Ľudia už dlhú dobu využívajú obrovské množstvo voľnej energie zo slnka, vody a vetra a ešte oveľa viac, čo im príroda môže poskytnúť. Pre niektorých je to koníček, zatiaľ čo iní nemôžu prežiť bez zariadení, ktoré dokážu extrahovať energiu „zo vzduchu“. Napríklad v afrických krajinách sa solárne panely už dlho stávajú životom zachraňujúcim spoločníkom ľudí, vo vyprahnutých dedinách sa zavádzajú zavlažovacie systémy na solárny pohon, na studne sa inštalujú „solárne“ čerpadlá atď.
V európskych krajinách slnko tak nesvieti, ale leto je dosť horúce a je škoda, keď sa plytvá voľná energia prírody. Existuje úspešný vývoj pecí založených na solárna energia, ale používajú jednodielne alebo zostavené zrkadlá. Po prvé je to drahé a po druhé to robí konštrukciu ťažšou, a preto nie je vždy vhodné ju použiť, napríklad keď sa vyžaduje nízka hmotnosť hotového koncentrátora.
Zaujímavý model domáceho parabolického solárneho koncentrátora vytvoril talentovaný vynálezca.
Nevyžaduje zrkadlá, takže je veľmi ľahký a na túre nebude veľkou záťažou.
Na vytvorenie domáceho solárneho koncentrátora na základe filmu je potrebných len veľmi málo vecí. Všetky sa predávajú na akomkoľvek trhu s oblečením.
1. Samolepiace zrkadlový film. Má hladký, lesklý povrch a preto je výborným materiálom pre zrkadlovú časť solárnej rúry.
2. List drevotriesky a list sololitu rovnakej veľkosti.
3. Tenká hadica a tmel.
Ako vyrobiť solárnu rúru?
Najprv sa pomocou priamočiarej píly vyrežú dva krúžky z drevotriesky o veľkosti, ktorú potrebujete, ktoré sa musia navzájom prilepiť. Na fotografii a videu je jeden prsteň, ale autor naznačuje, že neskôr pridal aj druhý prsteň. Podľa neho by sa bolo možné obmedziť len na jedno, no priestor bolo potrebné zväčšiť, aby vytvoril dostatočnú konkávnosť parabolického zrkadla. V opačnom prípade bude zaostrenie lúča príliš ďaleko. Kruh zo sololitu je vyrezaný na veľkosť krúžku, aby vytvoril zadnú stenu solárneho koncentrátora.
Krúžok by mal byť prilepený k sololitu. Nezabudnite všetko dobre natrieť tmelom. Konštrukcia musí byť úplne utesnená.
Opatrne urobte na boku malý otvor, aby boli rovnomerné okraje, do ktorého pevne vložte tenkú hadicu. Na zabezpečenie tesného utesnenia môže byť spojenie medzi hadicou a krúžkom tiež ošetrené tesniacim prostriedkom.
Na prsteň natiahnite zrkadlový film.
Odčerpajte vzduch z inštalačného telesa a vytvorte tak sférické zrkadlo. Ohnite hadicu a upnite ju špendlíkom.
Pre hotový koncentrátor vytvorte pohodlný stojan. Energia tejto inštalácie je dostatočná na roztavenie hliníkovej plechovky.
Pozornosť! Parabolické slnečné reflektory môžu byť nebezpečné a môžu spôsobiť popáleniny a poškodenie očí, ak sa s nimi nebude zaobchádzať opatrne!
Pozrite si proces výroby solárnej rúry vo videu.
Materiál použitý zo stránky zabatsay.ru. Ako vyrobiť solárnu batériu - .
Dnes sa pozrieme na to, ako vytvoriť domáci zrkadlový ďalekohľad. Ako už asi viete, v odrazových ďalekohľadoch je šošovka reprezentovaná zrkadlom. Výroba domáceho odrazového ďalekohľadu je pomerne náročná, najmä ak preň ručne vyrábate zrkadlá, ale nepochybnou výhodou domáceho zrkadlového ďalekohľadu oproti rovnakému domácemu refrakčnému ďalekohľadu je jeho väčšie optické zväčšenie v porovnaní s refraktorom.
Ako si doma vlastnými rukami vyrobiť výkonný teleskopický reflektor alebo refraktor s 500 až 6000-násobným zväčšením, viď. Detailný popis tu: http://remontavto-moto-velo.blogspot.ru/2018/04/500-6000.html
Nadšenci astronómie stavajú domáce zrkadlové ďalekohľady hlavne podľa Newtonovho systému Bol to Isaac Newton, ktorý okolo roku 1670 prvýkrát vytvoril odrazový ďalekohľad. To mu umožnilo zbaviť sa chromatických aberácií (vedú k zníženiu jasnosti obrazu, k objaveniu sa farebných kontúr alebo pruhov na ňom, ktoré nie sú prítomné na skutočnom objekte) - hlavná nevýhoda refrakčných ďalekohľadov, ktoré vtedy existovali. čas.
