От много време исках да направя слънчев параболичен концентратор. След като изчетох много литература за изработване на калъп за параболично огледало, се спрях на най-простия вариант - сателитна чиния. Сателитната чиния има параболична форма, която събира отразените лъчи в една точка.
Разгледах табелите Харков „Вариант“ като основа. На цена, която беше приемлива за мен, можех да закупя само 90 см продукт. Но целта на моя опит е висока температурана фокус. За постигане добри резултатие необходима огледална площ - колкото повече, толкова по-добре. Следователно плочата трябва да бъде 1,5 m, или още по-добре 2 m. Харковският производител има тези размери в своя асортимент, но те са изработени от алуминий и съответно цените са високи. Трябваше да се потопя в интернет в търсене на използван продукт. А в Одеса строители, докато демонтираха някакъв обект, ми предложиха сателитна чиния с размери 1,36 х 1,2 м, изработена от пластмаса. Беше малко по-малко от това, което исках, но цената беше добра и поръчах една чиния.
След като получих табелата няколко дни по-късно, открих, че е произведена в САЩ, има мощни ребра за твърдост (притеснявах се дали тялото е достатъчно здраво и дали ще се движи след залепването на огледалата) и силна ориентация механизъм с много настройки.
Купих и огледала с дебелина 3 мм. Поръчани 2 кв.м. - малко с резерва. Огледалата се продават основно с дебелина 4 мм, но намерих три, за да се режат по-лесно. Реших да направя размера на огледалата за концентратора 2 х 2 см.
След като събрах основните компоненти, започнах да правя стойка за концентратора. Имаше няколко ъгли, парчета тръби и профили. Нарязах го по размер, заварих го, почистих го и го боядисах. Ето какво се случи:
И така, след като направих стойката, започнах да режа огледалата. Огледалата получиха размери 500 х 500 мм. Първо го разрязах наполовина, а след това с мрежа 2 х 2 см опитах куп резачки за стъкло, но сега не е възможно да се намери нещо разумно в магазините. Нова резачка за стъкло реже идеално 5-10 пъти и това е... След това веднага можете да я изхвърлите. Може би има някои професионални, но не трябва да ги купувате в строителните магазини. Ето защо, ако някой ще прави концентратор от огледала, най-труден е въпросът с рязането на огледалата!
Огледалата са изрязани, стативът е готов, започвам да лепя огледалата! Процесът е дълъг и досаден. Моят брой огледала на готовата главина беше 2480 броя. Избрах грешното лепило. Купих специално лепило за огледала - държи добре, но е дебело. При залепване, изстискване на капка върху огледалото и след това притискане към стената на чинията, има възможност огледалото да се притисне неравномерно (някъде по-силно, някъде по-слабо). В резултат на това огледалото може да не е залепено плътно, т.е. ще насочи своя слънчев лъч не към фокуса, а близо до него. И ако фокусът е размазан, няма какво да очаквате добри резултати. Гледайки напред, ще кажа, че фокусът ми се оказа размазан (от което заключавам, че е необходимо да използвам различно лепило). Въпреки че резултатите от експеримента бяха приятни, фокусът беше с размер приблизително 10 см, а около него все още имаше замъглено петно от още 3-5 см. Колкото по-малък е фокусът, толкова по-точно фокусиране на лъчите, съответно по-високи температурата. Лепенето на огледалата ми отне почти 3 години пълни дни. Площта на изрязаните огледала беше около 1,5 кв.м. Имаше брак отначало, докато се адаптира - много, после значително по-малко. Вероятно дефектните огледала са не повече от 5%.
Слънчевият параболичен концентратор е готов.
Когато правите измервания, максимална температуравъв фокуса на концентратора беше не по-малко от 616,5 градуса. Слънчевите лъчи помогнаха за запалването на огъня дървена дъска, стопяване на калай, оловна тежест и алуминиева кутия за бира. Проведох експеримента на 25 август 2015 г. в Харковска област, село Нова Водолага.
