Proračun lakog paraboličnog dizajna ogledala. Velika enciklopedija nafte i gasa

Zašto koristiti parabolički oblik? Kada je trodimenzionalna parabola (to jest, paraboloid) uperena u sunce, sva svjetlost koja pada na njenu površinu reflektira se u tački poznatoj kao fokus. Ako je crni lonac za kuhanje u fokusu, on će apsorbirati svjetlosnu energiju i postati vrlo vruć. Satelitska antena je primjer paraboloida koji se može napraviti u ploču. Parabolični solarni štednjaci se brzo zagrijavaju i koriste se kao standardni štednjak za prženje s malo ulja ili kipuće vode, pa čak i za kuhanje kruha. Oni se također mogu koristiti za proizvodnju pare, snage za motore sterlinga, cijepanje vode za proizvodnju H2 plina, pa čak i plazme. U današnjem svijetu lako je uočiti da je ovaj oblik uspješan u upotrebi. Parabolički oblik se može naći u satelitskim antenama, radio tornjevima, pa čak i solarnim štednjacima širom svijeta. Dovoljno je lako reći da funkcionira, a isto tako lako je razumjeti kako funkcionira.

Oblik parabole. Ovaj dijagram pokazuje jedinstvena svojstva parabole. Fokus - Fokus

_______________________________________________

Student HSU-a pričvršćuje aluminijum na ploču. Kako napraviti parabolični štednjak Jedna od najjednostavnijih opcija za paraboličnu solarnu pećnicu može se naći u hiljadama dvorišta širom Sjedinjenih Država - satelitske antene, od velikog C-pojasa do male digitalne antene. Šta se dešava sa ovim relikvijama kada se napuste? Veliki su i nezgrapni i nije ih lako reciklirati. Izgradnja vlastite solarne peći je na dobar način ponovno korištenje ovih paraboličkih uređaja uz smanjenje otpada na deponijama. Nakon što odlučite da napravite svoju paraboličnu solarnu pećnicu, važno je pronaći antenu koja je što je moguće više konkavna kako biste imali pristupačnu žarišnu tačku za kuhanje u njoj. Zatim izmjerite svoj tanjir i pronađite žarišnu tačku. Ako su vaša satelitska antena i prijemnik/antena još uvijek povezani, onda su to lokacije fokusa antene. Međutim, ako dobijete ploču bez nje, morat ćete primijeniti nekoliko jednostavnih proračuna. Koristite primjer zadatka u nastavku. Fokus se može pronaći i direktnim posmatranjem, nakon čega ćete imati povučenu liniju antene reflektirajućim materijalom. Držite komad kartona blizu sredine tanjira, a zatim ga pomerajte gore-dole prema suncu i nazad. Na dnu kartona pojavit će se svjetlosni krug. Kada je krug mali, naći će se fokusna pozicija. Najpopularniji reflektirajući materijal koji se koristi za posudu, sa zrcalnom završnom obradom, je anodizirani aluminijski lim. Reže se na uske trouglaste ivice ne šire od deset inča i zakiva za ploču. Dobavljača limova možete pokušati pronaći u odgovarajućim kompanijama na internetu ili u telefonskom imeniku. Pričvršćivači se mogu naći u prodavnici željeza.

Studenti HSU-a koriste Beverly makaze za rezanje aluminijskih limova u trokutaste površine.

Stalak za lonce je na ploči od nerđajućeg čelika od 6" pričvršćenoj na komad cijevi koji prolazi kroz sredinu antene. Stativ za lonac pozicioniran u fokusu može se napraviti pomoću obruča bicikla od 12 inča pričvršćenog komadima metalne cijevi tako da se obod i lonac za kuhanje mogu izravnati. Postavite rešetku na prsten da podupre lonac.

Zapamtite, dok gradite svoju ploču, NIKADA NE GLEDAJTE BLIŽO direktno u ploču nakon što ste tamo ugradili svoj reflektirajući materijal. Uvek nosite UV TAMNE NAOČARE ZA SUNČANE KADA RADITE SA ŠPEĆOM!

________________________________________________

Posuda je na kardanu, napravljenom od prstena za bicikl od 12 inča pričvršćenog na metalnu cijev.

Smeđi pirinač kuvan za 30 minuta na paraboličnoj ploči. Kako izračunati fokus Primjer 1

Ogledalo u obliku paraboloida okretanja koristilo bi se za koncentriranje sunčevih zraka u žarišnoj tački, stvarajući izvor topline. Ako je ogledalo 20 stopa poprijeko od ivica i 6 stopa duboko, gdje će izvor topline biti koncentrisan?

Rješenje:

Nacrtaćemo parabolu koristeći ploče na pravougaoni sistem koordinata tako da je vrh parabole u ishodištu, a fokus joj je na y-osi. Oblik jednačine parabole je X = 4a y, fokus joj je u tački (0, a). Dok je tačka (10, 6) tačka na grafu, jednačina je: 10 2 = 4 a (6) 100 = 24 a A = 100/24? 4,17 stopa Izvor toplote će biti koncentrisan 4,17 stopa od centra (vrha) antene, u pravoj liniji prema suncu.

Kada pravite vlastiti parabolični štednjak, važno je da stativ postavite tako da je lonac u fokusu. Jednostavno mjerenjem dužine i dubine vašeg paraboličnog oblika.

Primjer 2

Satelitska antena ima oblik trodimenzionalne parabole. Signali koji emituju sa površine satelitske antene reflektiraju se na jednoj tački gdje se nalazi prijemnik. (Kada sunčeva svjetlost udari u zrcalnu površinu tanjira, ona će se reflektirati u istu tačku. Tamo gdje bi bile postavljene posude za solarno kuhanje). Ako je antena široka 8 stopa i duboka 3 stope u njenom centru, na kojoj poziciji treba postaviti prijemnik? Rješenje: Nacrtamo parabolu koja se koristi za formiranje ploče na pravokutnom koordinatnom sistemu tako da je vrh parabole u početku, a fokus leži na y-osi. Oblik jednačine parabole je: X 2 = 4ay, a fokus joj je u tački (0, a) Dok je tačka (4, 3) tačka na grafu, jednačina je: 4 2 = 4a (3) 16 = 12a a = 4/3 Prijemnik mora biti lociran 1 stopu od centra (vrha) antene, duž prave linije prema suncu.

Korišćenje pravougaonog koordinatnog sistema omogućava vam da snimite sliku i matematički odredite gde fokus treba da bude postavljen za maksimalnu upotrebu. Materijal je pripremljen na osnovu prijevoda dijela dosijea.

AutorObjavljeno AutorObjavljenoKategorije

Naš prvi projekat je “Low Cost Solar Peć”. Da bismo to učinili, odabrali smo dimnjak peći Dr. Stephen E. Jones. Dok su naši eksperimenti u toku, otkrili smo da slaganje lonaca radi bolje od postavljanja jedne pored druge u dimnjak peći. Ove rezultate možete pogledati ovdje. Dakle, pogledali smo opštu veličinu lonaca za kuvanje koji se mogu slagati do 6 inča u prečniku i 6 inča u visini. Odlučili smo da ispravimo ovaj dizajn. Sa crteža smo se zaustavili na spojnoj tački sunčeve svjetlosti, koja se reflektira od ivice konusa (tačka „x“ na slici 1). Drugi konus od 90 0 je započet sa ovog nivoa (referenca za ovo je uzeta iz poboljšanja VITA koje je predložio profesor Mann (1981)). Duljina konusnog dijela od 90 0 uzeta je kao 6,25 inča. Podnožje je prekriveno i napravljeno reflektirajućim tako da se svaka sunčeva svjetlost koja dolazi iz smjera posude odbija natrag. Dijagram ovoga sa refleksijom sunčeve svjetlosti prikazan je na slici 2. Koncentracija sunčeve svjetlosti na tavi je jasno vidljiva na grafikonu. Ova pećnica je korisna za automatsko kuhanje. Refleksija sunčeve svjetlosti u odnosu na položaj Sunca na -60 minuta do +60 minuta prikazana je na slici 3. Koristili smo ekspres lonac u preklopljenom položaju sa plastičnim poklopcem. Otvoreni prečnik ove ploče je 24 inča. U osnovi je to dvougaoni dimnjak. Nazvali smo ga Parvati Solar Cooker.

Slika 1

Slika 2

Parvatijeva solarna pećnica sastoji se od tri dijela. Reflektirajući dio je izrađen od kartona. Može se koristiti i lim od nehrđajućeg čelika, tada će biti izdržljiviji. Izgradili smo dva tipa: a) kružni tip b) dvanaestostrani tip. Ovdje je prikazan kružni dizajn, a na drugoj stranici prikazan je dvanaestostrani tip.

Dizajn Parvati solarnog štednjaka: (kružni tip) Parvati kružni solarni štednjak se sastoji od tri dijela. Dio C čini gornji dio. Dio B čini donji dio, a dio A čini osnovu ploče. Kako izrezati ova tri komada iz jednog lista kartona, aluminija ili lima od nehrđajućeg čelika prikazano je na slici 4. Detaljna mjerenja za štednjak od 24 inča prikazana su na slici 5. Ovaj kolektor može prikupiti toplotnu energiju koja je ekvivalentna približno 300 W. Više energije može se koristiti za ploče prečnika 30, 36, 48 ili veće. Za ove veličine kolektora, navedene veličine se množe sa 1,25, 1,5 ili 2, respektivno. Dio C ima polukružni oblik. Vanjski radijus je 24 inča, a unutrašnji 16 inča. Spojite dva kraja ovog polukruga kako biste formirali vrh konusa. Dio B ima vanjski radijus od 12 inča, sljedeći krug ima radijus od 11,3 inča, a treći krug ima radijus od 4,8 inča. Dio B je dio kruga od 255 stepeni. Kombinujemo dva kraja ovog odeljka da formiramo srednji deo konusa. Dio B ima prostor da se poveže sa dijelom C. Dio A je osnova strukture. Napravljen je od kruga prečnika 4 inča. Unutra je još jedan krug sa istim centrom. Njegov radijus je 3,6 inča. Ovaj prostor je neophodan za povezivanje baze sa delom B. Dizajn je prikazan na Sl. 6 Savjeti za konstrukciju: Male rezove u obliku slova V treba napraviti u prostoru za spajanje u dijelovima B i A. Zatim presavijte ove rezove u obliku slova V unutra. To će omogućiti da se komadi lako spoje zajedno kao što je prikazano na slici 6. Da bi struktura bila jaka i izdržljiva, na vanjsku površinu ploče umetnuli smo papir za umotavanje. Nakon umetanja papira, uvjeravamo se da je struktura postala kruta i da joj nije potrebna podrška. _
___________________________________________________________________________

Rice. 5 Dio C - dio C
Dio A - dio A
Dio B - dio B
in - inča

Rice. 6 malih rezova u obliku slova V napravljenih u prostoru za pričvršćivanje dijelova će olakšati spajanje svih dijelova zajedno.

Tri dijela izrezana od kartona

Spajanje dva kraja dijela C kako bi se formirao gornji dio konusa.

Povezivanje dva kraja dijela B kako bi se formiralo dno konusa

Povezivanje svih dijelova u reflektor.

Umetnite aluminijsku foliju ili drugi reflektirajući površinski materijal

Spreman reflektor

Reflektor, lonci za kuhanje, tronožac i plastični poklopac.