Newtonov obvod reflektora vyzerá takto:
V tomto dizajne je zrkadlo 1 šošovka, nazývaná tiež primárne zrkadlo. Toto zrkadlo je parabolické alebo sférické. Zrkadlo 2 sa nazýva diagonálne zrkadlo - toto zrkadlo smeruje lúč odrazených lúčov cez okulár k pozorovateľovi. Prvok označený číslom 3 je zostava okuláru.
Ohnisko hlavného zrkadla a ohnisko okuláru vloženého do tubusu okulára sa musia zhodovať. Ohnisko primárneho zrkadla je definované ako vrchol kužeľa lúčov odrazených zrkadlom.
Diagonálne zrkadlo sa vyrába v malých veľkostiach, je ploché a môže mať obdĺžnikový alebo eliptický tvar. Na optickú os hlavného zrkadla (šošovky) je nainštalované diagonálne zrkadlo pod uhlom 45° k nemu.
Bežné domáce ploché zrkadlo nie je vždy vhodné na použitie ako diagonálne zrkadlo v domácom ďalekohľade - ďalekohľad vyžaduje opticky presnejší povrch. Preto môže byť plochý povrch plochej konkávnej alebo plochej konvexnej optickej šošovky použitý ako diagonálne zrkadlo, ak je táto rovina najskôr pokrytá vrstvou striebra alebo hliníka.
Rozmery plochého diagonálneho zrkadla pre domáci ďalekohľad sú určené z grafickej konštrukcie kužeľa lúčov, ktoré sa odrážajú od hlavného zrkadla. Pri obdĺžnikovom alebo elipsovom zrkadlovom tvare majú strany alebo osi vzájomný pomer 1:1,4.
Objektív a okulár domáceho zrkadlového ďalekohľadu sú namontované vzájomne kolmo na tubus ďalekohľadu. Na montáž hlavného zrkadla domáceho ďalekohľadu je potrebný rám, drevený alebo kovový.
Na výrobu dreveného rámu pre hlavné zrkadlo domáceho odrazového ďalekohľadu si môžete vziať okrúhlu alebo osemhrannú dosku s hrúbkou najmenej 10 mm a 15-20 mm väčšou ako je priemer hlavného zrkadla. Hlavné zrkadlo je k tejto doske upevnené pomocou 4 kusov hrubostennej gumenej trubice, upevnenej na skrutkách. Pre lepšiu fixáciu môžete pod hlavy skrutiek umiestniť plastové podložky (nedokážu samotné zrkadlo upnúť).
Rúrka domáceho ďalekohľadu je vyrobená z kusu kovová rúrka, z niekoľkých vrstiev kartónu zlepených dohromady. Môžete tiež vyrobiť kovovú lepenku.
Tri vrstvy hrubého kartónu by mali byť zlepené lepidlom na drevo alebo kazeínovým lepidlom a potom vložené kartónová trubica do kovových výstužných krúžkov. Z kovu sa vyrába aj miska na rám hlavného zrkadla domáceho ďalekohľadu a kryt potrubia.
Dĺžka rúrky (trubice) domáceho odrazového ďalekohľadu by sa mala rovnať ohniskovej vzdialenosti hlavného zrkadla a vnútorný priemer rúry - 1,25 priemerov hlavného zrkadla. Vnútro tubusu domáceho odrazového ďalekohľadu by malo byť „začiernené“, t.j. prikryte ho matným čiernym papierom alebo ho natrite matnou čiernou farbou.
Okulárová zostava domáceho zrkadlového ďalekohľadu v jednoduchý dizajn môže byť založené, ako sa hovorí, „na trení“: pohyblivá vnútorná trubica sa pohybuje pozdĺž pevnej vonkajšej trubice a poskytuje potrebné zaostrenie. Zostava okuláru môže byť aj závitová.
Pred použitím musí byť domáci reflexný ďalekohľad nainštalovaný na špeciálny stojan - držiak.
Teraz sa pozrime bližšie na to, ako leštiť zrkadlo:
Ak je ohnisková vzdialenosť hlavného zrkadla s priemerom 100 mm väčšia ako 700 mm a s priemerom 120 mm - viac ako 900 mm, potom je lepšie, aby povrch zrkadla nebol parabolický, ale sférický, čo je oveľa jednoduchšie.
