專利名稱：安裝設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于對(duì)一裝置進(jìn)行約束的同時(shí)使該裝置運(yùn)動(dòng)的設(shè)備。更具體地但不局限制地說，涉及一種在約束用于收集和集中整個(gè)電磁頻譜輻射通量的裝置的同時(shí)允許該裝置轉(zhuǎn)動(dòng)的設(shè)備。這里所述輻射通量是指日光通量(solar flux)，有2.2MW和超過2.2MW的熱能輸出功率。
對(duì)于那些無需直接暴露的拋物面反射器來說，在現(xiàn)有技術(shù)中，為了解決上述問題，使用固定的圓頂保護(hù)拋物面反射器，然而對(duì)于太陽能收集器來說，這種方法并不適用。這種太陽能收集器的鏡組件必須更強(qiáng)固，以阻止例如冰雹對(duì)其造成的傷害。
根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)方面，提供一種在約束用于接收和/或傳送輻射通量類型裝置的同時(shí)允許該接收和/或傳送輻射通量裝置轉(zhuǎn)動(dòng)的設(shè)備，所述設(shè)備包括一用于支承所述裝置的殼體；一用于將所述殼體約束在所需位置的約束裝置；一用于浮動(dòng)地支承所述殼體的支承裝置；其特征在于所述約束裝置和所述支承裝置允許所述殼體在所需位置能夠進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。
所述裝置可以包括下述裝置中的一種或多種I一發(fā)送/接收裝置；II一反射裝置；III一透鏡裝置；IV用于透鏡電磁輻射或化學(xué)生產(chǎn)的氣體或液體。
所述殼體可以是球形、回轉(zhuǎn)橢圓體、圓柱形或擬圓著面。
所述殼體可以是透明的。
所述殼體可以是中空的。
在所述殼體是中空的實(shí)施例中，所述殼體可以被加壓，從而利用下述裝置中的一種或幾種可以保持內(nèi)壓。
I一外部供氣源和壓力控制；II氣體釋放孔，當(dāng)所述內(nèi)壓超過外壓一定數(shù)量即超過某些閾值時(shí)，所述孔被打開；III存在于所述殼體內(nèi)的化合物，它能夠提供所希望的特殊壓力；IV位于所述殼體內(nèi)的氣體容器，當(dāng)內(nèi)壓低于一固定閾值時(shí)，所述氣體容器釋放氣體。
所述殼體可以被所述約束裝置側(cè)向和垂直地限制。
利用保存在所述殼體內(nèi)部的壓艙物，所述約束裝置垂直地限制所述殼體。
所述壓艙物可以是液體或特殊物質(zhì)。
當(dāng)所述壓艙物是液體時(shí)，所述液體還包括抑菌劑和/或抗霧劑。
當(dāng)所述壓艙物是特殊物質(zhì)時(shí)，所述特殊物質(zhì)可以是振動(dòng)共振流態(tài)層(vibrating resonance-fluidised bed)。
所述支承裝置可以是液體或特殊物質(zhì)。
所述支承裝置可以包括圍繞所述殼體下部的套環(huán)組件(collarassembly)，所述套環(huán)組件限制所述支承裝置的所述液體或特殊物質(zhì)。
所述套環(huán)組件可以包括一個(gè)或多個(gè)剛性或撓性結(jié)構(gòu)的圓環(huán)。
當(dāng)所述圓環(huán)是擾性結(jié)構(gòu)時(shí)，可以通過下述方式獲得圓環(huán)在使用時(shí)所需剛度(a)利用氣體膨脹到足夠壓力，從而抵御在給定環(huán)境下殼體產(chǎn)生的壓縮；或(b)最好充液，通過使所述圓環(huán)具有升高的壓頭，進(jìn)一步增加所述剛度。
最好為了降低所述殼體和所述套環(huán)組件之間的摩擦接觸力，使用低摩擦材料制造所述套環(huán)組件與所述殼體的接觸區(qū)域。另外通過所述接觸區(qū)域內(nèi)噴射流體或使強(qiáng)迫液體通過的滲透膜位于所述接觸區(qū)域內(nèi)，從而在所述殼體和所述套環(huán)組件之間提供一液膜。
當(dāng)噴射流體或使用強(qiáng)迫液體通過的滲透膜時(shí)，進(jìn)一步引導(dǎo)所述流體對(duì)所述殼體外表面進(jìn)行清潔。
最好進(jìn)一步增強(qiáng)所述套環(huán)組件以對(duì)抗橫向位移。利用楔形物阻止橫向位移。所述楔形物由剛性或半剛性材料制成。適合的半剛性材料是橡膠輪胎，多個(gè)所述輪胎圍繞所述套環(huán)組件。
在本發(fā)明那些包括所述套環(huán)組件的實(shí)施例中，所述套環(huán)組件包括容納在內(nèi)部的壓艙物，可以更容易地實(shí)現(xiàn)所述殼體的垂直方向的限制。
雖然不希望受上述內(nèi)容的局限，當(dāng)任何尺寸和形狀的浮動(dòng)體在封閉容器內(nèi)浮動(dòng)時(shí)，在通過網(wǎng)垂直元件(net vertical component)所施加的外部負(fù)載的影響下，可以控制該浮動(dòng)體的垂直穩(wěn)定性，所述封閉容器在鄰近浮動(dòng)體的位置即靠近液面或構(gòu)成支承介質(zhì)的特殊床(bed)的位置封閉。方法是選擇幾何形狀，使其接近指定浮動(dòng)體的封閉區(qū)域的浮動(dòng)體，從而重要的物理效果變得明顯，增加所希望的垂直穩(wěn)定性。下文將介紹選擇最佳幾何形狀的方法和效果。
當(dāng)在容器中的液體內(nèi)浮動(dòng)的物體經(jīng)受垂直方向力時(shí)，該物體從其平衡位置垂直地移動(dòng)一段距離，支承液體將反向移動(dòng)。位移大小隨著所施加力的大小發(fā)生變化，隨著浸沒體積的相對(duì)變化，浮動(dòng)體垂直位置的變化逐漸下降。效果體現(xiàn)在，與該物體被放置在更大的敞開的水域相比，施加一給定力，該物體的位置將經(jīng)歷較小的垂直位移。一個(gè)簡(jiǎn)單的示例就是海洋中的船，當(dāng)船升高時(shí)，海面并不顯著下降。
