專(zhuān)利名稱(chēng)：跟蹤式聚光鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽(yáng)能應(yīng)用領(lǐng)域中對(duì)陽(yáng)光進(jìn)行跟蹤的
一種聚光鏡設(shè)備，該設(shè)備有簡(jiǎn)便精確的特點(diǎn)，運(yùn)用本設(shè)備有利于普 遍地應(yīng)用太陽(yáng)能資源。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)能是人類(lèi)重要的資源，在太陽(yáng)能應(yīng)用領(lǐng)域存
在如何方便地使太陽(yáng)光能量密度增加的問(wèn)題，也就是如何使太陽(yáng)光 聚光的問(wèn)題。由于太陽(yáng)是運(yùn)動(dòng)的光源，解決聚光問(wèn)題的難點(diǎn)在于， 如何用簡(jiǎn)便、實(shí)用、低成本的設(shè)備來(lái)跟蹤太陽(yáng)，現(xiàn)階段人們解決跟 蹤陽(yáng)光的設(shè)備，多采用電控裝置以及復(fù)雜的驅(qū)動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng)軸設(shè)施，存 在成本高的缺點(diǎn)，而非電控的跟蹤式聚光鏡又存在防風(fēng)能力差，精 度低，驅(qū)動(dòng)力矩大的缺點(diǎn)，所以限制了太陽(yáng)能的利用，如中國(guó)專(zhuān)
利號(hào)200410020503.1公幵號(hào)CN1570510A。如中國(guó)專(zhuān)利號(hào) 200420051096.6公開(kāi)號(hào)CN2699194。長(zhǎng)期以來(lái)人們一直缺乏一種低 成本、精確的跟蹤式聚光鏡設(shè)備，本設(shè)備從地球?qū)μ?yáng)的固有運(yùn)動(dòng) 規(guī)律跟蹤太陽(yáng)，檢索未發(fā)現(xiàn)有同類(lèi)跟蹤設(shè)備的專(zhuān)利報(bào)導(dǎo)
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在解決太陽(yáng)能應(yīng)用領(lǐng)域中，如何 無(wú)須電控設(shè)備，而簡(jiǎn)便、實(shí)用且精確地跟蹤陽(yáng)光的聚光鏡設(shè)備。
技術(shù)方案 即地球表面上任一地點(diǎn)如須跟蹤陽(yáng)光，則從該點(diǎn) 出發(fā)設(shè)定一根直線(xiàn)，使該直線(xiàn)平行于地軸，則在該平行于地軸的直 線(xiàn)上任一點(diǎn)有如下規(guī)律，任一時(shí)刻"其與陽(yáng)光的夾角"都與"地軸 和陽(yáng)光的"夾角即赤緯角相同。只要把"跟蹤陽(yáng)光的直線(xiàn)與平行于 地軸的直線(xiàn)相交的角度"保持同赤緯角一致，并按旋轉(zhuǎn)一周一個(gè)當(dāng) 天真太陽(yáng)日，勻速隨陽(yáng)光運(yùn)動(dòng)方向轉(zhuǎn)動(dòng)平行于地軸的直線(xiàn)，即可精 確跟蹤陽(yáng)光。
方法如下(1)確定地表某一點(diǎn)即跟蹤陽(yáng)光的地點(diǎn)陽(yáng)光陰影的 "最短時(shí)刻立面"。實(shí)施陽(yáng)光跟蹤的前一天或前幾天，記錄地表該 點(diǎn)地理意義上的正午時(shí)刻即該點(diǎn)太陽(yáng)高度角最大時(shí)刻。該時(shí)刻每天 不同，該時(shí)刻日心與地心連線(xiàn)(本文中該連線(xiàn)為虛擬的連線(xiàn))同地表該點(diǎn)所在的經(jīng)度線(xiàn)相交，該時(shí)刻地表該點(diǎn)在陽(yáng)光與地軸相交所確 立的平面內(nèi)，在本文該平面稱(chēng)之為"最短時(shí)刻立面"。這一時(shí)刻特 征是，地表該點(diǎn)垂直水平面的線(xiàn)段，全天中其陽(yáng)光陰影在水平面上 的陰影長(zhǎng)度最短。本文將地表該點(diǎn)垂直于水平面線(xiàn)段的陽(yáng)光陰影長(zhǎng) 度最短(高度角最大)這一時(shí)刻，命名為地表該點(diǎn)的"正午時(shí)刻"。 且這一時(shí)刻該點(diǎn)垂直水平面的線(xiàn)段，與其陰影確立的平面同"最短 時(shí)刻立面"重合，所以可由此確定"最短時(shí)刻立面"，該"最短時(shí) 刻立面"必然穿過(guò)地球南北極的兩個(gè)地軸點(diǎn)。并且從地表該點(diǎn)設(shè)定
一根直線(xiàn)，將要使該直線(xiàn)平行于地軸，稱(chēng)為準(zhǔn)地軸平行線(xiàn)。(2)確 定當(dāng)天赤緯角。通過(guò)計(jì)算實(shí)施陽(yáng)光跟蹤當(dāng)天的赤緯角，可間接計(jì)算 出陽(yáng)光與地軸的角度。使準(zhǔn)地軸平行線(xiàn)上出發(fā)的跟蹤陽(yáng)光的直線(xiàn)與 準(zhǔn)地軸平行線(xiàn)的角度，同當(dāng)天陽(yáng)光與地軸的角度相同。使準(zhǔn)地軸平 行直線(xiàn)和跟蹤陽(yáng)光的直線(xiàn)，均處于"最短時(shí)刻立面"中。(3)確定 地軸平行線(xiàn)。實(shí)施陽(yáng)光跟蹤當(dāng)天，使準(zhǔn)地軸平行直線(xiàn)和水平面的角 度與該點(diǎn)的緯度相同?；蛘弋?dāng)?shù)竭_(dá)該點(diǎn)"正午時(shí)刻"，在"最短時(shí) 刻立面"中以地表該點(diǎn)為軸，調(diào)節(jié)準(zhǔn)地軸平行線(xiàn)與水平面的角度， 使跟蹤陽(yáng)光的直線(xiàn)與陽(yáng)光光線(xiàn)重合或平行，這時(shí)的準(zhǔn)地軸平行線(xiàn)位 置與地軸平行，稱(chēng)為地軸平行直線(xiàn)。(4)在該點(diǎn)"正午時(shí)刻"，使 跟蹤陽(yáng)光的直線(xiàn)圍繞地軸平行線(xiàn)，以旋轉(zhuǎn)一周一個(gè)當(dāng)天的真太陽(yáng)曰 時(shí)間隨陽(yáng)光轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)保持跟蹤陽(yáng)光的直線(xiàn)與地軸平行線(xiàn)的角度， 同陽(yáng)光與地軸的角度的變化相同，即可跟蹤陽(yáng)光。并且確定了地軸 平行線(xiàn)，以后就不需重復(fù)操作歩驟(1) 、 (2) 、 (3)。其中赤緯 角，可以從<〈太陽(yáng)能SOLAR ENERGY》期刊，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)刊號(hào) ISSN1003-0417，國(guó)內(nèi)統(tǒng)一刊號(hào)CN11-1660， 1999年第2期No. 2 起 止頁(yè)碼8-10頁(yè)，中國(guó)氣象科學(xué)研究院王炳忠研究員關(guān)于太陽(yáng)赤緯 角的計(jì)算公式當(dāng)中求得，即地軸與陽(yáng)光的角度可以通過(guò)赤緯角間接 地求得，摘錄如下，日地中心的連線(xiàn)與赤道面間的夾角時(shí)刻變化， 這個(gè)角度稱(chēng)為太陽(yáng)赤緯角，它在春分和秋分時(shí)刻等于零，而在夏至 和冬至?xí)r刻有極值，分別為正負(fù)23.442° ，即以赤道面為中心，偏北極側(cè)為正值，偏南極側(cè)為負(fù)值。赤緯角ED=0. 3723+23. 2567sin 9 +0. 1149sin2 9 -0. 1712sin3 6 -0.758cos e +0. 3656cos2 e +0. 0201cos3 e ，(ED單位是十進(jìn)制的度)。時(shí)差Et二0. 0028-1. 9857sin e +9. 9059sin2 9 -7. 0924cos e -0. 6882cos2 e ， (Et單位是十進(jìn)制 的分鐘)，9為日角，即0=2 Tit/365. 2422，這里t又由兩部分組成， 即t二N-N。，其中N為積日，就是日期在年內(nèi)的順序號(hào)，l月1日的 積日為l，平年12月31日的積日為365，閏年則為366等等。No 二79. 6764+0. 2422 X (年份-1985)-INT[(年份-1985) /4]。以角度制 計(jì)算時(shí)n為180° 。
具體方法如下精確確定地軸平行線(xiàn)和太陽(yáng)高度角最大的時(shí)刻 是本文中的關(guān)鍵。本文以中國(guó)日歷為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)參考，以北京時(shí)間即東 經(jīng)120°為標(biāo)準(zhǔn)，西經(jīng)60°為日期分界線(xiàn)；并且本方案中在夏至和 冬至日當(dāng)天是調(diào)節(jié)時(shí)間無(wú)法實(shí)施跟蹤與聚光。