Na výrobu takéhoto guľového zrkadla sú potrebné dva kotúče (s priemerom 100 mm, hrúbka je minimálne 8-10 mm, s priemerom 120 mm - asi 12-14 mm) z dobre žíhaného skla, napr. napríklad zrkadlové sklo, sklo displeja alebo okenné sklo. Ak máte hrubé zrkadlové sklo, môžete si kotúče vyrezať sami pomocou rúrkovej vŕtačky. Je ohýbaný z pásu železa, ocele alebo iného nie veľmi mäkkého kovu. Hrúbka stien vrtáka je 1-2 mm.
Je namontovaný na drevenom kotúči s rovnakým priemerom ako zrkadlo. Kotúče sa vyrezávajú otáčaním rúrkového vrtáka na stroji postavenom na tento účel alebo ručne. Kaša abrazíva (napríklad šmirgľový prášok) zmiešaná s vodou sa nepretržite roztiera pod okraj vrtáka.
Plankonvexné kondenzorové šošovky pre fotografické zväčšovače môžu byť použité ako polotovary pre zrkadlá spracovaním ich plochého povrchu. Takéto šošovky s priemerom do 113 mm si môžete zakúpiť vo fotoobchodoch.
Disky sú vyrezané. Teraz ich treba obrúsiť. K tomu budete potrebovať brúsne a leštiace materiály, ako aj živicu a kolofóniu. Brúste zrkadlo pomocou abrazívnych práškov - karborundum (karbid kremíka), korund alebo šmirgľ. Vo svojej práci budete potrebovať brusivá so zrnami rôznych veľkostí. Zvyčajne sa rozlišujú číslami: 40-20 (najhrubšie zrno), 12-10, b-4. Brúsne prášky rôznych veľkostí možno získať rozdrvením brúsneho (brúsneho) kameňa na malé kúsky. Výsledný prášok sa triedi preosievaním cez jemné sitá.
Brúsiť kotúče na stroji. Otočný okrúhly alebo šesťhranný, osemhranný stôl je pripevnený na hrubú dosku - základňu. V jeho strede je pevne pripevnená os, ktorá sa otáča na základni. Stôl môže spočívať na 3 oceľových guličkách „zapustených“ do podstavca. Je veľmi výhodné pracovať na takomto stroji: namiesto toho, aby ste sami chodili okolo stola, môžete stôl stroja otočiť.
Začnite brúsiť najhrubším brusivom. Na brúsenie zrkadla na guľovej ploche položte jeden kotúč na druhý. Najprv zaistite spodný disk v strede otočného stola pomocou 4 skrutiek s kusmi hrubostennej gumovej rúrky. Potom namažte kontaktné plochy kašou abrazívneho prášku a vody, posuňte horný kotúč smerom od seba a smerom k sebe o 1/4 - 1/3 polomeru. Súčasne otáčajte oba kotúče v opačných smeroch ako a Výsledkom je, že povrch horného disku sa stáva konkávnym a spodný - konvexný.
Na urýchlenie procesu hrubého brúsenia sa v modernej amatérskej praxi používa krúžkové brúsenie. Ako prsteň si vezmite kúsok hrubostenného liatinové potrubie. Priemer prsteňa je približne polovica priemeru zrkadla. Po umiestnení budúceho zrkadla na miesto brúsnej podložky ho obrúste krúžkom a brúsnu kašu namažte vodou. Uistite sa, že krúžok nepresahuje okraj brúsneho taniera. Krúžok a stôl stroja sa musia neustále otáčať v opačných smeroch. Pri brúsení krúžkom sa v skle vytvorí priehlbina oveľa rýchlejšie ako pri brúsení skla sklom. Na ďalšie brúsenie sa okrem skleneného brúsneho kotúča používajú brúsne kotúče, ktorých základne sú vyrobené z naj. rôzne materiály: kov, getinax, textolit, odliaty zo zmesi cementu s pieskom alebo cementu s alabastrom. Používa sa aj drevo impregnované vodoodpudivou kompozíciou. Na základňu takejto brúsky sú nalepené štvorce skla alebo plexiskla. Používajú sa aj špeciálne kovové brúsky.
Ich základne v tvare guľôčok sú vybrúsené sústruh. Použitie brúsnych kotúčov opísaných vyššie vám umožňuje obmedziť sa na jeden sklenený disk - budúce zrkadlo.
Keď sa priehlbina priblíži k špecifikovanej hodnote (pre 100 mm zrkadlo - nie viac ako 0,90 mm; pre 120 mm zrkadlo - nie viac ako 1,00 mm), prejdite od hrubého k jemnému brúseniu s použitím čoraz jemnejších tried brusiva.
