경량 포물선 거울 디자인의 계산. 석유와 가스에 관한 훌륭한 백과사전

포물선 모양을 사용하는 이유는 무엇입니까? 3차원 포물선(즉, 포물면)이 태양을 향할 때, 그 표면에 떨어지는 모든 빛은 초점이라고 알려진 지점에서 정반사됩니다. 검은색 냄비에 초점이 맞춰지면 빛 에너지를 흡수하여 매우 뜨거워집니다. 위성 접시는 슬래브로 만들 수 있는 포물면의 예입니다. 포물선형 태양열 조리기는 빠르게 가열되며 약간의 기름이나 끓는 물을 사용하여 튀기거나 빵을 요리할 때 표준 조리기로 사용됩니다. 또한 증기를 생성하고, 스털링 엔진을 위한 전력을 생성하고, 물을 분리하여 H2 가스를 생성하고, 심지어 플라즈마를 생성하는 데에도 사용할 수 있습니다. 오늘날의 세계에서는 이 형식이 성공적으로 사용된다는 것을 쉽게 알 수 있습니다. 포물선 모양은 위성 접시, 라디오 타워, 심지어 전 세계 태양열 조리기에서도 찾아볼 수 있습니다. 작동한다고 말하기는 쉽고 작동 방식을 이해하는 것도 쉽습니다.

포물선 모양. 이 다이어그램은 독특한 속성포물선. 집중 - 집중

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HSU 학생이 알루미늄을 접시에 부착하고 있습니다. 포물선형 밥솥을 만드는 방법 포물선형 태양열 오븐을 위한 가장 간단한 옵션 중 하나는 미국 전역의 수천 개의 뒷마당에서 찾을 수 있습니다. 위성 접시는 대형 C 밴드에서 소형 디지털 접시에 이르기까지 다양합니다. 이 유물들이 버려지면 어떻게 되나요? 크고 투박하며 재활용이 쉽지 않습니다. 나만의 태양열 오븐을 만드는 것은 좋은 의미로매립지의 폐기물을 줄이면서 이러한 포물선형 장치를 재사용합니다. 포물선형 태양열 오븐을 제작하기로 결정한 후에는 요리를 위한 접근 가능한 초점을 갖기 위해 가능한 한 많이 오목한 안테나를 찾는 것이 중요합니다. 그런 다음 접시를 측정하고 초점을 찾으십시오. 위성 접시와 수신기/안테나가 여전히 연결되어 있는 경우 안테나 초점 위치는 다음과 같습니다. 그러나 그것이 없는 접시를 얻으려면 몇 가지 간단한 계산을 적용해야 합니다. 아래 예제 문제를 사용하세요. 초점은 직접 관찰을 통해서도 찾을 수 있으며, 그 후에는 반사 물질로 안테나 선이 그려집니다. 접시 중앙 가까이에 판지 조각을 잡고 태양을 향해 위아래로 움직이고 뒤로 이동합니다. 판지 바닥에 빛의 원이 나타납니다. 원이 작을 때 초점 위치를 찾을 수 있습니다. 거울 마감 처리된 접시에 사용되는 가장 인기 있는 반사 소재는 양극 처리된 알루미늄 시트입니다. 폭이 10인치를 넘지 않는 좁은 삼각형 모서리로 절단되어 판에 리벳으로 고정됩니다. 인터넷이나 전화번호부에서 관련 회사의 금속판 공급업체를 찾아볼 수 있습니다. 패스너는 철물점에서 찾을 수 있습니다.

HSU 학생들은 Beverly 가위를 사용하여 알루미늄 시트를 삼각형 면으로 자릅니다.

냄비 받침대는 안테나 중앙을 통과하는 파이프 조각에 부착된 6인치 스테인리스 강판 위에 있습니다. 초점이 맞춰진 냄비 삼각대는 테두리와 요리 냄비의 수평을 맞출 수 있도록 금속 튜브 조각이 부착된 12인치 자전거 테두리를 사용하여 만들 수 있습니다. 냄비를 지탱할 수 있도록 링에 격자를 놓습니다.

슬래브를 제작하는 동안 반사 재료를 슬래브에 설치한 후 슬래브를 직접 가까이서 보지 마십시오. 스토브로 작업할 때는 항상 어두운 UV 선글라스를 착용하세요!

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팬은 금속 파이프에 부착된 12인치 자전거 링으로 만든 짐벌 위에 있습니다.

포물선형 접시에 30분만에 지은 현미밥. 초점을 계산하는 방법 실시예 1

회전하는 포물면 모양의 거울을 사용하여 태양 광선을 초점에 집중시켜 열원을 생성합니다. 거울의 가장자리 가로 길이가 20피트이고 깊이가 6피트라면 열원은 어디에 집중됩니까?

해결책:

우리는 접시를 사용하여 포물선을 그릴 것입니다 직사각형 시스템포물선의 꼭지점이 원점에 있고 초점이 y축에 위치하도록 좌표화합니다. 포물선 방정식의 형태는 X = 4a y이고 초점은 (0, a) 점에 있습니다. 점 (10, 6)은 그래프의 점이지만 방정식은 다음과 같습니다. 10 2 = 4 a (6) 100 = 24 a A = 100/24 ​​​​? 4.17피트 열원은 안테나 중앙(상단)에서 태양을 향해 직선으로 4.17피트에 집중됩니다.

자신만의 포물선형 밥솥을 만들 때 냄비에 초점이 맞춰지도록 삼각대를 배치하는 것이 중요합니다. 포물선 모양의 길이와 깊이를 측정하면 됩니다.

실시예 2

위성 접시는 3차원 포물선 모양을 하고 있습니다. 위성 접시 표면에서 나오는 신호는 수신기가 위치한 단일 지점에서 반사됩니다. (햇빛이 접시의 거울 표면에 닿으면 같은 지점에 반사됩니다. 태양열 요리용 팬이 놓이는 위치). 안테나의 중앙 폭이 8피트이고 깊이가 3피트인 경우 수신기를 어떤 위치에 배치해야 합니까? 해결 방법: 포물선의 정점이 원점에 있고 초점이 y축에 놓이도록 직사각형 좌표계에 판을 형성하는 데 사용되는 포물선을 그립니다. 포물선 방정식의 형태는 다음과 같습니다. X 2 = 4ay, 초점은 점 (0, a)에 있습니다. 점 (4, 3)은 그래프의 점인 반면 방정식은 다음과 같습니다. 4 2 = 4a (3) 16 = 12a a = 4/3 수신기는 태양을 향한 직선을 따라 안테나 중앙(상단)에서 1피트 떨어진 곳에 위치해야 합니다.

직사각형 좌표계를 사용하면 이미지를 촬영하고 최대 활용을 위해 초점을 어디에 두어야 하는지 수학적으로 결정할 수 있습니다. 자료는 파일 일부의 번역을 바탕으로 작성되었습니다.

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우리의 첫 번째 프로젝트는 “저비용 태양열 오븐”입니다. 이를 위해 우리는 Stephen E. Jones 박사의 난로 굴뚝을 선택했습니다. 실험이 진행되는 동안 우리는 냄비를 스토브 연통에 나란히 배치하는 것보다 쌓아 두는 것이 더 효과적이라는 것을 발견했습니다. 여기에서 이러한 결과를 볼 수 있습니다. 그래서 우리는 직경 6인치, 높이 6인치까지 쌓을 수 있는 요리 냄비의 일반적인 크기를 살펴보았습니다. 우리는 이 디자인을 수정하기로 결정했습니다. 도면에서 우리는 원뿔의 가장자리에서 반사되는 햇빛의 교차점(그림 1의 "x" 지점)에서 멈췄습니다. 90°의 두 번째 원뿔은 이 수준에서 시작되었습니다(이에 대한 참조는 Mann 교수(1981)가 제안한 VITA 개선에서 가져옴). 90° 원뿔 단면의 길이는 6.25인치로 간주되었습니다. 바닥은 팬 방향에서 오는 햇빛이 반사되도록 덮고 반사되도록 만들었습니다. 햇빛의 반사를 이용한 다이어그램은 그림 2에 나와 있습니다. 팬 위의 햇빛의 농도는 그래프에서 명확하게 볼 수 있습니다. 이 오븐은 자동 조리에 유용합니다. -60분에서 +60분까지 태양의 위치와 관련된 햇빛의 반사는 그림 3에 나와 있습니다. 우리는 플라스틱 뚜껑이 있는 접힌 위치의 압력솥 밥솥을 사용했습니다. 이 슬래브의 열린 직경은 24인치입니다. 기본적으로 그것은 두 모퉁이 난로 굴뚝입니다. 우리는 그것을 Parvati Solar Cooker라고 불렀습니다.

그림 1

그림 2

Parvati의 태양열 오븐은 세 부분으로 구성됩니다. 반사 부분은 판지로 만들어졌습니다. 스테인레스 스틸 시트도 사용할 수 있으며 내구성이 더 뛰어납니다. 우리는 a) 원형 유형 b) 12면 유형의 두 가지 유형을 만들었습니다. 여기에는 원형 디자인이 표시되고, 12면체 디자인은 다른 페이지에 표시됩니다.

Parvati 태양열 조리기 디자인: (원형) Parvati 원형 태양열 조리기는 세 부분으로 구성됩니다. 파트 C는 상단 섹션을 구성합니다. 파트 B는 하단 섹션을 형성하고 파트 A는 슬래브의 베이스를 형성합니다. 그림 4에 표시된 한 장의 판지, 알루미늄 또는 스테인레스 스틸 시트에서 이 세 조각을 자르는 방법. 24인치 밥솥에 대한 자세한 측정값이 그림 5에 나와 있습니다. 이 수집기는 약 300와트에 해당하는 열 에너지를 수집할 수 있습니다. 직경이 30, 36, 48 이상인 슬래브에는 더 많은 에너지가 사용될 수 있습니다. 이러한 수집기 크기의 경우 지정된 크기에 각각 1.25, 1.5 또는 2를 곱합니다. C 부분은 반원형 모양입니다. 외부 반경은 24인치이고 내부 반경은 16인치입니다. 이 반원의 두 끝을 모아 원뿔의 꼭대기를 만듭니다. 부품 B의 외부 반경은 12인치이고, 다음 원의 반경은 11.3인치이며, 세 번째 원의 반경은 4.8인치입니다. 파트 B는 255도 원의 일부입니다. 이 섹션의 두 끝을 결합하여 원뿔의 중간 부분을 형성합니다. B 부분에는 C 부분과 연결할 수 있는 공간이 있습니다. A 부분은 구조의 기초입니다. 반지름이 4인치인 원으로 만들어졌습니다. 내부에 같은 중심을 가진 또 다른 원이 있습니다. 반경은 3.6인치입니다. 이 공간은 베이스를 B부분에 연결하기 위해 필요합니다. 디자인은 그림 1에 나와 있습니다. 6 시공팁 : B부분과 A부분의 연결공간에 작은 V자 모양의 칼집을 만들어야 합니다. 그런 다음 이 V자 모양의 칼집을 안쪽으로 접어주세요. 이렇게 하면 그림 6과 같이 조각을 쉽게 결합할 수 있습니다. 구조를 강하고 내구성 있게 만들기 위해 슬래브 외부 표면에 포장지를 삽입했습니다. 종이를 넣은 후 구조가 단단해졌고 지지대가 필요하지 않은지 확인합니다. _
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쌀. 5 파트 C - 파트 C
파트 A - 파트 A
파트 B - 파트 B
인치 - 인치

쌀. 6 조각을 함께 고정하기 위해 공간에 작은 V자 모양의 컷을 만들면 모든 섹션을 더 쉽게 고정할 수 있습니다.

판지로 자른 세 부분

부품 C의 두 끝을 결합하여 원뿔의 상단 부분을 형성합니다.

B 부분의 두 끝을 연결하여 원뿔의 바닥을 형성합니다.

모든 부품을 연결하여 반사판을 형성합니다.