Плановете за следващата година (и може би ще се осъществи през зимен период) адаптирайте концентратора към практическите нужди. Може би за подгряване на вода, може би за производство на електричество.
Във всеки случай природата ни е дала мощен източник на енергия, просто трябва да се научим как да я използваме. Енергията на слънцето покрива хиляди пъти всички нужди на човечеството. И ако човек може да вземе поне малка част от тази енергия, то това ще бъде най-голямото постижение на нашата цивилизация, благодарение на което ще спасим нашата планета.
По-долу е видео, в което ще видите процеса на производство на соларен концентратор на базата на сателитна чиния и експериментите, които са направени с помощта на концентратора.
Хората отдавна използват огромно количество безплатна енергия от слънцето, водата и вятъра и много други, които природата може да осигури. За някои това е хоби, докато други не могат да оцелеят без устройства, които могат да извличат енергия „от нищото“. Например в африканските страни слънчевите панели отдавна са се превърнали в животоспасяващ спътник за хората; в сухите села се въвеждат захранвани със слънчева енергия системи за напояване, в кладенци се инсталират „слънчеви“ помпи и т.н.
В европейските страни слънцето не грее толкова ярко, но лятото е доста горещо и е жалко, когато безплатната енергия на природата се губи. Има успешни разработки на пещи, базирани на слънчева енергия, но те използват огледала от една част или сглобени. Първо, това е скъпо, и второ, прави конструкцията по-тежка и следователно не винаги удобна за използване, например когато е необходимо малко тегло на готовия концентратор.
Интересен модел на домашен параболичен слънчев концентратор е създаден от талантлив изобретател.
Не изисква огледала, така че е много лек и няма да бъде голям товар при поход.
За да създадете домашен слънчев концентратор на базата на филм, са необходими много малко неща. Всички те се продават на всеки пазар за дрехи.
1. Самозалепващо фолио за огледало. Има гладка, лъскава повърхност и затова е отличен материал за огледалната част на соларна фурна.
2. Лист ПДЧ и лист фазер със същия размер.
3. Тънък маркуч и уплътнител.
Как да си направим слънчева фурна?
Първо от плочи от дървесни частициС помощта на мозайката изрежете два пръстена с необходимия размер и ги залепете един към друг. На снимката и видеото има един пръстен, но авторът посочва, че по-късно е добавил втори пръстен. Според него би било възможно да се ограничим до един, но трябваше да се увеличи пространството, за да се образува достатъчна вдлъбнатост на параболичното огледало. В противен случай фокусът на лъча ще бъде твърде далеч. Кръг от фазер се изрязва до размера на пръстена, за да оформи задната стена на слънчевия концентратор.
Пръстенът трябва да бъде залепен към фазера. Не забравяйте да покриете всичко добре с уплътнител. Конструкцията трябва да бъде напълно запечатана.
Внимателно направете малка дупка отстрани, така че да има равни ръбове, в която плътно поставете тънък маркуч. За да се осигури плътно уплътнение, връзката между маркуча и пръстена може също да бъде обработена с уплътнител.
Опънете огледален филм върху пръстена.
Изпомпвайте въздуха от инсталационното тяло и по този начин оформете сферично огледало. Огънете маркуча и го затегнете с щипка.
Направете удобна стойка за готовия концентратор. Енергията на тази инсталация е достатъчна, за да разтопи алуминиева кутия.
внимание! Параболичните слънчеви рефлектори могат да бъдат опасни и могат да причинят изгаряния и увреждане на очите, ако не се боравят внимателно!
Гледайте процеса на производство на слънчева пещ във видеото.
Използван е материал от сайта zabatsay.ru. Как се прави слънчева батерия – .
Направи си сам/Направи си сам
Параболично огледало за използване на рефлекторен телескоп домашна CNC машина
Виждали ли сте колко струва сега рефлектор с огледало с диаметър 18 инча (почти 46 см)?
Затова моят парк от луди инженерни идеи се попълва с нов артикул!