圖1中點(diǎn)101為地表任一點(diǎn)，直線(xiàn)102為從點(diǎn)101出發(fā)的直線(xiàn)， 將要使其平行于地軸稱(chēng)其為準(zhǔn)地軸平行線(xiàn)，點(diǎn)109為準(zhǔn)地軸平行直 線(xiàn)102上的任一點(diǎn)，直線(xiàn)103為需跟蹤陽(yáng)光的直線(xiàn)，直線(xiàn)110和直 線(xiàn)112為二至?xí)r分直線(xiàn)103的位置，直線(xiàn)105和直線(xiàn)107為二至?xí)r 分陽(yáng)光的位置，直線(xiàn)104為從直線(xiàn)102上的點(diǎn)108出發(fā)的直線(xiàn)，直 線(xiàn)104也是射到點(diǎn)108的陽(yáng)光光線(xiàn)，其中直線(xiàn)104從直線(xiàn)105至直 線(xiàn)107,和直線(xiàn)103從直線(xiàn)110至直線(xiàn)112的角度均為46°52'。直 線(xiàn)106、直線(xiàn)111均為和直線(xiàn)102垂直的直線(xiàn)，即二分時(shí)刻陽(yáng)光與直 線(xiàn)102的位置，包含直線(xiàn)106或直線(xiàn)111且垂直于直線(xiàn)102的平面 可稱(chēng)之為赤道平行面。線(xiàn)段113為點(diǎn)101上垂直于水平面的線(xiàn)段。
跟蹤陽(yáng)光的操作，圖1中的點(diǎn)101位于北半球時(shí)。(1)確定點(diǎn) 101的"最短時(shí)刻立面"。實(shí)施操作的前幾天，該"最短時(shí)刻立面" 這樣確定， 一個(gè)垂足在點(diǎn)101處，頂點(diǎn)在空中2米至100米間高度 的鉛垂線(xiàn)即線(xiàn)段113，點(diǎn)101所在的地表為水平面，當(dāng)達(dá)到點(diǎn)IOI"正 午時(shí)刻"時(shí)，標(biāo)記下鉛垂線(xiàn)頂點(diǎn)的陽(yáng)光陰影位置(稱(chēng)為Q位置)。 注意由于陽(yáng)光衍射現(xiàn)象該位置不容易直接觀察，可以在到達(dá)點(diǎn)101"正午時(shí)刻"時(shí)，如鉛垂線(xiàn)頂點(diǎn)處有一個(gè)內(nèi)徑小于5毫米長(zhǎng)度達(dá)到 地面的直管，陽(yáng)光光線(xiàn)穿過(guò)直管形成的光斑的中心點(diǎn)即為Q位置。Q 位置、點(diǎn)101和鉛垂線(xiàn)的頂點(diǎn)確定的垂直于水平面的立面為"最短 時(shí)刻立面"。使直線(xiàn)102、直線(xiàn)103、直線(xiàn)104和直線(xiàn)106，均在"最 短時(shí)刻立面"中。(2)確定赤緯角，實(shí)施跟蹤操作當(dāng)天，使直線(xiàn)104 與直線(xiàn)106的角度，和點(diǎn)101 "正午時(shí)刻"的赤緯角相同。由赤緯角 公式可得到當(dāng)天的赤緯角ED，并使直線(xiàn)103與直線(xiàn)104平行。(3) 確定地軸平行線(xiàn)。實(shí)施操作當(dāng)天在"最短時(shí)刻立面"中，令直線(xiàn)102 以點(diǎn)101為軸，使直線(xiàn)102與水平面的角度同點(diǎn)101的緯度值相等， 這時(shí)直線(xiàn)102的位置為點(diǎn)101的地軸平行線(xiàn)位置。或者當(dāng)?shù)竭_(dá)線(xiàn)段 113陰影最短這一時(shí)刻，即"正午時(shí)刻"，在30秒內(nèi)，令直線(xiàn)102 以點(diǎn)101為軸，調(diào)節(jié)直線(xiàn)102與水平面的角度，直到使直線(xiàn)104和 射到點(diǎn)108的陽(yáng)光光線(xiàn)重合或平行。這時(shí)直線(xiàn)102的位置為點(diǎn)101 的地軸平行線(xiàn)位置。(4)當(dāng)?shù)竭_(dá)點(diǎn)101 "正午時(shí)刻"，以轉(zhuǎn)動(dòng)一周 一個(gè)真太陽(yáng)日時(shí)間，從點(diǎn)109向點(diǎn)108看順時(shí)針以勻速，且一周一 個(gè)真太陽(yáng)日時(shí)間驅(qū)動(dòng)直線(xiàn)102，同時(shí)使直線(xiàn)103相對(duì)于直線(xiàn)111所在 的赤道平行面的角度變化，同赤緯角的變化相同。注意地軸平行 線(xiàn)102應(yīng)和南極至北極的方向相同。
圖1中當(dāng)點(diǎn)101在南半球時(shí)，并且使用中國(guó)日歷為參考，以下 二分二至均為北半球意義的二分二至，即直線(xiàn)105位置和直線(xiàn)110 位置為北半球冬至南半球的夏至?xí)r刻，直線(xiàn)107位置和直線(xiàn)112位 置為北半球夏至南半球的冬至?xí)r刻。具體方法如下跟蹤陽(yáng)光的操 作，步驟(1) 、 (2) 、 (3)與北半球操作相同。(4)當(dāng)?shù)竭_(dá)點(diǎn) 101 "正午時(shí)刻"，以轉(zhuǎn)動(dòng)一周一個(gè)真太陽(yáng)日時(shí)間，從點(diǎn)109向點(diǎn)108 看逆時(shí)針以勻速且一周一個(gè)真太陽(yáng)日時(shí)間驅(qū)動(dòng)直線(xiàn)102，同時(shí)使直線(xiàn) 103相對(duì)于直線(xiàn)111所在的赤道平行面的角度變化，同赤緯角的變化 相同。注意從地表點(diǎn)101出發(fā)的直線(xiàn)102應(yīng)和北極至南極的方向 相同。
統(tǒng)計(jì)各年，以精確到小時(shí)為標(biāo)準(zhǔn)，得到夏至?xí)r刻到冬至?xí)r刻有
8183個(gè)太陽(yáng)日加12個(gè)小時(shí)，夏至?xí)r刻到秋分時(shí)刻有93個(gè)太陽(yáng)曰加 16個(gè)小時(shí)，秋分時(shí)刻到冬至?xí)r刻有89個(gè)太陽(yáng)日加20個(gè)小時(shí)。冬至 時(shí)刻到夏至?xí)r刻有181個(gè)太陽(yáng)日加18小時(shí)，冬至?xí)r刻到春分時(shí)刻有 89個(gè)太陽(yáng)日，春分時(shí)刻到夏至?xí)r刻有92個(gè)太陽(yáng)日加18個(gè)小時(shí)。這 里把夏至?xí)r刻開(kāi)始經(jīng)過(guò)16個(gè)小時(shí)后，日地中心連線(xiàn)所在的經(jīng)度線(xiàn)設(shè) 為起點(diǎn)，該起點(diǎn)的經(jīng)度線(xiàn)與夏至點(diǎn)的經(jīng)度線(xiàn)相差16個(gè)時(shí)區(qū)。以該起 點(diǎn)開(kāi)始的第一天的赤緯角設(shè)為ED(B1)， 一個(gè)完整的真太陽(yáng)日后的赤 緯角設(shè)為ED(B2)，同理得到ED(B3)及其他各值，直至冬至前20個(gè) 小時(shí)時(shí)刻。把冬至?xí)r刻冬至點(diǎn)的赤緯角設(shè)為ED(yl)， 一個(gè)完整的真 太陽(yáng)日后的赤緯角設(shè)為ED(y2)，同理得到ED(y3)及其他各值，直 至夏至前18個(gè)小時(shí)時(shí)刻。在本文中選用2006年至2007年完整的一 個(gè)回歸年中的各ED(B)、 ED(y)值為標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)際每年的ED(B1)有微 小變化，如為了提高精度可以選用1949年至2049年中各年的ED(B1) 平均值來(lái)解決，同理ED(B2) 、 ED(yl) 、 ED(y2)等均可用平均值來(lái) 解決。査日歷，2006年的夏至?xí)r刻為6月21日20點(diǎn)26分，夏至點(diǎn) 在西經(jīng)6° 30'，其東部16個(gè)時(shí)區(qū)的經(jīng)度線(xiàn)為東經(jīng)113° 30'，當(dāng) 日心與地心連線(xiàn)到達(dá)該經(jīng)度線(xiàn)時(shí)是北京時(shí)間2006年6月22日12點(diǎn) 26分，通過(guò)式3、式4及ED公式，得到ED(B1)， 一個(gè)真太陽(yáng)日后是 2006年6月23日通過(guò)式3、式4及ED公式，得到ED(B2)，同理得 到ED(B3)等各il。 2006年的冬至?xí)r刻為12月22日8點(diǎn)22分，冬 至點(diǎn)在東經(jīng)174° 30'，即日心與地心連線(xiàn)到達(dá)該經(jīng)度線(xiàn)時(shí)是2006 年12月22日8點(diǎn)22分，通過(guò)式3、式4及ED公式得到ED(yl)， 一個(gè)真太陽(yáng)日后是2006年12月23日通過(guò)式3、式4及ED公式，得 到ED(y2)，同理得到ED(y3)等各值。同理得出ED (B94)和ED (y90) 為二分時(shí)刻的赤緯角。