通過減少用于使指定浮動(dòng)體垂直位移的支承流體的體積，該效果被最大化。當(dāng)使封閉容器的周邊被放置的靠近浮動(dòng)體時(shí)，效果變得明顯。在所希望的移動(dòng)范圍內(nèi)，通過改變?cè)谕庵С辛黧w或特殊床的高度處浮動(dòng)體橫截面和圍繞該浮動(dòng)體的流體的橫截面比值，控制由外力引起的位移大小。
對(duì)上述方法進(jìn)行改進(jìn)，使之適應(yīng)本發(fā)明，通用方法是在整個(gè)所希望位移范圍內(nèi)分析作用在殼體上的公知大小的垂直負(fù)載的增量運(yùn)動(dòng)因素，并選擇所述約束裝置和所述支承裝置的幾何形狀，從而在所述殼體所希望的垂直位移范圍內(nèi)，獲得垂直位移和垂直力之間所希望的關(guān)系。
利用位于所述殼體內(nèi)或外的接收器組件收集所述輻射通量。
當(dāng)所述接收器組件位于所述殼體內(nèi)時(shí)，所述接收器組件是固定的或活動(dòng)的。
所述接收器組件可以被所述殼體支承。
所述接收器組件可以包括一用于所述輻射通量的集中器，所述輻射通量可以被聚焦在所述殼體外部、周面或內(nèi)部。
當(dāng)所述集中器被安裝在所述殼體內(nèi)時(shí)，所述集中器是一個(gè)被連接在所述殼體內(nèi)的被金屬噴鍍或普通的反射塑料表面。
當(dāng)所述殼體內(nèi)保存有壓艙物時(shí)，所述集中器上可以有孔，孔的大小足以允許所述壓艙物在所述設(shè)備運(yùn)動(dòng)時(shí)能夠通過該孔。
在本發(fā)明的那些所述裝置是反射裝置的實(shí)施例中，所述反射裝置可以包括一與反射器相關(guān)的薄膜反射鏡(具有充分變形以獲得所需焦距曲率的平面)。
可以利用下述方法預(yù)成型所述膜片的形狀。
I將熱或電磁輻射施加到所選擇的平面區(qū)域，以便在跨越膜片方向獲得不同的表面曲率；II對(duì)平面膜片進(jìn)行選擇性切割并在膜片上不同位置加工出切口之后，重新密封或重新焊接，獲得非線性曲面；III可以將彈性三角布插入膜片表面，以允許表面屬性和幾何形狀在作用在膜片上的不同壓力下發(fā)生變化；IV可以進(jìn)行收縮折疊(pinch-fold)，利用熱、膠或U形釘保持這些折疊，從而形成非歐幾里得表面。
所述反射器可以是下述類型中的一種。
(a)兩個(gè)周邊被結(jié)合在一起并被安裝在所述殼體的整個(gè)球面上的膜片組成的減壓風(fēng)室(reduced-pressure plenum)。前面的膜片被當(dāng)作鏡子，后面的膜片利用被附著在所述殼體內(nèi)表面上或所述殼體內(nèi)的其它一些適合連接點(diǎn)上的徑向伸張器被中央地連接；沿離開前面膜片的方向外所述后面膜片，導(dǎo)致在所獲得的風(fēng)室內(nèi)出現(xiàn)小的壓力下降，從而消除所述反射器上的起皺；可以使用外部連接，調(diào)整該減少壓力；可以將膜片安裝在被連接在所述殼體上的環(huán)上，從而降低了膜片上的應(yīng)力；(b)兩個(gè)被周邊連接在一起并被連接到所述殼體內(nèi)的膜片組成的增壓風(fēng)室(increased-pressure plenum)。前一個(gè)膜片相對(duì)于輻射頻率和任何形狀來說是透明的，后一個(gè)膜片被斜向裁斷并形成鏡子；通過一外部連接，所述風(fēng)室壓力可以被調(diào)整，或利用具有一定適合局部壓力的化學(xué)制品，維持風(fēng)室壓力。
(c)一種薄鏡膜片，其密封地將所述殼體分成兩個(gè)部分，通過使用氣體或產(chǎn)生適合部分壓力的化學(xué)制品，維持這兩個(gè)部分之間的壓力差；壓；壓力無需足以產(chǎn)生膜片曲率，僅用于阻止鏡出現(xiàn)起皺。
利用下述一些操縱方法，可以實(shí)現(xiàn)所述設(shè)備的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，所述方法包括(a)適用于下述內(nèi)容的高度/方位/時(shí)間方程式日光通量集中算法(用以確定所述集中器的朝向，從而將通量積聚在所述接收器組件上)I外部范圍；II絞車；III螺旋千斤頂；IV活動(dòng)杯(抽吸或強(qiáng)迫接觸)或壓痕墊(如果希望，它能夠或不能切向移動(dòng)到所述殼體的表面上)，如果希望，可以改變與所述殼體的接觸角。
V在所有轉(zhuǎn)動(dòng)角度范圍或局部角度范圍，與所述殼體接觸的槳或圓柱體，圍繞槳(paddle)或圓柱體的外表面具有不同的摩擦系數(shù)，從而利用槳或圓柱體的某些朝向所提供的摩擦力，禁止運(yùn)動(dòng)，但是在所述殼體轉(zhuǎn)動(dòng)期間，并不是槳或圓柱體的所有朝向都參與該運(yùn)動(dòng)；VI槳或圓柱體上某些在一個(gè)或多個(gè)方向能夠自由轉(zhuǎn)動(dòng)的表面上設(shè)置皮帶，從而降低對(duì)所述殼體的摩擦，槳或圓柱體也可以混合一個(gè)或多個(gè)由一個(gè)或多個(gè)輥?zhàn)咏M成的排列，對(duì)于槳或圓柱體的某些朝向，所述輥?zhàn)优c所述殼體接觸，從而形成一種降低所述殼體摩擦的裝置；槳或圓柱體杯安裝的與所述殼體接觸；VII摩擦驅(qū)動(dòng)器，其中一個(gè)或多個(gè)主體與所述殼體接觸并導(dǎo)致殼體運(yùn)動(dòng)，圍繞主體外表面的摩擦系數(shù)發(fā)生變化，用于改變作用在所述殼體和所述主體之間的力。
VIII一種通過所述殼體極軸的方位控制桿，其兩端分別與外驅(qū)動(dòng)器和支承裝置相連，利用外部控制，整個(gè)升角可以被改變，利用所述桿，可以使所述殼體圍繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。
IX一單端方位控制，其中通過圍繞一固定點(diǎn)或圓形接觸區(qū)域，所述殼體的運(yùn)動(dòng)被控制，從外部控制其位置；
