DE3032849A1

DE3032849A1 - Ring concentrator used as refractor objective - has large aperture and focuses parallel light on common point at back intersection on axis

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Publication number: DE3032849A1
Application number: DE19803032849
Authority: DE
Inventors: Karl 8000 München Speidel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-09-01
Filing date: 1980-09-01
Publication date: 1982-04-08

Abstract

The ring concentrator, consists of concentrically mounted paraboloid sections to be used as refractor objective with a large aperture and high lighting intensity. The refractor objective is mounted in a telescope. The ring concentrator is made from highly reflective thin sheets with optimum surface quality. It is fitted to the inner surface of the support ring in the shape of a truncated cone with extremely high precision. Parallel light beams are focussed in a common focal point at the back of the very light and very rigid ring concentrator. The diameter is of the order of 60m. The light beams intersect at a point on the axis to produce the correct display of a distant body.

Description

Ringkonzentrator aus konzentrisch angeordneten Paraboloid-Ring concentrator made of concentrically arranged paraboloid

abschnitten zur Verwendung als Refraktor-Objektiv mit außergewöhnlich großer Apertur und entsprechend hoher Lichtstärke Die Herstellung hochpräziser Linsensysteme zum Einbau in Kepler sche Fernrohre des astronomischen Bereiches stieß sehr früh auf eine Grenze, die eine maximale Apertur von ungefähr 1000 mm zuläßt. Zwecks Erzielung einer höheren Lichtstärke bei nilndestens ebenbürtiger, wenn nicht sogar überlegener optischer Qualität wurden seit vielen Jahren bevorzugt Spiegelteleskope eingesetzt, die zunächst parabolische und später bisweilen auch sphärische Reflektoren nach dem Prinzip des Schmidt-Spiegels besaßen. Auf diese Weise war es möglich, die maximale Apertur allmählich auf 5000 mm und neuerdings sogar auf 6000 mm zu vergrößern. Damit näherte man sich jedoch eincr neuen (rerlzc, die nur bei Einsatz erheblicher finanzieller Mittel zu überschreiten sein dürfte.sections for use as a refractor lens with exceptional large aperture and correspondingly high light intensity The manufacture of high-precision lens systems for installation in Kepler's telescopes of the astronomical range came across very early to a limit that allows a maximum aperture of approximately 1000 mm. In order to achieve a higher light intensity at least equal, if not even superior optical quality mirror telescopes have been preferred for many years, the initially parabolic and later sometimes also spherical reflectors possessed the principle of the Schmidt mirror. In this way it was possible to get the maximum The aperture gradually increased to 5000 mm and more recently even to 6000 mm. In order to However, if you approached a new (rerlzc, which only with the use of considerable financial Funds are likely to be exceeded.

In jüngster Zeit wird versucht, durch den Bau von "Multi-Mirror-Systemen" neue Wege zu ebnen. Auch dabei ergibt sich ein beträchtlicher Aufwand, der verhindern wird, dieses Prinzip auf breiter Ebene anzuwenden.Recently attempts have been made to build "multi-mirror systems" to pave new paths. This also results in a considerable amount of effort that prevents will apply this principle on a broad basis.

Der erfindungsgemäße ltingkonzentrator bietet eine Lösung, die ei mäßiger Investition einen Ersatz des klassischen Refraktors darstellt, ohne die Lichtstärkenbegrenzung in I(auf nehmen zu müssen. Aufgrund des geringen Flächengewichtes und der extrem hohen Biegesteifigkeit des tragenden Skelettes lassen sich Objektivdurchmesser realisieren, die weit über die bisher benannten Dimesionen hinausgehen. Durch die radial verlaufenden "Speichen" wird die Fomrstabilität des Ringsystems gesichert. I;a die einzelnen ringe nur geringfügig von der honusform abweichen müssen, wenn sie die Bedingung einer korrekten Fokussierung paralleler Strahlung erfüllen sollen, wird vorgeschlagen, aus fertigungs- und justiertechnischen Gründen eine klare Trenriung der beiden Aufgaben durchzuführen, die sich auf die Systemstatik und die Systemgeometrie beziehen.The ling concentrator according to the invention offers a solution which ei moderate investment represents a replacement of the classic refractor without the Luminous intensity limitation in I (to have to take up. Due to the low weight per unit area and the extremely high flexural rigidity of the supporting skeleton, lens diameters realize that go far beyond the dimensions mentioned so far. Through the Radial "spokes" ensure the stability of the ring system. I; a the individual rings only have to deviate slightly from the honus shape if they should meet the condition of correct focusing of parallel radiation, it is proposed that there be a clear separation for manufacturing and adjustment reasons perform the two tasks that relate to the system statics and the system geometry relate.

