专利名称：轨道计算太阳自动精确跟踪装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种轨道计算太阳自动精确跟踪装置，它属于太阳能源领域。
背景技术：
随着世界经济的发展，特别是我国经济的快速发展，能源的需求量快速增加，能源危机已经成为当前越来越突出的问题，其中，石油价格大幅上涨。能源的增长，目前还是以不可再生能源增长为主，其中，煤和石油仍然是主流，这样导致了环境污染，并增加了温室气体的排放。在地球上，煤、石油、水力、风力等能源，其最初的来源是太阳能。而太阳能本身在地球上的利用率非常低，只靠非常有限的光合作用留在地球上，煤和石油就是以前几亿年光合作用留下的能源，但很快将被当今的人类消耗干净。人们忽视了一个问题，那就是，太阳能非常巨大，如果人们好好利用太阳能，只要稍微提高效率，人类所需要的能源便可以完全满足。在地球外层空间，垂直于太阳每平方米1300瓦，地面约1000瓦/米2，我国有960万平方公里，1平方公里＝1000000m2，如果有千分之一面积的太阳能利用，假设折算为垂直于太阳角度后的面积为原来的50％，就有9600×1000000×0.5＝480000万千瓦，一年太阳照射时间较短地区约2000小时，则能量为480000×2000＝960000000万千瓦时＝82545.14187万吨标准油＝165090.2837万吨标准煤，则几乎足够我国所需要的能源。目前人类利用太阳能的手段太少，效率太低。而提高效率的重要手段之一是精确跟踪太阳。目前还没有能简易而精确的跟踪设备。
发明内容
本发明提供了一种新的，通过轨道计算实现太阳自动精确跟踪的装置。将跟踪运动可以分解为两个运动，两个运动为圆周运动，或者是一个均匀圆周运动和另一均匀圆周运动在直线上的投影的运动。地球有自转，从相对运动的角度，地球的自转可以转化为太阳绕地球的转动，即认为地球不动，而太阳围绕地球的南北周线均匀转动，太阳和地球的连线，随着这个转动形成了一个锥面，这个锥面的轴心和地球南北轴心平行，而锥面的夹角和日期有关。当太阳达到南北回归线时，锥面的夹角最小，而当太阳在两个回归线的中间，即赤道上时，锥面变成了平面。一根直线相对于另一根和它相交的直线转动，即形成了圆锥面。所以当太阳设备正对太阳时，使该设备沿一条和地球南北轴线平行的轴线均匀转动，即一个均匀圆周运动，即可实现对太阳的自动跟踪，而太阳设备和地球南北轴线的角度通过另一均匀圆周运动在直线上的投影的往复运动实现跟踪。
本发明由以下部分组成需要跟踪太阳的设备(如太阳光聚焦用的凸透镜、抛物面反射镜等)，以下称太阳设备1；固定设备并能允许太阳设备转动的外圈2；固定外圈并能允许外圈转动的支架3；能驱动太阳设备相对于外圈运动的太阳设备支竿4；能驱动外圈运动的外圈支竿5；使太阳设备支竿运动的传动盘6；使外圈支竿运动的传动带(如链条)7；传动带固定板8；传动盘固定板9；座架10；传动盘电机11；传动盘变速齿轮12；传动带电机13；传动带变速齿轮14；太阳设备1和外圈2的活动节点15；外圈2和支架3的活动节点16。
本发明的目的可以从下面的附图得到详细说明附图1传动带是圆柱面，传动盘在外圈支竿外附图2为圆柱面展开图附图3传动带是圆柱面，传动盘在外圈支竿内附图4传动盘和外圈固定附图5传动盘和阳光平行附图6传动带固定在支架上附图7太阳设备支竿为设备轴线支竿附图8为单电机传动具体实施方案在各示意图中，1表示需要跟踪太阳的设备(如太阳光聚焦用的凸透镜、抛物面反射镜等)，以下称太阳设备；2表示固定设备并能允许太阳设备转动的外圈；3表示固定外圈并能允许外圈转动的支架；4表示能驱动太阳设备相对于外圈运动的太阳设备支竿；5表示能驱动外圈运动的外圈支竿；6表示使太阳设备支竿运动的传动盘；7表示使外圈支竿运动的传动带(如链条)；8表示传动带固定板；9表示传动盘固定板；10表示座架；11表示传动盘电机；12表示传动盘变速齿轮；13表示传动带电机；14表示传动带变速齿轮；15表示太阳设备1和外圈2的活动节点；16表示外圈2和支架3的活动节点。
