[发明专利]一种基于三角平板拼接的射线汇聚装置设计方法

权利要求书

1.一种基于三角平板拼接的射线汇聚装置设计方法，其特征在于，所述汇聚装置是由多层三角板构成的抛物面状结构；所述抛物面状结构由下至上布置有多道直径逐渐增大的圆形钢圈，最底部的钢圈内部、相邻的钢圈之间均由相互拼接的三角板进行填充；其中第一层三角板位于最底部的圆形钢圈内；第二层及以上的每一层三角板位于相邻的钢圈之间；所述圆形钢圈通过布置在装置背面的多道条形骨架连接；每一层的三角板、钢圈共同构成所述的抛物面状结构；

所述射线汇聚装置设计方法，包括以下步骤：

步骤1，参数预设与骨架生成

设置抛物线p值、相邻的钢圈之间的间距、三角板的最大层数；

在水平面上指定一点O作为原点，设置X、Z轴位于水平面内，Y轴垂直于水平面朝上；

以设定的p值建立经过原点O的抛物线；记A₀点表示原点O，其坐标为(x₀,y₀)；在抛物线上距离A₀点l处的A₁点坐标为(x₁,y₁)；

根据抛物线方程计算出A₀、A₁两点两点之间的计算公式并进行求解，即可得到A₁点坐标；利用相同的方法可依次求得在抛物线上依次相邻距离l的基准点A₂、A₃、…；

将所述抛物线以Y轴为中心轴进行360°旋转，建立抛物面；则基准点在旋转过程中所构成的圆形轨迹即对应的钢圈布置位置；

将坐标原点O以及基准点用弧线连接起来，即一条基准骨架线；然后将基准骨架围绕Y轴等角度在圆形轨迹上旋转，即可得到其余的骨架线，骨架线即布置条形骨架的位置；

步骤2，整体结构的生成

在第k层的圆形轨迹上选择位于X轴正方向上的骨架节点作为起始顶点，在圆形轨迹上每次旋转360/(6*n)度，旋转后即产生每一层圆形轨迹上的顶点；其中，k＝1,2…n，n为圆形轨迹的层数；

在每一层圆形轨迹上，以起始顶点开始，以顺时针方向对该层圆形轨迹上的所有顶点进行编号；则第k的第i个顶点和第k+1层的第i个、第i+1个顶点构成一个三角形，第k的第i个顶点和第i+1个顶点和第k+1层的第i+1个顶点构成一个三角形；由此可得到任意两层圆形轨迹之间的三角形分布；而第一层圆形轨迹内部的三角形，则是由圆点O与第一层圆形轨迹上相邻的顶点构成的；在每个三角形处布置三角板；

使用第一层圆形轨迹内部的三角形构成的六边形结构作为吸收板的形状，吸收板的布置高度为在Y轴上距离原点高度为p/2。

2.根据权利要求1所述的基于三角平板拼接的射线汇聚装置设计方法，其特征在于，所述抛物线的方程为：2py＝x²，其中x、y表示坐标系X、Y轴上的坐标变量。

3.根据权利要求1所述的基于三角平板拼接的射线汇聚装置设计方法，其特征在于，A₀、A₁两点两点之间的计算公式如下：

其中，为A₀、A₁两点两点之间间距。

4.根据权利要求1所述的基于三角平板拼接的射线汇聚装置设计方法，其特征在于，在每一层的三角板中，三角板的布置方式是按照顺序拼接后在背面焊接固定，靠近骨架部分的三角板焊接到骨架上；吸收板位于整个抛物面状结构的理论焦点处，使用钢架连接到最外层上的钢圈进行固定。

5.根据权利要求1所述的基于三角平板拼接的射线汇聚装置设计方法，其特征在于，所述三角板均为平板状结构。

6.根据权利要求1所述的基于三角平板拼接的射线汇聚装置设计方法，其特征在于，当装置为太阳能收集装置时，三角板使用表面抛光后的铝板制作；当装置为射线收集装置时，使用铝合金材料制作三角板。