Es ist nämlich ohne weiteres möglich, jeden einzelnen Ring als Hohlkegelstumpf auszubilden, der mit seiner achsseitigen Fläche den zugehörigen Paraboloidmantel nahezu tangiert. Das noch-fehlende Maß wird durch die Dicke des nachträglich aufzusetzenden Reflektorringes und durch die Distanz beider Ringe bestimmt. Diese Methode bietet den großen Vorteil einer einfachen Tragskelett-Geometrie und und einer einwandfrei definierten Justierbasis für den relativ dünnen und deshalb leicht verformbaren Reflektorring, dessen achsseitize Oberfläche mit äußerster Präzision zu glätten und zu verspiegeln ist.Namely, it is easily possible to use each individual ring as Form hollow truncated cone, the associated with its axis-side surface Paraboloid jacket almost affected. The missing dimension is determined by the thickness of the retrofit reflector ring and determined by the distance between the two rings. This method offers the great advantage of a simple supporting skeleton geometry and and a properly defined adjustment base for the relatively thin and therefore easily deformable reflector ring, whose axially surface is extremely precise is to be smoothed and mirrored.

Da der erfindungsgemäße Ringkonzentrator in sämtlichen Projektionsebenen konzentrische Kreise aufweist, kann die Trag skelett-Montage mit Hilfe einer Kontrollstange erfolgen, die um den System-Mittelpunktt rotiert iind vorzugsweise aus zwei parallelen Aletallprofilen von ausreichender Steifigkeit besteht. Zwischen diesen Profilen läßt sich eine einachsig gelenkige Hülse radial verschieben, die einen Justierstab trägt, der in der jeweils erforderlichen Sollposition fixiert werden kann. Die Kontrollstange sollte zweckmäßigerweise aus Invar-Stahl bestehen, der weitgehend temperaturunabhängig ist und deshalb keinen thermostat-überwachten Nontageraum verlangt.Because the ring concentrator according to the invention in all projection planes Has concentric circles, the supporting skeleton assembly can be done with the help of a control rod which rotates around the system center point are preferably two parallel ones Aletallprofile is of sufficient rigidity. Between these profiles a uniaxially articulated sleeve can be moved radially, which has an adjustment rod carries, which can be fixed in the required target position. The control bar should expediently consist of Invar steel, which is largely temperature-independent is and therefore does not require a thermostat-monitored assembly room.

Der Drehpunkt läßt sich durch Einbau eines Nadellagers exakt festlegen, für die Positionierung des Justierstabes können Mikrometerschrauben in geeigneter Anordnung eingesetzt werden.The pivot point can be precisely determined by installing a needle bearing, suitable micrometer screws can be used to position the adjustment rod Arrangement are used.

Die Speichen des Ringkonzentrators sind im Zentralkonsrohr fixiert, als Werkstoff ist im lalle eines großen Objektivdurchmessers ebenfalls Invar-Stahl empfehlenswert Infolge des keilförmigen IÇonzentratorquerscllnittes ergibt sich allerdings eine gewisse Kompensation etwaiger thermischer Verformungen, weil die Speichen-Unterkante kürzer ist als die Speichen-Oberkante. Eine Längenzunahme bei Temperaturerhöhung führt zu einer Reduzierung der Kegelmantelsteigungen.The spokes of the ring concentrator are fixed in the central tube, Invar steel is also used as a material for a large lens diameter recommended As a result of the wedge-shaped concentrator cross-section however, a certain compensation for any thermal deformations, because the The lower edge of the spoke is shorter than the upper edge of the spoke. An increase in length at An increase in temperature leads to a reduction in the slope of the cone surface.

Die Justierung der Reflektorringe, die aus einzelnen Sektoren bestehen können, deren Stirnseiten an die Speichenflanken stoßen, kann auf verschieden Art und Weise erfolgen. Das optimale Prinzip läßt sich nur durch Versuche ermitteln. Selbstverständlich spielt dabei auch die Größenordnung des Objektiv durchmessers eine wichtige Rolle.Adjustment of the reflector rings, which consist of individual sectors can, whose end faces come into contact with the spoke flanks, can be done in different ways and be done in a manner. The optimal principle can only be determined through experiments. Of course, the magnitude of the lens diameter also plays a role an important role.

