Calculul construcției ușoare a unei oglinzi parabolice. Marea enciclopedie a petrolului și gazelor

De ce să folosiți o formă parabolică? Când o parabolă tridimensională (adică un paraboloid) este îndreptată spre soare, toată lumina care cade pe suprafața sa este reflectată în mod specular într-un punct cunoscut sub numele de focalizare. Dacă oala neagră de gătit este focalizată, va absorbi energia luminoasă și va deveni foarte fierbinte. O antenă satelit este un exemplu de paraboloid care poate fi transformat într-o placă. Aragazele solare parabolice se încălzesc rapid și sunt folosite ca aragaz standard pentru prăjirea în puțin ulei sau apă clocotită și chiar pentru a face pâine. Ele pot fi, de asemenea, folosite pentru a genera abur, pentru a alimenta motoare sterline, pentru a împărți apa în gaz H2 și chiar plasmă. În lumea de astăzi, este ușor de observat că această formă are succes în utilizare. Forma parabolică poate fi găsită în antene parabolice, turnuri radio și chiar în aragazele solare din întreaga lume. Este destul de ușor să spui că funcționează și la fel de ușor de înțeles cum funcționează.

Forma parabolă. Această diagramă arată proprietăți unice parabole. Focus - Focus

_______________________________________________

Un student HSU atașând aluminiu pe o placă. Cum să construiți un aragaz parabolic Una dintre cele mai ușoare opțiuni pentru un cuptor solar parabolic poate fi găsită în mii de curți din spatele Statelor Unite - antene satelit, bandă C înaltă până la o antenă digitală mică. Ce se întâmplă cu aceste relicve odată ce sunt aruncate? Sunt mari și neîndemânatici și nu sunt ușor de reciclat. Construirea propriului cuptor solar este intr-o maniera pozitiva reutilizarea acestor dispozitive parabolice reducând în același timp deșeurile în gropile de gunoi. Odată ce ați decis să vă construiți cuptorul solar parabolic, este important să găsiți o antenă cât mai concavă posibil, astfel încât să aveți un punct focal accesibil în care să gătiți. Apoi măsurați farfuria și găsiți punctul focal. Dacă aveți o antenă satelit cu un receptor/antenă încă conectat, atunci aceasta este locația focalizării antenei. Cu toate acestea, dacă obțineți o farfurie fără ea, va trebui să aplicați câteva calcule simple. Utilizați exemplul de sarcină de mai jos. Focalizarea poate fi găsită și prin observație directă, după care veți avea o linie de antenă trasată cu material reflectorizant. Țineți o bucată de carton aproape de centrul farfurii, apoi mutați-o în sus și în jos spre soare și înapoi. Un cerc de lumină va apărea în partea de jos a cartonului. Când cercul este mic, se va găsi poziția de focalizare. Cel mai popular material reflectorizant folosit pentru vas este tabla de aluminiu anodizat cu finisaj în oglindă. Este tăiat în margini triunghiulare înguste nu mai largi de zece inci și nituit pe placă. Puteți încerca să găsiți un furnizor de tablă în companiile relevante de pe Internet sau în agenda telefonică. Suporturile pot fi găsite la un magazin de hardware.

Studenții HSU folosesc foarfecele Beverly pentru a tăia foi de aluminiu în fețe triunghiulare.

Un suport de oală pe o placă de oțel inoxidabil de 6 inchi atașată la o bucată de țeavă care trece prin centrul antenei. Un suport pentru oală de focalizare poate fi realizat folosind o jantă de bicicletă de 12 inchi atașată cu bucăți de tuburi metalice, astfel încât janta și oala de gătit să poată fi aliniate. Poziționați grătarul de sârmă pe inel pentru a sprijini oala.

Amintiți-vă că, în timp ce vă construiți placa, NU UITAȚI NICIODATĂ DIRECT în placa după ce ați instalat materialul reflectorizant acolo. Purtați întotdeauna ochelari de soare UV ÎNCHIS CÂND MUNCEȚI LA ARABA!

________________________________________________

Tavă cu cardan realizată dintr-un inel de bicicletă de 12 inchi atașat la o țeavă metalică.

Orez brun fiert in 30 de minute pe o farfurie parabolica. Cum se calculează focalizarea Exemplul 1

O oglindă în formă de paraboloid al revoluției va fi folosită pentru a concentra razele soarelui la un focar, creând o sursă de căldură. Dacă oglinda are 20 de picioare în diametru față de margini și 6 picioare adâncime, unde va fi concentrată sursa de căldură?

Soluţie:

Vom desena o parabolă folosind un sistem de coordonate dreptunghiular pentru a forma o placă, astfel încât vârful parabolei să fie la origine și focalizarea sa pe axa y. Forma ecuației parabolei X = 4a y, focalizarea acesteia este în punctul (0, a). Atâta timp cât punctul (10, 6) este un punct grafic, ecuația este: 10 2 = 4 a (6) 100=24 a A = 100/24? 4,17 picioare Sursa de căldură va fi concentrată la 4,17 picioare de centrul (sus) antenei, în linie dreaptă către soare.

Când vă construiți propriul aragaz parabolic, este important să aveți trepiedul și oala în centrul atenției. Pur și simplu măsurând lungimea și adâncimea formei tale parabolice.

Exemplul 2

Antena satelit are forma unei parabole tridimensionale. Semnalele care provin de la suprafața unei antene parabolice sunt reflectate în singurul punct în care se află receptorul. (Când lumina soarelui lovește suprafața în oglindă a farfurii, se va reflecta în același punct. Unde ar trebui să fie amplasate oalele pentru gătit solar). Dacă antena are 8 picioare în diametru și 3 picioare adâncime în centrul ei, unde ar trebui plasat receptorul? Rezolvare: Desenăm parabola folosită pentru a forma antena pe un sistem de coordonate dreptunghiular astfel încât vârful parabolei să fie la origine și focalizarea sa pe axa y. Forma ecuației parabolei: X 2 = 4ay și focalizarea sa în punctul (0, a) În timp ce punctul (4, 3) este un punct pe grafic, ecuația: 4 2 = 4a (3) 16 = 12a a = 4/3 Receptorul trebuie să fie situat la 1 picior de centrul (sus) antenei, de-a lungul unei linii drepte către soare.

Utilizarea sistemului coordonate dreptunghiulare vă permite să faceți o imagine și să determinați matematic unde ar trebui să fie amplasată focalizarea pentru o utilizare maximă. Materialul a fost pregătit pe baza traducerii unei părți din .

AutorPublicat AutorPublicatCategorii

Primul nostru proiect „Low Cost Solar Furnace”. Pentru aceasta, am ales hornul sobei doctorului Steven E. Jones. În timp ce experimentele noastre sunt în curs de desfășurare, am constatat că stivuirea oalelor funcționează mai bine decât așezarea lor una lângă alta în coșul sobei. Puteți vizualiza aceste rezultate aici. Așa că ne-am uitat la dimensiunea obișnuită a oalelor de gătit stivuibile cu diametrul de până la 6 inchi și înălțime de 6 inchi. Am decis să corectăm acest design. Din desen, ne-am oprit la joncțiunea luminii solare care se reflectă de la marginea conului (punctul „x” din Figura 1). Al doilea con 90 0 a fost pornit de la acest nivel (referința pentru aceasta a fost luată din îmbunătățirea VITA sugerată de Prof. Mann în (1981)). Lungimea secțiunii conului de 90° a fost considerată a fi de 6,25 inci. Baza a fost închisă și reflectată, astfel încât orice lumină solară care vine din partea laterală a tigaii să fie reflectată înapoi. O diagramă cu reflectarea luminii solare este prezentată în Figura 2. Concentrația luminii solare pe tavă este clar vizibilă pe grafic. Acest cuptor este util pentru gătitul automat. Reflectarea luminii soarelui în raport cu poziția Soarelui timp de -60 de minute până la +60 de minute este prezentată în Figura 3. Am folosit o sobă de gătit sub presiune în poziția pliată, cu un capac de plastic. Diametrul deschis al acestei plăci este de 24 inci. Practic este un coș de sobă cu două colțuri. L-am numit aragazul solar al lui Parvati.

Poza 1

Figura 2

Cuptorul solar Parvati are trei secțiuni. Partea reflectorizanta este din carton. Se poate folosi și tablă de oțel inoxidabil, atunci va fi mai durabilă. Am construit două tipuri: a) tip circular b) tip cu douăsprezece fețe. Designul de tip circular este afișat aici, în timp ce designul cu douăsprezece fețe este afișat pe o altă pagină.

Construcția aragazului solar Parvati: (tip circular) Aragazul solar circular Parvati este format din trei secțiuni. Partea C formează secțiunea superioară. Partea B formează secțiunea inferioară, iar partea A formează baza plăcii. Cum să tăiați aceste trei bucăți dintr-o singură foaie de carton, aluminiu sau oțel inoxidabil prezentat în Figura 4. Măsurătorile detaliate pentru un aragaz de 24 inchi sunt prezentate în Figura 5. Acest colector poate colecta echivalentul a aproximativ 300 de wați de căldură. Mai multă putere poate fi folosită pentru sobele cu diametrul de 30, 36, 48 sau mai mare. Pentru aceste dimensiuni de colector, dimensiunile date sunt înmulțite cu 1,25, 1,5 sau, respectiv, 2. Partea C are formă semicirculară. Raza exterioară este de 24 inchi, iar raza interioară este de 16 inci. Unește cele două capete ale acestui semicerc pentru a forma partea superioară a conului. Partea B are o rază exterioară de 12 inchi, următorul cerc are o rază de 11,3 inci și al treilea cerc are o rază de 4,8 inci. Partea B face parte dintr-un cerc de 255 de grade. Combinăm cele două capete ale acestei secțiuni pentru a forma partea de mijloc a conului. Partea B are spațiu pentru a se conecta cu partea C. Partea A este baza structurii. Este realizat dintr-un cerc cu o rază de 4 inci. Există un alt cerc în interior cu același centru. Raza sa este de 3,6 inci. Acest spațiu este necesar pentru atașarea bazei la piesa B. Designul este prezentat în fig. 6 Sfaturi de proiectare: Ar trebui făcute mici tăieturi în V în spațiul de conectare la părțile B și A. Apoi pliați aceste tăieturi în V în interior. Acest lucru va permite pieselor să fie îmbinate cu ușurință, așa cum se arată în Figura 6. Pentru ca structura să fie puternică și durabilă, am introdus hârtie de împachetat pe suprafața exterioară a plăcii. După introducerea hârtiei, suntem convinși că structura a devenit rigidă și nu are nevoie de sprijin. _
___________________________________________________________________________

Orez. 5 Partea C
Partea A - partea A
Partea B
in - inch

Orez. 6 Tăieturi mici în formă de V făcute în spațiul de fixare a pieselor vor facilita fixarea tuturor secțiunilor împreună.

Trei secțiuni decupate din carton

Unirea celor două capete ale părții C pentru a forma secțiunea superioară a conului.

Unirea celor două capete ale părții B pentru a forma partea inferioară a conului

Conectarea tuturor pieselor pentru a forma un reflector.

Introduceți folie de aluminiu sau alt material reflectorizant

Reflector gata

Reflector, oale de gătit, trepied și capac din plastic.