알루미늄 호일 또는 기타 반사 표면 재료를 삽입합니다.

준비 반사경

반사경, 요리 냄비, 삼각대 및 플라스틱 커버.

Parvati의 태양열 조리기 사용하기

파르바티 태양열 오븐은 깔대기 조리기의 변형 버전이므로 동일하게 사용됩니다. 원뿔형 반사경을 배치하기 위해 금속 스탠드를 사용했습니다. 또 다른 작은 삼각대는 요리용 냄비를 놓는 데 사용됩니다. 앞서 언급했듯이 우리는 요리할 때 냄비 3개를 겹쳐서 사용합니다. 열을 유지하기 위해 플라스틱 코팅이 사용됩니다. 플라스틱 커버를 직접 놓는 대신 작은 금속 삼각대를 사용하고 그 위에 비닐봉지를 얹는 방식이다. 이 커버는 주방 냄비에 닿지 않을 만큼 충분히 큽니다. 초점을 맞추기 위해 위치가 선택됩니다. 축에 초점을 맞추는 대신 간단한 레이아웃을 만들었습니다. 직경 1/4인치, 길이 2인치의 볼트와 너트로 반사경 가장자리에 부착된 작은 금속판 위에 두 개의 둥근 와셔로 양쪽 끝을 고정합니다. 플레이트의 초점이 적절하게 맞춰지면 상단 와셔의 그림자가 금속판의 와셔와 일치합니다. 그림과 같이 상부 와셔의 그림자가 약간 서쪽에 위치하도록 위치를 잡아 초점을 맞추는 것이 좋으므로 태양을 쫓는 것에 주의하세요.

초점 위치.

초점을 맞추는 동안 상단 와셔의 그림자가 서쪽을 향해 조정됩니다.

쌓인 요리 냄비.

반사판 하단에 위치한 작은 삼각대입니다.

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쌓인 냄비는 삼각대에 놓입니다.

온실 효과를 만드는 플라스틱 코팅

90분간 조리되도록 둡니다

요리를 위해 쌓인 냄비 위치 사용하기

때로는 한 번에 여러 가지 요리를 요리해야 할 때도 있습니다. 인도에서는 보통 밥, 카레, 야채, 구운 고기를 요리합니다. 이 밥솥에서 밥, 카레, 야채(감자, 콜리플라워)를 성공적으로 조리했습니다. 요리에 소요되는 시간은 약 90분입니다. 브레드 푸딩도 만들 수 있습니다. 여러 가지 요리를 동시에 요리할 때는 아래쪽 냄비에 밥을, 중간 냄비에 카레를, 위쪽 냄비에 야채를 넣습니다. 더 많은 열과 시간이 필요한 음식은 중간 냄비에 놓아야 더 잘 익을 수 있습니다.

우리는 금속 회전 스탠드와 양극산화 처리된 반사경을 갖춘 26인치 직경의 Parvati Solar Oven을 판매하고 있습니다. 인도 내 가격은 2500루피 + 인도 내 배송료 350루피입니다. 전체 크기를 사용할 수 있습니다. (직경 26"의 전체 크기 24면 슬래브) 의견과 질문을 보내주세요. 연락처 정보:
Shobha Ravindra Pardeshi 여사, D-13 Aranyeshwar Park, Sahakar Nagar, Parvati, Pune India Pin 411 009.

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햇빛이 아니라 음파를 집광하는 물질이지만, 그 안에서 흥미로운 점을 발견했기 때문에 이 소재를 계속 사용했습니다.

Scientific American - 아마추어 과학자(Scientific American - The Amateur Scientist 잡지의 이름입니다)

1973년 12월 126쪽

(1974년 2월 기사 정정)

이것은 마이크에 소리를 집중시키는 데 사용할 수 있는 대형 판지 포물선 반사경에 대한 설계입니다. 이 방법은 Alex McEachern과 Paul Boone이 Scientific American 잡지에 발표했습니다. 나는 1995년에 프로그램 버전을 만들고 내 자신의 디자인을 기반으로 조립했습니다.

원래 단위는 인치였지만 다른 단위로 변환할 수 있습니다.

			R=	27
	섹션 번호		아니=	12
			f=	12
			에이=	0.0208
	삼각형 베이스		비=	17.37
		와이	Y1	지	Vd	디
1
2
3

포물면의 한 부분을 만드는 단계. (54" 너비, 12" 초점 ​​거리)

1. 높이가 33.56인치이고 밑변이 17.37인치인 이등변삼각형을 그립니다.

2. 삼각형의 각 측면(위의 점선)을 얼마나 다듬을지 결정하고 각 모서리에서 다음 점을 통과하는 다듬기 선을 만듭니다.

도트 섹션 상단에서 아래로 3.05인치, 각 가장자리에서 0.01인치

각 가장자리에서 0.05cm 떨어진 점 영역 상단에서 6.02인치 아래로

도트 영역 상단에서 9.47인치 아래로 각 가장자리에서 0.12cm 등

3. 9호선에 도달할 때까지 계속하세요.

4. 표시된 점들을 직선으로 연결하세요.

5. 트림 라인과 베이스를 따라 조각을 자릅니다.

6. 첫 번째 섹션을 템플릿으로 사용하여 11개의 섹션을 더 그리고 잘라냅니다.

7. 섹터의 가장자리를 접착하여 포물면을 만들 수 있습니다. 나는 뜨거운 접착제를 사용했습니다.

포물선

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태양에너지, 22권, 463-465페이지. 이 문서는 이전에 전국 대회에서 발표되었습니다. 태양 에너지 1976년 11월 캘커타의 Jadavpur University에서 열렸습니다.

M. 스리니바산, L.V. 쿨카르니(Kulkarni)와 K.S. 파수라티

인도 봄베이 500 085 트롬베이 원자 연구 센터 중성자 물리학과

(1978년 4월 13일 접수, 1978년 11월 16일 개정 승인)

소개

포물면 농축기는 다양한 흡수체와 작동 유체의 온도를 높일 수 있습니다. 실제로 달성할 수 있는 최대 집중 계수와 온도는 구멍의 크기(일사 복사 차단 영역), 윤곽 표면의 반사도 및 정밀도, 실제 포물면 기하학에서 집광 장치가 접근하는 정도에 따라 달라집니다. 포물면 집중 장치는 다음 용도로 사용됩니다. 다양한 응용: 요리와 뜨거운 공기로 펌프를 움직여 물을 올리는 것부터 에너지를 생산하는 것까지 우주선제어된 수은 증기 발전기를 사용합니다. 최근에는 직접 방사선 빔뿐만 아니라 문헌에 설명된 산란된 요소 중 일부도 수집하는 다양한 유형의 비영상 집속기 연결의 장점이 있습니다.

포물면 접시형 반사경은 상대적으로 복잡한 회전 드로잉, 플라스틱 성형 또는 "펀치 다이" 제조 기술이 필요한 것으로 생각됩니다. 아래에 설명된 평평한 재료 시트에서 시작하여 간단하고 복잡한 포물면 집중 장치를 만드는 실용적이고 우아한 방법입니다.

반사성이 매우 높은 소재로 알려진 알루미늄 도금 마일라(Aluminized Mylar)는 현재 널리 사용되고 있습니다. 이는 판지, 종이, 주석, 아연도금 철, 얇은 알루미늄 시트 등 적합한 표면에 부착되며 저렴한 태양광 집광기로 만들 수 있습니다.

제조원리

그림 1과 2는 평평한 재료 시트에서 시작하여 포물면을 구성하는 원리를 보여줍니다. 그림 1은 초점 거리가 F cm인 포물면을 통과하는 수직 단면을 나타내는 포물선 Y = X 2 /4 f의 그래프를 보여줍니다. 포물면을 길이를 따라 대칭적으로 8개의 반경 방향으로 나누어서 평평하게 하면 다음과 같이 보입니다. 쌀처럼 여덟 개의 꽃잎처럼요. 2. 그림 2에서 음영처리되지 않은 부분은 반사판 부분이고, 음영처리된 부분은 잘라내어 제거해야 하는 시트면 부분입니다. 시트 평면의 원 2°R은 제조 후 포물면에서 2°X와 동일한 원보다 적게 차지합니다. 따라서 구성 시 주요 초점은 절단할 재료의 호 길이, 즉 (2?R-2?X)를 R의 함수로 계산하는 것입니다. 실제 재료와 다른 재료 사이의 방사형 거리 R에 유의하십시오. 시트 평면의 점 P는 실제 점과 포물면 표면의 동일한 점 P 사이의 포물선 윤곽의 호 길이가 됩니다.

기간 X에서 R에 대한 표현식을 얻으려면 다음 절차가 사용됩니다.

dR은 포물선형 호의 요소이고 dX와 dY는 x 및 y축을 따라 해당 요소입니다(그림 1 참조).

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

대체하자

우리는 교체한다

우리는 단결한다

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

이 관계는 작은 포물면에만 유효합니다. 깊은 포물면의 경우 고차항을 생략할 수 없습니다. 표준 적분의 결과는 다음과 같이 사용됩니다.

R에 대한 일반 방정식은 다음과 같이 표시될 수 있습니다.

R의 각 값에서 절단해야 하는 재료의 전체 길이, 즉 원형 수축은 W = (2?R-2?X) = 2? (수신). 작은 포물면의 경우:

우리는 얻는다

실제로 이러한 수축은 2N개의 동일한 선형 세그먼트 이상으로 확장됩니다. N은 꽃잎 수입니다. 절단해야 하는 세그먼트의 길이는 원점으로부터 거리 R만큼 양쪽의 방사형 벡터에 수직으로 측정되며 다음과 같은 형태를 갖습니다(작은 포물면의 경우).

포물면 제조 원리

그림 1 포물면을 통한 단면.

그림 2 편원 포물면

잘라낸 부분 - 잘라낸 부분

반경 – 반경

그림 3 제조용 템플릿

자르지 않은 부분이 유지됨 - 자르지 않은 부분이 유지됨

방사형 벡터를 사용한 정렬 – 방사형 벡터를 사용한 정렬

방사형 벡터의 양쪽에서 잘라낸 부분인 음영처리된 영역이 그림 3에 나와 있습니다.

깊은 포물면에 대해 확립된 방법은 정확한 비율을 사용하여 X의 각 값에 대해 R을 추정해야 한다는 점을 제외하면 동일합니다. 그런 다음 dW는 다음을 기준으로 계산됩니다.

Trombay에서 제조된 프로토타입 포물면 집중 장치에 대한 정보입니다.

위에서 설명한 기술을 사용하여 직경 1m의 프로토타입 포물면 집중 장치가 1mm 두께의 알루미늄 생산 시트로 제조되었습니다. 알루미늄 도금된 마일라를 먼저 평평한 시트에 조심스럽게 삽입했습니다(직경 ~12omm로 ​​원을 자릅니다). 꼭 원형일 필요는 없습니다. 주름과 에어 포켓을 방지하기 위해 Favicol 접착제를 사용하여 이 기사에 설명된 원리를 사용하여 직사각형 시트를 사용하여 포물면을 만드는 것도 가능합니다. 포물선의 방정식은 Y = X2/115cm이고 초점 거리는 28.8cm입니다.

그림과 유사한 판지 템플릿을 준비했습니다. 3, 위의 포물선에 해당합니다. 절단된 부분(그림 3에서 음영 처리됨)은 대칭적으로 배치된 16개의 방사형 벡터의 양쪽에 브러시와 페인트를 사용하여 알루미늄 시트에 표시되었습니다. 불필요한 페인트 부분을 잘라낸 후 16개의 꽃잎을 들어 올려 와이어 클램프, 리벳, 나사 또는 너트를 편리하게 배열하여 가장자리가 서로 닿는 위치에 고정합니다.

