ОДНОПРИВОДНАЯ МЕХАНИЧЕСКАЯ СИСТЕМА С ОРИЕНТАЦИЕЙ СОЛНЕЧНЫХ БАТАРЕЙ

АННОТАЦИЯ

В статье представлена однопроводная приводная механическая система с возможностью вращения на любой необходимый угол для наилучшего КПД солнечных батарей. Результатом является система для максимальной выработки электроэнергии. Сделан вывод о том, что система ориентации солнечной батареи должна обеспечить эффективное использование имеющейся площади.

Ключевые слова: одноприводная механическая система, солнечная батарея, система солнечной ориентации, солнечная энергетика, гелиоэнергетика.

Однопроводная приводная механическая система должна обеспечить снижение себестоимости конструкции, высокий уровень коэффициента полезного действия солнечных батарей, упрощения технологии обслуживания солнечных батареи, возможность переключение системы на необходимый режим, уменьшения эксплуатационных затрат. Данная система имеет зафиксированный угол установки солнечной батареи, относительно которого поворачивается направо – налево. От солнечного датчика поступает управляющий сигнал на разворот солнечной батареи.

Рисунок 1. Одноприводная механическая система

Математическая функция выравнивания солнечных элементов в механической системе с канатным приводом состоит из подвижной и неподвижной частей. Подвижная часть включает червячное колесо (14), жестко связанное с вращающимся телом (12), площадку (16), на которой закреплены опорные стойки (19), которые подвижно соединены с другим концом шарнирами первой ст. (9) с рамой для крепления солнечных коллекторов (1), которая через шарнир первого типа (2) соединена с приводной рамой (3), шарнирно соединенной с тягой управления (6). Неподвижная опорная часть содержит основную опору батареи, к которой жестко прикреплена рама (23), привод - мотор-редуктор (15), ось опоры (13) с направляющими щеками (18). Вращающийся корпус (12) установлен с возможностью вращения на подшипниках (11). Вращающаяся часть сконструирована таким образом, что она может огибать неподвижную часть под любым углом. Опорные стойки (19), рама для крепления солнечных коллекторов (1) и каркасные салазки (3) в точках D, C, B имеют шарниры первого типа, т.е. подвижность ограничена одной плоскостью. Вдоль направляющих щек (18), содержащих шкалу (21), расположен механизм передачи вращения между поперечными валами с помощью червячного вала (17), который является элементом механизма поворота оси поворотная головка (10) вращалась относительно центра мгновенного вращения. Колеса (20), на которых закреплена ось поворотной головки (7), с наклоном относительно центра мгновенного вращения A. Поворотная головка (8) с регулирующей тягой (6) прикреплена к оси поворотного устройства. поворотную головку (7) через подшипники (22). На конце тяги (6) находится шарнирный вал второго типа (4) с корпусом (5). В этом случае трехзвенный механизм, расположенный между точками D, C, B, может перемещаться только в одной плоскости, и, соответственно, движение штока (6) также ограничено в той же плоскости. Система сконструирована таким образом, что стержень (6) вращается вокруг оси AB при вращении вокруг наклонной оси поворотной головки (7) и совершает колебательные движения в плоскости A, B, C, D.

Формулы, необходимые в расчетах:

Н = sinωsinα                                                                         (1)

Н – величина перемещения управляющего конца штанга по вертикальной оси Y;

ω – ± 0……π от оси север – юг;

α – угол наклона штанга (6).

a = L ± £                                                                          (2)

L – географическая широта установки солнечной панели;

£ – угол наклона Солнца к панели.

При равенстве угла L и широты местности точка В штанги описывает траекторию, которая соответствует точкам осеннего и весеннего равноденствия.

При повороте штанги вокруг точки А на угол ± £ получится траектория (движения точки В), которая соответствует точкам зимнего и летнего солнцестояния.

Угол наклона поворотной головки (7) имеет плавное регулирование, потому эта система может настраиваться каждый день. Система разворачивания в горизонтальной плоскости вокруг вертикальной оси О–О с угловой скоростью Земли:

                                                        (3)

γ – угол поворота Солнца вокруг оси вращения Земли;

δ –широта географической местности.

Список литературы:

1. Раушенбах Г. Справочник по проектированию солнечных батарей. М.: Энергоатомиздат, 1983.
2. Ковтун B.C., Соловьев С.В., Заикин С.В., Городецкий А.А. Способ управления положением солнечных батарей космического аппарата и система для его осуществления. Описание изобретения к патенту РФ №2242408 по заявке 2003108114/11 от 24.03.2003 г.
3. Патент WO2014070124A1 Репкин А.А., Мекердичан Л.П. «Одноприводная механическая система с ориентацией панелей солнечных батарей» – 2012 г.