За да създадем огледало, ще ни трябва много плексиглас или нечупливо (т.нар. вискозно) стъкло. За да изберете материала, трябва да помислите добре, да. Ще ви трябват и три или четири мощни и точни сервомеханизми с контролери, Arduino и безшумни радиокомпоненти. След това се нуждаете от материал за леглото, тялото на машината и въртящи се части. Е, и най-важното - ръчен фреза, подходящи за обработка на избрания материал.
Идеята е да се използва нож, монтиран на въртящ се прът, за да се създадат концентрични жлебове с намаляващ радиус и увеличаваща се дълбочина с всеки нов кръг. Така получаваме стъпаловидна повърхност, близка до параболоид на въртене, т.к всички промени в позицията на ножа и дълбочината на неговото потапяне ще бъдат изчислени с помощта на параболична функция. След това повърхността е покрита епоксидна смолаи с помощта на бързо въртене на детайла се разпределя равномерно по повърхността, запълвайки „стъпалата“ и привеждайки повърхността възможно най-близо до параболоид.
Основните проблеми, които определено ще срещна са:
- Точност на позициониране
- Изборът на материал и фреза, в случай на стъкло ще има стружки, а плексигласът е твърде мек и не държи формата си
- Неудобството по „замазването“ на стъпалата с епоксидна смола и окончателното шлайфане
- Нанасяне на отразяващ слой. (прашен, да)
Най-накрая взех вакуумен колектор за 20 тръби, ще сглобя концентратор от тях. 1 туба, пълна с вода (3 литра), загрята от 20*C до 68,3*C (кипяща вода на пипане) за 2 часа и 40 минути. Извън прозореца на 26 май, на слънце 42 * C на сянка 15 * C, времето на експеримента е от 16.27 до 18.50, слънцето залязва...
А в концентратора измерването показа 19 минути! до същите 68*C. Скоростта може да се увеличи чрез увеличаване на площта на концентратора, но тогава вятърът се увеличава и целостта на конструкцията се влошава...
Площта на концентратора е 1.0664 кв.м.
Фокусно разстояние 16 см.
Купуваш 1 вакуумна тръба и я махаш като 7 в моя вариант, ако броиш по площ. По-долу е видео на един от пионерите, които ме вдъхновиха за моя подвиг.
До сега съм се сблъсквал с проблема с лошото лепене на акрил с лепило за огледала. Лесно се отлепи от основата... Освен това лепилото за огледала е много меко и системата "ходи", структурата трябва да се заздрави.
каза):
Както е посъветван от FarSeer; Поставих оста хоризонтално (ориентация изток-запад за зимата). Тази подредба е по-проста по отношение на дизайна, натоварванията от вятър са по-малки и отстраняването (инверсията) от валежите също е по-лесно.
Поради факта, че ще поставя моите „лъжички“ хоризонтално в посока изток-запад, за да не се забивам на тракерите, трябваше да помисля как да направя извличането на топлина по-ефективно, тъй като стандартната схема с течен конденз може да не работи на теория, тъй като няма течащ кондензат надолу и съответно парата се издига нагоре, за да освободи топлината си. Направих 2 вида извличане на топлина от вакуумната тръба.
Вариант-1 (вдясно, на снимка-1) Оригиналният връх (удебеляването, където се събира парата) се измива активно от охлаждащата течност.
Вариант-2 (среден, на снимка-1) Взимат се 2 тръби, едната 10 мм. в диаметър, другият 15 мм. в диаметър и вкарани една в друга, по аналогия с рекуператорите, вътрешната не достига до края на няколко см, а външната е запушена в края, а отгоре тези тръби са разделени с тройник, вижте снимката. . Както показаха експериментите, между хоризонтална тръба и такава, стояща на 45* при температури около 80* разликата беше около 5*, въпреки че ми казаха, че в хоризонтално положение тази тръба изобщо няма да работи!
Чакам по-топло време, за да копая дупки за стълбовете, защото земята все още е замръзнала и не е реалистично да се копае.
