DE2748645A1

DE2748645A1 - Floating mirror construction for concentrating sunlight - uses enclosing surface of body filled with buoyant gas

Info

Publication number: DE2748645A1
Application number: DE19772748645
Authority: DE
Inventors: Karl Kemmler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-10-29
Filing date: 1977-10-29
Publication date: 1979-05-03

Abstract

The floating mirror is used for the concentration of sunlight, and it consists of the enclosing surface of a body filled with buoyant gas. Either the complete structure is buoyant, or it is so constructed that weight and buoyancy cancel each other out or nearly so. The form of the mirror can be stabilised by an annular torus, subjected to the pressure of the compressed buoyancy gas, or its curvature may be ensured by a vacuum in the space behind it.

Description

AuftriebspiegelBuoyancy mirror

Die Erfindung betrifft die technische Verwertung der Sonnenenergie mit Hilfe eines Hohlspiegels,der Teil det Begrenzungsfläche eines scheibenförmigen,mit einem Auftriebsgas(Wasserstoff,Helium) gefüll= ten Flugkörpers ist0 Der Vorteil solcher Konstruktionen liegt einmal in der Möglichkeit Hohlspiegel von mehreren tausend Quadratmeter Größe herzustellen und zum anderen auch darin,daß durch Ausnutzung der zur Verftigung stehenden Höhe mit Hilfe vieler solcher Spiegel,deren reflektiertes Sonnenlicht überlagert wird,über einer bodennahen Fläche eine sehr große Energiedichte zu erreichen ist.Das aber ist wichtig für eine wirtschaftliche Ausnutzung. The invention relates to the technical utilization of solar energy with the help of a concave mirror, the part of the boundary surface of a disk-shaped, with a lift gas (hydrogen, helium) filled missile is0 The advantage Such constructions include the possibility of several concave mirrors a thousand square meters in size and, on the other hand, that through utilization the available height with the help of many such mirrors, their reflected Sunlight is superimposed, a very high energy density over a surface close to the ground can be achieved, but this is important for economic exploitation.

Ein maximaler Wirkungsgrad einer solchen Anlage aus fliegenden Spiegeln ist nur bei Windstille oder höchstens schwachem Wind zu verwirklichen.Bei größeren Windstärken ist Jedoch eine Teilausnutz= ung auch noch möglich.A maximum efficiency of such a system from flying mirrors can only be realized when there is no wind or at most weak winds However, partial utilization is still possible at wind strengths.

Der Auftriebspiegel ist äußerlich ähnlich aufgebaut wie das Rad eines Autos.An die Stelle von Felge und Mantel tritt ein Torus aus dünnem MetallblechOIn seinem Inneren befindet sich wie bei den alten Autoreifen ein Schlauch,der mit Auftriebsgas gefüllt ist und der sich ganz an die Blechwand des Torus drückt.Die maximale Druck= höhe wird so gewählt,daß die Elastizitätegrenze des Bleches nicht überschritten wird.Der #orus erhält dadurch die notwendige FestigB keit gegen Verformung durch Windkräfte und Kräfte,die bei seiner Drehun# in die verschiedenen Lagen entstehen.Der Torusechlauch wird über ein Ventil,daß sich an der äußeren Blechwand befind#t, aufgepumpt.Weitere Ventile gestatten den Aus und bei Bedarf auch Eintritt von Außenluft in den Toruaraum. The exterior of the buoyancy mirror is similar to that of a wheel Cars. The rim and shell are replaced by a torus made of thin sheet metal OIn Inside, like the old car tires, there is a tube filled with buoyant gas is filled and which presses itself completely against the sheet metal wall of the torus. The maximum pressure = height is chosen so that the elastic limit of the sheet is not exceeded This gives the #orus the necessary strength against deformation Wind forces and forces that arise when it is turned into different positions Torus tube is inflated via a valve that is located on the outer sheet metal wall Valves allow the exit and, if necessary, the entry of outside air into the toroidal space.

Der Hohlspiegel und eine gleichgekrümmte Rückwand liegen dem Torus an und schließen den Raum,der beim Autoreifen durch die Speichen eingenommen wird,nach außen luftdicht ab.Der von diesen beiden Flächen und dem Torus begrenzte Raum soll als Spiegelraun bezeich= net werdender enthält in seinem Inneren eine ihm in der Gestalt angepaßte Gaskammer.Sie ist ebenfalls aus Gummi oder elastischen Kunststoff angefertigt.Der ganze Spiegelraum steht Jedoch gegenüber der Außenluft unter geringem Unterdruok.Dadurch wird erreioht,daß die Spielfläche bei am vorbeistreiohendem Wind sich nicht verfornt und sich dabei sogar nach außen wölbt,sodaß die sanelnde Wirkung des Spiegels sich in eine zerstreuende verwandelt.The concave mirror and an equally curved rear wall lie on the torus and close the space that is taken up by the spokes in car tires airtight on the outside. The space bounded by these two surfaces and the torus should what is known as Spiegelraun = he who is becoming contains something inside him in the Shape-adapted gas chamber. It is also made of rubber or elastic plastic However, the whole mirror room is less exposed to the outside air Unterdruok.This ensures that the playing surface with the passing wind does not deform and even bulges outwards, so that the soothing effect the mirror turns into a dispersing one.

