Параболический нагреватель из спутниковой тарелки

Почему используют параболическую форму? Когда трехмерная парабола (то есть параболоид) направлена на солнце, весь свет, который падает на ее поверхность зеркально отражается в точку, известной как фокус. Если черный горшок для приготовления пищи находится в фокусе, он будет поглощать энергию света и становиться очень горячим. Спутниковая антенна является примером параболоида, из которого можно сделать плиту. Параболические солнечные плиты быстро нагреваются и используются как стандартная плита для жарки в небольшом количестве масла или кипячения воды и даже приготовления хлеба. Они могут также использоваться для выработки пара, энергии для двигателей стерлинга, расщепления воды для получения газа H2, и даже плазмы. В сегодняшнем мире легко увидеть, что эта форма успешна в использовании. Параболическая форма можно встретить в спутниковых антеннах, радио-башнях, и даже в солнечных плитах по всему миру. Достаточно просто сказать, что она работает, и также просто понять, как она работает.

sk_html_49fbe863[5]

Форма параболы. Эта схема показывает уникальные свойства параболы. Focus – Фокус

_______________________________________________

sk_html_m771ad0b5

Студент HSU прикрепляющий алюминий к тарелке. Как построить параболическую плиту Один из самых простых вариантов для параболической солнечной печи можно найти в тысячах задних дворов по всей территории Соединенных Штатов — спутниковые антенны, с большим С-диапазоном до малой цифровой тарелки. Что происходит с этими реликвиями, как только от них отказываются? Они большие и неуклюжие и их не так легко переработать. Строительство собственной солнечной печи является хорошим способом повторного использования этих параболическообразных приборов при одновременном сокращении отходов на свалках. Как только вы решили построить свою параболическую солнечную печь, важно найти антенну, которая будет вогнута насколько это возможно, чтобы иметь доступную точку фокуса для приготовления в ней. Затем измерьте вашу тарелку и найдите фокус. Если у вас спутниковая тарелка с приемником / антенна еще соединены, то это и есть местоположения фокуса антенны. Однако, если вы получаете тарелку без него, вам придется применить несколько простых вычислений. Используйте пример задачи ниже. Фокус также может быть найден путем прямого наблюдения, после чего у вас будет проведена линия антенны с отражающим материалом. Удерживайте кусок картона близко к центру тарелки, затем переместить его вверх и вниз по направлению к солнцу и обратно. Появится круг света в нижней части картона. Когда круг маленький, положение фокуса будет найдено. Самый популярный отражающий материал, используемый для тарелки, с зеркальной отделкой, анодированный алюминиевый лист. Его разрезают на узкие треугольные грани не шире десяти дюймов и заклепывают к тарелке. Поставщика листа металла можно попробывать найти в соответствующих компаниях в Интернете или в телефонной книге. Крепления могут быть найдены в хозяйственном магазине.

sk_html_75c9d15a

Студенты HSU используют ножницы Беверли для разрезания алюминиевых листов на треугольные грани.

________________________________________________

sk_html_5ae0f09f

Подставка горшка на тарелке из нержавеющей 6 — дюймовой стали, прикрепленна к куску трубы, проходящий через центр антенны. Штатив горшка, расположенный в фокус, может быть сделан с использованием 12 дюймового велосипедного обода, присоединенного кусками металлические трубки так, чтобы обод и горшок для приготовления можно было выровнять. Расположите решетку на кольце для поддержки горшка.

sk_html_m5ac3b529

Помните, пока вы занимаетесь строительством вашей плиты, НИКОГДА НЕ СМОТРИТЕ ПРИСТАЛЬНО непосредственно вовнутрь плиты после установки там вашего отражающего материала. Всегда носите УЛЬРОФИОЛЕТОВЫЕ ТЕМНЫЕ СОЛНЦЕЗАЩИТНЫЕ ОЧКИ, КОГДА РАБОТАЕТЕ С ПЛИТОЙ!

________________________________________________

Кастрюля на карданном подвесе, изготовленном из 12 дюймового велосипедного кольца, присоединенного к металлической трубе.

sk_html_6ded8390

Приготовленный за 30 мин коричневый рис на плите из параболической тарелки. Как рассчитать фокус Пример 1

Зеркало, имеющее форму параболоида вращения, будет использоваться для концентрирования солнечных лучей на фокусе, создавая источник тепла. Если зеркало 20 футов в поперечнике от краев и составляет 6 футов глубину, где будет сосредоточен источник тепла?

Решение:

Мы нарисуем параболу, используя для формирования тарелки на прямоугольной системе координат так, чтобы вершина параболы находилась в начале координат, а ее фокус располагался на оси у. Вид уравнения параболы Х = 4a y, ее фокус в точке (0, а). Пока точка (10, 6) является точкой графика, уравнение: 102 = 4 а (6) 100=24 а А = 100/24 ? 4.17 футов Источник тепла будет сконцентрирован на 4,17 футов от центр (вершина) антенны, в прямой линии по направлению к солнцу.

sk_html_m251312f6

Когда вы строите вашу собственную параболическую плиту, важно, чтобы поставить штатив с горшком на фокус. Просто измерив длину и глубину вашей параболической формы.

Пример 2

Спутниковая тарелка имеет форму трехмерной параболы. Сигналы, которые исходят от поверхности спутниковой антенны, и нашли свое отражение в единственная точке, где находится приемник. (Когда солнечный свет попадает на зеркальную поверхность тарелки, она будет отражать в ту же точку. Туда, где должно будут располагаться кастрюли для солнечной кулинарии). Если антенна 8 футов в поперечнике и 3 фута глубиной в его центре то, на какой позиции должен быть размещен приемник? Решение: Мы рисуем параболу, используемую для формирования тарелки, на прямоугольной системе координат так, что вершина параболы находится в начале координат, а ее фокус лежит на оси y. Форма уравнение параболы: Х2 = 4ay, и ее фокус в точке (0, а) Пока точка (4, 3) является точкой графика, уравнение: 4 2 = 4а (3) 16 = 12а а = 4/3 Приемник должен быть расположен в 1 футе от центра (вершины) антенны, вдоль прямой по направлению к солнцу.

sk_html_m34f93786

Использование системы прямоугольных координат позволяет сделать изображение и определить математически, где должен быть расположен фокус для максимального использования. Материал подготовлен на основе перевода части файла.

Деревянный шаблон для изготовления сферического параболического зеркала

Для AMSI солнечной плиты простой деревянный шаблон используется, как инструмент для обеспечения точной параболической формы зеркала. Четкость очень важна для получения малых фокусных солнечных пятен и высокой температуре приготовления пищи. Фокальная концентрация становится распространенной от неправильной формы зеркала и в конечном итоге энергия неравномерно распределяется в плите, поэтому она нагревается очень быстро, но не достигает более высоких температурах, чем, например 95 ° C.

shablon_html_3c342881

Для разработки параболы я рекомендую очень простой чертеж рабочего органа, который возможно запросто построить с любой параболической кривой: shablon_html_m719278e0 Использование прибора для чертежа

______________________________________________________________

Правый угол линейки, сделанный из дерева, можно использовать для многих целей. В верхней части на Т- образном устройстве может быть зафиксирован шнур с изменяемой длиной. Веревка должна быть изготовлена из неэластичного материала, как нейлон, который не растягивается, когда подвергается напряжению. К свободному концу шнурка привязывают колечко или шайбу. Если положить на стол или на нижнюю горизонтальную часть деревянную пластину, прижимаемой к краю стола так, чтобы вертикальная часть всегда находится под прямым углом к краю, в то время как инструмент может скользить вдоль края линии. Давайте возьмем деревянную пластину с прямым краем у основания и надавим Т-образным инструментом на край деревянной пластины, так что вертикальная часть обозначит оси параболы, проходящей через фокусную точку. Обозначим фокусную точку с помощью гвоздя или винта на расстояние от этой оси до базовой линии (краю бруска), равное фокусному расстоянию параболы, которую предстоит построить.

shablon_html_m4e324078Крючок шнурка с кольцом над винтом точки фокуса и положение веревки вдоль вертикального края вниз до базовой линии вокруг острия карандаша, которым будем потом рисовать параболу, и вверх вдоль того же края к вершине T – образного инструмента. Зафиксируем шнурок в верхней части инструмента так, чтобы он был жестко натянут. Теперь скользя инструментом направо и следуя карандашом по вертикальной поверхности линейки на Т-инструменте, сохраняя при этом напряжения шнурка для изображения параболы с фокусным расстоянием, равным расстоянию между точкой фокуса и начальной точкой, отмеченной карандашом. (см. фото ниже)

shablon_html_m38a6f15eshablon_html_75a64a6f

shablon_html_m423d19f0

В этом примере был выбрано фокусное расстояние равное 270 мм (это значение для плиты AMSI, SK14 и К14 плита EG-SOLAR). Другие измерения, обозначенные на бруске, нужны были для изображения кривой параболы, но дает позиции короткозамыкающему кольцу для плиты SK14 (but give the positions of the cage rings for the SK14 cooker) и тем самым доказывает, что данный инструмент работает идеально! Для того чтобы шнурок был виден, используется синяя шерстяная веревка и расположенное острие ручки показано красной булавкой. Чтобы нарисовать кривую, шерстяная веревка должна быть заменена чем-то вроде нерастяжимого нейлонового шнура (например, 0,5 мм, который используется для рыбалки). Это, может быть, интересно отметить, что шнурок на любом рисунке представляется как луч, идущий от Солнца параллельно к оси параболы, ударяется в зеркало параболы и отражается на точку фокуса! (Хорошо! Не так ли?) Таким способом можно изобразить параболу для любого фокусного расстояния и диаметра с помощью всего двух прямых кусков дерева, четырех маленьких гвоздей и кусочка жесткой веревки. Если вы предпочитаете использовать компьютер, чтобы получить координаты х и у и изобразить параболу через расчетные точки, вы можете использовать хорошие программы, которую можно найти здесь:

http://mscir.tripod.com/parabola/ Тем временем я узнал, что этот метод называется методом угольника для изображения параболы. Вы можете увидеть здесь хорошую визуализацию. Обратите внимание, что красные линии (F-P-B) в моделировании отображает шнурок на фотографии выше, и что сумма длин линий F-P и P-B постоянная. И математический фон: «парабола может быть определена как геометрическое место точек плоскости, равноудаленных от данной точки (фокуса) и данной прямой (директрисы).» Ссылки:

Формулы для конструкции параболы:

http://mathworld.wolfram.com/Parabola.html

Как работает инструмент изображения?