중앙의 절단되지 않은 부분은 제작된 포물면에 기계적 강성을 제공하는 데 중요한 역할을 했습니다. 그 결과 포물면은 자립형이며 구조적으로 매우 견고한 것으로 나타났습니다. 그림 4는 Trombay에서 제작된 프로토타입 포물면의 이미지를 보여줍니다. 조심스럽게 적당한 압력을 가하면 포물면의 상단을 더 둥글게 만들고 덜 다각형 모양으로 만들 수 있습니다. 각 꽃잎의 최대 너비는 20cm였으며 기계적 측정이 이루어졌습니다.

레이저 빔 테스트.

포물면의 초점 영역의 크기는 휴대용 헬리오 네온 레이저를 사용하여 측정되었습니다. 빔 직경이 2.5mm이고 파장이 630nm(빨간색 영역)인 10MW 레이저가 사용됩니다. 포물면은 중심축을 중심으로 회전할 수 있는 프레임에 수평으로 장착되었습니다. 그래프 용지 한 장을 포물면의 초점 영역에 있는 중앙 수직면을 따라 판지 뒷면에 놓습니다. 거울의 위치에 따라 빛이 수직으로 반사판 위로 떨어지도록 레이저 빔이 생성됩니다. 포물면을 회전시키고, 그래프의 극점을 조명하고, 반사된 레이저 위치를 표시했습니다.

그림 4. 트롬베이에서 제작된 포물면 프로토타입.

입사 레이저 빔이 한 꽃잎에서 다음 꽃잎으로 전달될 때 반사된 위치에서 10cm의 급격한 수평 이동이 있었습니다. 이 꽃잎의 모양도 개별적으로 조사한 결과, 반사된 레이저 스폿의 산란이나 이동은 관찰되지 않았습니다. 따라서 초점영역은 직경 ~10cm이고 초점거리(길이)는 바닥에서 22+5cm인 것으로 판단되었다. 이는 다듬어지지 않은 부분의 바닥이 평평하기 때문에 예상했던 28.5cm보다 작습니다.

물 가열 실험.

농축기의 성능은 끓는 동안 물을 가열/측정하여 평가되었습니다. 0.8L의 물이 채워진 유리 플라스크에 초점 부분에 검은색 에나멜을 배치하여 바닥을 어둡게 만들었습니다. 허브를 설치하는 데 A 프레임 목재 구조가 사용되었습니다.

0.8리터의 물을 15분 동안 끓입니다. 이는 흡수된 태양 에너지의 ~300W에 해당합니다. 제공되는 효율은 ~35%입니다(차단된 방사선 1kW/m2 기준). 효과는 흡수 용기의 특성, 모양, 크기 및 흑화 정도에 따라 달라집니다. 어떤 경우에는 외부 흡수제 용기 주위에 투명한 유리 울타리가 있어 효율성이 크게 향상되었습니다.

요약 및 결론

본 문서에 설명된 제조 기술을 사용하여 시트 베이스에 삽입된 알루미늄 도금 마일라로 구성된 포물면형 농축기의 성능 측정은 다양한 응용 분야에 대한 적합성을 확인했습니다. 이 방법은 PCC(포물선형 집선기)뿐만 아니라 그림에 나와 있지 않은 다른 이중 축 수집기를 연결하도록 쉽게 확장할 수 있습니다. R과 X 사이의 해석적 표현이 번거롭다면 바닥이나 나무판에 원하는 포물선이나 복합곡선을 실물 크기로 그린 후 R을 계열로 직접 측정하는 아날로그 방식이나 다른 방법을 채택할 수 있다.

1. M. L. 가이, T.D. Bansal & B. N. Kaul 태양광판형 반사판 설계, 12A, 165, (1953)

2. E. A. Farber, 태양 에너지 교육 Proc. 1973년 ISE.

3. K.H. Castel & E. S. Kovaalchik, 태양광 알루미늄 집광기 개발 현황. 우주 전력 시스템, 821페이지, Academic Press, New York 1966.

4. R. Winston, 독창적인 디자인의 태양열 집광기, Solar Energy 16.89, (1974)

5. VITA 보고서 번호 10, 태양열 오븐 평가(미국 상무부, 기술 서비스 사무소와의 계약에 따라 작성) 1975.

이 문서는 영어 자료를 기반으로 작성되었습니다.

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현재 전 세계에서는 연간 700만 톤 이상의 알루미늄을 소비하고 있으며, 이 금속으로 만들어진 더 많은 제품이 특정 표면 처리를 받고 있습니다.

알루미늄은 표면에서 자연적으로 약 10미크론의 층으로 산화되어 추가 산화를 방지하는 역할을 하지만 이 보호 표면은 쉽게 파괴되고 재생되더라도 적대적인 환경에서는 효과가 거의 없습니다. 동시에, 이 산화된 표면은 다른 코팅을 적용하기 위한 좋은 기반이 됩니다.

또한, 천연알루미늄은 산업 중심지나 해양 연안 지역에서 발생하는 다양한 환경의 부식 효과에 대한 저항력이 없다는 점을 고려해야 합니다. 따라서 알루미늄 및 그 합금으로 만든 부품의 표면을 개선하기 위해 다양한 공정이 개발되었으며 그 중 가장 많이 사용되는 공정은 다음과 같습니다.

연마 또는 연삭

화학적 또는 전기화학적 산화

에나멜 또는 페인팅

필요에 따라 획득한 자질:

더 나은 내식성

불리한 상황에 대한 저항력 강화

금속의 미적 측면과 반사성을 향상시킵니다. 이러한 목적을 위해 그들은 다음을 사용합니다. 다양한 기술표면 처리에 대해서는 기본 기술을 계속해서 설명하겠습니다.

화학적 연마

이 처리 방법은 표면에 강한 반사성을 부여하지 않고도 제품 표면의 눈에 보이는 결함을 제거할 수 있으며, 전기화학적 연삭과 함께 이를 어떻게 더 달성할 수 있는지 살펴보겠습니다.

화학적 연마는 적절한 구성의 용기에 부품을 담그는 작업으로 구성되어 있어 기존의 불규칙성을 제거하고 표면이 더 나은 윤곽을 얻습니다.

이 공정에 가장 일반적으로 사용되는 솔루션은 스웨덴 회사 ALUPOL의 브랜드 이름으로 생산 및 등록된 솔루션이며, 그 구성은 다음과 같습니다.

인산 밀도 1.7kg/리터, 농도 53%, 황산 밀도 1.84kg/리터, 농도 41.6%, 질산(푸만테질소): 농도 4.5%, 질산동: 농도 0.5%.

처리할 부품은 먼저 트리클로로에틸렌으로 탈지한 후 알칼리성 용액에 담급니다.

위와 같이 용액을 제조하고 온도를 100도를 유지하며 부품을 용액에 1~4분간 방치한다. 그런 다음 부품을 꺼내어 먼저 뜨거운 물로 씻은 다음 찬물로 대량으로 씻습니다.

ALUPOL과 유사한 영국 제품은 PHOSBRITE 159이며, 알루미늄의 화학적 연마를 위해 다양한 등록명을 가진 유사한 특성을 가진 제품이 더 많이 있습니다.

전기화학적 연삭

이 과정에서 불규칙성을 제거하여 표면 윤곽을 균일하게 만드는 것은 이러한 불규칙성을 양극 분해하여 달성됩니다.

가장 많이 사용되는 방법 중 하나인 BRYTAL은 이전에 탈지하고 조심스럽게 세척한 부품을 15% 탄산나트륨과 5% 인산삼나트륨으로 구성된 80도 용액에 담그는 것입니다.

부품을 용액에 담그면 20초 또는 30초의 초기 노출이 적용되어 산화알루미늄의 자연 층이 제거된 다음 24V 방전이 음극(이 경우 18/8 스테인리스 스틸) 사이를 통과합니다. 부품과 양극이 세부 사항입니다.

이러한 방식으로 분극이 생성되고 전류는 공작물 표면의 4A/dm2에서 2A/dm2로 떨어집니다.

양극은 산화층으로 덮여 있으며, 생성되는 속도와 거의 동일한 속도로 전해질에 의해 용해되며 두께가 증가하지 않습니다.

일단 건조되면 부품은 보호 능력이 충분히 강하지 않은 얇은 산화층으로 간주될 수 있으며, 이로 인해 후속 양극 산화 처리가 필요한 경우가 있습니다.

그럼에도 불구하고 이 공정은 포물선형 헤드라이트 실드, 즉 마모로부터 보호되는 표면에서 수행되는 더 큰 반사 표면만 얻을 수 있습니다.

또한, 화학적 연마와 전기화학적 연삭은 모두 표면의 미적 측면을 개선하는 것을 목표로 하지만 보호에는 적합하지 않습니다. 이는 소위 "화학적 산화" 및 "양극" 산화라는 특정 공정을 통해 달성할 수 있습니다. 아래에서 논의

화학적 산화

증착 가능한 필름 두께가 2미크론을 초과하지 않더라도 알루미늄 및 그 합금으로 만들어진 부품을 화학적 산화로 보호하는 것은 중요한 결과를 가져오며 많은 응용 분야에서 경제적입니다.

우선, 예비 산화 없이는 이러한 코팅이 충분한 접착력을 가질 것이라는 확신이 없기 때문에 필요한 경우 부품을 페인트 또는 바니시로 코팅하는 것이 필수 공정입니다.

부식에 대한 저항성을 향상시키고 내마모성을 높여 표면의 미적 수준을 향상시켜 금속 광택을 오랫동안 유지합니다.

알루미늄 및 그 합금으로 만들어진 부품의 화학적 산화에 가장 많이 사용되는 시스템 중 하나는 다음과 같습니다.

대출 부품을 10리터의 물로 구성된 용액에 담그고 여기에 500g의 탄산나트륨과 150g의 크롬산나트륨을 첨가합니다.

용액의 온도는 90 ~ 95도 여야하며 부품은 약 15 분 동안 그 안에 남아 있어야하며 그 후 먼저 뜨거운 물로 씻은 다음 찬물로 씻어냅니다.

이 처리 과정에서 표면에 형성되는 피막은 알루미늄과 산화크롬으로 구성되어 있으며 지속적인 회색 색상을 제공합니다. 이 피막은 바니시 및 페인트 도포에 탁월한 바탕을 형성하고 부식 및 마모에 대한 저항력이 눈에 띕니다.

양극 산화

흔히 아노다이징이라고 불리는 이 공정은 최대 30미크론 두께의 보호막을 생성하고 알루미늄 및 그 합금 표면의 부식 및 마모를 최대한 방지합니다.

필름은 다양한 색상을 가질 수 있고 전기적으로 절연성이 있으며 이 공정은 전기 축전기를 만드는 데에도 사용됩니다.

가장 널리 사용되는 시스템에는 다음이 포함됩니다.

화학적 산화의 경우와 같이 조심스럽게 탈지 및 세척

20%의 산 농도와 1.2의 전류 전력 대 10~20V의 전압에서 1.8A/dm2 표면을 갖는 황산의 단순 혼합물로 구성된 용액 사용

용액의 온도는 가능하면 20도 여야하며 공정 기간은 30 ~ 60 분이 될 수 있습니다.

용액의 온도를 높이면 분말 침전물 또는 그다지 단단하지 않은 표면의 형성이 촉진됩니다.

공정이 완료되면 부품을 찬물로 조심스럽게 세척합니다. 색상이 필요한 경우 세척된 부품을 각각 녹색을 띤 청색 색조를 부여하는 과망간산칼륨 및 아세트산코발트일 수 있는 착색 용액에 담그고 각 용액의 온도를 70도로 유지합니다.

마모에 강해야 하는 부품에 필요한 더 강한 슬러지 밀도를 달성하려면 용액 온도를 낮게 유지하는 시스템을 제작하는 것이 중요합니다. 100미크론의 두께가 필요한 경우 온도는 0도여야 합니다.

두꺼운 두께와 경도를 지닌 이러한 필름은 부품에 상당한 내마모성을 부여하여 상당한 결과를 가져옵니다.

