本發(fā)明涉及能源與動力領(lǐng)域，具體為一種用于太陽光產(chǎn)能、傳輸及利用的戴森云顆粒設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、戴森球是一種設(shè)想中的巨型人造結(jié)構(gòu)，由英國物理學(xué)家弗里曼·約翰·戴森于1960?年提出。其目的是將恒星的能量盡數(shù)收集，為文明發(fā)展提供能源。然而，建造理論上的戴森球工程浩大，需要巨量物質(zhì)和極高工程技術(shù)，即使拆解太陽系所有行星可能也不足以建造完整戴森球，且建造過程漫長，成本極高，目前人類經(jīng)濟和資源狀況難以支持。但隨著人類文明發(fā)展，對能源需求持續(xù)增長，而地球上能源資源有限，恒星所釋放的巨大能量幾乎取之不盡。如果人類能夠掌握建造戴森球的技術(shù)，就可以獲取大量清潔能源，滿足未來能源需求。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、科技的發(fā)展不斷向前，雖然目前建造戴森球面臨諸多技術(shù)難題，如材料強度、太空運輸、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等，但現(xiàn)在的材料科學(xué)、太空工程等領(lǐng)域已取得突破，使戴森球的建造成為可能。

2、本發(fā)明的戴森云顆粒是戴森球的組成部分，是一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉的折疊展開式大型太陽光產(chǎn)能、傳輸及利用設(shè)備。它巧妙地解決了大型設(shè)備不便發(fā)射升空、太空太陽能傳輸效率低、太空低溫使有機聚合物變硬變脆無法塑形、地面光伏發(fā)電夜晚無法進行等一系列問題。

3、在另一個發(fā)明（新形式人造太陽（陸基民用型））中的太陽能傳輸設(shè)備結(jié)構(gòu)為大型硬質(zhì)固定形圓盆加裝軟質(zhì)反光復(fù)合膜，其原理是利用降低盆腔內(nèi)氣壓使平面鏡變成凹面鏡，但此結(jié)構(gòu)與原理在太空不適用，因為大型設(shè)備無法發(fā)射到太空，且太空無大氣壓力，無法在盆腔內(nèi)形成負氣壓使平面鏡變成凹面鏡。因此，需重新設(shè)計適合太空環(huán)境的太陽能傳輸設(shè)備。

4、為便于發(fā)射太空，本發(fā)明采用主體由軟質(zhì)膜制成便于折疊，高壓儲氣罐對其充氣可以自動展開的折疊展開式設(shè)計。為防止被太空碎片撞擊，采用芳綸薄膜作為戴森云顆粒的主材。為防止太空低溫使主材變硬變脆，需變形部分采用適當深度的灰色主材吸收太陽光熱量適當加溫。發(fā)射到預(yù)定軌道后，高壓儲氣罐對環(huán)狀氣囊（灰色）充氣，充氣時，環(huán)狀氣囊連帶三層軟膜自動展開放平。三層平整的圓形軟膜形成兩個相互隔開的氣室，第一層膜無色透明，便于太陽光通過；第二層膜是鏡面反射復(fù)合膜，用于反射射入的太陽光；第三層膜是陽光加溫背膜（灰色）。

5、一二層膜間為第一氣室，二三層膜間為第二氣室，環(huán)狀氣囊為第三氣室。分別調(diào)節(jié)第一、第二氣室的氣壓可以控制中間反射復(fù)合膜的屈光度，使其成為平面鏡、凹面鏡及凸面鏡，分別達到聚光與散射的目的。即：第一、第二氣室無氣壓時為平面鏡，可用于指定區(qū)域高亮度照明；第一氣室加壓、第二氣室無壓時為凹面鏡，可用于指定地點快速加熱；第一氣室無壓、第二氣室加壓時為凸面鏡，可用于指定區(qū)域大面積照明。聚光時陽光功率加大，散射時陽光功率減小。