Folosind aragazul solar Parvati

Deoarece cuptorul solar de la Parvati este o versiune modificată a pâlniei aragazului, este folosit identic. Am luat un suport metalic pentru a poziționa reflectorul conic. Un alt trepied mic este folosit pentru a așeza oale de gătit. După cum am menționat mai devreme, folosim trei oale stivuite împreună pentru gătit. Un capac de plastic este folosit pentru a se menține cald. În loc să așezați direct capacul de plastic, se folosește un mic trepied metalic și se pune o pungă de plastic pe el. Acest capac este suficient de mare pentru a nu atinge oalele din bucătărie. Locația este selectată pentru focalizare. În loc să ne concentrăm pe o axă, am creat un aspect simplu. Pe o placă mică de metal atașată la marginea reflectorului cu un șurub și o piuliță de 1/4 inch în diametru și doi inci lungime, fixată cu două șaibe rotunde la cele două capete. Când placa este focalizată corect, umbra pucului de sus se potrivește cu pucul de pe placa metalică. După cum se arată în imagine, este mai bine să reglați poziția de focalizare, astfel încât umbra discului superior să fie ușor spre vest, așa că aveți grijă să urmăriți Soarele.

Focalizarea pe poziție.

În timpul focalizării, umbra din pucul de sus este reglată spre vest.

Oale stivuite pentru gătit.

Un mic trepied situat în partea de jos a reflectorului.

_____________________________________________________________________

Oalele stivuite sunt așezate pe un trepied.

Acoperire din plastic pentru a crea un efect de seră

Se lasa la fiert 90 de minute

Folosind poziții stivuite pentru oale de gătit

Uneori este necesar să gătiți mai multe feluri de mâncare simultan. Noi, în India, gătim de obicei orez, curry, legume și carne la grătar. Am gătit cu succes orez fiert, curry și legume (cartofi și conopidă) în acest aragaz. Timpul petrecut la gătit este de aproximativ 90 de minute. Se poate face și budincă de pâine. Când gătim mai multe feluri de mâncare în același timp, punem orezul în oala de jos, curry în oala din mijloc și legumele în cea de sus. Alimentele care au nevoie de mai multă căldură și timp trebuie puse în oala din mijloc, unde se vor găti mai bine.

Vindem cuptor solar Parvati de 26" cu platan metalic si reflector anodizat. Preț în India 2500 Rs + 350 Rs poștale în India. Dimensiune completă disponibilă. (Placă completă cu 24 fețe cu diametru de 26 inchi) Vă rugăm să trimiteți comentariile și întrebările dvs. Informații de contact:
Doamna Shobha Ravindra Pardeshi, D-13 Aranyeshwar Park, Sahakar Nagar, Parvati, Pune India Pin 411 009

AutorPublicatCategorii

Deși aici este descris concentratorul nu al soarelui, ci al undelor sonore, am folosit totuși acest material, pentru că am văzut momente interesante în el.

The American Scientist - The Amateur Scientist (Acesta este titlul de Scientific American-The Amateur Scientist)

decembrie 1973 p. 126

(corectarea articolului din februarie 1974)

Acesta este un design pentru un reflector parabolic mare din carton care poate fi folosit pentru a focaliza sunetul pe un microfon. Metoda a fost prezentată în The American Scientist de Alex MacEachern și Paul Boone. Am construit o versiune a programului în 1995 și am montat-o ​​pe baza propriului meu design.

Inițial, unitățile erau în inci, dar pot fi convertite în orice altă unitate.

			R=	27
	Numărul secțiunii		N=	12
			f=	12
			a=	0.0208
	Baza triunghiulară		B=	17.37
		Y	Y1	Z	Vd	D
1
2
3

Etapele creării unei părți a unui paraboloid. (54" lățime cu 12" distanță focală)

1. Desenați un triunghi isoscel cu o înălțime de 33,56 inci și o bază de 17,37 inci

2. Pentru a determina cât de mult să tăiați fiecare latură a triunghiului (linii punctate deasupra) și faceți o linie de tăiere prin următoarele puncte de la fiecare margine:

3,05" în jos din partea de sus a punctului 0,01" de la fiecare margine

6,02 inchi mai jos din partea de sus a punctului de 0,05 cm de la fiecare margine

9,47 inchi în jos de partea de sus a punctului de parcelă la 0,12 cm de fiecare margine etc.

3. Continuați până ajungeți la linia 9

4. Conectați aceste puncte aplicate cu o margine dreaptă

5. Tăiați piesa de-a lungul liniei de tăiere și a bazei.

6. Folosind prima parte ca șablon, desenați încă 11 secțiuni și decupați-le.

7. Puteți construi un paraboloid prin lipirea marginilor sectoarelor. Am folosit lipici fierbinte.

Parabolă

AutorPublicatCategorii

Energia solară, volumul 22, p. 463-465. Această lucrare a fost prezentată anterior la Convenția Națională energie solara a avut loc la Universitatea Jadavpur din Calcutta în noiembrie 1976.

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

Departamentul de fizică a neutronilor, Centrul de cercetare atomică, Trombay, Bombay 500 085, India

(Primit la 13 aprilie 1978, revizuit la 16 noiembrie 1978)

Introducere

Concentratoarele paraboloide sunt capabile să crească înălțimea temperaturii diferitelor absorbante și fluide de lucru. Factorul de concentrație maxim și temperatura realizabile în practică depind de dimensiunea deschiderii (zona de interceptare solară), de reflectivitatea și acuratețea suprafeței de contur și de gradul în care concentratorul se apropie în geometria paraboloidală adevărată. Se folosesc concentratoare paraboloide pentru aplicatii diverse: de la gătit și deplasarea pompei de aer cald pentru a ridica apa până la generarea de energie pt nava spatiala prin intermediul unui generator electric de vapori de mercur controlat. Recent, avantajele diferitelor tipuri de conectare a concentratoarelor fără vizualizare, care colectează nu numai razele directe de radiație, ci și o parte din elementele împrăștiate descrise în literatură.

Se crede că reflectoarele cu plată paraboloid necesită tehnici relativ sofisticate de filare, turnare a plasticului sau „presare cu matriță”. O modalitate practică și elegantă de a realiza un concentrator de paraboloid simplu și complex, începând cu o foaie plată de material, descrisă mai jos.

Mylarul aluminizat (dicționarul are și o traducere sub formă de peliculă artificială, plastic), despre care se știe că reflectă foarte bine materialul, este acum disponibil pe scară largă. Se lipește pe o suprafață potrivită, cum ar fi carton, papier-mâché, tablă sau fier galvanizat, sau foi subțiri de aluminiu și poate fi realizat pentru concentratoare solare ieftine.

Principiul de fabricație

Figurile 1 și 2 prezintă principiul construirii unui paraboloid pornind de la o foaie plată de material. Figura 1 prezintă un grafic al unei parabole Y = X 2 /4 f , reprezentând o secțiune verticală printr-un paraboloid cu distanța focală F cm. Dacă paraboloidul este împărțit simetric pe lungime în opt direcții radiale și aplatizat, atunci va arăta ca opt petale de flori, ca la orez. 2. Partea neumbrită din figura 2 este partea reflectorului, în timp ce partea umbrită este partea din planul foii care trebuie tăiată și îndepărtată. Un cerc 2?R pe planul foii va ocupa mai puțin de un cerc 2?X într-un paraboloid după fabricare. Astfel, atenția principală în timpul construcției ar trebui acordată calculării lungimii arcului de material de tăiat și anume (2?R-2?X) în funcție de R. Rețineți că distanța radială R între punctul adevărat și orice alt punct. P pe planul foii devine lungimea arcului de contur al parabolei între punctul adevărat și același punct P de pe suprafața paraboloidului.

Pentru a obține o expresie pentru R în perioada X, se utilizează următoarea procedură:

dR este elementul arcului parabolic, iar dX și dY sunt elementele corespunzătoare de-a lungul axei x și y (vezi Fig. 1).

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

Substitui

Inlocuim

Ne unim

C X 2 / 4f 2 \u003d (Y / f)<1 для мелких параболоидов, члены более высокого порядка можно пренебречь в биномиальном разложение для 1/2 и у нас есть

Relația este valabilă numai pentru paraboloizi mici. Pentru paraboloizii adânci, termenii de ordin superior nu pot fi omiși. Se folosește rezultatul integralei standard și anume:

Ecuația generală pentru R poate fi prezentată, dând

Lungimea totală a materialului care trebuie tăiat la fiecare valoare a lui R, adică contracția circulară dă W = (2?R-2?X) = 2? (RX). Deși pentru paraboloizi mici:

Primim

În practică, această contracție se extinde pe 2N segmente liniare egale, N fiind numărul de petale. Lungimea segmentului de tăiat se măsoară perpendicular pe vectorii radiali de pe ambele părți la distanța R de la origine și are forma (pentru paraboloizi mici)

Principiul fabricării unui paraboloid

Figura 1 Secțiune transversală printr-un paraboloid.

Figura 2 Paraboloid oblat

Tăiați porțiuni - tăiați părți

raza - raza

Figura 3 Șablon pentru fabricație

Porțiuni netăiate reținute - porțiunile netăiate sunt reținute

Pentru alinierea cu vector radial - alinierea cu un vector radial

Zona umbrită, care este porțiunea decupată de fiecare parte a vectorului radial, este prezentată în Figura 3.

Metoda stabilită pentru paraboloizii adânci este identică, cu excepția faptului că R trebuie estimat pentru fiecare valoare a lui X folosind rapoarte exacte. Apoi dW se calculează din

Informații despre prototipul de concentrator paraboloid fabricat în Trombay.

Folosind tehnica descrisă mai sus, un prototip de concentrator paraboloid cu diametrul de 1 m a fost fabricat într-o foaie de producție de aluminiu de 1 mm grosime. Mylarul aluminizat a fost introdus cu grijă mai întâi pe foaia plată (cerc tăiat până la ~12o mm în diametru). Vă rugăm să rețineți că nu trebuie să fie circular. De asemenea, se poate realiza un paraboloid folosind o foaie dreptunghiulară, folosind principiul descris în acest articol, folosind lipici Favicol pentru a evita cutele și pungile de aer. Ecuația pentru o parabolă este Y = X2/115cm, cu o distanță focală de 28,8cm.

Un șablon de carton similar cu Fig. 3 corespunzător parabolei de mai sus. Partea decupată (umbrită în Fig. 3) a fost marcată pe foaia de aluminiu cu o pensulă și vopsea pe fiecare parte a 16 vectori radiali dispuși simetric. După tăierea părții vopsite nedorite, ridicați cele 16 petale și fixați-le în poziție cu marginile lor în contact una cu cealaltă prin aranjarea convenabilă a unor astfel de cleme de sârmă, nituri, șuruburi sau piulițe.

Această parte netăiată din centru a jucat un rol important în asigurarea rigidității mecanice paraboloidului fabricat. Paraboloidul rezultat s-a dovedit a fi autoportant și foarte rigid din punct de vedere structural. Figura 4 prezintă o imagine a unui paraboloid prototip construit în Trombay. Cu grijă și presiune moderată, este posibil ca partea superioară a paraboloidului să fie mai rotundă și mai puțin poligonală. Lățimea maximă a fiecărei petale a fost de 20 cm.S-au făcut măsurători mecanice.

Testarea fasciculului laser.

Mărimea regiunii focale a paraboloidului a fost măsurată folosind un laser portabil cu heliu-neon. Se folosește un laser de 10 MW cu un diametru al fasciculului de 2,5 mm, cu o lungime de undă de 630 nm (zonă roșie). Paraboloidul a fost montat orizontal pe un cadru care se poate roti în jurul unei axe centrale. O foaie de hârtie milimetrică este plasată pe un substrat de carton de-a lungul planului vertical central în regiunea focală a paraboloidului. Un fascicul laser este creat astfel încât lumina să cadă vertical în jos pe reflector datorită locației oglinzii. Paraboloidul s-a rotit, punctele extreme de pe grafic au fost iluminate și punctul laser reflectat a fost marcat.