http://mathcentral.uregina.ca/QQ/database/QQ.09.96/wennberg1.html

или попробуйте переместить точки F и В на этом сайте с помощью мыши

http://www.xahlee.org/SpecialPlaneCurves_dir/ggb/parabola_tracing.html

Если вы вырезали два куска плоских деревянных платин, как показано ниже, и положили их крестообразно вместе, то деревянная модель готова. Она может использоваться как своего рода строительные леса и поддержка во время строительства сетки зеркала:

shablon_html_675e4fe2

________________________________

Деревянная модель плиты SK14 с измерениями слева позиции, где расположены кольца, отмечены маленькими черными треугольниками. Разрыв с той же шириной, как и толщиной пластины вырезается по оси параболы от основания до середины в один кусок и сверху до середины на вторую часть так, чтобы две части точно соответствовали друг другу и находились в устойчивом положении, как показано выше, без клея (смотрите раздел руководства строительства 2.2.2, Рисунок 3). Модель можно разобрать без каких-либо проблем для хранения. 2 кольца размещены на деревянной модели, диаметр является верным, если они подходят точно по размеру.shablon_html_m66ef24b7

shablon_html_662079d4Все кольца и рейки для соединения размещены на деревянной модели, не сварены вместе. Форма соединения реек идеальна, если они просто коснуться всех колец. Тогда они могут быть зафиксированы перед сваркой с помощью проволоки.

shablon_html_4837a4ee

Все соединения с помощью реек должны касаться центральной пластины с отверстием по центру на пересечении древесных пластин модели.

shablon_html_5c2b2c54

Наконец, после всего проверок, параболическая клетка сваривают прямо на деревянной модели для сохранения формы. Теперь, после создания точных размеров кольца, как описано в руководстве по строительству (раздел 2.3.3), они могут быть размещены на деревянной модели и соединительные рейки могут быть согнуты таким образом, чтобы они касались всех колец без напряжения перед их фиксацией с помощью проволоки и сварочной клетки. Даже если кольцо чуть больше или меньше клетки будет по — прежнему прекрасная парабола. Используйте модель с восемью, вместо четырех «крыльев», если клетка будет создана из бамбука, как параболическая корзина, и если арматура для бетона слишком дорога или не доступна.

Данная информация подготовлена на основе перевода англоязычной страницы.

Солнечная печь Parvati

Наш первый проект «Низкая стоимость солнечной печи». Для этого мы выбрали дымоход для печи доктора Стивена Э. Джонса. Пока наши эксперименты проводятся, мы выяснили, что укладка горшков работает лучше, чем их размещение бок о бок в дымоходе печи. Посмотреть эти результаты можно здесь. Таким образом, мы рассмотрели общий размер укладывающихся кастрюль для приготовления пищи диаметром до 6 дюймов и высотой 6 дюймов. Мы решили исправить данную конструкцию. Из чертежа мы остановились на точке стыка солнечного света, который отражается от края конуса (точка «х» на рисунке 1). Второй конус 900 был начат с этого уровня (ссылка для этого была взята из улучшения VITA, предложенного профессором Манном в (1981)). Длина секции конуса 900 была взята 6,25 дюйма. Основание было закрытым и сделано отражающим, так что любой солнечный свет, приходящий со стороны кастрюли, отражается обратно. Схема этого с отражением солнечного света показана на рис 2. Хорошо видна на графике концентрация солнечного света на кастрюлю. Данная печь полезна для автоматического приготовления пищи. Отражение солнечного света по отношению к положению Солнца за -60 минут до +60 минут показано на рисунке 3. Мы использовали давление плиты для приготовления пищи в сложенном положении с пластиковой крышкой. Открытый диаметр этой плиты составляет 24 дюйма. В основном это двухугловой дымоход плиты. Мы назвали его «Солнечная плита Парвати».

parvati_html_m2e09bc1c
Рисунок 1

parvati_html_m5eb6495b

Рисунок 2

rgp2

Рис. 3

Солнечная печь Парвати состоит из трех разделов. Отражающая часть выполнена из картона. Также может быть использована нержавеющая листовая сталь, тогда она будет более долговечна. Мы построили два типа: а) кругового типа б) двенадцатистороннего типа. Конструкция кругового типа приведена здесь, а двенадцатистороннего вида представлена на другой странице.

Конструкция Солнечной плиты Парвати: (круговой тип) Круговая солнечная плита Парвати состоит из трех секций. Часть С формирует верхнюю секцию. Часть B формирует нижнюю секцию, а часть А составляет основу плиты. Как вырезать эти три части из одного листа картона, алюминия или нержавеющей листовой стали, показанной на рис 4. Подробные измерения для 24-дюймовой плита представлены на рис 5. Этот коллектор может собирать тепловой энергии эквивалентно примерно 300 Вт. Может быть использовано больше энергии для плит, диаметром 30, 36, 48 или выше. Для этих размеров коллекторов умножаются заданные размеры на 1,25, 1,5 или 2 соответственно. Часть С имеет полукруглую форму. Внешний радиус составляет 24 дюйма, а внутренний радиус равен 16 дюймам. Объединяем две конца этого полукруга, чтобы сформировать верхнюю часть конуса. Часть B имеет внешний радиус 12 дюймов, в следующий круг радиусом 11,3 дюйма и третий круг имеет радиус 4,8 дюйма. Часть B составляет части круга в 255 градусов. Объединяем два конца этой секции для формирования средней части конуса. Часть B имеет пространство для ее соединения с частью С. Часть А является основой структуры. Она изготовлена из окружности радиусом 4 дюйма. Существует еще один круг внутри с тем же центром. Его радиус составляет 3,6 дюйма. Это пространство необходимо для присоединения базы к части Б. Конструкция показана на рис. 6 Советы по конструкции: Маленькие V-образные разрезы должны быть сделаны в пространстве для соединения в частях В и А. Затем согните эти V- образные разрезы внутри. Это позволит легко объединить части вместе как это показано на рис 6. Для того чтобы структура была крепкой и прочной, мы вставили оберточную бумагу на внешнюю поверхность плиты. После вставки бумаги мы убеждаемся, что конструкция стала жесткой и не нуждается в поддержке. _parvati_html_m6efa74e
___________________________________________________________________________

Рис. 4

parvati_html_mc90a2af

Рис. 5 Part C – часть С
Part A – часть А
Part B – часть В
in — дюйм

parvati_html_148c59fb

Рис. 6 Маленькие V – образные вырезы, сделанные в пространстве для скрепления частей, позволит легче скрепить все секции вместе.

image
Три секции, вырезанные из картона

parvati_html_1ea3296b
Соединение двух концов части С для формирования верхней секции конуса.

parvati_html_2aa12d6e

Соединение двух концов части В для формирования нижней части конуса

parvati_html_3eafe48a

Соединение всех частей для формирования рефлектора.

parvati_html_6401020b

Вставить алюминиевую фольгу или другой отражающий поверхность материал

parvati_html_528854d9
Готовый рефлектор

parvati_html_9595d19

Рефлектор, горшки для приготовления пищи, штатив и пластиковая крышка.

Использование солнечной плиты Парвати

Так как солнечной печь Парвати является модифицированной версией воронки плиты, она используется идентично. Мы взяли металлический стенд, чтобы расположить конический отражатель. Другой небольшой штатив используется для постановки горшков для приготовления пищи. Как уже говорилось ранее, мы используем три горшки уложенных вместе для приготовления пищи. Чтобы сохранить тепло используется пластиковое покрытие. Вместо прямого размещения пластиковой крышки используется небольшой металлический штатив и на него устанавливается пластиковый пакет. Это покрытие является достаточно большим, так что он не касается кухонных горшков. Расположение выбирается для фокусировки. Вместо того чтобы сфокусироваться на оси, мы создали простое расположение. На небольшой металлической пластине, прикрепленной к краю отражателя болтом с гайкой диаметром 1/4 дюйма и два дюйма длиной, фиксируется с помощью двух круглых шайб на двух концах. Когда плита правильно сфокусирована, тень верхней шайбы совпадает с шайбой на металлической пластине. Как показано на рисунке, фокусирование лучше регулировать положением таким образом, чтобы тень верхней шайбы была немного на запад, так что позаботитесь о слежение за Солнцем.

parvati_html_m71e33822

Фокусирование положения.

parvati_html_m56d0e852

Во время фокусировки тень от верхней шайбы регулируется по направлению на запад.

parvati_html_m39a469e9

Сложенные горшки для приготовления пищи.

parvati_html_5727fb21

Маленький штатив, расположенный на дне рефлектора.

_____________________________________________________________________

parvati_html_17421a7c[6]

Сложенные горшки помещаются на штатив.

parvati_html_m1fe158b9

Пластиковое покрытие для создания парникового эффекта

parvati_html_m3d12f301

Оставить для приготовления на 90 минут

Использование позиций сложенных горшков для приготовления пищи

Иногда бывает необходимо готовить сразу несколько блюд. Мы в Индии, как правило, готовим рис, карри, овощи и мясо — гриль. Мы успешно готовим в данной плите вареный рис, карри и овощи (картофель и цветную капусту). Время, затраченное на приготовление пищи, около 90 минут. Также может быть сделан хлебный пудинг. Готовя несколько блюд одновременно, мы размещаем рис в нижнюю кастрюлю, карри в средний горшок и овощи в верхний. Продукты питания, которым необходимо больше тепла и времени должны помещаться в средний горшок, там они приготовятся лучше.

Мы продаем солнечную печь Парвати диаметром 26 дюймов с изготовленным с вращающимся штативом из металла и анодированным отражателем. Цена внутри Индии 2500 рупий + 350 рупий за почтовые расходы в пределах Индии. Доступен полный размер. (Полный размер 24 сторонняя плита с диаметром 26 дюймов) Пожалуйста, присылайте ваши комментарии и вопросы. Контактная информация:
Г-жа Шобха Равиндра Пареши, D-13 Аранешвар парк, Сахакар Нагар, Парвати, Пуна Индия 411 009 (Mrs. Shobha Ravindra Pardeshi, D-13 Aranyeshwar Park, Sahakar Nagar, Parvati, Pune India Pin 411 009).

Емайл: Ravindra Pardeshi

Это перевод страницы с английского.

