Сонячна установка з нерухомим концентратором

Сонячна установка з нерухомим концентратором, що містить розташований усередині нерухомого концентратора рухомий приймач, виконаний з можливістю обертального руху, яка відрізняється тим, що приймач виконаний у вигляді циліндра, закріплений на вертикальній опорі під кутом d , що відповідає широті місцевості, до вертикальної осі, приймач також виконаний з можливістю обертання навколо вертикальної осі, з кутовою швидкістю, яка відповідає кутовій швидкості обертання Землі навколо її осі, та яку визначають за Корисна модель стосується пристроїв для використання сонячної енергії, що постачені відбивачами та засобами концентрації випромінювання. Відомою є сонячна установка з нерухомим концентратором, яка обрана найближчим аналогом [а. с. СРСР на винахід «Сонячний колектор» №1560944, F24J2/12, 1990] та містить нерухомий концентратор і розташований усередині нього рухомий приймач, напрямну у вигляді кола, перпендикулярного оптичній осі концентратора, два контрвідбивача, концентратор виконаний у вигляді конуса, приймач за допомогою опори взаємодіє з напрямною з можливістю переміщення по конічній поверхні концентратора, контрвідбивачі закріплені на приймачі. Обертальний рух приймача забезпечується приводом за напрямною. Ознаками найближчого аналога, що збігаються з суттєвими ознаками заявленої корисної моделі, є наявність у сонячній установці з нерухомим концентратором розташованого усередині нерухомого концентратора рухомого приймача, виконаного з можливістю обертального руху. Технічним результатом корисної моделі є підвищення ефективності роботи сонячної установки за рахунок забезпечення можливості рівномірної роботи протягом світлового дня. Причинами, які перешкоджають досягненню технічного результату при використанні найближ чого аналога, є низька ступінь узгодження місцеположення розмитого зображення Сонця (світової плями) у колекторі з видимим рухом Сонця за кутом піднесення, а також неможливість рівномірної роботи протягом світлового дня з-за того, що оптична ось концентратора залишається орієнтованою у напрямку, що відповідає зенітному положенню Сонця на небосхилі для місцевості, де експлуатується установка. В основу корисної моделі поставлена технічна задача вдосконалення конструкції сонячної установки з нерухомим концентратором. Поставлена технічна задача вирішується тим, що сонячна установка з нерухомим концентратором, що містить розташований усередині нерухомого концентратора рухомий приймач, виконаний з можливістю обертального руху, згідно корисній моделі, приймач виконаний у вигляді циліндра, закріплений на вертикальній опорі під кутом d, що відповідає широті місцевості, до вертикальної осі приймач також виконаний з можливістю обертання навколо вертикальної осі, з кутовою швидкістю, яка відповідає кутовій швидкості обертання Землі навколо її осі та визначається за формулою формулою w = cos g × sin d sin 2 d + sin2 g , де g - кут повороту w= cos g × sin d sin 2 d + sin2 g , (19) UA (11) 25790 (13) U Сонця навколо осі обертання Землі, d - широта місцевості, поверхня концентратора виконана у вигляді утвореної на директрисі лінійчатої поверхні, прямолінійна твірна якої має змінний кут нахилу до горизонтальної площини, що відповідає змінній кутовій висоті Сонця протягом світлового дня, площина, у якій лежить директриса, перпендикулярна вертикальній осі, яка, у свою чергу, проходить через центр директриси, кожна прямолінійна твірна перетинає директрису та розміщена в площині, яка проходить через вертикальну вісь. 3 25790 де g - кут повороту Сонця навколо осі обертання Землі, d - широта місцевості; поверхня концентратора виконана у вигляді утвореної на директрисі лінійчатої поверхні, прямолінійна твірна якої має перемінний кут на хилу до горизонтальної площини, що відповідає перемінній кутовій висоті Сонця протягом світлового дня; площина, у якій лежить директриса, перпендикулярна вертикальній осі, яка у свою чергу проходить через центр директриси; кожна прямолінійна твірна перетинає директрису та розміщена в площині, яка проходить через вертикальну вісь. Між сукупністю суттєви х ознак корисної моделі й технічним результатом, що досягається, існує такий причинно-наслідковий зв'язок. Внаслідок того, що приймач виконаний у вигляді циліндра, закріплений на вертикальній опорі під кутом d , що відповідає широті місцевості, до вертикальної осі приймач також виконаний