激光无线传输能量的储热发电装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及空间无线能量传输技术领域，更具体地说，涉及激光无线传输能量的储热发电装置。
【背景技术】
[0002]当前人类社会开展的空间活动对能源的需求越来越大，不同系列空间任务的能源系统成为了最重要的太空基础设施。空间太阳能电站作为一种很有前景的可再生能源系统得到许多国家的广泛关注。空间太阳能电站具有供电灵活性，在地面应急供电、减灾，甚至行星探测方面具有重要的应用前景。空间太阳能电站是指在空间将太阳能转化为电能，再通过无线方式传输到地面的电力系统。太阳能发电装置将太阳能转化为电能，能量转换装置将电能转换成微波或激光等形式(激光也可以直接通过太阳能转化)，并利用天线向地面发送能束，地面接收系统接收空间发射的能束，再通过转换装置将其转换为电能；因此空间无线能量传输技术显得日益重要；空间无线能量传输技术主要包括微波方式和激光方式。微波发散角大，其发射和接收装置面积大，而激光具有更高的能量密度，更好的会聚性，更小的发射接收口径，激光无线传输能量技术随着光器件的成熟逐渐发展起来，在太空中无线能量传输技术具有广阔的应用前景，首先使航天器之间的远程能量传输成为可能。
[0003]当前相比有人驾驶飞机，无人机有应用成本低、零人员损失等突出优势。继航能力是无人机的一项重要性能参数。无人机降落重新加注燃料或更换电池，不仅会对其执行任务的连续性造成影响，而且起降时很可能发生无人机的损毁。在战场环境复杂情况下，不一定总能找到合适的起降场地。因此，采用激光对无人机进行空中能量补给也是一条重要合适的途径。
[0004]激光无线传输能量及补给是指以高能激光为载体，以无线的方式实现能量在两点之间的传送。当前主要采用的方式为:将激光能量通过远距离传输，然后辐照到光伏电池板上，光伏电池板重新将光能转换成电能，从而给负载设备供电。但是该技术还存在明显的缺陷:如光伏电池板转换效率还比较低，当温度变化时对光伏电池板转换效率存在较大的影响；由于激光能量密度较高，在长时间激光照射下易使光伏电池板温度升高，使光伏转换效率降低，在长时间高强度激光辐照下光伏电池板更易于损坏。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题在于，提供一种激光无线传输能量的储热发电装置，具有激光无线输能提供的功率密度大，激光光热转换储热发电的能量转换效率高等特点。
[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种激光无线传输能量的储热发电装置，包括:激光发射器、激光光热转换器、斯特林发动机、发电机、蓄电池、智能控制器；激光发射器、激光光热转换器、斯特林发动机、发电机、蓄电池都与智能控制器相连接，它们的工作方式和工作状态均受智能控制器统一调控。
[0007]上述方案中，所述的激光光热转换器包括:激光接收光阑、激光吸热腔、高温相变储热盒、热管、温度传感器；所述激光接收光阑由激光接收光阑门与微型电机组合构成；激光接收光阑门由抗激光辐照层/绝热层/耐高温层组成的复合材料构成；抗激光辐照层材料采用在高能量密度激光辐照下性能稳定的材料；抗激光辐照层材料和耐高温层材料包括:石墨、石墨稀、耐高温金属、耐高温合金、耐高温陶瓷、耐高温复合材料；所述激光接收光阑门优选采用石墨层/绝热层/石墨层或石墨稀层/绝热层/石墨稀层组成的复合材料，也可采用其他材料制作的耐高温绝热复合材料；激光接收光阑门旁边装配有微型电机；激光接收光阑门的底边呈锯齿状结构或者微型电机可带动调节光阑门大小的其他结构；激光接收光阑门与微型电机相连接；微型电机与智能控制器相连接；在智能控制器的指令下，微型电机带动激光接收光阑门移动，使激光接收光阑门孔径大小发生变化，从而达到调控进入激光光热转换器吸热腔的激光束光斑大小；在智能控制器的指令下，调控激光接收光阑开启与关断时间；当呈现过热状态时，在智能控制器的指令下，减小或者关闭激光接收光阑门，使呈现在被保护的安全状态。