Готовьте хот-доги на солнце за считанные минуты

В этом разделе мы покажем вам, как сделать мощный солнечный концентратор, с помощью которого можно будет приготовить четыре или пять хот-догов за несколько минут.

hotdog_html_m1cf70d2a[4]

hotdog_html_m5d2aeecc[4]

hotdog_html_3eea2bbb[6]

Солнечная печь для хот-догов делается из тонкого пластикового зеркала (3мм толщиной [1/8 inch thick]), которое можно найти в магазинах, продающих изделия из пластика или стекла (увы, в некоторых магазинах придется сделать специальный заказ). Пластик сгибают в форме параболы так, чтобы солнечные лучи по всей площади пластика (0,74 квадратных метра [eight square foot]) фокусировались на тонкой линии посередине. Сосиски жарятся на вертеле, который находится в фокусе, время от времени их нужно переворачивать, чтобы не подгорели.

hotdog_html_m6abb3c3[4]

labeled_photo[4]

Support post – Подпорка

Mirror – Зеркало

Hole for food – Отверстие для еды

Crank – Рычаг

Mirror supports – Подпорки под зеркало

Screws — Шурупы

hotdog_html_m73da48d5[10]

Материалы

Для солнечной печи вам понадобятся:

  1. Два листа фанеры, 13 мм [1/2 inch] толщиной, 610 мм [2 feet] в ширину, 1220 мм [4 feet] в длину.
  2. Два деревянных бруска, (2х4) [2×4 lumber] 39 мм [1 ? inch] в толщину, 91мм [3 ? inch] в ширину, 2440 мм [8 feet] в длину.
  3. 16 шурупов длиной 52 мм [2 inches].
  4. Жесткий стальной прутик длиной 91,5 см [3 feet].
  5. 92 маленьких гвоздя (или деревянных колышка), примерно 2,5 см [about an inch] в длину.
  6. Пластиковое зеркало 3 мм [1/8 inch] в толщину, 610 мм [2 feet]в ширину, 1830 мм [6 feet] в длину (несмотря на то, длина 1680 мм [5 ? feet] подойдет лучше).
  7. Дрель и сверло, которое совпадает по диаметру с 92 гвоздями (колышками). Также понадобится сверло побольше (от 2,5 см [over 1 inch] в диаметре), чтобы сделать отверстие для еды.

Сборка

Положите листы фанеры друг на друга. С помощью рулетки и столярного угольника отметьте точки, где будут просверлены отверстия для подпорок под зеркало (92 маленьких гвоздя или колышка).

Отверстия нужно просверлить в обоих листах согласно этой таблице:  

Дюймы слева Дюймы снизу
0 22.16
2 18.94
4 16.00
6 13.34
8 10.96
10 8.86
12 7.04
14 5.50
16 4.24
18 3.26
20 2.56
24 2.00
28 2.56
30 3.26
32 4.24
34 5.50
36 7.04
38 8.86
40 10.96
42 13.34
44 16.00
46 18.94
48 22.16

Расположение отверстий

Второй ряд отверстий нужно просверлить над первым, на расстоянии толщины зеркала.

hotdog_html_m73da48d5[12]

Затем просверлите ряд отверстий над первым рядом, где то на 8мм [a third of an inch] выше первого. В первый ряд мы поместим по 23 маленьких гвоздя с каждой стороны, чтобы они держали зеркало. Во второй ряд мы также вставим по 23 гвоздя, которые в свою очередь будут фиксировать зеркало сверху. Точное расстояние между рядами не принципиально, но мы не хотим, чтобы они были слишком близко, иначе верхние гвозди будут упираться в зеркало вместо того, чтобы оставаться над зеркалом.

Затем просверлите восемь дырок, в которых будут шурупы, держащие деревянные бруски (2×4). Дырки должны быть на расстоянии 20мм (? inch) от края фанеры. На каждом из листов сверлим по паре дырок на расстоянии 39см [15 inches] и 33,8см [13 inches] от низа фанеры. В нижней части первого листа мы сверлим по паре дырок на расстоянии 26см [10 inches] и 31,2см [12 inches] от левого края, на втором листе на расстоянии 93,6см [36 inches] и 98,8см [38 inches] от левого края.

Фокус параболы находится на расстоянии 23,7см от низа и 62,4см от левого края. Просверлите там дырку того же диаметра, что и вертел, или чуть-чуть побольше. Эта дырка должна проходить через оба листа фанеры.

Прямо над одной из этих дырок просверлите большую дырку в одном из листов, так, чтобы та только касалась дырки для вертела. Эта большая дырка будет вмещать еду (сосиски или кебаб), поэтому должна быть минимум 26мм [an inch] в диаметре, но лучше будет 78 или 104мм [3 or 4 inches]. Вертел с едой будет вставляться в это отверстие и должен войти в дырку поменьше с другой стороны (фокус), чтобы быть точно на нужном месте.

Распилите 2×4 доски [2×4 lumber] на 4 части. Каждая из них должен быть в точности 61см [2 feet] в длину.

Используя длинные шурупы, прикрепите получившиеся бруски к фанере так, чтобы пары дырок на торцах были по центру брусков. В итоге должно получиться что-то, похожее на ножки маленького стола.

Прикрутите второй лист фанеры к брускам с другой стороны.

hotdog_html_m7042b126[4]

hotdog_html_m43cb5ccc[4]

На фотографии выше изображена задняя часть печи, где можно увидеть получившиеся распорки. Также заметьте, что оставшаяся часть 2×4 доски [2×4] используется как подставка (подробнее об этом далее).

Теперь вставьте 46 маленьких гвоздей в нижний ряд дырок.

Теперь поставьте зеркало на печь и осторожно проталкивайте вниз, на гвозди. После вставьте пару гвоздей в центральные дырки над зеркалом и продолжайте попарно вставлять гвозди с обеих сторон (на фотографии я использовал обитые хлопком деревянные колышки, потому что на фотографии их видно лучше, чем гвозди).

Наконец, нужно вкрутить несколько шурупов в оставшуюся длинную доску 2×4 так, чтобы шляпки шурупов выпирали на 26 или 52мм [inch or two]. Она послужит подставкой для печи, чтобы та была повернута к солнцу.

Вертел делается из 91,5-сантиметрового [3 foot] куска проволоки. Можно использовать, к примеру, вешалку, но такой тонкий вертел может провиснуть от нескольких сосисок. Чем толще и тверже проволока, тем лучше.

Чтобы было легче переворачивать еду, один из концов проволоки согните в рычаг, как показано на рисунке.

Готовим на солнце

Осторожно насадите на вертел сосиски. Постарайтесь сделать так, чтобы сосиски находились по центру вертела, так их можно будет вращать, и они не будут переворачиваться одной стороной.

Вставьте вертел в отверстие и проденьте в маленькую дырку с другой стороны печи.

Поставьте ближний конец вертела в маленькую дырку (в фокусе), которая находится внизу отверстия для еды.

Равняйте печь на солнце. Поверните печь так, чтобы она стояла параллельно своей тени. Солнце будет лишь слегка касаться листов фанеры, когда печь будет в правильном положении (это можно увидеть на большинстве фотографий на этой странице).

Теперь приподнимайте один из концов печи так, чтобы тень от вертела была точно над центральными гвоздями (по центру параболы). Как это выглядит можно увидеть на фото.

Приложите к задней части печи оставшуюся 2х4 доску и отметьте места, где нужно вкрутить шурупы, чтобы держать печь на нужном уровне. Вкрутите шурупы в доску так, чтобы шляпки выпирали на 26-52мм [inch or two], чтобы держать подпорку. Если хотите можно вкрутить шуруп повыше, и печь можно поставить под нужным углом просто двигая подпорку.

__________________________________________________________

hotdog_html_200b48af[4]

__________________________________________________________

Когда печь будет стоять правильно, солнце будет фокусироваться на сосисках, создавая яркие линии на них [making bright lines across it] (на этом этапе рекомендуем надеть солнечные очки). Все тени от гвоздей должны пересекаться в фокусе, там, где находится вертел.

Сосиски будут отражаться в зеркале, сильно увеличенные. Тень от них можно будет увидеть в зеркале позади самих сосисок, как на фото выше. На следующей фотографии можно посмотреть, как тени от гвоздей пересекаются в фокусе параболы.

hotdog_html_3eea2bbb[7]

hotdog_html_m12184ca2[4]

Сосиски начнут дымиться меньше, чем через минуту. Вертел нужно поворачивать раз в две минуты, чтобы они не подгорели (если только вы не любите подгоревшие хот-доги). Сосиски будут готовы примерно через 10 минут, а через двадцать обгорят дочерна.

__________________________________________________________

hotdog_html_71094589[4]

На фото выше необходимо заметить:

  1. Тени от гвоздей как бы встречаются в фокусе.
  2. Тень от сосисок отображается на увеличенном их отражении.
  3. Сосиски увеличиваются в ширину, но не в длину, потому что зеркало искривлено только в одном измерении.
  4. Несчастные сосиски покрылись корочкой (ой…).

Как это работает?

У параболы есть несколько интересных свойств, которые делают её идеальной для готовки хот-догов.

Солнце больше земли и находится очень далеко. Это означает, что солнечный свет, достигающий земли, идёт параллельными лучами.

Если бы у нас были тысячи крошечных зеркал, соединенных петлями в линию, и мы бы поставили все зеркала так, чтобы параллельные лучи отражались в одну точку, то зеркала выстроились бы в параболу.

hotdog_html_172ce441[4]

Математически парабола определяется как множество точек, которые находятся на одинаковом расстоянии от точки (называемой фокусом) и от прямой (называемой директрисой).

hotdog_html_1020be97[4]

Формула параболы, используемая для солнечной печи:

y = 0.035x?+2

Я выбрал эту формулу, чтобы парабола была глубоко вогнутой и вместилась в листы фанеры 610х1220мм [2 foot by 4 foot]. Нам удобно то, что фокус находится близко к зеркалу, потому что, когда солнце переместится, фокус не будет далеко перемещаться.

Когда фокус находится близко к зеркалу, это можно сравнить с ситуацией, когда точка опоры рычага находится близко к одному из концов. «Солнечный» конец нашего рычага может сильно двигаться, в то время как другой конец вообще почти не двигается. Это значит, что нам не нужно слишком часто поднимать или опускать печь вслед за солнцем.

Часть уравнения «+2» говорит, что нижняя точка параболы будет на 2 дюйма выше нижнего края фанеры. Это дало нам место для распорок и для того, чтобы просверлить дырки для гвоздей.

Нижняя точка параболы называется её вершиной. Вертекс всегда находится посередине между фокусом и директрисой. Расстояние от вершины до фокуса

1

__________________________________________________________

0.035

__________________________________________________________

4

или около 7 дюймов.

Один квадратный метр поверхности земли получает около 1000 Вт мощности от солнечного света. Наше зеркало собирает около ? солнечной энергии с квадратного метра. То есть, наша печь является эквивалентом 750-ваттной электрической плиты.

Оригинал статьи на английском находится здесь.

Создание больших параболоидных отражателей, используя плоские сегменты

На этой странице описывается простой алгоритм (загружаемый в виде таблицы Excel), который вычисляет размеры картонных секций, образующие в собранном виде параболическую антенну (параболоид). Конструкция позволяет свободно выбрать фокусное расстояние, диафрагму и общий размер. Антенна может быть использована для концентрации энергии в форме звука, чтобы создать очень чувствительный и направленный микрофон или (при покрытии металлического отражателя или изготовленного из листового металла) солнечной печи или коллектор для радиоволн.

Инструкция

Параболические отражатели (или параболоид) и зеркала используются в астрономических телескопах, автомобильных фарах и спутниковых антеннах. Параболоид имеет уникальное свойство — на оси параллельный пучок излучения будет отражаться от поверхности и сосредоточиваться в его фокусе (или, наоборот, точечный источник, расположенный в фокусе будет производить параллельный пучок для отражения). Эта возможность проиллюстрирована на рисунке ниже — параллельные лучи поступают слева, и доводится до фокуса к одной точке.