Korištenje Parvatijevog solarnog kuhala

Budući da je Parvati solarna pećnica modificirana verzija štednjaka s lijevkama, koristi se identično. Uzeli smo metalni stalak za postavljanje konusnog reflektora. Još jedan mali tronožac se koristi za postavljanje lonaca za kuhanje. Kao što je ranije pomenuto, za kuvanje koristimo tri lonca naslagana zajedno. Za zadržavanje topline koristi se plastični premaz. Umjesto direktnog postavljanja plastičnog poklopca, koristi se mali metalni tronožac i na njega se stavlja plastična vrećica. Ovaj poklopac je dovoljno velik da ne dodiruje kuhinjske posude. Lokacija je odabrana za fokusiranje. Umjesto fokusiranja na osu, kreirali smo jednostavan raspored. Na maloj metalnoj ploči pričvršćenoj na ivicu reflektora vijkom i navrtkom prečnika 1/4 inča i dužine dva inča, učvršćenoj sa dvije okrugle podloške na dva kraja. Kada je ploča pravilno fokusirana, sjena gornje podloške odgovara podlošku na metalnoj ploči. Kao što je prikazano na slici, bolje je podesiti fokus tako što ćete ga postaviti tako da je sjena gornje podloške blago prema zapadu, pa vodite računa o praćenju Sunca.

Položaj fokusa.

Tokom fokusiranja, senka od gornje podloške se podešava prema zapadu.

Naslagani lonci za kuvanje.

Mali stativ koji se nalazi na dnu reflektora.

_____________________________________________________________________

Naslagane posude se postavljaju na tronožac.

Plastični premaz za stvaranje efekta staklenika

Ostavite da se kuva 90 minuta

Korištenje naslaganih položaja lonaca za kuhanje

Ponekad je potrebno kuhati nekoliko jela odjednom. U Indiji obično kuvamo pirinač, kari, povrće i meso sa roštilja. U ovom šporetu smo uspešno skuvali kuvani pirinač, kari i povrće (krompir i karfiol). Vrijeme utrošeno na kuvanje je oko 90 minuta. Može se napraviti i puding za kruh. Kada kuvate više jela u isto vreme, u donji lonac stavljamo pirinač, u srednji lonac kari, a u gornji lonac povrće. Namirnice koje zahtevaju više toplote i vremena treba staviti u srednji lonac, gde će se bolje kuvati.

Prodajemo Parvati solarnu pećnicu prečnika 26" sa metalnim rotirajućim postoljem i anodiziranim reflektorom. Cijena unutar Indije je 2500 rupija + 350 rupija za poštarinu unutar Indije. Dostupna puna veličina. (Puna veličina 24-strana ploča sa prečnikom 26") Molimo pošaljite svoje komentare i pitanja. Kontakt informacije:
Gospođa Shobha Ravindra Pardeshi, D-13 Aranyeshwar Park, Sahakar Nagar, Parvati, Pune Indija Pin 411 009.

AutorObjavljenoKategorije

Iako ovo opisuje koncentrator ne sunčeve svjetlosti, već zvučnih valova, ipak sam koristio ovaj materijal jer sam vidio zanimljive točke u njemu.

Scientific American - naučnik amater (ovo je naziv časopisa Scientific American - The Amateur Scientist)

decembar 1973. str.126

(ispravka članka u februaru 1974.)

Ovo je dizajn velikog kartonskog paraboličnog reflektora koji se može koristiti za fokusiranje zvuka na mikrofon. Metodu su u časopisu Scientific American predstavili Alex McEachern i Paul Boone. Napravio sam verziju programa 1995. i sastavio je na osnovu vlastitog dizajna.

Originalne jedinice bile su inči, ali se mogu pretvoriti u bilo koju drugu jedinicu.

			R=	27
	Broj sekcije		N=	12
			f=	12
			a=	0.0208
	Baza trougla		B=	17.37
		Y	Y1	Z	Vd	D
1
2
3

Faze stvaranja jednog dijela paraboloida. (širok 54" sa žižnom daljinom 12")

1. Nacrtajte jednakokraki trokut visine 33,56 inča i osnovom od 17,37 inča.

2. Da odredite koliko treba podrezati svaku stranu trokuta (isprekidane linije iznad) i napravite liniju obrezivanja kroz sljedeće točke sa svake ivice:

3,05" dolje od vrha tačkastog dijela 0,01" od svake ivice

6,02 inča prema dolje od vrha područja tačke 0,05 cm od svake ivice

9,47 inča prema dolje od vrha područja tačke 0,12 cm od svake ivice, itd.

3. Nastavite dok ne dođete do linije 9

4. Povežite ove označene tačke ravnom ivicom

5. Izrežite komad duž linije ukrasa i osnove.

6. Koristeći prvi dio kao šablon, nacrtajte još 11 dijelova i izrežite ih.

7. Možete napraviti paraboloid lijepljenjem rubova sektora. Koristio sam vruće ljepilo.

Parabola

AutorObjavljenoKategorije

Solarna energija, tom 22, str. 463-465. Ovaj dokument je ranije predstavljen na Državnom saboru Solarna energija, koji se održao na Univerzitetu Jadavpur u Kalkuti, novembra 1976.

M. Srinivasan, L.V. Kulkarni i K.S. Pasurati

Odsjek za neutronsku fiziku, Centar za atomska istraživanja, Trombay, Bombay 500 085, Indija

(Primljeno 13. aprila 1978., revizija prihvaćena 16. novembra 1978.)

Uvod

Paraboloidni koncentratori mogu povećati temperaturu različitih apsorbera i radnih fluida. Maksimalni faktor koncentracije i temperatura koji se mogu postići u praksi zavise od veličine otvora (područja presretanja sunčevog zračenja), refleksivnosti i preciznosti površine konture, te stepena do kojeg se koncentrator približava u pravoj paraboloidnoj geometriji. Paraboloidni koncentratori se koriste za razne aplikacije: od kuhanja i pomicanja pumpe koju pokreće vrući zrak za podizanje vode do stvaranja energije za svemirski brod pomoću kontroliranog parnog električnog generatora živine. U novije vrijeme, prednosti raznih vrsta povezivanja ne-imaging koncentratora, koji prikupljaju ne samo direktne zrake zračenja, već i neke od rasutih elemenata opisanih u literaturi.

Smatra se da paraboloidni reflektori zahtijevaju relativno složenu tehniku ​​rotacijskog izvlačenja, plastičnog oblikovanja ili "štancanja". Praktičan i elegantan način za izradu jednostavnog i složenog paraboloidnog koncentratora, počevši od ravnog lista materijala opisanog u nastavku.

Aluminizirani Mylar, koji je poznat kao vrlo reflektirajući materijal, sada je široko dostupan. Ljepi se na odgovarajuću površinu kao što je karton, papir-maše, lim ili pocinčano gvožđe, ili tanki limovi od aluminijuma, i od njega se mogu napraviti jeftini solarni koncentratori.

Princip proizvodnje

Na slikama 1 i 2 prikazan je princip konstruisanja paraboloida, počevši od ravnog lista materijala. Slika 1 prikazuje grafik parabole Y = X 2 /4 f, koji predstavlja vertikalni presjek kroz paraboloid sa žarišnom daljinom F cm. Ako se paraboloid podijeli simetrično duž svoje dužine u osam radijalnih smjerova i spljošti, tada će izgledati kao osam cvetnih latica, kao u pirinču. 2. Nezasjenjeni dio na slici 2 je dio reflektora, a zasjenjeni dio je dio ravnine lima koji treba izrezati i ukloniti. Krug kružnice 2?R na ravni lima zauzimat će manje od kruga jednakog 2?X u paraboloidu nakon proizvodnje. Stoga bi glavni fokus u konstrukciji trebao biti na izračunavanju dužine luka materijala koji treba rezati, odnosno (2?R-2?X) kao funkcije R. Imajte na umu da je radijalna udaljenost R između pravog i bilo kojeg drugog tačka P na ravni lima postaje dužina luka konture parabole između prave i iste tačke P na površini paraboloida.

Da bi se dobio izraz za R u periodu X, koristi se sljedeća procedura:

dR je element paraboličnog luka, a dX i dY su odgovarajući elementi duž x i y ose (vidi sliku 1).

(dR) = (dX) 2 +(dY) 2

Zamenimo

Mi zamenjujemo

Ujedinimo se

C X 2 /4f 2 = (Y / f)<1 для мелких параболоидов, члены более высокого порядка можно пренебречь в биномиальном разложение для 1/2 и у нас есть

Odnos vrijedi samo za male paraboloide. Za duboke paraboloide, termini višeg reda se ne mogu izostaviti. Koristi se rezultat standardnog integrala, i to:

Može se pokazati da opšta jednačina za R daje

Ukupna dužina materijala koji se mora rezati pri svakoj vrijednosti R, odnosno kružno skupljanje daje W = (2?R-2?X) = 2? (RX). Iako za male paraboloide:

Dobijamo

U praksi, ovo skupljanje se prostire na 2N jednakih linearnih segmenata, pri čemu je N broj latica. Dužina segmenta koji se mora iseći mjeri se okomito na radijalne vektore s obje strane na udaljenosti R od početka i ima oblik (za male paraboloide)

Princip proizvodnje paraboloida

Slika 1 Presjek kroz paraboloid.

Slika 2. Spljošteni paraboloid

Izrežite dijelove - izrežite dijelove

Radijus – radijus

Slika 3 Šablon za proizvodnju

Neizrezani dijelovi se zadržavaju – nerezani dijelovi se zadržavaju

Za poravnanje sa radijalnim vektorom – poravnanje sa radijalnim vektorom

Osjenčano područje, koje je dio izrezan na obje strane radijalnog vektora, prikazano je na slici 3.

Metoda uspostavljena za duboke paraboloide je identična osim što se R mora procijeniti za svaku vrijednost X koristeći tačne omjere. Zatim se dW izračunava na osnovu

Informacije o prototipu paraboloidnog koncentratora proizvedenog u Trombaju.

Koristeći gore opisanu tehnologiju, izrađen je prototip paraboloidnog koncentratora prečnika 1 m od aluminijumskog proizvodnog lima debljine 1 mm. Aluminizirani mylar je pažljivo umetnut prvo na ravnu ploču (izrezati krug do ~12 mm u prečniku). Imajte na umu da ne mora biti kružna. Također bi bilo moguće napraviti paraboloid koristeći pravokutnu ploču prema principu opisanom u ovom članku, koristeći Favicol ljepilo kako bi se izbjegle bore i zračni džepovi. Jednačina za parabolu je Y = X2/115cm, sa žižnom daljinom od 28,8cm.

Pripremljen je kartonski šablon sličan sl. 3, što odgovara gornjoj paraboli. Izrezani dio (osenčen na slici 3) označen je na aluminijskom listu pomoću četke i boje sa obje strane 16 simetrično raspoređenih radijalnih vektora. Nakon što odsiječemo nepotrebni obojeni dio, podižemo 16 latica i fiksiramo ih tako da se ivice međusobno dodiruju pomoću prikladnog rasporeda takvih žičanih stezaljki, zakovica, vijaka ili matica.

Ovaj neizrezani dio u centru igrao je važnu ulogu u obezbjeđivanju mehaničke krutosti proizvedenom paraboloidu. Rezultirajući paraboloid se pokazao samonosivim i strukturno vrlo krutim. Slika 4 prikazuje sliku prototipa paraboloida stvorenog u Trombaju. Pažnjom i umjerenim pritiskom moguće je vrh paraboloida učiniti okruglim i manje poligonalnim. Maksimalna širina svake latice iznosila je 20 cm.Urađena su mehanička mjerenja.

Testiranje laserskog snopa.