Що се отнася до аварийните режими, всичко вече е обмислено; има 1,5 kW Smart UPS с допълнителни батерии.
Втората и според мен най-важна точка за решаване на аварийни ситуации е затварянето на огледалата или концентратора от слънцето или обръщането му встрани от фокусната ос, което ще доведе концентратора до минималната мощност на обикновена вакуумна тръба в Например, по същия принцип може да се регулира общата мощност на концентраторите, като някои от тях се разместват.За опция за концентратор от скрап вижте снимката.
Имам прост телескоп Celestron PowerSeeker 127 EQ, този на снимката по-горе. Жена ми ми го подари за рождения ден. Това беше доста спонтанен подарък като този: „Не знам какво да ти подаря, виж магазина, нека влезем и да разгледаме.“ По принцип много се зарадвах на такъв подарък, беше много интересно нещо. Въпреки това, докато го използвах, осъзнах, че искам повече. Този телескоп PowerSeeker 127EQ има редица значителни недостатъци в дизайна, които поради моята неопитност просто не осъзнах. Основен недостатък е сферичното основно огледало и коригиращата леща към него. В резултат на това се получава прекалено сложен оптичен дизайн, неточно монтиране на коригиращата леща, което също не е високо качество. Като цяло смятам, че качеството на наблюдаваното изображение с такъв диаметър на огледалото можеше да е по-добро.
Започнах да си мисля, че имам нужда от различен телескоп. Това е нормална ситуация. Казват, че какъвто и телескоп да има един любител, той винаги мечтае за най-доброто. И тогава възниква въпросът: купете или направете сами? Отговорът всъщност не е очевиден. Вероятно е по-лесно да се купи, а може би дори по-евтино? Трудно е да го изградите сами без никакъв опит. технически проблем, не се знае дали изобщо ще се получи и не е ясно дали ще излезе по-евтино от простото купуване.
Влязох в хлъзгавия път на изграждането на независим телескоп. След това ще ви разкажа за първите си стъпки в тази посока, но веднага ви предупреждавам, че не очаквайте да прочетете статия с щастлив край. Много съм далеч от това (ако изобщо се случи).
Така че, трябва да започнете с изучаване на теорията.
Според мен няма нищо по-добро от книгата „Телескопи за любителите на астрономията“, Л. Л. Сикорук, 1982 г. Въпреки факта, че книгата е на повече от тридесет години, никога не съм виждал по-подробно представяне „от началото до края“. Има и книга на М. С. Навашин „Телескопът на любителския астроном“, 1979 г. Също полезна.
В допълнение към тези много полезни книги, разбира се, можете и трябва да посетите астрофоруми. например този. Тук можете да зададете въпрос и да прочетете кой какво прави и как.
Последно убежище: youtube.com. Може да изглежда странно, но много хора по света строят телескопи. Някои дори имат видео блогове и показват производствения процес. Ключови думиза търсене в YouTube: огледално шлифоване.
Като цяло бих казал, че нишата на любителското строителство на телескопи в Русия изглежда напълно празна (но това не е сигурно). В Европа и Америка има специални магазини, които продават заготовки за огледала, шлифовъчни прахове и инструменти и комплекти за изработка на огледала (teleskope mirror kit).
Сега, разбира се, не е ’79 или ’82, но откъде мога да взема заготовка за огледало за телескоп? Или къде мога да намеря шлифовъчни прахове? Намерих няколко оптични фабрики, но те изглежда нямат абсолютно никакъв интерес към частни клиенти. Може би основният им клиент е държавата в лицето на военно-промишления комплекс. Исках да купя заготовка за огледало - диск с диаметър 200 милиметра и ми казаха, че ще струва около тридесет хиляди без пощенските разходи. Може би има много висококачествено оптично стъкло, но аз, аматьор, просто не разбирам (без ирония, знам, че някъде може да се изисква изключително качество).