X大圓弧跟蹤環(huán)或一組平行的跟蹤環(huán)，其被連接到所述殼體上的大圓弧環(huán)或一組平行環(huán)，并被能夠在所述套環(huán)組件內(nèi)自由運(yùn)動(dòng)的外部信源或所述殼體外部并鄰近該殼體的任何部位的外部信源機(jī)械地控制；XI在所述殼體內(nèi)的設(shè)備運(yùn)動(dòng)，該設(shè)備與所述殼體接觸并通過它在所述殼體內(nèi)的運(yùn)動(dòng)，向所述殼體施加力；XII所述殼體內(nèi)可以充滿磁性流體或磁性顆粒，利用線性電動(dòng)機(jī)或角形電動(dòng)機(jī)(angular motor)，根據(jù)與包含在殼體內(nèi)的所述顆粒的磁性相互作用，確定所述殼體的朝向；利用麥克斯韋效應(yīng)(感應(yīng)電流)或直接磁性作用，可以導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)；可以在包含除了流體自身粒子之外還包含溶解離子的內(nèi)部流體內(nèi)感應(yīng)電流，在一定的環(huán)境溫度下進(jìn)行的平衡反應(yīng)導(dǎo)致生成所述溶解離子。
(b)高度/方位/時(shí)間方程式日光通量集中算法，其適用于安裝在支承所述殼體的凹狀床上并被引導(dǎo)向所述殼體和所述套環(huán)組件之間接觸區(qū)域內(nèi)的所述殼體的壓力噴嘴；(c)高度/方位/時(shí)間方程式日光通量集中算法，適用于作用在所述殼體和所述套環(huán)組件之間接觸區(qū)域內(nèi)的所述殼體下表面上的可運(yùn)動(dòng)的牽引機(jī)陣列(tractor arrays)；(d)太空使用的反作用體(reaction mass)；(e)太空使用的頻射加熱加熱槳(radiothermal paddles)上述用于轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)的跟蹤方法要求確定一用于確定所述殼體朝向的算法，從而可以圍繞三個(gè)彼此垂直的笛卡兒坐標(biāo)軸增量轉(zhuǎn)動(dòng)。按照下述步驟進(jìn)行所述確定，在任何時(shí)間，所述殼體的朝向可以與所希望的朝向不同，當(dāng)執(zhí)行圍繞三個(gè)固定軸線(涉及三個(gè)軸線，每條軸線對(duì)應(yīng)于兩個(gè)可能的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，三條軸線對(duì)應(yīng)于六個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向)的6個(gè)可能增量轉(zhuǎn)動(dòng)中的一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)之后，使用該算法計(jì)算所述殼體的朝向。將所獲得的朝向與所希望的朝向進(jìn)行比較，選擇能夠縮小角度差的增量轉(zhuǎn)動(dòng)。利用任何適合的角度函數(shù)計(jì)算該角度差，在這種算法下確?？焖俚丶?。具有無限個(gè)這種函數(shù)，利用操縱方法(III，IV，V，VI)中的一種或多種，實(shí)現(xiàn)所述殼體圍繞三條彼此垂直軸線的增量轉(zhuǎn)動(dòng)，在使用方法(III，IV，V，VI)時(shí)，四個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以均布在所述套環(huán)組件的底部并如此朝向，從而驅(qū)動(dòng)力的方向垂直于朝向所述套環(huán)組件中心的徑向線，并大致是水平方向。如果所有四個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)都被指引的在相同的角度方向(angular sense)(也就是相反的驅(qū)動(dòng)器在反平行方向轉(zhuǎn)動(dòng))圍繞所述殼體運(yùn)動(dòng)，所述殼體將圍繞垂直軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，如果使一對(duì)相反的驅(qū)動(dòng)器沿平行方向轉(zhuǎn)動(dòng)，所述殼體將圍繞與連接這對(duì)被激活的相反驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的直線平行的笛卡兒坐標(biāo)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
除了Alt/Az跟蹤之外，在上述朝向確定方法和操縱方法(VII)、(VIII)和(IX)中，也可以使用其它形式的跟蹤。該方法被稱作改進(jìn)的赤經(jīng)/傾斜(改進(jìn)的RA/Dec)跟蹤。
要求反射器平面圍繞任意軸線天天轉(zhuǎn)動(dòng)，按照下述方式確定所述任意軸線，由方法(VII)、(VIII)情況下的接觸點(diǎn)、所述殼體通過方法(IX)中的跟蹤環(huán)之一所確定平面的橫截面的中垂線所確定的軸線。該軸線的朝向可以在每年和每天變化。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)所述反射器被用作日光通量集中器時(shí)，使用改進(jìn)后的RA/Dec或極性轉(zhuǎn)動(dòng)；用與轉(zhuǎn)動(dòng)軸線存在固定夾角(取決于操作的特殊高度)的鏡面跟蹤太陽，從而陽光通量朝赤道方向進(jìn)入所述殼體，并積聚在極性方向或朝向底面上固定目標(biāo)的方向，或所述殼體上的一固定點(diǎn)。所示24小時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)一周(當(dāng)需要時(shí)，根據(jù)時(shí)間方程被提前或推后)。利用軸線改變所進(jìn)行的季節(jié)性太陽高度角校正可以利用安裝在軌道上的適當(dāng)?shù)脑隽侩妱?dòng)機(jī)(incremental motor)，或在冬至的傾斜偏移，此外，這種安裝在軌道上的增量電動(dòng)機(jī)在每天的不同時(shí)間是可以變化的，并根據(jù)簡(jiǎn)化的極性跟蹤算法，補(bǔ)償太陽軌道的任何偏差，在任何時(shí)間都使用一固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸線。