Im Spiegelraum muß neben der Pa kammer im Restraum noch Luft vor handen sein,die beim Erwärmen herus gepumpt wird und beim Abkühlen 2. Auftriebspiegel über Regelventile wieder hereinströmt.In the mirror room, there must be air in the remaining space in addition to the pa chamber that is pumped out when it is heated and when it cools down 2. Buoyancy mirror flows in again via control valves.

Fig. 1 zeigt einen Achsenitt durch den Auftriebspiegel.Fig. 1 shows an axis through the lift mirror.

Seine räumliche Gestalt ergibt sich,wenn dieser Schnitt um die Symetrieachse S rotiert.Der Deutlichkeit halber sind Torusschlau@ und Gaskammer des Spiegelraum an allen Stellen von den äußeren Begrenzungsflächen getrennt gezeichnet worden.Its spatial shape results when this cut is around the axis of symmetry S rotates. For the sake of clarity, the torus tube @ and the gas chamber of the mirror space are drawn separately from the outer boundary surfaces at all points.

a ist der Schnitt durch den Bleohmantel des Torus. a is the section through the bleohmantle of the torus.

b " " " " " Schlauch " " o n " " " die Spiegelfläche. b "" "" "Hose" "o n" "" the mirror surface.

d " " " " " Rückfläche des SPiegelraums. d "" "" "rear surface of the mirror space.

e " " # " " Hülle der Gaskammer. e "" # "" Shell of the gas chamber.

P sind Druckausgleichspumpen fur den Spiegelraum, 1 ist der littelpunkt des gesamten Flugkörpers.P are pressure equalization pumps for the mirror room, 1 is the center point of the entire missile.

Fig. 2 zeigt einen zur Achse senkrechten Sohnitt durch M.Der große gestrichelte Kreis ist die ProJektion der Berührungslinie von Spiegel und Toru auf die Schnittebene. Die beiden getrich= elten kleinen Kreise sind ProJektionen der Pumpen für den Druckausgleich des Spiegelraums.Die gabze Anordnung ist so,daß das Auftriebs zentrum und der Schwerpunkt zusammenfallen,wodurch Drehbewegungen erleichtert# werden.Nicht gezeichnet sind die vom Boden aus hochgeführten elektrischen Versorgungsleitungen für die Pumpen und Ventile.Fig. 2 shows a perpendicular to the axis by M.Der large The dashed circle is the projection of the line of contact between the mirror and the toru the cutting plane. The two trimmed small circles are projections of the Pumps for the pressure equalization of the mirror room. The arrangement is such that the The center of buoyancy and the center of gravity coincide, which makes turning movements easier # The electrical supply lines raised from the ground are not shown for the pumps and valves.

Der Auftriebspiegel wird durch Bodenfahrzeuge bewegt und such gedreht.Soll er sich in größeren Höhen aufhalten,dann ist er nach Art eines Fesselballons durch Seile mit den Fahrzeugen verbunden.Bei nur geringer Höhe kann er an Haltenmasten befestigt sein. The lift mirror is moved and rotated by ground vehicles if he is at greater heights, then he is through like a tethered balloon Ropes are connected to the vehicles. If the height is low, it can be attached to holding masts be attached.

Im ersten Falle erfolgt die Seiführung von drei Fahrzeugen aus.In the first case, the guided tour takes place from three vehicles.

Zwei davon halten den Spiegel bei stärkerem Wind in paralleler Lage zur Windrichtung und sorgen dafür,daß er geringe Richtungs= änderungen des WIndes möglichst nicht mitmacht.Diese beiden Wagen sind auch in der Lage,den Spiegel bei schwachem Wind aus der Parallellage herauszudrehen, um einen günstigeren Einfallswinkel des Lichtes zu erhalten.Two of them hold the mirror in a parallel position to the wind direction in stronger winds and ensure that it does not go along with slight changes in the direction of the wind. These two cars are also able to move the mirror in weak winds to turn out of the parallel position in order to obtain a more favorable angle of incidence of the light.

Die Fahrzeuge müssen die durch den Winddruck entstehende Zug= kraft kompendieren.Wie das erreicht wird soll nicht Gegenstand dieser Anmeldung sein.The vehicles must be able to withstand the pulling force created by the wind pressure How this is achieved is not the subject of this application.