Veličina žarišne regije paraboloida izmjerena je korištenjem prijenosnog helio-neonskog lasera. Koristi se laser od 10 MW sa prečnikom zraka od 2,5 mm i talasnom dužinom od 630 nm (crvena oblast). Paraboloid je postavljen horizontalno na okvir koji se mogao rotirati oko centralne ose. List milimetarskog papira postavljen je na kartonsku podlogu duž centralne vertikalne ravni u žarišnom području paraboloida. Laserski snop se stvara da izazove pad svjetlosti okomito na reflektor zbog položaja ogledala. Paraboloid je rotiran, ekstremne tačke na grafikonu su osvijetljene, a reflektirana laserska lokacija označena.

Slika 4. Prototip paraboloida napravljen u Trombaju.

Došlo je do oštrog horizontalnog pomaka od 10 cm na reflektiranoj lokaciji dok je upadna laserska zraka prelazila s jedne latice na drugu. Oblik ove latice je također pojedinačno ispitivan i nije uočeno rasipanje ili pomak reflektirane laserske mrlje. Tako je utvrđeno da je žarišno područje prečnika ~10 cm, a žižna daljina (dužina) 22 + 5 cm od dna. To je manje od očekivanih 28,5 cm jer je dno neobrezanog dijela ravno.

Eksperiment grijanja vode.

Performanse koncentratora ocjenjivane su zagrijavanjem vode/mjerenjem tokom ključanja. Staklena boca napunjena sa 0,8 l vode sa zatamnjenim dnom napravljenim od crnog emajla postavljenog u fokusno područje. Za postavljanje čvorišta korištena je drvena konstrukcija A-okvira.

Kuhajte 0,8 litara vode 15 minuta. Ovo odgovara ~300 W apsorbovane sunčeve energije. Obezbeđena efikasnost je ~35% (na osnovu presretnutog zračenja od 1 kW/m2). Efikasnost je zavisila od prirode upijajuće posude, njenog oblika, veličine i stepena zacrnjenja. U nekim slučajevima, prisustvo prozirne staklene ograde oko upijajućeg kontejnera sa vanjske strane značajno povećava efikasnost.

Sažetak i zaključci

Mjerenja performansi paraboloidnog koncentratora konstruiranog od aluminiziranog mylara umetnutog na podlogu od lima upotrebom tehnike izrade opisane u ovom radu potvrdila su adekvatnost za različite primjene. Ova metoda se lako može proširiti na povezivanje paraboličkih koncentratora (PCC), kao i drugih, neilustrovanih, kolektora s dvije ose. Ako se analitički izraz između R i X pokaže glomazan, analogna metoda direktnog mjerenja R serijom ili drugom metodom može se usvojiti nakon što se željena parabola ili složena krivulja nacrta do pune veličine na podu ili na drvenoj dasci.

1. M. L. Gai, T.D. Bansal & B. N. Kaul Dizajn reflektora tipa solarne ploče, 12A, 165, (1953)

2. E. A. Farber, Obrazovanje o solarnoj energiji Proc. 1973 ISES.

3. K.H. Castel & E. S. Kovaalchik, Razvoj statusa solarnog aluminijskog koncentratora. Space Power Systems, strana 821, Academic Press, New York 1966.

4. R. Winston, Solarni koncentrator originalnog dizajna, Solarna energija 16.89, (1974.)

5. Izveštaj VITA br. 10, Procena solarnih peći (pripremljen po ugovoru sa Ministarstvom trgovine SAD, Kancelarija za tehničke usluge) 1975.

Dokument je pripremljen na osnovu materijala na engleskom jeziku.

AutorObjavljenoKategorije

Trenutno se u svijetu troši više od sedam miliona tona aluminija godišnje, a brojniji proizvodi koji se izrađuju od ovog metala dobivaju određenu površinsku obradu.

Iako aluminijum prirodno oksidira na površini u sloju od približno 10 mikrona, koji služi za sprečavanje dalje oksidacije, ova zaštitna površina se lako uništava, a iako se regeneriše, malo je djelotvorna u neprijateljskim sredinama. Istovremeno, ova oksidirana površina je dobra osnova za nanošenje drugog premaza.

Osim toga, mora se uzeti u obzir da prirodni aluminij oksid nema otpornost na korozivne efekte različitih sredina koje nastaju u industrijskim centrima ili morskim obalnim područjima. Stoga su stvoreni različiti procesi za poboljšanje površina dijelova izrađenih od aluminija i njegovih legura, od kojih su najčešće korišteni:

poliranje ili brušenje

hemijska ili elektrohemijska oksidacija

emajliranje ili farbanje

Kvalitete koje se stiču po potrebi:

Bolja otpornost na koroziju

Veća otpornost na nepovoljne okolnosti

Poboljšanje estetskog aspekta i reflektivne sposobnosti metala. U te svrhe koriste razne tehnike površinske obrade, o čemu ćemo govoriti u nastavku njegovih osnovnih tehnika.

Hemijsko poliranje

Ova metoda obrade može eliminirati vidljive nedostatke na površini proizvoda bez davanja površini jake refleksivnosti; pogledat ćemo kako se to dalje može postići, zajedno sa elektrohemijskim brušenjem.

Hemijsko poliranje se sastoji od potapanja dijelova u posudu odgovarajućeg sastava kako bi se njegovim djelovanjem otklonile postojeće nepravilnosti i površina poprimila bolju konturu.

Najčešće korišćena rešenja za ovaj proces su ona proizvedena i registrovana pod brendom švedske kompanije ALUPOL, čiji je sastav sledeći:

Gustoća fosforne kiseline 1,7 kg/litar, koncentracija 53%, gustina sumporne kiseline 1,84 kg/litar, koncentracija 41,6%, azotna kiselina (nitrico fumante): koncentracija 4,5%, nitrat bakra: koncentracija 0,5%.

Dijelovi koji se obrađuju prvo se odmašćuju trihloretilenom, a zatim se potapaju u alkalni rastvor.

Rastvor se priprema na gore opisani način, održavajući temperaturu od 100 stepeni, a delovi se drže u rastvoru 1 do 4 minuta. Zatim se dijelovi vade i peru prvo u vrućoj vodi, a zatim u hladnoj vodi u velikoj količini.

Britanski proizvod sličan ALUPOL-u je PHOSBRITE 159 i postoji još mnogo proizvoda sličnih karakteristika sa različitim registrovanim nazivima za hemijsko poliranje aluminijuma.

Elektrohemijsko mlevenje

U ovom procesu, uklanjanje nepravilnosti radi izravnavanja konture površine postiže se anodnim dezintegracijom ovih nepravilnosti.

Jedna od najčešće korišćenih metoda, nazvana BRYTAL, sastoji se od potapanja prethodno odmašćenih i pažljivo opranih delova u rastvor od 80 stepeni koji se sastoji od 15% natrijum karbonata i 5% trinatrijum fosfata.

Prilikom potapanja dijelova u otopinu primjenjuje se početna ekspozicija od 20 ili 30 sekundi, čime se uklanja prirodni sloj aluminijevog oksida, a zatim se između katode, koja je u ovom slučaju nerđajući čelik 18/8, propušta pražnjenje od 24 volta, i dio, i anoda, što je detalj.

Na taj način se stvara polarizacija i struja pada sa 4 na 2 A/dm2 površine obratka.

Anoda ostaje prekrivena oksidiranim slojem, koji se otapa od strane elektrolita približno istom brzinom kojom se stvara, a njena debljina se ne povećava.

Nakon sušenja, dijelovi se mogu smatrati tankim oksidiranim slojem koji nema dovoljno jaku zaštitnu sposobnost, zbog čega je ponekad potrebno naknadno eloksiranje.

Unatoč tome, ovim postupkom se može postići samo veća reflektirajuća površina, što se radi u paraboličnim štitnicima farova, odnosno na površinama zaštićenim od habanja.

Takođe, i hemijsko poliranje i elektrohemijsko brušenje imaju za cilj samo poboljšanje estetskog aspekta površina, ali nisu pogodni za zaštitu, to se može postići određenim procesima, tzv. “hemijskom oksidacijom” i “anodnom” oksidacijom, koje ćemo diskutujte u nastavku

Hemijska oksidacija

Zaštita dijelova izrađenih od aluminija i njegovih legura kemijskom oksidacijom, iako debljina filma koja se može nanijeti ne prelazi 2 mikrona, daje važne rezultate i ekonomična je za mnoge primjene.

Prije svega, ako je potrebno, nezamjenjiv je postupak premazivanje dijelova bojom ili lakom, jer bez prethodne oksidacije neće biti povjerenja da će ovi premazi imati dovoljno prianjanja.

Poboljšava otpornost na koroziju, povećava otpornost na habanje, čime se poboljšava estetski nivo površine, koja duže zadržava svoj metalni sjaj.

Jedan od najčešće korišćenih sistema za hemijsku oksidaciju delova od aluminijuma i njegovih legura predstavljen je u nastavku:

Posuđeni dijelovi se potapaju u otopinu koja se sastoji od 10 litara vode, u koju se dodaje 500 grama natrijum karbonata i 150 grama natrijum hromata.

Rastvor treba da bude na temperaturi od 90 do 95 stepeni, a delovi treba da ostanu u njemu oko 15 minuta, nakon čega se peru prvo toplom, a zatim hladnom vodom.

Film koji se formira na površini tokom ovog tretmana sastoji se od oksida aluminijuma i hroma i daje postojanu sivkastu boju; ovaj film stvara odličnu podlogu za nanošenje laka i boje i pruža primetnu otpornost na koroziju i habanje.

Anodna oksidacija

Ovaj proces, koji se obično naziva eloksiranje, stvara zaštitni film debljine do 30 mikrona i pruža maksimalnu zaštitu od korozije i habanja na površini aluminija i njegovih legura.

Film može biti u različitim bojama i biti električno izolirajući, a ovaj proces se također koristi za izradu električnih kondenzatora.

Sistem koji se najčešće koristi uključuje sljedeće:

pažljivo odmašćivanje i pranje, kao u slučaju hemijske oksidacije

korištenjem otopine koja se sastoji od jednostavne smjese sumporne kiseline s koncentracijom kiseline od 20% i strujnom snagom od 1,2 naspram 1,8 A/dm2 površine pri naponu od 10 do 20 volti

Temperatura rastvora treba da bude, ako je moguće, 20 stepeni, a trajanje procesa može biti od 30 do 60 minuta.

Povećanje temperature otopine potiče stvaranje praškastog naslaga ili ne baš tvrde površine.

Po završetku procesa, dijelovi se pažljivo ispiru u hladnoj vodi. U slučaju da je potrebna boja, oprani delovi se potapaju u rastvor za bojenje, koji može biti kalijum permanganat i kobalt acetat, koji daju zelenkasto plavu nijansu, a temperatura svakog rastvora se održava na 70 stepeni.

Da bi se postigla veća gustoća mulja, kako to zahtijevaju dijelovi koji moraju biti otporni na habanje, važno je proizvesti sistem koji će održavati nisku temperaturu otopine: ako je potrebna debljina od 100 mikrona, temperatura mora biti 0 stepeni.

Ovi filmovi velike debljine i velike tvrdoće daju dijelovima svojstvo značajne otpornosti na habanje sa značajnim rezultatima.

Posljednja faza procesa je takozvano “zaptivanje” (sellado): sastoji se od potapanja anodiziranih dijelova u čistu vodu na temperaturi od 100 stepeni. Time se postiže hidratacija oksidiranog filma, radi efekta povećanja veličine molekula kako bi se postigla poroznost ili zaptivanje (Sellado).

