CN1447889A - 安装设备 - Google Patents

Abstract

对接收和传送装置进行约束并同时使该装置可转动的设备(1)，包括球形壳体(2)夹持和框住收集和传送辐射能量的镜(4)。第二膜片(7)固定成维持被镜(4)分隔成两个半球之间的压力差。水(13)装在壳体(2)中作为配重。壳体(2)的下部分靠在一圆环(9)上，圆环(9)固定在膜片式底座(10)上。圆环(9)和圆环(9)的内表面和底座(10)上表面形成的容器也包含水(12)，水(12，13)的量足以使壳体(2)被浮动地支承在容器内，同时被圆环(9)限制，但是可按要求作跟踪太阳的转动。

Description

安装设备

发明领域

本发明涉及一种用于对一装置进行约束的同时使该装置运动的设备。更具体地但不局限制地说，涉及一种在约束用于收集和集中整个电磁频谱辐射通量的装置的同时允许该装置转动的设备。这里所述辐射通量是指日光通量(solar flux)，有2.2MW和超过2.2MW的热能输出功率。

背景技术

可转动和可操纵的抛物面反射器的应用范围包括：用于通讯的卫星反射器、用于聚焦电磁能的抛物面反射器(dish)以及日光通量收集器。主要是为了收集低强度的辐射通量，因而希望这种移动抛物面反射器尽可能地大。对于太阳能收集器来说，它们一直被有效地使用。此外为了准确地和有效地接收进入的通量，这些抛物面反射器也必须是刚性的，它们通常要求使用不同的支撑结构，以阻止抛物面反射器由于风力等因素而变形。因此对于这种这种坚固结构，也需要强有力的和准确的驱动系统。由此而获得的组件特别是那些裸露的日光收集镜可能是非常庞大的并且非常昂贵的。另一个缺点是，由于满足这些刚度要求所需的复杂结构，用于通讯的、用于聚焦电磁能的或日光通量积聚的空间卫星抛物面反射器不能正确地展开。另一个缺点是，无论用途是什么，当被用作太阳能收集器时，为了实现最大的效率，要求这些抛物面反射器的外表面非常清洁。这通常要求人工操作，增加了这种抛物面反射器的维修成本。

对于那些无需直接暴露的抛物面反射器来说，在现有技术中，为了解决上述问题，使用固定的圆顶保护抛物面反射器，然而对于太阳能收集器来说，这种方法并不适用。这种太阳能收集器的镜组件必须更强固，以阻止例如冰雹对其造成的伤害。