[0008]上述方案中，所述的激光光热转换器中的激光吸热腔包括:透光板、激光吸热腔体、背反射锥体；所述透光板可根据激光发射器所发射激光束具体波长来选用相应的透光性能良好的透光板；所述透光板表层有抗高温透光膜，如:优选采用高纯石英板镀金刚石膜；背反射锥体采用抗激光辐照耐高温材料，如优选采用刚玉材料。
[0009]上述方案中，所述的激光光热转换器中的激光吸热腔体，可采用外方形一类柱体，如:外四方内圆形柱体、外六方内椭圆形柱体、外八方内圆形柱体、外菱形内椭圆形柱体、外多边形内圆形柱体；也可采用外圆弧形一类柱体，如:外圆内圆形柱体、外椭圆内方形柱体；激光吸热腔体外侧表面形态与网格型相变储热盒外侧表面形态相对应吻合，并保持紧密接触，热耦合性能良好，导热性能良好；在激光吸热腔体内壁具有减反射强吸热表面结构，包括:纳米线型表面结构、纳米棒型表面结构、纳米膜型表面结构、吸热微翅片型表面结构、V型凹槽式表面结构、织绒粗糙型表面结构；吸热微翅片表层有吸热层；所述激光吸热腔体的材料采用对激光束吸收系数大、热耦合系数好、导热性能良好的耐高温金属、耐高温合金、耐高温陶瓷、石墨、石墨稀、耐高温复合材料。
[0010]上述方案中，所述的激光光热转换器中的高温相变储热盒的特征:在高温相变储热盒内装填有相变储热材料；外方形一类激光吸热腔体优选采用外方形类相变储热盒；夕卜圆弧形一类激光吸热腔体优选采用外圆弧形类相变储热盒；高温相变储热盒的外侧表面与激光吸收腔体的外侧表面形态相对应吻合，并保持紧密接触，热耦合性能良好，导热性能良好；所述高温相变储热盒的材料采用导热性能良好的耐腐蚀、耐高温材料，如:耐高温金属、耐高温合金、耐高温陶瓷、石墨、石墨稀、耐高温复合材料。高温相变储热盒在激光光热转换器中紧密有序排列，并形成网格结构；由于高温相变储热盒采用导热性能良好的材料，因而在激光光热转换器中形成快速导热的网格通道，能够克服部分相变储能材料导热性能不太好的问题；由于相变储热材料的固液相密度差大，相变过程中会发生较大的体积变化，形成空穴，空穴热阻很大，会恶化相变储热材料的传热速度，从而影响装置工作的稳定性；由于采用高温相变储热盒，其网格盒结构有效改善了空穴分布，减小了“热斑” “热松脱”现象；由于采用网格型高温相变储热盒结构还可以克服由于高强度激光通过背反射锥体反射造成在激光吸热腔换热面的热流密度呈现的不均匀性和不稳定性，也防止相变材料在冷热交变过程中出现局部沸腾传热情况；因此高温相变储热盒结构即有效提高了激光光热转换器及装置的导热能力，又提高了相变储热材料工作稳定性，因此提高了整个装置的激光光热转换效率和可靠性。
[0011]上述方案中，所述的激光光热转换器的高温相变储热盒装填的相变储热材料包括:泡沫金属Cu与LiF-CaF2、泡沫金属Ni与硅合金、铝硅铜合金、铝硅镁合金、铝硅锌合金；KN03-NaN03、Li2C03、Na2CO3> K2CO3> L1H-LiF, KC103、LiH、NaF、NaF_60MgF2、KF、NaCl、KC1、CaCl2,以及它们之间不同比例的混合材料；熔融盐-膨胀石墨基复合材料、熔融盐-金属基复合材料、熔融盐-陶瓷基复合材料、熔融盐-陶土基复合材料。
[0012]上述方案中，所述的激光光热转换器中的热管装配在高温相变储热盒之间，或装配在高温相变储热盒与激光吸热腔体之间，它们的外表面保持