Čistoća vode koja se koristi je vrlo važna, ne smije sadržavati minerale ili soli koji bi mogli značajno promijeniti rezultate eloksiranja.

Trajanje zatvaranja (sellado) je 30 minuta pri konstantnoj temperaturi vode od 100 stepeni.

Ako dijelovima treba dati otpornost na morsku koroziju, u vruću vodu za zaptivanje (sellado) dodaje se kalijev dikromat u količini od 20 do 50 grama po litri.

Ova stranica, kao i "Napuhani parabolički reflektori", zasnovana je na PDF fajlu na engleskom i španskom (postoje 2 dokumenta spojena u jedan). Kome treba original, postavio ga (da smanjim težinu, pretvoren u format slike). Arhiva sadrži cijeli originalni fajl, 2 dijela; nema potrebe za dodatnim preuzimanjem sa povezane teme.

AutorObjavljenoKategorije

R. N. Bracewell, K. M. Price

Univerzitet Stanford, Odsjek za elektrotehniku, Stanford, Kalifornija, SAD

Izvod: „Paraboloidi prečnika većeg od 1 m izrađuju se od ravnih limova duvanjem, bez upotrebe kalupa ili šablona. Rezultirajuća svojstva su pogodna za korištenje proizvoda kao mikrovalne antene i, u većini slučajeva, za visoko koncentrirano fokusiranje sunčeve energije. Opisani proces je prikladan za proizvodnju jednog ili dva reflektora u isto vrijeme (ako su odabrane posebne žižne daljine i prečnici), ali se također može prilagoditi za masovnu proizvodnju.”

Uvod

Parabolični reflektori prečnika nekoliko metara imaju višestruku namenu i mogu poslužiti kao radiorelejne antene, solarni koncentratori i ogledala za reflektore u astronomskim teleskopima. Izrada ogledala za teleskop je vrlo skupa zbog zahtjeva za preciznošću površine do djelića svjetlosnog vala. Ali čak iu slučajevima kada dopušteno odstupanje dosegne 1 mm, kao u proizvodnji antena centimetarskog raspona, troškovi proizvodnje su visoki. Dakle, konačni troškovi će biti za red veličine veći od cijene materijala. Razlog tome leži u načinu proizvodnje. Neke tehnologije se baziraju na proizvodnji čeličnih šablona i kalupa za vakuum livenje ili presovanje (limovi), grafitnih kalupa (za savijanje) ili kalupa od gipsa ili drugog mekog materijala (fiberglas). Početna cijena kalupa je značajna i stoga se mora rasporediti na veliki broj proizvedenih reflektora. Nedostatak skupog oblika je i nepromijenjena žižna daljina, koja naknadno neće omogućiti prilagođavanje proizvodnji proizvoda s drugim parametrima. Šabloni koštaju manje od kalupa i korišteni su za izradu mikrovalnih antena od lima.

Ako je potreban samo jedan ili dva reflektora prečnika do 5 m, kompozitni paraboloidi se proizvode od identičnih sfernih segmenata. U posebnim slučajevima dopuštena je obrada čvrstog metalnog obratka, koji je po prirodi jeftin. Međutim, ako je potrebno proizvesti nekoliko reflektora posebnih dimenzija, ne postoji istinski ekonomična metoda. U nekim oblastima, kao što je solarna energija, razmatranja isplativosti su od najveće važnosti.

Na osnovu toga, pogledali smo metodu spajanja i naduvavanja bez uzorka za limene reflektore. Prije svega ćemo opisati način proizvodnje, zatim parametre dizajna i predstaviti izvještaj o testiranjima koja smo proveli.

Glavni način proizvodnje

Na sl. Na slici 1 vidimo dva lima metala M sabijena između dva čelična prstena R. Tečnost teče između ploča kroz ventil V, odvajajući listove. Pritisak između listova prelazi granicu elastičnosti i počinje plastična deformacija koja napuhuje strukturu poput balona. Kada se postigne potrebna konveksnost, ventil se zatvara i pritisak se oslobađa. Ovaj postupak je jednostavniji od naduvavanja sektorskih kalupa, naduvavanja membrana sa agensima za učvršćivanje koji se na njih nanose, ili naduvavanja membrane da se oblikuje epoksidna smola kojoj se može dodati učvršćivač.

Projektni parametri

Na prvi pogled može izgledati da je za plastičnu deformaciju čvrstog lima potreban prilično visok pritisak. Međutim, u stvari, slobodno dostupan i relativno siguran pritisak koji proizvodi pumpa automobila bio je dovoljan da izvrši zadatak.

Neka je D prečnik reflektora; F – žižna daljina; ? – ivični ugao nagiba jednak arctg(4F/D); ? – poluugao savijen u fokusu, jednak arcsin(F/D); ? – dubina paraboloida, jednaka F – D/(tg?). Gore navedene vrijednosti određuju oblik parabole (slika 2). U ovom primjeru razmatramo reflektor prečnika 1,12 m sa žižnom daljinom od 1,12 m. U ovom slučaju? = 76, ? = 28 i? = 7cm.

Sledeće veličine su: t – debljina lima, p – pritisak fluida, f y – granica plastičnog tečenja lima; L – aksijalno opterećenje; T 1 – naprezanje lima po jedinici dužine njegovih ivica. Pritisak p koji djeluje na krug promjera D stvara aksijalno opterećenje L, izračunato po formuli:

L = (?/4)D 2 str. (1)

U stanju ravnoteže, aksijalno opterećenje je također jednako aksijalnoj komponenti T 1 sin? koja djeluje na perimetar? D, dakle:

L = ?DT 1 cos?. (2)

Ako je dostignuta granica plastičnog protoka, onda

f y = T 1 /t. (3)

Kombinujući ove jednačine, nalazimo da je pritisak potreban za plastičnu deformaciju metala jednak:

p = 4f y (t/D)cos?. (4)

Kada se koristi aluminijum razreda 1100-O, čija je granica protoka plastike 35 MPa i debljina 3 mm, potreban pritisak p je 100 kPa (1,05 kg/cm2). S druge strane, kada se koristi hladno valjani čelični lim debljine 1,5 mm s ograničenjem od 262 MPa, bit će potreban pritisak od 360 kPa (3,64 kg/cm2). Na osnovu ovih proračuna započeli smo eksperimentalna ispitivanja.

Testovi proizvodnje

Dva testa će biti detaljno razmotrena. Prvi je koristio par spojnih prstenova prečnika 0,9 m. Prstenovi su dobijeni valjanjem šipki kvadratnog profila 12,7 mm kroz valjke, nakon čega je usledilo zavarivanje. Materijal je aluminijum 6061-O debljine 2 mm. Prstenovi su držali 44 čelična vijka od 4,83 mm za teške uslove rada. Dva lista su naduvana do visine od 5 cm. Zgodno je koristiti prekomjeran pritisak kako bi se ubrzao proces. Također je zahtijevalo korištenje ljepila za odstojnike kako bi se spriječilo curenje. Pokazalo se da su dvije rezultirajuće zdjele bile prilično krute i mogle su izdržati ljudsku težinu bez oštećenja. Time je potvrđena mogućnost proizvodnje reflektora sa tako skromnim kompletom opreme kao što je par steznih prstenova.

U cilju detaljnijeg proučavanja metode, napravljen je razrađeniji dizajn u obliku okruglog stola prečnika 1,2 m, debljine 22,4 mm sa 36 rupa za vijke za 19 mm i ventilom. Predviđen je stezni prsten širine 5 cm, debljine 1,9 cm i vanjskog prečnika 1,2 m. Novom instalacijom izbjegavaju se posljedice popuštanja stezaljki i umetanja ventila u jedan od limova. Nekoliko uspješnih reflektora od 1,12 metara visine 7,5 cm napravljeno je od aluminijuma razreda 6061-O i 1100-O debljine 2 mm, odnosno 3 mm.

Preciznost forme

Kao rezultat procesa, dobiven je prilično glatki oblik, koji je prilikom testiranja pokazao standardno odstupanje od idealnog paraboloida od 0,5 mm. Na talasnoj dužini od 30 mm, odstupanje od približno 3 mm je prihvatljivo, tako da je proizvod skoro idealan za mikrotalasnu antenu. Neki oblik astigmatizma nastaje zbog činjenice da je granica plastičnog protoka bila viša u smjeru u kojem je aluminijski lim valjan tokom proizvodnje, a u slučaju kaljene legure ovaj efekat bi bio još manje uočljiv. Rubovi paraboloida se savijaju u elipsu kada se pritisnu, i iz tog razloga zahtijevaju čvrsti montažni prsten na rubu ili blizu njega. Astigmatizam se može lako ukloniti nakon postavljanja reflektora na nosač.

Nema razloga da se misli da će plastična deformacija pod stalnim pritiskom rezultirati paraboloidnim oblikom. U stvari, sferni oblik je ravnotežna osimetrična površina za homogeni izotropni materijal u odsustvu krutosti na savijanje. Međutim, ne postoji značajna razlika između sfere i paraboloida za naš raspon oblika, što se može dokazati poređenjem parabole y 2 = 4,48x sa krugom (x – 2,24) 2 + y 2 = (2,24) 2 . Na primjer, sa y = 5,56 m dobijamo x = 7,00 cm za parabolu i x = 7,12 cm za kružnicu, sa razlikom od samo 1,12 mm. Maksimalno pravilna parabola će se još više uklopiti u krug, sa prosječnim odstupanjem od samo oko 0,3 mm. Iako smo preciznost oblika doveli do 0,3 mm, očigledno je da je postizanje striktnog oblika metodom vezivanja i naduvavanja stvar nekoliko poboljšanja.

Optička svojstva

Reflektor polumjera 1,12 m od 1100-O aluminija debljine 3 mm prekriven je hromiranim Scotchcal filmom debljine 0,13 mm. Na sl. 3. Možete vidjeti vrlo glatku površinu. Izlaganje sunčevoj svjetlosti otkrilo je najveće zagrijavanje u fokusu prečnika 1 cm, a sva svjetlost je bila u potpunosti fokusirana na krug od dva centimetra. Idealno teorijsko područje koncentracije * za paraboloid sa odnosom F/D = 0,9 biće 9000.

Zaključak

Metoda vezivanja i naduvavanja za izradu reflektora pokazala se kao prikladna i ekonomična metoda proizvodnje. Postignuta svojstva su direktno prikladna za mikrovalne antene i za primjenu u solarnoj energiji. Također se može postići najveća moguća koncentracija potrebna za termofotonaponsku konverziju. Postoji potreba za dodatnim ispitivanjem u kontrolisanim uslovima sa strožim dimenzijama oblika površine kako bi se utvrdio puni potencijal metode sa visokom preciznošću. Za malu proizvodnju predlaže se metoda sa steznim prstenovima, ali za masovnu proizvodnju bit će korisna pogodnija opcija sa stolom i jednim prstenom. Alati kao što je čeljusna stezaljka mogu se koristiti umjesto vijaka kako bi se ubrzao proces. Za višeserijsku proizvodnju može se ponuditi automatska prstenasta presa i mašina za sečenje, zajedno sa upotrebom automatskog naduvavanja i mikroprekidača koji zaustavlja naduvavanje kada se postigne željena visina.

Zahvala: Mehanička proizvodnja opisane opreme pripada Carlu Crisp-u. Sredstva su obezbijedili profesor John Linville, dekan Odsjeka za elektrotehniku, i profesor William Reynolds, dekan Odsjeka za mašinstvo na Univerzitetu Stanford.