由以上原理而設(shè)計(jì)一種跟蹤式聚光鏡設(shè)備，基本構(gòu)思是一個(gè)包 括聚光鏡、旋轉(zhuǎn)支架體和可調(diào)節(jié)仰角的框架設(shè)備。調(diào)整角度調(diào)節(jié)機(jī) 構(gòu)，使垂直于旋轉(zhuǎn)支架體所在平面的直線(xiàn)與操作地點(diǎn)的地軸平行線(xiàn) 重合；則旋轉(zhuǎn)支架體所在的平面成為赤道平行面。每一天聚光鏡經(jīng)調(diào)節(jié)后，其主軸與赤道平行面的角度同當(dāng)天的赤緯角相同。當(dāng)使聚 光鏡的主軸與陽(yáng)光光線(xiàn)重合或平行時(shí)，以一周一個(gè)真太陽(yáng)日時(shí)間驅(qū) 動(dòng)旋轉(zhuǎn)支架體，則聚光鏡的主軸與陽(yáng)光光線(xiàn)始終重合或平行，則聚 光鏡始終有最強(qiáng)聚光焦點(diǎn)，即可以成為恒定的中髙溫?zé)嵩础?br> 作為實(shí)現(xiàn)所述基本構(gòu)思的第一種優(yōu)選技術(shù)方案，較合適的結(jié)構(gòu)
為跟蹤式聚光鏡，由聚光鏡和陽(yáng)光跟蹤設(shè)備構(gòu)成的跟蹤式聚光鏡， 所述聚光鏡為可觀察陽(yáng)光光線(xiàn)的太陽(yáng)灶，活動(dòng)連接的所述太陽(yáng)灶與 第二角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，以及可調(diào)節(jié)仰角的框架設(shè)備，可轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)支 架體在所述可調(diào)節(jié)仰角的框架設(shè)備上，與所述可轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)支架體 相連的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述第二角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)連接在所述可轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn) 支架體上。
作為實(shí)現(xiàn)所述基本構(gòu)思的第二種優(yōu)選技術(shù)方案，較合適的結(jié)構(gòu) 為跟蹤式聚光鏡，由聚光鏡和陽(yáng)光跟蹤設(shè)備構(gòu)成的跟蹤式聚光鏡， 所述聚光鏡為可觀察陽(yáng)光光線(xiàn)的凸透鏡，活動(dòng)連接的所述凸透鏡與 第二角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，以及可調(diào)節(jié)仰角的框架設(shè)備，可轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)支 架體在所述可調(diào)節(jié)仰角的框架設(shè)備上，與所述可轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)支架體 相連的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述第二角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)連接在所述可轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn) 支架體上。
作為實(shí)現(xiàn)所述基本構(gòu)思的第三種優(yōu)選技術(shù)方案，較合適的結(jié)構(gòu) 為跟蹤式聚光鏡，包括太陽(yáng)灶，以及陽(yáng)光跟蹤設(shè)備，在于可轉(zhuǎn)動(dòng) 的旋轉(zhuǎn)支架體在可調(diào)節(jié)仰角的框架設(shè)備上，可轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)支架體與 傳動(dòng)裝置相連，第二桿體與第一桿體螺紋連接，連在一起的所述太 陽(yáng)灶和可伸縮的支架，通過(guò)第三個(gè)鉸鏈與第二桿體鉸接，所述可伸 縮的支架通過(guò)第二個(gè)鉸鏈和可轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)支架體鉸接，第一桿體與 所述可調(diào)節(jié)仰角的框架設(shè)備相連。作為所述三種優(yōu)選技術(shù)方案的一種改進(jìn)，所述可調(diào)節(jié)仰角的框架 設(shè)備可以包括第一框架設(shè)備和第二框架設(shè)備，支撐體可以為輪，支 撐體與所述可調(diào)節(jié)仰角的框架設(shè)備連接，活動(dòng)連接的支撐體與所述 可轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)支架體，觀察設(shè)備與所述聚光鏡相連，以及和所述可 調(diào)節(jié)仰角的框架設(shè)備相連的驅(qū)動(dòng)設(shè)備，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和所述驅(qū)動(dòng)設(shè) 備相連，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可以為齒輪，可調(diào)節(jié)仰角的框架設(shè)備上有第 一角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。
作為所述前兩種優(yōu)選技術(shù)方案的另一種改進(jìn)，滑動(dòng)連接的所述 聚光鏡與所述第二角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，所述聚光鏡與第三桿體相連，第 三桿體與所述可轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)支架體通過(guò)鉸鏈鉸接，所述聚光鏡上有 固定機(jī)構(gòu)，所述聚光鏡的主軸可以與觀察設(shè)備相連。
作為所述前兩種優(yōu)選技術(shù)方案的另一種改進(jìn)，所述聚光鏡可以 為線(xiàn)形焦點(diǎn)凹面鏡體，小支架體在線(xiàn)形焦點(diǎn)凹面鏡體上，線(xiàn)形焦點(diǎn)
凹面鏡體與第三桿體相連，第三桿體與所述可轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)支架體通 過(guò)鉸鏈鉸接，觀察設(shè)備與線(xiàn)形焦點(diǎn)凹面鏡體相連，定位機(jī)構(gòu)與線(xiàn)形 焦點(diǎn)凹面鏡體相連，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)設(shè)備相連，所述驅(qū)動(dòng)設(shè)備 可以為彈性勢(shì)能驅(qū)動(dòng)設(shè)備，支撐體還可以為弧形體，所述弧形體與 所述可調(diào)節(jié)仰角的框架設(shè)備連接，活動(dòng)連接的支撐體與所述可轉(zhuǎn)動(dòng) 的旋轉(zhuǎn)支架體。
作為所述前兩種優(yōu)選技術(shù)方案的另一種改進(jìn)所述聚光鏡還可以
為線(xiàn)形焦點(diǎn)凸透鏡體，小支架體在線(xiàn)形焦點(diǎn)凸透鏡體上。
作為所述第三種技術(shù)方案的另一種改迸，所述聚光鏡可以為線(xiàn) 形焦點(diǎn)凹面鏡體，小支架體在線(xiàn)形焦點(diǎn)凹面鏡體上，第二桿體可以 在所述第一桿體中，螺桿在所述第一桿體上，螺桿端部與所述第二桿體上的螺紋相嚙合；和所述可轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)支架體相連的支撐體， 以及套在一起的支撐體與可調(diào)節(jié)仰角的框架設(shè)備；所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和 所述驅(qū)動(dòng)設(shè)備相連，驅(qū)動(dòng)設(shè)備可以為電機(jī)。