Figura 4. Paraboloid prototip realizat la Trombay.

A existat o deplasare orizontală accentuată de 10 cm în locația reflectată pe măsură ce fasciculul laser incident trecea de la un lob la altul. Forma acestui lob a fost, de asemenea, luată în considerare individual; nu s-a observat nicio împrăștiere sau deplasare a punctului laser reflectat. Astfel, s-a constatat că regiunea focală avea ~10 cm în diametru și distanța focală (lungimea) 22 + 5 cm de jos. Aceasta este mai mică decât valoarea așteptată de 28,5 cm, deoarece partea de jos a părții netăiate este plată.

Experiment de încălzire a apei.

Performanța concentratorului a fost evaluată prin încălzirea apei/măsurând în timpul fierberii. Un balon de sticlă umplut cu 0,8 L de apă cu fundul întunecat creat cu email negru plasat în zona focală. O structură din lemn în formă de A a fost folosită pentru a se instala butucul.

0,8 litri de apă se fierb timp de 15 minute. Aceasta corespunde la ~300 W de energie solară absorbită. Eficiență furnizată ~ 35% (bazat pe 1 kW/m 2 de radiație interceptată). Eficiența depindea de natura vasului absorbant, de forma, dimensiunea și gradul de înnegrire a acestuia. În unele cazuri, prezența unui gard de sticlă curat în jurul recipientului absorbant din exterior a crescut semnificativ eficiența.

Sumar si CONCLUZII

Măsurătorile de performanță ale unui concentrator paraboloid construit din mylar aluminizat inserat pe o bază de foaie folosind tehnicile de fabricație descrise în acest articol au confirmat adecvarea pentru o varietate de aplicații. Această metodă poate fi extinsă cu ușurință pentru a conecta concentratoare parabolice (CPC) precum și alte colectoare biaxiale neprezentate. Dacă expresia analitică dintre R și X se dovedește greoaie, metoda analogică de măsurare directă a R printr-o serie sau într-un alt mod care poate fi adoptat după trasarea parabolei sau a curbei compuse dorite la dimensiunea maximă pe podea sau pe o placă de lemn.

1. M. L. Guy, T.D. Bansal & B. N. Kaul Design of Solar Plate Type Reflector, 12A, 165, (1953)

2. E. A. Farber, Educația energiei solare Proc. ISES 1973.

3. K.Kh. Castel & E. S. Kovaalchik, Dezvoltarea statusului concentratorului solar de aluminiu. Space Power Systems, p. 821, Academic Press, New York 1966.

4. R. Winston, Concentrator solar de design original, energie solară (Energie solară) 16.89, (1974)

5. Raportul VITA nr. 10, Evaluarea cuptoarelor solare (întocmit în baza unui contract cu Departamentul de Comerț al SUA, Office of Technical Services) 1975.

Documentul a fost întocmit pe baza materialului în limba engleză.

AutorPublicatCategorii

În prezent, lumea consumă peste șapte milioane de tone de aluminiu pe an, iar mai multe dintre numeroasele produse care sunt fabricate din acest metal primesc un anumit tratament de suprafață.

Deși aluminiul se oxidează în mod natural la suprafață cu un strat de aproximativ 10 microni grosime, care servește la prevenirea oxidării ulterioare, această suprafață de protecție este ușor distrusă și, deși este regenerată din nou, este ineficientă într-un mediu ostil. În același timp, această suprafață oxidată este o bază bună pentru o altă acoperire.

În plus, trebuie avut în vedere faptul că alumina naturală nu are rezistență împotriva efectelor corozive ale diverselor medii care sunt generate în centrele industriale sau zonele de coastă offshore. Prin urmare, au fost create diverse procese de îmbunătățire a suprafețelor pieselor din aluminiu și aliajele acestuia, dintre care cele mai utilizate sunt:

lustruire sau șlefuire

oxidare chimică sau electrochimică

emailarea sau lacuirea

Calitățile se dobândesc după cum este necesar:

Rezistență mai bună la coroziune

Rezistență mai mare la circumstanțe nefavorabile

Îmbunătățirea aspectului estetic și reflectivității metalului. În aceste scopuri, utilizați diverse trucuri tratamente de suprafață, despre care vom discuta în continuarea tehnicilor sale principale.

Lustruire chimică

Aceasta metoda de prelucrare poate elimina defectele vizibile la suprafata produsului, fara a conferi suprafetei o reflectivitate puternica, vom vedea cum se poate realiza acest lucru ulterior, impreuna cu slefuirea electrochimica.

Lustruirea chimica consta in imersarea pieselor intr-un recipient cu compozitia corespunzatoare astfel incat actiunea acestuia sa elimine neregularitatile existente si suprafata sa capate un contur mai bun.

Cele mai frecvent utilizate soluții pentru acest proces sunt produse și înregistrate sub marca companiei suedeze ALUPOL, a cărei compoziție este următoarea:

Acid fosforic, densitate 1,7 kg/litru, concentrație 53%, acid sulfuric, densitate 1,84 kg/litru, concentrație 41,6%, acid azotic (nitrico fumante): concentrație 4,5%, azotat de cupru: concentrație 0,5 %.

Piesele care urmează a fi prelucrate sunt degresate în prealabil cu tricloretilenă și apoi scufundate într-o soluție alcalină.

Soluția se prepară ca mai sus, menținând temperatura la 100 de grade, iar piesele sunt păstrate în soluție timp de 1 până la 4 minute. Apoi piesele se scot si se spala mai intai in apa fierbinte si apoi in apa rece in volum mare.

Un produs britanic similar cu ALUPOL este PHOSBRITE 159 și există multe alte produse similare cu diferite denumiri înregistrate pentru lustruirea chimică a aluminiului.

Măcinarea electrochimică

În acest proces, eliminarea neregulilor pentru nivelarea conturului suprafeței se realizează prin dezintegrarea anodică a acestor nereguli.

Una dintre cele mai utilizate metode, numita BRYTAL, consta in scufundarea pieselor degresate in prealabil si spalate cu grija intr-o solutie la 80 de grade, formata din 15% carbonat de sodiu si 5% fosfat trisodic.

Când piesele sunt scufundate în soluție, se face o expunere inițială de 20 sau 30 de secunde, care îndepărtează stratul natural de alumină, iar apoi se trece o descărcare de 24 de volți între catod, care în acest caz este din oțel inoxidabil 18/8, și piesa, și anodul, care este un detaliu.

În acest fel, se creează polarizare și curentul scade de la 4 la 2 A/dm2 din suprafața piesei de prelucrat.

Anodul rămâne acoperit cu un strat oxidat, care este dizolvat de electrolit în aproximativ aceeași viteză în care este creat, iar grosimea lui nu crește.

Odată uscate, piesele pot fi văzute ca un strat subțire oxidat care nu are o capacitate de protecție suficient de puternică, motiv pentru care uneori este necesar să se efectueze o anodizare ulterioară.

Cu toate acestea, prin acest proces se poate obține doar o suprafață reflectorizantă mai mare, care se realizează în scuturi parabolice pentru faruri, adică în suprafețe protejate împotriva uzurii.

De asemenea, atât lustruirea chimică, cât și șlefuirea electrochimică urmăresc doar îmbunătățirea aspectului estetic al suprafețelor, dar nu sunt potrivite pentru protecție, aceasta putând fi realizată prin anumite procedee, așa-numita „oxidare chimică” și oxidare „anodică”, pe care le vom face. discutați mai departe

Oxidare chimică

Protecția aluminiului și a pieselor din aliaje ale acestuia prin oxidare chimică, deși grosimea peliculei care poate fi depusă nu depășește 2 microni, are rezultate importante și este rentabilă pentru multe aplicații.

În primul rând, este un proces indispensabil, dacă este necesar, acoperirea pieselor cu vopsea sau lac, deoarece fără oxidare prealabilă nu va exista nicio certitudine că aceste acoperiri vor avea suficientă aderență.

Îmbunătățește rezistența la coroziune, crește rezistența la uzură, ceea ce îmbunătățește nivelul estetic al suprafețelor care își păstrează luciul metalic mai mult timp.

Unul dintre cele mai utilizate sisteme pentru oxidarea chimică a pieselor din aluminiu și aliajele acestuia este prezentat mai jos:

Piesele de împrumut sunt scufundate într-o soluție formată din 10 litri de apă, la care se adaugă 500 de grame de carbonat de sodiu și 150 de grame de cromat de sodiu.

Soluția trebuie să aibă o temperatură de 90 până la 95 de grade, iar piesele să rămână în ea aproximativ 15 minute, după care se spală mai întâi cu apă caldă, apoi cu apă rece.

Filmul care se formează la suprafață în timpul acestui tratament este compus din oxizi de aluminiu și crom și conferă o culoare cenușie durabilă, acest film oferă o bază excelentă pentru aplicarea lacului și a vopselei și conferă rezistență vizibilă la coroziune și uzură.

Oxidare anodica

Acest proces, denumit în mod obișnuit anodizare, creează o peliculă protectoare de până la 30 de microni grosime și oferă protecție maximă împotriva coroziunii și uzurii pe suprafața aluminiului și aliajelor de aluminiu.

Pelicula poate avea culori diferite și poate fi izolatoare electric, iar acest proces este folosit și la fabricarea condensatoarelor electrice.

Cel mai utilizat sistem include următoarele:

degresare și spălare atentă, ca în cazul oxidării chimice

utilizarea unei soluții constând dintr-un amestec simplu de acid sulfuric cu o concentrație de acid de 20% și un curent de 1, 2 față de 1,8 A/dm2 suprafață la o tensiune de 10 până la 20 volți

Temperatura soluției ar trebui să fie, dacă este posibil, de 20 de grade, iar durata procesului poate fi de la 30 la 60 de minute.

Creșterea temperaturii soluției favorizează formarea unui strat de pulbere sau a unei suprafețe nu foarte dure.

La sfârșitul procesului, piesele sunt spălate cu grijă în apă rece. În cazul în care este necesară o culoare, părțile spălate sunt scufundate într-o soluție de colorare, care poate fi permanganat de potasiu și acetat de cobalt, care dau o nuanță albastru verzui, respectiv, iar temperatura fiecărei soluții se menține la 70 de grade.

Pentru a obține un depozit cu o densitate mai puternică, așa cum cer piesele care trebuie să fie rezistente la uzură, este important să realizați un sistem care să vă permită să mențineți temperatura soluției scăzută: dacă este nevoie de o grosime de 100 de microni, temperatura ar trebui să fie de 0 grade.

Aceste folii de grosime mare și duritate mare conferă pieselor o proprietate semnificativă de rezistență la uzură cu rezultate semnificative.

Ultima fază a procesului - așa-numita „etanșare” (sellado): constă în scufundarea pieselor anodizate în apă curată la o temperatură de 100 de grade. Aceasta dobândește hidratarea peliculei oxidate, pentru efectul de creștere a dimensiunii moleculelor pentru a obține porozitate sau etanșare (Sellado).

Puritatea apei folosite este foarte importantă, nu trebuie să conțină minerale sau săruri care pot modifica semnificativ rezultatele anodizării.

Timpul de etanșare (sellado) este de 30 de minute la o temperatură constantă a apei de 100 de grade.

În cazul în care piesele trebuie făcute rezistente la coroziunea marine, se adaugă bicromat de potasiu în apa fierbinte pentru etanșare (sellado) cu o rată de 20 până la 50 de grame pe litru.

Această pagină, precum și „Reflectori parabolici umflați”, se bazează pe un fișier PDF în engleză și spaniolă (unde 2 documente au fost îmbinate într-unul singur). Cine are nevoie de original, l-a postat în (pentru a reduce greutatea, convertit în format imagine). Arhiva conține întreg fișierul original, 2 părți, nu trebuie să descărcați suplimentar dintr-un subiect conex.