Eine denkbare Lösung stellt beispielsweise die direkte Auflage der Reflektorring-Elemente auf senkrecht zum Tragring verlaufenden tind mit diesem starr verbundenen Rippen dar, deren parabolische Oberfläche durch eine programmgesteuerten Walzenfräser erzeugt werden kann, der kraftschlüssig und schwingungsfrei mit dem l>ereits erwähnten Justierstab gekoppelt ist. Die Rippen sin(l entweder bereits Bestandteile des Tragringes oder aber separat aufzubringende Rechteckprofile aus geeignetem Werkstoff.A conceivable solution is, for example, the direct edition of the Reflector ring elements on perpendicular to the support ring are rigid with this connected ribs, the parabolic surface of which is controlled by a program Roller milling cutters can be produced that are non-positive and vibration-free with the l> the adjustment rod mentioned above is coupled. The ribs sin (l either already Components of the support ring or rectangular profiles to be applied separately suitable material.

Eine andere Möglichkeit kann ciarin liegen, den in diesem Falle aus Edelstahlblech hergestellten Reflektorring elektromagnetisch an den ccnfalls stählernen Tragring zu binden. I)urch Einfügen einer clastischen Stützscheibe an dem jeweils gewünschten Abschnitt läßt sich eine systemgerechte Verformung des Reflektorringes erzielen, wenn das notwendige Magnetfeld für diesen Bereich geschaffen wird. Unter Umständen genügt es schon, wenn am oberen und unteren Rand des Tragringes ein leichtes Stützprofil mit Halbkreis- oder Dreicksquerschnitt befestigt wird, auf dem der Reflektorring ruht. Die Elektromagnete sind dann zwischen den heiden Stützprofilen anzuordnen und durch einen elastischen Stützstreifen zu ergänzen, Eine dritte Methode läßt sich durch Verankerung der Reflektorring-Mittelachse am Tragring realisieren, wenn die beiden 9andbereiche durch Justierschrauben oder -ringe von der Tragring oberfläche abgedrängt werden können, bis sich die zugehörige Paraboloidform einstellt.Another possibility may be ciarin, which in this case is off Stainless steel sheet made reflector ring electromagnetically on the steel To tie support ring. I) by inserting a clastic support disc on each desired section can be a system-compatible deformation of the reflector ring when the necessary magnetic field is created for this area. Under Under certain circumstances, it is sufficient if there is a light one on the upper and lower edge of the support ring Support profile with a semicircular or triangular cross-section is attached, on which the reflector ring rests. The electromagnets are then to be arranged between the two support profiles and to be supplemented by an elastic support strip, a third method lets can be realized by anchoring the reflector ring center axis on the support ring, if Remove the two 9and areas from the surface of the support ring with adjusting screws or rings can be pushed aside until the associated paraboloidal shape appears.

Die Uberprüfung der Krümmungsform sämtlicher Reflektorringe wird zunächst mit Hilfe eines Taststiftes durchgeführt, der am Ende des Justierstabes angebracht ist und auf die jeweilige Sollposition eingestellt werden kann, Durch eine Toleranzanzeige läßt sich die Justierarbeit erleichtern.The verification of the curvature shape of all reflector rings is first carried out with the help of a stylus attached to the end of the adjustment rod and can be set to the respective target position, by means of a tolerance display the adjustment work can be made easier.

Eine endgültige fXontrolle der Übereinstimmung der Ist- mit der Soll-Geometrie des Itingkonzentrators ist möglich, wenn man in klarer Nacht die optische Achse des Systems auf den Polarstern richtet und die Güte der Abbildung im Brennpunkt beurteilt. Etwaige Ungenauigkeiten lassen sich durch Abblenden eines Großteiles der Konzentratoröffnung und durch zonenweises Prüfen der verbleibenden Apertur feststellen und durch Nachjustierung eliminieren. Bei relativ kleinen konzentratordurchmessern dürfte sich auch der Vollmond als Kontrollstrahler eignen, weit die Nachführung des leichtgewichtigen Objektives auf keine besonderen Schwierigkeiten stößt. Im übrigen ist zu erwarten, daß die elektromagnetische Justiermethode aufgrund der gezielten Fernbeeinflussungsmöglichkeit die Endkontrolle sehr vereinfacht.A final check of the correspondence between the actual and the target geometry of the iting concentrator is possible if the optical axis is on a clear night of the system is aimed at the Pole Star and the quality of the image in the focal point judged. Any inaccuracies can be eliminated by stopping down a large part the concentrator opening and by checking the remaining Determine the aperture and eliminate it by readjusting it. With relatively small concentrator diameters The full moon should also be suitable as a control emitter, far from the tracking of the lightweight lens does not encounter any particular difficulties. in the other it is to be expected that the electromagnetic adjustment method due to the The final inspection is made much easier with the targeted remote control option.

