BESCHREIBUNG
Gegenstand der Erfindung ist ein Parabolspiegel zum Fokussieren einstrahlender elektromagnetischer Wellen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Parabolspiegel werden beispielsweise als Antennen zum Aussenden oder Empfangen elektromagnetischer Wellen eingesetzt. Neben den grossen Parabolantennen zur Erforschung des Weltraums gibt es in neuester Zeit auch kleinere Parabolantennen für den Satellitenempfang, z. B. von Fernsehsendungen. Diese Parabolantennen besitzen einen Durchmesser von ungefähr zwei Meter und werden auf den jeweiligen Satelliten ausgerichtet.
Die bekannten Parabolspiegel zum Fokussieren einstrahlender elektromagnetischer Wellen weisen eine Parabolfläche auf, die die elektromagnetischen Wellen reflektiert und im Brennpunkt fokussiert, wo beispielsweise bei Antennen der Empfänger angeordnet ist. Weiterhin weisen die bekannten Parabolspiegel ein Stativ zum Aufstellen und Ausrichten des Spiegels auf.
Die bekannten Parabolspiegel haben mehrere Nachteile: sie sind aufgrund ihrer starren Form sehr sperrig, weisen ein relativ hohes Gewicht auf und sind somit schlecht handhabbar, was sich insbesondere dann nachteilig bemerkbar macht, wenn der Parabolspiegel von einem Einsatzort zum anderen transportiert und aufgestellt werden soll; sie sind aber auch relativ teuer, so dass sie sich für den Satellitenempfang oft nicht lohnen. Das hohe Gewicht bedeutet ausserdem, dass herkömmliche Spiegel eine gewisse Grösse nicht überschreiten können, was andererseits wiederum aufwendige Verstärkeranlagen erfordert. Kleinere Spiegel haben auch den Nachteil grösserer Störungseinfälle, und z. B.
Schneefall verursacht einen starken Verlust an Bildqualität.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Parabolspiegel der eingangs angegebenen Art zu schaffen, der einfach zu transportieren und aufzustellen ist, und der darüber hinaus in den Anschaffungskosten nicht so teuer wie die bisherigen Parabolspiegel ist.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruches 1.
Das Fluid kann (etwa für Sonnenlichtkonzentratoren) auch eine Flüssigkeit, wie etwa Wasser, sein, doch empfiehlt sich für die meisten Anwendungsfälle, bei denen der Spiegel bewegt werden muss, die Verwendung eines Gases. Der Fluiddruck braucht dabei nicht unbedingt ein Überdruck zu sein, obwohl dies bevorzugt ist und durch die Ausbildung nach Anspruch 2 verwirklicht werden kann. Im Prinzip ist aber auch ein Unterdruck denkbar. Der Begriff undehnbar ist selbstverständlich nicht absolut zu verstehen, weil es ein absolut undehnbares Material ja nicht gibt.
Die Ausbildung des Parabolspiegels als aufblasbarer Körper hat den Vorteil, dass er sich auf sehr einfache Weise von einem Einsatzort zum anderen transportieren lässt. Im Nichtgebrauchszustand wird die Luft aus dem aufblasbaren Körper einfach herausgelassen, so dass der Körper auf einfache Weise zusammengerollt oder zusammengelegt werden kann, wobei er nur sehr wenig Platz beansprucht. Für den Einsatz des Parabolspiegels wird dann am Einsatzort der Körper aufgeblasen, so dass er seine endgültige Form einnimmt, wobei zu diesem Zweck der Körper aus flexiblem und undehnbárem Material besteht, so dass auch nach mehrmaligem Gebrauch der Parabolspiegel seine ursprüngliche Form beibehält.
Dabei ist die die Parabolfläche bildende erste Folie des Körpers entsprechend ihrer Sollform vorgeformt, so dass sie eine einwandfreie Fokussierung der einstrahlenden elektromagnetischen Wellen im Brennpunkt gewährleistet.
Der ringförmige Rahmen gibt dem aufgeblasenen Körper die notwendige Stabilität. Neben den einfachen Transportund Aufstellmöglichkeiten des aufblasbaren Körpers hat der erfindungsgemässe Parabolspiegel den Vorteil, dass er nur ein sehr geringes Gewicht aufweist. Dieses Gewicht kann noch dadurch verringert werden, dass zum Aufblasen des Körpers statt Luft beispielsweise Helium verwendet wird, das dem Körper einen Auftrieb verleiht. Schliesslich ist von Vorteil, dass sich der Parabolspiegel sehr kostengünstig herstellen lässt, so dass der Verkaufspreis im Vergleich zu bisherigen Parabolspiegeln deutlich niedriger liegt.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemässen Parabolspiegels sind in den Kennzeichen der Ansprüche 3 bis 11 beschrieben.
Das Material für die Folien ist vorzugsweise Kunststoff, z. B. PVC, und die Folien sind entlang ihrer Umfangsränder miteinander verschweisst. Das PVC ist ein billiger Ausgangsstoff für die Herstellung der Folien und ermöglicht auf sehr einfache Weise die Verbindung der beiden Folien durch Verschweissen; PVC oder andere Folien können auch miteinander verklebt werden. Beides sind einfache Verfahrensschritte.
Durch Tiefziehen kann der ersten Folie eine exakte Parabolform gegeben werden, die auch nach mehrmaligem Aufblasen des Körpers ihre Form beibehält.