本文所述的聚光鏡指1個(gè)凹面鏡或1個(gè)凸透鏡,也可以是2至100 個(gè)相互連接的凹面鏡或2至100個(gè)相互連接的凸透鏡?；蛘呤嵌鄠€(gè) 平面鏡連成一體組成的凹面鏡。主軸可以為直線(xiàn)或者桿體；聚光鏡 其焦點(diǎn)必然在主軸之上。角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可以為螺桿、伸縮桿或齒輪。 第一框架設(shè)備和第二框架設(shè)備可以是矩形、圓形、三角形或U型等 支架。旋轉(zhuǎn)支架體可以是外邊緣為圓形的支架，可以相對(duì)于框架式 支架轉(zhuǎn)動(dòng)。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可以是蝸桿，旋轉(zhuǎn)支架體可以理解為渦輪，和 驅(qū)動(dòng)設(shè)備的蝸桿形成渦輪蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)系。支撐體，指和旋轉(zhuǎn)支架體的 凹槽鑲嵌的輪或球體等各種起支撐作用的物體，或包裹旋轉(zhuǎn)支架體 的弧型或0型支架。套在一起的旋轉(zhuǎn)支架與支撐體指旋轉(zhuǎn)支架在支 撐體中，或支撐體在旋轉(zhuǎn)支架的凹槽中。驅(qū)動(dòng)設(shè)備指電動(dòng)機(jī)或以發(fā) 條為動(dòng)力的裝置。
陽(yáng)光跟蹤設(shè)備，可轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)支架體在可調(diào)節(jié)仰角的框架設(shè)備 上，可轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)支架體與傳動(dòng)裝置相連，第二桿體與第一桿體螺 紋連接，可伸縮的支架，通過(guò)第三個(gè)鉸鏈與第二桿體鉸接，所述可 伸縮的支架通過(guò)第二個(gè)鉸鏈和可轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)支架體鉸接，第一桿體 與所述可調(diào)節(jié)仰角的框架設(shè)備相連。
本文中各設(shè)備的結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)動(dòng)系的接觸零件，須有合理的尺寸公差 配合以防氣溫變化而卡滯或松曠，所用材料可以選用各種金屬、合 金等材料。
有益效果 由于其運(yùn)用地球與太陽(yáng)之間的天體運(yùn)動(dòng)規(guī)律，所 以無(wú)須電控設(shè)備，降低了成本，提高太陽(yáng)能應(yīng)用的意義。將該設(shè)備， 用于加熱領(lǐng)域，可用于生活中須加熱的各種方式。將結(jié)構(gòu)擴(kuò)大，可 廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域發(fā)電、.供暖、太陽(yáng)能空調(diào)、切割焊接等。由 于本結(jié)構(gòu)中旋轉(zhuǎn)支架體15使聚光鏡的焦點(diǎn)始終在點(diǎn)9處，所以加熱 物體可以固定。采用旋轉(zhuǎn)支架體15的結(jié)構(gòu)，傳動(dòng)力矩大，所以驅(qū)動(dòng)設(shè)備25可以很小，且利于精確控制。實(shí)驗(yàn)證明，只要操作得當(dāng)，當(dāng) 旋轉(zhuǎn)支架15的半徑r小于20米時(shí)其主軸與陽(yáng)光光線(xiàn)的偏移角度在 0.2°以?xún)?nèi)。解決了用低成本在太陽(yáng)能光熱領(lǐng)域高溫聚光的問(wèn)題，有 利于普遍應(yīng)用太陽(yáng)能資源有利于節(jié)能減排。


圖1為該方法的原理圖。圖2為第一優(yōu)選技術(shù)方案的 跟蹤式聚光鏡設(shè)備的側(cè)面結(jié)構(gòu)圖。圖3為該第一優(yōu)選的跟蹤式聚光 鏡設(shè)備的點(diǎn)9至桿體1 (即第一桿體)方向俯視結(jié)構(gòu)圖。圖4為改進(jìn) 結(jié)構(gòu)的點(diǎn)9至桿體1方向俯視結(jié)構(gòu)圖。圖5為該跟蹤式聚光鏡的立 體圖。圖6為另一改進(jìn)結(jié)構(gòu)的點(diǎn)9至桿體1方向俯視結(jié)構(gòu)圖。圖7 為第二優(yōu)選技術(shù)方案的點(diǎn)9至桿體1方向俯視結(jié)構(gòu)圖。圖8為跟蹤 式線(xiàn)形焦點(diǎn)凹面鏡體的點(diǎn)9至桿體1方向俯視結(jié)構(gòu)圖。圖9為跟蹤 式線(xiàn)形焦點(diǎn)凸透鏡體的點(diǎn)9至桿體1方向俯視結(jié)構(gòu)圖。圖10為另一 改進(jìn)結(jié)構(gòu)的跟蹤式聚光鏡設(shè)備的側(cè)面結(jié)構(gòu)圖。圖11為第三優(yōu)選技術(shù) 方案的跟蹤式聚光鏡設(shè)備的側(cè)面結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的設(shè)備結(jié)構(gòu)中其第一優(yōu)選的實(shí)施方式是
圖2:跟蹤式聚光鏡，由聚光鏡和陽(yáng)光跟蹤設(shè)備構(gòu)成的跟蹤式聚光
鏡，所述聚光鏡為可觀察陽(yáng)光光線(xiàn)的太陽(yáng)灶20，活動(dòng)連接的所述太
陽(yáng)灶20與第二角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)18，以及可調(diào)節(jié)仰角的框架設(shè)備，可轉(zhuǎn)
動(dòng)的旋轉(zhuǎn)支架體15在所述可調(diào)節(jié)仰角的框架設(shè)備上，與所述可轉(zhuǎn)動(dòng)
的旋轉(zhuǎn)支架體15相連的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)24，所述第二角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)18連
接在所述可轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)支架體15上。
所述可調(diào)節(jié)仰角的框架設(shè)備包括第一框架設(shè)備14和第二框架設(shè)
備21，支撐體為輪23，支撐體與所述可調(diào)節(jié)仰角的框架設(shè)備連接，
活動(dòng)連接的支撐體與所述可轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)支架體15，觀察設(shè)備28與所
述聚光鏡相連，以及和所述可調(diào)節(jié)仰角的框架設(shè)備相連的驅(qū)動(dòng)設(shè)備
25，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)24和所述驅(qū)動(dòng)設(shè)備25相連，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)24可
13以為齒輪，可調(diào)節(jié)仰角的框架設(shè)備上有第一角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)19。
首先說(shuō)明圖2中各零件結(jié)構(gòu)的位置和相互關(guān)系，以及功能特性，旋 轉(zhuǎn)支架體15的圓心點(diǎn)9與第二框架設(shè)備21端部的桿體1確立直線(xiàn)2， 該直線(xiàn)2垂直于旋轉(zhuǎn)支架體15所在的平面，當(dāng)直線(xiàn)2調(diào)節(jié)為桿體1 的地軸平行線(xiàn)時(shí)，旋轉(zhuǎn)支架體15所在的平面為赤道平行面。聚光鏡 可以與第二角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)18滑動(dòng)連接，在其作用下其主軸始終穿過(guò) 點(diǎn)9，以點(diǎn)9為軸其主軸3從最上位置12到最下位置10走過(guò)的角度 為46°52'。第二角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)18是以點(diǎn)9為圓心，以點(diǎn)9到點(diǎn)11 為半徑(設(shè)為r)，固定在旋轉(zhuǎn)支架體15上的圓弧型支架。其最下 位置10和最上位置12為二至?xí)r分位置，中部位置11為二分時(shí)分位 置，觀察設(shè)備28為聚光鏡上平行于主軸3的桿體。旋轉(zhuǎn)支架體15 的邊緣帶有齒，可以與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)24嚙合，用來(lái)受驅(qū)動(dòng)，可以由手搖 搖把來(lái)驅(qū)動(dòng)(圖3中驅(qū)動(dòng)設(shè)備25固定在第一框架設(shè)備4上，與傳 動(dòng)機(jī)構(gòu)24相連)。支撐體為弧形體16套在旋轉(zhuǎn)支架體15上。