发明概述

本发明的一个目的是克服或至少改善上述一个或多个缺点。

根据本发明第一个方面，提供一种在约束用于接收和/或传送辐射通量类型装置的同时允许该接收和/或传送辐射通量装置转动的设备，所述设备包括：

一用于支承所述装置的壳体；

一用于将所述壳体约束在所需位置的约束装置；

一用于浮动地支承所述壳体的支承装置；

其特征在于：所述约束装置和所述支承装置允许所述壳体在所需位置能够进行转动运动。

所述装置可以包括下述装置中的一种或多种：

I一发送/接收装置；

II一反射装置；

III一透镜装置；

IV用于透镜电磁辐射或化学生产的气体或液体。

所述壳体可以是球形、回转椭圆体、圆柱形或拟圆著面。

所述壳体可以是透明的。

所述壳体可以是中空的。

在所述壳体是中空的实施例中，所述壳体可以被加压，从而利用下述装置中的一种或几种可以保持内压。

I一外部供气源和压力控制；

II气体释放孔，当所述内压超过外压一定数量即超过某些阈值时，所述孔被打开；

III存在于所述壳体内的化合物，它能够提供所希望的特殊压力；

IV位于所述壳体内的气体容器，当内压低于一固定阈值时，所述气体容器释放气体。

所述壳体可以被所述约束装置侧向和垂直地限制。

利用保存在所述壳体内部的压舱物，所述约束装置垂直地限制所述壳体。

所述压舱物可以是液体或特殊物质。

当所述压舱物是液体时，所述液体还包括抑菌剂和/或抗雾剂。

当所述压舱物是特殊物质时，所述特殊物质可以是振动共振流态层(vibrating resonance-fluidised bed)。

所述支承装置可以是液体或特殊物质。

所述支承装置可以包括围绕所述壳体下部的套环组件(collarassembly)，所述套环组件限制所述支承装置的所述液体或特殊物质。

所述套环组件可以包括一个或多个刚性或挠性结构的圆环。

当所述圆环是扰性结构时，可以通过下述方式获得圆环在使用时所需刚度：

(a)利用气体膨胀到足够压力，从而抵御在给定环境下壳体产生的压缩；或

(b)最好充液，通过使所述圆环具有升高的压头，进一步增加所述刚度。

最好为了降低所述壳体和所述套环组件之间的摩擦接触力，使用低摩擦材料制造所述套环组件与所述壳体的接触区域。另外通过所述接触区域内喷射流体或使强迫液体通过的渗透膜位于所述接触区域内，从而在所述壳体和所述套环组件之间提供一液膜。

当喷射流体或使用强迫液体通过的渗透膜时，进一步引导所述流体对所述壳体外表面进行清洁。

最好进一步增强所述套环组件以对抗横向位移。利用楔形物阻止横向位移。所述楔形物由刚性或半刚性材料制成。适合的半刚性材料是橡胶轮胎，多个所述轮胎围绕所述套环组件。

在本发明那些包括所述套环组件的实施例中，所述套环组件包括容纳在内部的压舱物，可以更容易地实现所述壳体的垂直方向的限制。

虽然不希望受上述内容的局限，当任何尺寸和形状的浮动体在封闭容器内浮动时，在通过网垂直元件(net vertical component)所施加的外部负载的影响下，可以控制该浮动体的垂直稳定性，所述封闭容器在邻近浮动体的位置即靠近液面或构成支承介质的特殊床(bed)的位置封闭。方法是选择几何形状，使其接近指定浮动体的封闭区域的浮动体，从而重要的物理效果变得明显，增加所希望的垂直稳定性。下文将介绍选择最佳几何形状的方法和效果。

当在容器中的液体内浮动的物体经受垂直方向力时，该物体从其平衡位置垂直地移动一段距离，支承液体将反向移动。位移大小随着所施加力的大小发生变化，随着浸没体积的相对变化，浮动体垂直位置的变化逐渐下降。效果体现在，与该物体被放置在更大的敞开的水域相比，施加一给定力，该物体的位置将经历较小的垂直位移。一个简单的示例就是海洋中的船，当船升高时，海面并不显著下降。

通过减少用于使指定浮动体垂直位移的支承流体的体积，该效果被最大化。当使封闭容器的周边被放置的靠近浮动体时，效果变得明显。在所希望的移动范围内，通过改变在外支承流体或特殊床的高度处浮动体横截面和围绕该浮动体的流体的横截面比值，控制由外力引起的位移大小。

对上述方法进行改进，使之适应本发明，通用方法是在整个所希望位移范围内分析作用在壳体上的公知大小的垂直负载的增量运动因素，并选择所述约束装置和所述支承装置的几何形状，从而在所述壳体所希望的垂直位移范围内，获得垂直位移和垂直力之间所希望的关系。

