RU1831703C - Electromagnetic radiation concentrator - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к устройствам и способам концентрации излучени , например солнечного, в энергоемких процессах, а также дл  приемо-передачи электромагнитных сигналов. Сущность изобретени : 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 создаетс  отрицательный перепад давлени , задающий фокусное рассто ние зеркала, имеющего предохран ющий слой. Дл  направлени  излучени  на приемник концентратор имеет опоры регулируемой длины. 4 ил.The invention relates to devices and methods for concentration of radiation, for example solar, in energy-intensive processes, as well as for the reception and transmission of electromagnetic signals. SUMMARY OF THE INVENTION: the device consists of an inflatable toroid to which two films are attached symmetrically and with a gap between them, one film having a reflective layer facing outward. Together with the toroid, the films form a sealed volume in which a negative pressure drop is created, defining the focal length of the mirror having a protective layer. To direct the radiation to the receiver, the concentrator has supports of adjustable length. 4 ill.

Description

Изобретение относитс  к технической физике, а именно к устройствам и способам концентрации электромагнитного, например , солнечного излучени , с целью его использовани  дл  энергоемких процессов, а также дл  приема и передачи электромагнитных сигналов.The invention relates to technical physics, in particular to devices and methods for concentration of electromagnetic, e.g., solar radiation, for the purpose of its use for energy-intensive processes, as well as for the reception and transmission of electromagnetic signals.

Целью изобретени   вл етс  устранение указанных недостатков, а именно снижение стоимости и веса конструкции, повышение КПД и возможности складывани  до минимального обьема.The aim of the invention is to eliminate these drawbacks, namely, reducing the cost and weight of the structure, increasing efficiency and the possibility of folding to a minimum volume.

На фиг. 1 изображен разрез устройства; на фиг. 2 - вариант соединени  пленок, образующих тороид и герметичный объем; на фиг. 3 - вариант, насоса дл  создани  перепада давлени ; на фиг. 4 - общий вид устройства в рабочем состо нии.In FIG. 1 shows a section of a device; in FIG. 2 shows a variant of connecting the films forming the toroid and the sealed volume; in FIG. 3 is an embodiment of a differential pressure pump; in FIG. 4 is a general view of the device in working condition.

Устройство состоит из надувного тороида 1 (фиг. 1), составл ющего опорный каркас дл  зеркальной пленки 2 и пленки 3, не контактирующих между собой во всем рабочем диапазоне давлений и составл ющих после соединени  герметичный обьем 4.The device consists of an inflatable toroid 1 (Fig. 1), which constitutes the supporting frame for the mirror film 2 and film 3, which are not in contact with each other in the entire operating pressure range and, after connection, constitute a sealed volume 4.

В этом объеме 4 с помощью насоса 5 (фиг. 3) создаетс  разрежение, отражающа  поверхность становитс  вогнутой, т.к. равномерно нагруженна  мембрана принимает форму параболоида вращени . Величина результирующего фокусного рассто ни  зависит от радиуса кривизны этой поверхности , который в свою очередь св зан с величиной перепада давлени  Р внутри и вне герметичного обьема, упругостью пленки и величиной ее нат жени .In this volume 4, a vacuum is created using pump 5 (Fig. 3), the reflective surface becomes concave, because the uniformly loaded membrane takes the form of a paraboloid of revolution. The magnitude of the resulting focal length depends on the radius of curvature of this surface, which in turn is related to the pressure drop P inside and outside the sealed volume, the elasticity of the film and the magnitude of its tension.

В наиболее простом случае (фиг. 2) тороид 1 составлен из двух пленочных полос, сваренных в плоскости, перпендикул рной плоскости симметрии, а к этим стыкам присоединены отражающа  2 и прозрачна  3 пленки, причем отражающий слой направлен наружу.In the simplest case (Fig. 2), toroid 1 is composed of two film strips welded in a plane perpendicular to the plane of symmetry, and reflecting 2 and transparent 3 films are attached to these joints, the reflecting layer being directed outward.

К герметичному обьему 4 с тыльной стороны присоединен источник понижающего давлени  5, которые создает перепад давлени . В простейшем случае это упруга  груша с клапанами (фиг. 3). К тороиду 1 по бокам примерно на высоте 2/3 диаметраA pressure reducing source 5, which creates a differential pressure, is connected to the sealed volume 4 on the back side. In the simplest case, this is an elastic bulb with valves (Fig. 3). To toroid 1 on the sides approximately at a height of 2/3 of the diameter

слcl

сwith

соwith

looloo

NJ ОNJ Oh

соwith

ыs

присоединены опоры, которые могут быть снабжены механизмами изменени  их длины , например, с помощью электродвигателей , дл  компенсации изменени  направлени  на Солнце. В случае отсутстви  такого механизма положение светового п тна на приемнике поддерживаетс  вручную . Дл  предохранени  отражающего сло  от повреждений на него наноситс  предохран ющий полимерный слой минимальной толщины, например майлар. толщиной 3 fi (фиг. 1, разрез пленки с отражающим и предохран ющим слоем).supports are attached that can be equipped with mechanisms for changing their length, for example, using electric motors, to compensate for changes in direction to the Sun. In the absence of such a mechanism, the position of the light spot at the receiver is manually maintained. To protect the reflective layer from damage, a protective polymer layer of a minimum thickness, for example Mylar, is applied to it. 3 fi thick (Fig. 1, section of a film with a reflective and protective layer).