Рисунок 1 Фокусированное действие параболы

big_html_m1d958cfe

Приведенные выше примеры параболических отражателей все используют гладкую поверхность в качестве непосредственно отражателя, но параболическую поверхность можно приблизить, используя множество плоских поверхностей (маленькие плоские зеркала). При условии, что размер каждого отражателя остается небольшим, то ошибки не будут иметь важного значения для нескольких приложений — например, солнечный концентратор (или солнечная печь), звуковое зеркало или радио, принимаемое или передаваемое антенной. Размер каждого отдельного зеркала должен быть меньше, чем щит (микрофон, кастрюля или радиоантенна). В данной конструкции (кроме тех, которые в центре) индивидуальные зеркала представляют собой четырехугольники (или, точнее, трапеции, так как они имеют две параллельные стороны).

Материал для создания антенны является вопросом личного выбора — картон хорош для микрофона отражателя, а когда он покрыт алюминиевой фольгой, может быть изготовлен солнечный концентратор. Картонный параболоид диаметром метр или полтора метра легко может собрать достаточное количество инфракрасных лучей от солнца для приготовления колбасы (или вашей руки — будьте осторожны!). Большой картонный параболоид легко сделать с очень малым фокусным коэффициентном: f / 0,25 или меньше. Легкая фанера также может быть использована для создания более прочной антенны за счет активизации усилий в конструкции и дополнительного веса. Листовой металл (или металлическая сетка для радио-рефлектора) также может быть использован. Основной проблемой тяжелых конструкций является поддержка и управление ими, а также предотвращение их провисания и искажения (что будут влиять на их способность фокусироваться должным образом).

Принцип

Если вы хотите понять, как работает алгоритм, вам нужно посмотреть на математику (если вы не любите математику, то пропустите этот кусок и перейдите к разделу дизайна — вы просто должны принять конструкцию).

Начнем с рассмотрения параболы; это одномерный кривая, представляющая собой сечение параболоида — параболоид образуется вращением параболы вокруг своей оси. Уравнение параболы:

y = a.x?

где a – постоянная

Для параболы с фокусным расстоянием f: a = 1/(4f)

big_html_m7aac1d9d

Рисунок 2.  Парабола – фокусное расстояние =f.

Ось параболы совпадает с осью у и фокус находится в точке (0, f).

Если глубина отражателя равна фокусному расстоянию, то край зеркала и фокуса оба лежат в одной плоскости — это делает поиск фокус легким и любая вспомогательная структура для детектора может быть сделана плоским (как спицы в колесе). Отсюда следует, что в фокусе радиус апертуры составляет 2f и фокусное расстояния для этого механизма является f/0,25.

Теперь рассмотрим действующую антенну (показано ниже на частичном чертеже и секции). Секция напоминает гладкую кривую, показанную выше на рисунке 2, кроме того она состоит из коротких прямых линий. Отметим три особенности: во-первых, точки, которые соединены линиями, лежат на параболической кривой; во-вторых, точки равномерно распределены вдоль оси х (что означает, что длины параллельных сторон трапеции можно достаточно просто вычислить); в-третьих, расстояния между точками (измеряемое по параболе) увеличивается от центра.

Рисунок 3 Чертеж антенны и секция

big_html_3b7cc6a9

Если смотреть сверху, каждый сегмент включает в себя простой треугольник, верхний угол которого равен 360 °, деленное на общее число сегментов (рисунок 4). Умножая расстояние х на тангенс половины угла, получаем половину ширины треугольника по х от центра антенны. Этот простой расчет позволяет найти длины параллельных сторон четырехугольника.

__________________________________________________________________________

big_html_m66db203e

Рисунок 4. Вид сверху единичной секции.

Angle – угол

No of sections – нет разделов

Когда вогнутая форма сегмента является не простым треугольником, а более сложной формой; нам необходимо вычислить расстояние между параллельными сторонами, и это затем позволяет нам составить полный сегмент. Чтобы получить линейное расстояние, измеряемое по поверхности зеркала, рассмотрим две соседние точки на параболе:

Рисунок 5 Подсчет длины сегмента

big_html_m7d958851

Расстояние между двумя точками находится по формуле:

zn = (( xn+1 — xn )? + ( yn+1 — yn )?)?

Конструкция.

Сначала определите, сколько сегментов вы хотите использовать – на чертеже выше показано двенадцать — наличие большого количества разделов означает более высокую точность, но и больше работы. Разделите данный рисунок на 360 ° — получаем угол при вершине каждого раздела. Теперь получим тангенс половины этого угла (в данном примере угол 30 °, поэтому мы должны найти тангенс 15 °, который составляет 0,268). Во-вторых, выбираем размер приращения х — оно должно быть не больше, чем детектор помещают в фокусе — скажем, 2 дюйма для микрофона или 4 дюйма для гамбургера. Теперь выбираем фокусное расстояние — это расстояние от нижней части антенны до координационного центра. Рассчитать значение путем умножения f на четыре и получаем обратный результат. Например, если f составляет 8, то будет 1 / ( 4 х 8 ) = 1 / 32 = 0,03125

Затем постройте таблицу следующим образом:

Число рядов слева;

В следующей колонке расположим значение координат х (с каждой строкой значение увеличивается на приращения х, которое вы выбрали).

Рассчитайте соответствующие значения у и расположите его в следующей колонке, у = ах х ?.

В столбце y1: копия значение у из следующего ряда.

Для каждой строки: вычислить квадрат разности между y1 и у, прибавить его в квадрат значения приращения х. Z находится путем взятия квадратного корня из этой суммы.

В каждом ряду расчета Vd равна значению z для этой строки плюс все значения z в предыдущих рядах.

Расстояние ‘от центра’ составляет половину ширины секции на расстояние Vd от центра антенны — оно рассчитывается путем умножения значения х в следующей строке на уже найденный тангенс.

В процесс может повторяться столько строк, сколько хотели увеличить размер диафрагмы для данного фокусного расстояния.

Номер ряда

x

y

y1

z

Vd

От центра

1

0

0.00

0.50

4.03

4.03

1.07

2

4

0.50

2.00

4.27

8.30

2.14

3

8

2.00

4.50

4.72

13.02

3.22

4

12

4.50

8.00

5.32

18.34

4.29

5

16

8.00

12.50

6.02

24.36

5.36

6

20

12.50

18.00

6.80

31.16

6.43

7

24

18.00

24.50

7.63

38.79

7.50

8

28

24.50

32.00

8.50

47.29

8.57

9

32

32.00

40.50

9.39

56.68

9.65

10

36

40.50

50.00

10.31

66.99

10.72

11

40

50.00

Приращение x

4

f (фокусное расстояние)

8

секции

12

Я создал таблицу Excel, чтобы произвести все расчеты — скачать здесь. Если вы используете ее, Вы должны выбрать количество секций, фокусное расстояние и приращение х, чтобы получить конструкцию.

Перевод фраз из скачиваемового файла:

row number — номер ряда

row number — номер ряда

from centre — от центра

x increment — приращение по оси x

f (focal length) — фокусное расстояние

sections — разделы (возможно переводится, как секции, сегменты)

Исполнение.

Использование двух последних столбцов в таблице — выделить линию на карту с расстояниями, данными под обозначением Vd. Теперь измерьте перпендикулярные линии, чья длина приведена в последнем столбце. Вырежьте сегмент (а затем повторите еще 11 раз — Фу!). Делайте отметки по перпендикулярным линиям. Теперь, когда края соединены с помощью клейкой ленты или другого подобного материала, сегменты автоматически согнутся в нужный параболоид.

Рисунок 6. Выделение сегмента.

This distance is taken from the last column, row 1 – Это расстояние взято из последней колонки, первый ряд

Last column, row 2 – последняя колонка второго ряда

This distance is Vd from row 1 of the table – Это расстояние Vd из первого ряда

And this is from row 2 (and so on) – а данное – из второго ряда (и так далее)

big_html_m324958d7

Чтобы сделать антенну более тугой, необходимо добавить картонное кольцо, которое я прикрепляю к краю антенны при помощи расплавленного горячего клея. Удачи вам. Я буду принимать во внимание сообщения от тех, кто имеет какие-либо успехи в изготовлении подобных устройств.

ПРИМЕЧАНИЯ

Будьте внимательны при разметке конструкции — используйте острый карандаш, а также убедитесь, что перпендикулярные линии точно находятся под прямыми углами. Если вы выполнили все небрежно, то края сегментов не будут должным образом соответствовать.

Разработка алгоритма основана на идее Алекса Макихерна и Пола Буна, опубликованной в разделе Ученые — любители журнала «Ученый американец», где-то в 1970-х. Статья была несколько неполноценной, поскольку существовал целый ряд ошибок (математические и редакторские) и некоторые ненужные приблизительные цифры, я исправил.

По словам Грегори Кункеля, оригинальная статья была опубликована в декабре 1973, а исправления были опубликованы в следующем феврале. Смотрите метод Грегори, который вплотную основывается на статье в «Ученом американце». На его странице также есть несколько фотографий готовой антенны.

Я встретил и другого метод — простая технология изготовления параболоидных концентраторов — это математический анализ и, вместо того чтобы использовать плоские части с прямыми границами, используется сплошная кривая, куда присоединяються отдельные сегменты.

Страница подготовлена на основе англоязычного материала.

Формирование параболической антенны с картонными сегментами

Хотя здесь описывается концентратор не солнечного света, а звуковых волн, все равно задействовал этот материал, так как увидел в нем интересные моменты.

Ученый американец – ученый- любитель (это название журнала Scientific American- The Amateur Scientist)

Декабрь 1973 стр. 126

(коррекция статьи в феврале 1974)

Это конструкция для большого картонного параболического отражателя, который может быть использован для фокусировки звука на микрофон. Метод был представлен в журнале «Ученый Американец»» Алекс Макихерн и Пол Бун. Я построил версию программы в 1995 году и монтировали ее на основе моего собственного дизайна.

antena_html_2da99230

antena_html_m5b419a66

Первоначально единицы были в дюймах, но они могут быть переведены в любую другую единицу.