Fusnote

* Područje koncentracije je definirano kao omjer površine otvora (otvora) reflektora i površine prijemnika. Pri visokim koncentracijama, područje koncentracije može se značajno razlikovati od općeprihvaćenog omjera koncentracije fluksa - omjera gustine fluksa u tački u ravni prijemnika i gustine fluksa u tački?? ravni blende.

4. S. Zwerdling, Izvještaj grupe za tehnologiju koncentratora. Proc. odjela Radionice energetskih fotonaponskih koncentratora, str. 126. Scottsdale, Arizona, 24-26. maj 1977.).

5. R. N. Bracewell, Thermophotovoltaic project. Izveštaj ER-283-SR, Institut za istraživanje električne energije, 2, 17-1-17-3 (mart 1976).

6. R. M. Swanson i R. N. Bracewell, Silicijumske fotonaponske ćelije u termofotonaponskoj konverziji. Rep. ER-478. Elektroenergetski istraživački institut (febr. 1977).

7. R. N. Bracewell i R. M. Swanson, Silicijumske fotonaponske ćelije u TPV konverziji za izolovane električne sisteme. Proc. IEE Electric Energy Conf. Canberra, str. 52-55 (maj 1978).

8. R. N. Bracewell, K. M. Price i R. M. Swanson, Termofotonaponska konverzija za izolovane električne sisteme. Proc. IEE Electric Energy Conf. Canberra, str. 52-55 (maj 1978).

9. R. M. Swanson, Predloženi termofotonaponski sistem konverzije solarne energije, Proc. IEEE 67, 466 (1979).

Ova stranica, kao i „Površinska obrada aluminijuma i njegovih legura“, pripremljena je na osnovu PDF fajla na engleskom i španskom jeziku (dva dokumenta su spojena u jedan). Kome treba original (može biti korisno za pregled formula prilikom analize prevedenog materijala zbog odsustva grešaka). Objavio sam ga u (pretvorio ga u format slike da smanjim težinu).

AutorObjavljenoKategorije

Solarni reflektor je vrlo lako napraviti. Ljepota toga je u tome što možete fokusirati paralelne sunčeve zrake na određenu tačku. Može se koristiti u razne svrhe. Na primjer, za kuhanje na suncu, pasterizaciju, pa čak i za ventilaciju (ne, to nije greška). Dizajn koji ću ovdje predstaviti je jeftin i efikasan. Odabrao sam aluminij kao reflektirajuću površinu. Razlog zašto ne koristim ogledala je taj što su vrlo krhka i mogu naštetiti zdravlju korisnika. Plus su skupi. Dok su aluminijumski limovi jeftini i lagani. Ako brinete o reflektivnosti, onda se samo aluminij po tom pitanju približava staklenim ogledalima. Dakle, ne morate da brinete o refleksivnosti.

Za reflektor će vam trebati sljedeće stvari:

• satelitska antena od fiberglasa
• aluminijumski lim
• makaze ili oštar nož
• marker
• rulet

Prvi korak: Kupite paraboličnu satelitsku antenu

Posjetite bilo koju prodavnicu gdje možete kupiti. Zatražite tanjir prečnika 6 stopa (ili bilo koju veličinu koju želite). Ne kupujte predajnik jer vam antena nije potrebna za gledanje televizije. To će smanjiti njegovu cijenu. Usput, možete jednostavno otići do najbliže deponije i kupiti staru ploču, gdje će koštati mnogo manje. Provjerite je li vaša antena napravljena od stakloplastike jer je ovaj materijal lagan i lak za rukovanje. Takva antena će vas koštati oko 12 dolara. Kupite predajnik

Korak 2: Uradite proračune Sada morate napraviti neke proračune. Izmjerite prečnik parabolične antene (učinite ovo, čak i ako vam je prodavac rekao prečnik, morate znati tačnu vrijednost) Izračunajte obim tanjira koristeći formulu: Obim = 3,14 * (prečnik antene) Iako je ovo formulu za krug, možemo je koristiti za paraboličke tanjire da bi proračuni bili brži i lakši.

Vrijednost obima koju dobijete iz ove formule bit će jednaka dužini lista koji će nam trebati.

Pronađite poluprečnik tako što prečnik podelite sa dva.

Zapamtite, morate kupiti list nešto širi od radijusa paraboličke posude.

Dakle, izračunali ste dvije veličine:

1. Potrebna dužina lista
2. Potrebna širina lista

Treći korak: Kupite aluminijski lim i ljepilo.

Kupite aluminijski lim i ljepilo u prodavnici željeza. Aluminijum se obično prodaje u rolama. Kada neko dođe da kupi foliju, prodavac traži samo potrebnu dužinu. Morat ćete voditi računa i o širini. Ne kupujte plahtu koja je manja od potrebnog.

Odaberite ljepilo koje se može koristiti za lijepljenje bilo koje površine. Pitajte prodavca ako ne znate koje ljepilo odabrati.

Četvrti korak: Izrežite aluminijski lim

Sada moramo izrezati lim na nekoliko trokutastih dijelova. Da biste to učinili, morate podijeliti list na 6-8 jednakih dijelova. Podijelite "potrebnu dužinu lista" sa 6 ili 8. Označite jednake intervale tačkama (izračunajte veličinu svake) Isecite Listove okomito da napravite pravougaonike.

Aluminijumski lim - Aluminijski lim _____________________________________________________ Isecite duž isprekidanih crvenih linija - Isecite duž isprekidanih crvenih linija da dobijete sledeće pravougaonike - da dobijete ove pravougaonike
_________________________________________________________

Označite centre gornje strane pravougaonika markerom – označite centre gornjih stranica pravougaonika markerom

Sada isecite duž isprekidane linije koja spaja donje vrhove sa plavom oznakom na vrhu – Sada isecite duž isprekidane linije koja povezuje donje vrhove sa plavom tačkom na vrhu

_____________________________________________________________________________

Sada imate jednakokraki i dva pravougla trougla - Sada imate jednakokraki i dva pravougla trougla ________________________________________________________________


Sada počnite lijepiti jednakokračne i pravougaone listove kao što je prikazano ispod – sada počnite da postavljate jednakokračne i pravokutne trokute kao što je prikazano ispod Pogled na antenu – pogled na antenu odozgo ________________________________________________________________ Kada završite lijepljenje trokuta po obodu, pustite da se ljepilo osuši Za nekoliko sati vaš reflektor će biti spreman zaslijepiti svakoga (ili bilo šta) što želite!

"Mehanizam" pan stalka koji ga drži u fokusu

Za izradu štanda trebaće vam:

• antenski stub
• spacer
• čelična žica
• prazna korpa za farbu
• cement
• pijesak
• matica i vijak

Stvari koje će vam trebati:

Antenski stup - antenski stup

Strut

Kanta za boju – Kanta za boju

Čelična žica – Čelična žica

Odaberite motku s nekoliko rupa. Pripremite malo betonskog testa i sipajte ga u kantu. Sada postavite stub okomito u rastvor i ostavite da se osuši.

Kada se beton stvrdne, zašrafite odstojnik na stub (sa maticom i vijkom). Odstojnik treba da ima rupe na oba kraja.

Upotrijebite jednu rupu da je zašrafite na stup, a žicu objesite na drugu.

Podesite posudu tako što ćete olabaviti i zategnuti vijak.

Posuda se može okačiti na žicu kao što je prikazano ispod. Imajte na umu da se pećnica može koristiti za kuhanje viršle. Pobrinite se da kada provodite ovaj projekt peći u praksi, ne dodirujete vruću peć jer to može uzrokovati opekotine.

Objesite žicu iz ove rupe – provucite žicu kroz ovu rupu. Koristite ovu rupu da spojite stub i podupirač. Ovaj vijak se može olabaviti da bi se podesio podupirač. – Koristite ovu rupu da zašrafite odstojnik na stub. Ovaj vijak se može olabaviti za podešavanje odstojnika. podesiva matica i vijak - kompatibilna matica i vijak - odstojnik - korpa za farbanje - kanta za boju

Dugo sam želio da napravim solarni parabolički koncentrator. Nakon što sam pročitao mnogo literature o izradi kalupa za parabolično ogledalo, odlučio sam se na najjednostavniju opciju - satelitsku antenu. Satelitska antena ima paraboličan oblik koji sakuplja reflektovane zrake u jednoj tački.

Kao osnovu sam pogledao harkovske ploče "Variant". Po meni prihvatljivoj cijeni mogao sam kupiti samo proizvod od 90 cm. Ali cilj mog eksperimenta je visoka temperatura u žarištu. Da biste postigli dobre rezultate, potrebna vam je površina ogledala - što više, to bolje. Dakle, ploča bi trebala biti 1,5 m, ili još bolje 2 m. Harkovski proizvođač ima ove veličine u svom asortimanu, ali su napravljene od aluminijuma, pa su shodno tome i cene do neba. Morao sam zaroniti u internet u potrazi za polovnim proizvodom. A u Odesi su mi građevinari, dok su demontirali neki objekat, ponudili satelitsku antenu dimenzija 1,36m x 1,2m, napravljenu od plastike. Malo je nedostajalo od onoga što sam želio, ali cijena je bila dobra i naručio sam jedan tanjir.

Nakon što sam par dana kasnije dobio ploču, otkrio sam da je proizvedena u SAD-u, da ima snažna rebra za ukrućenje (brinula sam se da li je telo dovoljno čvrsto i da li će se pomeriti nakon lepljenja ogledala) i jaku orijentaciju mehanizam sa mnogo podešavanja.

Kupio sam i ogledala debljine 3mm. Naručeno 2 m2. - malo sa rezervom. Ogledala se uglavnom prodaju u debljini od 4 mm, ali sam našao trojku da bi se lakše rezali. Odlučio sam napraviti veličinu ogledala za koncentrator 2 x 2 cm.

Nakon što sam prikupio glavne komponente, počeo sam da pravim stalak za koncentrator. Bilo je nekoliko uglova, komada cijevi i profila. Izrezao sam ga po veličini, zavario, očistio i farbao. Evo šta se dogodilo:

I tako, nakon što sam napravio postolje, počeo sam da sečem ogledala. Ogledala su dobila dimenzije 500 x 500 mm. Prvo sam ga prepolovio, a onda sa mrežicom 2 x 2 cm. Probao sam gomilu rezača za staklo, ali sada se ništa pametno ne može naći u prodavnicama. Novi staklorezac savršeno seče 5-10 puta, i to je to... Nakon toga možete ga odmah baciti. Možda postoje neki profesionalni, ali ih ne biste trebali kupovati u trgovinama hardvera. Stoga, ako će neko praviti koncentrator od ogledala, pitanje rezanja ogledala je najteže!

Ogledala su isečena, stativ je spreman, počinjem da lepim ogledala! Proces je dug i naporan. Moj broj ogledala na gotovoj glavčini bio je 2480 komada. Izabrao sam pogrešan lepak. Kupio sam specijalno ljepilo za ogledala - dobro drži, ali je gust. Prilikom lijepljenja, istiskivanja kapljice na ogledalo i potom pritiskanja na zid ploče, postoji mogućnost neravnomjernog pritiskanja ogledala (negdje jače, negdje slabije). Kao rezultat toga, ogledalo možda neće biti čvrsto zalijepljeno, tj. će svoju sunčevu zraku usmjeriti ne u fokus, već blizu njega. A ako je fokus zamagljen, nema šta očekivati ​​dobre rezultate. Gledajući unaprijed, reći ću da je moj fokus ispao mutan (iz čega zaključujem da je bilo potrebno koristiti drugačiji ljepilo). Iako su rezultati eksperimenta bili zadovoljni, fokus je bio veličine otprilike 10 cm, a okolo je još uvijek bila zamućena mrlja od još 3-5 cm.Što je fokus manji, to je fokusiranje zraka preciznije, odgovarajuće veće temperatura. Trebalo mi je skoro 3 puna dana da zalijepim ogledala. Površina rezanih ogledala bila je oko 1,5 m2. Bilo je braka, u početku, dok se nije prilagodio - mnogo, kasnije znatno manje. Neispravnih ogledala vjerovatno nije bilo više od 5%.