作為本發(fā)明的第二方面，提供一種接收和/或傳送輻射通量的方法，利用上述設(shè)備接收和/或傳送輻射通量。
下文將結(jié)合附圖，介紹本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。


圖1是一個(gè)符合本發(fā)明設(shè)備的第一橫截面視圖；圖2是一個(gè)圖1所示設(shè)備的第二橫截面視圖，這兩個(gè)視圖彼此垂直。
優(yōu)選實(shí)施例介紹參考圖1和2，設(shè)備(1)包括一直徑為1.5米的透明球形殼體(2)。由大約0.15毫米厚的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)制造所述殼體(2)。一剛性環(huán)形桿(3)夾持和框住一塑料斜向裁斷鏡(plastic bias-cutmirror)(4)，其上表面(5)是反射表面。桿3和鏡(4)組件被連接在殼體(2)的內(nèi)表面上，位于一個(gè)由多個(gè)周向彈性第一系帶(6)構(gòu)成的大圓平面內(nèi)。第二膜片(7)被連接在鏡(4)的下表面上，并通過第二系帶(8)采用下述方式被拴在殼體(2)的內(nèi)表面上，即維持被鏡(4)分隔成兩個(gè)半球之間的壓力差為0.02大氣壓。在殼體(2)內(nèi)放置一定數(shù)量的被用作配重的水(13)。殼體(2)下部靠在一圓環(huán)(toroid)(9)上，圓環(huán)(9)被固定在一膜片式底座(10)上。也利用PET制造圓環(huán)(9)和底座(10)。圓環(huán)(9)內(nèi)充滿水(11)，圓環(huán)(9)內(nèi)表面和底座(10)上表面所形成的容器內(nèi)也包含一定數(shù)量水(12)。水(12，13)的量足以使殼體(2)被浮動(dòng)地支撐在該容器內(nèi)，同時(shí)與圓環(huán)(9)輕輕地接觸。
設(shè)備(1)被用作太陽能收集器，被鏡(4)反射的陽光被引導(dǎo)到現(xiàn)有技術(shù)中公知的任何適當(dāng)?shù)拇鎯?chǔ)裝置中。殼體(2)是浮動(dòng)的，但是被限制在圓環(huán)(9)和底座(10)的邊界內(nèi)，同時(shí)能夠根據(jù)需要自由地轉(zhuǎn)動(dòng)以便跟蹤太陽。
對(duì)按照上述方式構(gòu)造但是包括具有不同半徑的殼體(2)的設(shè)備所進(jìn)行的空氣動(dòng)力有限元分析模型顯示，目前通用塑料的強(qiáng)度足以吸收由風(fēng)引起的應(yīng)力，同時(shí)能夠提供良好的現(xiàn)場(chǎng)條件性能。在下文的表格中顯示了具有不同半徑的殼體(2)的典型的熱能功率輸出(在45度反射下操作)。
殼體直徑 熱功率輸出(KW)
10米 ～60KW25米 ～380KW40米 ～980KW60米 ～2.2MW結(jié)合圖1和2所述設(shè)備的附加特征包括(a)由于鏡(4)被這樣設(shè)計(jì)，從而入射光線不會(huì)積聚在能夠?qū)⒐饩€直接反射回太陽的點(diǎn)上，而是沿與入射光線成一定角度的方向?qū)θ肷涔膺M(jìn)行反射(通常40度，但是也根據(jù)緯度的不同而發(fā)生變化)，因此必須這樣設(shè)計(jì)鏡，從而與具有所要求反射的平均值的偏心拋物線部分密切匹配。為了使該部分最大程度地近似于平行的歐幾里得塑性帶，通過選擇帶中心線位于相對(duì)于拋物線中心垂線(也就是從拋物線焦點(diǎn)到拋物線碗狀物底部點(diǎn)(parabolic base of bowl point)的直線)是放射狀的平面內(nèi)，所設(shè)計(jì)的帶是固定的。鏡(4)應(yīng)該包括30條或更多的這樣的帶，利用粘合劑對(duì)這些帶采用氣密方式進(jìn)行密封。
這種技術(shù)在理想偏心拋物柱面反射器和最終鏡形狀之間產(chǎn)生最佳的匹配。此外鍍金屬塑料的輕微延伸進(jìn)一步增加了配合的準(zhǔn)確性。
(b)采用下述方式使鏡數(shù)字式地追蹤太陽，從而總是將太陽通量聚焦在外接收器上。
該接收器具有4個(gè)通量未對(duì)準(zhǔn)傳感器(flux-misalignment sensor)，它們沿通量聚焦方向被設(shè)置在接收器之后，并利用具有圍繞桿線均勻分布的垂直翼梁的安裝桿將其支承在接收器上。這些傳感器的功能是向殼體驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提供反饋，從而使鏡對(duì)正，來自這些傳感器的數(shù)據(jù)被用于改進(jìn)跟蹤系統(tǒng)的性能。
(c)提供4個(gè)驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)接觸區(qū)域，從而能夠提供6個(gè)獨(dú)立的可控運(yùn)動(dòng)級(jí)別。
驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)被安裝在與圓環(huán)相連的4個(gè)平塑料板上，所述平塑料板是具有彎曲邊緣的楔形，從而與所述圓環(huán)的曲率相匹配。板的楔端被制造的能夠與浮筒浮動(dòng)，從而確保球和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)之間的恒定壓力。