Po dokončení brúsenia najjemnejším brusivom povrch zrkadla vyleštite. Na spodný kotúč - brúsnu podložku nanesieme vrstvu živicovej zliatiny s kolofóniou v hrúbke 4-5 mm. Vrstvu rozdeľte na štvorce so sieťou drážok - faziet pre lepší kontakt so sklom a cirkuláciu lešticej hmoty.Princíp fungovania tieňového zariadenia je nasledujúci. Do stredu zakrivenia O testovaného zrkadla umiestnite umelú hviezdu - bodový zdroj svetla (napríklad urobte malý vpich do fólie a osvetlite ho zozadu jasné svetlo), a na priesečník svetelných lúčov odrazených od zrkadla (vrchná časť kužeľa O") umiestnite „Foucaultov nôž“ (napríklad žiletku). Postavte sa za baterku, nájdite odraz hviezdy v zrkadle.
Pri približovaní sa k zrkadlu alebo vzďaľovaní sa od neho dbajte na to, aby umelá hviezda vyplnila svojim svetlom celú plochu zrkadla. Ak teraz pomaly prejdete cez vrchol kužeľa lúčov „Foucaultovým nožom“, celé zrkadlo „zhasne“ súčasne. To znamená, že všetky lúče odrazené od zrkadla sa zbiehajú v jednom bode. Ak sa zakrivenie zrkadlového povrchu odchyľuje od zadaného, uvidíte „tieňový obraz“, podľa ktorého sa posudzuje tvar povrchu. Opravte povrch zrkadla ďalším leštením, zmenou charakteru pohybov zrkadla (ťahy) alebo tvaru leštiace podložky. Skutočné odchýlky povrchu zrkadla, ktoré ste vytvorili z gule, sa merajú v zlomkoch mikrónu.
Konkávny guľový povrch lešteného zrkadla odráža len asi 5 % svetla, ktoré naň dopadá. Preto musí byť potiahnutý reflexnou vrstvou hliníka alebo striebra. Zrkadlo je hliníkované len pri špeciálnej inštalácii, ale postriebrenie je možné vykonať aj doma.
V odrazovom ďalekohľade Newtonovho systému diagonálne rovinné zrkadlo vychyľuje nabok kužeľ lúčov odrazených od hlavného zrkadla. Urobiť dobré ploché zrkadlo sami je veľmi ťažké. Namiesto tohto zrkadla použite totálny vnútorný odrazový hranol z hranolového ďalekohľadu. Pri hlavnom zrkadle s priemerom 100-120 mm sú rozmery pravouhlých hranolových rovín umiestnených pod uhlom 90° medzi 20x20 mm a 25x25 mm.
Ako ploché diagonálne zrkadlo môžete použiť aj plochý povrch objektívu, povrch filtra fotoaparátu alebo akúkoľvek inú opticky presnú rovinu. Potiahnite ho vrstvou striebra alebo aluminizujte.
Hviezdna obloha vždy lákala bádateľov azda každý aspoň raz v živote sníval o tom, že objaví nejakú hviezdu alebo súhvezdie a pomenuje ju na počesť blízkej osoby. Predkladám vašej pozornosti malého sprievodcu, ktorý pozostáva z dvoch častí, ktoré poskytujú podrobný popis ako robiť od nuly ich ruky drevený ďalekohľad. Táto časť vám ukáže, ako to môžete urobiť kľúčový prvokďalekohľad: primárny zrkadlo.
Dobré zrkadlo vám pomôže vidieť rôzne detaily Mesiaca a planét slnečná sústava a iné objekty hlbokého vesmíru, zatiaľ čo nekvalitné zrkadlo vám poskytne len nejasné obrysy objektov.
Zrkadlá teleskopov vyžadujú mimoriadne presný povrch. Vo väčšine prípadov sa zrkadlá vynikajúcej kvality dosahujú skôr ručným leštením ako strojovým leštením. To je jeden z dôvodov, prečo niektorí ľudia radšej vyrábajú vlastné zrkadlá, než by kupovali lacné priemyselné vzory. Druhým dôvodom je, že nadobudnete potrebné znalosti na výrobu kvalitných optických prístrojov a ako viete, znalosti nemôžete nosiť za plecami.
Krok 1: Materiály
- Čisté sklo je vyrobené z materiálu s nízkym koeficientom rozťažnosti (Pyrex, borosilikátové sklo, Duran 50, Cerodur atď.);
- Karbid kremíka rôznych veľkostí zŕn (60, 80, 120, 220, 320 jednotiek);
- oxid hlinitý (25, 15, 9 a 5 mikrónov);
- oxid céru;
- Živica;
- Brúsny kameň;
- Vodotesná omietka (zubná omietka);
- Obkladačka;
- Epoxidové lepidlo.