 

Радиус

 

R=

27    
 

Номер секции

  N= 12    
 

Фокус

  f= 12    
      a= 0.0208    
 

Основа треугольника

  B= 17.37    

ряд

Х

Y Y1 Z Vd D
1

3

0.19

0.75

3.05

3.05

0.01

2

6

0.75

1.69

3.14

6.20

0.05

3

9

1.69

3.00

3.27

9.27

0.12

4

12

3.00

4.69

3.44

12.91

0.24

5

15

4.69

6.75

3.64

16.55

0.41

6

18

6.75

9.19

3.87

20.42

0.63

7

21

9.19

12.00

4.11

24.53

0.92

8

24

12.00

15.19

4.38

28.91

1.28

9

27

15.19

18.75

4.66

33.56

1.72

10

30

18.75

       

antena_html_mae6d36c

Этапы создания одной части параболоида. (54 дюймов в ширину с фокусным расстоянием 12 дюймов)

1. Нарисуйте равнобедренный треугольник с высотой 33,56 дюйма, а основанием 17,37 дюйма

2. Чтобы определить, насколько подрезать каждую сторону треугольника (пунктирные линии выше) и сделать линию подравнивания через следующие точки от каждого края:

на 3,05 дюйма вниз от вершины участка точки 0,01 дюйма от каждого края

на 6,02 дюйма вниз от вершины участка точки 0,05 см от каждого края

на 9,47 дюйма вниз от вершины участка точки 0,12 см от каждого края и т.д.

3. Продолжайте, пока не достигнете строки 9

4. Соедините эти нанесенные точки с прямым краем

5. Вырежьте часть по линии подравнивания и основания.

6. Используя первую часть в качестве шаблона, начертите еще 11 разделов и вырежьте их.

7. Построить параболоид можно путем склеивания краев секторов. Я использовал горячий клей.

Парабола

html_mad7a80b

Таблица для определения расчетов, показанных выше, которые я запрограммировал, прежде чем построил антенну. Ниже перевод текста из таблицы.

Формирование параболоида с картонными сегментами

Ученый американец – ученый- любитель

Декабрь 1973 стр. 126

(коррекция статьи в феврале 1974)

Ниже оригинал этих 4 строк текста:antena_html_m644fda0c

Разрешение (резкость) I = 3

Радиус R = 27

Количество разделов N = 12

Фокус f = 12

a = 0.0208

Основание треугольника B = 17.37

Ряд

X

Y

Y1

Z

Vd

D

1

3

0,19

0,75

3,05

3,05

0,01

2

6

0,75

1,69

3,14

6,20

0,05

3

9

1,69

3,00

3,27

9,47

0,12

4

12

3,00

4,69

3,44

12,91

0,24

5

15

4,69

6,75

3,64

16,55

0,41

6

18

6,75

9,19

3,87

20,42

0,63

7

21

9,19

12,00

4,11

24,53

0,92

8

24

12,00

15,19

4,38

28,91

1,28

9

27

15,19

18,75

4,66

33,56

1,72

10

30

18,75

     

Диаграмма на крепление, которое, наконец, я построил:

html_6f3372c9

Big Ear Base — Основание большой дуги

Support ring – Опорное кольцо

One of three — Один из трех

Hinge – шарнир

Out of plane – вне плоскости

1 box = 2 inches — 1 клетка = 2 дюймам

Scale = 1:8 — Масштаб = 1:8

Сноски:

Параболоиды. Как построить. Основа — картон, 1973 декабрь, стр. 122

Параболоиды. Как построить. Основа — стекловолокно, 1974 ноябрь, стр. 126

Страница подготовлена на основе англоязычного материала.

Простая технология изготовление параболоидных концентраторов

Солнечная энергия (Solar Energy), том 22, стр. 463-465. Этот документ был ранее представлен на Национальной конвенции Солнечной энергии, которая состоялась в университете Джадавпур в Калькутте, в ноябре 1976 года.

М. Сринивасан, Л.В. Кулкарни и К.С. Пасурати

Отдел нейтронной физики, исследовательский атомный центр, Тромбее, Бомбей 500 085, Индия

(Получен 13 апреля 1978 года, пересмотр принят 16 ноября 1978)

Введение

Параболоидные концентраторы способны увеличивать высоту температур различных поглотителей и рабочих жидкостей. Максимально достижимые на практике коэффициент концентрации и температура зависят от размера диафрагмы (площадь перехвата солнечной радиации), отражательной способности и точности поверхности контура, а также степени, к которой приближается концентратор в истинной параболоидной геометрии. Параболоидные концентраторы используются для различных применений: от приготовления пищи [1] и передвижение насоса, управляемого горячим воздухом для подъема воды [2] до выработки энергии для космического корабля [3] посредством управляемого парортутного электрического генератора. В последнее время преимущества различных типов соединения концентраторов [4] без визуализации, которые собирают не только прямые лучи радиации, но и часть рассеянных элементов, описанных в литературе.

Считается, что параболоидные тарелочные отражатели требуют относительно сложных методов изготовления ротационной вытяжки, формовка пластика или «нажим штампа» [5]. Практический и изящный способ изготовления простого и сложного параболоидного концентратора, начиная с плоского листа материала, описанного ниже.

Алюминизированный майлар (Aluminized Mylar, в словаре есть также перевод в виде значений искусственная пленка, пластмасса), который, как известно, очень хорошо отражает материал, в настоящее время широко доступен. Он наклеивается на подходящую поверхность, такую как картон, папье-маше, оловянное или оцинкованное железо или же тонкие листы алюминия, он может быть изготовлен для недорогих солнечных концентраторов.

Принцип изготовления

На рисунках 1 и 2 показан принцип построения параболоида, начиная от плоского листа материала. На рисунке 1 представлен график параболы Y = X 2 /4 f , представляющий вертикальное сечение через параболоид с фокусным расстоянием F см. Если параболоид разделен симметрично по длине на восемь радиальных направлений и расплющен, то он будет выглядеть, как восемь лепестков цветка, как на рис. 2. Незатененная часть на рисунке 2 представляет собой часть отражателя, а затененная — это та часть плоскости листа, которая должна быть вырезана и удалена. Круг окружности 2?R на плоскости листа будет занимать меньше окружности равной 2?X в параболоиде после изготовления. Таким образом, основное внимание при строительстве должно быть уделено вычислению длины дуги из материала, которая должна быть вырезана, а именно (2?R-2?X) в зависимости от R. Заметим, что радиальное расстояние R между истинной и любой другой точкой P на плоскости листа становится длина дуги контура параболы между истинной и той же точкой Р на поверхности параболоида.

Чтобы получить выражение для R в период X, используется следующая процедура:

dR — элемент параболической дуги, а dX и dY – соответствующие элементы по оси х и у (см. рис. 1).

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

Так как:

simple_html_m6ce7a934[4]

Подставляем

simple_html_1a0a4b7[4]

Заменяем

simple_html_m62fe6c82[4]

simple_html_m1d90537b[4]

Объединяем

simple_html_m7e156c67[4]

С X2/4f2 = (Y / ф) <1 для мелких параболоидов, члены более высокого порядка можно пренебречь в биномиальном разложение для [1 + (X2/4f2)] 1/2 и у нас есть

simple_html_710ff989[4]

Соотношение справедливо только для мелких параболоидов. Для глубоких параболоидов члены более высокого порядка не могут быть упущены. Используется результат стандартного интеграла, а именно:

simple_html_m6a4d380d[4]

Общее уравнение для R может быть показано, что дает

simple_html_m1f8f4aa6[4]

Общая длина материала, который должен быть вырезан при каждом значении R, то есть круговая усадка дает W = (2?R-2?X) = 2? (RX). Хотя для мелких параболоидов:

simple_html_m4ef3ec4b[4]

Получаем

simple_html_m6ede69b6[4]

На практике это усадка распространяется на 2N равных линейных отрезков, N — число лепестков. Длина отрезка, который должен быть вырезан, измеряется перпендикулярно к радиальным векторам с обеих сторон на расстоянии R от начала координат, и имеет вид (для мелких параболоидов)

simple_html_6b16de18[4]

Принцип изготовления параболоида

Рисунок 1 Сечение через параболоид.

simple_html_2a990a21[4]

Рисунок 2 Сплюснутый параболоид

Cut out portions – вырезанные части

Radius – радиус

simple_html_58bfc298[4]

Рисунок 3 Шаблон для изготовления

Uncut portions retained – невырезанные части сохраняются

For alignment with radial vector – выравнивание с радиальным вектором

simple_html_m750dcfb8[4]

Затененная область, которая представляет собой часть, вырезанную по обе стороны от радиального вектора, показана на рисунке 3.

Метод, установленный для глубоких параболоидов, идентичен за исключением того, что R должен быть оценен для каждого значения X, используя точные отношения. Тогда dW рассчитывается исходя из

simple_html_m2494371c[4]

Информация о прототипе параболоидного концентратора, изготовленного в Тромбае.

С помощью технологии, описанной выше, прототип параболоидного концентратора 1 м в диаметре был изготовлен толщиной в 1 мм производственного листа алюминия. Алюминизированный майлар аккуратно был вставлен первым на плоский лист (вырезанная окружность до ~ 12o мм в диаметре). Обратите внимание, что он не должен быть круговым. Можно было бы также сделать параболоид с использованием прямоугольного листа, используя принцип, описанный в этой статье, используя клей Favicol, чтобы избежать наличия складок и воздушных карманов. Уравнение для параболы Y = X2/115см, с фокусным расстоянием 28,8 см.

Был подготовлен картонный шаблон, схожий с рис. 3, соответствующий вышеуказанной параболе. Вырезанная часть (заштрихована на рис. 3) была отмечена на алюминиевом листе с помощью кисти и краски по обе стороны от 16 симметрично расположенных радиальных векторов. После обрезания ненужной окрашенной части, поднимаем 16 лепестков и фиксируем их в положении с их краями, соприкасающимися друг с другом посредством удобного расположения таких проволочных зажимов, заклепок, винтов или гаек.

Эта необрезанная часть в центре играла важную роль, обеспечивая механическую жесткость изготовленного параболоида. Получившийся параболоид оказался самонесущей и структурно весьма жесткий. Рисунок 4 показывает изображение прототипа параболоида, созданного в Тромбае. С осторожностью и умеренным давлением возможно сделать верхнюю часть параболоида более круглой и менее полигональной по форме. Максимальная ширина каждого лепестка составляла 20 см. Сделаны механические измерения.

Тестирования лазерного луча.

Размер фокальной области параболоида измерялся при помощи портативного гелио-неонового лазера. Используется лазер мощностью 10 МВт с диаметром луча 2,5 мм, с длинной волны 630 нм (красная область). Параболоид был установлен горизонтально на такой каркас, который может вращаться вокруг центральной оси. Кладется лист миллиметровой бумаги на подложку картона вдоль центральной вертикальной плоскости в фокальной области параболоида. Создается лазерный луч для того, чтобы освещение падало вертикально вниз на отражатель из-за расположения зеркала. Параболоид вращался, освещались крайние точки на графике, и отмечалось отраженное лазерное место.