공정의 마지막 단계는 소위 "밀봉"(셀라도)입니다. 이는 양극 산화 처리된 부품을 100도 온도의 깨끗한 물에 담그는 것으로 구성됩니다. 이는 산화막의 수화를 획득하여 분자 크기를 증가시켜 다공성 또는 밀봉을 달성하는 효과를 얻습니다(Sellado).

사용되는 물의 순도는 매우 중요하며, 양극 산화 처리 결과를 크게 바꿀 수 있는 미네랄이나 염분을 포함해서는 안 됩니다.

밀봉(셀라도) 지속시간은 100도의 일정한 수온에서 30분입니다.

부품에 해수 부식에 대한 저항성을 부여해야 하는 경우, 밀봉(셀라도)을 위해 뜨거운 물에 중크롬산칼륨을 리터당 20~50g의 비율로 첨가합니다.

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R. N. 브레이스웰, K. M. 프라이스

스탠포드 대학교 전기 공학과, 스탠포드, 캘리포니아, 미국

발췌: “직경이 1m가 넘는 포물면은 주형이나 형판을 사용하지 않고 불어서 평평한 시트로 만들어집니다. 결과적인 특성은 제품을 마이크로파 안테나로 사용하고 대부분의 경우 태양 에너지를 집중적으로 집중시키는 데 적합합니다. 설명된 공정은 한 번에 하나 또는 두 개의 반사경을 생산하는 데 적합하지만(특수 초점 거리와 직경을 선택한 경우) 대량 생산에도 적용할 수 있습니다.”

소개

직경이 수 미터에 달하는 포물선형 반사경은 다양한 용도로 사용되며 무선 중계 안테나, 태양열 집광기, 천문 망원경의 탐조등용 거울 역할을 할 수 있습니다. 망원경용 거울을 만드는 것은 광파의 몇 분의 1까지 표면 정밀도를 요구하기 때문에 매우 비용이 많이 듭니다. 그러나 센티미터 범위의 안테나 생산과 같이 허용 편차가 1mm에 도달하는 경우에도 제조 비용이 높습니다. 따라서 최종 비용은 재료 비용보다 훨씬 더 높을 것입니다. 그 이유는 생산 방식에 있습니다. 일부 기술은 강철 템플릿 및 진공 주조 또는 압착용 금형(판금), 흑연 금형(굽힘용) 또는 석고나 기타 부드러운 재료(유리 섬유)로 만든 금형의 생산을 기반으로 합니다. 금형의 초기 비용은 상당하므로 생산된 다수의 반사경에 걸쳐 분산되어야 합니다. 값 비싼 형태의 단점은 초점 거리가 불변성이라는 점이며, 이로 인해 다른 매개 변수를 사용하는 제품 생산에 적응할 수 없습니다. 템플릿은 금형보다 비용이 저렴하며 판금으로 마이크로파 안테나를 만드는 데 사용되었습니다.

직경이 최대 5m인 반사경이 1~2개만 필요한 경우 동일한 구형 세그먼트에서 복합 포물면이 생성됩니다. 특별한 경우에는 본질적으로 비용이 저렴한 견고한 금속 공작물의 가공이 허용됩니다. 그러나 특별한 크기의 반사판을 여러 개 제작해야 하는 경우에는 실제로 경제적인 방법은 없습니다. 태양 에너지와 같은 일부 분야에서는 비용 효율성 고려 사항이 가장 중요합니다.

이를 바탕으로 판금 반사판의 패턴리스 본드 및 인플레이트 방법을 살펴보았다. 먼저 제조 방법을 설명한 다음 설계 매개변수를 설명하고 우리가 수행한 테스트 보고서를 제시합니다.

주요 제조 방법

그림에서. 1에서는 두 개의 강철 링 R 사이에 압축된 두 개의 금속 M 시트를 볼 수 있습니다. 액체는 밸브 V를 통해 플레이트 사이로 흘러 시트를 분리합니다. 시트 사이의 압력이 탄성 한계를 초과하면 소성 변형이 시작되어 구조가 풍선처럼 부풀어 오른다. 필요한 볼록성이 달성되면 밸브가 닫히고 압력이 방출됩니다. 이 절차는 섹터 몰드를 팽창시키거나, 경화제가 도포된 멤브레인을 팽창시키거나, 경화제가 첨가될 수 있는 에폭시 수지를 형성하기 위해 멤브레인을 팽창시키는 것보다 간단합니다.

디자인 매개변수

언뜻 보기에 강한 판금을 소성 변형하려면 상당히 높은 압력이 필요한 것처럼 보일 수 있습니다. 그러나 실제로는 자동차 펌프에서 생성되는 자유롭게 이용 가능하고 상대적으로 안전한 압력만으로도 작업을 완료하기에 충분했습니다.

D를 반사경의 직경이라고 하자. F – 초점 거리; ? - arctg(4F/D)와 동일한 경사각의 모서리; ? - 초점에 대한 반각은 arcsin(F/D)과 동일합니다. ? – 포물면의 깊이, F – D/(tg?)와 같습니다. 위의 값은 포물선의 모양을 결정합니다(그림 2). 이 예에서는 직경 1.12m, 초점 거리 1.12m의 반사판을 고려하고 있습니다. = 76, ? = 28 그리고? = 7cm.

다음 수량은 다음과 같습니다: t – 판금의 두께, p – 유체 압력, f y – 판금의 소성 흐름 한계; L - 축방향 하중; T 1 – 모서리의 단위 길이당 판금 응력. 직경이 D인 원에 작용하는 압력 p는 다음 공식으로 계산되는 축방향 하중 L을 생성합니다.

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

평형 상태에서 축 하중은 둘레 τ D에 작용하는 축 성분 T 1 sinτ와 동일하므로 다음과 같습니다.

L = ?DT 1 cos?. (2)

플라스틱 흐름 한계에 도달한 경우

f y = T 1 /t. (삼)

이러한 방정식을 결합하면 금속의 소성 변형에 필요한 압력이 다음과 같다는 것을 알 수 있습니다.

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

플라스틱 흐름 한계가 35MPa이고 두께가 3mm인 알루미늄 등급 1100-O를 사용할 때 필요한 압력 p는 100kPa(1.05kg/cm2)입니다. 반면, 262MPa 한계의 1.5mm 냉간압연강판을 사용하는 경우에는 360kPa(3.64kg/cm2)의 압력이 필요합니다. 이러한 계산을 바탕으로 우리는 실험적 테스트를 시작했습니다.

생산 테스트

두 가지 테스트에 대해 자세히 설명합니다. 첫 번째는 직경 0.9m의 한 쌍의 커플링 링을 사용했으며, 12.7mm 정사각형 프로파일 로드를 롤러를 통해 굴린 후 용접하여 링을 얻었습니다. 재료는 두께 2mm의 알루미늄 6061-O였습니다. 링에는 44개의 4.83mm 튼튼한 강철 나사가 고정되어 있습니다. 시트 2장을 5cm 높이로 부풀렸는데, 과도한 압력을 가해 작업 속도를 높이는 것이 편리합니다. 또한 누출을 방지하기 위해 스페이서 접착제를 사용해야 했습니다. 결과로 나온 두 개의 그릇은 매우 단단하여 손상 없이 사람의 무게를 견딜 수 있는 것으로 나타났습니다. 따라서 한 쌍의 클램핑 링과 같은 간단한 장비 세트를 사용하여 반사판을 생산할 가능성이 확인되었습니다.

방법을 자세히 연구하기 위해 직경 1.2m, 두께 22.4mm의 원형 테이블 형태에 19mm 볼트용 볼트 구멍 36개와 밸브를 더 정교하게 디자인했다. 폭 5cm, 두께 1.9cm, 외경 1.2m의 클램핑 링이 제공되었으며, 새로운 설치로 인해 클램프가 발생하고 밸브가 시트 중 하나에 삽입되는 결과가 발생하지 않습니다. 7.5cm 높이의 여러 개의 성공적인 1.12m 반사경이 각각 2mm와 3mm 두께의 알루미늄 등급 6061-O 및 1100-O로 만들어졌습니다.

형태의 정확성

공정 결과 상당히 매끄러운 모양이 얻어졌으며 테스트 결과 이상적인 포물면과의 표준 편차가 0.5mm로 나타났습니다. 30mm 파장에서는 약 3mm 정도의 편차가 허용되므로 마이크로파 안테나에 거의 이상적인 제품입니다. 형태 비점수차 중 일부는 플라스틱 유동 한계가 생산 중 알루미늄 시트가 압연되는 방향으로 더 높았기 때문에 발생하며, 경화된 합금의 경우 이 효과는 훨씬 덜 눈에 띕니다. 포물면의 가장자리는 누르면 타원으로 구부러지기 때문에 가장자리나 가장자리 근처에 견고한 장착 링이 필요합니다. 난시는 마운트에 반사경을 설치한 후 쉽게 제거할 수 있습니다.

일정한 압력 하에서 소성 변형이 포물면 모양을 초래할 것이라고 생각할 이유가 없습니다. 실제로 굽힘 강성이 없는 균일한 등방성 재료의 평형 축대칭 표면은 구형입니다. 그러나 우리의 모양 범위에서 구와 포물면 사이에는 큰 차이가 없습니다. 이는 포물선 y 2 = 4.48x를 원 (x – 2.24) 2 + y 2 = (2.24) 2 와 비교하여 입증할 수 있습니다. 예를 들어, y = 5.56m인 경우 포물선의 경우 x = 7.00cm, 원의 경우 x = 7.12cm가 되며 차이는 1.12mm에 불과합니다. 최대로 규칙적인 포물선은 평균 편차가 약 0.3mm에 불과하여 원에 훨씬 더 가깝게 일치합니다. 형상 정확도를 0.3mm 이내로 가져왔지만 접착 및 팽창 방법을 사용하여 엄격한 형상을 얻는 데는 몇 가지 개선이 필요하다는 것은 분명합니다.

광학적 특성

3mm 두께의 1100-O 알루미늄으로 만들어진 반경 1.12m의 반사판을 0.13mm 두께의 크롬 도금 스카치칼 필름으로 덮었습니다. 그림에서. 3. 매우 매끈한 표면을 보실 수 있습니다. 햇빛에 노출되면 직경 1cm의 초점에서 가장 큰 발열이 나타났으며 모든 빛은 2cm의 원에 완전히 집중되었습니다. 이상적인 이론 집중 지역 * F/D = 0.9 비율의 포물면의 경우 9000이 됩니다.

결론

반사판을 만들기 위한 접착 및 팽창 방법은 적합하고 경제적인 생산 방법임이 입증되었습니다. 달성된 특성은 마이크로파 안테나 및 태양 에너지 응용 분야에 직접적으로 적합합니다. 열광발전 변환에 필요한 최고 농도도 달성할 수 있습니다. 높은 정확도로 방법의 잠재력을 최대한 확립하려면 보다 엄격한 표면 형상 치수를 사용하여 통제된 조건에서 추가 테스트가 필요합니다. 소규모 생산의 경우 클램핑 링을 사용하는 방법이 제안되지만 대량 생산의 경우 테이블과 링 1개를 사용하는 보다 편리한 옵션이 유리할 것입니다. 나사 대신 조 클램프와 같은 도구를 사용하여 프로세스 속도를 높일 수 있습니다. 다중 배치 생산의 경우 자동 팽창 및 원하는 높이에 도달하면 팽창을 멈추는 마이크로스위치와 함께 자동 클램프 링 프레스 및 절단 기계가 제공될 수 있습니다.

감사의 말: 설명된 장비의 기계적 생산은 Carl Crisp의 소유입니다. 자금은 스탠포드 대학교 전기공학과 학장인 John Linville 교수와 기계공학과 학장인 William Reynolds 교수가 제공했습니다.

각주

* 집중 영역은 반사경의 조리개 영역(개구부)과 수신기 영역의 비율로 정의됩니다. 고농도에서 농도 영역은 일반적으로 허용되는 자속 농도 비율(수신기 평면의 한 지점의 자속 밀도와 해당 지점의 자속 밀도의 비율)과 크게 다를 수 있습니다. 조리개 평면.

