Комбінований перетворювач сонячної енергії

Комбінований перетворювач сонячної енергії, який складається з двох частин, що мають теплосприймаючі поверхні, які створені двома паралельно розташованими із зазором 0,1 ширини прямокутними пластинами однакової пружності, кожна пластина розміщена в жорсткому каркасі, обрамляючому по дві продовжні та одну зовнішню торцеву коротку сторони, продовжні сторони скріплені зверху та знизу жорсткими поперечинами, а торцеві сторони каркасів двох частин з пластинами C2 2 (19) 1 3 тними пластинами однакової пружності, кожна пластина розміщена в жорсткому каркасі, обрамляючому по дві продовжні та одну зовнішню торцеву коротку сторони, продовжні сторони скріплені зверху та знизу жорсткими поперечинами, а торцеві сторони каркасів двох частин з пластинами з'єднані жорстким стержнем уздовж продовжньої осі симетрії із можливістю повертання цих частин у протилежних напрямках навколо осі на кут 180°, при цьому між внутрішніми торцями пластин встановлені два вали із зубчастими насічками, які є продовженням валів електрогенераторів, які жорстко з'єднані та розташовані у центрі перетворювача, також у центральній частині перетворювача розташована система оптичного спостереження, з'єднана з виконавчим механізмом, виконаним у вигляді обертального штока із важелями по кінцях, який поєднаний з керуючим електромеханічним приводом електрогенераторів, на кінцях протилежних зовнішніх довгих сторін каркаса з пластинами розташовані по два електромагніти, а на кінцях жорсткого стержня розмішені фотоперетворювачі із електромагнітами керування. У перетворювачі пластини однакової пружності виконані набірними з частин, що мають форму стержнів прямокутного перерізу, новим є те, що внутрішні поверхні, протилежні зовнішнім теплосприймаючим, покриті теплоізолюючим шаром, який починається від торцевих сторін пластин до межі, де при їх тепловому видовженні фіксується положення вала генератора. Винахід ілюструється кресленням, де на Фіг. 1 зображено дві симетричні частини А та В, кожна з яких складається з верхнього набору пластин прямокутного вигляду, який знаходиться в підсонячній стороні, та нижнього набору, який знаходиться в тіньовій. Комбінований перетворювач сонячної енергії є замкненою системою і взаємодія здійснюється тільки між А та В. Зовнішні торці пластин А і В закріплені жорстко на основі, останні з'єднані між собою уздовж осі ОХ також жорстким зв'язком у вигляді стержня, який розміщений між наборами пластин, тим більше цей матеріал підібраний з найменшим абсолютним подовженням. Для істотного забезпечення підвищення ефективності перетворення сонячної енергії в механічну і електричну між теплоперетворюючими наборами пластин внутрішніх поверхонь розташований теплоізолюючий шар 18. При поглинанні теплової сонячної енергії верхньою теплосприймаючою поверхнею пластин 2, які подовжуються, нижні одночасно охолоджуються завдяки тепловому випромінюванню, а теплоізолюючий шар практично повністю усуває теплообмін: тобто передачу тепла від нагрітої в підсонячній поверхні до другої, яка охолоджується в тіньовій, при цьому перепад температур значно збільшується, внаслідок цього збільшується абсолютне і відносне видовження (скорочення). Таким чином, виконується більша механічна робота за рахунок іншого абсолютного і відносного видовження порівняно з відомим прототипом. При нагріві підсонячної поверхні пластин, які подовжуються, нижні охолоджуються - стискають 96615 4 ся та обертають два вали 6, які з'єднані з електрогенераторами 5, наближуючись до граничних значень - подовження та скорочення за допомогою тієї ж механічної енергії здійснюється поворот площин А і В у протилежному напрямку на 180° навколо осі ОХ. Тепер зверху поверхня пластин нагрівається, знизу охолоджується й періодичний процес повторюється нескінченно з періодом, котрий визначається параметрами системи: видом матеріалу, розміром, теплоємністю, теплопровідністю, перепадом температур, тому цей автономний