Dass die zweite Folie im aufgeblasenen Zustand des Körpers eben ist, ist dann möglich, wenn die zweite Folie undehnbar in einem starr ausgebildeten ringförmigen Rahmen eingespannt ist, so dass sie ihre Form sehr einfach beibehält und dem Körper eine zusätzliche Stabilität verleiht. Sofern die Absorption der Einstrahlung dadurch nicht unerwünscht steigt, kann die zweite Folie auch als starre, gegebenenfalls teilbare Platte, z. B. als dünne Acrylplatte (falls die zu fokussierenden Wellen vom Sonnenlicht gebildet sind), ausgebildet sein.
Der Rahmen aus mehreren zusammenfügbaren Rahmenteilen hat den Vorteil, dass beim Auseinanderbau des Parabolspiegels auch die Rahmenteile nur einen sehr geringen
Platz einnehmen, so dass sie ebenfalls auf leichte Weise transportiert werden können. Für den Einsatz werden dann die Rahmenteile zu dem vollständigen ringförmigen
Rahmen zusammengefügt. Die Rahmenteile können dabei je nach Bedarf Drittelkreise oder Viertelkreise sein.
Der Ringwulst bzw. die Schlaufen am Umfangsrand des Körpers ermöglichen eine einfache Anbringung des Rahmens um den Körper herum, wobei die Anbringung des Rahmens - bzw. gegebenenfalls das Aufblasen des Ringwulstes vorzugsweise vor dem Aufblasen des Körpers erfolgt.
Herkömmliche Stative für Parabolspiegel führen letztere meist aus Festigkeitsgründen mittels Verstärkungsrippen um Drehpunkte hinter der Spiegelfläche; dadurch muss der Spiegel relativ hoch über dem Boden angebracht sein. Beim erfindungsgemässen Parabolspiegel muss hingegen nur der versteifte Rahmen zum Satelliten ausgerichtet werden, kann im übrigen aber gegebenenfalls auch auf dem Boden aufliegen und nach seiner Ausrichtung mit Hilfe von Leinen und Heringen od. dgl. fixiert werden.
Durch die Ausbildung des Stativs ist eine sehr einfache Aufstellung des Parabolspiegels möglich, wobei die reflektierende Parabolfläche zweckmässig sowohl um eine vertikale als auch um eine horizontale Achse verschwenkbar ist. Statt dessen oder zusätzlich kann als Stativ für den Rahmen auch ein Dreibein verwendet werden, das auf sehr einfache Weise am Rahmen befestigbar ist, sodass die Montage des Parabolspiegels noch einfacher wird.
Eine zweckmässig, ebenfalls aufblasbare Windschutzwand für den Körper schützt diesen davor, auf Grund seiner geringen Festigkeit von einem Windstoss verformt zu werden. Dabei ist der Windschutz vorzugsweise unabhängig vom Körper ausgebildet.
Eine Einrichtung zur Konstanthaltung des Innendrucks gewährleistet, dass der Körper im aufgeblasenen Zustand jederzeit seine vorgegebene Form beibehält, wobei insbesondere Deformationen durch einen zu hohen Innendruck (Sonneneinstrahlung erwärmt die Innenluft!) oder zu niedrigen Innendruck (Abkühlung z. B. durch Wetterumschlag oder vorgerückte Tageszeit) vermieden werden.
Der erfindungsgemässe Parabolspiegel kann als Antenne sowohl zum Aussenden als auch zum Empfang von insbesondere von Satelliten ausgestrahlten Radiowellen mobil verwendet und z. B. in Wohnwagen sehr einfach mitgenommen werden, so, dass beispielsweise auf Campingplätzen ein Satellitenempfang von Fernsehsendungen ohne weiteres möglich ist. Zu diesem Zweck ist es lediglich erforderlich, dass die erste Folie derart ausgebildet ist, dass sie die entsprechenden Radiowellen reflektieren kann.
Die Einbettung der Metalleinlage in zwei Einzelfolien, die aufeinander liegend miteinander verschweisst sind, schützt weitestgehend vor Beschädigungen und Oxydation. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass durch das Einschweissen der Metalleinlage diese vor Verrutschen geschützt ist, so dass jederzeit einwandfreie Reflexionseigenschaften der Parabolfläche gewährleistet sind. Andere Ausführungsformen zum Aufbringen des Metalls auf die erste Folie sind ebenfalls denkbar, wie z. B. dass die erste Folie mit Metall bedampft, bzw. mit Hilfe von Lösungsmitteln und/oder Wärme erweicht wird, so dass das Metall eingeschmolzen werden kann.
Vorzugsweise weist der Rahmen und/oder die zweite Folie eine Haltevorrichtung für den im Brennpunkt des Parabolspiegels anzubringenden Empfänger, bzw. im Falle eines Sonnenreflektors für das zu erhitzende Material auf. Im letzteren Fall kann es sich z. B. um eine wasserführende Rohrschlange handeln. Sofern der Brennpunkt des Parabolspiegels innerhalb des Körpers liegt, sind dann allerdings aufwendige Durchführungseinrichtungen erforderlich. Es ist daher bevorzugt, wenn der Brennpunkt ausserhalb des Körpers liegt. In diesem Fall kann der Empfänger und/oder die Rohrschlange od. dgl. auch leichter montiert und demontiert, sowie separat von dem Körper aufbewahrt und trans portiert werden. Erst für den Einsatz wird der Empfänger, bzw. die Rohrschlange, dann an der Halteeinrichtung befestigt. Diese kann beispielsweise ein Gestänge sein, das am Rahmen befestigt wird.