(d)可以具有不同數(shù)量的驅(qū)動(dòng)裝置(下文將結(jié)合圖10～13進(jìn)行詳細(xì)地介紹)當(dāng)被驅(qū)動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使兩個(gè)尖端分叉的操作桿(two-prongedpaddle)從水平朝向經(jīng)過垂直方向翻轉(zhuǎn)到相反的水平朝向。使其與殼體接觸，對(duì)殼體施加小轉(zhuǎn)矩，在所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的方向內(nèi)，使殼體沿與套環(huán)底部徑向線垂直的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)不進(jìn)行驅(qū)動(dòng)時(shí)，在所述操作桿任一端的自由輥允許殼體通過具有低摩擦阻力的操作桿。
所述操作桿的每個(gè)主臂包括一相反轉(zhuǎn)動(dòng)減速齒輪系統(tǒng)，從而當(dāng)殼體與操作桿的上分支接觸時(shí)，臂的圓柱形外表面沿與操作桿轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。確保利用作用在殼體上的最小的應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)殼體被良好地定位。
數(shù)字跟蹤算法計(jì)算太陽的當(dāng)前位置，根據(jù)太陽位置推斷所需要的鏡位置，給出固定接收器的反射角和位置。控制系統(tǒng)從6個(gè)可能的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)中選擇一個(gè)，將其提供給殼體，從而啟動(dòng)所要求的發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)。使用來自4個(gè)通量未對(duì)準(zhǔn)傳感器的反饋，提供精確的位置控制，優(yōu)化通量收集。
可以使用僅能轉(zhuǎn)動(dòng)的固定的驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。
可以利用4個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊。每個(gè)模塊包括兩個(gè)空轉(zhuǎn)主動(dòng)輥和一中心主動(dòng)輥，可能包括一個(gè)或兩個(gè)利用金屬驅(qū)動(dòng)軸架被附著在中柱上的圓柱體，代替三個(gè)平行的中心驅(qū)動(dòng)圓柱體，可以使用兩個(gè)圓柱體，中間的圓柱體比殼體接觸圓柱體大。能夠利用相反轉(zhuǎn)動(dòng)減速帶代替圓柱體。
下文將結(jié)合附圖介紹顯示本發(fā)明其它優(yōu)點(diǎn)的其它實(shí)施例。在這些實(shí)施例中，相同的附圖標(biāo)記并不一定表示與圖1和2所示實(shí)施例中相同的元件。
圖3是符合本發(fā)明第二實(shí)施例設(shè)備的第一橫截面視圖；圖4是一個(gè)圖3所示設(shè)備的第二個(gè)橫截面視圖，所述第一和第二橫截面視圖彼此垂直。
在圖3和圖4中，顯示了兩個(gè)同心圓環(huán)(4)，一個(gè)圓環(huán)安裝在另一個(gè)圓環(huán)上，上面圓環(huán)的直徑比下方圓環(huán)的直徑小。兩個(gè)圓環(huán)提供更大的整體剛度，能夠適用于更大風(fēng)力條件環(huán)境。
圖5是一個(gè)顯示本發(fā)明第三實(shí)施例的橫截面視圖。
在圖5中顯示了4個(gè)同心圓環(huán)(4)，3個(gè)下圓環(huán)，其中每個(gè)圓環(huán)的直徑是遞減的并在側(cè)向平面內(nèi)靠在一起。第四個(gè)圓環(huán)被安裝在上述3個(gè)圓環(huán)的頂部，并位于最外一個(gè)圓環(huán)和與之相鄰圓環(huán)之間。同樣多個(gè)圓環(huán)提供更大的整體剛度。
圖6是本發(fā)明第四個(gè)實(shí)施例的一個(gè)平面視圖。
圖6是圖1和2所示設(shè)備的平面視圖，并且還包括了采用徑向布置的轉(zhuǎn)動(dòng)銜鐵組件(armature assemblies)(2)，在操作時(shí)，它接觸殼體(1)的表面，從而使所述殼體轉(zhuǎn)動(dòng)。
圖7是本發(fā)明第五個(gè)實(shí)施例的一個(gè)平面視圖。
圖7是圖1和2所示設(shè)備的平面視圖，并且還包括了采用切向布置的轉(zhuǎn)動(dòng)銜鐵組件(armature assemblies)(2)，在操作時(shí)，它接觸殼體(1)的表面，從而使所述殼體轉(zhuǎn)動(dòng)。
圖8是本發(fā)明第六個(gè)實(shí)施例的一個(gè)平面視圖。
圖8顯示了主要的(cardinally)和徑向朝向的安裝板以及四個(gè)安裝在本發(fā)明設(shè)備上的驅(qū)動(dòng)裝置。
圖9示意性顯示了圖8所示的驅(qū)動(dòng)裝置。
圖9顯示了由裝置環(huán)形中心端的兩個(gè)小圓柱體所代表的周轉(zhuǎn)圓反向減速傳動(dòng)(10)系統(tǒng)。根據(jù)位于驅(qū)動(dòng)架組件(9)和外圓柱體(11)之間的減速齒輪所確定的傳動(dòng)比(gearing ratios)，每個(gè)圓柱體相對(duì)內(nèi)驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