操作步驟如下地表需跟蹤陽(yáng)光的某一點(diǎn)在北半球時(shí)1、在實(shí) 施跟蹤式聚光鏡操作的前一天，確定"最短時(shí)刻立面"，并使第一 框架設(shè)備14上的最高點(diǎn)22與直線(xiàn)2所確立的平面，及主軸3在"最 短時(shí)刻立面"中。2、實(shí)施跟蹤的當(dāng)天，在桿體l的"正午時(shí)刻"之 前，計(jì)算當(dāng)天的赤緯角ED1 ，并使主軸3指在第二角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)18 上的相應(yīng)位置上，即主軸3與直線(xiàn)11 (中部位置11與點(diǎn)9的連線(xiàn)) 的角度同當(dāng)天赤緯角相同，又可通過(guò)測(cè)量弧長(zhǎng)，使主軸3指在第二 角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)18上，相對(duì)于位置11的2兀rX[(赤緯角ED1)/360。] 處，赤緯角為正值則主軸3指在中部位置11至最下位置10范圍內(nèi)， 反之主軸3指在中部位置11至最上位置12范圍內(nèi)，并擰緊固定機(jī) 構(gòu)17，固定凹面鏡20。 3、確定該設(shè)備所在地點(diǎn)的地軸平行線(xiàn)，當(dāng) 到達(dá)該地點(diǎn)當(dāng)天"正午時(shí)刻"時(shí)，調(diào)節(jié)第一角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)19，使主 軸3與入射到點(diǎn)9的陽(yáng)光重合(和其它的陽(yáng)光光線(xiàn)平行)，這時(shí)從觀察設(shè)備28能看到太陽(yáng)，這時(shí)直線(xiàn)2為該地點(diǎn)的地軸平行線(xiàn)(即直線(xiàn) 2由準(zhǔn)地軸平行線(xiàn)成為，和該地點(diǎn)的地軸平行線(xiàn)102重合的直線(xiàn))， 然后固定該設(shè)備，需加熱的物體可吊在點(diǎn)9處即可。4、驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)支 架體15，以轉(zhuǎn)動(dòng)一周一個(gè)當(dāng)天的真太陽(yáng)日時(shí)間，實(shí)際應(yīng)用時(shí)可以采 用使旋轉(zhuǎn)支架體15以一周24小時(shí)的勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，來(lái)替代一周一個(gè)真 太陽(yáng)日的轉(zhuǎn)動(dòng)。從點(diǎn)9向桿體1看，使旋轉(zhuǎn)支架體15順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。 用于生活生產(chǎn)領(lǐng)域，上述操作步驟3至4須在30秒內(nèi)完成，否則下 一天重新開(kāi)始。5、當(dāng)?shù)疥幪旎蛉章鋾r(shí)停止轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)支架體15，日出 時(shí)調(diào)節(jié)固定機(jī)構(gòu)17，使主軸3指在第二角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)18上的相應(yīng)位 置上，即主軸3與直線(xiàn)11的角度同當(dāng)天赤緯角相同，并順時(shí)針快速 驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)支架體15。當(dāng)觀察設(shè)備28中能看到太陽(yáng)光線(xiàn)時(shí)，再以旋轉(zhuǎn) 一周對(duì)應(yīng)當(dāng)天的真太陽(yáng)日時(shí)間，或旋轉(zhuǎn)一周24小時(shí)來(lái)勻速順時(shí)針驅(qū) 動(dòng)旋轉(zhuǎn)支架體15至日落。如此往復(fù)。且桿體1至點(diǎn)9的地軸平行線(xiàn) 和南極至北極同向。
當(dāng)?shù)乇碓擖c(diǎn)1位于南半球時(shí)，并且以北半球中國(guó)日歷為參考。 最下位置10代表北半球意義上的冬至點(diǎn)(南半球夏至點(diǎn))，最上位置 12代表北半球意義上的夏至點(diǎn)(南半球冬至點(diǎn))。操作步驟的1、 2、 3、 與北半球的操作步驟相同。步驟4、 5與北半球的操作步驟不同在于 驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)支架體15時(shí)，從點(diǎn)9向桿體1看，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。且桿體l 至點(diǎn)9的地軸平行線(xiàn)和南極同向。
其中第二種優(yōu)選的實(shí)施例如下跟蹤式聚光鏡，由聚光鏡和陽(yáng) 光跟蹤設(shè)備構(gòu)成的跟蹤式聚光鏡，其特征在于所述聚光鏡為可觀察 陽(yáng)光光線(xiàn)的凸透鏡29，活動(dòng)連接的所述凸透鏡29與第二角度調(diào)節(jié)機(jī) 構(gòu)18，以及可調(diào)節(jié)仰角的框架設(shè)備，可轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)支架體15在所述 可調(diào)節(jié)仰角的框架設(shè)備上，與所述可轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)支架體15相連的傳 動(dòng)機(jī)構(gòu)24，所述第二角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)18連接在可轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)支架體 15上。所述凸透鏡29與第三桿體26相連，第三桿體26與所述可轉(zhuǎn)動(dòng)
的旋轉(zhuǎn)支架體15通過(guò)鉸鏈27鉸接，支撐體為輪23，支撐體與所述
可調(diào)節(jié)仰角的框架設(shè)備連接，活動(dòng)連接的支撐體與所述可轉(zhuǎn)動(dòng)的旋
轉(zhuǎn)支架體15。如圖7。
其中第三種優(yōu)選的實(shí)施例如下跟蹤式聚光鏡，包括太陽(yáng)灶20, 以及陽(yáng)光跟蹤設(shè)備，可轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)支架體15在所述可調(diào)節(jié)仰角的框 架設(shè)備上，可轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)支架體15與傳動(dòng)裝置24相連，第二桿體2 與第一桿體1螺紋連接，連在一起的所述太陽(yáng)灶20和可伸縮的支架 3，通過(guò)第三個(gè)鉸鏈9與第二桿體2鉸接，所述可伸縮的支架3通過(guò) 第二個(gè)鉸鏈42和可轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)支架體15鉸接，第一桿體1與所述 可調(diào)節(jié)仰角的框架設(shè)備相連。
所述第二桿體2在所述第一桿體1中，螺桿39在所述第一桿體 l上，螺桿39端部與所述第二桿體2上的螺紋40相嚙合；和所述可 轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)支架體15相連的支撐體，以及套在一起的支撐體與可調(diào) 節(jié)仰角的框架設(shè)備；所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)24和所述驅(qū)動(dòng)設(shè)備25相連，驅(qū) 動(dòng)設(shè)備25可以為電機(jī)。