4. S. Zwerdling, 농축기 기술 그룹 보고서. 진행 에너지 태양광 집광기 워크숍 부서, p. 126. 애리조나주 스코츠데일, 1977년 5월 24~26일).

5. R. N. Bracewell, 열광발전 프로젝트. 보고서 ER-283-SR, 전력연구소, 2, 17-1-17-3 (1976년 3월).

6. R. M. Swanson 및 R. N. Bracewell, 열광전지 변환의 실리콘 광전지. 대표. ER-478. 전력연구소(1977년 2월).

7. R. N. Bracewell 및 R. M. Swanson, 절연 전기 시스템을 위한 TPV 변환의 실리콘 광전지. 진행 IEE 전기에너지 컨퍼런스 캔버라, pp. 52-55(1978년 5월).

8. R. N. Bracewell, K. M. Price 및 R. M. Swanson, 절연 전기 시스템을 위한 열광전지 변환. 진행 IEE 전기에너지 컨퍼런스 캔버라, pp. 52-55(1978년 5월).

9. R. M. Swanson, 제안된 열광전지 태양 에너지 변환 시스템, Proc. IEEE 67, 466(1979).

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태양 반사판은 만들기가 매우 쉽습니다. 이것의 장점은 태양의 평행 광선을 특정 지점에 집중시킬 수 있다는 것입니다. 다양한 목적으로 사용될 수 있습니다. 예를 들어, 햇볕에 요리하고, 저온살균하고 심지어 공기 환기를 하는 경우에도 마찬가지입니다(아니요, 오타가 아닙니다). 제가 여기서 제시할 디자인은 저렴하고 효과적입니다. 저는 반사 표면으로 알루미늄을 선택했습니다. 제가 거울을 사용하지 않는 이유는 거울이 매우 약하고 착용자의 건강에 해를 끼칠 수 있기 때문입니다. 게다가 그들은 비싸다. 알루미늄 시트는 저렴하고 무게가 가볍습니다. 반사율이 걱정된다면 알루미늄만이 유리 거울에 가깝습니다. 따라서 반사율에 대해 걱정할 필요가 없습니다.

반사판에는 다음이 필요합니다.

• 유리섬유 위성 접시
• 알루미늄 시트
• 가위 또는 날카로운 칼
• 채점자
• 룰렛

1단계: 포물선형 위성 접시 구입

구매할 수 있는 매장을 방문하세요. 직경 6피트(또는 원하는 크기)의 접시를 요청하세요. TV를 시청하는 데 안테나가 필요하지 않기 때문에 송신기를 구입하지 마십시오. 이렇게 하면 가격이 낮아집니다. 그건 그렇고, 가장 가까운 매립지로 가서 오래된 접시를 구입하면 비용이 훨씬 저렴합니다. 안테나가 유리섬유로 만들어졌는지 확인하세요. 이 소재는 무게가 가볍고 다루기 쉽기 때문입니다. 이러한 안테나의 가격은 약 12달러입니다.송신기 구입

2단계: 계산 수행이제 몇 가지 계산을 해야 합니다. 포물선 접시의 직경을 측정합니다. (판매자가 직경을 말해도 정확한 값을 알아야 합니다.) 다음 공식을 사용하여 접시의 둘레를 계산합니다. 둘레 = 3.14*(안테나 직경) 원에 대한 공식을 포물선 접시뿐만 아니라 접시에도 사용하여 계산을 더 빠르고 쉽게 할 수 있습니다.

이 공식에서 구하는 원주 값은 필요한 시트 길이와 같습니다.

직경을 2로 나누어 반지름을 구합니다.

포물선 접시의 반경보다 약간 더 넓은 시트를 구입해야 한다는 점을 기억하십시오.

따라서 두 가지 수량을 계산했습니다.

1. 필요한 시트 길이
2. 필요한 시트 너비

3단계: 알루미늄 시트와 접착제를 구입하세요.

철물점에서 알루미늄 시트와 접착제를 구입하세요. 알루미늄은 일반적으로 롤 형태로 판매됩니다. 누군가 호일을 사러 오면 판매자는 필요한 길이만 요구합니다. 너비도 관리해야합니다. 필요한 것보다 작은 시트를 구입하지 마십시오.

어떤 표면에도 접착할 수 있는 접착제를 선택하세요. 어떤 접착제를 선택해야 할지 모르면 판매자에게 문의하세요.

4단계: 알루미늄 시트 자르기

이제 시트를 여러 개의 삼각형 조각으로 잘라야 합니다. 이렇게 하려면 시트를 6-8등분으로 나누어야 합니다. "필요한 시트 길이"를 6 또는 8로 나눕니다. 점으로 동일한 간격을 표시합니다. (각각의 크기를 계산합니다.) 절단 시트를 수직으로 절단하여 직사각형을 만듭니다.

알루미늄 시트 - 알루미늄 시트 _____________________________________________________ 빨간색 점선을 따라 자릅니다. - 빨간색 점선을 따라 자르고 다음과 같은 직사각형을 얻습니다. - 이 직사각형을 얻습니다.
_________________________________________________________

마커로 직사각형 위쪽 중심을 표시합니다. 마커로 직사각형 위쪽 중심을 표시합니다.

이제 위쪽의 파란색 점으로 아래쪽 꼭지점을 연결하는 점선을 따라 자릅니다. 이제 위쪽의 파란색 점과 아래쪽 꼭지점을 연결하는 점선을 따라 자릅니다.

_____________________________________________________________________________

이제 이등변삼각형 1개와 직각삼각형 2개를 얻었습니다. 이제 이등변삼각형 1개와 직각삼각형 2개를 얻었습니다. ________________________________________________________________


이제 아래 그림과 같이 이등변과 직각 삼각형 시트를 붙여 넣기 시작합니다. 이제 아래 그림과 같이 이등변과 직각 삼각형을 놓기 시작합니다. 안테나의 윗면 – 안테나의 위에서 본 모습______________________________________________________________ 원주를 따라 삼각형을 다 붙인 후 접착제를 말리십시오. . 몇 시간 안에 반사경이 원하는 사람(또는 무엇이든)의 눈을 멀게 할 준비가 될 것입니다!

초점을 유지하는 팬 스탠드의 "메커니즘"

스탠드를 만들려면 다음이 필요합니다.

• 안테나 극
• 스페이서
• 강철 와이어
• 빈 페인트 통
• 시멘트
• 모래
• 너트와 볼트

필요한 것:

안테나 극 - 안테나 극

뒤를 젖히고 걷다

페인트통 – 페인트통

강선 - 강선

구멍이 여러 개 있는 기둥을 선택하세요. 콘크리트 반죽을 준비하여 양동이에 붓습니다. 이제 극을 용액에 수직으로 삽입하고 건조시키십시오.

콘크리트가 굳으면 스페이서를 기둥에 나사로 고정합니다(너트와 볼트를 사용하여). 스페이서의 양쪽 끝에 구멍이 있어야 합니다.

하나의 구멍을 사용하여 기둥에 나사로 고정하고 두 번째 구멍에 와이어를 걸어 놓습니다.

볼트를 풀고 조여 팬을 조정합니다.

팬은 아래와 같이 와이어에 걸 수 있습니다. 오븐을 사용하여 핫도그를 요리할 수 있습니다. 본 난로 프로젝트를 실시할 때 뜨거운 난로를 만지지 마십시오. 화상을 입을 수 있습니다.

이 구멍에 와이어를 걸고 이 구멍을 통해 와이어를 통과시킵니다. 이 구멍을 사용하여 폴과 스트럿을 함께 볼트로 고정하십시오. 이 볼트를 풀어 지지대를 조정할 수 있습니다. – 이 구멍을 사용하여 스페이서를 폴에 나사로 고정합니다. 이 볼트를 풀어 스페이서를 조정할 수 있습니다. 조정 가능한 너트 및 볼트 - 호환 가능한 너트 및 볼트 스트럿 - 스페이서 폴 - 폴 페인트 통 - 페인트 통

오랫동안 저는 태양열 포물선형 집광 장치를 만들고 싶었습니다. 포물선 거울용 주형 제작에 관한 많은 문헌을 읽은 후 가장 간단한 옵션인 위성 접시를 선택했습니다. 위성 접시는 반사된 광선을 한 지점으로 모으는 포물선 모양을 하고 있습니다.

나는 Kharkov "Variant"플레이트를 기본으로 살펴 보았습니다. 제가 감당할 수 있는 가격에 90cm 제품밖에 살 수가 없었습니다. 하지만 내 실험의 목표는 초점의 고온입니다. 좋은 결과를 얻으려면 거울 영역이 필요합니다. 많을수록 좋습니다. 따라서 플레이트는 1.5m 또는 2m 이상이어야 합니다. Kharkov 제조업체는 이러한 크기를 다양하게 갖추고 있지만 알루미늄으로 만들어졌으므로 가격이 매우 높습니다. 중고 제품을 찾기 위해 인터넷에 뛰어들어야 했습니다. 그리고 오데사에서는 건축업자들이 일부 물체를 분해하는 동안 플라스틱으로 만든 1.36m x 1.2m 크기의 위성 접시를 나에게 제공했습니다. 제가 원하던 것보다는 조금 부족했지만 가격이 좋아서 한 접시 주문했어요.

며칠 후 플레이트를 받아보니 미국산이고 강력한 보강 리브가 있고(바디가 충분히 튼튼한지, 거울을 붙이고 나면 움직일지 걱정됐지만) 방향성이 강한 것을 확인했습니다. 다양한 설정을 갖춘 메커니즘.

3mm 두께의 거울도 구입했습니다. 2평방미터를 주문했습니다. - 조금 여유가 있습니다. 거울은 주로 4mm 두께로 판매되는데 자르기 쉽도록 3개를 찾았습니다. 나는 집중 장치의 거울 크기를 2 x 2 cm로 만들기로 결정했습니다.

주요 구성품을 모은 후 집중 장치용 스탠드를 만들기 시작했습니다. 여러 모서리, 파이프 조각 및 프로필이있었습니다. 사이즈에 맞게 자르고 용접하고 청소하고 칠했습니다. 일어난 일은 다음과 같습니다.

그래서 스탠드를 만든 후 거울을 자르기 시작했습니다. 거울의 크기는 500 x 500 mm입니다. 우선 반으로 자른 다음 2 x 2cm 메쉬로 유리 절단기를 여러 개 사용해 보았지만 지금은 매장에서 합리적인 것을 찾을 수 없습니다. 새 유리칼은 5~10번 정도 완벽하게 자르면 끝이에요... 그다음에는 바로 버리시면 됩니다. 아마도 전문적인 제품이 있을 수 있지만 철물점에서 구입해서는 안 됩니다. 따라서 누군가가 거울로 집중 장치를 만들려면 거울을 자르는 문제가 가장 어렵습니다!

거울이 잘리고 삼각대가 준비되었으며 거울을 붙이기 시작했습니다! 그 과정은 길고 지루합니다. 완성된 허브의 거울 수는 2480개였습니다. 접착제를 잘못 선택했어요. 거울용 특수 접착제를 구입했습니다. 잘 고정되지만 두껍습니다. 붙이거나 거울에 한 방울을 떨어뜨린 후 플레이트 벽에 대고 누르면 거울이 고르지 않게(더 강한 곳, 약한 곳) 눌릴 가능성이 있습니다. 결과적으로 거울이 단단히 접착되지 않을 수 있습니다. 태양 광선은 초점이 아닌 초점 근처로 향하게 됩니다. 그리고 초점이 흐려지면 좋은 결과를 기대할 수 없습니다. 앞으로는 초점이 흐릿해졌다고 말할 것입니다. (이로부터 다른 접착제를 사용해야 한다고 결론을 내렸습니다.) 실험 결과는 만족스러웠지만 초점 크기는 약 10cm였으며 주변에는 여전히 3~5cm의 흐릿한 점이 있었습니다. 초점이 작을수록 광선의 초점이 정확할수록 그에 따라 더 높아졌습니다. 온도. 거울을 붙이는 데 꼬박 3일이 걸렸습니다. 절단된 거울의 면적은 약 1.5평방미터였다. 처음에는 그가 적응할 때까지 결혼이있었습니다. 많이, 나중에는 훨씬 적었습니다. 결함이 있는 거울의 비율은 아마도 5%를 넘지 않았을 것입니다.