6、每個設(shè)備聚光時的峰值功率由設(shè)備的反射膜口徑?jīng)Q定，口徑越大，峰值功率越大，當然與太陽光的入射角反射角也有關(guān)系。

7、

8、經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，每一個拋物線都有一個圓與之部分重合，尤其是拋物線焦距很長時，重合部分更多，與之重合的圓的半徑是焦距的?2?倍。例如拋物線?y2?=?40000x，它的焦點在（10000，0）處，與圓(x?-?20000)2?+?y2?=?400000000，圓的半徑是?20000。（如圖2、圖3所示）在靠近拋物線頂點的一定范圍內(nèi)，當把?0<x<1?代入這兩個函數(shù)時，得到的?y?值是相近的。導(dǎo)數(shù)法也可證明在特定區(qū)域內(nèi)，拋物線和圓的切線斜率也相近，即當?x?值相對較小時，它們是重合的。這是球面凹面鏡的部分區(qū)域與拋物面凹面鏡一樣可以聚焦的理論依據(jù)，只是當?x?值相對較大時，焦點處成像的像差與畸變會更為嚴重，但并不影響凹面鏡光線匯聚與能量集中。

9、應(yīng)用場景描述：從表格第一行可以看出，夜晚?20000km?高的太空中，一個口徑300m?的戴森云顆粒，可以把?1?億瓦的光功率轉(zhuǎn)投到地面某個區(qū)域。如果分散照射在光伏發(fā)電區(qū)域，光伏發(fā)電至少產(chǎn)生?1?千萬瓦的電功率，每小時發(fā)電?1?千萬度，解決了太空太陽能地面?zhèn)鬏攩栴}。如果把這?1?億瓦的光功率匯聚到地面的一個點上，任何目標物將被瞬間燒毀。因此，實際應(yīng)用中應(yīng)嚴格管控設(shè)備，防止意外發(fā)生。

技術(shù)特征：

1.一種用于太陽光產(chǎn)能、遠程傳輸及利用的設(shè)備，其特征在于：采用折疊展開式設(shè)計，主體由軟質(zhì)膜制成便于折疊，高壓儲氣罐對其充氣可以自動展開，包括三層軟膜和環(huán)狀氣囊，三層軟膜形成兩個相互隔開的氣室；由設(shè)備控制中心控制，進行軌道控制、設(shè)備的姿態(tài)調(diào)整及通過調(diào)節(jié)氣室氣壓可控制中間反射復(fù)合膜的屈光度，使其成為平面鏡、凹面鏡或凸面鏡。

2.?根據(jù)權(quán)利要求?1?所述的一種用于太陽光產(chǎn)能、遠程傳輸及利用的設(shè)備，其特征在于：第一層膜無色透明，便于太陽光通過；第二層膜是鏡面反射復(fù)合膜，用于反射太陽光；第三層膜是陽光加溫背膜。

3.?根據(jù)權(quán)利要求?1?或?2?所述的一種用于太陽光產(chǎn)能、遠程傳輸及利用的設(shè)備，其特征在于：每個設(shè)備聚光時的峰值功率由設(shè)備的反射膜口徑?jīng)Q定，且與太陽光的入射角反射角有關(guān)。

4.?根據(jù)權(quán)利要求?1?-?3?任一項所述的一種用于太陽光產(chǎn)能、遠程傳輸及利用的設(shè)備，其特征在于：球面凹面鏡部分區(qū)域與拋物面凹面鏡一樣可聚焦，雖有像差與畸變但不影響能量集中。

5.?根據(jù)權(quán)利要求?1?-?4?任一項所述的一種用于太陽光產(chǎn)能、遠程傳輸及利用的設(shè)備，其特征在于：該設(shè)備能將太空中的太陽能傳輸?shù)降孛?，解決太空太陽能地面?zhèn)鬏攩栴}，可分散照射用于光伏發(fā)電，也可集中照射但需嚴格管控以防止危險。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及能源與動力領(lǐng)域，公開了一種用于太陽光產(chǎn)能、遠程傳輸及利用的設(shè)備。該設(shè)備作為戴森球的組成部分，采用折疊展開式設(shè)計，以芳綸薄膜為主材，解決了大型設(shè)備發(fā)射升空難、太空太陽能傳輸效率低等問題。通過調(diào)節(jié)氣室氣壓可使反射復(fù)合膜成為平面鏡、凹面鏡或凸面鏡，實現(xiàn)聚光與散射。研究表明球面凹面鏡部分區(qū)域與拋物面凹面鏡一樣可聚焦，雖有像差與畸變但不影響能量集中。該設(shè)備能高效低成本利用太陽能，解決太空太陽能地面?zhèn)鬏?、夜晚照明及指定區(qū)域加熱或燒灼等問題，推動人類利用恒星能源邁進一步，提升人類文明水平。

技術(shù)研發(fā)人員：謝俊奇,謝欣研
受保護的技術(shù)使用者：謝俊奇
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9