利用位于所述壳体内或外的接收器组件收集所述辐射通量。

当所述接收器组件位于所述壳体内时，所述接收器组件是固定的或活动的。

所述接收器组件可以被所述壳体支承。

所述接收器组件可以包括一用于所述辐射通量的集中器，所述辐射通量可以被聚焦在所述壳体外部、周面或内部。

当所述集中器被安装在所述壳体内时，所述集中器是一个被连接在所述壳体内的被金属喷镀或普通的反射塑料表面。

当所述壳体内保存有压舱物时，所述集中器上可以有孔，孔的大小足以允许所述压舱物在所述设备运动时能够通过该孔。

在本发明的那些所述装置是反射装置的实施例中，所述反射装置可以包括一与反射器相关的薄膜反射镜(具有充分变形以获得所需焦距曲率的平面)。

可以利用下述方法预成型所述膜片的形状。

I将热或电磁辐射施加到所选择的平面区域，以便在跨越膜片方向获得不同的表面曲率；

II对平面膜片进行选择性切割并在膜片上不同位置加工出切口之后，重新密封或重新焊接，获得非线性曲面；

III可以将弹性三角布插入膜片表面，以允许表面属性和几何形状在作用在膜片上的不同压力下发生变化；

IV可以进行收缩折叠(pinch-fold)，利用热、胶或U形钉保持这些折叠，从而形成非欧几里得表面。

所述反射器可以是下述类型中的一种。

(a)两个周边被结合在一起并被安装在所述壳体的整个球面上的膜片组成的减压风室(reduced-pressure plenum)。前面的膜片被当作镜子，后面的膜片利用被附着在所述壳体内表面上或所述壳体内的其它一些适合连接点上的径向伸张器被中央地连接；沿离开前面膜片的方向外所述后面膜片，导致在所获得的风室内出现小的压力下降，从而消除所述反射器上的起皱；可以使用外部连接，调整该减少压力；可以将膜片安装在被连接在所述壳体上的环上，从而降低了膜片上的应力；

(b)两个被周边连接在一起并被连接到所述壳体内的膜片组成的增压风室(increased-pressure plenum)。前一个膜片相对于辐射频率和任何形状来说是透明的，后一个膜片被斜向裁断并形成镜子；通过一外部连接，所述风室压力可以被调整，或利用具有一定适合局部压力的化学制品，维持风室压力。

(c)一种薄镜膜片，其密封地将所述壳体分成两个部分，通过使用气体或产生适合部分压力的化学制品，维持这两个部分之间的压力差；压；压力无需足以产生膜片曲率，仅用于阻止镜出现起皱。

利用下述一些操纵方法，可以实现所述设备的转动运动，所述方法包括：

(a)适用于下述内容的高度/方位/时间方程式日光通量集中算法(用以确定所述集中器的朝向，从而将通量积聚在所述接收器组件上)

I外部范围；

II绞车；

III螺旋千斤顶；

IV活动杯(抽吸或强迫接触)或压痕垫(如果希望，它能够或不能切向移动到所述壳体的表面上)，如果希望，可以改变与所述壳体的接触角。

V在所有转动角度范围或局部角度范围，与所述壳体接触的桨或圆柱体，围绕桨(paddle)或圆柱体的外表面具有不同的摩擦系数，从而利用桨或圆柱体的某些朝向所提供的摩擦力，禁止运动，但是在所述壳体转动期间，并不是桨或圆柱体的所有朝向都参与该运动；

VI桨或圆柱体上某些在一个或多个方向能够自由转动的表面上设置皮带，从而降低对所述壳体的摩擦，桨或圆柱体也可以混合一个或多个由一个或多个辊子组成的排列，对于桨或圆柱体的某些朝向，所述辊子与所述壳体接触，从而形成一种降低所述壳体摩擦的装置；桨或圆柱体杯安装的与所述壳体接触；

VII摩擦驱动器，其中一个或多个主体与所述壳体接触并导致壳体运动，围绕主体外表面的摩擦系数发生变化，用于改变作用在所述壳体和所述主体之间的力。

VIII一种通过所述壳体极轴的方位控制杆，其两端分别与外驱动器和支承装置相连，利用外部控制，整个升角可以被改变，利用所述杆，可以使所述壳体围绕轴线转动。

IX一单端方位控制，其中通过围绕一固定点或圆形接触区域，所述壳体的运动被控制，从外部控制其位置；

X大圆弧跟踪环或一组平行的跟踪环，其被连接到所述壳体上的大圆弧环或一组平行环，并被能够在所述套环组件内自由运动的外部信源或所述壳体外部并邻近该壳体的任何部位的外部信源机械地控制；

XI在所述壳体内的设备运动，该设备与所述壳体接触并通过它在所述壳体内的运动，向所述壳体施加力；

XII所述壳体内可以充满磁性流体或磁性颗粒，利用线性电动机或角形电动机(angular motor)，根据与包含在壳体内的所述颗粒的磁性相互作用，确定所述壳体的朝向；利用麦克斯韦效应(感应电流)或直接磁性作用，可以导致运动；可以在包含除了流体自身粒子之外还包含溶解离子的内部流体内感应电流，在一定的环境温度下进行的平衡反应导致生成所述溶解离子。

(b)高度/方位/时间方程式日光通量集中算法，其适用于安装在支承所述壳体的凹状床上并被引导向所述壳体和所述套环组件之间接触区域内的所述壳体的压力喷嘴；

(c)高度/方位/时间方程式日光通量集中算法，适用于作用在所述壳体和所述套环组件之间接触区域内的所述壳体下表面上的可运动的牵引机阵列(tractor arrays)；