Solarni parabolički koncentrator je spreman.

Tokom merenja, maksimalna temperatura u fokusu koncentratora nije bila niža od 616,5 stepeni. Sunčeve zrake su zapalile drvenu dasku, topljenje kalaja, olovni uteg i aluminijumsku limenku piva. Eksperiment sam sproveo 25. avgusta 2015. u oblasti Harkov, selu Novaja Vodolaga.

Planovi za iduću godinu (a možda i zimi) su adaptacija koncentratora za praktične potrebe. Možda za grijanje vode, možda za proizvodnju struje.

U svakom slučaju, priroda nam je svima dala moćan izvor energije, samo treba da naučimo kako da ga koristimo. Energija sunca hiljadama puta pokriva sve potrebe čovečanstva. A ako čovjek može uzeti barem mali dio ove energije, onda će to biti najveće dostignuće naše civilizacije, zahvaljujući kojem ćemo spasiti našu planetu.

Ispod je video u kojem ćete vidjeti proces proizvodnje solarnog koncentratora na bazi satelitske antene, te eksperimente koji su rađeni korištenjem koncentratora.

Zdravo svima! Vitalij Solovej je sa vama. Danas će moj članak biti na temu paraboličkih ogledala i solarne energije općenito. Prije par godina sam na internetu u SAD-u naišao na uređaj koji je bio jedinstven u to vrijeme - parabolično ogledalo, koje se naziva i koncentrator direktne sunčeve svjetlosti. Vizualno podsjeća na satelitsku antenu sa površinom ogledala unutra.

Princip rada ove ploče je takav da kada sunčeva svetlost udari u površinu ogledala, zraci se reflektuju i akumuliraju u jednoj tački. To se događa zbog paraboličnog oblika ploče i svjetlosni snop se reflektira pod potpuno istim uglom pod kojim je udario u površinu ogledala.

Uz pravilan dizajn takozvanog konveksnog ogledala, temperatura na mjestu gdje se zraci akumuliraju može dostići 2.000 stepeni Celzijusa.

Evo video da to dokažete:

Površina paraboličnog ogledala može biti ili čvrsta, odnosno bez šavova, ili napravljena od komada ogledala ili reflektirajuće folije. U videu iznad, ogledalo je sastavljeno od 5.800 pojedinačnih malih ogledala. Ali teškoća je da ih sve pravilno postavite. Postavite svih 5800 mini ogledala pod pravim uglom.

Površina se može prekriti i komadićima reflektirajuće srebrne folije, što također nije dobro, jer se zbog brojnih šavova sunčevi zraci blago raspršuju i efekat će biti znatno slabiji.

Rješenje u ovoj situaciji može biti ako je sama konveksna ploča izrađena od nekoliko uzdužnih dijelova na koje je ravnomjerno zalijepljen reflektirajući film.

U ovom slučaju, reflektirane zrake pod najispravnijim uglom će biti fokusirane na tačku akumulacije. Ali najefikasniji način proizvodnje je i dalje prirodno stakleno ogledalo paraboličnog oblika, koje će, naravno, koštati puno za korištenje ogledala u svakodnevnom životu.

Najjednostavnija i najefikasnija opcija koju sam pronašao je metoda vakuumskog formiranja paraboličnog ogledala.

Prilikom lijepljenja, bolje je raširiti foliju sa ogledalom na ploču stola, te je pokriti zalijepljenom posudom i malo pritisnuti.

• Sada, da biste formirali parabolički oblik za film, morat ćete ispumpati zrak iz rezultirajuće posude. Da biste to učinili, izbušite rupu u bilo kojem dijelu plastične posude i tamo umetnite kalem za bicikl.

Bitan! Kalem je potrebno ugraditi sa stražnjom stranom naopačke, jer ćemo ispumpati zrak, a ne pumpati ga unutar posude.

A ovo bi trebalo da se desi u idealnom slučaju:

To je sve za sada; u narednim člancima ću vam pričati o drugim, jednako važnim primjenama paraboličnog ogledala. I za kraj, video o tome kako zapaliti vatru koristeći toalet papir i žlicu:

Stranica 1

Parabolična ogledala se koriste u svim glavnim teleskopima, uključujući i najveći 6-metarski teleskop. U ovim teleskopima, sferne i hromatske aberacije su eliminisane, ali paralelni snopovi, koji idu čak i pod malim uglovima u odnosu na optičku os, ne seku se u jednoj tački nakon refleksije i daju veoma izobličene slike izvan ose. Stoga se vidno polje pogodno za rad ispostavlja vrlo malim, reda veličine nekoliko desetina lučnih minuta.

Dobivanje skoro paralelnog snopa svjetlosti pomoću konkavnog sfernog ogledala.| Konstrukcija slike tačke koju stvara sferno ogledalo.

Parabolično ogledalo proizvodi više usmjereni snop svjetlosti. Dizajn reflektora i reflektora (reflektora) raznih vrsta zasniva se na ovoj osobini ogledala.

Parabolično ogledalo napravljeno od čvrstog lima koncentriše toplotu sunčevih zraka u fokusu i zagreva iradijator. Da bi se to eliminisalo, smanjuju reflektivnost ogledala na svjetlosne zrake fino grubim (rebrastim) listovima, posebnim farbanjem, a ozračivač štite kapom s površinom koja dobro reflektira zrake. U velikim ogledalima koriste se temperaturni kompenzatori kako bi se otklonili štetni efekti zagrijavanja sunčevim zrakama noseće konstrukcije i reflektirajuće površine.

Parabolična ogledala dolaze od stakla i metala.

Optički dijagram Littrova monohromatora (spektrofotometar SF-16.|Optički dijagram Walshovog monohromatora (IR uređaji IKS-21 i IKS-22.|Optički dijagram Walshovog monohromatora sa tri zamjenjive prizme (IR spektrofotometar UR-20.

Parabolična ogledala su radno intenzivna za proizvodnju i pružaju visok kvalitet slike samo na osi paraboloida.

Parabolična ogledala se koriste u svim glavnim teleskopima. Ovi teleskopi eliminišu sfernu i hromatsku aberaciju; međutim, paralelni snopovi, koji idu čak i pod malim uglovima prema optičkoj osi, ne seku se u jednoj tački nakon refleksije i daju veoma izobličene slike van ose. Stoga se vidno polje pogodno za rad ispostavlja vrlo malim, reda veličine nekoliko desetina lučnih minuta.

Ekvivalentno parabolično ogledalo ima isti prečnik kao.

Ministarstvo nauke i obrazovanja Ukrajine

Čerkaski državni tehnološki univerzitet

Katedra za radiotehniku

NASTAVNI RAD

Disciplina: “Mikrotalasni uređaji i antene”

Na temu: “Ogledalo antene”

Provjereno: Izvršeno:

Rev. Danik.V.O. stud. 4. godine

gr. ZRT-33, FET

Sobolev A.V.

Čerkasi, 2007

Uvod

1. Efekat ogledala

2. Utjecaj faznih devijacija

5. Ostalo zrcalne antene

Spisak korišćene literature

Uvod

Antena djeluje kao posredna veza između radio uređaja - prijemnika ili predajnika - i okolnog prostora, budući da je neka vrsta pretvarača elektromagnetna energija, njegov transformator. Predajna antena, napajana energijom radio predajnika, pobuđuje elektromagnetno polje u svemiru koje prenosi signal. Mali dio energije polja hvata prijemna antena, koja stvara emf na ulazu radio prijemnika dovoljnu za reprodukciju signala.

Izumom radija počinje istorija antenske tehnologije koja prolazi kroz svoje faze zajedno sa razvojem radio tehnologije. Međutim, elementi koji su emitirali elektromagnetnu energiju i birali je iz svemira bili su već poznati u eksperimentima Heinricha Hertza (1886–1888) prije nego što se pojavila ideja o korištenju elektromagnetnog polja za prijenos signala. Nakon toga, naš poznati sunarodnik A.S. Popov izumio je prvu radio antenu.

Nakon prvih koraka radiotehnike, kada su korišćeni generatori varnica i luka, dugi i srednji, a potom kratki talasi su podređeni zadacima radio komunikacije. Za to vrijeme - do sredine tridesetih - nastali su i formirani svi glavni tipovi žičanih antena, ili "radio mreža". Antene dugog i srednjeg talasa su skoro uvek manje veličine od talasne dužine. Ovladavanje kratkim talasima značilo je kvalitativni iskorak u antenskoj tehnologiji, jer se otvorila realna mogućnost izgradnje antena koje značajno prelaze talasnu dužinu i stoga imaju visoku usmerenost delovanja. Tendencija daljeg skraćivanja radnog talasa još je izraženija u narednom periodu, počevši od predratnih godina. Kao što je poznato, zahvaljujući nedavno pojavilim optičkim kvantnim generatorima, koherentne elektromagnetne oscilacije svjetlosnog opsega sada su dostupne za praksu, što otvara potpuno nove mogućnosti u radio komunikacijama.

1. Efekat ogledala

Reflektor za antenu je bio ista antena, smještena na udaljenosti od četvrtine vala i napajana u naprednoj kvadraturi ili nije povezana s izvorom - "pasivna" antena. U potonjem slučaju, refleksija se pokazala nepotpunom: antena s pasivnim reflektorom ima nešto povratnog zračenja.

U međuvremenu, može se zamisliti savršeni pasivni reflektor u obliku idealne provodne ravni koja se nalazi iza antene P (slika 1a). Ako se udaljenost H odabere tako da kada se reflektira u smjeru normale, val stigne u P u fazi s direktnim zračenjem, tada se amplituda polja u ovom smjeru udvostručuje. U slučaju linearnog vibratora paralelnog sa reflektirajućom ravninom (slika 1b), njegovo djelovanje je ekvivalentno antifaznom vibratoru koji se nalazi na udaljenosti od 2h i stoga je za udvostručenje zračenja duž normale potrebno poduzeti

Prilikom primjene razmatranog principa u praksi, oni ne teže maksimalnom mogućem povećanju ravnog pasivnog reflektora.

Dovoljno je (Sl. 1c) da ivice ovog antenskog ogledala budu vidljive iz P pod uglom od 2α 0, u okviru kojeg je svo ili skoro celo zračenje antene P unazad (270° > a > 90°) Tada će povratno zračenje antene sa ogledalom biti zanemarljivo malo.

U budućnosti, pri proučavanju antenskih ogledala, pretpostavićemo da sve dimenzije sistema – uključujući i rastojanje fida od ogledala – značajno premašuju talasnu dužinu, tako da su primenljiva pravila geometrijske optike.

Prateći putanju zraka koje se reflektuju od ravnog ogledala (slika 2a), lako je uočiti da je ugaona širina snopa zraka koji pada na ogledalo očuvana i pri refleksiji. Poređenja radi, (slika 2b) prikazuje zakrivljeno ogledalo, čija je površina posebno odabrana tako da se snop zraka koji divergiraju od P transformiše u paralelni - sa ugaonom širinom od 2a 0 = 0°. Takvo ogledalo stvara polje u fazi u svom ravnom otvoru, čiji je trag prikazan isprekidanom linijom na sl.b. U zavisnosti od prirode antene za napajanje, ona je manje-više blizu polja u otvoru idealne površine antene.