同步电机或步进电机13通过变速齿轮14带动传动带7，传动带7带动外圈支竿5来使太阳设备1转动，实现对太阳的跟踪。外圈支竿5和传动带7的连接是活的，传动带7上的连接点固定，传动带7的上面部分为圆形，当连接点在传动带7的上面部分运动时，太阳设备1严格跟踪太阳，处于白天。而当连接点在传动带7的下面部分运动时，太阳设备1不跟踪太阳，处于晚上。保证连接点在传动带7运动一周为24小时。
同步电机或步进电机11通过变速齿轮12带动传动盘6，传动盘6带动太阳设备支竿4来使太阳设备1转动，改变跟踪转动的角度。传动盘6转动一周为一年。传动盘6和太阳设备支竿4的连接也是活动的，传动盘6上的连接点相对于传动盘6固定，连接点运动到两头的时刻，为太阳到南北回归线的时刻。
对于图8所示的单电机传动，则利用传动带7带动变速齿轮12来带动传动盘6。
权利要求
1.一种通过轨道计算对太阳自动精确跟踪的装置，将跟踪运动分解为两个运动，两个运动为圆周运动，或者是一个圆周运动和另一圆周运动在直线上的投影的运动，由以下部分组成需要跟踪太阳的设备(如太阳光聚焦用的凸透镜、抛物面反射镜等)，以下称太阳设备1；固定设备并能允许太阳设备转动的外圈2；固定外圈并能允许外圈转动的支架3；能驱动太阳设备相对于外圈运动的太阳设备支竿4；能驱动外圈运动的外圈支竿5；使太阳设备支竿运动的传动盘6；使外圈支竿运动的传动带(如链条)7；传动带固定板8；传动盘同定板9；座架10；传动盘电机11；传动盘变速齿轮12；传动带电机13；传动带变速齿轮14；太阳设备1和外圈2的活动节点15；外圈2和支架3的活动节点16。其特征在于通过计算地球的自转和公转，最终计算出装置的结构、支竿运动的轨迹、传动带运动速度、传动板的运动速度。
2.根据权利要求1所述的轨道计算太阳自动精确跟踪装置，其特征在于，太阳设备支竿4致使太阳设备的运动和外圈支竿5致使太阳设备的运动相互垂直，传动盘6可以在外圈支竿5范围内，也可以在其外。
3.根据权利要求1所述的轨道计算太阳自动精确跟踪装置，其特征在于，外圈2和支架3的两个活动节点16连线与地球的自转轴线平行。
4.根据权利要求1所述的轨道计算太阳自动精确跟踪装置，其特征在于，太阳设备支竿4和传动盘6的连接以及外圈支竿5和传动带7，是活连接，连接点和太阳设备间的距离在运动中跟随变化。
5.根据权利要求1所述的轨道计算太阳自动精确跟踪装置，其特征在于，传动盘做一年一次的转动，相当于使太阳设备做一个圆周运动在一条直线上投影的往复运动，运动的直线轨迹和地球的自转轴线平行，运行到直线两头的时刻分别是太阳到达南北回归线的时刻。
6.根据权利要求1所述的轨道计算太阳自动精确跟踪装置，其特征在于，传动带分跟踪运行轨迹部分和非跟踪运行轨迹部分，支竿在跟踪运行轨迹部分时必须是白天，其轨迹是以外圈转动轴为中心的圆周运动，传动带的总长度是圆周长，以保证太阳装置跟踪太阳，支竿在非跟踪运行轨迹部分运行时是晚上，不要求轨迹的线路，但保证轨迹的长度，使两部分长度之和能使支竿运行24小时整回到原位。
7.根据权利要求1所述的轨道计算太阳自动精确跟踪装置，其特征在于，使传动带运动和传动盘运动的动力设备可以是同步电机，步进电机，或机械钟表的发条转动，两者可以是两个动力源，也可以是一个动力源通过变方向传动同时带动传动带和传动盘，可以通过两个或多个齿轮连接来变速并传递动力。
8.根据权利要求1所述的轨道计算太阳自动精确跟踪装置，其特征在于，座架有一端可以升降，调节该端高度使外圈2和支架3的两个活动节点16连线和地球的自转轴线平行。
9.根据权利要求1所述的轨道计算太阳自动精确跟踪装置，其特征在于，传动盘6所在面和地球的自转轴线平行，同时和太阳光年平均线或者垂直或者平行。传动带固定板8可以是垂直于地球的自转轴线的平板，也可以是轴线平行于地球的自转轴线的圆柱面板。可以传动带固定板8相对于地球固定不动，也可以传动盘固定板9相对于地球固定不动，两个固定板的位置可以在太阳设备下面，也可以在太阳设备侧面。
全文摘要
一种轨道计算太阳自动精确跟踪装置，属于太阳能领域。将跟踪太阳的运动分解为两个运动，一个是均匀圆周运动，另一个是均匀圆周运动在直线上的投影的运动。利用微型同步电机或步进电机实现这两个运动，无须控制，非常简单而又精确地实现了对太阳的自动跟踪。
文档编号F24J2/38GK1858517SQ20051006789
公开日2006年11月8日 申请日期2005年4月30日 优先权日2005年4月30日
发明者李江保 申请人:李江保