In einer alternativen Ausführungsform ist es möglich, dass die Halteeinrichtung durch eine Spinne von Gummibändern gebildet wird, die am Rahmen befestigt werden.
Vorzugsweise ist die zweite Folie im wesentlichen selektiv nur für die Radiowellen durchlässig, so dass eine Aufwärmung des in den Körper eingeblasenen Gases weitestgehend vermieden wird und sich innerhalb des Körpers keine nennenswerte Überdrücke aufbauen können. Dies gewährleistet eine lange Standzeit der Parabolantenne, ohne dass für die Fokussiereigenschaften beeinträchtigende Deformationen zu befürchten sind.
Schliesslich wird die Verwendung des Parabolspiegels zum Fokussieren von Sonnenlicht zur Erzeugung von Wärme vorgeschlagen. Dadurch kann der Parabolspiegel zur Energiegewinnung und beispielsweise für den Campingurlaub als Kochstelle verwendet werden.
Wegen des geringen Gewichtes des erfindungsgemässen Parabolspiegels ist nicht nur die Möglichkeit der Herstellung auch verhältnismässig grosser Spiegel unter Vermeidung der eingangs genannten Nachteile gegeben, sondern es ist durch die Aufblasbarkeit auch ein verhältnismässig leichtes Säubern von Staub und anderen atmosphärischen Verunreinigungen möglich. Diese können ohne Beschädigungsrisiko auch automatisch von der zweiten Folie abgewaschen, oder durch ein- oder mehrmaliges Auslassen der Luft und Wiederaufblasen zum Abfallen gebracht werden. Dies ist besonders interessant für einen Satellitenempfang an Orten, bzw. zu Zeiten, wo sonst Schnee aus dem Parabolspiegel händisch entfernt werden müsste oder aufwendige Heizungen einzubauen wären.
Weitere Einzelheiten und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnungen, in denen ein erfindungsgemässer Parabolspiegel zum Fokussieren einstrahlender elektromagnetischer Wellen in Form einer Antenne schematisch dargestellt ist. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1. eine perspektivische Ansicht einer Parabolantenne zum Empfang von Radiowellen;
Fig. 2. einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1.
Fig. 3 eine Ausführungsvariante in einem der Fig. 2 ähnlichen Schnitt, wozu;
Fig. 4 den ringförmigen Rahmen veranschaulicht.
Die in Fig. 1. dargestellte Parabolantenne besteht aus einem aufblasbaren Körper 1, der auf einem Stativ 2 in Form eines Dreibeins aufgestellt und ausgerichtet ist. An der Oberseite dieses Dreibeinstatives 2, dessen Beine 15 zweckmässig auseinanderklappbar sind, ist in einen Ring 16 ein Mast 17 einsteckbar oder einschraubbar. Dadurch, dass dieser Mast 17 am Stativ 2 abnehmbar ist, kann gewünschtenfalls eine Lagerbuchse 18 aufgesteckt werden, deren Zweck später noch erläutert wird.
Der Mast 17 trägt den Körper 1. Das Einstellen in die Horizontale kann entweder durch entsprechende Unterlagen unter die Füsse 15 oder durch an ihnen vorgesehene Justierhilfen vorgenommen werden, wie sie für Stative an sich bekannt sind.
An der Oberseite ist die Kugel 20 eines Kugelgelenkes angebracht. Ein Arm 23 an der Kugel 20 trägt ebenfalls eine Kugel 22. Mit den beiden Kugeln 20 und 22 kann die Einstellung beispielsweise vom Erdradius und der Höhe des Satelliten abhängig, dessen Signal empfangen werden soll, vorgenommen werden.
Der Körper 1 dieser Antenne besteht (gemäss Fig. 2) aus einer ersten Folie 3, sowie aus einer zweiten Folie 4, wobei die erste Folie 3 die Parabolfläche 5 der Parabolantenne bildet. Die beiden Folien 3, 4 sind. entlang ihrer Ränder 6 miteinander verschweisst, wobei zu diesem Zweck die Folien 3, 4 aus PVC oder einem vergleichbaren, verschweissbaren Kunststoff bestehen.
Die die Parabolfläche 5 bildende erste Folie 3 besteht aus zwei Einzelfolien 3', 3", die aufeinanderliegend miteinander verschweisst sind, wobei zwischen den beiden Einzelfolien 3', 3" ein Metallgeflecht 7 eingeschweisst ist, das die einstrahlenden Radiowellen 8 reflektiert. Die zweite Folie 4 besteht aus einem für die Radiowellen 8 durchlässigen Material, wofür vorzugsweise und der Einfachheit halber das gleiche Material wie für die erste Folie 3 verwendet wird.
Damit der Körper 1 auch nach mehrmaligem Gebrauch die vorgegebene Form beibehält, bestehen die Folien 3, 4 aus einem flexiblen, jedoch undehnbaren Material. Dabei ist die erste Folie 3 beispielsweise durch Tiefziehen in ihre Parabolfläche 5 vorgeformt, so dass die Fokussiereigenschaft im Brennpunkt einwandfrei gegeben ist.