(d)太空使用的反作用体(reaction mass)；

(e)太空使用的频射加热加热桨(radiothermal paddles)

上述用于转动运动的跟踪方法要求确定一用于确定所述壳体朝向的算法，从而可以围绕三个彼此垂直的笛卡儿坐标轴增量转动。按照下述步骤进行所述确定，在任何时间，所述壳体的朝向可以与所希望的朝向不同，当执行围绕三个固定轴线(涉及三个轴线，每条轴线对应于两个可能的转动方向，三条轴线对应于六个转动方向)的6个可能增量转动中的一个转动之后，使用该算法计算所述壳体的朝向。将所获得的朝向与所希望的朝向进行比较，选择能够缩小角度差的增量转动。利用任何适合的角度函数计算该角度差，在这种算法下确保快速地集中。具有无限个这种函数，利用操纵方法(III，IV，V，VI)中的一种或多种，实现所述壳体围绕三条彼此垂直轴线的增量转动，在使用方法(III，IV，V，VI)时，四个驱动系统可以均布在所述套环组件的底部并如此朝向，从而驱动力的方向垂直于朝向所述套环组件中心的径向线，并大致是水平方向。如果所有四个驱动系统都被指引的在相同的角度方向(angular sense)(也就是相反的驱动器在反平行方向转动)围绕所述壳体运动，所述壳体将围绕垂直轴线转动，如果使一对相反的驱动器沿平行方向转动，所述壳体将围绕与连接这对被激活的相反驱动系统的直线平行的笛卡儿坐标轴转动。

除了Alt/Az跟踪之外，在上述朝向确定方法和操纵方法(VII)、(VIII)和(IX)中，也可以使用其它形式的跟踪。该方法被称作改进的赤经/倾斜(改进的RA/Dec)跟踪。

要求反射器平面围绕任意轴线天天转动，按照下述方式确定所述任意轴线，由方法(VII)、(VIII)情况下的接触点、所述壳体通过方法(IX)中的跟踪环之一所确定平面的横截面的中垂线所确定的轴线。该轴线的朝向可以在每年和每天变化。

在本发明的一个实施例中，当所述反射器被用作日光通量集中器时，使用改进后的RA/Dec或极性转动；用与转动轴线存在固定夹角(取决于操作的特殊高度)的镜面跟踪太阳，从而阳光通量朝赤道方向进入所述壳体，并积聚在极性方向或朝向底面上固定目标的方向，或所述壳体上的一固定点。所示24小时转动一周(当需要时，根据时间方程被提前或推后)。利用轴线改变所进行的季节性太阳高度角校正可以利用安装在轨道上的适当的增量电动机(incremental motor)，或在冬至的倾斜偏移，此外，这种安装在轨道上的增量电动机在每天的不同时间是可以变化的，并根据简化的极性跟踪算法，补偿太阳轨道的任何偏差，在任何时间都使用一固定转动轴线。

作为本发明的第二方面，提供一种接收和/或传送辐射通量的方法，利用上述设备接收和/或传送辐射通量。

附图简介

下文将结合附图，介绍本发明的优选实施例。

图1是一个符合本发明设备的第一横截面视图；

图2是一个图1所示设备的第二横截面视图，这两个视图彼此垂直。

优选实施例介绍

参考图1和2，设备(1)包括一直径为1.5米的透明球形壳体(2)。由大约0.15毫米厚的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制造所述壳体(2)。一刚性环形杆(3)夹持和框住一塑料斜向裁断镜(plastic bias-cutmirror)(4)，其上表面(5)是反射表面。杆3和镜(4)组件被连接在壳体(2)的内表面上，位于一个由多个周向弹性第一系带(6)构成的大圆平面内。第二膜片(7)被连接在镜(4)的下表面上，并通过第二系带(8)采用下述方式被拴在壳体(2)的内表面上，即维持被镜(4)分隔成两个半球之间的压力差为0.02大气压。在壳体(2)内放置一定数量的被用作配重的水(13)。壳体(2)下部靠在一圆环(toroid)(9)上，圆环(9)被固定在一膜片式底座(10)上。也利用PET制造圆环(9)和底座(10)。圆环(9)内充满水(11)，圆环(9)内表面和底座(10)上表面所形成的容器内也包含一定数量水(12)。水(12，13)的量足以使壳体(2)被浮动地支撑在该容器内，同时与圆环(9)轻轻地接触。