Parabolično ogledalo. Pokažimo da je profil ogledala prikazanog na slici 3, koje skuplja divergentni snop zraka u paralelni, opisan parabolom. Na sl. 3 napravljene su konstrukcije potrebne za ovaj zaključak. Porijeklo koordinata je kombinirano radi praktičnosti sa ozračivačem tačke zrcala R.

Profil ogledala se može naći iz uslova da kada se reflektuje od njegove površine, mora biti zadovoljen Snelov zakon: ugao refleksije je jednak upadnom uglu. Ovo bi dovelo do diferencijalne jednadžbe krive. Ali lakše je postaviti jednakost svih optičkih putanja od početka do ravni x = 0:

Gledajući u centralni zrak, vidimo to

Uzimajući u obzir i jednakosti

Izgleda

Na sl. 4 uvode se sljedeće oznake: prečnik paraboličnog ogledala D, dubina d i ugao otvaranja 2α 0 ; ogledalo na slici 4a, za koje se zove dugo fokus, a ogledalo na slici 4b, naziva se kratkofokus, jer za njega

Uvodeći u (5.69) koordinate ivice ogledala nalazimo sljedeći odnos koji povezuje njegove linearne dimenzije sa žižnom daljinom:

Kao što se može vidjeti sa sl. 5

Uzimajući ovo u obzir, ovaj izraz se može prepisati kao

U antenskoj tehnologiji, ogledala se koriste u obliku paraboloida rotacije (slika 5a), kao i u obliku paraboličnog cilindra (slika 5b). U prvom slučaju, feed je točkasta antena, au drugom slučaju linearna antena. U skladu s tim, treba ga smatrati meridijanskim presjekom paraboloida okretanja ili presjekom paraboličnog cilindra ravninom na koju je linearno kretanje normalno.

2. Utjecaj faznih devijacija

Kao što je učinjeno prilikom razmatranja sočiva, razjasnimo niz pitanja vezanih za uticaj faznih izobličenja u otvoru antene. Obično je dozvoljeno odstupanje faze od Δφ= π/2 u otvoru ogledala.

Slika 6a prikazuje promjenu putanje središnjih i vanjskih zraka kada se pomicanje ogledala pomjeri duž žižne ose. Razlika u njihovim fazama u otvaranju je

odakle je dozvoljeni pomak jednak

(Δ-odstupanje određene tačke površine ogledala duž snopa tačkastog izvora), dobijamo sledeći izraz za linearnu toleranciju:

i ako je Δφ = π/8 dozvoljeno, onda

Najmanje odstupanje je dozvoljeno u sredini ogledala (a" = 0):

Dakle, ogledalo se može više deformisati na ivicama bez značajnog pogoršanja njegovih svojstava.

3. Smjer djelovanja paraboličnog ogledala

Polje zračenja koje stvara ogledalo može se, u principu, pronaći poznavanjem zračenja indukovanog zračenjem na njegovoj površini struja. Umjesto struje na “osvijetljenoj” strani, može se uzeti u obzir polje u ravni otvaranja, koje je zamijenjeno električnim i magnetskim ekvivalentnim površinskim strujama ili distribucijom izvora kao što je Huygensov element. Međutim, za određivanje struje na površini ogledala i pronalaženje polja u njegovom otvoru, ne postoji druga praktična metoda osim pretpostavke da svaki element ogledala djeluje kao element ravni, što, naravno, daje samo približan rezultat. U ovom slučaju, posebno, difrakcija rubova i struje na „neosvijetljenoj“ strani ogledala se ne uzimaju u obzir.

Prema dobro poznatom pravilu, površinska gustina struje ogledala je

gdje je Hs magnetsko polje na površini metala.

Svaki od njegovih elemenata, kao što je već napomenuto, uzima se kao presjek beskonačne ravni, te se prema tome H s nalazi kao dvostruka (nakon refleksije) tangenta na komponentu zrcala magnetskog polja iradijatora H:

Na osnovu poznate karakteristike usmjerenosti napajanja (obično se pretpostavlja da se ogledalo nalazi u njegovoj udaljenoj zoni), izračunava se raspodjela struje po cijelom ogledalu. Tada se polje zračenja ogledala nalazi kao superpozicija polja svih zračećih elemenata. Ovo se može uraditi ili direktnim integrisanjem polja stvorenih strujama ogledala u dalekom polju ili korišćenjem vektorskog potencijala.

Druga metoda određivanja smjera djelovanja zrcalne antene, koja polazi od polja u njenom otvoru, naziva se “otvor blende”. Razmotrimo ogledalo u obliku paraboloida rotacije, a polje u otvoru je već pronađeno na osnovu poznate karakteristike feeda. Dalje radnje su objašnjene na slici 7, na kojoj je daleko polje opisano u sfernim koordinatama ( r, υ, α), a polje u otvoru je u šrafiranim sfernim koordinatama ( r, 90°-ύ, α"). Daleka tačka posmatranja M ( r, υ, α) leži u ravni α = 0, koja je ujedno i ravan crteža. Izvor koordinata je u centru otvora, odnosno u otvoru υ" = 90°,

Neka je kompleksna amplituda električnog polja zračenja u tački M ( r, υ, 0), kreiran elementom otvaranja u blizini tačke P ( r", 0, α"), da

gdje je q( r", α") je funkcija gustoće izvora u otvoru blende snimljenog sa potrebnom amplitudom. Kao što se može vidjeti sa sl. 7,

Uzimajući to u obzir i integraciju d E m duž otvora, imamo sljedeći izraz za električno polje dalje zone antene u ravni α = 0:

Uzimajući u obzir da integracija preko α" dovodi do Besselove funkcije nultog reda, koja ima integralnu reprezentaciju

Uz pretpostavku sin υ 0 ≈ υ 0, imamo

Rezultirajuće formule su pouzdanije za ogledala dugog fokusa, koja su obično ozračena ujednačenije od ogledala kratkog fokusa.

Uzimanje u obzir stvarnih karakteristika smjera stvarnih iradijatora zahtijeva vrlo glomazne matematičke operacije, koje nisu date. Zaustavimo se samo na nekim od rezultata koji se obično koriste u proračunu zrcalnih antena.

Parabolično ogledalo ozračeno elementarnim električnim vibratorom opremljenim ravnim kontrareflektorom je detaljnije proučavano od drugih (slika 8). Karakteristika usmjerenosti u meridionalnoj ravni je izražena formulom

Predznak plus se uzima u slučaju kada meridionalna ravan prolazi kroz ozračujući vibrator (ravan E), a znak minus se uzima u slučaju meridionalne ravni okomite na vibrator (ravan H).

Efikasnost antene u kojoj je faktor iskorištenja otvora x jednak:

Grafikon funkcije x(R/f) pokazuje da je najisplativija ovaj tip iradijator je omjer polumjera zrcala i žižne daljine:

na kojoj

Postojanje optimuma objašnjava se na sledeći način: kada se izvor napajanja ukloni, efikasnost antene treba da se poveća kao rezultat povećanja ujednačenosti zračenja, ali se istovremeno smanjuje ugao pod kojim je ogledalo vidljivo (sl. . 8a), tako da se povećava udio energije koji ide izvan njegovog ruba, što smanjuje knd.

Ogledalo kratkog fokusa (sl. 8b) ozračeno je gotovo bez gubitaka, ali neravnomjerno. Može se potvrditi da maksimalni faktor iskorištenja odgovara stanju u kojem je amplituda polja dipolnog napajanja na rubu ogledala oko 1/3 maksimuma.

Slika 9a, b prikazuje distribuciju struje u ogledalu sa dipolnim napajanjem. Struja inducirana na zrcalu kratkog fokusa (slika 9b) prikuplja se na dva pola, čija se lokacija može lako odrediti sa slike 9c: oni leže na presjeku ose napajanja sa površinom paraboloida.

Kao rezultat postojanja polova, dio ogledala nosi antifaznu struju, koja smanjuje zračenje u aksijalnom smjeru. Kako kažu, ogledalo ima "štetne zone". Međutim, čak iu slučajevima kada ne postoje štetne zone, nemoguće je zanemariti specifičnu zakrivljenost strujnih linija kao rezultat nehomogenosti polja iradijatora.

4. Primjena paraboličkih ogledala u antenskoj tehnologiji

Povezivanje paraboličnog ogledala sa napajanjem naziva se ogledalo ili parabolična antena. Potonji naziv je tačniji, budući da se koriste i neparabolična ogledala, generišući druge zrcalne antene. Razvijeno je mnogo različitih tipova točkastih pomaka za ogledala u obliku paraboloida rotacije; o nekima od njih će biti reči.

Ozračivač u obliku elementarnog električnog vibratora sa ravnim reflektorom – “dipol-reflektor” – može se realizovati u dizajnu prikazanom na slici 10a. Dipol se napaja koaksijalnom linijom koja prolazi duž ose simetrije iza ogledala, a sa njim je povezan pomoću stakla koje obezbeđuje simetrično napajanje. Jedna polovina vibratora je povezana sa spoljnim provodnikom linije, a druga polovina je povezana sa metalnim četvrttalasnim cilindrom izgrađenim kao njegov nastavak, na koji pristaje unutrašnji provodnik linije. Prečnik disk kontrareflektora je obično oko 0,8l. Fazni centar napajanja nalazi se približno u ravnini kontrareflektora.

Strukturno, hrana u obliku malog piramidalnog roga je jednostavnija (slika 10b). Dimenzije otvora roga su odabrane tako da ugaona širina glavnog režnja dijagrama zračenja bude približno ista u E- i H-ravnini. Može se primijetiti da talasovod koji hrani rog donekle iskrivljuje dio zračenja zrcala, "zamjenjujući" prostor. U isto vrijeme, kada je ozračena rogom, unakrsna polarizacija je mala, jer je polje zračenja ujednačenije.

Za razliku od razmatranog napajanja “talasovod-rog”, “talasovod-vibrator” (slika 10c) i “talasovod-slot” (slika 10d) se napajaju talasovodima koji ne zasjenjuju prostor.

Vibratori pobuđeni talasovodnim zračenjem (slika 10c) postavljeni su na metalnu ploču, koja, budući da je okomita na vektor E, ne remeti polje. Sa dimenzijama sistema prikazanim na slici (prvi vibrator je nešto kraći, a drugi nešto duži od polutalasa), osigurano je jednosmjerno zračenje na ogledalo. Fazni centar se nalazi između vibratora.

U praksi, efekat neravnomernog zračenja ogledala ili curenja energije iz iradijatora preko njegovih ivica može biti značajniji nego što je uzeto u obzir u okvirnom proračunu čiji su rezultati prikazani. Osim toga, moraju se uzeti u obzir fazna odstupanja uzrokovana nepreciznom proizvodnjom ogledala. Stoga obično nije moguće postići gornju maksimalnu vrijednost od x=0,83. Uz dopuštena odstupanja faze, faktor iskorištenja može biti

Dodaci za parabolične cilindre mogu se sastojati od nekoliko polutalasnih vibratora koji se nalaze na fokalnoj liniji. To, posebno, mogu biti vibratori sa utorima napajani talasovodom.