Честно казано, за тридесет хиляди можете да си купите готово голямо огледало някъде в голям Китай.
Като цяло реших да направя от скрап материали, както Сикорук посъветва да направи в книгата си. Подръчният материал е стъкло на дисплея(но без отопление). Трябва да изрежа няколко диска от стъкло с дебелина 10 милиметра и след това да ги залепя течно стъкло. В книгата си Сикорук пише и обосновава необходима дебелинана основното огледало в зависимост от неговия диаметър.
Първият еп. Изрязване на стъклена заготовка
Отидох при стъклар и го помолих да ми изреже правоъгълни парчета от 10 мм стъкло приблизително 250х250 милиметра, но всички трябваше да са от един лист, за да съм сигурен в еднакви свойства на всички парчета.
Отидох до магазина и си купих чифт алуминиеви тиганивътрешен диаметър 180 милиметра. Точно това планирах да направя телескоп, Сикорук съветва да направим първия телескоп не повече от 100 милиметра и да натрупаме опит с него, но не, ние сме умни, правим 180 наведнъж.
Тавата беше изрязана и на дъното бяха завинтени тежест и два стърчащи болта.
Това ще бъде фреза.
Следва дългият и болезнен процес на изработване на машина за изрязване на детайла. Тук идва на помощ двигателят от стария. пералня, макара от него, някаква стара скоростна кутия, парчета шперплат, шпилки, гайки и други глупости.
Като цяло изглежда така:
Капакът на тигана е залепен за стъклото със силикон, като ръбовете му са скосени. Той служи като центриращ елемент за моя нож. Фрезата, тоест половин тиган, се поставя отгоре и се задвижва от скоростна кутия от двигателя.
Това нещо работи по следния начин (моето видео):
Докато работите, трябва постоянно да добавяте абразив под ръбовете на фрезата. Работих с абразива около пет-седем минути, абразива беше износен и смесен със стъклени и алуминиеви трохи. Измийте стария абразив и нанесете нов. След това свикнах да правя всичко това в движение, без да изключвам двигателя. Подейства, изми го и веднага добави нов абразив с лъжица.
Не съвсем добра снимка, но можете да видите колко "резачката" е хлътнала в дебелината на стъклото:
Извличах абразив по същия начин, както нашите далечни предци в дните на мамутите. Имах едно старо парче шлифовъчно колело. Мачках го с чук върху наковалня.
Ударих получените парчета с чук, събрах трохите в буркан - резултатът беше груб абразивен прах. Разбира се, на този етап подобна дивотия все още е приемлива, но след това ще трябва да подобрим производствените стандарти.
В резултат на това един 180 мм диск от 10 мм лист се изрязва на моята машина за около три до три часа и половина. Изрязах четири диска:
Моето богатство:
Според моя план ще ги залепя по двойки с течно стъкло, ще обработя ръбовете с епоксидна смола, както съветва Sikoruk, и ще имам две 180 мм заготовки на главното огледало. След това ще започна да ги точа и вероятно ще съсипя една. Ами второто дано се получи.
Вече закупих комплект шлифовъчни прахове за тази мисия:
Но тогава започва друга история. Нуждае се от заточване. Това става на няколко етапа: грубо формоване-шлайфане, шлайфане и след това полиране. Честно казано съм заседнал в този момент. Ето няколко илюстрации от книгата „Телескопи за любителите на астрономията“:
Извличане:
Смилане:
Типични грешки:
За съжаление, въпреки подробните обяснения в книгата на Sikoruk и от други източници, нямам абсолютно точна представа как да направя това правилно. Проблемът е, че трябва да направите параболата с много висока точност: грешките, неравностите или вдлъбнатините на главното огледало трябва да са по-малки от 1/8 от дължината на вълната на светлината. Точността на параболата трябва да бъде най-малко 0,05 микрона.