设备(1)被用作太阳能收集器，被镜(4)反射的阳光被引导到现有技术中公知的任何适当的存储装置中。壳体(2)是浮动的，但是被限制在圆环(9)和底座(10)的边界内，同时能够根据需要自由地转动以便跟踪太阳。

对按照上述方式构造但是包括具有不同半径的壳体(2)的设备所进行的空气动力有限元分析模型显示，目前通用塑料的强度足以吸收由风引起的应力，同时能够提供良好的现场条件性能。在下文的表格中显示了具有不同半径的壳体(2)的典型的热能功率输出(在45度反射下操作)。

                 壳体直径               热功率输出(KW)

         10米                     ～60KW

         25米                     ～380KW

         40米                     ～980KW

         60米                     ～2.2MW

结合图1和2所述设备的附加特征包括：

(a)由于镜(4)被这样设计，从而入射光线不会积聚在能够将光线直接反射回太阳的点上，而是沿与入射光线成一定角度的方向对入射光进行反射(通常40度，但是也根据纬度的不同而发生变化)，因此必须这样设计镜，从而与具有所要求反射的平均值的偏心抛物线部分密切匹配。为了使该部分最大程度地近似于平行的欧几里得塑性带，通过选择带中心线位于相对于抛物线中心垂线(也就是从抛物线焦点到抛物线碗状物底部点(parabolic base of bowl point)的直线)是放射状的平面内，所设计的带是固定的。镜(4)应该包括30条或更多的这样的带，利用粘合剂对这些带采用气密方式进行密封。

这种技术在理想偏心抛物柱面反射器和最终镜形状之间产生最佳的匹配。此外镀金属塑料的轻微延伸进一步增加了配合的准确性。

(b)采用下述方式使镜数字式地追踪太阳，从而总是将太阳通量聚焦在外接收器上。

该接收器具有4个通量未对准传感器(flux-misalignment sensor)，它们沿通量聚焦方向被设置在接收器之后，并利用具有围绕杆线均匀分布的垂直翼梁的安装杆将其支承在接收器上。这些传感器的功能是向壳体驱动系统提供反馈，从而使镜对正，来自这些传感器的数据被用于改进跟踪系统的性能。

(c)提供4个驱动发动机和驱动接触区域，从而能够提供6个独立的可控运动级别。

驱动发动机被安装在与圆环相连的4个平塑料板上，所述平塑料板是具有弯曲边缘的楔形，从而与所述圆环的曲率相匹配。板的楔端被制造的能够与浮筒浮动，从而确保球和驱动系统之间的恒定压力。

(d)可以具有不同数量的驱动装置(下文将结合图10～13进行详细地介绍)

当被驱动时，驱动系统使两个尖端分叉的操作杆(two-prongedpaddle)从水平朝向经过垂直方向翻转到相反的水平朝向。使其与壳体接触，对壳体施加小转矩，在所述驱动系统的方向内，使壳体沿与套环底部径向线垂直的方向转动。当不进行驱动时，在所述操作杆任一端的自由辊允许壳体通过具有低摩擦阻力的操作杆。

所述操作杆的每个主臂包括一相反转动减速齿轮系统，从而当壳体与操作杆的上分支接触时，臂的圆柱形外表面沿与操作杆转动方向相反的方向转动。确保利用作用在壳体上的最小的应力，实现壳体被良好地定位。

数字跟踪算法计算太阳的当前位置，根据太阳位置推断所需要的镜位置，给出固定接收器的反射角和位置。控制系统从6个可能的转动运动中选择一个，将其提供给壳体，从而启动所要求的发动机对。使用来自4个通量未对准传感器的反馈，提供精确的位置控制，优化通量收集。

可以使用仅能转动的固定的驱动发动机。

可以利用4个驱动模块。每个模块包括两个空转主动辊和一中心主动辊，可能包括一个或两个利用金属驱动轴架被附着在中柱上的圆柱体，代替三个平行的中心驱动圆柱体，可以使用两个圆柱体，中间的圆柱体比壳体接触圆柱体大。能够利用相反转动减速带代替圆柱体。

