[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

说明书

本发明公开了一种基于三角平板拼接的射线汇聚装置设计方法，其中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；通过参数预设、骨架生成、整体结构生成的方式完成装置的设计。与现有技术相比，本发明提高了建造速度和建造灵活度，且建造门槛低，对材料精度要求不高，能量汇聚率高。

技术领域

本发明涉及太阳能、可反射射线汇聚领域，具体涉及一种基于三角平板拼接的射线汇聚装置。

背景技术

太阳能聚能装置发展比较长久，早期使用小型抛物面进行水的加热，也有使用大型反射面矩阵进行太阳能收集进行发电，目前生活中使用太阳能进行加热与发电的情况较少，一方面效率不高，另一方面是过于麻烦，而射线收集装置大多数都为巨型化，成本较高，如FAST射电望远镜，还有阵列望远镜。

小型太阳能汇聚装置主要用于收集热能，其结构大多数是抛物面，将待加热物品放置于焦点位置，放置于屋顶等位置使用。但小型太阳能汇聚装置能够获得的收益过小，而超大型太阳能装置又受制于场地问题难以实现。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于三角平板拼接的射线汇聚装置设计方法，需要解决现有装置存在的效率低、建造安装不灵活等问题。

为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：

一种基于三角平板拼接的射线汇聚装置设计方法，其中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；