Рефлектор

 

Использование: гелиотехника, антенные устройства. Сущность изобретения: рефлектор содержит ступицу 1, радиальные упругие ребра 2, консольно закрепленные на ступице, прямые стержни 3, образующие многогранный обруч, закрепленный на ребрах 2. и эластичную отражающую оболочку 4. Стержни 3 выполнены из материала, температурный коэф-т линейного расширения (ТКЛР) которого меньше, чем у материала ребер. Приведено соотношение этих ТКЛР, обеспечивающее стабильность формы отражающей поверхности рефлектора при изменении температуры. 6 ил. 1 табл.

СО!ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s>>s F 24 J 2/10

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Дцг. 1

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ, (21) 4733264/06 (22) 30.08.89 (46) 30.11.92. Бюл. М 44 (71) Научно-исследовательский институт радиофизики им. акад А.А.Расплетина (72) А.В,Самоцветов и Е.С.Г.Рябой (56) Авторское свидетельство СССР йг 517754, кл. F 24 J 2/10, 1972, Патент Франции М 2462790, кл. F 24 J 2/10, 1981. (54) РЕФЛЕКТОР (57) Использование: гелиотехника, антенные устройства. Сущность изобретения: ре„„ЯЛ„„1778457 Al флектор содержит ступицу 1, радиальные упругие ребра 2, консольно закрепленные на ступице, прямые стержни 3, образующие многогранный обруч, закрепленный на ребрах 2. и эластичную отражающую оболочку

4. Стержни 3 BblllotlHBHbl из материала, температурный коэф-т линейного расширения (ТКЛР) которого меньше, чем у материала ребер. Приведено соотношение этих ТКЛР, обеспечивающее стабильность формы отражающей поверхности рефлектора при изменении температуры. 6 ил. 1 табл.

М

00 ф

Ql

1778457 илю рефлектора, в соответствии с расчетной 30 образующей. Стержни 3 выполнены из ма- .

45

55

Изобретение относится к области использования солнечной энергии и может быть использовано в конструкции параболических концентраторов солнечной энергии, входящих в состав установок для использования концентрированной солнечной энергии в промышленных и научно-исследовательских целях, например, для испытания материалов.

Целью изобретения является стабилизация степени концентрации лучистой энергии при изменении температурного режима работы.

На фиг.1 представлен рефлектор, вид сбоку; на фиг,2 — вид на рефлектор со стороны ступицы; на фиг.3 — схема температурных перемещений; на фиг,4 — рефлектор с двумя многогранными обручами, на фиг,5— рефлектор с многогранным обручем на средней части ребер; на фиг.б — схема расчета.

Рефлектор состоит из ступицы 1, радиальных упругих ребер 2, которые консольно закреплены на ступице 1, прямых стержней

3, образующих внешний многогранный обруч, который соединяет внешние концы ребер 2 между собой, и эластичной отражающей оболочки 4. Радиальные упругие ребра 2 выполнены по заданному профтериала с меньшим значением ТКЛР, чем у материала ребер 2 и ступицы 1, например, выполнены стальными (ребра 2 и ступица 1 выполнены при этом из алюминиевого сплава), Эластичная отражающая оболочка 4 мо>кет быть также закреплена и на стержнях 3, как она закреплена на ребрах 2. Стержни 3 выполняют одновременно несколько функций: а) обеспечивают упругую деформацию (изгиб) всех радиальных ребер 2 при изменении температуры для того, чтобы уменьшить изменение формы отражающей поверхности рефлектора; б) повышают жесткость каркаса за счет дополнительного соединения внешних концов ребер 2, что повышает их устойчивость против кручения; в) повышает точность отражающей поверхности эа счег дополнительнога подкрепления внешнего края оболочки 4.

Рассмотрим компенсирующее воздействие совокупности стержней 3 (фиг,3). Если бы эти стержни отсутствовали, то при нагреве рефлектора íà At0 ка>кдое ребро 2 заняло бы вместо дуги ОА поло>кение Об (штрихпунктир), При этом ребро 2 будет иметь измененную форму, соответствующую новому фокусному рас- .

25 стоянию F(1+ Лt а ), где а2 — КТЛР материала ребра 2, Отклонение "а" нового профиля от теоретического профиля достигает больших значений, что при неподвижном приемнике приводит к дефокусировке. Поставленная задача заключается в уменьшении отклонений "а" по.всей длине ребер 2.

Если выполнить стержни 3 из того же материала, что выполнены и ребра 2, то при изменении температуры многогранный обруч из стержней 3 будет изотропно расширяться и займет положение, определяемое радиусом ЖБ (вместо первоначального радиуса АД). Действительно, температурное удлинение отрезка ОА будет равно ОБ= L Лt а и направлено вдоль линии ОА. Таким образом, никакого влияния стержней 3 на уменьшение отклонений "а" здесь не наблюдается.

