Устройство для концентрации излучения в точечный фокус — SU 1271380 (original) (raw)
а рел отиво ем, что двиены на прлементов. ТРАоных лож ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИ(71) Миннесота Майнинг энд Мануфчуринг Компани (11 Я)(54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНЦЕЦНИ ИЗЛУЧЕНИЯ В ТОЧЕЧНЫЙ ФОКУС,держащее два элемента с рельефы сечением в виде прямоугольных тре-"угольников, углы наклона гипотенузкоторых удовлетворяют соотношениюлинз Френеля в меридиональной плоскости, обращенных рельефными сечениями друг к другу, и ориентированныхпод углом 90, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышенияего эффективности, поверхности выпоиены по форме кругового цилиндра срадиусом, равным фокусному расстоянию устройства.1- зхп (Р,)-п зп(Р 1-9)+и со в ( с, - р -со в ( ф, ( где и - расчетный коэффициент преломления материала, используемого для 50 линейной сложной поверхности 3.Те же данные приведены на Фиг. 3 для линейной сложной поверхности 4, при этом угол каждого элемента 1. в ычисляется по Формуле 55з 1 п(О; )асс всп п виапсС - тф-сояО Изобретение относится к приборостроению, а именно к концентраторам параллельных пучков солнечного излучения,Целью изобретения является повыше ние эффективности устройства.На Фиг.представлено устройство для концентрации излучения в точечный Фокус; на фиг. 2 - путь луча через первую линейную сложную поверхность; на фиг. 3 - то же, через вторую линейную сложную поверхность; на Фиг. 4 - зависимости значений углов линейных сложных элементов от расстоянияот начала координат (фиг. 1) для прототипа и изобретения; на фиг. 5 - зависимость, иллюстрирующая распределение энергии в пятне в функции от расстояния от центра по прототипу; на Фиг. 6-8 - для центратора по изобретению при различной степени приближения Формы линейной сложной поверхности к расчетной; на Фиг. 9 - концентратор излучения, выполненный на одном элементе с двумя сложными поверхностями на его противоположных сторонах.Концентратор 1 (Фиг. 1) имеет точку максимальной концентрации в его фокусе 2 и две линейные сложные поверхности 3 и 4, ориентированные ортогонально друг другу, одна из них ориентирована вдоль образующей цилиндра.Схематическое изображение хода З 5 луча через первую линейную сложную поверхность в сечении плоскостью ХЕ показано на фиг. 2.Величина углов отдельных линейных сложных элементов 3 для первой линейной сложной поверхности с целью эффективного схождения излучения в точку должна быть выполнена согласно формуле для угла О(; По приведенным Формулам вычисляютначальные величины для углов сложныхэлементов концентраторов, затем строят трехмерные пути для всех лучей,подающих по линиям 5 и б, и производят доводку углов Ы, и Р до тех пор,пока все лучи не будут сходиться вточечном. Фокусе 2.На Фиг. 4 показаны конкретные значения с(,. и с; линейных сложных элементов 3 и 4, полученных при использовании указанного расчета, По вертикальной оси приведены размеры вградусах, а по горизонтальной - вотносительных значениях , 1 измеряется по диагонали от центра, гдеО, до угловой точки, где= 1.На фиг. 5 приведена зависимостьраспределения парциальной энергии,если углы линейных элементов выбраныв соответствии с приведенным расчетом, из которого следует, что радиуспятна, в котором Фокусируется 95%энергии, составляет 0,01 единицы,что на два порядка лучше, чем в прототипе.При изготовлении крупного концентратора с использованием техники секционирования матрицы значительнаяэкономия может быть получена за счеттого, что матрицы выполняют не полностью эквивалентными, т.е, полуэквивалентными, что означает, что приразности углов о, и ф составляющейвеличину меньше 0,6 о и , эквивалентны, а при больших их значениях,не эквивалентны (см. Фиг. 6, где радиус концентрации 95% энергии составляет примерно 0,027 единиц),На фиг. 7 приведено распределениеэнергии в случае полностью эквивалентного профиля, т,е. линейные сложныеповерхности выполнены идентичными, ауглы М; иравны друг другу по всему интервалуот 0 до 1.Для увеличения эффективности. концентратора в случае полностью эквивалентного профиля поперечному сечениюконцентратора придают асферическуюдвумерную форму, поперечное сечениекоторой описывается выражениемгСХ(,пссгде С - кривизна в вершине;К - постоянная конусность.При К = 0 поперечное сечение углов, при К (" - гиперболическое, при ОК- - эллиптическое, приК-1 - париболическое, при К ) О -вытянутый эллипс. 12713804Получаемое распределение парциальной энергии при асферическом профиле поверхности приведено на фиг. 8.1271380Р,70 Р, РХ У,Ю 9 ж ЮуСоставитель Л. Перебейносова Редактор М. Циткина .Техред А.Кравчук Корректор С. Шекмар Заказ 6258/60 Тираж 501 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д., 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4