Entlang des verschweissten Umfangsrandes 6 der beiden Folien 3, 4 verläuft in einem Ringwulst 9 ein Rahmen 10, der vorzugsweise aus mehreren zusammensteckbaren Rahmenteilen besteht. Der Ringwulst 9 wird dadurch gebildet, dass entlang des Randes 6 der beiden Folien 3, 4 eine weitere Schweissnaht vorgesehen ist. Statt des Ringwulstes 9 können auch Schlaufen vorgesehen werden, die um den Umfang des Körpers 1 verteilt sind, und in die der Rahmen 10 einsteckbar ist. Wenn die Genauigkeitsanforderungen nicht sehr hoch sind, z. B. bei der Verwendung des erfindungsgemässen Parabolspiegels als Sonnenreflektor, kann auch der Ringwulst selbst aufblasbar ausgebildet sein. Man vermeidet dann den Rahmen.
Im Nichtgebrauchszustand der Parabolantenne ist die Luft aus dem Körper 1 herausgelassen, so dass dieser zusammengerollt oder zusammengelegt werden kann. Um die Parabolantenne für den Einsatz herzurichten, wird zunächst der Rahmen 10 in den umlaufenden Wulst 9 eingefügt, so dass die Grundform der Parabolantenne vorgegeben ist.
Anschliessend wird über ein Rückschlagventil 11 oder einfach einen abbindbaren Schlauchstutzen der Innenraum I des Körpers 1 mit einem Gas, beispielsweise mit Luft oder Helium gefüllt, so dass er die in Fig. 2 dargestellte Form einnimmt. Nach Aufstellen des Körpers 1 und des Stativs 2 kann die Parabolantenne beispielsweise auf einen Satelliten zum Fernsehempfang ausgerichtet werden. Dies ist in Fig. 1 dargestellt.
Zum Empfang ist ein Empfänger 12 vorgesehen, der auf der flachen zweiten Folie aufliegen kann (nicht dargestellt) und über Streben 13 von dem Rahmen 10 gehalten ist, doch liegt der Brennpunkt der Parabolfläche 5 bei der gezeigten flachen Ausbildung ausserhalb des Körpers 1. Für solche Fälle kann es, schon zur Erleichterung des Transportes, zweckmässig sein, ein zusammenklappbares und an der Antenne befestigbares Gestell 27 vorzusehen. Dieses Gestell 27 weist eine mittige Trägerplatte 28 auf (Fig. 2), an der der Empfänger 12 befestigt ist. An der Trägerplatte 28 sind mehrere Streben 13 angelenkt, die sich am Wulst 9 abstützen. Es kann sich als zweckmässig erweisen, die Trägerplatte dreieckig auszubilden, bzw. drei Anlenkstellen für drei solcher Streben, insbesondere bei möglichst gleichmässiger Verteilung über den ringförmigen Rahmen 10, vorzusehen.
Um die Parabolantenne vor Windstössen zu schützen, ist in Fig. 1. ein ebenfalls aufblasbarer Windschutz 14 zu erkennen.
Bevorzugt besteht die Wand 14 aus einem aufblasbaren Körper etwa in der dargestellten Form und ist mittels Leinen und Heringen in ähnlicher Weise verankerbar, wie dies in Fig. 1 an Hand von Leinen 29 und Heringen 30 (hier allerdings nur zur Lagefixierung der an sich beweglichen Windschutzwand) dargestellt ist.
Die dargestellte Ausführung der Windschutzwand 14 an einem Drehgestell 31 dient dazu, eine automatische Abschirmung vor Windeinflüssen zu erhalten, gleichgültig nach welcher Richtung der Wind drehen mag. Dennoch kann es bei Einstellungen geringen Einfallswinkels der zu empfangenden (oder auszusendenden) Strahlung gegenüber der Horizontalen erwünscht sein, die Lage der Windschutzwand 14 zu fixieren, wozu zweckmässig Leinen 29 und Heringe 30, gegebenenfalls aber auch andere Fixiereinrichtungen, wie etwa eine Klemmschraube 32 an der Lagerbuchse 18. Die Lagerbuchse 18 kann anderseits zwecks grösserer Leichtgängigkeit mit einem Wälzlager versehen sein.
Von der Lagerbuchse 18 stehen zu beiden Seiten Querarme 33 ab, von denen der eine an, gegebenenfalls ausklappbaren, Gestängeteilen eine Bespannung 34 trägt, die, wie ersichtlich, vorzugsweise strömungsgünstig, etwa schiffsschnabelartig, ausgebildet ist, um die Wirbelbildung dahinter auf ein Minimum herabzusetzen. Der andere Arm 33 kann eine abstehende Windfangfläche 35 tragen, durch die die Windschutzwand 14 automatisch gegen den Wind stellbar ist, wie dies von Windmühlen an sich bekannt ist. Es sei erwähnt, dass alle Rahmen-, Stativ- und Gestellteile zweckmässig aus Leichtmetallrohren gefertigt sind, um so Gewicht zu sparen.
An Hand der Fig. 3 soll gezeigt werden, dass nicht unbedingt mit einem Überdruck in dem zwischen den Folien 3, 4 gebildeten Innenraum I gearbeitet werden muss, wie dies bei der Ausführung nach Fig. 2 der Fall ist. Bei der nun zu beschreibenden Ausführungsvariante haben Teile gleicher Funktion die selben Bezugszeichen, wie in den Fig. 1 und 2, Teile nur ähnlicher Funktion hingegen eine hinzugefügte Hunderterziffer.
Bei einer solchen Ausführung braucht natürlich die zweite Folie 104 nicht durchlässig für die jeweilige elektromagnetische Strahlung zu sein, sondern kann beliebige Eigenschaften aufweisen. Hier muss allerdings der ringförmige Rahmen 110 zwischen die Folien 3, 104 eingebracht werden, worauf diese im Wulstbereich 109 miteinander gasdicht verschweisst werden. Der Transport von Rahmen 110 und Folien 3, 104 erfolgt also gemeinsam.
Hinter der Folie 3, also an der der reflektierenden Parabolfläche 5 gegenüberliegenden Seite, soll bei dieser Ausführung ein Unterdruck angelegt werden. Dieser Unterdruck würde bewirken, dass nicht nur die Folie 3 ihre Parabolform annimmt, sondern dass auch die Folie 104 gegen die Folie 3 gesaugt wird. Um dies zu verhindern und einen entsprechenden Innenraum I zu gewährleisten, ist ein Gerüst aus drei Blattfedern 36, 37 und 38 vorgesehen, die am besten aus Fig. 4 ersichtlich sind. Die drei Blattfedern, von denen nur die Blattfeder 36 einem vollen Parabolbogen, die Blattfedern 37 und 38 hingegen nur einem halben entsprechen, besitzen eine Drehachse 39, um die die Federn 37, 38 über einen Viertelbogen des Rahmens 110 schwenkbar sind. Dabei sind sie mit ihren T-förmig verbreiterten Enden 40 in Schlitzen 41 des Rahmens 110 geführt.
Somit lassen sich die Federn 37, 38 mit der Feder 36 zur Deckung bringen (wie dies bei der Feder 38 beinahe der Fall ist), um den Transport zu erleichtern, oder sie können eine Stellung im rechten Winkel zur Blattfeder 36 einnehmen, wie dies in Fig. 3 angedeutet ist.
Wenn daher ein Sauggebläse 42 eingeschaltet wird (z. B.
betrieben über den Batteriestrom eines Autps),so wird die Luft aus dem Innenraum I zwischen den Volien?3und 104 gepumpt, wobei das Gerüst 36-38 dafür sorgt, dass die lSolie 104 nicht zu nahe an die reflektierende Folie 3 gelangt; Es kann dabei ein auf einen konstanten Druck im Innenraum I einstellendes Ventil CPV vorgesehen sein, oder es ist in die Folie 104 ein Drucksensor eingeschweisst, der das Gebläse 42 dann einschaltet, wenn der Innendruck einery vorbestimmten Wert übersteigt.
Es wäre denkbar, dass der Rahmen 1 tnit einer Klemmdichtung versehen wird, um die Folie 104 für den Transport abnehmen zu können.
Für diesen Fall weist der Rahmen 110 zweckmässig Einsteckansätze 43 auf, in die die Blattfeder 36 (die mit den Federn oder Armen 36, 37 vereinigt ist) mit ihren Enden hineingesteckt werden kann. Auch besteht der Rahmen 110 gemäss Fig. 4 selbst wieder aus zwei Halbringen, die mit Endzapfen 44 ineinandergesteckt und über Schnappfedern 45 gesichert werden können.
Wie aus Fig. 3 hervorgeht, kann an Stelle des in Fig. 2 gezeigten Gestelles 27 eine einfache Spinne 113 aus Leichtmetallarmen, aus Gummikabeln od. dgl. zum Halten eines Senders (oder Empfängers) oder auch eines Behälters 112 für zu erhitzendes Material aufgehängt werden, falls nur die Parabolform so konzipiert ist, dass ihr Brennpunkt bei 112 liegt.
Falls das Gerüst 36-38 vor dem Verschweissen der Folien 3, 104 eingebracht wird, müssen die Federn 37, 38 von aussen, durch die Folie 104 hindurch bewegt werden, die entsprechend robust auszubilden ist, doch ist daraus ersichtlich, dass die Ausbildung als aufblasbarer Körper gemäss den Fig. 1 und 2 für die meisten Anwendungsfälle vorzuziehen sein wird, zumal auch eine erleichterte Zusammenlegbarkeit gegeben ist.
Es versteht sich, dass im Rahmen der Erfindung zahlreiche Abänderungen möglich sind. Beispiefsweis t das Gestell 27 oder die Spinne 113 entbehrlich, wenn der Pa olspiegel etwa für Campingzwecke nur zum Erwärni6-vonWasser in einem entsprechenden Geschirr dienen sol ucii wird das aus Fig. 1 ersichtliche Stativ 2 mit allen seinéen darauf befindlichen Teilen vor allem für astronomische ecke nötig sein, wogegen es für andere Anwendungen entfallen kann. Anderseits wird man zur Anwendung auf Radarst onen einen Drehantrieb vorsehen.
DESCRIPTION
The invention relates to a parabolic mirror for focusing incident electromagnetic waves according to the preamble of claim 1.
Parabolic mirrors are used, for example, as antennas for transmitting or receiving electromagnetic waves. In addition to the large parabolic antennas for exploring space, there have recently been smaller parabolic antennas for satellite reception, e.g. B. of television programs. These parabolic antennas have a diameter of approximately two meters and are aimed at the respective satellites.
The known parabolic mirrors for focusing incident electromagnetic waves have a parabolic surface which reflects the electromagnetic waves and focuses at the focal point where, for example, the receiver is arranged in the case of antennas. Furthermore, the known parabolic mirrors have a tripod for setting up and aligning the mirror.
The known parabolic mirrors have several disadvantages: due to their rigid shape, they are very bulky, have a relatively high weight and are therefore difficult to handle, which is particularly disadvantageous when the parabolic mirror is to be transported and set up from one place of use to another; but they are also relatively expensive, so that they are often not worthwhile for satellite reception. The high weight also means that conventional mirrors cannot exceed a certain size, which in turn requires complex amplifier systems. Smaller mirrors also have the disadvantage of larger incidents, and z. B.
Snowfall causes a great loss of picture quality.
Proceeding from this, the object of the invention is to create a parabolic mirror of the type specified at the outset, which is easy to transport and set up, and which, moreover, is not as expensive in terms of acquisition cost as the previous parabolic mirror.
This object is achieved by the features of the characterizing part of claim 1.
The fluid can also be a liquid, such as water, for example for sunlight concentrators, but the use of a gas is recommended for most applications in which the mirror has to be moved. The fluid pressure does not necessarily have to be an overpressure, although this is preferred and can be achieved by the configuration according to claim 2. In principle, negative pressure is also conceivable. The term inextensible is of course not to be understood absolutely because there is no such thing as an absolutely inextensible material.
The design of the parabolic mirror as an inflatable body has the advantage that it can be transported from one place of use to another in a very simple manner. When not in use, the air is simply let out of the inflatable body so that the body can be rolled up or folded up in a simple manner, taking up very little space. For the use of the parabolic mirror, the body is then inflated so that it takes on its final shape, for which purpose the body consists of flexible and inextensible material, so that the parabolic mirror retains its original shape even after repeated use.
The first film of the body forming the parabolic surface is preformed in accordance with its desired shape, so that it ensures that the incident electromagnetic waves are properly focused at the focal point.
The ring-shaped frame gives the inflated body the necessary stability. In addition to the simple transport and installation options for the inflatable body, the parabolic mirror according to the invention has the advantage that it has only a very low weight. This weight can be reduced further by using, for example, helium to inflate the body instead of air, which gives the body a buoyancy. Finally, it is advantageous that the parabolic mirror can be produced very inexpensively, so that the sales price is significantly lower compared to previous parabolic mirrors.
Further preferred embodiments of the parabolic mirror according to the invention are described in the characteristics of claims 3 to 11.
The material for the films is preferably plastic, e.g. B. PVC, and the films are welded together along their peripheral edges. PVC is a cheap starting material for the production of the films and enables the two films to be connected in a very simple manner by welding; PVC or other foils can also be glued together. Both are simple procedural steps.
By deep drawing, the first film can be given an exact parabolic shape, which retains its shape even after the body has been inflated several times.
The fact that the second film is flat when the body is inflated is possible if the second film is stretched inextensibly in a rigid ring-shaped frame, so that it maintains its shape very simply and gives the body additional stability. If the absorption of the radiation does not increase undesirably as a result, the second film can also be used as a rigid, optionally divisible plate, e.g. B. as a thin acrylic plate (if the waves to be focused are formed by sunlight).
The frame made of several frame parts that can be joined together has the advantage that when the parabolic mirror is disassembled, the frame parts also have only a very small amount
Take up space so that they can also be transported easily. The frame parts then become the complete annular for use
Frame put together. The frame parts can be third circles or quarter circles as required.
The ring bead or the loops on the peripheral edge of the body enable the frame to be easily attached around the body, the attachment of the frame or, if appropriate, the inflation of the ring bead preferably taking place before the body is inflated.
Conventional tripods for parabolic mirrors usually guide the latter for strength reasons by means of reinforcing ribs around pivot points behind the mirror surface; this means that the mirror must be installed relatively high above the floor. In the parabolic mirror according to the invention, on the other hand, only the stiffened frame has to be aligned with the satellite, but can also rest on the ground if necessary and, after its alignment, can be fixed with the help of lines and pegs or the like.
The design of the tripod enables the parabolic mirror to be set up very easily, the reflecting parabolic surface being expediently pivotable both about a vertical and about a horizontal axis. Instead of or in addition, a tripod can also be used as a tripod for the frame, which can be attached to the frame in a very simple manner, so that the assembly of the parabolic mirror becomes even easier.
An expedient, also inflatable wind protection wall for the body protects it from being deformed by a gust of wind due to its low strength. The windbreak is preferably formed independently of the body.
A device for keeping the internal pressure constant ensures that the body maintains its predetermined shape at all times when inflated, in particular deformations due to excessive internal pressure (solar radiation warms the indoor air!) Or insufficient internal pressure (cooling e.g. due to weather change or advanced time of day) ) be avoided.
The parabolic mirror according to the invention can be used as an antenna both for transmitting and for receiving radio waves emitted in particular by satellites and z. B. can be taken very easily in caravans, so that, for example, a satellite reception of television programs is easily possible at campsites. For this purpose, it is only necessary that the first film is designed in such a way that it can reflect the corresponding radio waves.
The embedding of the metal insert in two individual foils, which are welded to each other lying on top of each other, largely protects against damage and oxidation. Another advantage is that the welding in of the metal insert protects it from slipping, so that perfect reflection properties of the parabolic surface are guaranteed at all times. Other embodiments for applying the metal to the first film are also conceivable, such as. B. that the first film is vaporized with metal, or is softened with the aid of solvents and / or heat, so that the metal can be melted down.
The frame and / or the second film preferably has a holding device for the receiver to be attached at the focal point of the parabolic mirror, or for the material to be heated in the case of a sun reflector. In the latter case, it can e.g. B. act as a water-bearing coil. Provided that the focal point of the parabolic mirror is inside the body, however, complex implementation devices are required. It is therefore preferred if the focal point is outside the body. In this case, the receiver and / or the pipe coil or the like can also be assembled and disassembled more easily, and can be stored and transported separately from the body. The receiver or the pipe coil is only attached to the holding device for use. This can be, for example, a linkage that is attached to the frame.
In an alternative embodiment, it is possible for the holding device to be formed by a spider of rubber bands which are attached to the frame.
The second film is preferably essentially only permeable to the radio waves, so that heating of the gas blown into the body is largely avoided and no appreciable excess pressures can build up inside the body. This ensures a long service life of the parabolic antenna without the risk of deformations which impair the focusing properties.
Finally, the use of the parabolic mirror to focus sunlight to generate heat is suggested. This means that the parabolic mirror can be used for energy generation and, for example, for camping holidays as a cooking area.
Because of the low weight of the parabolic mirror according to the invention, not only is it possible to produce relatively large mirrors while avoiding the disadvantages mentioned at the outset, but because of the inflatability it is also relatively easy to clean dust and other atmospheric contaminants. These can also be automatically washed off the second film without risk of damage, or made to fall off by venting the air once or several times and re-inflating. This is particularly interesting for satellite reception in places or at times when snow would otherwise have to be removed from the parabolic mirror by hand or complex heating systems would have to be installed.
Further details and advantages result from the following description of the accompanying drawings, in which a parabolic mirror according to the invention for focusing incident electromagnetic waves is shown schematically in the form of an antenna. The drawing shows:
1 is a perspective view of a parabolic antenna for receiving radio waves;
FIG. 2 shows a section along the line II-II in FIG. 1.
3 shows an embodiment variant in a section similar to FIG. 2, for which purpose;
Fig. 4 illustrates the annular frame.
The parabolic antenna shown in Fig. 1 consists of an inflatable body 1, which is set up and aligned on a tripod 2 in the form of a tripod. A mast 17 can be inserted or screwed into a ring 16 on the top of this tripod 2, the legs 15 of which are expediently foldable. Because this mast 17 can be removed from the stand 2, a bearing bush 18, the purpose of which will be explained later, can be attached if desired.
The mast 17 carries the body 1. The adjustment to the horizontal can be carried out either by means of appropriate documents under the feet 15 or by adjusting aids provided on them, as are known per se for tripods.
The ball 20 of a ball joint is attached to the top. An arm 23 on the sphere 20 also carries a sphere 22. With the two spheres 20 and 22, the setting can be made, for example, as a function of the earth's radius and the height of the satellite whose signal is to be received.
The body 1 of this antenna consists (according to FIG. 2) of a first film 3 and a second film 4, the first film 3 forming the parabolic surface 5 of the parabolic antenna. The two foils 3, 4 are. welded to one another along their edges 6, for this purpose the foils 3, 4 consist of PVC or a comparable, weldable plastic.
The first foil 3 forming the parabolic surface 5 consists of two individual foils 3 ', 3 "which are welded to one another, one welded between the two individual foils 3', 3", which reflects the radiating radio waves 8. The second film 4 consists of a material which is permeable to the radio waves 8, for which purpose the same material is preferably used and for the sake of simplicity as for the first film 3.
So that the body 1 maintains the predetermined shape even after repeated use, the foils 3, 4 consist of a flexible but inextensible material. The first film 3 is preformed, for example, by deep drawing into its parabolic surface 5, so that the focussing property in the focal point is given perfectly.
Along the welded circumferential edge 6 of the two foils 3, 4, a frame 10 runs in an annular bead 9, which preferably consists of a plurality of frame parts which can be plugged together. The annular bead 9 is formed in that a further weld seam is provided along the edge 6 of the two foils 3, 4. Instead of the annular bead 9, loops can also be provided, which are distributed around the circumference of the body 1 and into which the frame 10 can be inserted. If the accuracy requirements are not very high, e.g. B. when using the parabolic mirror according to the invention as a sun reflector, the ring bead itself can be made inflatable. You then avoid the frame.
When the parabolic antenna is not in use, the air is let out of the body 1 so that it can be rolled up or folded together. In order to prepare the parabolic antenna for use, the frame 10 is first inserted into the circumferential bead 9, so that the basic shape of the parabolic antenna is predetermined.
Subsequently, the interior I of the body 1 is filled with a gas, for example with air or helium, via a check valve 11 or simply a connectable hose connector, so that it assumes the shape shown in FIG. 2. After setting up the body 1 and the stand 2, the parabolic antenna can, for example, be aimed at a satellite for television reception. This is shown in Fig. 1.
A receiver 12 is provided for reception, which can rest on the flat second film (not shown) and is held by the frame 10 via struts 13, but the focal point of the parabolic surface 5 lies outside the body 1 in the flat design shown. For such In some cases, it may be expedient to provide a collapsible frame 27 which can be fastened to the antenna, even to facilitate transport. This frame 27 has a central carrier plate 28 (FIG. 2) to which the receiver 12 is attached. A plurality of struts 13, which are supported on the bead 9, are articulated on the carrier plate 28. It may prove to be expedient to form the carrier plate triangularly, or to provide three articulation points for three such struts, in particular with a distribution as uniform as possible over the annular frame 10.
In order to protect the parabolic antenna from gusts of wind, an inflatable wind shield 14 can also be seen in FIG.
The wall 14 preferably consists of an inflatable body approximately in the form shown and can be anchored by means of lines and pegs in a similar manner to that shown in FIG. 1 with the aid of lines 29 and pegs 30 (here, however, only for fixing the position of the windbreak wall which is movable per se ) is shown.
The illustrated embodiment of the windbreak wall 14 on a bogie 31 serves to obtain an automatic shield against wind influences, regardless of the direction in which the wind may turn. Nevertheless, when the angle of incidence of the radiation to be received (or emitted) is low relative to the horizontal, it may be desirable to fix the position of the windbreak wall 14, for which purpose lines 29 and pegs 30, but possibly also other fixing devices, such as a clamping screw 32 on the Bearing bushing 18. The bearing bushing 18 can, on the other hand, be provided with a roller bearing for greater ease of movement.
Cross arms 33 protrude from the bearing bushing 18 on both sides, one of which carries a covering 34, which can optionally be folded out, with a covering 34 which, as can be seen, is preferably designed to be aerodynamically favorable, for example in the manner of a ship's beak, in order to minimize the eddy formation behind it. The other arm 33 can carry a protruding windscreen surface 35, through which the windbreak wall 14 can be automatically set against the wind, as is known per se from windmills. It should be mentioned that all frame, tripod and frame parts are expediently made of light metal tubes in order to save weight.
3 that it is not absolutely necessary to work with an overpressure in the interior space I formed between the foils 3, 4, as is the case with the embodiment according to FIG. 2. In the embodiment variant to be described now, parts of the same function have the same reference numerals as in FIGS. 1 and 2, parts of only a similar function, however, have an added hundreds.
In such an embodiment, of course, the second film 104 need not be transparent to the respective electromagnetic radiation, but can have any properties. Here, however, the ring-shaped frame 110 must be introduced between the foils 3, 104, whereupon these are welded together in a gas-tight manner in the bead region 109. The frame 110 and the foils 3, 104 are therefore transported together.
In this embodiment, a negative pressure is to be applied behind the film 3, that is to say on the side opposite the reflecting parabolic surface 5. This negative pressure would have the effect that not only does the film 3 assume its parabolic shape, but that the film 104 is also sucked against the film 3. In order to prevent this and to ensure a corresponding interior I, a frame made of three leaf springs 36, 37 and 38 is provided, which can best be seen from FIG. 4. The three leaf springs, of which only the leaf spring 36 corresponds to a full parabolic arch, the leaf springs 37 and 38, on the other hand, only correspond to a half, have an axis of rotation 39 about which the springs 37, 38 can be pivoted over a quarter arch of the frame 110. They are guided with their T-shaped widened ends 40 in slots 41 of the frame 110.
Thus, the springs 37, 38 can be made to coincide with the spring 36 (as is almost the case with the spring 38) to facilitate transportation, or they can take a position at right angles to the leaf spring 36, as shown in FIG Fig. 3 is indicated.
Therefore, when a suction fan 42 is turned on (e.g.
operated via the battery current of an autps), the air is pumped from the interior I between the volumes 3 and 104, the frame 36-38 ensuring that the foil 104 does not come too close to the reflecting film 3; A valve CPV, which adjusts to a constant pressure in the interior I, can be provided, or a pressure sensor is welded into the film 104, which switches the blower 42 on when the internal pressure exceeds a predetermined value.
It would be conceivable for the frame 1 to be provided with a clamping seal in order to be able to remove the film 104 for transport.
In this case, the frame 110 expediently has insertion projections 43 into which the leaf spring 36 (which is united with the springs or arms 36, 37) can be inserted with its ends. The frame 110 according to FIG. 4 itself again consists of two half rings which can be inserted into one another with end pins 44 and secured by means of snap springs 45.
As can be seen from FIG. 3, instead of the frame 27 shown in FIG. 2, a simple spider 113 made of light metal arms, rubber cables or the like can be suspended for holding a transmitter (or receiver) or a container 112 for material to be heated , if only the parabolic shape is designed so that its focal point is 112.
If the scaffold 36-38 is introduced before the foils 3, 104 are welded, the springs 37, 38 have to be moved from the outside through the foil 104, which has to be made correspondingly robust, but it can be seen from this that the formation as an inflatable Body according to FIGS. 1 and 2 will be preferable for most applications, especially since it is also easier to collapse.
It is understood that numerous changes are possible within the scope of the invention. For example, the frame 27 or the spider 113 can be dispensed with, if the oil mirror is used for camping purposes, for example, only for heating water in appropriate dishes, the tripod 2 shown in FIG. 1 with all its parts thereon, especially for astronomical corners be necessary, whereas it can be omitted for other applications. On the other hand, a rotary drive will be provided for use on radar stations.