第一桿體1帶圓柱體空腔，第二桿體2剛好在第一桿體1的圓 柱體空腔中自由轉(zhuǎn)動(dòng)。第三個(gè)鉸鏈9軸心與第二桿體2的中心線(xiàn)相 交?？缮炜s的支架3與太陽(yáng)灶20相連成固定一體，其主軸同可伸縮 的桿3中心線(xiàn)重合，即第三個(gè)鉸鏈9中心與第二個(gè)鉸鏈42中心的連 線(xiàn)重合。旋轉(zhuǎn)支架體15為外緣帶齒的0型支架，該齒與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)24 嚙合。第二桿體2的中心線(xiàn)垂直于旋轉(zhuǎn)支架體15所在的平面，垂足 為旋轉(zhuǎn)支架體15外圓的圓心。第二框架設(shè)備21與第一桿體1相連， 第二框架設(shè)備21又與第一框架設(shè)備14相連。其中第二桿體2上有 連續(xù)的螺紋，端部有一個(gè)圓柱型凸起的螺桿39與第一桿體1通過(guò)螺 紋連接，第一桿體1上有旋入螺桿39的螺孔，其所在位置在本文中 命名為"螺孔位置平面"。螺桿39端部圓柱型凸起與第二桿體2上 螺紋的溝槽相嚙合。上位置34、下位置35以及兩者的中心位置41分別代表第三個(gè)鉸鏈9的中心在二至?xí)r刻位置以及二分時(shí)刻位置， 第二桿體2上帶螺紋部分的桿的位置由以下來(lái)確定，即第三個(gè)鉸鏈9 中心在上位置34時(shí)，螺紋的下端點(diǎn)位置38 (簡(jiǎn)稱(chēng)下位38)在"螺 孔位置平面"中，第三個(gè)鉸鏈9中心在下位置35時(shí)，螺紋的上端點(diǎn) 位置36 (簡(jiǎn)稱(chēng)上位36)在"螺孔位置平面"中，第三個(gè)鉸鏈9中心 在中心位置41時(shí)，螺紋的中心位置37 (簡(jiǎn)稱(chēng)中位37)在"螺孔位 置平面"中。第三個(gè)鉸鏈9中心從上位置34到下位置35，可伸縮的 支架3以第二個(gè)鉸鏈42的中心為軸心走過(guò)的角度為46°52'，當(dāng)?shù)?三個(gè)鉸鏈9中心在中心位置41處，可伸縮的支架3正好垂直于第二 桿體2，第三個(gè)鉸鏈9中心從中心位置41到上位置34、與從中心位 置41到下位置35，可伸縮的支架3以第二個(gè)鉸鏈42的中心為軸心 均轉(zhuǎn)過(guò)23°26'。以第二個(gè)鉸鏈42中心為起點(diǎn)至第二桿體2中心線(xiàn)的 垂直距離設(shè)定為R，則根據(jù)三角函數(shù)定理可知，以下四段長(zhǎng)度:上位 置34到中心位置41的距離、中心位置41到下位置35的距離、下 位38到中位37的桿長(zhǎng)同中位37到上位36的桿長(zhǎng)均為RXtg23°26 '。第二桿體2上的螺紋40為連續(xù)的單線(xiàn)螺紋，是外螺紋，螺紋牙 為矩形牙型，其公稱(chēng)直徑即大徑和第二桿體2的直徑相等，小徑和 中徑無(wú)特殊要求，第二桿體2為兩種形式即其旋向?yàn)樽笮菁y型和 右旋螺紋型兩種桿，從通過(guò)螺紋軸線(xiàn)的斷面上看，溝槽為矩形，其 每個(gè)溝槽的形狀和尺寸完全一樣，每個(gè)牙形的高度相等而牙形的寬 度不相等，螺距為牙寬加溝槽的寬度即相鄰兩牙在中徑線(xiàn)上對(duì)應(yīng)兩 點(diǎn)間的軸向距離，該溝槽的寬度應(yīng)小于第二桿體2上螺紋的最小的 一圈完整螺距，為最小的一圈完整螺距的1/5至4/5之間。
該設(shè)備用于北半球，從冬至到夏至即第三個(gè)鉸鏈9的中心從下 位置35到上位置34，對(duì)應(yīng)上位36到下位38上連續(xù)的181+3/4圈螺 紋，該螺紋為，從第三個(gè)鉸鏈9向桿體1方向看順時(shí)針驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)支 架體15，第二桿體2相對(duì)于桿體1伸出型的螺紋，即左旋螺紋冬 至到春分第三個(gè)鉸鏈9中心從下位置35到中心位置41，對(duì)應(yīng)第二桿 體2上的上位36到中位37上連續(xù)的89圈螺紋。中位37至上位36之間，中位37開(kāi)始的第l圈螺紋的螺距為RXtg[-ED(y89)]，第2 圈螺距為RXtg[-ED(y88) ]- RXtg[-ED(y89)],第3圈螺距為R Xtg[-ED(y87) ]-RX tg[-ED(y88)]。設(shè)il為大于或等于1的整數(shù)， 所以第n圈為RXtg(-ED [y(90-il)]}-RXtg{-ED[y(90-ri+l)]}，
本文將中位37開(kāi)始的到上位36或下位38，與此數(shù)據(jù)相同的連續(xù)螺 紋的螺距命名為"n型螺距"。春分到夏至第三個(gè)鉸鏈9中心從中 心位置41到上位置34,對(duì)應(yīng)中位37到下位38上連續(xù)的92+3/4圈 螺紋。中位37至下位38之間，中位37開(kāi)始的第1圈螺紋的螺距為 RXtg[ED(y91)]，第2圈螺距為RXtg[ED(y92)]-RXtg[ED(y91)]， 設(shè)y為大于或等于l的整數(shù)，所以第U圈為RXtdED[y(90+U )]}-RXtg{ED[y (90+u-l) ]}， (3/4圈螺紋不是整數(shù)無(wú)須制造出，布 置在第二桿體2螺紋下位32處即可，對(duì)應(yīng)夏至或冬至當(dāng)天)本文將 中位37開(kāi)始的到上位36或下位38，與此數(shù)據(jù)相同的連續(xù)螺紋的螺 距命名為"u型螺距"。夏至到冬至第三個(gè)鉸鏈9中心從上位置34 到下位置35，對(duì)應(yīng)下位38到上位36上連續(xù)的183+1/2圈螺紋，該 螺紋為，從第三個(gè)鉸鏈9向桿體1方向看順時(shí)針旋轉(zhuǎn)第二桿體2，第 二桿體2相對(duì)于桿體1為縮入型的螺紋，即右旋螺紋。夏至到秋分 第三個(gè)鉸鏈9中心從上位置34到中心位置41，對(duì)應(yīng)第二桿體2上的 下位38到中位37上連續(xù)的93+2/3圈螺紋，中位37至下位38之間， 中位37開(kāi)始的第1圈螺紋的螺距為RXtg[ED(B93)]，第2圈螺距 為RXtg[ED(B92) ]- RXtg[ED(B93)]，設(shè)P為大于或等于1的整 數(shù)，所以第P圈為RXtg(ED[ B (94-P ) ]}- RXtg(ED [B (94-P +1) ] } ， (2/3圈螺紋無(wú)須計(jì)算，布置在第二桿體2螺紋下位38處 即可，對(duì)應(yīng)夏至或冬至當(dāng)天)本文將中位37開(kāi)始的到上位36或下 位38，與此數(shù)據(jù)相同的連續(xù)螺紋的螺距命名為"P型螺距"。秋分 到冬至第三個(gè)鉸鏈9中心從中心位置41到下位置35，對(duì)應(yīng)第二桿體 2上的中位37至上位36上連續(xù)的89+5/6圈螺紋，中位37至上位 36之間，中位37開(kāi)始的第l圈螺紋的螺距為RXtg[- ED(B95)]， 第2圈螺距為RXtg[- ED(B96) ]- RXtg[- ED(B95)]，設(shè)d為大于或等于1的整數(shù)，所以第d圈為RXtg{- ED[B (94+d) ]}- RX tg{-ED[B (94+d-1) ]}， (5/6圈螺紋不是整數(shù)無(wú)須計(jì)算，布置在上 位36處即可，對(duì)應(yīng)夏至或冬至當(dāng)天)本文將中位37開(kāi)始的到上位 36或下位38，與此數(shù)據(jù)相同的連續(xù)螺紋的螺距命名為"d型螺距"。 即第二桿體2螺紋為左旋和右旋兩種螺紋，夏至到冬至和冬至到夏 至須更換左旋和右旋這兩種螺紋的桿。
同理該設(shè)備用于南半球，從南半球夏至到南半球冬至第三個(gè)鉸 鏈9中心從上位置34到下位置35，對(duì)應(yīng)下位38到上位36上連續(xù)的 181+3/4圈螺紋，該螺紋為，從第三個(gè)鉸鏈9向桿體1方向看逆時(shí)針 驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)支架體15，第二桿體2相對(duì)于桿體1縮入型的螺紋，即左 旋螺紋。則第三個(gè)鉸鏈9從上位置34到中心位置41，對(duì)應(yīng)第二桿體 2上的下位38到中位37上連續(xù)的89圈螺紋，中位37至下位38之 間，中位37開(kāi)始的第l圈螺紋的螺距為RXtg[-ED(y89)]，第2函 螺距為RXtg[-ED(y88) ]- RXtg[-ED(y89)];即"n型螺距"。 同理第三個(gè)鉸鏈9中心從中心位置41到下位置35，對(duì)應(yīng)第二桿體2 上的中位37到上位36上連續(xù)的92+3/4圈螺紋，即"u型螺距"。 南半球冬至到南半球夏至，第三個(gè)鉸鏈9中心從下位置35到上位置 34，對(duì)應(yīng)上位36到下位38上連續(xù)的183+1/2圈螺紋，該螺紋為， 從第三個(gè)鉸鏈9向桿體1方向看逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)第二桿體2，其相對(duì)于桿 體1為伸出型的螺紋，即右旋螺紋。第三個(gè)鉸鏈9中心從下位置35 到中心位置41，對(duì)應(yīng)第二桿體2上的上位36到中位37上連續(xù)的 93+2/3圈螺紋，即"P型螺距"。第三個(gè)鉸鏈9中心從中心位置41 到上位置34，對(duì)應(yīng)第二桿體2上的中位37到下位38上連續(xù)的89+5/6 圈螺紋，即"d型螺距"。驅(qū)動(dòng)設(shè)備25固定在第一框架設(shè)備14上， 與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)24相連。操作步驟與具體實(shí)施方式