Если стержни 3, составляющие многогранный обруч, выполнять из материала с меньшим значением КТЛР (a> (ag), то при нагревании рефлектора на Л t радиус многогранного обруча увеличится на AF, меньшую, чем величина ИБ. Это вызовет изгиб ребер 2 внутрь рефлектора и поворот линии ОБ в положение ОВ. Точка 8 должна лежать на касательной 5 к теоретической образующей в точке А (на конце ребра 2).

При изгибе ребер 2 их внешние концы будут лежать в тачках, близких к теоретическому контуру. Одновременно остальные точки ребер 2 при консольном креплении одного конца ребер и действии сосредоточенной изгибающей нагрузки от многогранного обруча на другом конце перемещаются ближе к теоретическому контуру на величины, близкие к расчетным отклонениям. Распределение величины этих перемещений точек по длине ребра равномерного профиля описывается кубической параболой (cM, М.Ф.Астахов и др, Справочная книга по расчету самолета на прочность. Ы.1954, с.192).

Если точность аппроксимации кубической параболой недостаточна, можно сечение ребра выполнить не постоянным, а переменным с учетом нагрузок в каждом конкретном случае.

При изменении температуры многогранный обруч из стержней 3 автоматически обеспечивает изгиб ребер 2 внутрь рефлектора (при повышении температуры) или наружу (при снижении температуры), Определим порядок температурных деформаций "a" при повышении температуры.

Примем ag = 24 10, L = 3000 мм, A t= 500С, y = 20, тогда а= L а2 ht sing =

1778457

15 определим а1—

R Ле

L ° sin

<1 =a2

50 тора.

= 3000 24 10 ° 50 siп 20 = 3,6 0,343 = 1,23 мм, Величина отклонения 1,23 мм является недопустимо большой, т,к. она приводит к заметному падению степени концентрации.

При изготовлении многогранного обруча из стержней 3, которые выполнены из материала с а1, эта температурная деформация "а" = 1,23 мм компенсируется за счет изгиба ребер в упругой области деформаций.

Для определения потребной величины а1 необходимо выполнить два условия: точка В должна лежать на касательной 5 и

АВ= АБ. Из треугольника АВЕ видно, что

АЕ= АВ sinp. Учитывая, что АВ sing=

АБ sinP = L а At slnP, АЕ =Ra< x

At, R где az — TIGlP ìàòåðèàëà ребер и ступицы;

L — расстояние от вершины рефлектора до внешнего конца ребра; R — расстояние от внешнего конца ребра до оси 6 рефлектора.

Подбор материала с al для каждого канKp8THofo случая необходимо производить с учетом вида образующей (парабола, дуга окружности, дуга эллипса и т.д.), соотношения величины L, R, Âè так>ке набора пар возможных материалов, Например, при расчете рефлектора со сферической отражающей поверхностью, ребра которого выполнены из алюминиевых сплавов, были определены следующие потребные значения адля различных точек закрепления многогранного обруча {см. таблицу и фиг.б).

Из таблицы видно. что обруч из стальных стержней должен быть расположен при угле д = 66О, э контур из бронзовых стержней при д = 45О.

На практике трудно подобрать для заданного теоретического сечения рефлектора подходящую пару конструкционных материалов, чтобы располо>кить многогран20

35 ный обруч на концах ребер, поэтому можно устанавливать многогранный обруч из стержней 7 не на внешних концах ребер 2, а только в средних тачках этих ребер (фиг.5).

При этом выступающие части ребер 2 будут несколько хуже аппроксимировать теоретическую образующую, т,к. эти части ребер будут только приближены к образующей, но изогнуты не будут.

Для повышения жесткости рефлектора и улучшения аппроксимации отражающей поверхности можно применять несколько многогранных обручей, выполненных из разных материалов. Например, для рефлектора с алюминиевыми ребрами эти многогранные обручи могут быть выполнены иэ бронзовых 8 и стальных 9 стержней, как эта показано на фиг.4.

Формула изобретения

Рефлектор. содержащий ступицу, радиальные ребра, кансольно закрепленные на ступице, и отражающую оболочку, закрепленную на радиальных ребрах, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью стабилизации степени концентрации лучистой энергии при изменении температурного режима работы, атража.ащая оболочка выполнена эластичной, а ребра — упоугими, дополнительно введены параллельно друг другу многогранные обручи из прямых стержней, соединяющих концы и промежуточные точки радиальных ребер между собой и выполненных из материала, температурный коэффициенг линейного расширения а1 которого определяется из соотношения где az — температурный коэффициент линейного расширения материала радиальных ребер;

P — угол между осью рефлектора и касательной к образующей в точке контакта радиальных ребер и обруча;

L u R — расстояние от точки контакта радиального ребра с обручем соответственно да вершины рефлектора и до оси рефлек1778457

1778457

1778457

Составитель А.Самоцветов

Техред М,Моргентал Корректор 0.Кравцова

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул.Гагарина. 101

Заказ 4179 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5