Mit Hilfe von zwei Seilgruppen kann das dritte Fahrzeug dem Spiegel jeden gewünschten Neigungswinkel zur Erde verleihen.With the help of two groups of ropes, the third vehicle can reach the mirror give any desired angle of inclination to the earth.

Fig.3 zeigt eine schematische Darstellung der Führung durch drei Bodontahrzeuge bei senkrechter Stellung des Spiegele.3 shows a schematic representation of the guidance through three Bodont vehicles with the mirror in a vertical position.

3. Auftriebspiegel a TorusC # Spiegelfläche .F1 und F2 sind Seilwinden Fahrzeuge mit allseitiger Beweglichkeit. Sie dienen zum Verachieben des Spiegels und dazu ,ihn um die Vertikale zu drehen.Außerdem sollen sie die Windkräfte abfangen0F3 ist ein Seilwindenfahrzeug mit allseitiger Beweglichkeit zur Drehung um die Horizontale. SW Seilwinden. Rote Linien bedeuten Seile, die vor dem Spiegel, grüne Linien solche, die hinter dem Spiegel verlaufen. Ihre TorusenCpunkte kommen in ihrer tiefsten Lage in die Höhe des Mittelpunktes M.Die schwarzen Linien bedeuten Seilverbindungen,deren Endpunkte am Torus nur in die Höhe von M gelangen können.3. Buoyancy mirror a TorusC # mirror surface .F1 and F2 are winches Vehicles with all-round mobility. They are used to displace the mirror and to rotate it around the vertical, and they should also intercept the wind forces0F3 is a winch vehicle with all-round mobility for rotation around the horizontal. SW winches. Red lines mean ropes in front of the mirror, green lines mean ropes that run behind the mirror. Your torus points come in their lowest position to the height of the center M. The black lines indicate rope connections, their End points on the torus can only reach the height of M.

Fig. 4 zeigt ein schematisches Schrägbild des Auftriebspiegels in geneigter Lage und des Seilwindenfahrzeugs P3 .Die roten Linien etellen lockere Seile dar, die grUnen und schwarzen von den Seil= winden 1 , 2 , 5 , 6 ausgehenden Linien bedeuten Seile,die unter Zug stehen und den Flugkörper in der gewünschten Schräglage halten.FIG. 4 shows a schematic oblique view of the lift mirror in FIG inclined position and the cable winch vehicle P3. The red lines are loose The green and black ropes are drawn from the rope = coils 1, 2, 5, 6 Lines mean ropes that are under tension and the missile in the desired position Hold inclined position.

Um den Spiegel aus der vertikalen in die gezeichnete Lage zu bringen,bewegt sich F3 ,das zunächst senkrecht unter dem Spiegel steht, ein Stück zu seiner Rückseite,wobei die zugehörigen Seilwinden die grün bezeichnetenSeile aufwinckeln und die rot und schwarz bezeichneten solange abwickeln bis die gewünschte Lage erreicht ist.Die nach F1 und F2 führenden Seile verkanten sich dabei.To move the mirror from the vertical position to the position shown, move it F3, which is initially perpendicular to the mirror, moves a bit to the rear of the mirror, whereby the associated winches wrench up the green marked ropes and the red and Unwind marked in black until the desired position is reached The ropes leading to F1 and F2 become jammed.

Die Bodenfahrzeuge brauchen nur langsame Bewegungen auszuführen.The ground vehicles only need to make slow movements.

Ihre Steuerung und die der Seilwinden soll funktechnisch von einer Zentrale aus erfolgen.Die dazu notwendige Technik ist kein Gegen= stand dieser Anmeldung.Your control and that of the cable winches should be radio-controlled by one The technology required for this is not part of this application.

b Auf die Verwendung des Auftriespiegels bei stärkerem Wind sei im Folgenden eingegangen. b On the use of the incident mirror in stronger winds im Received the following.

Der Spiegel muß so stehen,daß der Flugkörper dem Wind den gering= sten Widerstand entgegensetst.Dann liegt die Ebene durch den Berührungskreis von Torus und Spiegel parallel zum Wind0Diese Ebene soll als Spiegelebene bezeichnet werden.The mirror must be in such a way that the missile is slightly less than the wind oppose the most resistance. Then the plane lies through the contact circle of Torus and mirror parallel to the wind0This plane is called the mirror plane will.

1. Fall: Ein auf einem hohen Gerüst stehender Dampferzeuger soll erhitzt werden.Das kann bei höher stehender Sonne stets durch Ver= schieben und Drehen des Spiegele um die zur Windrichtung parallele Achse erreicht werden.Auch bei tiefer stehender Sonne kann eine schwächere Bestrahlung des Dampfkessels noch möglich gemacht werden, falls die Sonnenstrahlen nicht in die Richtung des Windes oder dagegen verlaufen.1st case: A steam generator standing on a high scaffolding is to be heated When the sun is higher, this can always be done by moving and turning the Mirrors around the axis parallel to the wind direction can be achieved, even at deeper levels standing sun can make a weaker irradiation of the steam boiler possible if the sun's rays do not go in the direction of the wind or against it.