перетворювач названий відповідно ходу фізичного процесу, який протікає в ньому та принципу дії: бітермоконтур (БТК). Одним з головних вимог конструкції БТК - це його симетрія відносно площини OYZ та OXY, а також мав мінімальний момент інерції відносно осі ОХ (Фіг. 2). З метою компенсації моменту інерції вали електрогенератора обертаються в протилежних напрямках. Каркас 1 є жорстким і кріпить усі пластини 2 з однієї зовнішньої торцевої сторони. Шина 3 жорстко з'єднує торцеву зовнішню сторону каркаса з корпусом генератора 5 в центрі, а шини 4 не дозволяють проводити прогин пластин. Зовнішні сторони каркаса 1 з'єднані жорстко стрижнем 10, над ним вздовж осі ОХ для правого та лівого модулів з верхньої та нижньої сторін розміщені пластини сонячних батарей. На продовженнях батарей розміщені два симетричних генератори 5, вал обертання котрого являє собою огранований стержень (6), який проходить між верхніми та нижніми сегментами модуля з відповідними конфігураціями зубчатих насічок. Два генератори 7 симетричних відносно центру мають важіль 16 для перетворення поступального руху пластин у обертальне з урахуванням того, що плече до точки опори з корпусом 7 в 2-3 рази менше, ніж від точки опори кріплення важеля до місця кріплення горизонтального штока в нижній частині важеля. Шток є зв'язком перетворення поступального в обертальний рух вала генератора. Система оптичного спостереження забезпечує орієнтацію БТК, а разом з ним і космічного апарата в польоті, здатність повертатися до заданої постійної орієнтації після того, як відбулося одне повне коливання модулів чи інших збурень за рахунок власної запасеної енергії, що можна віднести до пасивної стабілізації. Система оптичного спостереження 8 представляє набір фотоприйомників (фотодіодів), які розміщенні по колу, в центрі якого на підставці знаходиться непрозорий круг Фіг. 3. У випадку зсуву тіні вправо відкриваються (9-8, 9-10) чи (8-9-10) номери світло діодів, тоді виконавчий механізм приводить повільне обертання проти годинникової стрілки шток 9 з кулею, внаслідок чого БТК повертається в протилежному напрямку доти, доки в тіні не опиняться (8-9-10). Коли відкрито для світла будь-який набір з трійки світлодіодів (11, 12, 1) виконавчим механізмом приводиться в рух куля на штоку 9 вниз по напрямку осі ОУ. Таким чином переміщення кулі по осі штоку забезпечує поворот БТК навколо осі ОХ, а обертання штоку з рухомою кулею - навколо осі OZ і ОХ одночасно, у випадку освітлення наборів 5 (10, 11, 12) виконавчий механізм одночасно приводить у рух і обертання кулі на штоку на відстань і кут визначаючий до якої серії наборів світлодіодів належить трійка. Для цих цілей може використовуватися як джерело енергії фотоперетворювача сонячні батареї, у яких жорсткий зв'язок зі стержнем 10. Муфта 15 та симетрична з нею по іншу сторону від хрестовини 14 забезпечують вільний поворот модулів навколо осі ОХ. Коливання, які виникли при цьому, знімаються по принципу розсіювання енергії цих коливань. Таким чином процес отримання енергії бітермоконтуром залишається практично протягом усього часу його існування. Перетворювач сонячної енергії дає можливість 96615 6 здійснити реальне керування рухом по траєкторії БТК, необхідне створення сильних магнітних полів, за допомогою яких апарат взаємодіяв би з магнітним полем Землі. Для цього у виконавчій системі використовуються електромагніти та магнітні системи 12, 13, в котрих магнітні поля полюсів, звернених до осі ОХ апарата, поглинаються речовиною, протилежні полюси, звернені до спостерігача, можуть частково перекриватися матеріалом, поглинаючи силові лінії, небажані при взаємодії з силовими лініями магнітного поля Землі. Очікуваний позитивний ефект посилюється за допомогою зміни визначеної форми магнітопроводу 3 та додаткового підключення накопичувача електричної енергії 11, 17 для переорієнтації перетворювача. 7 Комп’ютерна верстка А. Крулевський 96615 8 Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601