Krok 2: Príprava obrobku
Sklenené polotovary sa často dodávajú so značkami na povrchu. „Gruhá značka“ v spodnej časti zostala pri sporáku a horné značky sa objavili v dôsledku teplotného rozdielu pri ochladzovaní skla.
Začnime úpravou okrajov skla, aby sme obmedzili riziko odštiepenia. Brúsny kameň je na túto operáciu výborným nástrojom. Nezabúdajte na osobnú ochranu dýchacích ciest a pamätajte, že sklo a kameň je potrebné navlhčiť vodou (pretože sklenený prach je veľmi škodlivý pre pľúca).
Spodná časť zrkadla by mala byť čo najrovnejšia (predtým, ako na nej začnete pracovať). Na vyrovnanie povrchu použijeme hrubý karborundum (karbid kremíka #60). Naneste prášok a vodu plochý povrch a potrieme pohárom. Po niekoľkých sekundách uvidíte šedú pastu. Opláchnite ho a pridajte mokrý piesok. Pokračujte, kým povrch nebude zbavený dier a výmoľov.
Krok 3:
Tento prípravok sa použije na vytvorenie konkávneho povrchu na sklenenom kuse.
Pohár prikryjeme Plastová fólia. Okolo obrobku urobíme kartónový valec a dovnútra nalejeme sadru. Nechajte zaschnúť a potom odstráňte lepenku. Opatrne oddeľte sklo a odstráňte otrepy z okrajov.
Krok 4: Obloženie keramických dlaždíc
Na vyleštenie skla potrebujeme tvrdý povrch. Preto musí byť konvexná časť obrobku pokrytá keramickými dlaždicami.
Prilepte dlaždice sadrový základ epoxidová živica.
Upozorňujeme, že je potrebné vyhnúť sa umiestneniu dlaždíc alebo otvorov do stredu. Namiesto toho jemne odsaďte dlaždicu, aby ste sa vyhli akýmkoľvek centrálnym nedokonalostiam na povrchu zrkadla.
Krok 5: Začnite brúsiť
Na povrch dlaždice dáme trochu mokrého piesku a začneme o ňu potierať sklo.
Po niekoľkých prechodoch otočte zrkadlo a pokračujte v brúsení v opačnom smere. Toto poskytuje dobré spracovanie, zo všetkých uhlov a zabráni chybám.
Krok 6:
Pokračujeme v brúsení, kým nedosiahneme požadovaný ohyb. Na odhad zakrivenia musíte použiť kalkulačku zo sady meraní Sagitta.
Ak chcete postaviť ďalekohľad na pozorovanie planét, budete potrebovať väčší ohniskový pomer (F/8 alebo vyšší).
Na druhej strane, ak chcete uvažovať o rozlohe galaxie a hviezdnych hmlovín, budete potrebovať malý ohniskový pomer (napríklad F/4).
Ohniskový pomer F/4,75. Sagitta môjho 20 cm zrkadla je 0,254 cm.
Krok 7: Vyhladzujte povrch
Po dosiahnutí požadovaného zakrivenia je potrebné povrch vyhladiť pri zachovaní rovnakého zakrivenia.
Označte veľké chyby fixkou a pokračujte v brúsení, kým sa úplne neodstránia. To poskytne vizuálne potvrdenie, že môžete prejsť na jemnejšie brusivo.
Prejdime na karbid kremíka č. 320 Po dosiahnutí tohto kroku by ste mali začať vidieť nejaké odrazy pri pohľade na zrkadlo.
Krok 8:
Na túto operáciu musíme vyrobiť ďalší nástroj. Takéto zariadenie môžete vyrobiť zo sadry alebo hrubej preglejky. Bude prikrytá mäkký materiál- živica.
Živica ihličnaté stromy– veľmi lepkavé a ťažko sa čistí.
Okolo základne prípravku vytvorte ďalší valec. Roztopiť veľké množstvoživice a nalejte ju do valca. Nechajte živicu vychladnúť a odstráňte kartónový obal. Potom začneme vytvárať povrch, je potrebné mu dať miernu konvexnosť. Vytvorené žľaby vám pomôžu aj pri spracovaní skla.
Krok 9: Poľština
Na živicu položte trochu mokrého prášku céru a začnite o ňu trieť zrkadlo. Cer prenikne na povrch živice. V prípade potreby použite mydlový lubrikant.
Krok 10: Vytvorenie Foucaultovho testera
Foucault tester je nástroj určený na analýzu povrchu parabolických zrkadiel. Má svetelný zdroj, ktorý svieti na zrkadlo. Keď sa svetlo vráti, je zaostrené na inú oblasť (ak vychádzalo z okraja alebo stredu zrkadla).