Устройство работает следующим образом ,The device operates as follows,

Разворачивают устройство из свернутого состо ни  и присоедин ют источник понижающего давлени  5. Надувной тороид 1 накачивают до рабочего состо ни . При этом в герметичном объеме 4 создаетс  разрежение - отрицательный перепад давлени  ДР относительно окружающей атмосферы.The device is unfolded from the folded state and a source of reducing pressure 5 is connected. The inflatable toroid 1 is pumped up to the operating state. At the same time, a vacuum is created in the sealed volume 4 - a negative pressure drop of the PR relative to the surrounding atmosphere.

Присоедин ют к тороиду 1 опоры и устанавливают устройство в положение, обес- печивающее близкое к нормальному гтадение на зеркало солнечных лучей, которые при этом после отражени  должны попадать на приемник излучени , например котел, установленный в фокусе зеркала. С помощью источника понижающего давлени  (насоса)5 регулируют давление в герметичном объеме 4, добива сь максимума концентрации излучени  на приемнике. Включают механизм слежени  в опорах, либо периодически измен ют положение зеркала с помощью этих опор, добива сь концентрации излучени  на зачерненной поверхности приемника (фиг. 4).Supports are attached to toroid 1 and the device is installed in a position that ensures close to normal readiness of sunlight on the mirror, which, after reflection, should then fall on the radiation receiver, for example, a boiler installed in the focus of the mirror. By means of a pressure reducing source (pump) 5, the pressure in the sealed volume 4 is controlled to maximize the radiation concentration at the receiver. The tracking mechanism is switched on in the supports, or the mirror is periodically changed using these supports to achieve a radiation concentration on the blackened surface of the receiver (Fig. 4).

При условии точного технического исполнени  устройства отражающа  излучение параболическа  поверхность 2, например, диаметром 2 м и фокусным рассто нием м должна сконцентрировать все отраженное излучение в кружке диаметром 0,045 м, что дает коэффициент концент $Provided that the device is technically accurate, the reflecting radiation, a parabolic surface 2, for example, with a diameter of 2 m and a focal length of m, should concentrate all the reflected radiation in a circle with a diameter of 0.045 m, which gives a coefficient of concentration

рации . Поток солнечногоwalkie-talkie. Solar flow

22

излучени  на зеркало 2 с ,14 м в  снуюradiation on the mirror 2 s, 14 m into the snow

погоду с учетом поглощени  атмосферой соответствует энергии 2,5 кВт, т.е. при коэффициенте отражени  0,8, оптимальном угле падени  излучени  и малой затененностиweather, taking into account atmospheric absorption, corresponds to an energy of 2.5 kW, i.e. with a reflection coefficient of 0.8, an optimal angle of incidence of radiation and low shading

зеркала приемником излучени  можно рассчитать на концентрацию излучени  мощностью 2 кВт на площадке диаметром 5 см. По окончании работы газ из тороида выпускаетс , отсоедин ютс  опоры и насосmirrors with a radiation receiver can be calculated on the concentration of radiation with a power of 2 kW on a site with a diameter of 5 cm. At the end of work, gas is discharged from the toroid, the supports and the pump are disconnected

5, и вс  конструкци  складываетс .5 and the entire structure folds.

В случае использовани  устройства в качестве антенны, например, спутникового телевидени , вследствие стационарного положени  спутника относительно антенны,In the case of using the device as an antenna, for example, satellite television, due to the stationary position of the satellite relative to the antenna,

достаточно направить ее на спутник и поместить в фокусе антенны приемник-облучатель .just point it at the satellite and place the receiver-irradiator in the focus of the antenna.

Предлагаемое устройство имеет невысокую стоимость, удобно при транспортировке из-за малого веса и габаритов, позвол ет экономить знергоресурсы, например , на приготовление пищи, а также может служить приемной антенной спутникового телевидени .The proposed device has a low cost, convenient for transportation due to its light weight and dimensions, it saves energy resources, for example, for cooking, and can also serve as a receiving antenna for satellite television.

Claims (1)

Формула изобретени The claims Концентратор электромагнитного излучени , содержащий каркас в виде надувного тороида. две пленки, периферии которых соединены с тороидом по его внутренней стороне , образу  герметичный объем, источник давлени , св занный с герметичным объемом , причем одна из пленок имеет отражающую поверхность, отличающийс  тем, что в него введены предохран ющийAn electromagnetic radiation concentrator containing a skeleton in the form of an inflatable toroid. two films, the periphery of which is connected to the toroid on its inner side, forming a sealed volume, a pressure source associated with the sealed volume, one of the films having a reflective surface, characterized in that a protective layer is inserted into it слой, расположенный на отражающей поверхности пленки и опоры, выполненные с возможностью изменени  их длины и присоединенные к тороиду, причем центральные части пленок расположены на заданномa layer located on the reflective surface of the film and supports made with the possibility of changing their length and attached to the toroid, and the Central parts of the films are located on a given рассто нии одна от другой, а их периферии присоединены к тороиду на рассто нии друг от друга симметрично относительно плоскости симметрии тороида, где d - диаметр сечени  тороида, отражающа distances from one another, and their periphery attached to the toroid at a distance from each other symmetrically with respect to the plane of symmetry of the toroid, where d is the diameter of the cross section of the toroid, reflecting поверхность пленки расположена с ее на ружной стороны, а источник давлени  выполнен в виде источника понижающего давлени .the film surface is located on its outer side, and the pressure source is made in the form of a source of decreasing pressure. Фиг. 1FIG. 1 иг. 2ig. 2 ГG Фиг.зFig.z