AutorPublicatCategorii

R. N. Bracewell, K. M. Price

Universitatea Stanford, Departamentul de Inginerie Electrică, Stanford, California, SUA

Fragment: „Paraboloizii cu diametrul mai mare de 1 m se realizează din foi plate prin umflare, fără a folosi matriță sau șablon. Proprietățile obținute sunt potrivite pentru utilizarea produsului ca antenă cu microunde și, în majoritatea cazurilor, pentru focalizarea foarte concentrată a energiei solare. Procesul descris este potrivit pentru realizarea reflectoarelor câte unul sau doi (prin alegerea unor diametre și diametre focale speciale), dar poate fi adaptat și pentru producția de masă.

Introducere

Reflectoarele parabolice cu un diametru de câțiva metri au multe scopuri și pot servi ca antene releu radio, concentratoare solare, oglinzi pentru proiectoarele telescoapelor astronomice. Fabricarea oglinzilor pentru un telescop este foarte costisitoare din cauza cerințelor de precizie a suprafeței la fracțiuni de undă luminoasă. Dar chiar și în acele cazuri în care toleranța ajunge la 1 mm, ca în producția de antene cu rază de centimetri, costul de producție este ridicat. Deci, costurile finale se vor ridica cu un ordin de mărime mai mare decât costul materialelor. Motivul pentru aceasta constă în metoda de producție. Unele tehnologii se bazează pe fabricarea de șabloane și matrițe din oțel pentru turnare sau presare în vid (tabla), matrițe din grafit (pentru îndoire) sau matrițe din ipsos sau alt material moale (fibră de sticlă). Costul initial al matritei este semnificativ si de aceea trebuie repartizat pe numarul mare de reflectoare produse. Dezavantajul formei scumpe este și invariabilitatea distanței focale, care ulterior nu va permite adaptarea la producția de produse cu alți parametri. Șabloanele sunt mai puțin costisitoare decât matrițele și au fost folosite pentru a face antene cu microunde din tablă.

Dacă sunt necesari doar unul sau doi reflectoare de până la 5 m în diametru, paraboloizii compoziți sunt produși din segmente sferice identice. În cazuri speciale, este permisă prelucrarea în mod inerent cu costuri reduse a unei piese metalice solide. În ciuda acestui fapt, dacă este necesară fabricarea mai multor reflectoare cu dimensiuni speciale, nu există o modalitate cu adevărat economică. În unele domenii, cum ar fi energia solară, considerentele de rentabilitate sunt una dintre cele mai importante.

Având în vedere acest lucru, am luat în considerare o metodă de lipire și umflare fără șablon pentru reflectoarele din tablă. În primul rând, vom descrie metoda de fabricație, apoi parametrii de proiectare și vom prezenta un raport privind testele pe care le-am efectuat.

Principala metodă de fabricație

Pe Fig. 1 vedem două foi de metal M presate între două inele de oțel R. Fluidul intră între plăci prin supapa V, separând foile. Presiunea dintre foi depășește limita elastică, iar deformarea plastică începe, umflând structura ca un balon. Când se atinge convexitatea necesară, supapa se închide și presiunea este eliberată. Această procedură este mai simplă decât umflarea matrițelor sectoriale, umflarea membranelor cu întăritori aplicați pe acestea sau umflarea unei membrane de modelare epoxidice la care se poate adăuga un întăritor.

Parametrii de proiectare

La prima vedere, poate părea că este necesară o presiune destul de mare pentru a deforma plastic o tablă puternică. Cu toate acestea, de fapt, presiunea disponibilă gratuit și relativ sigură produsă de o pompă de mașină s-a dovedit a fi suficientă pentru a finaliza sarcina.

Fie D diametrul reflectorului; F - distanta focala; ? – unghi de contact de înclinare egal cu arctg(4F/D); ? – semiunghi scazut la focalizare, egal cu arcsin(F/D); ? este adâncimea paraboloidului egală cu F – D/(tg?). Valorile de mai sus determină forma parabolei (Fig. 2). În acest exemplu, luăm în considerare un reflector cu un diametru de 1,12 m. cu o distanță focală de 1,12 m. În acest caz? = 76, ? = 28 și? = 7 cm.

Următoarele mărimi sunt: ​​t este grosimea tablei, p este presiunea fluidului, f y este limita de curgere plastică a tablei; L - sarcina axiala; T 1 - efortul de tablă pe unitatea de lungime a marginilor sale. Presiunea p care acționează asupra unui cerc cu diametrul D produce o sarcină axială L, calculată prin formula:

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

În echilibru, sarcina axială este, de asemenea, egală cu componenta axială T 1 sin? care acționează pe perimetrul? D, deci:

L = ?DT 1 cos?. (2)

Dacă s-a atins limita debitului de plastic, atunci

f y = T 1 /t. (3)

Punând împreună aceste ecuații, constatăm că presiunea necesară pentru a deforma plastic un metal este:

p = 4fy(t/D)cos?. (4)

Când se utilizează aluminiu de calitate 1100-O, a cărui limită de curgere din plastic este de 35 MPa și grosimea este de 3 mm, presiunea necesară p este de 100 kPa (1,05 kg / cm 2). Pe de altă parte, atunci când se utilizează tablă de oțel laminată la rece de 1,5 mm cu o limită de 262 MPa, este necesară o presiune de 360 ​​kPa (3,64 kg/cm2). Pe baza acestor calcule, am început teste experimentale.

Teste de producție

Două încercări vor fi discutate în detaliu. Prima a folosit o pereche de inele de prindere cu diametrul de 0,9 m. Inelele au fost obținute prin rularea barelor pătrate de 12,7 mm prin role, urmată de sudare. Materialul a fost aluminiu 6061-O grosime de 2 mm. Inelele au fost ținute înapoi de 44 șuruburi de oțel rezistente de 4,83 mm. Două foi au fost umflate la o înălțime de 5 cm. Este convenabil să folosiți o presiune excesivă pentru a accelera procesul. De asemenea, a necesitat utilizarea adezivului pentru garnituri pentru a preveni scurgerile. Cele două boluri rezultate erau destul de rigide și puteau rezista greutății umane fără deteriorare. Astfel, a fost confirmată posibilitatea fabricării reflectoarelor cu un set atât de modest de echipamente precum o pereche de inele de prindere.

Pentru a studia metoda în detaliu ca atare, a fost creat un design mai elaborat sub forma unei mese rotunde cu un diametru de 1,2 m, o grosime de 22,4 mm cu 36 de găuri pentru șuruburi de 19 mm și o supapă. A fost prevăzut un inel de strângere de 5 cm lățime, 1,9 cm grosime și 1,2 m diametru exterior.Noua instalație evită consecințele cederii clemelor și introducerii supapei într-una dintre foi. Mai multe reflectoare de succes de 1,12 metri, înălțime de 7,5 cm, au fost fabricate din aluminiu de calitate 6061-O și 1100-O, cu o grosime de 2 mm și, respectiv, 3 mm.

Precizia formei

Ca rezultat al procesului, s-a obținut o formă destul de netedă, care, atunci când a fost testată, a arătat o abatere standard de la un paraboloid ideal de 0,5 mm. La o lungime de undă de 30 mm este acceptabilă o abatere de aproximativ 3 mm, astfel încât produsul se potrivește aproape perfect pentru o antenă cu microunde. O parte din astigmatismul în formă se datorează faptului că limita de curgere a plasticului a fost mai mare în direcția în care a fost rulată tabla de aluminiu în timpul producției, iar în cazul unui aliaj întărit, acest efect va fi și mai puțin vizibil. Marginile paraboloidului se îndoaie într-o elipsă atunci când sunt apăsate și, din acest motiv, necesită un inel de montare rigid la margine sau în apropierea acesteia. Astigmatismul este ușor de îndepărtat după ce reflectorul este montat pe montură.

Nu există niciun motiv să credem că deformarea plastică sub presiune constantă va duce la o formă de paraboloid. De fapt, forma sferică este suprafața axisimetrică de echilibru pentru un material izotrop omogen în absența rigidității la încovoiere. Cu toate acestea, nu există nicio diferență semnificativă între o sferă și un paraboloid în gama noastră de forme, care poate fi dovedită comparând parabola y 2 = 4.48x cu cercul (x – 2.24) 2 + y 2 = (2.24) 2 . De exemplu, cu y = 5,56 m, obținem x = 7,00 cm pentru o parabolă și x = 7,12 cm pentru un cerc, cu o diferență de doar 1,12 mm. O parabolă maximă corectă se va potrivi și mai aproape de un cerc, cu o abatere medie de numai aproximativ 0,3 mm. Chiar dacă am limitat precizia formei la limite de 0,3 mm, este clar că obținerea unei forme stricte prin lipire și umflare este o chestiune de mai multe îmbunătățiri.

Proprietati optice

Un reflector cu rază de 1,12 m realizat din aluminiu 1100-O cu o grosime de 3 mm a fost acoperit cu o peliculă de crom Scotchcal de 0,13 mm grosime. Pe Fig. 3. Se vede suprafața extrem de netedă. Expunerea la lumina soarelui a dezvăluit cea mai mare încălzire la un focar cu un diametru de 1 cm și complet toată lumina este focalizată pe un cerc de doi centimetri. Ideal teoretic zona de concentrare* pentru un paraboloid cu raportul F/D = 0,9 va fi 9000.

Concluzie

Metoda de lipire și umflare pentru realizarea reflectoarelor s-a dovedit a fi o metodă de producție adecvată și economică. Proprietățile obținute sunt direct potrivite pentru antenele cu microunde și pentru aplicații cu energie solară. Se poate obține și cea mai mare concentrație posibilă necesară pentru conversia termofotovoltaică. Este nevoie de mai multe teste în condiții controlate cu dimensiuni mai stricte ale formei suprafeței pentru a stabili întregul potențial al metodei cu o precizie ridicată. Pentru producția mică, se sugerează metoda inelului de prindere, dar pentru producția de masă, o masă mai convenabilă și o opțiune de inel vor fi benefice. Unelte precum o clemă cu came pot fi folosite în loc de șuruburi pentru a accelera procesul. Pentru producția în mai multe loturi, poate fi oferită o presă automată cu inele de prindere și o mașină de tăiat, împreună cu utilizarea umflarii automate și a unui microîntrerupător care oprește umflarea atunci când este atinsă înălțimea dorită.

Mulțumiri: Fabricarea mecanică a echipamentului descris se datorează lui Carl Crisp. Finanțarea a fost asigurată de profesorul John Linville, decan al Departamentului de Inginerie Electrică și profesorul William Reynolds, decan al Departamentului de Inginerie Mecanică de la Universitatea Stanford.

Note de subsol

* Zona de concentrare este definită ca raportul dintre aria deschiderii (deschiderii) reflectorului și aria receptorului. La concentrație mare, aria de concentrare poate diferi semnificativ de raportul general acceptat al concentrației de flux - raportul dintre densitatea fluxului într-un punct din planul receptorului și densitatea fluxului într-un punct?? plan de deschidere.

4. S. Zwerdling, Raportul grupului de tehnologie Concentrator. Proc. al departamentului de Atelier de Concentrator Energetic Fotovoltaic, p. 126. Scottsdale, Arizona, 24-26 mai 1977).

5. R. N. Bracewell, Proiect termofotovoltaic. Raport ER-283-SR, Electric Power Research Institute, 2, 17-1-17-3 (martie 1976).