태양 포물선 집중 장치가 준비되었습니다.

측정하는 동안 집중 장치 초점의 최대 온도는 616.5도 이상이었습니다. 태양 광선은 나무 판에 불이 붙어 주석, 납 추, 알루미늄 맥주 캔이 녹는 데 도움이 되었습니다. 나는 2015년 8월 25일에 Novaya Vodolaga 마을인 Kharkov 지역에서 실험을 수행했습니다.

내년(아마도 겨울)의 계획은 집선 장치를 실제적인 필요에 맞게 조정하는 것입니다. 아마도 물을 가열하기 위한 것일 수도 있고, 아마도 전기를 생산하기 위한 것일 수도 있습니다.

어쨌든 자연은 우리 모두에게 강력한 에너지원을 제공하므로, 우리는 그것을 사용하는 방법만 배우면 됩니다. 태양의 에너지는 인류의 모든 필요를 수천 번 충족시킵니다. 그리고 사람이이 에너지의 최소한 작은 부분을 취할 수 있다면 이것은 우리 문명의 가장 큰 성취가 될 것이며 덕분에 우리는 지구를 구할 것입니다.

아래 영상은 위성 접시를 기반으로 태양광 집광 장치를 제작하는 과정과 이를 이용한 실험을 담은 영상입니다.

안녕하세요 여러분! 비탈리 솔로비가 당신과 함께합니다. 오늘 내 기사는 포물선 거울과 일반적인 태양 에너지에 관한 주제입니다. 몇 년 전 미국 인터넷에서 저는 당시 독특한 장치, 즉 직사광선 집중 장치라고도 불리는 포물선 거울을 발견했습니다. 시각적으로 내부에 거울 표면이 있는 위성 접시와 비슷합니다.

이 판의 작동 원리는 햇빛이 거울 표면에 닿으면 광선이 반사되어 한 지점에 쌓이는 것입니다. 이는 플레이트의 포물선 모양으로 인해 발생하며 광선은 거울 표면에 닿는 각도와 정확히 동일한 각도로 반사됩니다.

소위 볼록 거울을 올바르게 설계하면 광선이 축적되는 지점의 온도가 섭씨 2,000도에 도달할 수 있습니다.

이를 증명하는 비디오는 다음과 같습니다.

포물선형 거울의 표면은 솔기 없이 단단할 수도 있고, 거울 조각이나 반사 필름으로 만들어질 수도 있습니다. 위 영상에서 거울은 5,800개의 개별적인 작은 거울들로 이루어져 있습니다. 그러나 어려운 점은 그것들을 모두 올바르게 배치하는 것입니다. 5800 미니 거울을 모두 올바른 각도로 배치하세요.

표면은 또한 좋지 않은 반사 은박 조각으로 덮일 수 있습니다. 왜냐하면 수많은 이음새로 인해 태양 광선이 약간 흩어지고 효과가 훨씬 약해지기 때문입니다.

이러한 상황에 대한 해결책은 볼록한 판 자체가 반사 필름이 고르게 접착되는 여러 개의 세로 부분으로 만들어지는 경우일 수 있습니다.

이 경우 가장 정확한 각도로 반사된 광선은 축적 지점에 집중됩니다. 그러나 가장 효과적인 생산 방법은 여전히 ​​​​포물선 모양의 천연 유리 거울이며, 물론 일상 생활에서 거울을 사용하려면 많은 비용이 듭니다.

제가 찾은 가장 간단하고 효과적인 옵션은 포물선형 거울을 진공 성형하는 방법입니다.

접착하는 동안 거울면이 테이블 상판을 향하도록 필름을 펴고 접착 접시로 덮고 약간 누르는 것이 좋습니다.

• 이제 필름에 포물선 모양을 형성하려면 결과 용기에서 공기를 펌핑해야 합니다. 이렇게하려면 플라스틱 용기의 어느 부분에나 구멍을 뚫고 거기에 자전거 스풀을 삽입하십시오.

중요한! 스풀은 공기를 펌핑하는 것이지 용기 내부로 펌핑하는 것이 아니기 때문에 뒷면이 바깥쪽으로 향하도록 설치해야 합니다.

이상적으로는 다음과 같은 일이 일어나야 합니다.

지금은 이것이 전부입니다. 다음 기사에서는 포물선형 거울의 똑같이 중요한 다른 응용 분야에 대해 설명하겠습니다. 마지막으로 화장지와 큰 스푼을 사용하여 불을 피우는 방법에 대한 비디오입니다.

페이지 1

포물면 거울은 가장 큰 6미터 망원경을 포함한 모든 주요 망원경에 사용됩니다. 이 망원경에서는 구면수차와 색수차가 제거되지만 광축에 대해 작은 각도에서도 진행되는 평행 광선은 반사 후 한 지점에서 교차하지 않고 고도로 왜곡된 축외 이미지를 제공합니다. 따라서 작업에 적합한 시야는 수십 분 정도의 매우 작은 것으로 나타납니다.

오목 구형 거울을 사용하여 거의 평행한 광선을 얻습니다.| 구형 거울에 의해 생성된 점의 이미지 구성.

포물선형 거울은 보다 방향성이 높은 광선을 생성합니다. 다양한 종류의 스포트라이트와 반사경(반사경)의 디자인은 이러한 거울의 특성을 기반으로 합니다.

단단한 시트로 만들어진 포물선 거울은 태양 광선의 열을 초점에 집중시키고 조사기를 가열합니다. 이를 방지하기 위해 미세하게 거친(리브) 시트와 특수 도장을 사용하여 거울의 광선 반사율을 줄이고 표면이 광선을 잘 반사하는 캡으로 조사 장치를 보호합니다. 대형 거울에서는 지지 구조와 반사 표면의 태양 광선에 의한 가열로 인한 유해한 영향을 제거하기 위해 온도 보상 장치가 사용됩니다.

포물선 거울은 유리와 금속으로 제공됩니다.

Littrova 단색기의 광학 다이어그램(분광광도계 SF-16.| Walsh 단색기의 광학 다이어그램(IR 장치 IKS-21 및 IKS-22.| 3개의 교체 가능한 프리즘이 있는 Walsh 단색기의 광학 다이어그램(IR 분광광도계 UR-20.

포물면 거울은 제조에 노동 집약적이며 포물면 축에서만 높은 이미지 품질을 제공합니다.

포물선 거울은 모든 주요 망원경에 사용됩니다. 이 망원경은 구면수차와 색수차를 제거합니다. 그러나 광축에 대해 작은 각도에서도 진행되는 평행 광선은 반사 후 한 지점에서 교차하지 않으며 고도로 왜곡된 축외 이미지를 제공합니다. 따라서 작업에 적합한 시야는 수십 분 정도의 매우 작은 것으로 나타납니다.

등가 포물선 거울은 직경이 같습니다.

우크라이나 과학교육부

체르카시 주립 기술 대학교

전파공학과

코스 작업

규율: "마이크로파 장치 및 안테나"

주제: "미러 안테나"

확인됨: 실행됨:

신부님. Danik.V.O. 마개. 4학년

gr. ZRT-33, FET

Sobolev A.V.

체르카시, 2007

소개

1. 거울의 효과

2. 위상 편차의 영향

5. 기타 미러 안테나

사용된 문헌 목록

소개

안테나는 일종의 변환기로서 무선 장치(수신기 또는 송신기)와 주변 공간 사이의 중간 링크 역할을 합니다. 전자기 에너지, 변압기. 무선 송신기의 에너지로 전력을 공급받는 송신 안테나는 신호를 전달하는 우주의 전자기장을 자극합니다. 전계 에너지의 작은 부분은 수신 안테나에 의해 포착되며, 이는 신호를 재생하기에 충분한 무선 수신기의 입력에서 EMF를 생성합니다.

라디오의 발명과 함께 안테나 기술의 역사가 시작되고, 이는 라디오 기술의 발전과 함께 여러 단계를 거치게 됩니다. 그러나 전자기 에너지를 방출하여 우주에서 선택하는 요소는 전자기장을 사용하여 신호를 전송한다는 아이디어가 생기기 전에 하인리히 헤르츠(1886~1888)의 실험에서 이미 알려져 있었습니다. 그 후, 우리의 유명한 동포인 A.S. Popov가 최초의 라디오 안테나를 발명했습니다.

무선 공학의 첫 번째 단계에 따라 스파크 및 아크 발생기가 사용되었을 때 장파, 중파, 단파가 무선 통신 작업에 종속되었습니다. 이 기간 동안(30대 중반까지) 모든 주요 유형의 유선 안테나 또는 "무선 네트워크"가 생겨나 형성되었습니다. 장파 및 중파 안테나는 거의 항상 파장보다 크기가 작습니다. 단파의 숙달은 안테나 기술의 질적 도약을 의미합니다. 파장을 크게 초과하여 작용 방향성이 높은 안테나를 구축할 수 있는 실제 가능성이 열렸기 때문입니다. 작업 물결이 더욱 단축되는 경향은 전쟁 이전부터 시작하여 후속 기간에 더욱 두드러집니다. 알려진 바와 같이, 최근 등장한 광학 양자 발생기 덕분에 이제 빛 범위의 응집성 전자기 진동을 실행할 수 있게 되었으며, 이는 무선 통신에 완전히 새로운 가능성을 열어줍니다.

1. 거울의 효과

안테나의 반사경은 동일한 안테나로 1/4파 거리에 위치하고 고급 직각 위상으로 공급되거나 소스에 연결되지 않은 "수동"안테나였습니다. 후자의 경우 반사가 불완전한 것으로 판명되었습니다. 수동 반사경이 있는 안테나에는 약간의 역방향 방사가 있습니다.

한편, 안테나 P 뒤에 위치한 이상적인 전도성 평면 형태의 완벽한 수동 반사기를 상상할 수 있습니다(그림 1a). 법선 방향으로 반사될 때 파동이 직접 복사와 동일한 위상으로 P에 도달하도록 거리 H를 선택하면 이 방향의 필드 진폭이 두 배가 됩니다. 반사면에 평행한 선형 진동기(그림 1b)의 경우, 그 작용은 2h의 거리에 위치한 역위상 진동기와 동일하므로 법선을 따라 방사선을 두 배로 늘리려면 다음을 수행해야 합니다.

고려된 원리를 실제로 적용할 때 평면 수동 반사경의 가능한 최대 증가를 위해 노력하지 않습니다.

이 안테나 거울의 가장자리는 2α0의 각도로 P에서 볼 수 있는 것으로 충분합니다(그림 1c). 그 안에서 안테나 P의 후방(270° > a > 90°) 방사의 전부 또는 거의 전부 집중되면 거울이 있는 안테나의 역방향 방사는 무시할 수 있을 정도로 적습니다.

앞으로 안테나 미러를 연구할 때 미러로부터의 피드 거리를 포함하여 시스템의 모든 치수가 파장을 크게 초과하므로 기하학적 광학 규칙이 적용 가능하다고 가정합니다.

평면 거울(그림 2a)에서 반사된 광선의 경로를 따라가면 거울에 입사하는 광선 빔의 각도 폭이 반사 시 보존된다는 것을 쉽게 알 수 있습니다. 비교를 위해(그림 2b) 곡면 거울을 보여줍니다. 이 거울의 표면은 P에서 발산하는 광선 빔이 각도 폭 2a 0 = 0°인 평행 광선으로 변환되도록 특별히 선택되었습니다. 이러한 거울은 평평한 개구부에 동위상 필드를 생성하며 그 흔적은 그림 b에서 점선으로 표시됩니다. 급전 안테나의 특성에 따라 이상적인 안테나 표면 조리개의 필드에 어느 정도 가깝습니다.