2. Fall: Eine Fläche auf Bodenniveau soll bestrahlt werden.Die Sonne soll hoch am Himmel stehen.Ein Spiegel wird dann in tiefer Lage parallel zum Erdboden und zur Windrichtung eingestellt.Er 4. Auftriebspiegel reflektiert das auf ihn fallende Licht auf einen hö#eren Auf= triebspiegel,dessen Spiegelebene ebenfalls parallel zur Wind= richtung liegt.Von dort wird das Licht auf die vorgegebene Fläche geworfen.Es können mehrere Spiegelpaare zur Bestrahlung derselben Fläche eingesetzt werden.Dabei ist es allerdings erforderlich, daß die Spiegelebenen zwar parallel zum Wind liegen Jedoch geeignet gegen den Erdboden geneigt sind.2nd case: An area at ground level is to be irradiated. The sun should be high in the sky. A mirror is then parallel to the ground in a lower position and adjusted to the wind direction 4. Buoyancy mirror reflected the light falling on it on a higher lift mirror, its mirror plane is also parallel to the wind direction. From there the light is directed to the given one Thrown surface. Several pairs of mirrors can be used to irradiate the same surface However, it is necessary that the mirror planes lie parallel to the wind but are suitably inclined towards the ground.

Bei liftriebspiegel'die sich nahe am Boden befinden sollen, kann die Führung durch allseitig bewegliche Haltemaste erfolgen. In the case of lift mirrors that should be close to the ground, can the guidance is carried out by holding masts that can be moved on all sides.

Da die Konstruktion so vorgenommen werden kann,daß Gewicht und Auftrieb des Auftriebspiegels sich aufheben,können die Halte= maste vergleichsweise leicht gebaut sein.Ein Auftriebspiegel wird dabei durch zwei Haltemaste geführt und gedreht. Zwischen ihnen kann er auch auf= und abbevegt werden.Since the construction can be made so that weight and buoyancy of the lift mirror cancel each other out, the holding masts can be comparatively easy A buoyancy mirror is guided and rotated by two holding masts. It can also be moved up and down between them.

Fig. 5 zeigt einen Iuftriebspiegel zwischen zwei Haltemasten.Fig. 5 shows a lift mirror between two support masts.

Seine Spiegelebene steht vertikal.Its mirror plane is vertical.

a Torus ,b Torusschlauch , c luftgefüllter Tei# des Spiegel= raumes, e Gaskammer des Spiegelraumes , HM Haltemaste ,AS Aufzug= schlitten mit Drehmotor tGg Gegengewichte ,SV Seilverbindungen , SF Spannfeder sur Dosierung der Zugkraft,die die beiden Halte= maste auf den Auftriebspiegel ausüben.Lt und Ls sind Schlauch= leitungen von den Gas und Lufträumen su den Unterteilen der Haltemaste.In diesen sind die notwendigen Pumpen und Druckbehälter zum Druckausgleich bei Temperaturänderungen und zum Ausgleich von Gasverlusten durch Diffusion untergebracht. a torus, b torus tube, c air-filled part of the mirror space, e Gas chamber of the mirror room, HM holding masts, AS elevator = slide with rotary motor tGg counterweights, SV rope connections, SF tension spring sur metering the tensile force that Exercise the two holding masts on the buoyancy mirror. Lt and Ls are hose = Lines from the gas and air spaces to the lower parts of the support masts are the pumps and pressure vessels required to equalize pressure in the event of temperature changes and accommodated to compensate for gas losses through diffusion.

PR Punpenraus. DG Druckgefäß für Auftriebsgas. AM Aufzugsnotor.PR punpenraus. DG pressure vessel for buoyancy gas. AM elevator motor.

Der große gestrichelte Kreis soll die BerEhrungslinie von Torus und Spiegel darstellen.The large dashed circle is intended to be the line of contact of the torus and Represent a mirror.

Claims

Claims.

1. Buoyancy mirror for concentrating sunlight, characterized in that the mirror is the boundary surface of a body filled with a buoyancy gas, wherein either the entire construction is capable of flight or is so constructed that it is Cancel or almost cancel each other out in weight and buoyancy.

2. lift mirror according to claim 1, characterized in that the Shape of the mirror by an annular torus, which is under overpressure of the propellant gas stands, is stabilized.

3. lift mirror according to claim 1, characterized in that the Curvature of the mirror ensured by negative pressure in the space behind it will.