Tester využíva tento princíp, aby vám umožnil vizuálne vidieť chyby už od 1 milióntiny cm Pridaním obrazovky Ronchi k testeru ušetríte čas, pretože získate predstavu o povrchu bez akýchkoľvek meraní.
Aby ste si uľahčili život, vyrobte si zrkadlový stojan. Skrutka na zadnej strane umožňuje nastavenie uhla.
Krok 11: Vytvorenie paraboloidu
Po dokončení by sme mali mať plne vyleštené zrkadlo s krásnym guľovým povrchom. Guľa však nie je vhodná na astronomické účely. Musíme získať paraboloid.
Rozdiel medzi guľou a paraboloidom je malý (asi 1 mikrón). Na dosiahnutie tohto rozdielu použijeme Foucaultov test. Keďže vieme, ako má odraz vyzerať, urobíme špeciálna úprava oxid céru, kým sa odraz na zrkadle nezhoduje s teoretickým.
Vzhľad mletia bude pripomínať "W". Amplitúda by mala byť 4/5 priemeru v priečnom a pozdĺžnom smere.
Je tu tiež úplný zoznam rôzne techniky na opravu chýb na konkrétnom povrchu.
Krok 12: Testovanie povrchu pomocou Foucaultovho testera
Takto vyzerá odraz vo Foucaultovom testeri vybavenom mriežkou Ronchi.
V závislosti od prípadu (sieťka prerezáva svetlo pred alebo za polomerom zakrivenia) je možné interpretovať čiary a odvodiť tvar povrchu.
Couderova maska sa používa na merania pomocou Foucaultovho testera.
Krok 14: Hliníkovanie
Aby bolo remeslo úplne dokončené, je potrebné ho poslať na aluminizáciu. V súčasnosti zrkadlo odráža len 4% svetla. Príspevok hliníka k povrchu zvýši percento o viac ako 90%.
Voliteľný doplnok - povlak SiO2 pomôže chrániť kov pred akýmkoľvek zdrojom oxidácie.
Môžete pridať stredový odtlačok - pomáha pri kolimácii a neovplyvňuje kvalitu zrkadla, pretože stred sa nezúčastňuje na vytváraní obrazu, ktorý uvidíte v okulári.
Pokračovanie nabudúce…
Problém využívania slnečnej energie zamestnával najlepšie mysle ľudstva už od staroveku. Bolo jasné, že Slnko je silný zdroj voľnej energie, ale nikto nechápal, ako túto energiu využiť. Ak veríte starovekým spisovateľom Plutarchovi a Polybiovi, potom prvým človekom, ktorý prakticky využil slnečnú energiu, bol Archimedes, ktorému sa pomocou určitých optických zariadení, ktoré vynašiel, podarilo zhromaždiť slnečné lúče do silného lúča a spáliť rímsku flotilu.
V podstate bolo zariadenie, ktoré vynašiel veľký Grék, prvým koncentrátorom slnečného žiarenia, ktorý zbieral slnečné lúče do jedného energetického lúča. A v ohnisku tohto koncentrátora mohla teplota dosiahnuť 300°C - 400°C, čo je celkom dosť na zapálenie drevených lodí rímskej flotily. Dá sa len hádať, aké zariadenie vynašiel Archimedes, hoci podľa moderných predstáv mal len dve možnosti.
Samotný názov zariadenia – solárny koncentrátor – hovorí sám za seba. Toto zariadenie prijíma slnečné lúče a zhromažďuje ich do jedného energetického lúča. Najjednoduchší koncentrátor pozná každý z detstva. Ide o obyčajnú bikonvexnú šošovku, ktorou by sa dali vypáliť rôzne figúrky, nápisy, dokonca aj celé obrázky, keď sa slnečné lúče takouto šošovkou zbierali do malého bodu na drevená doska, list papiera.
Táto šošovka patrí medzi takzvané žiaruvzdorné koncentrátory. Okrem konvexných šošoviek do tejto triedy koncentrátorov patria aj Fresnelove šošovky a hranoly. Koncentrátory s dlhým ohniskom postavené na báze lineárnych Fresnelových šošoviek sa napriek ich nízkej cene v praxi používajú len veľmi málo, keďže majú veľké veľkosti. Ich použitie je opodstatnené tam, kde rozmery koncentrátora nie sú kritické.
Refraktorový solárny koncentrátor
Hranolový koncentrátor slnečného žiarenia túto nevýhodu nemá. Okrem toho je takéto zariadenie tiež schopné koncentrovať časť difúzneho žiarenia, čo výrazne zvyšuje výkon svetelného lúča. Trojuholníkový hranol, na základe ktorého je takýto koncentrátor postavený, je zároveň prijímačom žiarenia aj zdrojom energetického lúča. V tomto prípade predná strana hranola prijíma žiarenie, zadná strana ho odráža a žiarenie vychádza z bočnej strany. Fungovanie takéhoto zariadenia je založené na princípe úplného vnútorného odrazu lúčov pred dopadom na bočnú plochu hranola.