6. R. M. Swanson și R. N. Bracewell, Cell photovoltaic cells in thermophotovoltaic conversion. Reprezentant. ER-478. Institutul de Cercetare a Energiei Electrice (feb. 1977).

7. R. N. Bracewell și R. M. Swanson, Celulele fotovoltaice de siliciu în conversia TPV pentru sisteme electrice izolate. Proc. IEE Electric Energy Conf. Canberra, pp. 52-55 (mai 1978).

8. R. N. Bracewell, K. M. Price și R. M. Swanson, Thermophotovoltaic conversion for isolated electric systems. Proc. IEE Electric Energy Conf. Canberra, pp. 52-55 (mai 1978).

9. R. M. Swanson, Un sistem propus de conversie a energiei solare termofotovoltaice, Proc. IEEE 67, 466 (1979).

Această pagină, precum și „Tratamentul de suprafață al aluminiului și al aliajelor sale”, a fost pregătită dintr-un fișier PDF în engleză și spaniolă (unde 2 documente au fost îmbinate într-unul singur). Cine are nevoie de original (poate fi util pentru vizualizarea formulelor atunci când se analizează materialul tradus pentru erori). L-a postat în (convertit în format imagine pentru a reduce greutatea).

AutorPublicatCategorii

Un reflector solar este foarte ușor de realizat. Frumusețea sa este că poți colecta razele solare paralele într-un anumit punct. Poate fi folosit pentru o varietate de scopuri. De exemplu, pentru gătit la soare, pasteurizare și chiar pentru ventilarea aerului (nu, aceasta nu este o greșeală de tipar). Designul pe care îl prezint aici este ieftin și eficient. Am ales ca suprafata reflectorizanta aluminiul. Motivul pentru care nu folosesc oglinzi este că sunt foarte fragile și pot fi dăunătoare sănătății purtătorului. Plus ca sunt scumpe. În timp ce foile de aluminiu sunt ieftine și ușoare. Când vine vorba de reflectivitate, doar aluminiul se apropie de oglinzile din sticlă în acest sens. Deci nu trebuie să vă faceți griji cu privire la reflectivitate.

Veți avea nevoie de următoarele lucruri pentru reflector:

• antenă satelit din fibră de sticlă
• tabla de aluminiu
• foarfece sau un cuțit ascuțit
• marker
• ruletă

Pasul unu: Cumpărați o antenă parabolica parabolica

Vizitați orice magazin de unde îl puteți cumpăra. Cereți o placă cu diametrul de 6 picioare (sau orice dimensiune doriți). Nu cumpărați un transmițător pentru că nu aveți nevoie de antenă pentru a vă uita la televizor. Acest lucru îi va reduce prețul. Apropo, puteți doar să vă uitați la cel mai apropiat depozit și să cumpărați o placă veche, unde va costa mult mai puțin. Asigurați-vă că antena este fabricată din fibră de sticlă, deoarece acest material este ușor și ușor de manevrat. O astfel de antenă vă va costa aproximativ 12 USD. Cumpărați un transmițător

Pasul 2: faceți calculele Acum trebuie să faci niște calcule. Măsurați diametrul antenei parabolice (faceți acest lucru chiar dacă vânzătorul v-a spus diametrul, trebuie să știți valoarea exactă) Calculați circumferința antenei folosind formula: Circumferința=3,14*(diametrul antenei) Deși această formulă este pt. un cerc, îl putem folosi pentru plăci parabolice pentru a face calculele mai rapid și mai ușor.

Valoarea circumferinței pe care o obțineți din această formulă va fi egală cu lungimea foii de care avem nevoie.

Aflați raza împărțind diametrul la doi.

Amintiți-vă, trebuie să cumpărați o foaie puțin peste raza antenei parabolice.

Deci, ați calculat două valori:

1. Lungimea obligatorie a foii
2. Lățimea necesară a foii

Pasul trei: Cumpărați tablă de aluminiu și lipici.

Cumpărați tablă de aluminiu și lipici de la un magazin de hardware. Aluminiul este de obicei vândut în role. Când cineva vine să cumpere folie, vânzătorul cere doar lungimea necesară. Va trebui să aveți grijă și de lățime. Nu cumpărați o foaie care este mai mică decât lățimea necesară.

Alegeți un adeziv care se poate lipi de orice suprafață. Întrebați vânzătorul dacă nu știți ce lipici să alegeți.

Pasul patru: Tăiați foaia de aluminiu

Acum trebuie să tăiem foaia în mai multe bucăți triunghiulare. Pentru a face acest lucru, împărțiți foaia în 6-8 părți identice. Împărțiți „lungimea necesară a foii” cu 6 sau 8. Marcați cu puncte intervale egale (numărați valoarea fiecăruia). Tăiați Tăiați foile perpendicular pentru a face dreptunghiuri.

Foaie de aluminiu Tăiați de-a lungul liniilor roșii punctate pentru a obține următoarele dreptunghiuri
_________________________________________________________

Marcați centrele părții superioare a dreptunghiului cu un marcator - marcați mijlocul părților superioare ale dreptunghiului cu un marcator

Acum tăiați de-a lungul liniei punctate care unește vârfurile inferioare cu un semn albastru în partea de sus

_____________________________________________________________________________

Acum aveți un isoscel și două triunghiuri dreptunghiulare


Acum începeți să lipiți foile isoscele și triunghiulare drepte așa cum se arată mai jos - acum începeți să așezați triunghiurile isoscele și dreptunghiulare, așa cum se arată mai jos, orbește pe oricine (sau orice) oriunde!

„Mecanismul” tigaii sta pentru a o menține în focalizare

Pentru a face o poziție veți avea nevoie de:

• stâlp de antenă
• distanțier
• sârmă de oțel
• găleată de vopsea uzată goală
• ciment
• nisip
• piulița și șurubul

Lucruri care te vor ajuta:

Stâlp de antenă - un stâlp de la antenă

Strut - Strut

Paint bucket - Găleată pentru vopsea

Sârmă de oțel - Sârmă de oțel

Alegeți un stâlp cu mai multe găuri. Pregătiți puțin aluat de beton și turnați-l într-o găleată. Acum introduceți stâlpul vertical în mortar, lăsați-l să se usuce.

Când betonul se întărește, înșurubați distanțierul la stâlp (cu piuliță și șurub). Distanțierea trebuie să fie cu găuri la ambele capete.

Folosiți o gaură pentru a-l înșuruba pe stâlp și agățați firul pe al doilea.

Reglați tigaia slăbind și strângând șurubul.

Vasul poate fi atârnat pe un fir, așa cum se arată mai jos. Rețineți că cuptorul EE poate fi folosit pentru a găti hot dog. Asigurați-vă că atunci când proiectați acest cuptor, nu atingeți cuptorul încălzit deoarece acest lucru poate provoca arsuri.

Atârnați sârma din această gaură - treceți sârma prin această gaură. Folosiți această gaură pentru a fixa stâlp și luptă împreună. Acest șurub poate fi slăbit pentru a regla loncherul. – Folosiți această gaură pentru a înșuruba suportul pe stâlp. Acest șurub poate fi slăbit pentru a regla distanțierul. piuliță și șurub reglabil - piuliță și șurub compatibile - stâlp distanțier - găleată pentru vopsea stâlp - găleată pentru vopsea

De mult mi-am dorit sa fac un concentrator solar parabolic. După ce am citit multă literatură despre realizarea unei matrițe pentru o oglindă parabolică, m-am hotărât pe cea mai simplă opțiune - o antenă satelit. Antena parabolica are o forma parabolica care colecteaza razele reflectate la un moment dat.

Pentru bază am avut grijă de plăcile Harkov „Varianta”. La un pret acceptabil pentru mine nu puteam cumpara decat un produs de 90 cm. Dar scopul experienței mele este temperatura ridicată la focalizare. Pentru a obține rezultate bune, este necesară zona oglinzii - cu cât este mai mare, cu atât mai bine. Prin urmare, placa ar trebui să aibă 1,5 m și, de preferință, 2 m. Sortimentul producătorului Harkov are aceste dimensiuni, dar sunt fabricate din aluminiu și, în consecință, prețurile sunt exorbitante. A trebuit să mă scufund pe internet, în căutarea unui produs folosit. Iar la Odesa, constructorii, demontând vreun obiect, mi-au oferit o antenă parabolica de 1,36m x 1,2m, din plastic. Puțin mai puțin decât mi-am dorit, dar prețul a fost bun și am comandat o farfurie.

După ce am primit vasul în câteva zile, am descoperit că este fabricat în SUA, are nervuri puternice de rigidizare (eram îngrijorat dacă carcasa este suficient de puternică și dacă va duce după ce oglinzile au fost lipite) și o orientare puternică. mecanism cu multe setări.

Am cumparat si oglinzi de 3mm grosime. Am comandat 2 mp. - puțin cu o marjă. Oglinzile se vând în principal cu grosimea de 4 mm., am găsit un grad C pentru a fi mai ușor de tăiat. Am decis sa fac dimensiunea oglinzilor pentru concentrator 2 x 2 cm.

După ce am colectat componentele principale, am început să produc suportul pentru butuc. Erau mai multe colțuri, bucăți de țevi și profile. Tăiate la dimensiune, sudate, curățate și vopsite. Iată ce s-a întâmplat:

Așa că, după ce am făcut un stand, încep să tai oglinzile. Oglinzile aveau dimensiunea de 500 x 500 mm. În primul rând, l-am tăiat în jumătate, apoi cu o grilă de 2 x 2 cm. Am încercat o grămadă de tăietoare de sticlă, dar acum nu se poate găsi măcar ceva sensibil în magazine. Un nou tăietor de sticlă taie perfect de 5-10 ori și gata.... După aceea, îl poți arunca imediat. Poate că există unele profesionale, dar nu ar trebui să le cumpărați în magazinele de hardware. Prin urmare, dacă cineva are de gând să facă un concentrator din oglinzi, întrebarea tăierii oglinzilor este cea mai dificilă!

Oglinzile sunt tăiate, trepiedul este gata, încep să lipesc oglinzile! Procesul este lung și obositor. Numărul meu de oglinzi de pe butucul finit s-a dovedit a fi de 2480 de bucăți. Clay a ales-o pe cea greșită. Am cumpărat un lipici special pentru oglinzi - se ține bine, dar este gros. Când lipiți, stoarceți o picătură pe oglindă și apoi apăsați-o pe peretele plăcii, există șansa de a apăsa neuniform oglinda (undeva mai puternică, undeva mai slabă). Din acest motiv, este posibil ca oglinda să nu fie lipită strâns, de exemplu. își va îndrepta raza de soare nu în focalizare, ci în jurul ei. Și dacă focalizarea este încețoșată, nu trebuie să vă așteptați la rezultate ridicate. Privind în viitor, voi spune că concentrarea mea s-a dovedit a fi neclară (din care am concluzionat că a fost necesar să aplic un alt adeziv). Deși rezultatele experimentului au fost plăcute, focalizarea a avut o dimensiune de aproximativ 10 cm și a existat încă o pată neclară în jur de 3-5 cm fiecare. Cu cât focalizarea era mai mică, cu atât focalizarea razelor este mai precisă, cu atât este mai mare. temperatura. Mi-a luat aproape 3 zile întregi să lipesc oglinzile. Suprafața oglinzilor tăiate a fost de aproximativ 1,5 mp. A fost o căsătorie, la început, până s-a adaptat – mult, mai târziu mult mai puțin. Oglinzile defecte probabil nu au depășit 5%.

Concentratorul parabolic solar este gata.

