клеток, которые состоят из вращающихся ЭМ волн.В вашей теории есть какие-то гравитоны, которые состоят из не известно чего. Никаких гравитонов нет - есть магнитная энергия, гравитация - это магнитное притяжение.