з можливістю обертання навколо вертикальної осі, з кутовою швидкістю, яка відповідає кутовій швидкості обертання Землі навколо її осі та визначається за формулою w= cos g × sin d sin 2 d + sin2 g , де g - кут повороту Сонця навколо осі обертання Землі, d - широта місцевості; поверхня концентратора виконана у вигляді утвореної на директрисі лінійчатої поверхні, прямолінійна твірна якої має перемінний кут на хилу до горизонтальної площини, що відповідає перемінній кутовій висоті Сонця протягом світлового дня; площина, у якій лежить директриса, перпендикулярна вертикальній осі, яка у свою чергу проходить через центр директриси; кожна прямолінійна твірна перетинає директрису та розміщена в площині, яка проходить через вертикальну вісь, то забезпечується рівномірна робота сонячної установки протягом світлового дня. Корисна модель проілюстрована графічним матеріалом, де на Фіг.1 зображена схема сонячної установки з нерухомим концентратором, на Фіг.2 - вид А на Фіг.1, а на Фіг.3 геометрична схема розрахунку кутової швидкості обертання приймача у залежності від кутової швидкості обертання Землі. Сонячна установка з нерухомим концентратором містить нерухомий концентратор 1, розташований усередині нього рухомий приймач 2, що має циліндричну форму, яка відтворює форму фокальної зони, закріплений на вертикальній опорі 3 й виконаний з можливістю обертання навколо вертикальної осі 4, що проходить через центр директриси 5 вслід за переміщенням Сонця. Вертикальна опора 3 закріплена в бетонній основі 6 і опирається на торцевий підшипник 7. У верхній своїй частині вертикальна опора 3 підтримується двома розпірками 8, які кріпляться до корпуса радіального підшипника 8. Рухомий приймач 2 жорстко закріплений на вертикальній опорі 3 за допомогою клем 10 та тяг 11. Лінійчата поверхня нерухомого концентратора 1 утворена таким чином, що прямолінійна твірна її має перемінний кут нахилу q до 4 горизонтальної площини, що відповідає перемінній кутовій висоті Сонця протягом світлового дня. Кожна твірна k знаходиться у одній з вертикальних площин, що проходить через вертикальну вісь 4 і перетинає директрису 5, яка має, наприклад, форму кола, й розташована в горизонтальній площині, оскільки площина, у якій лежить директриса 5, перпендикулярна вертикальній осі 4. На Фіг.3 показано взаємозв'язок кута повороту g Сонця навколо осі і обертання Землі з кутом повороту a приймача 2 сонячної установки навколо вертикальної осі j відносно оптичної осі N-S нерухомого концентратора 1, яка співпадає з твірною k в осьовому фронтальному перетині. sin d = c d d ; sin g = ; tg a = b b c де a - висота вертикальної осі 4; b - перпендикуляр на ось І; с - відстань між вертикальною віссю j та точкою, яку відокремлює пряма b на напрямку N-S; d - відрізок на горизонтальній площині відповідний куту повороту Сонця g . У результаті підстановок і перетворень одержано: tga = sin g sin g або a = arctg sin d sin d де g - кут повороту Сонця навколо осі обертання Землі, d - широта місцевості; Куто ва швидкість обертання приймача 2 навколо вертикальної осі 4 при спостереженні за Сонцем є похідною виразу a = arctg sin g при переsin d мінному куті g : w = a¢( g ) = cos g × sin d sin 2 d + sin 2 g . Знаючи закон зміни швидкості обертання приймача 2, можна задати роботу приводу приймача 2 в автоматичному режимі, що забезпечує переміщення приймача 2 разом з фокальною зоною навіть при наявності хмарності. При експлуатації сонячної установки кут нахилу q твірної k до горизонталі в осьовому фронтальному перетині повинен бути рівним d - широті місцевості, тому що кутова висота Сонця опівдні в дні осіннього й весняного рівнодення відповідає широті місцевості. Оптична вісь S-N нерухомого концентратора 1, яка співпадає з твірною k в осьовому фронтальному перетині, повинна бути орієнтована на південь. Сонячна установка з нерухомим концентратором 1 працює в такий спосіб. Сонячне випромінювання надходить усередину нерухомого концентратора 1. Нерухомий концентратор 1 відбиває сонячні промені, при цьому утворюється фокальна зона, у якій розташований рухомий приймач 2. Поверхня, що відбиває, нерухомого концентратора 1 виготовлена із суцільного листа металу, що має високу ступінь відбиття, або, наприклад, із дзеркальних скляних фасет, розташованих уздовж твірних k поверхні концентратора 1. 5 Комп’ютерна в ерстка Н. Лисенко 25790 6 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601