Parabolično ogledalo se može koristiti kao antena u vrlo širokom frekventnom opsegu, koji je odozdo ograničen smanjenjem relativnih dimenzija otvora i povećanim efektima ivica, a odozgo teškoćom održavanja potrebnih konstrukcijskih tolerancija. Stoga je radni opseg antene određen uslovima usklađivanja sa dalekovodom. U ovom slučaju je značajna „reakcija ogledala“ na iradijator. Pretpostavimo da je feed usklađen sa linijom bez ogledala. Tada će se, kao rezultat refleksije od ogledala, pojaviti povratni val u dovodnoj liniji, odnosno nastat će neka neusklađenost. Ako se feed uskladi u prisustvu ogledala na fiksnoj frekvenciji, tada će se odgovor ogledala pojaviti s devijacijama frekvencije. U velikom broju slučajeva koriste se različite tehnike za djelomično uklanjanje zrcalne reakcije. Na primjer, u njegovom srednjem dijelu se napravi rupa (slika 11a) ili se tu postavi metalni disk (slika 11b). Disk, na udaljenosti od ogledala od oko četvrtine talasne dužine, stvara (poput pasivne antene) polje zračenja koje je u antifazi sa poljem koje treba kompenzovati; željeni intenzitet zračenja diska postiže se odabirom njegove veličine. Međutim, postoje približne formule za prečnik diska d, i njegovu udaljenost od ogledala a (vidi sliku 11), na kojoj bi kompenzacija za reakciju ogledala trebala biti najbolja:

Da bi se eliminisala reakcija ogledala, iradijator se takođe može pomeriti iz oblasti otvaranja (Sl. 11c).

Poprečnim pomicanjem feeda iz fokusa, snop parabolične antene se zamahuje. Ovo je šematski prikazano na Sl. 12. Općenito, proces je praćen ekspanzijom glavnog maksimuma i povećanjem bočnog zračenja, ali pri malim uglovima zamaha je naznačeno nuspojave mala.

Rice. 12 Fig. 13

Napomenimo i to da se antenska ogledala često izrađuju od rešetkastih, perforiranih itd. radi smanjenja težine i smanjenja uticaja vjetra (Sl. 13). U ovom slučaju potrebno je da rešetka sadrži metalne elemente paralelne vektoru E, a razmak između njih je znatno manji od polovine valne dužine. Neka ideja o učinku razmaka između elemenata rešetke ili također rupa u listu daje analogija s kratkim presjekom prolaznog valovoda: zračenje prolazi kroz ogledalo s rupama, ali je značajno oslabljeno. Obično se za procjenu djelovanja rešetke i sličnih ogledala koriste rješenja problema difrakcije na beskonačnim ravnim periodičnim sistemima.

5. Ostale zrcalne antene

Želja da se poboljšaju parabolične reflektorske antene, kao i da se prošire njihove funkcije ili postignu neki specijalni efekti, dovela je do stvaranja većeg broja reflektorskih antena. različite vrste. Pogledajmo neke od njih.

Zrcalna antena uključuje rog-paraboličnu antenu (slika 14a), koju čini dio površine paraboloida okretanja spojenog na piramidalni rog, tako da je njegov fazni centar u fokusu ogledala. Kod ovog dizajna, feed je potpuno uklonjen iz polja zračenja ogledala i ima vrlo malo povratnog zračenja izvan ivica otvora. Horn-parabolična antena ima koeficijent iskorišćenja otvora reda x = 0,65÷0,75. Ovo je savršena i relativno jednostavna "konstruktivno, ali pomalo glomazna antena: ugao otvaranja trube treba da bude 30÷45°, što, s obzirom na praktično korišćene veličine otvora, dovodi do značajnih dimenzija cele antene

Glavne prednosti horn-paraboličke antene su široki radni frekventni opseg, unutar kojeg je osiguran vrlo visok stepen usklađenosti sa dovodnom linijom, te izuzetno nizak nivo bočnog i povratnog zračenja. Opseg rada rog-paraboličkih antena ograničen je odozdo samo dimenzijama presjek dovodni talasovod, a na vrhu - preciznost reflektirajućeg paraboličnog ogledala. Trenutno su poznate, na primjer, rog-paraboličke antene koje se koriste u opsegu od 3000 ÷ 11 000 MHz. Koeficijent refleksije od ulaza antene ne prelazi 1,5-2%.

Nizak nivo stražnjih snopova horn-paraboličkih antena je vrlo vrijedan kvalitet u uslovima radio relejne linije, gdje to određuje dobar „zaštitni efekat“ antene. Na primjer, sa omjerom pritiska od oko 40 dB, nivo stražnjih režnjeva može biti oko 70 dB. Treba naglasiti da konvencionalne parabolične antene sa istom efikasnošću imaju zadnje režnjeve reda veličine 50 dB. Zbog niskog nivoa bočnih i stražnjih režnjeva, gubitak sprege između dvije susjedne parabolične rog antene je vrlo visok.

Na sl. 14b šematski prikazuje segmentiranu paraboličnu antenu u dvije opcije napajanja.

Antena se sastoji od površine paraboličnog cilindra i dvije blisko razmaknute ravni. Ozračivač može biti otvoreni kraj talasovoda ili vertikalni vibrator povezan na koaksijalni vod i opremljen kontrareflektorom. Ako je električni vektor okomit na ravnine, TEM val se pobuđuje između njih, a kada je električno polje paralelno ravnima, pobuđuje se val H 01. Da bi se osiguralo da viša polja očito izostaju, udaljenost između ravnina u prvom slučaju ne bi trebalo da prelazi l/2, au drugom - la. Slika 14c prikazuje upotrebu segmentirane parabolične antene kao ogledala u obliku paraboličnog cilindra.

Zrcalne antene se koriste u konstrukciji takozvanih periskopskih sistema. U podnožju jarbola nalazi se parabolično ogledalo čije je zračenje usmjereno u zenit i reflektirano u horizontalnom smjeru ravnim ogledalom postavljenim na jarbol. Očigledno, takav sistem se može koristiti umjesto postavljanja paraboličnog ogledala na vrh jarbola, što zahtijeva dugačku putanju talasovoda da se tamo usmjeri.

Prilikom konstruisanja periskopskih sistema koristi se i princip fokusiranja. Budući da u aspektu geometrijske optike takvo ogledalo ima svojstvo koncentriranja zračenja u jednom od žarišta, kada se tačkasti izvor nalazi u drugom, onda se u praksi jedno od žarišta kombinuje sa faznim centrom elipsoida. feed, a reemiter se nalazi u području drugog. Zahvaljujući fokusiranju, povećava se efikasnost prenosa od emitera do reemitera (smanjuje se „transfuzija“ energije preko ivica reemitera), što dovodi do povećanja pojačanja periskopskog sistema. Princip fokusiranja se može implementirati i na drugi način: „suženje“ toka energije u području reemitera postiže se i kod paraboličnog emitera kada se primarni emiter ukloni iz fokusa paraboloida. Dalje poboljšanje sistema periskopa može se postići ako se umjesto ravnog reemitujućeg ogledala uzme parabolično.

Zbog problema zamaha snopa u širokom kutu povećava se uloga sfernih ogledala. Sferna površina je u jednom dijelu bliska paraboličnoj, tako da kada je ozrači obližnji izvor, nastaje relativno uzak reflektirani snop. Slika 15a prikazuje dvije lokacije dovoda blizu sferne površine; smjerovi generiranog snopa su označeni strelicama. Rotacija iradijatora u odnosu na centar sfere dovodi do rotacije zraka za isti ugao, a zbog konstantnih uslova refleksije (unutar određenog ugla zamaha), širina snopa se praktično ne menja. Međutim, ispostavilo se da je stopa iskorištenja površine ogledala niska.

To ovisi o vrsti karakteristika usmjerenosti dovoda (čija je optimalna udaljenost od površine ogledala odabrana) i o kutu zamaha.

Poboljšanje zrcalne sferne antene postiže se pretvaranjem u antenu sa dva ogledala. Ozračivač je ogledalo posebnog oblika, ozračeno konvencionalnim "točkastim" izvorom, čija usmjerenost više ne igra odlučujuću ulogu, budući da je oblik zrcalnog ogledala odabran tako da kada se reflektira od sfere, ravan formira se talasni front. Sferna antena sa dva ogledala je šematski prikazana na Sl. 15b

Različiti antenski sistemi sa dva ogledala trenutno igraju važnu ulogu. Koristeći princip Cassegrain optičkog teleskopa, hiperbolički se postavlja ispred paraboličnog ogledala kao kontra-reflektor (slika 16a). Fazni centar feeda je kombinovan sa fokusom hiperbole F, i kao rezultat toga, zraci reflektovani od hiperboličkog ogledala mogu se smatrati da dolaze iz „virtuelnog fokusa“ F” koji se nalazi iza njega, koji kao je jasan, mora se poklapati sa fokusom paraboličnog ogledala. Feed (slika .15b) je obično rog montiran u glavno ogledalo. Ako je feed značajno duži od talasne dužine, onda je prema pravilima geometrijske optike to moguće je konstruirati njenu sliku u hiperboličkom ogledalu - „virtuelnom feedu", koji je prikazan isprekidanim linijama na slici 15b; ispada da je slika redukovana. Da bi se osiguralo da je zasjenjenje prostora hiperboličkim ogledalom minimalno, dimenzije sistema se biraju približno tako da je ugao pod kojim su ivice feeda vidljive iz virtuelnog fokusa blizak uglu pod kojim su ivice hiperboličkog ogledala vidljive iz centra paraboličkog ogledala (ovaj uslov traje uzmite u obzir mogućnost zasenčenja glavnog ogledala putem feeda ), sl. 15c.

Antena s dva ogledala tipa Kaesegren ima niz pozitivnih kvaliteta. Pogodan je u dizajnu i, posebno, omogućava lociranje povezane opreme direktno iza ogledala, izbjegavajući dugačak dalekovod. Ogledalo se zrači relativno ravnomerno sa brzim smanjenjem intenziteta na ivicama, jer kada se snop reflektuje od ozračenog hiperboličnog ogledala, intenzitet opada sa povećanjem ugla u odnosu na osu sistema. Dakle, rasipanje je koncentrisano uglavnom u prednjem poluprostoru; nivo zadnjih režnjeva dijagrama je nizak. Kao što je već napomenuto, ova okolnost može biti važna u brojnim aplikacijama, na primjer, u radio relejnim linijama. Prijemna antena sa malim zadnjim snopovima može biti "niska šuma" kao rezultat niske osjetljivosti na zračenje tla.

Gore se smatra samo jednom od uobičajenih antena sa dva ogledala tipa Kaesegran. Postoje različite modifikacije takvih antena. Imajte na umu, na primjer, da se umjesto hiperboličnog kontrareflektora može koristiti ravan.

Zaključak

Zrcalne antene su antene koje koriste fenomen zrcalne refleksije od zakrivljenih metalnih površina (ogledala) za fokusiranje visokofrekventne elektromagnetne energije. Veličina ogledala značajno premašuje talasnu dužinu. Glavne modifikacije Zrcalne antene su određene brojem reflektora: poznate su antene sa jednim, dva i tri ogledala. Konstruktivno, zrcalne antene su izrađene u obliku metalnih ili metaliziranih površina raznih oblika. Da bi se smanjila masa ogledala i smanjio pritisak vjetra (vjetra) na njihovu površinu, ogledala se često izrađuju ne od čvrstog materijala, već od mreže žica ili paralelnih ploča, kao i od perforiranih metalnih limova. Koriste se sljedeće vrste zrcalnih antena: parabolične antene, Cassegrain antene, rog-paraboličke antene, sferne antene, periskopske antene, aplanatične zrcalne antene i druge.