太阳能定向线聚光沙漠表面硬化系统

摘要

本发明提供一种太阳能定向线聚光沙漠表面硬化系统，包括：聚光器、水平向反射镜、抛物柱面反射镜、遮光反射镜、计算机、太阳位置传感器、水平沙面等。聚光器为平行光聚光器，对太阳进行精确的方位角和高度角跟踪，且输出的平行聚光光线全部射向水平向反射镜，通过水平向反射镜的反射和抛物柱面反射镜的聚焦形成位于水平沙面表面且各点的辐射强度相同的聚光光线。该系统在对沙漠表面进行熔化硬化的过程中，运动能量和对沙面熔化和硬化的能量均来自于太阳能，不消耗化石能源；能够对太阳能的利用时间更长，聚光利用方式更加合理；采用线聚焦且利用计算机控制下进行熔化硬化的效率更高，质量更好；能够实现无人自动运行，进一步降低了人工成本。

主权项

1.一种太阳能定向线聚光沙漠表面硬化系统，该系统包括：行走机构(12)、左侧行走电机(13)、右侧行走电机(14)、左侧行走轮带(15)、右侧行走轮带(16)、太阳能电池组件(21)、电池组件跟踪支架(22)、跟踪支架转动轴(23)、电池组件跟踪电机(24)、DC-DC直流稳压模块(25)、聚光器(31)、水平向反射镜(32)、抛物柱面反射镜(33)、遮光反射镜(34)、水平向反射镜方位角电机(41)、水平向反射镜高度角电机(42)、聚光器方位角电机(43)、聚光器高度角电机(44)、聚光器轴旋转电机(45)、计算机(51)、I/O数据接口(52)、太阳位置传感器(53)、水平沙面(11)；水平沙面(11)是经平整过的表面呈水平状的沙漠区域；其特征在于：电池组件跟踪支架(22)固定安装在行走机构(12)上部，跟踪支架转动轴(23)固定在电池组件跟踪支架(22)上，太阳能电池组件(21)安装在跟踪支架转动轴(23)上，沿跟踪支架转动轴(23)转动，太阳能电池组件(21)对太阳的方位角进行跟踪；抛物柱面反射镜(33)固定安装在行走机构(12)上部，抛物柱面反射镜(33)的焦线XY位于水平沙面(11)表面且与行走机构(12)的行走方向MN垂直；遮光反射镜(34)安装在行走机构(12)上部，能够沿上下方向运动；在行走机构(12)上有固定点O；水平向反射镜(32)位于行走机构(12)上部，水平向反射镜(32)的反射表面中心点位于O点并且能围绕O点转动；聚光器(31)安装在行走机构(12)上部，聚光器(31)中心轴线SO″上的一定点O″在跟踪太阳的运动过程中始终与行走机构(12)上的固定点O点重合；聚光器(31)中心轴线SO″始终指向太阳； GH是通过聚光器(31)表面、垂直且相交于聚光器(31)中心轴线SO″、始终与水平沙面(11)表面平行的线段；EF位于聚光器(31)表面、垂直且相交于中心轴线SO″的线段；在聚光器轴旋转电机(45)的转动作用下，聚光器(31)能够沿中心轴线SO″进行转动，使线段EF与GH之间有偏转角λ；EF线段相对于聚光器(31)的位置固定，且当太阳的方位角ω=0即太阳在正南方向时，偏转角λ=0；聚光器(31)输出的平行聚光光线全部射向水平向反射镜(32)；水平向反射镜(32)将聚光器(31)输出的平行聚光光线反射为水平向南方向，并全部射向抛物柱面反射镜(33)上；通过抛物柱面反射镜(33)的聚焦形成聚光光线XY，聚光光线XY位于水平沙面(11)表面；水平向反射镜(32)的法线的方位角α与太阳的方位角ω、太阳的高度角φ之间的关系为：水平向反射镜(32)的法线的高度角β与太阳的方位角ω、太阳的高度角φ、水平向反射镜(32)的法线的方位角α之间的关系为：聚光器(31)沿中心轴线SO″进行转动，使线段EF与GH之间实现偏转角λ；偏转角λ与太阳方位角ω、水平向反射镜(32)方位角α之间的关系为：线段EF在水平向反射镜(32)上的光学投影为线段E₁F₁ ,在抛物柱面反射镜(33)上的光学投影为线段E₂F₂  ；线段E₂F₂与水平沙面(11)平行，且与抛物柱面反射镜(33)的聚光光线XY平行。