Na rozdiel od refraktorových koncentrátorov pracujú reflexné koncentrátory na princípe zhromažďovania odrazeného slnečného svetla do energetického lúča. Podľa konštrukcie sa delia na ploché, parabolické a parabolicko-cylindrické koncentrátory. Ak hovoríme o účinnosti každého z týchto typov, potom najvyšší stupeň koncentrácie - do 10 000 - zabezpečujú parabolické koncentrátory. Na budovanie solárnych vykurovacích systémov sa však používajú najmä ploché alebo parabolicko-cylindrické systémy.
Parabolické (reflexné) solárne koncentrátory
Praktická aplikácia solárnych koncentrátorov
V skutočnosti je hlavnou úlohou každého solárneho koncentrátora zhromažďovať slnečné žiarenie do jedného energetického lúča. A túto energiu môžete využiť rôznymi spôsobmi. Vodu môžete ohrievať pomocou voľnej energie a množstvo ohriatej vody bude určené veľkosťou a dizajnom koncentrátora. Malé parabolické zariadenia možno použiť ako solárnu rúru na varenie.
Parabolický koncentrátor ako solárna pec
Môžete ich použiť na dodatočné osvetlenie solárne panely na zvýšenie výkonu. A môže byť použitý ako externý zdroj tepla pre Stirlingove motory. Parabolický koncentrátor poskytuje ohniskovú teplotu cca 300°C – 400°C. Ak sa v ohnisku takéhoto relatívne malého zrkadla umiestni napríklad stojan na varnú kanvicu alebo panvicu, získate solárnu rúru, na ktorej môžete veľmi rýchlo variť jedlo a variť vodu. Ohrievač s chladiacou kvapalinou umiestnený v ohnisku vám umožní rýchlo zahriať tečúca voda, ktorý potom možno použiť na domáce účely, napríklad na sprchovanie, umývanie riadu.
Najjednoduchšia schéma na ohrev vody solárnym koncentrátorom
Ak umiestnite Stirlingov motor vhodného výkonu do ohniska parabolického zrkadla, môžete získať malú tepelnú elektráreň. Spoločnosť Qnergy napríklad vyvinula a uviedla na trh motory QB-3500 Stirling, ktoré sú určené na prácu so solárnymi koncentrátormi. V podstate by bolo správnejšie nazývať ich generátory elektrického prúdu založené na Stirlingových motoroch. Táto jednotka vyrába elektriny výkon 3500 wattov. Výstup meniča je štandardné napätie 220 voltov 50 hertzov. To je dosť na zabezpečenie elektriny do domu pre 4-člennú rodinu alebo letnú chatu.
Mimochodom, pomocou princípu fungovania Stirlingových motorov mnohí remeselníci vyrábajú zariadenia s vlastnými rukami, ktoré používajú rotačný alebo vratný pohyb. Napríklad vodné čerpadlá pre letné sídlo.
Hlavnou nevýhodou parabolického koncentrátora je, že musí byť neustále orientovaný smerom k slnku. Používajú sa v priemyselných héliových inštaláciách špeciálne systémy sledovacie zariadenia, ktoré otáčajú zrkadlá alebo refraktory tak, aby sledovali pohyb slnka, čím zabezpečujú príjem a koncentráciu maximálne množstvo solárna energia. Pre individuálne použitie Je nepravdepodobné, že by bolo vhodné používať takéto sledovacie zariadenia, pretože ich cena môže výrazne presiahnuť náklady na jednoduchý reflektor na bežnom statíve.
Ako si vyrobiť vlastný solárny koncentrátor
Najjednoduchší spôsob, ako vyrobiť domáci solárny koncentrátor, je použiť starý tanier od parabolická anténa. Najprv sa musíte rozhodnúť, na aké účely bude tento koncentrátor slúžiť, a na základe toho vybrať miesto inštalácie a podľa toho pripraviť základňu a upevňovacie prvky. Anténu dôkladne umyte, osušte a prilepte zrkadlovú fóliu na prijímaciu stranu paraboly.
Aby fólia ležala plochá, bez vrások alebo záhybov, mala by byť narezaná na pásy so šírkou maximálne 3 až 5 centimetrov. Ak zamýšľate použiť koncentrátor ako solárnu rúru, odporúča sa vyrezať v strede dosky otvor s priemerom približne 5–7 centimetrov. Cez tento otvor sa prevlečie konzola so stojanom na riad (horák). Zabezpečíte tak, že nádoba s pripravovaným jedlom sa pri otočení reflektora smerom k slnku nepohne.