中圖2的操作不同之 處在于步驟2、實(shí)施跟蹤的當(dāng)天，在桿體l的"正午時(shí)刻"之前， 計(jì)算當(dāng)天的赤諱角ED1 ,并使第二桿體2上的螺紋在"螺孔位置平面" 的相應(yīng)位置上，赤緯角為正值則主軸3指在中部位置11至最下位置 10范圍內(nèi)，反之主軸3指在中部位置11至最上位置12范圍內(nèi)。
19作為上述三種優(yōu)選的實(shí)施例另一種實(shí)施方式改進(jìn)之處如下，所述
可調(diào)節(jié)仰角的框架設(shè)備包括第一框架設(shè)備14和第二框架設(shè)備21，支 撐體為輪23,支撐體與所述可調(diào)節(jié)仰角的框架設(shè)備連接，活動(dòng)連接 的支撐體與所述可轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)支架體15，觀察設(shè)備28與所述聚光鏡 相連，以及和所述可調(diào)節(jié)仰角的框架設(shè)備相連的驅(qū)動(dòng)設(shè)備25，所述 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)24和所述驅(qū)動(dòng)設(shè)備25相連，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)24為齒輪，可 調(diào)節(jié)仰角的框架設(shè)備上有第一角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)19。如圖4、圖6、圖7。
作為上述前兩種優(yōu)選的實(shí)施例另一種實(shí)施方式改進(jìn)之處如下， 滑動(dòng)連接的所述聚光鏡與所述第二角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)18，所述聚光鏡與 第三桿體26相連，第三桿體26與所述可轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)支架體15通過(guò) 鉸鏈27鉸接，所述聚光鏡上有固定機(jī)構(gòu)17，所述聚光鏡的主軸3與
觀察設(shè)備28相連。如圖6、圖7。
作為上述前兩種優(yōu)選的實(shí)施例另一種實(shí)施方式改進(jìn)之處如下， 所述聚光鏡為線(xiàn)形焦點(diǎn)凹面鏡體31，小支架體32在線(xiàn)形焦點(diǎn)凹面鏡 體31上，線(xiàn)形焦點(diǎn)凹面鏡體31與第三桿體26相連，第三桿體26 與所述可轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)支架體15通過(guò)鉸鏈27鉸接，觀察設(shè)備28與線(xiàn) 形焦點(diǎn)凹面鏡體31相連，定位機(jī)構(gòu)17與線(xiàn)形焦點(diǎn)凹面鏡體31相連， 所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)24和驅(qū)動(dòng)設(shè)備25相連，所述驅(qū)動(dòng)設(shè)備25為彈性勢(shì)能 驅(qū)動(dòng)設(shè)備，支撐體為弧形體16，所述弧形體16與所述可調(diào)節(jié)仰角的 框架設(shè)備連接，活動(dòng)連接的支撐體與所述可轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)支架體15。 如圖8。線(xiàn)形焦點(diǎn)凹面鏡為橫截面大小相同長(zhǎng)條型的凹面鏡，其焦點(diǎn) 為直線(xiàn)，焦點(diǎn)在小支架32的頂點(diǎn)處。l個(gè)或2至100個(gè)線(xiàn)形焦點(diǎn)凹 面鏡連接成一體即為線(xiàn)形焦點(diǎn)凹面鏡體31，各主軸均與觀察管28平 行。旋轉(zhuǎn)支架15在輪23的凹槽中。該跟蹤式線(xiàn)形焦點(diǎn)凹面鏡體設(shè) 備可用來(lái)加熱長(zhǎng)條型的物體。
作為上述前兩種優(yōu)選的實(shí)施例另一種實(shí)施方式改進(jìn)之處如下，所述聚光鏡為線(xiàn)形焦點(diǎn)凸透鏡體33。如圖9。線(xiàn)形焦點(diǎn)凸透鏡為橫 截面大小相同長(zhǎng)條型的凸透鏡，其焦點(diǎn)為直線(xiàn)，焦點(diǎn)在小支架32的 頂點(diǎn)處。1個(gè)或2至100個(gè)線(xiàn)形焦點(diǎn)凸透鏡連接成一體即為線(xiàn)形焦點(diǎn) 凸透鏡體33,各主軸均與觀察管28平行。該跟蹤式線(xiàn)形焦點(diǎn)凸透鏡 體設(shè)備可用來(lái)加熱長(zhǎng)條型的物體。
作為上述第三種優(yōu)選的實(shí)施例另一種實(shí)施方式改進(jìn)之處如下， 所述聚光鏡為線(xiàn)形焦點(diǎn)凹面鏡體31，小支架體32在線(xiàn)形焦點(diǎn)凹面鏡 體31上，第二桿體2在所述第一桿體1中，螺桿39在所述第一桿 體1上，螺桿39端部與所述第二桿體2上的螺紋40相嚙合；和所 述可轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)支架體15相連的支撐體，以及套在一起的支撐體與 可調(diào)節(jié)仰角的框架設(shè)備；所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)24和所述驅(qū)動(dòng)設(shè)備25相連， 驅(qū)動(dòng)設(shè)備25為電機(jī)。如圖11。
作為上述三種優(yōu)選的實(shí)施例另一種實(shí)施方式改進(jìn)之處如下，驅(qū) 動(dòng)設(shè)備25 (以發(fā)條為動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)設(shè)備或電機(jī))固定在地面上，與傳 動(dòng)機(jī)構(gòu)24相連，用來(lái)驅(qū)動(dòng).。
作為上述三種優(yōu)選的實(shí)施例另一種實(shí)施方式改進(jìn)之處如下，所 述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)24可以為齒輪。如圖6。
作為上述三種優(yōu)選的實(shí)施例另一種實(shí)施方式改進(jìn)之處如下，所 述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)24可以為蝸桿，與旋轉(zhuǎn)支架體15組成渦輪渦桿轉(zhuǎn)動(dòng)系。 其中各實(shí)施例的操作步驟與具體實(shí)施方式
中圖2的操作相同。
作為上述三種優(yōu)選的實(shí)施例另一種實(shí)施方式改進(jìn)之處如下，所 述所述第一角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)19可以分別與第一框架設(shè)備14和第二框 架設(shè)備21相連。如圖IO。
當(dāng)然，所述跟蹤式聚光鏡設(shè)備的連接不局限于上述形式，所述 各結(jié)構(gòu)特征互換得到的設(shè)備，只要其用于跟蹤陽(yáng)光并聚光均屬于本 發(fā)明將要保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.跟蹤式聚光鏡，由聚光鏡和陽(yáng)光跟蹤設(shè)備構(gòu)成的跟蹤式聚光鏡，其特征在于所述聚光鏡為可觀察陽(yáng)光光線(xiàn)的太陽(yáng)灶(20)，活動(dòng)連接的所述太陽(yáng)灶(20)與第二角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(18)，以及可調(diào)節(jié)仰角的框架設(shè)備，可轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)支架體(15)在所述可調(diào)節(jié)仰角的框架設(shè)備上，與所述可轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)支架體(15)相連的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(24)，所述第二角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(18)連接在所述可轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)支架體(15)上。