下文将结合附图介绍显示本发明其它优点的其它实施例。在这些实施例中，相同的附图标记并不一定表示与图1和2所示实施例中相同的元件。

图3是符合本发明第二实施例设备的第一横截面视图；

图4是一个图3所示设备的第二个横截面视图，所述第一和第二横截面视图彼此垂直。

在图3和图4中，显示了两个同心圆环(4)，一个圆环安装在另一个圆环上，上面圆环的直径比下方圆环的直径小。两个圆环提供更大的整体刚度，能够适用于更大风力条件环境。

图5是一个显示本发明第三实施例的横截面视图。

在图5中显示了4个同心圆环(4)，3个下圆环，其中每个圆环的直径是递减的并在侧向平面内靠在一起。第四个圆环被安装在上述3个圆环的顶部，并位于最外一个圆环和与之相邻圆环之间。同样多个圆环提供更大的整体刚度。

图6是本发明第四个实施例的一个平面视图。

图6是图1和2所示设备的平面视图，并且还包括了采用径向布置的转动衔铁组件(armature assemblies)(2)，在操作时，它接触壳体(1)的表面，从而使所述壳体转动。

图7是本发明第五个实施例的一个平面视图。

图7是图1和2所示设备的平面视图，并且还包括了采用切向布置的转动衔铁组件(armature assemblies)(2)，在操作时，它接触壳体(1)的表面，从而使所述壳体转动。

图8是本发明第六个实施例的一个平面视图。

图8显示了主要的(cardinally)和径向朝向的安装板以及四个安装在本发明设备上的驱动装置。

图9示意性显示了图8所示的驱动装置。

图9显示了由装置环形中心端的两个小圆柱体所代表的周转圆反向减速传动(10)系统。根据位于驱动架组件(9)和外圆柱体(11)之间的减速齿轮所确定的传动比(gearing ratios)，每个圆柱体相对内驱动轴转动。

图10显示了图8所示驱动装置的第一侧向视图。

图10所示驱动装置处于没被驱动状态，自由端辊子(free endrollers)低靠着壳体，确保壳体低阻力的横向运动。辊子自身内的浮力以及塑料支柱(16)下浮箱内的浮力确保驱动器和壳体之间的恒定压力。该驱动器位于塑料支柱下方。将平移齿轮箱(7)固定在用于使驱动架组件转动的驱动器上方的塑料支柱的上侧，实现上述目的。

图11显示了图8所示驱动装置的第二侧向视图。

图11所示驱动装置已经被激活并使壳体转动。随着驱动器转动，周转圆反向减速传动齿轮(10)被驱动。驱动圆柱体反向旋转产生如下效果，即尽管驱动系统自身位置出现相对大的改变，壳体的位置仅发生微小的变化。驱动圆柱体(11)具有橡胶或任何非滑动表面，确保圆柱体抓住壳体。

图12显示了本发明设备中所使用的另一种驱动装置。

图12所示驱动装置是一个具有极性驱动轴(18)的极性驱动器。

图13显示了本发明设备中所使用的另一种驱动装置。

图13显示了被固定在圆环底部的驱动装置的三个垂直横截面视图。当驱动器不驱动时，在每端空转的辊子确保壳体能够自由地横向运动。当驱动器驱动时，驱动机(14)转动，将壳体升起，使所述壳体脱离空转的辊子，使壳体做微小的移动。

本发明可以在水中、大气中或空间内或单独一种环境下操作或多种环境下操作。

当所述壳体被设置在大量水中，必须限制它们的横向运动。通过使用被设置在水面下、水面上或水面上方的刚性边界(可以相对于地面被固定，或仅相对于周围边界被固定)，可以实现上述目的。可以将控制系统连接到这些边界上，或可以将控制系统安装在水体底部。

当被设置在大气层中某一海拔高度时，所述设备可以采用下述结构中的一种和多种。

1可以利用推进装置(propulsion jet)、质量重新分配、使所述壳体内的压舱物重新布置、利用管路系统、副翼、被安装在控制体上的机械发动机，在大气层内安置壳体并调整每个壳体的朝向。

2上述控制系统可以同时控制利用电缆、刚性框架、膜板或网(net)而联成一行的多个壳体，它们也可以通过直接表面接触而连接在一起，可以对每个壳体单独控制，或将所述多个壳体作为一个整体进行控制。

3上述控制系统可以适用于利用电缆、刚性框架、膜板或网或直接表面接触并采用两维或三维结构连接在一起的多个壳体，可以对每个壳体单独控制，或将所述多个壳体作为一个整体进行控制，可以将采用两维或三维结构连接在一起的多个壳体封闭起来。