Ak má tanier malý priemer, potom sa tiež odporúča pásy narezať na kúsky dlhé približne 10 cm Lepiť každý kus samostatne, pričom spoje opatrne upravte. Keď je reflektor pripravený, mal by byť nainštalovaný na podperu. Potom budete musieť určiť bod zaostrenia, pretože bod optického zaostrenia na satelitnej anténe sa nie vždy zhoduje s polohou prijímacej hlavy.
Domáci solárny koncentrátor - rúra
Na určenie ohniska sa musíte vyzbrojiť tmavými okuliarmi, drevenou doskou a hrubými rukavicami. Potom musíte nasmerovať zrkadlo priamo na slnko, zachytiť slnečný lúč na doske a posunutím dosky bližšie alebo ďalej voči zrkadlu nájsť bod, kde bude mať tento zajačik minimálnu veľkosť - malý bod. Rukavice sú potrebné na ochranu rúk pred popálením, ak náhodou spadnú do oblasti lúča. No, keď sa nájde ohnisko, zostáva ho len opraviť a nainštalovať potrebné vybavenie.
možnosti vlastnoručný Existuje veľa solárnych koncentrátorov. Rovnakým spôsobom si môžete vyrobiť Stirlingov motor sami zo šrotu. A tento motor môže byť použitý na rôzne účely. Koľko fantázie, túžby a trpezlivosti stačí?
Ahojte všetci! Vitaly Solovey je s vami. Dnes bude môj článok na tému parabolických zrkadiel a slnečnej energie všeobecne. Pred pár rokmi som na internete v USA narazil na v tom čase unikátne zariadenie - parabolické zrkadlo, ktorému sa hovorí aj koncentrátor priameho slnečného žiarenia. Vizuálne pripomína satelitnú anténu so zrkadlovým povrchom vo vnútri.
Princíp fungovania tejto dosky je taký, že keď slnečné svetlo dopadne na zrkadlový povrch, lúče sa odrážajú a hromadia sa v jednom bode. Stáva sa to vďaka parabolickému tvaru dosky a svetelný lúč sa odráža presne pod rovnakým uhlom, v akom dopadá na povrch zrkadla.
Pri správnom návrhu takzvaného vypuklého zrkadla môže teplota v mieste akumulácie lúčov dosiahnuť 2000 stupňov Celzia.
Tu je video, ktoré to dokazuje:
Povrch parabolického zrkadla môže byť buď pevný, to znamená bez švov, alebo vyrobený z kúskov zrkadiel alebo reflexnej fólie. Vo vyššie uvedenom videu sa zrkadlo skladalo z 5 800 jednotlivých malých zrkadielok. Ale problém je umiestniť ich všetky správne. Umiestnite všetkých 5800 mini zrkadiel do správneho uhla.
Povrch môže byť pokrytý aj kúskami reflexnej striebornej fólie, čo tiež nie je dobré, keďže kvôli početným švom sú slnečné lúče mierne rozptýlené a efekt bude oveľa slabší.
Riešením v tejto situácii môže byť, ak je samotná konvexná doska vyrobená z niekoľkých pozdĺžnych častí, na ktoré je rovnomerne nalepená reflexná fólia.
V tomto prípade budú odrazené lúče v najsprávnejšom uhle zaostrené na miesto akumulácie. Ale väčšina efektívnym spôsobom Výroba je stále zrkadlo z prírodného skla parabolického tvaru, ktoré, samozrejme, bude stáť obrovské náklady na používanie zrkadla v každodennom živote.
Najjednoduchšie a najviac efektívna možnosť, čo som našiel, je metóda vákuové tvarovanie parabolické zrkadlo.
Pri lepení je lepšie rozložiť fóliu zrkadlovou stranou na dosku stola, prikryť ju nalepenou miskou a trochu pritlačiť.
- Teraz, aby ste vytvorili parabolický tvar filmu, budete musieť odčerpať vzduch z výslednej nádoby. Za týmto účelom vyvŕtajte otvor do ktorejkoľvek časti plastovej nádoby a vložte tam cievku na bicykel.
Dôležité! Cievka musí byť nainštalovaná zadnou stranou dovnútra von, pretože vzduch budeme odčerpávať a nie ho pumpovať do nádoby.
A toto by sa malo v ideálnom prípade stať: 
To je nateraz všetko v nasledujúcich článkoch, ktoré vám poviem o ďalších, rovnako dôležitých aplikáciách parabolického zrkadla. A na záver video o tom, ako založiť oheň pomocou toaletného papiera a polievkovej lyžice: