CN111707012A - 一种基于热空气棱镜用于制造海市蜃楼的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于热空气棱镜用于制造海市蜃楼的装置，太阳光照射至聚光反射设备上，反射光线穿过第一进气孔照射至吸热设备上，吸热设备吸收聚焦的太阳光的热量温度升高，将箱体内的空气加热，利用风机将箱体内的热空气压入至喷射室内，喷射器本体将热空气从各通孔中喷出，由于在与所述顶板长度方向垂直的截面上，通孔的延伸方向以所述顶板下方中部的一点为圆心呈辐射状设置，可使得被喷射至顶板上方的热空气呈棱镜状形成热空气棱镜。本发明提出的技术方案的有益效果是：利用海市蜃楼的形成原理，采用聚焦太阳光加热空气的方法，定向形成海市蜃楼的现象，使得城市中的人们无需出城即可欣赏人造海市蜃楼的田园风光。
Description
技术领域
本发明涉及城市景观技术领域，尤其涉及一种基于热空气棱镜用于制造海市蜃楼的装置。
背景技术
海市蜃楼作为一种特殊的景观，给人带来了极具震撼的视觉冲击，但是海市蜃楼一般都是随机出现的，基本上都是自然的杰作。
发明内容
有鉴于此，本发明的实施例提供了一种基于热空气棱镜用于制造海市蜃楼的装置，旨在利用海市蜃楼的形成原理，采用聚焦太阳光加热空气的方法，定向形成海市蜃楼的现象，使得城市中的人们无需出城即可欣赏人造海市蜃楼的田园风光。
本发明的实施例提供一种基于热空气棱镜用于制造海市蜃楼的装置，包括光线偏移装置，所述光线偏移装置用于固定于城市边缘的高楼顶部，包括聚光反射设备、吸热设备、箱体、风机以及空气喷射器；
所述箱体呈中空设置，所述箱体设有第一进气孔和出气孔，所述吸热设备设于所述箱体内，所述聚光反射设备用于将太阳光反射并聚焦于所述吸热设备上，所述第一进气孔位于反射光线的路径上，所述吸热设备吸收太阳光的热能并对所述箱体内的空气进行加热；
所述空气喷射器包括喷射器主体以及喷射室，所述喷射室呈中空设置，所述喷射室的顶板贯穿设有多排均匀分布的通孔，多排所述通孔沿所述顶板长度方向并列设置，在与所述顶板长度方向垂直的截面上，所述通孔的延伸方向以所述顶板下方中部的一点为圆心呈辐射状设置，位于最外侧的两排通孔形成的圆心角小于180°；
所述喷射室侧壁设有第二进气孔，所述第二进气孔与所述出气孔通过导气管连通，所述导气管内设有风机；所述喷射器主体设于所述喷射室内，所述喷射器主体的空气出口与所述通孔相对，以在所述顶板上方形成热空气棱镜。
进一步地，所述聚光反射设备包括基座和凹面反射镜，所述基座用于固定于城市边缘的高楼顶部，所述凹面反射镜固定于所述基座上，所述凹面反射镜用于将太阳光反射并聚焦于所述吸热设备上。
进一步地，所述凹面反射镜可转动安装于所述基座上，所述基座活动安装于城市边缘的高楼顶部。
进一步地，所述吸热设备为钨盘。
进一步地，所述钨盘表面呈磨砂状。
进一步地，所述箱体的材质熔点高于500℃。
进一步地，所述顶板呈圆弧状设置，所述通孔沿所述顶板直径方向延伸。
进一步地，所述喷射室与其长度方向垂直的截面呈扇形设置形成第一侧板和第二侧板，所述第一侧板与其最靠近的一排所述通孔延伸方向相同，所述第二侧板与其最靠近的一排所述通孔延伸方向相同。
进一步地，位于最外侧的两排通孔形成的圆心角为170°。
进一步地，包括多个所述光线偏移装置，多个所述光线偏移装置在景观与折射点的方向上间隔设置，用于固定于城市边缘的高楼顶部。
本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：太阳光照射至聚光反射设备上，反射光线穿过第一进气孔照射至吸热设备上，吸热设备吸收聚焦的太阳光的热量温度升高，将箱体内的空气加热，利用风机将箱体内的热空气压入至喷射室内，喷射器本体将热空气从各通孔中喷出，由于在与所述顶板长度方向垂直的截面上，通孔的延伸方向以所述顶板下方中部的一点为圆心呈辐射状设置，可使得被喷射至顶板上方的热空气呈棱镜状。由于热空气与常温空气的折射率不同，因此可以形成热空气棱镜，对景物光线实现弯折效果，使原本被高楼大厦遮挡的风景可以通过热空气棱镜的折射重新进入人们的视野中，从而使得城市用户无需出城也无需站在高处即可欣赏到人造海市蜃楼的田园风光。
附图说明
图1是本发明提供的基于热空气棱镜用于制造海市蜃楼的装置中光线偏移装置一实施例的结构示意图；
图2是图1中喷射式的结构示意图；
图3是图1中两个光线偏移装置安装于高楼上光线传播的结构示意图。
图中：光线偏移装置100、聚光反射设备1、基座11、凹面反射镜12、吸热设备2、箱体3、第一进气孔31、出气孔32、风机4、喷射室5、第二进气孔51、顶板52、通孔53、第一侧板54、第二侧板55、导气管6、高楼200。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
请参见图1至图3，本发明的实施例提供一种基于热空气棱镜用于制造海市蜃楼的装置，包括一个或多个光线偏移装置100，所述光线偏移装置100用于固定于城市边缘的高楼200顶部，多个光线偏移装置100在景观与折射点(即在城市中看到海市蜃楼景象的位置)的方向上间隔设置。所述光线偏移装置100包括聚光反射设备1、吸热设备2、箱体3、风机4以及空气喷射器。
所述聚光反射设备1用于将太阳光反射并聚焦于所述吸热设备2上，本实施例中，所述聚光反射设备1包括基座11和凹面反射镜12，所述基座11用于固定于城市边缘的高楼200顶部，所述凹面反射镜12固定于所述基座11上，所述凹面反射镜12用于将太阳光反射并聚焦于所述吸热设备2上，凹面反射镜12的尺寸可根据需要进行选择。本实施例中，所述吸热设备2为钨盘，钨的熔点达到3390℃-3430℃。
所述箱体3呈中空设置，所述吸热设备2设于所述箱体3内，所述箱体3设有第一进气孔31和出气孔32，所述第一进气孔31位于反射光线(光线照射至聚光反射设备1后的反射光线)的路径上，所述吸热设备2吸收太阳光的热能并对所述箱体3内的空气进行加热。由于第一进气孔31位于反射光线的路径上，反射光线通过第一进气孔31照射在钨盘上，钨盘被聚焦太阳光加热到极高的温度。为了提高温度上升效率，所述钨盘表面呈磨砂状，可使得钨盘表面呈黑色，加快热量吸收。钨盘加热周围空气，使空气温度达到500℃以上，形成高温气体。为了避免热空气造成箱体3损坏，所述箱体3的材质熔点高于500℃，例如铁、铜、氧化铁、氧化镁等。
为了适用于不同太阳光照射角度，凹面反射镜12可转动安装于所述基座11上，所述基座11活动安装于城市边缘的高楼200顶部，使得凹面反射镜12的角度、凹面反射镜12与箱体3之间的距离可根据太阳光照射方向调节。
所述空气喷射器包括喷射器主体以及喷射室5，所述喷射室5呈中空设置，所述喷射室5侧壁设有第二进气孔51，所述第二进气孔51与所述出气孔32通过导气管6连通，所述导气管6内设有风机4，所述风机4用于将箱体3的热空气压入至喷射室5内。
所述喷射室5的顶板52贯穿设有多排均匀分布的通孔53，多排所述通孔53沿所述顶板52长度方向并列设置，在与所述顶板52长度方向垂直的截面上，所述通孔53的延伸方向以所述顶板52下方中部的一点为圆心呈辐射状设置。本实施例中，请参见图2，所述顶板52呈圆弧状设置，所述通孔53沿所述顶板52直径方向延伸。位于最外侧的两排通孔53形成的圆心角α小于180°，本实施例中，位于最外侧的两排通孔53形成的圆心角α为170°。
所述喷射室5与其长度方向垂直的截面呈扇形设置形成第一侧板54和第二侧板55，所述第一侧板54与其最靠近的一排所述通孔53延伸方向相同，所述第二侧板55与其最靠近的一排所述通孔53延伸方向相同，可使得喷射室5内的热空气更平稳的喷射出去。
所述喷射器主体设于所述喷射室5内，所述喷射器主体的空气出口与所述通孔53相对，以在所述顶板52上方形成热空气棱镜。
本发明提供的技术方案通过以下操作进行具体说明：
太阳光照射至凹面反射镜12上，由于凹面反射镜12对光线的反射聚焦作用，反射光线穿过第一进气孔31照射至钨盘上，钨盘吸收聚焦的太阳光的热量温度升高，将箱体3内的空气加热至至少500℃后，利用风机4将箱体3内的热空气压入至喷射室5内，喷射器本体将热空气从各通孔53中喷出，由于在与所述顶板52长度方向垂直的截面上，通孔53的延伸方向以所述顶板52下方中部的一点为圆心呈辐射状设置，可使得被喷射至顶板52上方的热空气呈棱镜状。由于热空气与常温空气的折射率不同，因此可以形成热空气棱镜，对景物光线实现弯折效果，使原本被高楼大厦遮挡的风景可以通过热空气棱镜的折射重新进入人们的视野中。
当景物光线照射到热空气棱镜的边缘，可以理解的，热空气棱镜中部温度最高，两端的空气由于与冷空气混合，热空气的温度逐渐降低，形成具有一定厚度的热空气带，由于热空气棱镜内部温度差异较小，与周围冷空气的温度差异较大，可近似地认为入射光线仅在热空气棱镜的两端各发生一次折射。根据光线的反射定律和折射定律，入射光线每发生一次折射，产生的偏移角度Δθ(入射光线与折射光线之间的夹角)与热空气温度t、圆心角α之间的关系为：
本实施例中，热空气的温度t为500℃，当前室温为15℃，气压为一个大气压，圆心角α为170°，入射光线每折射一次产生的偏移角度Δθ为0.113°，入射光线照射至热空气棱镜发生两次折射，总共产生的偏移角度可近似为0.23°。
请参见图3，根据景物需要偏移的角度，可在城市边缘高楼200顶部设多个光线偏移装置100。示例性的，城市半径为25km，城市边缘楼层高度为100m，景观与城市边缘的距离为25km，若需将景观折射至城市中心(即折射点)，光线需要偏移的角度为Δθ＝2*arctan(100/25000)＝0.46°。因此需要在城市边缘楼顶设两个光线偏移装置100，两个光线偏移装置100在景观与折射点(城市中心)的方向上间隔设置，用于固定于城市边缘的高楼200顶部。可以理解的，景观光线照射到第一个光线偏移装置100时，光线发生折射后偏移0.23度，继续照射到第二个光线偏移装置100时，光线发生折射后偏移0.23度，即光线总共偏移0.46度，即可照射至城市中心，使得城市中心的人们可观看到与城市边缘距离25km的景观，从而形成人造的海市蜃楼的景象。
本发明利用海市蜃楼的形成原理，采用聚焦太阳光加热空气的方法，产生热空气，热空气与常温空气的折射率不同，因此可以形成热空气棱镜，对景物光线实现弯折效果，使原本被高楼大厦遮挡的风景可以通过热空气棱镜的折射重新进入人们的视野中，从而使得城市用户无需出城也无需站在高处即可欣赏到人造海市蜃楼的田园风光。
可以理解的，本发明提供的技术方案可用于在未来人们的物质生活得到极大提升之后，对于人造景观的厌倦，极其希望看到自然景观，由于其本身的成本较高，一般服务于富人聚集区域。
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于热空气棱镜用于制造海市蜃楼的装置，其特征在于，包括光线偏移装置，所述光线偏移装置用于固定于城市边缘的高楼顶部，包括聚光反射设备、吸热设备、箱体、风机以及空气喷射器；
所述箱体呈中空设置，所述箱体设有第一进气孔和出气孔，所述吸热设备设于所述箱体内，所述聚光反射设备用于将太阳光反射并聚焦于所述吸热设备上，所述第一进气孔位于反射光线的路径上，所述吸热设备吸收太阳光的热能并对所述箱体内的空气进行加热；
所述空气喷射器包括喷射器主体以及喷射室，所述喷射室呈中空设置，所述喷射室的顶板贯穿设有多排均匀分布的通孔，多排所述通孔沿所述顶板长度方向并列设置，在与所述顶板长度方向垂直的截面上，所述通孔的延伸方向以所述顶板下方中部的一点为圆心呈辐射状设置，位于最外侧的两排通孔形成的圆心角小于180°；
所述喷射室侧壁设有第二进气孔，所述第二进气孔与所述出气孔通过导气管连通，所述导气管内设有风机；所述喷射器主体设于所述喷射室内，所述喷射器主体的空气出口与所述通孔相对，以在所述顶板上方形成热空气棱镜。
2.如权利要求1所述的基于热空气棱镜用于制造海市蜃楼的装置，其特征在于，所述聚光反射设备包括基座和凹面反射镜，所述基座用于固定于城市边缘的高楼顶部，所述凹面反射镜固定于所述基座上，所述凹面反射镜用于将太阳光反射并聚焦于所述吸热设备上。
3.如权利要求2所述的基于热空气棱镜用于制造海市蜃楼的装置，其特征在于，所述凹面反射镜可转动安装于所述基座上，所述基座活动安装于城市边缘的高楼顶部。
4.如权利要求1所述的基于热空气棱镜用于制造海市蜃楼的装置，其特征在于，所述吸热设备为钨盘。
5.如权利要求4所述的基于热空气棱镜用于制造海市蜃楼的装置，其特征在于，所述钨盘表面呈磨砂状。
6.如权利要求1所述的基于热空气棱镜用于制造海市蜃楼的装置，其特征在于，所述箱体的材质熔点高于500℃。
7.如权利要求1所述的基于热空气棱镜用于制造海市蜃楼的装置，其特征在于，所述顶板呈圆弧状设置，所述通孔沿所述顶板直径方向延伸。
8.如权利要求7所述的基于热空气棱镜用于制造海市蜃楼的装置，其特征在于，所述喷射室与其长度方向垂直的截面呈扇形设置形成第一侧板和第二侧板，所述第一侧板与其最靠近的一排所述通孔延伸方向相同，所述第二侧板与其最靠近的一排所述通孔延伸方向相同。
9.如权利要求1所述的基于热空气棱镜用于制造海市蜃楼的装置，其特征在于，位于最外侧的两排通孔形成的圆心角为170°。
10.如权利要求1所述的基于热空气棱镜用于制造海市蜃楼的装置，其特征在于，包括多个所述光线偏移装置，多个所述光线偏移装置在景观与折射点的方向上间隔设置，用于固定于城市边缘的高楼顶部。
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| Title |
|---|
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111707012B (zh) | 2024-04-09 |
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