可以根据需要，来自上述设备的集中通量可以被内部利用、周边利用或外部利用。在外通量收集情况下，收集设备或目标可以被物理地连接到壳体系统，或可以从所述壳体上拆卸下。如果被拆卸，当用于能量产生、传送和化学能量生成(chemical production)和传送的设备被安装、收集设备可以包括充气飞艇。为了操作和维修目的，所生成的化学能或电能可以被传送回壳体网络。电能可以被用于产生用于将能量传送到行星的电磁辐射束。可以利用能够轻易地围绕壳体网络或任何目标结构运动的飞艇实现对该系统的维修。

用于高空或太空地壳体通常没有内部压舱物。

本发明可以适用于从微波天线反射器到日光通量收集器的多种用途，可以被布置在陆地、水中、高空或太空或太空边缘(edge of space)，可以被完全操纵同时在横向和垂直方向被约束。由于这种纯转动运动性，壳体具有自我清洁能力，例如通过转动经过压舱物、转动经过被保持在套环组件内的外部支承液体，其全部外表面和内表面可以被清洁。与现有技术相比，安装和支承机械要求很少制造材料，具有良好的经济效益，即可以降低成本。

以上已对本发明作了十分详细的描述，所以阅读和理解了本说明书后，对本领域技术人员来说，本发明的各种改变和修改将变得明显。所以一切如此改动和修正也包括在此发明中，因此它们在权利要求书的保护范围内。

Claims (50)

1.一种在约束接收和/或传送辐射通量类型装置的同时允许该接收和/或传送辐射通量装置转动的设备，所述设备包括：

用于支承所述装置的壳体；

用于将所述壳体约束在所需位置的约束装置；

用于浮动地支承所述壳体的支承装置；

其特征在于：所述约束装置和所述支承装置允许所述壳体在所需位置能够进行转动运动。

2.一种根据权利要求1所述设备，其特征在于：所述装置包括下述各种装置中的一种或多种，例如发送/接收装置、反射装置和透镜装置。

3.一种根据权利要求1或2所述设备，其特征在于：所述壳体是球形、回转椭圆体、圆柱形或拟圆柱面。

4.一种根据权利要求1～3之一所述设备，其特征在于：所述壳体是透明的。

5.一种根据权利要求1～4所述设备，其特征在于：所述壳体是中空的。

6.一种根据权利要求5所述设备，其特征在于：所述壳体是加压的。

7.一种根据权利要求6所述设备，其特征在于：利用下述装置的中一种或多种，保持所述壳体内的内压，即外部供气源和压力控制、当所述内压超过一些特殊的阈值时被激活的气体排放口、出现在壳体内并提供所需压力的化合物、位于所述壳体内部的气体容器，当所述内压低于一固定阈值时，所述气体容器释放气体。

8.一种根据权利要求1～7之一所述设备，其特征在于：所述壳体被约束装置横向限制。

9.一种根据权利要求8所述设备，其特征在于：所述壳体还被约束装置垂直地限制。

10.一种根据权利要求9所述设备，其特征在于：利用保存在所述壳体内部的压舱物，所述约束装置垂直地限制所述壳体。

11.一种根据权利要求10所述设备，其特征在于：所述压舱物是液体或特殊物质。

12.一种根据权利要求11所述设备，其特征在于：所述压舱物是液体。

13.一种根据权利要求12所述设备，其特征在于：所述液体包括抑菌剂和/或抗雾剂。

14.一种根据权利要求11所述设备，其特征在于：所述压舱物是特殊物质。

15.一种根据权利要求14所述设备，其特征在于：所述特殊物质是振动共振流动层。

16.一种根据权利要求1～15所述设备，其特征在于：所述支承装置是液体或特殊物质。

17.一种根据权利要求16所述设备，其特征在于：所述压舱物是特殊物质。

18.一种根据权利要求17所述设备，其特征在于：所述特殊物质是振动共振流动层。

19.一种根据权利要求16～18之一所述设备，其特征在于：所述支承装置包括围绕所述壳体下部的套环组件，所述套环组件限制所述支承装置的所述液体或特殊物质。

20.一种根据权利要求19所述设备，其特征在于：所述套环组件包括一个或多个刚性或挠性结构的圆环。

21.一种根据权利要求20所述设备，其特征在于：所述一个或多个圆环是扰性结构。

22.一种根据权利要求21所述设备，其特征在于：通过充气或充液使所述一个或多个圆环膨胀到具有足以抵御在特定环境下壳体导致的压缩的压力，获得所述一个或多个圆环所需的刚性。