Рисунок 4. Прототип параболоида, изготовленный в Тромбае.

simple_html_5fff36c4[4]

Произошел резкий горизонтальный сдвиг на 10 см в отраженном месте, когда пучок падающего лазерного луча перешел от одного лепестка к следующему. Форма данного лепестка также была индивидуально рассмотрена, разброс или сдвиг отраженного лазерного пятна не наблюдался. Таким образом, было установлено, что фокальная область составляла ~ 10 см в диаметре и фокусное расстояние (длина) 22 + 5 см от дна. Это меньше, чем ожидаемое значение в 28,5 см, так как нижняя часть необрезанной части плоская.

Эксперимент по подогреву воды.

Производительность концентратора оценивалась путем нагрева воды/ измерений во время кипения. Наполненная 0,8 л воды стеклянная колба с затемненным дном, созданным при помощи черной эмали, помещенной в фокальной области. А-образная деревянная конструкция была использована для настройки концентратора.

0,8 литра воды кипятят в течение 15 мин. Это соответствует ~ 300 Вт поглощенной солнечной энергии. Предоставленное КПД ~ 35% (на основе 1 кВт/м2 перехваченного излучения). Эффективность находилась в зависимости от природы поглощающего сосуда, его формы, размера и степени почернения. В некоторых случаях наличие с внешней стороны ограждение чистого стекла вокруг абсорбирующей емкости значительно увеличилась эффективность.

Сводка и выводы

Измерения производительности параболоидного концентратора, построенного из алюминированного майлара, вставленного на основу листа при использовании технологии изготовления, описанной в этой статье, подтвердили адекватность для различных приложений. Данный метод может быть легко расширен для соединения параболических концентраторов (КТК), а также других, неизображенных двухосевых коллекторов. Если аналитическое выражение между R и X оказывается громоздким, аналоговый метод прямого измерения R при помощи ряда или иным способом, который может быть принят после изображения желаемой параболы или составной кривой до полного размера на полу или на деревянной доске.

Ссылки:

1. М. Л. Гай, T.Д. Бансал & Б. Н. Кауль Дизайн отражателя типа солнечной плиты, 12А, 165, (1953)

2. Е. А. Фарбер, Солнечная энергетика образование Proc. ISES 1973 года.

3. К.Х. Кастель & E. С. Коваалчик, Развитие статуса солнечного алюминиевого концентратора. Космические энергосистемы, стр. 821, Академик Пресс, Нью-Йорк 1966 год.

4. Р. Уинстон, Солнечный концентратор оригинальной конструкции, солнечная энергия (Solar Energy) 16,89, (1974)

5. VITA Отчет № 10, Оценка солнечных печей (подготовлено по контракту с Министерством торговли США, офис технического обслуживания) 1975.

Документ подготовлен на основе англоязычного материала.

Обработка поверхности алюминия и его сплавов

В настоящее время в мире потребляется более семи миллионов тонн алюминия в год, и большее количество многочисленных продуктов, которые изготовлены из этого металла, получают определенный способ обработки поверхности.

Хотя алюминий естественно окисляется на поверхности слоем толщиной примерно в 10 микрон, который служит для предотвращения дальнейшего окисления, эта защищающая поверхность легко разрушается, и хотя она опять регенерируется, оно малоэффективно в агрессивной среде. В то же время это окисленная поверхность является хорошей базой для нанесения другого покрытия.

Кроме того, необходимо учитывать, что естественный окисел алюминия не имеет сопротивления против коррозийного воздействия различных сред, которые генерируются в промышленных центрах или морских прибрежных районах. Поэтому были созданы различные процессы для улучшения поверхностей деталей, изготовленных из алюминия и его сплавов, самыми используемыми из которых являются:

  • полировка или шлифовка

  • химическое или электрохимическое окисление

  • эмалирование или покрытие лакокраской

По мере необходимости приобретаются качества:

  • Более хорошая сопротивляемость коррозии

  • Большая сопротивляемость неблагоприятным обстоятельствам

  • Улучшение эстетического аспекта и светоотражающей способности металла. Для этих целей используют различные приемы обработки поверхности, о которых мы расскажем в продолжение его основных техник.

Химическая полировка

Этим способом обработки можно устранить видимые дефекты поверхности изделия, не придавая поверхности сильной отражающей способности, как можно этого достичь мы посмотрим дальше, вместе с электрохимической шлифовкой.

Химическая полировка состоит в погружении деталей в емкость с соответствующим составом, чтобы его действие устранило имеющиеся неровности, а поверхность приобрела лучший контур.

Наиболее часто используемые растворы для этого процесса — произведенные и зарегистрированные под маркой шведской компании ALUPOL, чей состав следующий:

Фосфорная кислота плотностью 1,7 кг/литр, концентрация 53%, серная кислота плотностью 1,84 кг/литр, концентрация 41,6 %, азотная кислота (nitrico fumante): концентрация 4,5 %, нитрат меди: концентрация 0,5 %.

Детали для обработки предварительно обезжириваются трихлорэтиленом и затем погружаются в алкалиновый раствор.

Раствор подготавливается, как указано выше, при поддержании температуры 100 градусов, и детали держатся в растворе от 1 до 4 минут. Затем детали достают и промываю сначала в горячей воде и затем в холодной воде в большом объеме.

Британский продукт, похожий на продукт ALUPOL — PHOSBRITE 159, и существует еще много продуктов, сходных по характеристикам, с различными зарегистрированными названиями для химической полировки алюминия.

Электрохимическая шлифовка

В данном процессе устранение неровностей для выравнивая контура поверхности достигается путем анодного распада указанных неровностей.

Один из самых используемых методов — называемый BRYTAL, состоит в погружении предварительно обезжиренных и осторожно промытых деталей в раствор температурой 80 градусов, состоящий из 15% карбоната натрия и 5 % тринатрий фосфата.

При погружении деталей в раствор, производится первоначальное воздействие в течение 20 или 30 секунд, что удаляет естественный слой окисла алюминия, и затем пропускается разряд в 24 вольта между катодом, который в данном случае из нержавеющей стали 18/8 и деталью, и анодом, которым является деталь.

Таким образом создается поляризация, и ток падает с 4 до 2 А/дм2 поверхности обрабатываемой детали.

Анод остается покрытым окисленным слоем, который растворяется электролитом примерно на такой же скорости, как и создается, и его толщина при этом не растет.

Просушив, детали можно расценить как тонкий окисленный слой, который имеет недостаточно сильную защитную способность, причина, по которой иногда нужно проводить последующее анодирование.

Несмотря на это этим процессом можно добиться только большей светоотражающей поверхности, что делается в параболических щитах фар , то есть в поверхностях, защищенных против износа.

Также как химическая полировка, так и электрохимическая шлифовка, имеют целью только улучшить эстетический аспект поверхностей, но не подходят для защиты, этого можно достигнуть путем определенных процессов, так называемых «химического окисления» и «анодного» окисления», о чем мы расскажем далее

Химическое окисление

Защита деталей из алюминия и его сплавов путем химического окисления, хотя толщина пленки, которая может осаждаться, не превышает 2 микрон, имеет важные результаты, и экономически выгодно для многих способов применения.

Прежде всего непременный процесс в случае необходимости покрыть краской, либо лаком детали, так как без предварительного окисления не будет уверенности, что эти покрытия будут иметь достаточно сцепления.

Улучшает сопротивление против коррозии, повышает сопротивляемость от изнашивания, что улучшает эстетический уровень поверхности, которые большее время сохраняют свой металлический блеск.

Одна из самых используемых систем для химического окисления деталей из алюминия и его сплавов представлены ниже:

  • обезжиривание трихлорэтиленом и далее промывание сначала горячей, затем холодной водой в обильном количестве.

  • Заем детали опускаются в раствор, состоящий из 10 литров воды, к которой добавляется 500 граммов карбоната натрия и 150 грамм хромата натрия.

Раствор должен иметь температуру от 90 до 95 градусов, и детали должны оставаться в нем около 15 минут, после чего их моют сначала горячей, потом холодной водой.

Пленка, которая образуется на поверхности при данной обработке, состоит из оксидов алюминия и хрома и придает стойкий сероватый цвет, эта пленка создает прекрасную основу для нанесения лака и краски, и придает заметную сопротивляемость от коррозии и износа.

Анодное окисление

Этот процесс, обычно называемый анодированием, позволяет создать защитную пленку до 30 микрон толщиной, и дает максимальную защиту от коррозии и износа поверхности деталей из алюминия и его сплавов.

Пленка может иметь различные цвета, и быть электрически изоляционной, также этот процесс применяется для изготовления электрических конденсаторов.

Самая широко используемая система включает следующее:

  • осторожное обезжиривание и промывка, как в случае с химическим окислением

  • использование раствора, состоящего из простой смеси серной кислоты с концентрацией кислоты 20%, и мощности тока 1, 2 против 1,8 А/дм2 поверхности при напряжении от 10 до 20 Вольт

Температура раствора должна быть по возможности 20 градусов, и длительность процесса может быть от 30 до 60 минут.

Увеличение температуры раствора способствует образованию порошкообразного налета или не очень твердой поверхности.

По завершении процесса детали осторожно промываются в холодной воде. В случае, если требуется придать цвет, промытые детали опускают в окрашивающий раствор, который может быть перманганатом калия и ацетатом кобальта, которые придают зеленоватый синий оттенок соответственно, и температура каждого раствора поддерживается на уровне 70 градусов.

Для получения осадка более сильной плотности, как требуют детали, которые должны быть устойчивы к износу, важно изготовить систему, которая позволит поддерживать температуру раствора низкой: если необходима толщина в 100 микрон, температура должна быть 0 градусов.

Эти пленки большой толщины и большой твердости придают деталям свойство значительной сопротивляемости износу со значительными результатами.

Последняя фаза процесса — так называемое «запечатывание» (sellado): состоит в погружении анодированных деталей в чистую воду при температуре 100 градусов. Этим приобретается гидратация окисленной пленки, для эффекта увеличения размеров молекул для достижения пористости или запечатывания (Sellado).

Очень важна чистота используемой воды, в ней не должно быть минералов или солей, которые могут чувствительно изменить результаты анодирования.

Длительность запечатывания (sellado) составляет 30 минут при постоянной температуре воды в 100 градусов.

В случае, если деталям надо придать сопротивляемость морской коррозии, в горячую воду для запечатывания (sellado) добавляется бихромат калия в расчете от 20 до 50 грамм на литр.

Эта страница, а также «Параболические отражатели, изготовленные посредством надувания», подготовлена на основе PDF файла на английском и испанском языках (там 2 документа было объединено в один). Кому нужен оригинал, разместил его в архиве (для уменьшения веса конвертировал в формат изображений). В архиве весь оригинальный файл, 2 части, качать дополнительно из смежной темы не нужно.

Параболические отражатели, изготовленные надуванием

R. N. Bracewell, K. M. Price

Стэнфордский университет, факультет электротехники, Стэнфорд, штат Калифорния, США

Выдержка: «Параболоиды диаметром более 1 м изготовляются из плоских листов посредством надувания, без использования формы или шаблона. Полученные свойства подходят для использования изделия в качестве СВЧ-антенны и, в большинстве случаев, для высококонцентрированной фокусировки солнечной энергии. Описанный процесс пригоден для изготовления отражателей по одному или по два за один раз (при выборе специальных фокусных расстояний и диаметров), но также может быть приспособлен для массового производства».