圖10顯示了圖8所示驅(qū)動(dòng)裝置的第一側(cè)向視圖。
圖10所示驅(qū)動(dòng)裝置處于沒被驅(qū)動(dòng)狀態(tài)，自由端輥?zhàn)?free endrollers)低靠著殼體，確保殼體低阻力的橫向運(yùn)動(dòng)。輥?zhàn)幼陨韮?nèi)的浮力以及塑料支柱(16)下浮箱內(nèi)的浮力確保驅(qū)動(dòng)器和殼體之間的恒定壓力。該驅(qū)動(dòng)器位于塑料支柱下方。將平移齒輪箱(7)固定在用于使驅(qū)動(dòng)架組件轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)器上方的塑料支柱的上側(cè)，實(shí)現(xiàn)上述目的。
圖11顯示了圖8所示驅(qū)動(dòng)裝置的第二側(cè)向視圖。
圖11所示驅(qū)動(dòng)裝置已經(jīng)被激活并使殼體轉(zhuǎn)動(dòng)。隨著驅(qū)動(dòng)器轉(zhuǎn)動(dòng)，周轉(zhuǎn)圓反向減速傳動(dòng)齒輪(10)被驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)圓柱體反向旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生如下效果，即盡管驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)自身位置出現(xiàn)相對(duì)大的改變，殼體的位置僅發(fā)生微小的變化。驅(qū)動(dòng)圓柱體(11)具有橡膠或任何非滑動(dòng)表面，確保圓柱體抓住殼體。
圖12顯示了本發(fā)明設(shè)備中所使用的另一種驅(qū)動(dòng)裝置。
圖12所示驅(qū)動(dòng)裝置是一個(gè)具有極性驅(qū)動(dòng)軸(18)的極性驅(qū)動(dòng)器。
圖13顯示了本發(fā)明設(shè)備中所使用的另一種驅(qū)動(dòng)裝置。
圖13顯示了被固定在圓環(huán)底部的驅(qū)動(dòng)裝置的三個(gè)垂直橫截面視圖。當(dāng)驅(qū)動(dòng)器不驅(qū)動(dòng)時(shí)，在每端空轉(zhuǎn)的輥?zhàn)哟_保殼體能夠自由地橫向運(yùn)動(dòng)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)機(jī)(14)轉(zhuǎn)動(dòng)，將殼體升起，使所述殼體脫離空轉(zhuǎn)的輥?zhàn)?，使殼體做微小的移動(dòng)。
本發(fā)明可以在水中、大氣中或空間內(nèi)或單獨(dú)一種環(huán)境下操作或多種環(huán)境下操作。
當(dāng)所述殼體被設(shè)置在大量水中，必須限制它們的橫向運(yùn)動(dòng)。通過使用被設(shè)置在水面下、水面上或水面上方的剛性邊界(可以相對(duì)于地面被固定，或僅相對(duì)于周圍邊界被固定)，可以實(shí)現(xiàn)上述目的?？梢詫⒖刂葡到y(tǒng)連接到這些邊界上，或可以將控制系統(tǒng)安裝在水體底部。
當(dāng)被設(shè)置在大氣層中某一海拔高度時(shí)，所述設(shè)備可以采用下述結(jié)構(gòu)中的一種和多種。
1可以利用推進(jìn)裝置(propulsion jet)、質(zhì)量重新分配、使所述殼體內(nèi)的壓艙物重新布置、利用管路系統(tǒng)、副翼、被安裝在控制體上的機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)，在大氣層內(nèi)安置殼體并調(diào)整每個(gè)殼體的朝向。
2上述控制系統(tǒng)可以同時(shí)控制利用電纜、剛性框架、膜板或網(wǎng)(net)而聯(lián)成一行的多個(gè)殼體，它們也可以通過直接表面接觸而連接在一起，可以對(duì)每個(gè)殼體單獨(dú)控制，或?qū)⑺龆鄠€(gè)殼體作為一個(gè)整體進(jìn)行控制。
3上述控制系統(tǒng)可以適用于利用電纜、剛性框架、膜板或網(wǎng)或直接表面接觸并采用兩維或三維結(jié)構(gòu)連接在一起的多個(gè)殼體，可以對(duì)每個(gè)殼體單獨(dú)控制，或?qū)⑺龆鄠€(gè)殼體作為一個(gè)整體進(jìn)行控制，可以將采用兩維或三維結(jié)構(gòu)連接在一起的多個(gè)殼體封閉起來。
可以根據(jù)需要，來自上述設(shè)備的集中通量可以被內(nèi)部利用、周邊利用或外部利用。在外通量收集情況下，收集設(shè)備或目標(biāo)可以被物理地連接到殼體系統(tǒng)，或可以從所述殼體上拆卸下。如果被拆卸，當(dāng)用于能量產(chǎn)生、傳送和化學(xué)能量生成(chemical production)和傳送的設(shè)備被安裝、收集設(shè)備可以包括充氣飛艇。為了操作和維修目的，所生成的化學(xué)能或電能可以被傳送回殼體網(wǎng)絡(luò)。電能可以被用于產(chǎn)生用于將能量傳送到行星的電磁輻射束。可以利用能夠輕易地圍繞殼體網(wǎng)絡(luò)或任何目標(biāo)結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的飛艇實(shí)現(xiàn)對(duì)該系統(tǒng)的維修。
用于高空或太空地殼體通常沒有內(nèi)部壓艙物。