Ето какво пише Сикорук в своята книга:
Процесът на фигуриране и тестване на сенки е трудно да се раздели на компоненти - това е единен творчески процес, където не само знанието, но и интуицията често играят решаваща роля. Като цяло този процес е толкова интересен сам по себе си, че авторът, например, често не бърза да завърши, опитвайки се да работи по този начин и по този начин, намирайки голямо удоволствие в процеса на фигуриране, въпреки че без съмнение гледката на напълно плоска картина в сянка е невероятна гледка.В процеса на полиране, според J. Mattewson, "винаги има елемент на мистицизъм." Това отчасти се дължи на факта, че процесът на полиране е до голяма степен недостатъчно проучен, но отчасти защото самият майстор често иска малко мистицизъм, когато фигурацията престава да бъде просто технология, а се превръща до голяма степен в изкуство. Не напразно Д. Д. Максутов каза, че оптикът предпочита да „извиква“ пред домашната смола за полиращи подложки, без да се доверява на фабричната смола. (Вярно е, че ако имате възможност да закупите фабрична полираща смола, трябва да го направите). Често успехът на бизнеса се определя от творчески импулс и за да има повече време за творчество, е необходимо да се предотвратят причините, които очевидно водят до проблеми.
Оказва се, че явно няма ясни методи, по които да се действа, за да се получи истинска парабола?
Всъщност, разбира се, същата книга на Сикорук разказва как да контролирате формата на огледалото. За да направите това, първо трябва да изградите специално „устройство за сянка“. Въпреки това, с помощта на това устройство, мисля, че е възможно да се открият зонални грешки, но абсолютно не е ясно как да се модифицира полиращата подложка, така че зоналните грешки да бъдат коригирани по време на по-нататъшното полиране.
Гледах много видео демонстрации в YouTube: има формоване и шлайфане и така наречената „параболизация“ с магическия удар „W“.
Ето няколко цветни видеоклипа:
Груба обработка:
Огледално шлайфане: 200 f/5 фино шлайфане:
Хората също изграждат машини за механична обработкаогледала:
От всичко това излиза, че всеки прави каквото му хрумне, но как да го направи така, че да гарантира резултата? Тук има над какво да се замислим...
След доста обмисляне реших, че преди заточване трябва да се опитам да направя софтуерен модел на целия процес на шлайфане. По някаква причина ми се стори, че това ще бъде доста лесно да се направи. Мислех си да направя шлифовъчна машина, нещо като тази от последното видео.
Огледалната заготовка трябва да се върти бавно отдолу, а отгоре, например, стоманен пръстен за оголване ще се движи с възвратно-постъпателно движение с помощта на колянов механизъм.
Реших, че софтуерният модел може да бъде много прост: трябва да изчисля времето, прекарано от всяка точка на огледалния детайл под повърхността на пръстена за оголване. Можете да опитате да преброите не цялата повърхност на детайла, а само един радиус на рязане.
Това видео е направено от снимки на процеса на виртуално белене в моята програма:
Мислех, че като избера дължината на хода в софтуерния модел, дължината на рамената на коляно-мотовилковия механизъм (и движението му е далеч от синусоида), ще мога да кажа как точно да заточа, за да достигна парабола.
За съжаление трябва да кажа, че колкото повече навлизам в проблема, толкова повече разбирам, че моят виртуален софтуерен модел изобщо не работи. Не вземам предвид твърде много параметри, които влияят на скоростта на смилане на стъклото: например не вземам предвид скоростта на триещите се части, но тя е различна в центъра и по краищата. Тогава все още не вземам предвид натиска на обелващия пръстен върху детайла, но това очевидно трябва да се направи, тъй като по време на работа формата на детайла се променя, което означава разпределението на силите на триене върху повърхността на детайла също се променя.
Когато написах тази статия, дори мислех да дам целия изходен код на моята програма (C/C++) тук, но какъв е смисълът, ако програмата не работи?
IN настоящ моментЗапочнах радикално да пренаписвам своя софтуери все още възнамерява да направи софтуерен модел на процеса на огледална фигурация. Може би, ако успея, ще публикувам кода си.