În timpul măsurătorilor, temperatura maximă la focalizarea concentratorului a fost de cel puțin 616,5 grade. Razele soarelui au ajutat să incendieze o scândură de lemn, tabla topită, o greutate de plumb și o cutie de bere din aluminiu. Am efectuat experimentul pe 25 august 2015 în regiunea Harkov, orașul Novaya Vodolaga.

În planurile pentru anul următor (și poate se va dovedi în perioada de iarnă) pentru a adapta concentratorul pentru nevoi practice. Poate pentru încălzirea apei, poate pentru producerea de energie electrică.

În orice caz, natura ne-a oferit tuturor o sursă puternică de energie, trebuie doar să învățăm cum să o folosim. Energia soarelui acoperă de o mie de ori toate nevoile omenirii. Și dacă o persoană poate prelua cel puțin o mică parte din această energie, atunci aceasta va fi cea mai mare realizare a civilizației noastre, datorită căreia ne vom salva planeta.

Mai jos este un videoclip în care veți vedea procesul de fabricație a unui concentrator solar bazat pe o antenă de satelit și experimentele care au fost făcute folosind concentratorul.

Salutare tuturor! Vitaly Solovey este cu tine. Astăzi articolul meu va fi pe tema oglinzilor parabolice și a energiei soarelui în general. În urmă cu câțiva ani, pe internet din Statele Unite, am dat peste un dispozitiv unic pentru acele vremuri - o oglindă parabolică, numită și concentrator de lumina directă a soarelui. Din punct de vedere vizual, seamănă cu o antenă satelit cu o suprafață de oglindă în interior.

Principiul de funcționare al acestei plăci este astfel încât atunci când lumina soarelui lovește o suprafață a oglinzii, razele sunt reflectate și se acumulează la un moment dat. Acest lucru se datorează formei parabolice a vasului, iar fasciculul de lumină este reflectat exact în același unghi în care a lovit suprafața oglinzii.

Odată cu executarea corectă a așa-numitei oglinzi convexe, temperatura în locul de acumulare a razelor poate ajunge la 2.000 de grade Celsius.

Iată un videoclip pentru a dovedi.

Suprafața unei oglinzi parabolice poate fi fie solidă, adică fără cusături, fie din bucăți de oglinzi sau dintr-un film reflectorizant. În videoclipul de mai sus, oglinda a constat din 5800 de oglinzi mici individuale. Dar partea dificilă este să le faci pe toate bine. Așezați toate cele 5800 de mini oglinzi la unghiul corect.

De asemenea, suprafața poate fi acoperită cu bucăți dintr-un film argintiu reflectorizant, ceea ce nu este, de asemenea, bine, deoarece datorită numeroaselor cusături, razele soarelui sunt ușor împrăștiate și efectul va fi mult mai slab.

Puteți face o mișcare în această situație dacă placa convexă în sine este făcută din mai multe părți longitudinale, pe care o peliculă reflectorizantă este lipită uniform.

În acest caz, razele reflectate în unghiul cel mai corect vor fi focalizate în punctul de acumulare. Dar cea mai eficientă metodă de fabricație este încă o oglindă din sticlă parabolică naturală, care, desigur, va costa mult pentru utilizarea oglinzii în viața de zi cu zi.

Cea mai simplă și eficientă opțiune pe care am găsit-o este metoda de formare cu vid a unei oglinzi parabolice.

În timpul lipirii, este mai bine să întindeți filmul cu partea oglindă pe blat și să îl acoperiți cu un vas lipit și să îl apăsați puțin.

• Acum, pentru a forma o formă parabolică pentru film, va fi necesar să pompați aerul din vasul rezultat. Pentru a face acest lucru, găuriți o gaură în orice parte a vasului de plastic și introduceți o supapă de bicicletă acolo.

Important! Bobina trebuie instalată cu reversul pe dos, deoarece vom pompa aerul și nu îl vom pompa în interiorul vasului.

Și iată ce ar trebui să se întâmple în mod ideal:

Asta e tot deocamdată, în articolele următoare voi vorbi despre alte aplicații la fel de importante ale unei oglinzi parabolice. Și, în sfârșit, un videoclip despre cum să faci un foc cu hârtie igienică și o lingură:

Pagina 1

Oglinzile parabolice sunt folosite în toate cele mai mari telescoape, inclusiv în cel mai mare telescop de 6 metri. Aberațiile sferice și cromatice sunt eliminate în aceste telescoape, dar fasciculele paralele care se propagă chiar și la unghiuri mici față de axa optică nu se intersectează la un punct după reflexie și produc imagini în afara axei foarte distorsionate. Prin urmare, câmpul vizual potrivit pentru lucru se dovedește a fi foarte mic, de ordinul a câteva zeci de minute de arc.

Obținerea unui fascicul de lumină aproape paralel folosind o oglindă sferică concavă.| Construcția imaginii unui punct creat de o oglindă sferică.

O oglindă parabolică oferă un fascicul de lumină mai direcțional. Această proprietate a oglinzilor stă la baza amenajării proiectoarelor și reflectoarelor (reflectoarelor) de diferite tipuri.

O oglindă parabolică din folie solidă concentrează căldura razelor solare la focar și încălzește iradiatorul. Pentru a elimina acest lucru, reflectivitatea oglinzii la razele de lumină este redusă prin folosirea de foi fin aspre (striate), vopsea specială, iar iradiatorul este protejat cu un capac cu o suprafață care reflectă bine razele. În oglinzile mari se folosesc compensatoare de temperatură pentru a elimina efectele nocive ale încălzirii structurii de susținere și a suprafeței reflectorizante de către razele solare.

Oglinzile parabolice sunt disponibile în sticlă și metal.

Schema optică a monocromatorului Litrov (spectrofotometru SF-16. | Schema optică a monocromatorului Walsh (dispozitive IR IKS-21 și IKS-22. | Schema optică a monocromatorului Walsh cu trei prisme interschimbabile (spectrofotometru IR UR-20).

Oglinzile parabolice sunt laborioase de fabricat și oferă o calitate ridicată a imaginii numai pe axa paraboloidului.

Oglinzile parabolice sunt folosite în toate telescoapele majore. La aceste telescoape au fost eliminate aberațiile sferice și cromatice; cu toate acestea, fasciculele paralele care se propagă chiar și la unghiuri mici față de axa optică nu se intersectează la un punct după reflexie și produc imagini în afara axei foarte distorsionate. Prin urmare, câmpul vizual potrivit pentru lucru se dovedește a fi foarte mic, de ordinul a câteva zeci de minute de arc.

Oglinda parabolica echivalenta are acelasi diametru ca

Ministerul Științei și Educației din Ucraina

Universitatea Tehnologică de Stat Cherkasy

Departamentul de Inginerie Radio

LUCRARE DE CURS

După disciplină: „Dispozitive cu microunde și antene”

Pe subiect: "Antene reflexe"

Verificat: Executat:

Rev. Danik.V.O. stud. al 4-lea an

gr. ZRT-33, FET

Sobolev A.V.

Cherkasy, 2007

Introducere

1. Acțiunea oglinzilor

2. Influența abaterilor de fază

5. Altele antene reflectoare

Lista literaturii folosite

Introducere

Antena acționează ca o legătură intermediară între un dispozitiv radio - un receptor sau emițător - și spațiul înconjurător, fiind un fel de convertor energie electromagnetică, transformatorul său. Antena de transmisie, alimentată de energia emițătorului radio, excită un câmp electromagnetic în spațiu care transportă semnalul. O parte nesemnificativă a energiei câmpului este captată de antena de recepție, care creează o f.e.m. la intrarea receptorului radio, suficientă pentru a reproduce semnalul.

Odată cu inventarea radioului, începe istoria tehnologiei antenei, care trece prin etapele sale odată cu dezvoltarea tehnologiei radio. Cu toate acestea, elementele care au radiat energie electromagnetică și au luat-o din spațiu erau deja cunoscute în experimentele lui Heinrich Hertz (1886–1888) înainte să apară însăși ideea de a folosi un câmp electromagnetic pentru transmiterea semnalului. Ulterior, celebrul nostru compatriot A. S. Popov a inventat prima antenă radio.

În urma primilor pași în ingineria radio, când se foloseau generatoarele de scântei și arc, undele lungi și medii, iar apoi undele scurte, au fost subordonate sarcinilor de comunicație radio. În acest timp - la mijlocul anilor treizeci - au apărut și s-au format toate tipurile principale de antene cu fir, sau „rețele radio”. Antenele cu unde lungi și medii sunt aproape întotdeauna mai mici ca dimensiune decât lungimea de undă. Dezvoltarea undelor scurte a însemnat un salt calitativ în tehnologia antenelor, deoarece a deschis posibilitatea reală de a construi antene cu mult mai lungi decât lungimea de undă și, prin urmare, cu o directivitate ridicată. Tendința spre o scurtare în continuare a valului de lucru este și mai pronunțată în perioada ulterioară, începând din anii antebelici. După cum știți, datorită generatoarelor cuantice optice apărute recent, oscilațiile electromagnetice coerente ale domeniului de lumină sunt acum disponibile pentru practică, ceea ce deschide posibilități complet noi în comunicarea radio.

1. Acțiunea oglinzilor

Reflectorul pentru antenă era aceeași antenă situată la o distanță de un sfert de undă și alimentată într-o cuadratură de conducere sau neconectată la sursă - o antenă „pasivă”. În acest din urmă caz, reflexia sa dovedit a fi incompletă: o antenă cu un reflector pasiv are o radiație din spate.

Între timp, este posibil să se reprezinte un reflector pasiv perfect sub forma unui plan conducător ideal situat în spatele antenei P (Fig. 1a). Dacă distanța H este aleasă astfel încât atunci când este reflectată în direcția normalului, unda să ajungă la P în fază cu radiație directă, atunci amplitudinea câmpului în această direcție este dublată. În cazul unui vibrator liniar paralel cu planul reflectorizant (Fig. 1b), acțiunea acestuia este echivalentă cu un vibrator antifază situat la o distanță de 2h și, prin urmare, pentru a dubla radiația de-a lungul normalului, trebuie luată

Aplicând în practică principiul considerat, nu se depune eforturi pentru creșterea maximă posibilă a unui reflector pasiv plat.

Este suficient (Fig. 1c) ca marginile acestei oglinzi a antenei să fie vizibile din P la un unghi de 2α 0 , în interiorul căruia toată sau aproape toată radiația inversă (270 ° > a > 90 °) a antenei P este concentrat.Atunci radiația de retur a antenei cu oglinda va fi puțin neglijabilă.

În viitor, atunci când studiem oglinzile antenei, vom presupune că toate dimensiunile sistemului - inclusiv distanța de alimentare de la oglindă - depășesc semnificativ lungimea de undă, astfel încât să se aplice regulile opticii geometrice.

Urmând traseul razelor reflectate dintr-o oglindă plată (Fig. 2a), este ușor de observat că lățimea unghiulară a fasciculului de raze incidente pe oglindă se păstrează în timpul reflexiei. În (Fig. 2b), pentru comparație, este prezentată o oglindă curbată, a cărei suprafață este aleasă special, astfel încât fasciculul de raze care diverge de la P să fie transformat într-unul paralel - cu o lățime unghiulară de 2a 0 = 0 °. O astfel de oglindă creează un câmp în fază în deschiderea sa plată, a cărui urmă este prezentată printr-o linie punctată în Fig.b. În funcție de natura antenei de iradiere, aceasta se află mai mult sau mai puțin aproape de câmpul în deschiderea suprafeței ideale a antenei.

oglinda parabolica. Să arătăm că profilul oglinzii prezentat în Fig. 3, care adună un fascicul divergent de raze într-unul paralel, este descris printr-o parabolă. Pe fig. 3 se realizează construcţiile necesare acestei concluzii. Originea coordonatelor este aliniată pentru comoditate cu avansul punctual al oglinzii R.