Введение

Параболические отражатели диаметром в несколько метров имеют множество назначений и могут служить в качестве антенн радиорелейной связи, солнечных концентраторов, зеркал для прожекторов в астрономических телескопах. Изготовление зеркал для телескопа является очень затратным из-за требований к точности поверхности до долей световой волны. Но даже в тех случаях, когда допустимое отклонение доходит до 1 мм, как при производстве антенн сантиметрового диапазона, стоимость изготовления велика. Так, конечные затраты составят сумму на порядок выше, чем стоимость материалов. Причина этого кроется в способе производства. Часть технологий основываются на изготовлении стальных шаблонов и пресс-форм для вакуумной отливки или прессования (листовой металл), графитовых форм (для моллирования) или форм из гипса или другого мягкого материала (стекловолокно). Исходная стоимость формы значительна и поэтому должна быть распространена на большое количество произведенных отражателей. Недостатком дорогостоящей формы также является неизменность фокусного расстояния, что впоследствии не позволит адаптироваться под производство изделий с другими параметрами. Стоимость шаблонов ниже, чем у форм, их использовали для изготовления СВЧ-антенн из листового металла.

Если требуется всего один или два отражателя диаметром до 5 м, из одинаковых сферических сегментов производятся составные параболоиды. В особых случаях допускается малозатратная по своей природе обработка сплошной металлической заготовки. Несмотря на это, при необходимости изготовления нескольких отражателей с особыми размерами, не существует действительно экономного способа. В некоторых сферах, таких как солнечная энергетика, соображения экономичности являются одними из первостепенных.

Исходя из этого, мы рассмотрели метод бесшаблонного скрепления и надувания для отражателей из листового металла. Прежде всего, мы опишем способ изготовления, затем конструктивные параметры и представим отчет о проделанных нами испытаниях.

Основной способ изготовления

На Рис. 1 мы видим два листа металла M, сжатых между двумя стальными кольцами R. Жидкость поступает между пластинами через клапан V, разделяя листы. Давление между листами превосходит предел упругости, и начинается пластическая деформация, надувая конструкцию, как воздушный шар. По достижению необходимой выпуклости клапан перекрывается, и давление сбрасывается. Эта процедура является более простой, чем надувание секторных пресс-форм [1], надувание мембран с примененными к ним затвердевающими веществами [2], или надувание мембраны, придающей форму эпоксидной смоле, в которую может быть добавлен отвердитель [3].

Конструктивные параметры

На первый взгляд может показаться, что для пластической деформации прочного листового металла требуются довольно высокое давление. Однако фактически, свободно доступное и относительно безопасное давление, производимое автомобильным насосом, оказалось достаточным для выполнения задачи.

Пусть D – диаметр отражателя; F – фокусное расстояние; ? – краевой угол наклона, равный arctg(4F/D); ? – полуугол, стягиваемый в фокусе, равный arcsin{F/D[0,125 + 2(F/D)2]}; ? – глубина параболоида, равная F – D/(tg?). Вышеприведенные величины определяют форму параболы (Рис. 2). В данном примере мы рассматриваем отражатель диаметром 1,12 м. с фокусным расстоянием 1,12 м. В этом случае ? = 76, ? = 28 и ? = 7см.

Следующие величины таковы: t – толщина листового металла, p – давление жидкости, fy – предел пластического течения листового металла; L – осевая нагрузка; T1 – напряжение листового металла на единицу длины его краев. Давление p, воздействующее на круг с диаметром D, производит осевую нагрузку L, рассчитываемую по формуле:

L = (?/4)D2p. (1)

В состоянии равновесия, осевая нагрузка также равняется осевой составляющей T1sin?, воздействующей на периметр ?D, отсюда:

L = ?DT1cos?. (2)

Если предел пластического течения был достигнут, то

fy = T1/t. (3)

Соединив эти уравнения, мы обнаружим, что давление, необходимое для пластической деформации металла, равняется:

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

При использовании алюминия марки 1100-О, предел пластического течения которого равен 35 МПа, а толщина – 3 мм, необходимое давление p составляет 100 кПа (1,05 кг/см2). С другой стороны, при использовании 1,5-миллиметровой холоднокатаной листовой стали с пределом в 262 МПа, потребуется давление в 360 кПа (3,64 кг/см2). На основании этих расчетов, мы приступили к опытным испытаниям.

Рис. 1. Жидкость, впущенная под давлением через клапан V, надувает листовой металл M, зажатый между стяжными кольцами R.

Рис. 1. Жидкость, впущенная под давлением через клапан V, надувает листовой металл M, зажатый между стяжными кольцами R.

Рис. 2. Форма параболоида. Центр изгиба сферы, касающегося параболоида в вершине, находится в точке С.

Рис. 2. Форма параболоида. Центр изгиба сферы, касающегося параболоида в вершине, находится в точке С.

Производственные испытания

Два испытания будут рассмотрены детально. В первом использовалась пара стяжных колец диаметром 0,9 м. Кольца получены прокатыванием через ролики 12,7-миллиметровых прутьев квадратного профиля с последующим свариванием. Материалом послужил алюминий 6061-О толщиной в 2 мм. Кольца сдерживали 44 4,83-миллиметровых стальных винта повышенной прочности. Два листа были надуты до высоты в 5 см. Удобно использовать чрезмерное давление для ускорения процесса. Потребовалось также использование прокладочного клея для предотвращения протекания. Две получившиеся чаши оказались достаточно жесткими и без повреждений выдерживали человеческий вес. Таким образом, возможность изготовления отражателей с таким скромным набором оборудования, как пара стяжных колец, была подтверждена.

С целью подробного исследования метода как такового, была создана более продуманная конструкция в форме круглого стола диаметром 1,2 м, толщиной в 22,4 мм с 36-ю отверстиями для болтов под 19 мм болты и клапан. Было предусмотрено стяжное кольцо шириной 5 см, толщиной 1,9 см и внешним диаметром в 1,2 м. Новая установка позволяет избежать следствий податливости зажимов и вставки клапана в один из листов. Было изготовлено несколько удачных 1,12-метровых отражателей высотой в 7,5 см из алюминия марок 6061-О и 1100-О толщиной 2 мм и 3 мм соответственно.

Точность формы

В результате процесса была получена достаточно гладкая форма, которая при проверке показала среднеквадратическое отклонение от идеального параболоида в 0,5 мм. При длине волны в 30 мм, отклонение примерно в 3 мм является приемлемым, поэтому для СВЧ-антенны изделие подходит практически идеально. Некоторый астигматизм формы объясняется тем фактом, что предел пластического течения был выше в том направлении, в котором алюминиевый лист был прокатан в процессе производства, и в случае с закаленным сплавом этот эффект будет еще менее заметен. Края параболоида сгибаются в эллипс при нажатии, и по этой причине требуют наличия жесткого монтажного кольца у края или рядом с ним. Астигматизм легко удаляется после установки отражателя на крепление.

Нет причин думать, что пластическая деформация под постоянным давлением приведет к параболоидной форме. Фактически, именно сферическая форма является равновесной осесимметричной поверхностью для однородного изотропного материала в отсутствии жесткости при изгибе. Однако, не существует значительной разницы между сферой и параболоидом при нашем диапазоне форм, что может быть доказано сравнением параболы y2 = 4,48x с окружностью (x – 2,24) 2 + y2 = (2,24)2. Например, при y = 5,56 м, получаем x = 7,00 см для параболы и x = 7,12 см для окружности, с разницей всего 1,12 мм. Максимально правильная парабола будет еще более соответствовать окружности, со средним отклонением всего около 0,3 мм. Несмотря на то, что мы подвели точность формы к пределам в 0,3 мм, очевидно, что получение строгой формы методом скрепления и надувания – вопрос нескольких усовершенствований.

Рис. 3. Законченный отражатель (слева) и отражатель, почти готовый к освобождению от стяжного кольца (справа)

Рис. 3. Законченный отражатель (слева) и отражатель, почти готовый к освобождению от стяжного кольца (справа).

Оптические свойства

Отражатель радиусом 1,12 м из алюминия 1100-О толщиной 3 мм был покрыт хромированной пленкой «Scotchcal» толщиной 0,13 мм. На Рис. 3. можно увидеть весьма гладкую поверхность. Воздействие солнечного света выявило наибольший нагрев в фокусе диаметром 1 см, а полностью весь свет фокусируется на двухсантиметровый круг. Идеальная теоретическая область концентрации * для параболоида с отношением F/D = 0,9 составит 9000.

Вывод

Метод скрепления и надувания для изготовления отражателей показал себя как подходящий и экономичный метод производства. Достигаемые свойства непосредственно подходят для СВЧ-антенн и для применения в солнечной энергетике. Наивысшая возможная концентрация, необходимая для термофотоэлектрического преобразования [5-9] также может быть достигнута. Существует необходимость в дополнительных испытаниях в контролируемых условиях с более строгими размерами формы поверхности, с целью установления полного потенциала метода с высокой точностью. Для малого производства предлагается способ со стяжными кольцами, но для массового производства будет выгоден более удобный вариант со столом и одним кольцом. Такие приспособления, как кулачковый зажим, могут быть использованы вместо винтов, чтобы ускорить процесс. Для многосерийного производства можно предложить автоматический пресс со стяжным кольцом и резальную машину, вместе с использованием автоматического надувания и микропереключателя, останавливающего надувание при достижении нужной высоты.

Благодарности: Механическое изготовление описанного оснащения принадлежит Карлу Криспу. Денежные средства были предоставлены профессором Джоном Линвиллом, деканом факультета электротехники и профессором Уильямом Рейнольдсом, деканом факультета машиностроения Стэнфордского университета.

Сноски

* Область концентрации определяется как отношение площади апертуры (раскрыва) отражателя к площади приемника. При высокой концентрации, область концентрации может существенно отличаться от общепринятого отношения концентрации потока – отношения плотности потока в точке плоскости приемника к плотности потока в точке?? плоскости апертуры [4].

Ссылки (по ссылкам патенты, переведенные на русский язык)

1. U.S. Patent 3,184,210.

2. U.S. Patent 3,337,660.

3. U.S. Patent 3,251,908.

4. S. Zwerdling, Concentrator technology group report. Proc. of department of Energy Photovoltaic Concentrator Workshop, p. 126. Scottsdale, Arizona, 24-26 May 1977).

5. R. N. Bracewell, Thermophotovoltaic project. Report ER-283-SR, Electric Power Research Institute, 2, 17-1-17-3 (March 1976).

6. R. M. Swanson and R. N. Bracewell, Silicon photovoltaic cells in thermophotovoltaic conversion. Rep. ER-478. Electric Power Research Institute (Feb. 1977).