23.一种根据权利要求22所述设备，其特征在于：通过使一个或多个圆环具有升高的压头，通过充液所获得刚性被进一步增加。

24.一种根据权利要求19～23所述设备，其特征在于：使用低摩擦材料制造所述套环组件与所述壳体的接触区域。

25.一种根据权利要求19～23所述设备，其特征在于：在与所述壳体的接触区域内喷射流体，在所述壳体和所述套环组件之间产生一流体膜。

26.一种根据权利要求19～23所述设备，其特征在于：强迫流体通过的渗透膜位于与所述壳体的接触区域内，从而在所述壳体和所述套环组件之间提供一液膜。

27.一种根据权利要求25或26所述设备，其特征在于：进一步引导所述流体对所述壳体外表面进行清洁。

28.一种根据权利要求19～27所述设备，其特征在于：进一步增强所述套环组件以对抗横向位移。

29.一种根据权利要求28所述设备，其特征在于：利用楔形物阻止横向位移。

30.一种根据权利要求29所述设备，其特征在于：所述楔形物由刚性或半刚性材料制成。

31.一种根据权利要求30所述设备，其特征在于：所述楔形物由半刚性材料制成。

32.一种根据权利要求31所述设备，其特征在于：所述半刚性材料是至少一种橡胶轮胎。

33.一种根据权利要求31所述设备，其特征在于：多个所述轮胎围绕所述套环组件

34.一种根据权利要求1～33之一所述设备，其特征在于：利用位于所述壳体内或外的接收器组件收集所述辐射通量。

35.一种根据权利要求34所述设备，其特征在于：利用位于所述壳体内的接收器组件收集所述辐射通量。

36.一种根据权利要求35所述设备，其特征在于：所述接收器组件是固定的或活动的。

37.一种根据权利要求34～36所述设备，其特征在于：所述接收器组件被所述壳体支承。

38.一种根据权利要求34～37所述设备，其特征在于：所述接收器组件包括一用于所述辐射通量的集中器，所述辐射通量可以被聚焦在所述壳体外部、周面或内部。

39.一种根据权利要求38所述设备，其特征在于：所述集中器被安装在所述壳体内。

40.一种根据权利要求39所述设备，其特征在于：所述集中器是一个被连接在所述壳体内的被金属喷镀或普通的反射塑料表面。

41.一种根据权利要求39或40所述设备，其特征在于：所述集中器上有孔，孔的大小足以允许被保持在所述壳体内的压舱物在所述设备运动时能够通过该孔。

42.一种根据权利要求2～41之一所述设备，其特征在于：所述装置是反射装置。

43.一种根据权利要求42所述设备，其特征在于：所述反射装置包括一与反射器相关的薄膜反射镜。

44.一种根据权利要求43所述设备，其特征在于：所述反射器是由两个被周边连接在一起并被安装在所述壳体内的膜片组成的减压风室。

45.一种根据权利要求44所述设备，其特征在于：所述两个膜片在前膜片被当作镜子，利用一被连接到所述壳体内表面的张力器，所述两个膜片在后膜片被中央连接。

46.一种根据权利要求43所述设备，其特征在于：所述反射器是由两个被周边连接在一起并被连接到所述壳体内的膜片组成的增压风室(increased-pressure plenum)。

47.一种根据权利要求43所述设备，其特征在于：所述反射器是一种薄镜膜片，其密封地将所述壳体分成两个部分，通过使用气体或产生适合的部分压力的化学制品，维持这两个部分之间的压力差。

48.一种根据权利要求1～47所述设备，其特征在于：利用一种操纵方法执行所述设备的转动运动，它包括适用于任何用于所述设备转动的适合装置的高度/方位/时间方程式算法。

49.一种根据权利要求1～48所述设备，其特征在于：所述设备包括一附加装置，用以将所述设备限制在所需位置。

50.一种用于接收和/或传送辐射通量的方法，所述辐射通量被权利要求1～49中任何一项权利要求所述设备接收和/或传送。

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