포물선 거울.발산하는 광선을 평행한 광선으로 모으는 그림 3에 표시된 거울의 프로파일이 포물선으로 설명되어 있음을 보여드리겠습니다. 그림에서. 3 이 결론에 필요한 구성이 이루어졌습니다. 좌표의 원점은 편의상 거울R의 점조사기와 결합된다.

거울의 윤곽은 표면에서 반사될 때 반사각과 입사각이 동일하다는 스넬의 법칙을 만족해야 한다는 조건에서 찾을 수 있습니다. 이는 곡선의 미분 방정식으로 이어질 것입니다. 그러나 원점에서 평면 x = 0까지 모든 광학 경로의 동일성을 설정하는 것이 더 쉽습니다.

중앙 광선을 보면 다음과 같습니다.

형평성도 고려

그것은 다음과 같습니다

그림에서. 4 다음 표기법이 도입되었습니다. 포물선 거울의 직경 디, 깊이 디및 개방각 2α 0 ; 그림 4a의 거울은 장초점이라고 하고, 그림 4b의 거울은 단초점이라고 합니다.

거울 가장자리의 좌표를 (5.69)에 도입 선형 치수와 초점 거리를 연결하면 다음과 같은 관계를 찾을 수 있습니다.

그림에서 볼 수 있듯이. 5

이를 고려하여 이 표현식은 다음과 같이 다시 작성할 수 있습니다.

안테나 기술에서 거울은 회전 포물면 형태(그림 5a)와 포물선 원통 형태(그림 5b)로 사용됩니다. 첫 번째 경우 피드는 포인트 안테나이고 두 번째 경우에는 선형 안테나입니다. 따라서 이는 회전하는 포물면의 자오선 단면 또는 선형 이송이 수직인 평면에 의한 포물선 원통의 단면으로 간주되어야 합니다.

2. 위상 편차의 영향

렌즈를 고려할 때와 마찬가지로 안테나 조리개의 위상 왜곡 영향과 관련된 여러 가지 문제를 명확히 하겠습니다. 일반적으로 미러 개구부에서는 Δψ= π/2의 위상 편차가 허용됩니다.

그림 6a는 미러 피드가 초점 축을 따라 변위될 때 중심 광선과 외부 광선의 경로 변화를 보여줍니다. 오프닝 단계의 차이는 다음과 같습니다.

허용 변위는 다음과 같습니다.

(점 광원의 빔을 따라 거울 표면의 특정 지점의 Δ-편차) 선형 공차에 대해 다음 식을 얻습니다.

그리고 Δψ = π/8이 허용된다면,

거울의 중심에서 가장 작은 편차가 허용됩니다(a" = 0).

따라서 거울의 특성을 크게 저하시키지 않고 가장자리에서 더 변형될 수 있습니다.

3. 포물선 거울의 작용 방향

거울에 의해 생성된 방사선장은 원칙적으로 표면에 조사기에 의해 유도된 방사선을 알면 알 수 있습니다. 전기. "조명된" 쪽의 전류 대신 전기 및 자기 등가 표면 전류 또는 호이겐스 요소와 같은 소스 분포로 대체되는 개방 평면의 필드를 고려할 수 있습니다. 그러나 거울 표면의 전류를 결정하고 개구부에서 자기장을 찾기 위해서는 거울의 각 요소가 평면의 요소로 작용한다는 가정 외에는 다른 실용적인 방법이 없습니다. 대략적인 결과일 뿐입니다. 이 경우 특히 거울의 "조명되지 않은" 면의 가장자리 회절과 전류는 고려되지 않습니다.

잘 알려진 규칙에 따르면 거울의 표면 전류 밀도는 다음과 같습니다.

여기서 Hs는 금속 표면의 자기장입니다.

이미 언급한 바와 같이 각 요소는 무한 평면의 단면으로 간주되며 따라서 H s는 조사기 H의 자기장의 거울 구성 요소에 접하는 이중(반사 시)으로 발견됩니다.

피드의 알려진 지향성 특성(일반적으로 미러가 원거리 영역에 있다고 가정함)을 기반으로 전체 미러에 대한 전류 분포가 계산됩니다. 그러면 거울의 복사장은 모든 복사 요소의 장의 중첩으로 발견됩니다. 이는 원거리 장의 거울 전류에 의해 생성된 장을 직접 통합하거나 벡터 전위를 사용하여 수행할 수 있습니다.

개구부의 필드에서 시작하여 미러 안테나의 작동 방향을 결정하는 두 번째 방법을 "조리개"라고 합니다. 회전 포물면 형태의 거울을 생각해 봅시다. 조리개의 필드는 알려진 피드 특성을 기반으로 이미 발견되었습니다. 추가 동작은 그림 7에 설명되어 있으며, 여기서 원거리 필드는 구형 좌표로 설명됩니다( 아르 자형, υ, α), 조리개의 필드는 해칭된 구형 좌표( 아르 자형, 90°-ύ, α"). 먼 관측점 M ( 아르 자형, υ, α)는 도면의 평면이기도 한 α = 0 평면에 있습니다. 좌표의 원점은 개구부의 중심이므로 개구부의 υ" = 90°,

지점 M에서 방사선 전기장의 복소 진폭을 보자( 아르 자형, υ, 0), 점 P 부근의 개구부 요소에 의해 생성됨( 아르 자형", 0, α"), 예

여기서 q( 아르 자형", α")는 필요한 진폭으로 취한 조리개의 소스 밀도의 함수입니다. 그림에서 볼 수 있듯이. 7,

이를 고려하고 통합하면 디 E m은 조리개를 따라 평면 α = 0에서 안테나 원거리 영역의 전기장에 대해 다음과 같은 표현을 갖습니다.

α"에 대한 적분을 고려하면 적분 표현을 갖는 0차 베셀 함수가 생성됩니다.

sin υ 0 ≒ υ 0이라고 가정하면,

결과 공식은 일반적으로 단초점 거울보다 더 균일하게 조사되는 장초점 거울에 대해 더 신뢰할 수 있는 것으로 나타났습니다.

실제 조사기의 실제 방향 특성을 고려하면 매우 번거로운 수학적 연산이 필요하지만 이는 제공되지 않습니다. 미러 안테나 계산에 일반적으로 사용되는 결과 중 일부만 살펴 보겠습니다.

편평한 역반사경이 장착된 기본 전기 진동기에 의해 조사되는 포물선 거울이 다른 것보다 더 자세히 연구되었습니다(그림 8). 자오선 평면의 지향성 특성은 다음 공식으로 표현됩니다.

자오선 평면이 조사 진동기를 통과하는 경우(평면 E)에는 플러스 기호를 취하고 진동자에 수직인 자오면 평면(평면 H)에는 마이너스 기호를 사용합니다.

개구 활용 계수 x가 다음과 같은 안테나의 효율:

함수 x(R/f)의 그래프는 가장 수익성이 높은 것을 보여줍니다. 이 유형조사기는 초점 거리에 대한 거울 반경의 비율입니다.

어느 곳에서

최적의 존재는 다음과 같이 설명됩니다. 급전원을 제거하면 조사 균일도가 증가하여 안테나 효율이 증가하지만 동시에 거울이 보이는 각도가 감소합니다. . 8a) 가장자리를 넘어서는 에너지의 비율이 증가하여 knd가 감소합니다.

단초점 거울(그림 8b)은 거의 손실 없이 조사되지만 고르지 않습니다. 최대 활용률은 거울 가장자리에서 쌍극자 피드의 필드 진폭이 최대값의 약 1/3인 조건에 해당함을 확인할 수 있습니다.

그림 9a, b는 쌍극자 피드를 사용하는 미러의 전류 분포를 보여줍니다. 단초점 거울(그림 9b)에 유도된 전류는 두 극에서 수집되며 그 위치는 그림 9c에서 쉽게 확인할 수 있습니다. 이 극은 포물선 표면과 피드 축의 교차점에 있습니다.

극의 존재로 인해 거울의 일부는 역위상 전류를 전달하여 축 방향의 복사를 감소시킵니다. 그들이 말했듯이 거울에는 "위험한 영역"이 있습니다. 그러나 유해 구역이 없는 경우에도 조사기 필드의 불균일성으로 인해 전류 라인의 특정 곡률을 무시하는 것은 불가능합니다.

4. 안테나 기술에 포물면 거울 적용

포물선형 거울과 피드의 연결을 거울 또는 포물선형 안테나라고 합니다. 비포물선형 거울도 사용되어 다른 거울 안테나를 생성하므로 후자의 이름이 더 정확합니다. 회전 포물면 형태의 거울용으로 다양한 유형의 포인트 피드가 개발되었습니다. 그 중 일부가 논의될 것입니다.

평평한 반사경("쌍극자 반사경")이 있는 기본 전기 진동기 형태의 조사기는 그림 10a에 표시된 설계로 구현될 수 있습니다. 쌍극자는 거울 뒤의 대칭축을 따라 지나가는 동축선에 의해 공급되며 대칭 공급을 제공하는 유리를 사용하여 연결됩니다. 진동기의 절반은 라인의 외부 도체에 연결되고 나머지 절반은 라인의 내부 도체가 맞는 연속으로 만들어진 금속 1/4 파장 실린더에 연결됩니다. 디스크 역반사경의 직경은 일반적으로 약 0.8l입니다. 피드의 위상 중심은 대략 반사판 평면에 위치합니다.

구조적으로 작은 피라미드 뿔 형태의 피드가 더 간단합니다(그림 10b). 혼 구멍의 치수는 방사 패턴의 메인 로브의 각도 폭이 E-평면과 H-평면에서 거의 동일하도록 선택됩니다. 혼에 전력을 공급하는 도파관은 공간을 "대체"하는 미러 복사의 일부를 다소 왜곡한다는 점을 알 수 있습니다. 동시에, 혼에 의해 조사될 때 조사 필드가 더 균일하기 때문에 교차 편파가 작습니다.

고려된 "도파관 혼" 피드와 달리 "도파관 진동기"(그림 10c) 및 "도파관 슬롯"(그림 10d) 피드는 공간을 가리지 않는 도파관에 의해 전원이 공급됩니다.

도파관 방사선에 의해 자극된 진동기(그림 10c)는 벡터 E에 수직인 금속판에 장착되어 필드를 방해하지 않습니다. 그림에 표시된 시스템의 크기(첫 번째 진동기는 약간 짧고 두 번째 진동기는 반파장보다 약간 길음)를 사용하면 거울에 대한 단방향 방사가 보장됩니다. 위상 중심은 진동기 사이에 있습니다.

실제로, 거울의 불균일한 조사 또는 가장자리 너머의 조사기로부터의 에너지 누출의 영향은 대략적인 계산에서 고려된 것보다 더 중요할 수 있으며 그 결과는 제시되었습니다. 또한, 부정확한 미러 제조로 인해 발생하는 위상 편차도 고려해야 합니다. 따라서 일반적으로 위의 최대값인 x=0.83을 달성하는 것은 불가능합니다. 허용 가능한 위상 편차로 활용 계수는 다음과 같습니다.

포물선형 실린더용 피더는 초점선에 위치한 여러 개의 반파 진동기로 구성될 수 있습니다. 특히 이는 도파관으로 구동되는 슬롯 진동기일 수 있습니다.