本發(fā)明可以適用于從微波天線反射器到日光通量收集器的多種用途，可以被布置在陸地、水中、高空或太空或太空邊緣(edge of space)，可以被完全操縱同時(shí)在橫向和垂直方向被約束。由于這種純轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)性，殼體具有自我清潔能力，例如通過轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)過壓艙物、轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)過被保持在套環(huán)組件內(nèi)的外部支承液體，其全部外表面和內(nèi)表面可以被清潔。與現(xiàn)有技術(shù)相比，安裝和支承機(jī)械要求很少制造材料，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，即可以降低成本。
以上已對(duì)本發(fā)明作了十分詳細(xì)的描述，所以閱讀和理解了本說明書后，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，本發(fā)明的各種改變和修改將變得明顯。所以一切如此改動(dòng)和修正也包括在此發(fā)明中，因此它們?cè)跈?quán)利要求書的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種在約束接收和/或傳送輻射通量類型裝置的同時(shí)允許該接收和/或傳送輻射通量裝置轉(zhuǎn)動(dòng)的設(shè)備，所述設(shè)備包括用于支承所述裝置的殼體；用于將所述殼體約束在所需位置的約束裝置；用于浮動(dòng)地支承所述殼體的支承裝置；其特征在于所述約束裝置和所述支承裝置允許所述殼體在所需位置能夠進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。
2.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述設(shè)備，其特征在于所述裝置包括下述各種裝置中的一種或多種，例如發(fā)送/接收裝置、反射裝置和透鏡裝置。
3.一種根據(jù)權(quán)利要求1或2所述設(shè)備，其特征在于所述殼體是球形、回轉(zhuǎn)橢圓體、圓柱形或擬圓柱面。
4.一種根據(jù)權(quán)利要求1～3之一所述設(shè)備，其特征在于所述殼體是透明的。
5.一種根據(jù)權(quán)利要求1～4所述設(shè)備，其特征在于所述殼體是中空的。
6.一種根據(jù)權(quán)利要求5所述設(shè)備，其特征在于所述殼體是加壓的。
7.一種根據(jù)權(quán)利要求6所述設(shè)備，其特征在于利用下述裝置的中一種或多種，保持所述殼體內(nèi)的內(nèi)壓，即外部供氣源和壓力控制、當(dāng)所述內(nèi)壓超過一些特殊的閾值時(shí)被激活的氣體排放口、出現(xiàn)在殼體內(nèi)并提供所需壓力的化合物、位于所述殼體內(nèi)部的氣體容器，當(dāng)所述內(nèi)壓低于一固定閾值時(shí)，所述氣體容器釋放氣體。
8.一種根據(jù)權(quán)利要求1～7之一所述設(shè)備，其特征在于所述殼體被約束裝置橫向限制。
9.一種根據(jù)權(quán)利要求8所述設(shè)備，其特征在于所述殼體還被約束裝置垂直地限制。
10.一種根據(jù)權(quán)利要求9所述設(shè)備，其特征在于利用保存在所述殼體內(nèi)部的壓艙物，所述約束裝置垂直地限制所述殼體。
11.一種根據(jù)權(quán)利要求10所述設(shè)備，其特征在于所述壓艙物是液體或特殊物質(zhì)。
12.一種根據(jù)權(quán)利要求11所述設(shè)備，其特征在于所述壓艙物是液體。
13.一種根據(jù)權(quán)利要求12所述設(shè)備，其特征在于所述液體包括抑菌劑和/或抗霧劑。
14.一種根據(jù)權(quán)利要求11所述設(shè)備，其特征在于所述壓艙物是特殊物質(zhì)。
15.一種根據(jù)權(quán)利要求14所述設(shè)備，其特征在于所述特殊物質(zhì)是振動(dòng)共振流動(dòng)層。
16.一種根據(jù)權(quán)利要求1～15所述設(shè)備，其特征在于所述支承裝置是液體或特殊物質(zhì)。
17.一種根據(jù)權(quán)利要求16所述設(shè)備，其特征在于所述壓艙物是特殊物質(zhì)。
18.一種根據(jù)權(quán)利要求17所述設(shè)備，其特征在于所述特殊物質(zhì)是振動(dòng)共振流動(dòng)層。
19.一種根據(jù)權(quán)利要求16～18之一所述設(shè)備，其特征在于所述支承裝置包括圍繞所述殼體下部的套環(huán)組件，所述套環(huán)組件限制所述支承裝置的所述液體或特殊物質(zhì)。
20.一種根據(jù)權(quán)利要求19所述設(shè)備，其特征在于所述套環(huán)組件包括一個(gè)或多個(gè)剛性或撓性結(jié)構(gòu)的圓環(huán)。
21.一種根據(jù)權(quán)利要求20所述設(shè)備，其特征在于所述一個(gè)或多個(gè)圓環(huán)是擾性結(jié)構(gòu)。
22.一種根據(jù)權(quán)利要求21所述設(shè)備，其特征在于通過充氣或充液使所述一個(gè)或多個(gè)圓環(huán)膨脹到具有足以抵御在特定環(huán)境下殼體導(dǎo)致的壓縮的壓力，獲得所述一個(gè)或多個(gè)圓環(huán)所需的剛性。
23.一種根據(jù)權(quán)利要求22所述設(shè)備，其特征在于通過使一個(gè)或多個(gè)圓環(huán)具有升高的壓頭，通過充液所獲得剛性被進(jìn)一步增加。
24.一種根據(jù)權(quán)利要求19～23所述設(shè)備，其特征在于使用低摩擦材料制造所述套環(huán)組件與所述殼體的接觸區(qū)域。
25.一種根據(jù)權(quán)利要求19～23所述設(shè)備，其特征在于在與所述殼體的接觸區(qū)域內(nèi)噴射流體，在所述殼體和所述套環(huán)組件之間產(chǎn)生一流體膜。