7. R. N. Bracewell and R. M. Swanson, Silicon photovoltaic cells in TPV conversion for isolated electric systems. Proc. IEE Electric Energy Conf. Canberra, pp. 52-55 (May 1978).

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

9. R. M. Swanson, A proposed thermophotovoltaic solar energy conversion system, Proc. IEEE 67, 466 (1979).

Эта страница, а также «Обработка поверхности алюминия и его сплавов», подготовлена на основе PDF файла на английском и испанском языках (там 2 документа было объединено в один). Кому нужен оригинал (может быть полезен для просмотра формул при анализе переведенного материала на отсутствие ошибок). Разместил его в архиве (для уменьшения веса конвертировал в формат изображений).

Как использовать энергию солнца, построив солнечный концентратор (использована спутниковая тарелка)

Солнечный отражатель сделать очень легко. Его прелесть в том, что вы можете собрать параллельные солнечные лучи в определенную точку. Использовать его можно для самых разных целей. Например, для приготовления пищи на солнце, пастеризации и даже для воздушной вентиляции (нет, это не опечатка). Дизайн, который я здесь представлю, дешевый и эффективный. Я выбрал алюминий как отражающую поверхность. Причина, по которой я не использую зеркала, состоит в том, что они очень хрупкие, и могут причинить вред здоровью владельца. К тому же они дорогие. В то время как листы алюминия дешевы и легкие в весе. Если беспокоиться об отражающей способности, то только алюминий в этом плане близок к стеклянным зеркалам. Поэтому можете не волноваться об отражающей способности.

Вам понадобятся следующие вещи для отражателя:

  • стекловолоконная спутниковая антенна
  • алюминиевый лист
  • клей
  • ножницы или острый нож
  • маркер
  • рулетка

Шаг первый: Купить параболическую спутниковую антенну

Посетите любой магазин, в котором можно её купить. Попросите дать вам тарелку диаметром 6 футов (или любого другого размера, какой пожелаете). Не покупайте передатчик, поскольку антенна вам нужна не для того чтобы смотреть телевизор. Это снизит её цену. Кстати, можете просто заглянуть на ближайшую свалку и купить старую тарелку, там она будет стоить гораздо дешевле. Убедитесь, что ваша антенна сделана из стекловолокна, поскольку этот материал легок в весе и прост в обращении. Такая антенна обойдётся вам примерно в $12.tarelka_html_208af49cе покупайте передатчик

tarelka_html_m32739572
tarelka_html_3eea2bbbШаг 2: Произведите расчеты
Теперь вам нужно произвести некоторые расчёты.
Измерьте диаметр параболической тарелки (сделайте это, даже если продавец сказал вам диаметр, вам нужно знать точное значение)
Рассчитайте длину окружности тарелки по формуле:
Длина окружности=3.14*(диаметр антенны)
Хотя это формула для круга, мы можем её использовать и для параболической тарелки, чтобы быстрее и проще делать расчёты.

Значение длины окружности, которое вы получить из этой формулы, будет равна длине листа, который нам понадобится.

Найдите радиус, поделив диаметр на два.

Помните, вам нужно купить лист шириной чуть более чем радиус параболической тарелки.

Итак, вы подсчитали две величины:

  1. Необходимую длину листа
  2. Необходимую ширину листа

Шаг третий: Купите алюминиевый лист и клей.

Купите алюминиевый лист и клей в хозяйственном магазине. Алюминий обычно продают рулонами. Когда кто-нибудь приходит купить фольгу, продавец спрашивает только необходимую длину. Вам нужно будет позаботиться и о ширине. Не покупайте лист, ширина которого меньше необходимой.

Выберете клей, которым можно приклеивать любые поверхности. Спросите у продавца, если не знаете, какой клей выбрать.

Шаг четвертый: Нарежьте алюминиевый лист

Теперь нам нужно разрезать лист на несколько треугольных кусков. Для этого нужно разделить лист на 6-8 одинаковых частей. Поделите «необходимую длину листа» на 6 или на 8. Отметьте точками равные интервалы (величину каждого подсчитайте).арежьте  Нарежьте листов перпендикулярно, чтобы получились прямоугольники.

tarelka_html_52e8f63
Aluminium Sheet — Алюминиевый лист
 
____________________________________________________
tarelka_html_9f7d2ca
 
Cut along the dotted red lines – Режьте по пунктирным красным линиямto get following rectangles – чтобы получились такие прямоугольники
_________________________________________________________

tarelka_html_6144d1c5

Mark the centers of the upper side of rectangle with a marker – отметьте середины верхних сторон прямоугольников маркером

Now cut along the dotted line that is joining lower vertices with a blue mark on the top – Теперь разрежьте по пунктирной линии, которая соединяет нижние вершины с синей точкой наверху

_____________________________________________________________________________

tarelka_html_m6c1c0c2f

Now you have got an isosceles and two right-angled triangles — Теперь у вас есть равнобедренный и два прямоугольных треугольника ______________________________________________________________
tarelka_html_m52b7492dNow start pasting the isosceles and right-triangular sheets as shown below – теперь начинайте укладывать равнобедренные и прямоугольные треугольники как показано нижеTop view of antenna – вид на антенну сверху________________________________________________________Когда закончите приклеивать треугольники по длине окружности, дайте клею высохнуть.Через несколько часов ваш отражатель будет готов ослепить кого (или что) угодно!

«Механизм» подставок для кастрюли, держащий её в фокусе

Чтобы сделать подставку вам понадобятся:

  • шест от антенны
  • распорка
  • стальная проволока
  • пустое использованное ведро из-под краски
  • цемент
  • песок
  • гайка и болт

Вtarelka_html_m3f4ff016ещи которые вам пригодятся:

tarelka_html_m1fd80c1b

Antenna pole — шест от антенны

Strut – Распорка

Paint bucket – Ведро из-под краски

Steel wire – Стальная проволока

tarelka_html_3eea2bbb[1]

Выберите шест с несколькими дырками. Приготовьте немного бетонного теста и налейте его в ведро. Теперь вставьте шест вертикально в раствор, дайте засохнуть.

Когда бетон затвердеет, прикрутите распорку к шесту (гайкой и болтом). Распорка должна быть с дырками на обоих концах.

Одну дырку используйте, чтобы прикрутить её к шесту, а на вторую повесьте проволоку.

Поправляйте кастрюлю, ослабляя и закручивая болт.

Кастрюлю можно повесить на проволоке, как показано ниже. tarelka_html_m222afb0e[1]аметьте, ЭЭпечь может использоваться для приготовления хот-догов. Убедитесь, что претворяя проект этой печи в жизнь, вы не коснётесь нагретой печи, так как это может вызвать ожоги.

tarelka_html_464c09d
Hang wire from this hole – проденьте проволоку через эту дырку.
Use this hole to bolt pole and strut together. This bolt can be loosened to adjust the strut. – Используйте эту дырку, чтобы прикрутить распорку к шесту. Этот болт можно расслабить, чтобы регулировать распорку.

tarelka_html_m2f95aa78

tarelka_html_mc684096tarelka_html_m34169b55
adjustable nut and bolt – cовместимые гайка и болт
strut – распорка
pole – шест
ptarelka_html_m2f95aa78[1]aint bucket – ведро из-под краски

Комментарии (перевод с англоязычного сайта)

Комментатор 2 уровня 3 года назад

Действительно ценная работа!

cgull 8 m 3 года назад

Отличная работа, пишите больше подобных статей и о том, что вы находите наиболее интересным. Хотел бы я, чтобы у меня получилось собрать такую штуковину, выглядит потрясно. Добавил в закладки на будущее. Отличная работа.

Sim Garner 3 года назад

Отличное руководство по конструкции солнечного отражателя. Я решил стать «зелёным», находить и помогать другим людям находить пути, чтобы снизить загрязнение от производства энергии. Я верю, что использование вертикальных ветряных турбин и солнечных панелей для домов является логичной альтернативой для среднестатистического жителя.

A Majeed2 года назад

Пожалуйста, мне нужна информация об отражающих стекловолоконных тарелках с химикатами, или, пожалуйста, скажите, где можно эти химикаты достать.

Спасибо

beckey 2 года назад

Извините, может быть я тупой, но в вашей статье не подводятся итоги и не сказано, где ставить посуду –посуда это котёл, или куда мы наливаем воду? Если так, куда мы должны повесить её и можем ли мы использовать больше чем одну посуду? Спасибо большое.

beckey 2 года назад

О, всё, я понял – посуда это котёл, другая страница мне тоже понравилась, спасибо

ftgfmom 2 года назад

Может я что-то пропустил, но как нам это использовать после того как сделали. понравилась статья

greathub Автор статьиДва года назад

2ftgfmom:

Поставьте параболическую тарелку так, чтобы солнечные лучи падали на неё перпендикулярно.

Повесьте котел так, чтобы он был в центре фокуса солнечных лучей, то есть, где все лучи встречаются.

Вы можете определить, где находится фокус, просто помахав рукой над тарелкой, он будет там, где больше всего тепла.

ftgfmom 2 года назад

Можно ли перевести эту энергию в дом? Уменьшаться счета за электричество. К тому же мы живем на берегу океана, поэтому если будет ураган, то скорее всего нас затронет. Было бы здорово использовать его для дома, чтобы у нас был какой-то источник энергии. К тому же, если мы захотим использовать что-то подобное, нужно ли нам получать разрешение энергетической компании? Пожалуйста, расскажите больше!

ftgfmom 2 года назад

Извините. Не понял сразу, что это научный проект. Иногда я бегу вперед своих мыслей, а когда они меня догоняют, то становится грустно. ? Отличная статья.

kobe24ukrpofm 2 года назад

Когда мне нужен проект, я его получаю. Я счастливчик.

frank 24 месяца назад

Вы не можете купить стекловолоконную спутниковую тарелку. Их делают из металла. И судя по безграмотным, нелитературным комментариям, я сомневаюсь, что большинство людей сможет это построить. Они думают, что эта штука будет снабжать энергией их дом! Она предназначена только для нагревания воды и приготовления пищи. Да, пар может создавать электричество, но это будет слишком сложно для здешних читателей.

Solar man 21 месяц назад

Отличный проект, чтобы заняться им с детьми, спасибо ?

Mechanical Engineer 10 месяцев назад

Друг мой… Антенна, которую вы показали овальной формы… Поэтому вы не можете измерить длину окружности как Пи*(Диаметр), у вас есть длинная ось и короткая ось… Как показано на картинке, фокус расположен не в центре, так что это не полная форма параболы, а смещенная.

greathub Автор статьи 10 месяцев назад

2Mechanical Engineer:

Я согласен с вами, то, что я дал – лишь приближение. Только некоторая часть антенны останется без алюминия… незначительная часть.

Страница является переводом англоязычного материала.