포물선형 거울은 매우 넓은 주파수 범위에서 안테나로 사용될 수 있으며, 아래에서는 조리개의 상대적 크기 감소 및 가장자리 효과 증가로 인해 제한되고 위에서는 필요한 설계 공차를 유지하기 어렵기 때문에 제한됩니다. 따라서 안테나의 동작 대역폭은 전송선로와의 매칭 조건에 따라 결정된다. 이 경우 조사기에 대한 "거울의 반응"이 중요합니다. 미러 없이 라인에 피드가 매칭되었다고 가정해보자. 그런 다음 거울의 반사로 인해 공급 라인에 역방향 파동이 나타납니다. 즉, 일부 불일치가 발생합니다. 고정된 주파수의 거울이 있는 상태에서 피드가 일치하면 거울의 반응은 주파수 편차와 함께 나타납니다. 많은 경우 거울 반응을 부분적으로 제거하기 위해 다양한 기술이 사용됩니다. 예를 들어, 중간 부분에 구멍이 생기거나(그림 11a) 금속 디스크가 거기에 배치됩니다(그림 11b). 거울로부터 약 1/4 파장 거리에 있는 디스크는 (수동 안테나와 같이) 보상할 필드와 역위상인 복사 필드를 생성합니다. 디스크의 필요한 방사 강도는 크기를 선택하여 달성됩니다. 그러나 디스크의 직경 d와 거울로부터의 거리 a(그림 11 참조)에 대한 대략적인 공식이 있으며, 이 공식에서 거울 반응에 대한 보상이 가장 좋습니다.

거울 반응을 제거하기 위해 조사기를 개구부 영역 밖으로 이동할 수도 있습니다(그림 11c).

초점에서 피드를 가로 방향으로 변위시킴으로써 포물선형 안테나의 빔이 회전합니다. 이는 그림 1에 개략적으로 표시되어 있습니다. 12. 일반적으로 이 과정에는 주요 최대값의 확장과 측면 복사의 증가가 수반되지만 작은 스윙 각도에서는 표시된 부작용작은.

쌀. 12 그림. 13

또한 무게를 줄이고 바람의 영향을 줄이기 위해 안테나 거울은 격자, 천공 등으로 만들어지는 경우가 많습니다(그림 13). 이 경우 격자에는 벡터 E에 평행한 금속 요소가 포함되어 있어야 하며 그 사이의 거리는 파장의 절반보다 훨씬 작아야 합니다. 격자 요소 사이의 간격 또는 시트의 구멍 효과에 대한 일부 아이디어는 과도 도파관의 짧은 부분과 유사하게 제공됩니다. 방사선은 구멍이 있는 거울을 통과하지만 크게 감쇠됩니다. 일반적으로 격자 및 유사한 거울의 동작을 평가하기 위해 무한 평면 주기 시스템의 회절 문제에 대한 솔루션이 사용됩니다.

5. 기타 미러 안테나

포물선형 반사기 안테나를 개선하고 기능을 확장하거나 일부 특수 효과를 얻으려는 욕구로 인해 다수의 반사기 안테나가 탄생하게 되었습니다. 다른 유형. 그 중 일부를 살펴보겠습니다.

미러 안테나는 혼-포물선형 안테나(그림 14a)를 포함하며, 이는 피라미드형 혼에 연결된 회전 포물면 표면의 일부로 형성되어 위상 중심이 거울의 초점에 있습니다. 이 설계에서는 미러의 방사장에서 피드가 완전히 제거되고 조리개 가장자리 너머의 후방 방사가 거의 없습니다. 혼-포물선 안테나는 x = 0.65 0.75 정도의 조리개 활용 계수를 갖습니다. 이것은 완벽하고 상대적으로 단순한 "구조적이지만 다소 부피가 큰 안테나입니다. 혼 개방 각도는 30~45°여야 합니다. 이는 실제로 사용되는 개방 크기를 고려할 때 전체 안테나의 상당한 크기로 이어집니다.

혼 포물선형 안테나의 주요 장점은 공급 라인과 매우 높은 수준의 일치가 보장되는 넓은 작동 주파수 범위와 매우 낮은 수준의 측면 및 반사 방사입니다. 혼-포물선형 안테나의 작동 범위는 아래 치수에 의해서만 제한됩니다. 교차 구역도파관을 공급하고 상단에는 반사 포물선 거울의 정밀도가 있습니다. 예를 들어 현재 알려진 것은 3000~11000MHz 범위에서 사용되는 혼 포물선형 안테나입니다. 안테나 입력의 반사 계수는 1.5-2%를 초과하지 않습니다.

혼-포물선형 안테나 후면 로브의 낮은 레벨은 무선 중계선 조건에서 매우 귀중한 품질이며, 이는 안테나의 우수한 "보호 효과"를 결정합니다. 예를 들어, 압력비가 약 40dB인 경우 후엽의 레벨은 약 70dB가 될 수 있습니다. 동일한 효율을 갖는 기존의 파라볼라 안테나는 50dB 정도의 백 로브를 갖는다는 점을 강조해야 합니다. 측면 및 후면 로브의 수준이 낮기 때문에 인접한 두 포물선형 혼 안테나 간의 결합 손실이 매우 높습니다.

그림에서. 도 14b는 두 가지 전원 옵션의 분할된 포물선형 안테나를 개략적으로 보여줍니다.

안테나는 포물선 원통의 표면과 밀접하게 간격을 둔 두 개의 평면으로 구성됩니다. 조사기는 도파관의 개방형 끝부분일 수도 있고, 동축선에 연결되고 역반사 장치가 장착된 수직 진동기일 수도 있습니다. 전기 벡터가 평면에 수직이면 그 사이에서 TEM 파가 여기되고, 전기장이 평면에 평행하면 H 01 파가 여기됩니다. 더 높은 필드가 분명히 없는지 확인하기 위해 평면 사이의 거리 첫 번째 경우에는 l/2를 초과해서는 안되며 두 번째 경우에는 la입니다. 그림 14c는 분할된 포물선 안테나를 포물선 원통 형태의 미러 피드로 사용하는 것을 보여줍니다.

미러 안테나는 소위 잠망경 시스템 구축에 사용됩니다. 마스트 기슭에는 포물선형 거울이 있는데, 그 복사는 천정을 향하고 마스트에 배치된 평면 거울에 의해 수평 방향으로 반사됩니다. 분명히 그러한 시스템은 마스트 상단에 포물선형 거울을 배치하는 대신 사용할 수 있으며, 이는 그곳으로 라우팅되기 위해 긴 도파관 경로가 필요합니다.

잠망경 시스템을 구축할 때 포커싱 원리도 사용됩니다. 기하학적 광학의 측면에서 이러한 거울은 초점 중 하나에 방사선을 집중시키는 특성을 가지므로 점 광원이 다른 초점에 위치하면 실제로 초점 중 하나가 타원체의 위상 중심과 결합됩니다. 피드 및 재방출기는 다른 영역에 위치합니다. 포커싱 덕분에 이미터에서 재이미터로의 전송 효율이 증가하고(재이미터 가장자리를 통한 에너지의 "수송"이 감소함) 잠망경 시스템의 이득이 증가합니다. 포커싱 원리는 다른 방식으로 구현될 수 있습니다. 즉, 1차 이미터가 포물면의 초점에서 제거될 때 포물선 이미터를 사용하여 재이미터 영역의 에너지 흐름을 "협소화"하는 것도 달성됩니다. 평면 재발광 거울 대신 포물선 거울을 사용하면 잠망경 시스템을 더욱 개선할 수 있습니다.

광각에서의 빔 스윙 문제로 인해 구면 거울의 역할이 증가합니다. 구형 표면은 일부 부분에서 포물선에 가깝기 때문에 가까운 광원에 의해 조사될 때 상대적으로 좁은 반사 빔이 형성됩니다. 그림 15a는 구형 표면 근처의 두 공급 위치를 보여줍니다. 생성된 빔의 방향은 화살표로 표시됩니다. 구 중심을 기준으로 조사기를 회전하면 빔이 동일한 각도로 회전하게 되며, 일정한 반사 조건(특정 스윙 각도 내에서)으로 인해 빔 폭은 실제로 변하지 않습니다. 그러나 거울면의 활용률은 낮은 것으로 나타났다.

이는 피드의 지향성 특성 유형(거울 표면으로부터 선택된 최적의 거리)과 스윙 각도에 따라 달라집니다.

미러 구형 안테나는 2개 미러 안테나로 전환하여 개선되었습니다. 조사기는 기존의 "점" 광원에 의해 조사되는 특별한 모양의 거울입니다. 조사 거울의 모양은 구에서 반사될 때 평면이 되도록 선택되기 때문에 방향 특성이 더 이상 결정적인 역할을 하지 않습니다. 파면이 형성된다. 2개 거울 구형 안테나가 그림 1에 개략적으로 표시되어 있습니다. 15b

다양한 2개의 거울 안테나 시스템이 현재 중요한 역할을 하고 있습니다. 카세그레인 광학 망원경의 원리를 사용하여 쌍곡선 망원경이 역반사경으로 포물선 거울 앞에 배치됩니다(그림 16a). 피드의 위상 중심은 쌍곡선 F의 초점과 결합되며, 그 결과 쌍곡선 거울에서 반사된 광선은 뒤에 있는 "가상 초점" F"에서 나오는 것으로 간주될 수 있습니다. 명확하고 포물선형 거울의 초점과 일치해야 합니다. 피드(그림 .15b)는 일반적으로 주 거울에 장착된 혼입니다. 피드가 파장보다 상당히 길면 기하학적 광학의 규칙에 따라 쌍곡선 거울(그림 15b에서 점선으로 표시된 "가상 피드")에서 이미지를 구성하는 것이 가능합니다. 이미지는 감소하는 것으로 나타납니다. 쌍곡선 거울에 의한 공간의 그림자가 최소화되도록 하려면 시스템의 크기는 가상 초점에서 피드의 가장자리가 보이는 각도가 포물선 거울의 중심에서 쌍곡선 거울의 가장자리가 보이는 각도에 가깝도록 대략 선택됩니다(이 조건은 다음과 같습니다. 피드에 의한 주 거울의 그림자 가능성을 고려), 그림 15c.

Kaesegren 유형의 2개 거울 안테나는 여러 가지 긍정적인 특성을 가지고 있습니다. 디자인이 편리하며, 특히 긴 전송선을 피하면서 연결된 장비를 미러 바로 뒤에 배치할 수 있습니다. 거울은 가장자리에서 강도가 급격히 감소하면서 상대적으로 균일하게 조사됩니다. 왜냐하면 빔이 조사 쌍곡선 거울에서 반사될 때 시스템 축에 대한 각도가 증가함에 따라 강도가 감소하기 때문입니다. 따라서 산란은 주로 전방 절반 공간에 집중됩니다. 다이어그램의 후엽 수준이 낮습니다. 이미 언급한 바와 같이, 이러한 상황은 예를 들어 무선 중계 회선과 같은 여러 응용 분야에서 중요할 수 있습니다. 백 로브가 작은 수신 안테나는 지상 방사선에 대한 민감도가 낮기 때문에 "저잡음"일 수 있습니다.

위는 Kaesegran 유형의 일반적인 2개 거울 안테나 중 하나로 간주됩니다. 이러한 안테나에는 다양한 수정이 있습니다. 예를 들어, 쌍곡선 역반사체 대신 평평한 역반사체를 사용할 수 있습니다.

결론

미러 안테나는 곡면 금속 표면(거울)의 정반사 현상을 이용하여 고주파 전자기 에너지를 집중시키는 안테나입니다. 거울의 크기는 파장을 크게 초과합니다. 주요 수정 미러 안테나는 반사경의 수에 따라 결정됩니다. 1개, 2개 및 3개 미러 안테나가 알려져 있습니다. 구조적으로 미러 안테나는 금속 또는 금속 표면 형태로 만들어집니다. 다양한 모양. 거울의 질량을 줄이고 표면의 풍압(바람)을 줄이기 위해 거울은 단단한 재료가 아닌 와이어 메쉬나 평행판, 천공된 금속 시트로 만들어지는 경우가 많습니다. 포물선 안테나, 카세그레인 안테나, 혼 포물선 안테나, 구형 안테나, 잠망경 안테나, 비평면 거울 안테나 등의 미러 안테나 유형이 사용됩니다.