26.一種根據(jù)權(quán)利要求19～23所述設(shè)備，其特征在于強(qiáng)迫流體通過的滲透膜位于與所述殼體的接觸區(qū)域內(nèi)，從而在所述殼體和所述套環(huán)組件之間提供一液膜。
27.一種根據(jù)權(quán)利要求25或26所述設(shè)備，其特征在于進(jìn)一步引導(dǎo)所述流體對(duì)所述殼體外表面進(jìn)行清潔。
28.一種根據(jù)權(quán)利要求19～27所述設(shè)備，其特征在于進(jìn)一步增強(qiáng)所述套環(huán)組件以對(duì)抗橫向位移。
29.一種根據(jù)權(quán)利要求28所述設(shè)備，其特征在于利用楔形物阻止橫向位移。
30.一種根據(jù)權(quán)利要求29所述設(shè)備，其特征在于所述楔形物由剛性或半剛性材料制成。
31.一種根據(jù)權(quán)利要求30所述設(shè)備，其特征在于所述楔形物由半剛性材料制成。
32.一種根據(jù)權(quán)利要求31所述設(shè)備，其特征在于所述半剛性材料是至少一種橡膠輪胎。
33.一種根據(jù)權(quán)利要求31所述設(shè)備，其特征在于多個(gè)所述輪胎圍繞所述套環(huán)組件
34.一種根據(jù)權(quán)利要求1～33之一所述設(shè)備，其特征在于利用位于所述殼體內(nèi)或外的接收器組件收集所述輻射通量。
35.一種根據(jù)權(quán)利要求34所述設(shè)備，其特征在于利用位于所述殼體內(nèi)的接收器組件收集所述輻射通量。
36.一種根據(jù)權(quán)利要求35所述設(shè)備，其特征在于所述接收器組件是固定的或活動(dòng)的。
37.一種根據(jù)權(quán)利要求34～36所述設(shè)備，其特征在于所述接收器組件被所述殼體支承。
38.一種根據(jù)權(quán)利要求34～37所述設(shè)備，其特征在于所述接收器組件包括一用于所述輻射通量的集中器，所述輻射通量可以被聚焦在所述殼體外部、周面或內(nèi)部。
39.一種根據(jù)權(quán)利要求38所述設(shè)備，其特征在于所述集中器被安裝在所述殼體內(nèi)。
40.一種根據(jù)權(quán)利要求39所述設(shè)備，其特征在于所述集中器是一個(gè)被連接在所述殼體內(nèi)的被金屬噴鍍或普通的反射塑料表面。
41.一種根據(jù)權(quán)利要求39或40所述設(shè)備，其特征在于所述集中器上有孔，孔的大小足以允許被保持在所述殼體內(nèi)的壓艙物在所述設(shè)備運(yùn)動(dòng)時(shí)能夠通過該孔。
42.一種根據(jù)權(quán)利要求2～41之一所述設(shè)備，其特征在于所述裝置是反射裝置。
43.一種根據(jù)權(quán)利要求42所述設(shè)備，其特征在于所述反射裝置包括一與反射器相關(guān)的薄膜反射鏡。
44.一種根據(jù)權(quán)利要求43所述設(shè)備，其特征在于所述反射器是由兩個(gè)被周邊連接在一起并被安裝在所述殼體內(nèi)的膜片組成的減壓風(fēng)室。
45.一種根據(jù)權(quán)利要求44所述設(shè)備，其特征在于所述兩個(gè)膜片在前膜片被當(dāng)作鏡子，利用一被連接到所述殼體內(nèi)表面的張力器，所述兩個(gè)膜片在后膜片被中央連接。
46.一種根據(jù)權(quán)利要求43所述設(shè)備，其特征在于所述反射器是由兩個(gè)被周邊連接在一起并被連接到所述殼體內(nèi)的膜片組成的增壓風(fēng)室(increased-pressure plenum)。
47.一種根據(jù)權(quán)利要求43所述設(shè)備，其特征在于所述反射器是一種薄鏡膜片，其密封地將所述殼體分成兩個(gè)部分，通過使用氣體或產(chǎn)生適合的部分壓力的化學(xué)制品，維持這兩個(gè)部分之間的壓力差。
48.一種根據(jù)權(quán)利要求1～47所述設(shè)備，其特征在于利用一種操縱方法執(zhí)行所述設(shè)備的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，它包括適用于任何用于所述設(shè)備轉(zhuǎn)動(dòng)的適合裝置的高度/方位/時(shí)間方程式算法。
49.一種根據(jù)權(quán)利要求1～48所述設(shè)備，其特征在于所述設(shè)備包括一附加裝置，用以將所述設(shè)備限制在所需位置。
50.一種用于接收和/或傳送輻射通量的方法，所述輻射通量被權(quán)利要求1～49中任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述設(shè)備接收和/或傳送。
全文摘要
對(duì)接收和傳送裝置進(jìn)行約束并同時(shí)使該裝置可轉(zhuǎn)動(dòng)的設(shè)備(1)，包括球形殼體(2)夾持和框住收集和傳送輻射能量的鏡(4)。第二膜片(7)固定成維持被鏡(4)分隔成兩個(gè)半球之間的壓力差。水(13)裝在殼體(2)中作為配重。殼體(2)的下部分靠在一圓環(huán)(9)上，圓環(huán)(9)固定在膜片式底座(10)上。圓環(huán)(9)和圓環(huán)(9)的內(nèi)表面和底座(10)上表面形成的容器也包含水(12)，水(12，13)的量足以使殼體(2)被浮動(dòng)地支承在容器內(nèi)，同時(shí)被圓環(huán)(9)限制，但是可按要求作跟蹤太陽的轉(zhuǎn)動(dòng)。
文檔編號(hào)F24J2/54GK1447889SQ01814389
公開日2003年10月8日 申請(qǐng)日期2001年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月23日
發(fā)明者理查德·布勞恩 申請(qǐng)人:理查德·布勞恩