Profilul oglinzii ar putea fi găsit din condiția ca atunci când este reflectat de pe suprafața sa, legea lui Snell trebuie îndeplinită: unghiul de reflexie este egal cu unghiul de incidență. Aceasta ar duce la ecuația diferențială a curbei. Dar este mai ușor să setați egalitatea tuturor căilor optice de la origine la planul x = 0:

Privind grinda centrală, vedem asta

Luând în considerare și egalitățile

Arată ca

Pe fig. 4 au introdus următoarele denumiri: diametrul oglinzii parabolice D, adâncime dşi unghiul de deschidere 2α 0 ; oglinda din fig. 4a, pentru care se numește focalizare lungă, iar oglinda din fig. 4b este focalizată pe scurt, deoarece pentru aceasta

Introducând în (5.69) coordonatele muchiei oglinzii găsim următoarea relație relaționând dimensiunile sale liniare cu distanța focală:

După cum se poate observa din fig. 5

Având în vedere acest lucru, această expresie poate fi rescrisă ca

În tehnologia antenei, oglinzile sunt folosite sub forma unui paraboloid de revoluție (Fig. 5a), precum și sub forma unui cilindru parabolic (Fig. 5b). În primul caz, iradiatorul este o antenă punctiformă, iar în al doilea, o antenă liniară. În consecință, trebuie considerată ca o secțiune meridională a unui paraboloid de revoluție sau ca o secțiune a unui cilindru parabolic de către un plan la care avansul liniar este normal.

2. Influența abaterilor de fază

Așa cum sa făcut atunci când luăm în considerare lentilele, să clarificăm o serie de probleme legate de influența distorsiunilor de fază în deschiderea antenei. De obicei, în deschiderea oglinzii este permisă o abatere de fază Δφ= π/2.

Figura 6a arată modificarea traseului fasciculelor centrale și exterioare atunci când alimentarea oglinzii este deplasată de-a lungul axei focale. Diferența dintre fazele lor în deschidere este

de unde este decalajul admisibil

(Δ-deviația unui anumit punct al suprafeței oglinzii de-a lungul fasciculului unei surse punctuale), obținem următoarea expresie pentru toleranța liniară:

iar dacă Δφ = π/8 este permis, atunci

Cea mai mică abatere este permisă în centrul oglinzii oglinzii (a" = 0):

Deci, oglinda poate fi mai deformată de-a lungul marginilor fără deteriorarea semnificativă a proprietăților sale.

3. Orientarea acţiunii unei oglinzi parabolice

Câmpul de radiație creat de oglindă poate fi găsit, în principiu, cunoscând iradiatorul indus pe suprafața acesteia electricitate. În loc de un curent pe partea „iluminată”, se poate lua în considerare un câmp în planul deschiderii, care este înlocuit cu curenți de suprafață echivalenti electrici și magnetici sau o distribuție de surse precum elementul Huygens. Cu toate acestea, atât pentru determinarea curentului de pe suprafața oglinzii, cât și pentru găsirea câmpului în deschiderea sa, nu există altă metodă practică decât presupunerea că fiecare element al oglinzii acționează ca un element al planului, ceea ce, desigur, oferă doar un rezultat aproximativ. În acest caz, în special, difracția marginilor și curenții de pe partea „neluminată” a oglinzii nu sunt luate în considerare.

Conform regulii binecunoscute, densitatea curentului de suprafață a oglinzii este

unde Hs este câmpul magnetic de pe suprafața metalului.

Fiecare dintre elementele sale, așa cum sa menționat deja, este luat ca o secțiune a unui plan infinit și, în consecință, H s se găsește ca o tangentă dublată (în timpul reflexiei) la oglinda componentei câmpului magnetic al iraditorului H:

În funcție de caracteristica direcțională cunoscută a iradiatorului (de obicei se consideră că oglinda se află în zona sa îndepărtată), se calculează distribuția curentului pe întreaga oglindă. Atunci câmpul de radiație al oglinzii se găsește ca o suprapunere a câmpurilor tuturor elementelor radiante. Acest lucru se poate realiza fie prin integrarea directă a câmpurilor generate de curenții în oglindă în zona îndepărtată, fie prin utilizarea potențialului vectorial.

A doua modalitate de a determina direcția de acțiune a unei antene reflectoare, în care se începe de la câmpul în deschiderea sa, se numește „apertura”. Să se ia în considerare o oglindă sub forma unui paraboloid de revoluție, iar câmpul din deschidere a fost deja găsit din caracteristica cunoscută a iradiatorului. Alte acțiuni sunt explicate în Fig. 7, în care câmpul îndepărtat este descris în coordonate sferice ( r, υ, α), iar câmpul din deschidere - în coordonate sferice punctate ( r, 90°-ύ, α"). Punct de observare îndepărtat M ( r, υ, α) se află în planul α = 0, care este și planul desenului. Originea coordonatelor este în centrul deschiderii și, în consecință, în deschiderea υ "= 90 °,

Fie amplitudinea complexă a câmpului electric de radiație în punctul M ( r, υ , 0) creat de elementul de deschidere în vecinătatea punctului Р ( r„, 0, α”), există

unde q( r", α") este funcția de densitate a sursei luată cu amplitudinea necesară în deschidere. După cum se poate observa din fig. 7,

Luând în considerare acest lucru și integrând d E m în funcție de deschidere, avem următoarea expresie pentru câmpul electric al zonei îndepărtate a antenei în planul α = 0:

În timp ce integrarea peste α" conduce la o funcție Bessel de ordin zero, care are o reprezentare integrală

Presupunând sin υ 0 ≈ υ 0, avem

Formulele obținute se dovedesc a fi mai fiabile pentru oglinzile cu focalizare lungă, care sunt de obicei iradiate mai uniform decât oglinzile cu focalizare scurtă.

Contabilizarea caracteristicilor direcționale reale ale iradiatoarelor reale necesită operații matematice foarte greoaie, care nu sunt date. Să ne oprim doar asupra unora dintre rezultatele utilizate în mod obișnuit în calculul antenelor reflectoare.

O oglindă parabolică iradiată de un vibrator electric elementar echipat cu un contrareflector plat (Fig. 8) a fost studiată mai mult decât altele. Caracteristica de directivitate în planul meridional este apoi exprimată prin formula

Semnul plus este luat în cazul în care planul meridional trece prin vibratorul iradiant (planul E), iar semnul minus este luat în cazul planului meridional perpendicular pe vibrator (planul H).

Antena knd la care factorul de utilizare a deschiderii x este egal cu:

Graficul funcției x (R / f) arată că cel mai profitabil pentru acest tip avansul este raportul dintre raza oglinzii și distanța focală:

sub care

Existența optimului se explică astfel: atunci când iradiatorul este îndepărtat, câștigul antenei ar fi trebuit să crească ca urmare a unei creșteri a uniformității iradierii, totuși, în acest caz, unghiul la care oglinda este vizibilă. scade (Fig. 8a), astfel încât fracția de energie care trece dincolo de marginea ei crește, ceea ce reduce knd.

O oglindă cu focalizare scurtă (Fig. 8b) este iradiată aproape fără pierderi, dar neuniform. Se poate observa că utilizarea maximă corespunde unei stări în care amplitudinea câmpului de alimentare dipol la marginea oglinzii este de aproximativ 1/3 din maxim.

Figura 9a, b arată distribuția curentului în oglindă cu o alimentare dipol. Curentul indus pe o oglindă cu focalizare scurtă (Fig. 9b) este colectat la doi poli, a căror locație este ușor de determinat din Fig. 9c: se află la intersecțiile axei de alimentare cu suprafața paraboloidului.

Ca urmare a existenței polilor, o parte a oglinzii poartă un curent antifază, care reduce radiația în direcția axială. După cum se spune, oglinda are „zone dăunătoare” în acest caz. Cu toate acestea, chiar și în acele cazuri în care nu există zone dăunătoare, nu se poate ignora curbura specifică a liniilor de curgere ca urmare a neomogenității câmpului de iradiere.

4. Aplicarea oglinzilor parabolice în tehnologia antenei

Conexiunea unei oglinzi parabolice cu un flux se numește reflector sau antenă parabolică. Acest din urmă nume este mai precis, deoarece sunt folosite și oglinzi neparabolice, generând alte antene oglinzi. Au fost dezvoltate multe tipuri diferite de alimentare punctuală pentru oglinzi sub forma unui paraboloid de revoluție; unele dintre ele vor fi luate în considerare.

Un iradiator sub forma unui vibrator electric elementar cu un reflector plat - "dipol-reflex" - poate fi implementat în proiectarea prezentată în Fig. 10a. Dipolul este alimentat de o linie coaxială care trece de-a lungul axei de simetrie în spatele oglinzii și este conectat la acesta printr-o sticlă care asigură alimentarea cu energie simetrică. O jumătate a vibratorului este conectată la conductorul exterior al liniei, iar cealaltă jumătate este conectată la un cilindru metalic cu un sfert de undă construit ca continuarea acestuia, la care se potrivește conductorul interior al liniei. Diametrul contrareflectorului discului este de obicei de aproximativ 0,8 l. Centrul de fază al iradiatorului se află aproximativ în planul contrareflectorului.

Din punct de vedere structural, iradiatorul sub forma unui mic corn piramidal este mai simplu (Fig. 10b). Dimensiunile deschiderii cornului sunt alese astfel încât lățimea unghiulară a lobului principal al modelului de radiație să fie aproximativ aceeași în planurile E și H. Se poate observa că ghidul de undă care alimentează cornul distorsionează oarecum fracțiunea de radiație a oglinzii, „înlocuind” spațiul. În același timp, atunci când este iradiat cu un corn, polarizarea încrucișată este mică, deoarece câmpul de iradiere este mai uniform.

Spre deosebire de iradiatorul considerat „ghid de undă-corn”, iradiatoarele „ghid de undă-vibrator” (Fig. 10c) și „ghid de undă-slot” (Fig. 10d) sunt alimentate de ghiduri de undă care nu ascund spațiul.

Vibratoarele excitate de radiația ghidului de undă (Fig. 10c) sunt montate pe o placă metalică, care, fiind perpendiculară pe vectorul E, nu perturbă câmpul. Cu dimensiunile sistemului indicate în figură (cu primul vibrator ceva mai scurt și al doilea ceva mai lung de jumătate de undă), se asigură radiația unidirecțională către oglindă. Centrul de fază se află între vibratoare.

În practică, efectul iradierii neuniforme a oglinzii sau scurgerea energiei din iradiator dincolo de marginile acestuia este mai semnificativ decât este luat în considerare în calculul aproximativ, ale cărui rezultate au fost date. În plus, este necesar să se țină seama de abaterile de fază cauzate de inexactitățile în fabricarea oglinzilor. Prin urmare, de obicei nu este posibil să se atingă valoarea maximă de mai sus x=0,83. Cu abateri de fază admisibile, factorul de utilizare poate fi

Alimentarile pentru cilindri parabolici pot fi compuse din mai multe vibratoare cu semi-unda situate pe linia focala. Acestea, în special, pot fi vibratoare cu fante alimentate de un ghid de undă.