2. 跟蹤式聚光鏡，由聚光鏡和陽(yáng)光跟蹤設(shè)備構(gòu)成的跟蹤式聚光 鏡，其特征在于所述聚光鏡為可觀察陽(yáng)光光線(xiàn)的凸透鏡(29)，活動(dòng) 連接的所述凸透鏡(29)與第二角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(18)，以及可調(diào)節(jié)仰 角的框架設(shè)備，可轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)支架體(15)在所述可調(diào)節(jié)仰角的框 架設(shè)備上，與所述可轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)支架體(15)相連的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(24)， 所述第二角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(18)連接在所述可轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)支架體(15) 上。
3. 跟蹤式聚光鏡，包括太陽(yáng)灶(20)，以及陽(yáng)光跟蹤設(shè)備，其特 征在于可轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)支架體(15)在可調(diào)節(jié)仰角的框架設(shè)備上，可 轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)支架體(15)與傳動(dòng)裝置(24)相連，第二桿體(2)與 第一桿體(1)螺紋連接，連在一起的所述太陽(yáng)灶(20)和可伸縮的 支架(3)，通過(guò)第三個(gè)鉸鏈(9)與第二桿體(2)鉸接，所述可伸 縮的支架(3)通過(guò)第二個(gè)鉸鏈(42)和可轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)支架體(15) 鉸接，第一桿體(1)與所述可調(diào)節(jié)仰角的框架設(shè)備相連。
4. 如權(quán)利要求1、 2或3所述的跟蹤式聚光鏡，其特征在于所述 可調(diào)節(jié)仰角的框架設(shè)備包括第一框架設(shè)備(14)和第二框架設(shè)備(21)，支撐體為輪(23)，支撐體與所述可調(diào)節(jié)仰角的框架設(shè)備連接，活動(dòng)連接的支撐體與所述可轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)支架體(15)，觀察設(shè)備 (28)與所述聚光鏡相連，以及和所述可調(diào)節(jié)仰角的框架設(shè)備相連 的驅(qū)動(dòng)設(shè)備(25)，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(24)和所述驅(qū)動(dòng)設(shè)備(25)相連， 所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(24)為齒輪，可調(diào)節(jié)仰角的框架設(shè)備上有第一角度 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(19)。
5. 如權(quán)利要求1或2所述的跟蹤式聚光鏡，其特征在于滑動(dòng)連 接的所述聚光鏡與所述第二角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(18)，所述聚光鏡與第三 桿體(26)相連，第三桿體(26)與所述可轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)支架體(15) 通過(guò)鉸鏈(27)鉸接，所述聚光鏡上有固定機(jī)構(gòu)(17)，所述聚光鏡 的主軸(3)與觀察設(shè)備(28)相連。
6. 如權(quán)利要求1或2所述的跟蹤式聚光鏡，其特征在于所述聚 光鏡為線(xiàn)形焦點(diǎn)凹面鏡體(31)，小支架體(32)在線(xiàn)形焦點(diǎn)凹面鏡 體(31)上，線(xiàn)形焦點(diǎn)凹面鏡體(31)與第三桿體(26)相連，第 三桿體(26)與所述可轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)支架體(15)通過(guò)鉸鏈(27)鉸 接，觀察設(shè)備(28)與線(xiàn)形焦點(diǎn)凹面鏡體(31)相連，定位機(jī)構(gòu)(17) 與線(xiàn)形焦點(diǎn)凹面鏡體(31)相連，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(24)和驅(qū)動(dòng)設(shè)備(25)相連，所述驅(qū)動(dòng)設(shè)備(25)為彈性勢(shì)能驅(qū)動(dòng)設(shè)備，支撐體為 弧形體(16)，所述弧形體(16)與所述可調(diào)節(jié)仰角的框架設(shè)備連接，活動(dòng)連接的支撐體與所述可轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)支架體(15)。
7. 如權(quán)利要求3所述的跟蹤式聚光鏡，其特征在于所述聚光鏡 為線(xiàn)形焦點(diǎn)凹面鏡體(31)，小支架體(32)在線(xiàn)形焦點(diǎn)凹面鏡體(31) 上，第二桿體(2)在所述第一桿體(1)中，螺桿(39)在所述第 一桿體(1)上，螺桿(39)端部與所述第二桿體(2)上的螺紋(40) 相嚙合；和所述可轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)支架體(15)相連的支撐體，以及套在一起的支撐體與可調(diào)節(jié)仰角的框架設(shè)備；所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(24)和 所述驅(qū)動(dòng)設(shè)備(25)相連，驅(qū)動(dòng)設(shè)備(25)為電機(jī)。
8.陽(yáng)光跟蹤設(shè)備，其特征在于可轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)支架體(15)在可調(diào) 節(jié)仰角的框架設(shè)備上，可轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)支架體(15)與傳動(dòng)裝置(24) 相連，第二桿體(2)與第一桿體(1)螺紋連接，可伸縮的支架(3)， 通過(guò)第三個(gè)鉸鏈(9)與第二桿體(2)鉸接，所述可伸縮的支架(3) 通過(guò)第二個(gè)鉸鏈(42)和可轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)支架體(15)鉸接，第一桿 體(1)與所述可調(diào)節(jié)仰角的框架設(shè)備相連。
全文摘要
跟蹤式聚光鏡，屬太陽(yáng)能應(yīng)用領(lǐng)域中，能對(duì)陽(yáng)光精確跟蹤的中高溫光熱設(shè)備。用來(lái)解決現(xiàn)有聚光設(shè)備采用電控設(shè)施，成本高的問(wèn)題。使地軸平行線(xiàn)與旋轉(zhuǎn)支架體(15)的中心垂直，聚光鏡(20)在旋轉(zhuǎn)支架體(15)上，旋轉(zhuǎn)支架體(15)通過(guò)支撐體(16)和可調(diào)節(jié)仰角的框架設(shè)備相連，以轉(zhuǎn)動(dòng)一周一個(gè)真太陽(yáng)日驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)支架體(15)時(shí)，則聚光鏡隨陽(yáng)光轉(zhuǎn)動(dòng)，其焦點(diǎn)位置始終與旋轉(zhuǎn)支架體(15)的中心重合。主要用途是提供一種非電控且能有效跟蹤陽(yáng)光的太陽(yáng)能加熱設(shè)備。
文檔編號(hào)F24J2/12GK101551165SQ200910132478
公開(kāi)日2009年10月7日 申請(qǐng)日期2009年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月31日
發(fā)明者曹宏海 申請(qǐng)人:曹宏海