O oglindă parabolică poate fi folosită ca antenă într-un interval de frecvență foarte larg, care este limitat de jos de o scădere a dimensiunilor relative ale deschiderii și o creștere a efectelor de margine și de sus de dificultatea de a menține toleranțele de proiectare necesare . Prin urmare, banda de funcționare a antenei este determinată de condițiile de potrivire cu linia de transmisie. În acest caz, „reacția oglinzii” la iradiator este esențială. Să presupunem că fluxul a fost potrivit cu linia fără oglindă. Apoi, ca urmare a reflectării din oglindă, va apărea o undă inversă în linia de alimentare, adică va apărea o nepotrivire. Dacă iradiatorul este potrivit în prezența unei oglinzi la o frecvență fixă, atunci reacția oglinzii se va manifesta cu abateri de frecvență. Într-un număr de cazuri, sunt utilizate diferite metode pentru a elimina parțial reacția în oglindă. De exemplu, se face o gaură în partea sa din mijloc (Fig. 11a) sau se plasează acolo un disc metalic (Fig. 11b). Discul aflat la o distanță de aproximativ un sfert de undă de oglindă creează (ca antenă pasivă) un câmp de radiație care se află în antifază cu câmpul de compensat; intensitatea de radiație necesară a discului se realizează prin selectarea dimensiunii acestuia. Cu toate acestea, există formule aproximative pentru diametrul discului d și distanța sa de oglinda a (vezi Fig. 11), la care compensarea reacției oglinzii ar trebui să fie cea mai bună:

Pentru a elimina reacția oglinzii, iradiatorul poate fi scos și din zona de deschidere (Fig. 11c).

Prin deplasarea transversală a iradiatorului de la focar, fasciculul antenei parabolice este balansat. Acest lucru este prezentat schematic în Fig. 12. În general, procesul este însoțit de o expansiune a maximului principal și o creștere a radiației laterale, dar la unghiuri mici de balansare, cel indicat. efecte secundare mic.

Orez. 12 Fig. 13

De asemenea, menționăm că pentru a ușura greutatea și a reduce efectul vântului, oglinzile antenei sunt adesea realizate cu zăbrele, perforate etc. (Fig. 13). În acest caz, este necesar ca grătarul să conțină elemente metalice paralele cu vectorul E, iar distanța dintre ele să fie semnificativ mai mică de jumătate din lungimea de undă. O idee despre efectul unui spațiu între elementele unui grătar sau, de asemenea, o gaură într-o foaie, este dată de o analogie cu o secțiune scurtă a unui ghid de undă transcendental: radiația trece printr-o oglindă cu găuri, dar este atenuat semnificativ. De obicei, pentru a evalua acțiunea rețelei și a oglinzilor similare, se folosesc soluții ale problemelor de difracție pe sisteme periodice plane infinite.

5. Alte antene reflectoare

Dorința de a îmbunătăți antenele reflectoare parabolice, precum și de a le extinde funcțiile sau de a obține unele efecte speciale, a condus la crearea unui număr de antene reflectoare. tipuri diferite. Să luăm în considerare unele dintre ele.

O antenă corn-parabolică (Fig. 14a), care este formată dintr-o parte a suprafeței unui paraboloid de revoluție conectată la un corn piramidal, astfel încât centrul său de fază să fie în centrul oglinzii, ar trebui atribuită oglinzii. cele. În acest design, o „înlăturare completă a fluxului din câmpul de radiație al oglinzii și foarte puțină radiație din spate dincolo de marginile deschiderii. Antena corn-parabolică are un factor de utilizare a deschiderii de ordinul x = 0,65 ÷ 0.75. Aceasta este o antenă perfectă și relativ simplă „structural, dar oarecum voluminoasă: unghiul de deschidere al claxonului ar trebui să fie de 30 ÷ 45 °, ceea ce, cu dimensiunile de deschidere utilizate practic, duce la dimensiuni semnificative ale întregii antene.

Principalele avantaje ale antenei corn-parabolice sunt o gamă largă de frecvență de operare, în cadrul căreia este asigurat un grad foarte mare de potrivire cu linia de alimentare și un nivel extrem de scăzut de radiație laterală și din spate. Raza de operare a antenelor corn-parabolice este limitată de jos doar de dimensiuni secțiune transversală ghid de undă de alimentare, iar de sus - precizia oglinzii parabolice reflectorizante. În prezent sunt cunoscute, de exemplu, antene corn-parabolice utilizate în intervalul 3000 ÷ 11 000 MHz. Coeficientul de reflexie de la intrarea antenei nu depășește 1,5-2%.

Nivelul scăzut al lobilor posteriori ai antenelor corn-parabolice este o calitate foarte valoroasă în condițiile unei legături cu microunde, unde aceasta determină buna „acțiune de protecție” a antenei. De exemplu, cu un factor de putere de aproximativ 40 dB, nivelul lobilor din spate poate fi de aproximativ 70 dB. Trebuie subliniat faptul că antenele parabolice convenționale cu același câștig au lobi din spate de ordinul a 50 dB. Datorită nivelului scăzut al lobilor laterali și din spate, diafonia dintre două antene corn-parabolice adiacente este foarte mare.

Pe fig. 14b prezintă schematic o antenă parabolică segmentată în două opțiuni de putere.

Antena este formată din suprafața unui cilindru parabolic și a două plane apropiate. Iradiatorul poate fi capătul deschis al ghidului de undă sau un vibrator vertical conectat la o linie coaxială și echipat cu un contrareflector. Dacă vectorul electric este perpendicular pe planuri, între ele este excitată o undă TEM, iar dacă câmpul electric este paralel cu planele, unda H 01. Pentru ca câmpurile mai mari să fie în mod evident absente, distanța dintre planuri în primul caz nu trebuie să depășească l / 2, iar în al doilea - la. Figura 14c prezintă utilizarea unei antene segment-parabolice ca alimentare oglindă sub forma unui cilindru parabolic.

Antenele reflectoare sunt utilizate în construcția așa-numitelor sisteme de periscop. La poalele catargului se află o oglindă parabolică, a cărei radiație este îndreptată spre zenit și reflectată în direcția orizontală de o oglindă plată așezată pe catarg. Evident, un astfel de sistem poate fi folosit în loc de a plasa o oglindă parabolică pe vârful catargului, ceea ce necesită un traseu lung al ghidului de undă pentru a fi condus acolo.

Principiul focalizării își găsește aplicare și în construcția sistemelor de periscop. Deoarece, sub aspectul opticii geometrice, o astfel de oglindă are proprietatea de a concentra radiația într-unul dintre focare, atunci când există o sursă punctuală în celălalt, în practică, unul dintre focare este combinat cu centrul de fază al fluxului elipsoid. , iar un reemițător este plasat în zona celuilalt. Datorită focalizării, eficiența transmisiei de la emițător la reemițător este crescută (se reduce „transfuzia” de energie peste marginile reemițătorului), ceea ce duce la o creștere a câștigului sistemului periscop. Principiul focalizării poate fi implementat și în alt mod: „îngustarea” fluxului de energie în regiunea reemițătorului se realizează și cu un radiator parabolic atunci când iradiatorul primar este îndepărtat din focalizarea paraboloidului. O îmbunătățire suplimentară a sistemului de periscop poate fi obținută prin utilizarea unei oglinzi parabolice în locul unei oglinzi reradiante plate.

În legătură cu problema balansării fasciculului într-un unghi larg, rolul oglinzilor sferice crește. Suprafața sferică este într-o anumită parte apropiată de parabolică, astfel încât atunci când este iradiată de o sursă apropiată, se formează un fascicul reflectat relativ îngust. Figura 15a prezintă două locaţii ale alimentării în apropierea unei suprafeţe sferice; direcţiile fasciculului format sunt indicate prin săgeţi. Rotirea iradiatorului față de centrul sferei face ca fasciculul să se rotească cu același unghi, iar din cauza invariabilității condițiilor de reflexie (într-un anumit unghi de balansare), lățimea fasciculului practic nu se modifică. Cu toate acestea, utilizarea suprafeței oglinzii este scăzută.

Depinde de tipul de caracteristică direcțională a iradiatorului (a cărui distanță optimă este selectată de la suprafața oglinzii) și de unghiul de balansare.

Îmbunătățirea antenei sferice reflectorizante se realizează prin transformarea acesteia într-o antenă cu două oglinzi. Ca iradiator, se ia o oglindă de formă specială, iradiată de o sursă „punctivă” convențională, a cărei caracteristică de directivitate nu mai joacă acum un rol decisiv, deoarece forma oglinzii de iradiere este aleasă astfel încât un front de undă plat. se formează la reflexia din sferă. O antenă sferică cu două oglinzi este prezentată schematic în fig. 15b

Diverse sisteme de antene cu două oglinzi joacă în prezent un rol important. Folosind principiul unui telescop optic Cassegrain, o oglindă hiperbolică este plasată în fața unei oglinzi parabolice ca contrareflector (Fig. 16a). Centrul de fază al iradiatorului coincide cu focarul hiperbolei F și, ca urmare, razele reflectate de oglinda hiperbolică pot fi considerate ca provenind din „focalizarea virtuală” F „situată în spatele acesteia, care, după cum este clar, ar trebui să coincidă cu focalizarea oglinzii parabolice.Alimentarea (Fig. .15b) este de obicei un corn montat în oglinda principală.Dacă fluxul este mult mai mare decât lungimea de undă, atunci, conform regulilor opticii geometrice, puteți construi imagine într-o oglindă hiperbolică - o „alimentare virtuală”, care este prezentată în Fig.15b printr-o linie punctată; imaginea este redusă. Pentru a minimiza umbrirea spațiului de către oglinda hiperbolică, dimensiunile sistemului sunt alese aproximativ astfel că unghiul la care marginile iradiatorului sunt vizibile din focalizarea virtuală este apropiat de unghiul la care marginile oglinzii hiperbolice sunt vizibile din centrul oglinzii parabolice (această condiție ține cont de posibilitatea umbririi principalei oglindă de către iradiator), Fig.15c.

O antenă de tip Kaesegran cu două oglinzi are o serie de calități pozitive. Este convenabil în design și, în special, face posibilă plasarea echipamentului conectat direct în spatele oglinzii, evitând o linie lungă de transmisie. Oglinda este iradiată relativ uniform cu o scădere rapidă a intensității la margini, deoarece atunci când fasciculul este reflectat de oglinda hiperbolică iradiantă, intensitatea scade cu creșterea unghiului față de axa sistemului. Astfel, împrăștierea este concentrată în principal în semi-spațiul înainte; nivelul lobilor posteriori ai diagramei este scăzut. După cum sa menționat deja, această circumstanță poate fi importantă într-o serie de aplicații, de exemplu, în liniile de relee radio. O antenă de recepție cu lobi mici din spate poate fi „zgomot redus” ca urmare a sensibilității scăzute la radiația solului.

Mai sus, a fost luată în considerare doar una dintre antenele comune de tip Kaesegrain cu două oglinzi. Există diverse modificări ale unor astfel de antene. Rețineți, de exemplu, că în locul unui contrareflector hiperbolic, poate fi folosit unul plat.

Rezultat

Antenele reflectoare sunt antene în care fenomenul de reflexie speculară de la suprafețele metalice curbate (oglinzi) este utilizat pentru a focaliza energia electromagnetică de înaltă frecvență. Oglinda este mult mai mare decât lungimea de undă. Principalele modificări Antenele reflectoare sunt determinate de numărul de reflectoare: se cunosc antene cu unul, doi și trei reflectoare. Structural, antenele oglinzilor sunt realizate sub formă de metal sau suprafețe metalizate. diverse forme. Pentru a reduce masa oglinzilor și a reduce presiunea vântului (vântul) pe suprafața lor, oglinzile sunt adesea realizate nu dintr-un material solid, ci dintr-o rețea de fire sau plăci paralele, precum și din foi de metal perforate. Se folosesc următoarele tipuri de antene reflectoare: antene parabolice, antene Cassegrain, antene corn-parabolice, antene sferice, antene periscop, antene aplanatice în oglindă și altele.