Der Pfeilquerschnitt des erfindungsgemäßen Ringkonzentrators bietet nicht nur statische, sondern auch geometrische Vorteile.The arrow cross section of the ring concentrator according to the invention offers not only static, but also geometric advantages.

Die Distanz der benachbarten Ringe wächst von innen nach außen, die Ringhöhe verringert sich hingegen. Es gilt die Bedienung, daß die Zwischenräume die Umlenkung des auftreffenden Parallelstrahlungsbündels zum gemeinsamen Fokus ermöglichen müssen, ohne dabei von der unteren Randzone des Nachbarringes in nennenswertem UmSange behindert zu werden. Nur auf diese Weise ist es möglich, den größten Teil der Konzentratorfläche optisch zu verwerten. Der Durchmesser des innersten Ringes beträgt ungefähr 15 % des Außenring-Durchmessers, der Flächenverlust errechnet sich mit 2,25 %. Addiert man einen Anteil von 2,75 % für die tting- und Speichenrandfläche dazu, kommt man auf einen Gesamtverlust von 5 % der Brutto-Objektivfläche. Dieser günstige Wert bedingt allerdings einen verhältnismäßig großen Außenringdurchmesser, bei kleineren llingkonzentratoren kann der Gesamtverlust auf 8 bis iO % ansteigen.The distance between the neighboring rings grows from the inside out, the Ring height, however, is reduced. It is the operation that the gaps the deflection of the incident parallel radiation beam to the common focus have to allow, without doing anything noteworthy from the lower edge zone of the neighboring ring To be handicapped to Sange. Only in this way is it possible for the most part the concentrator surface to be optically exploited. The diameter of the innermost ring is about 15% of the outer ring diameter, the loss of area is calculated with 2.25%. If you add a share of 2.75% for the tting and spoke edge area in addition, there is a total loss of 5% of the gross lens area. This favorable value, however, requires a relatively large outer ring diameter, with smaller lling concentrators, the total loss can increase to 8 to OK%.

Da das Zentralkonusrohr aus Gründen der Gewichtseinsparung eine relativ geringe Wanddicke aufweisen soll - ein Querschnitt mit Feinwellung kann sehr vorteilhaft sein - , wird man bei größeren Objektivdurchmessern eine radialc Aussteifung einbauen, die am Außenmantel eines zentralen Zylinderrohres von mäßigem Innendurchmesser endet. In dieses Rohr wird erfindungsgemäß eine Konvexlinse eingesetzt, deren Brennweite der Ringkonzentratorbrennweite anzupassen ist. Ein Okular und ein Fadenkreuz bzw.Since the central cone tube is a relatively should have a small wall thickness - a cross-section with fine corrugation can be very advantageous - a radial stiffener will be installed for larger lens diameters, which ends at the outer jacket of a central cylinder tube of moderate internal diameter. According to the invention, a convex lens is inserted into this tube, the focal length of which the ring concentrator focal length is to be adjusted. An eyepiece and a crosshair resp.

eine Strichplatte ergänzen das Zentralobjektiv zu einem Kepler schen Fernrohr mit Visiereinrichtung, deren optische Achse mit der llingkonzentrator-Achse in Übereinstimmung zu bringen ist.a reticle complement the central lens to a Kepler rule Telescope with sighting device, the optical axis of which coincides with the concentrator axis is to be brought into agreement.

Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, die Brennweite des Zentralobjektivs zu verkürzen und auf diese Weise einen zweiten Beobachtungsplatz zu schaffen, der im toten liegel hinter tlem Zentrakonusrohr untergebracht wird. Dieses Prinzip eignet sich selbstverständlich nur für großformatige Ringkonzentratoren mit entsprechend voluminösen Zentralkonusrohr. Bei kleineren Systemen wäre es jedoch denkbar, den Strahlengang des Zentralfernrohres umzulenken und das Okular seitlich vom Brennpunkt bzw. vom ilauptokular des ;tingkonzentrators anzuordnen.Basically there is the possibility of adjusting the focal length of the central lens to shorten and in this way to create a second observation point that is housed in the dead lounger behind the central cone tube. This principle is suitable themselves of course only for large-format ring concentrators with a correspondingly voluminous central cone tube. For smaller systems, however, it would be conceivable to deflect the beam path of the central telescope and the eyepiece to the side to be arranged from the focal point or from the ilauptocular of the; ting concentrator.

Da die 13rennsçeitc des erfindungsgemäßen Konzentrators aus geometrischen Gründen nur in er Größenordnung des jeweiligen Radius liegt - man kann das System deshalb mit einem extremen Weitwinkelbjektiv vergleichen - , bildet sich ein sehr stumii fer Strahlenkegel aus, der besondere Maßnahmen erfordert, um Beobachtungsobjektiv von endlicher Ausdehnung korrekt wiederzugeben. Man wird beispielsweise eine konvexe Mattscheibe in Erwägung ziehen müssen. Auch das Hauptokular bedarf einer speziellen Gestaltung. Diese Aufgaben sind jedoch durchaus lösbar, unter es verbleibt der große Vorteil einer außergewöhnlichen Lichtstärke, die mit andersartigen Systemen bei vergleichbarem Kostenaufwand schwerlich erreichbar sein dürfte.Since the 13rennsçeitc of the concentrator according to the invention from geometric Reasons only in the order of magnitude of the respective radius - you can use the system therefore compare with an extreme wide-angle lens - a very formed stumii fer beam cone, which requires special measures to the observation lens of finite extent to be correctly reproduced. For example, one becomes a convex Must consider focusing screen. The main eyepiece also needs a special one Layout. However, these tasks can be solved, but the big one remains Advantage of an extraordinary light intensity, which with different systems at comparable costs are likely to be difficult to achieve.

Der Ringkonzentrator eignet sich ganz besonders für den Einbau in cine Kugelsternwarte, die erfindungsgemäß in einem Wasserbassin schwimmt und sowohl gedreht als auch gekippt werden kann. er Kugelmantel läßt sich bei geringem Flächengewicht so biegesteif ausführen, daß auch eine kreisrunde Aussparung mit einem iturchmesser in Größe von ungefähr einem Viertel des Kugelranees keine nennenswerte Verformung zur Folge hat. In diese Aussparung wird der ltingkonzentrator so eingesetzt, daß die Außenkante des Zentralkonusrohres um ein geringes Maß hinter der äußeren Kugelmantelfläche liegt. Eine verfahrbare Kalotte dient als Verschluß der Objektiv-Öffnung. Der Schwerpunkt der "Schwimmkugel-Sternwarte" befindet sich im Kugelzentrum, eine Verfälschung infolge der Kalottenbewegung wird durch Anordnung einer gegenläufigen Masse oder mit Hilfe eines Wasserballastes kompensiert. Auf diese Weise bewahrt die kugel ihren indifferenten Gleichgewichtszustand, der die Voraussetzung für minimale Verstellkräfte schafft. Die ortsfeste Position der Schwimmkugel kann durch Stützlager gesichert werden, gegen übermäßige Windkräfte lassen sich 131enden einsetzen, die auf einer Schiene am Rande des kreisrunden Wasserbassin rollen.The ring concentrator is particularly suitable for installation in cine globular observatory which, according to the invention, floats in a water basin and both can be rotated and tilted. he spherical jacket can be used with a low weight per unit area Make it so rigid that there is also a circular recess with a diameter of it in the size of about a quarter of the spherical band, no appreciable deformation has the consequence. The oil concentrator is inserted into this recess in such a way that the outer edge of the central cone tube by a small amount behind the outer spherical surface lies. A movable dome serves as a closure for the lens opening. The focus the "floating ball observatory" is located in the center of the ball, a falsification as a result the movement of the spherical cap is achieved by arranging a counter-rotating mass or with the aid of compensated for a water ballast. In this way the ball retains its indifferent quality State of equilibrium, which creates the prerequisite for minimal adjustment forces. The fixed position of the floating ball can be secured by support bearings, Against excessive wind forces, ends can be used on a rail roll on the edge of the circular water basin.

Die erfindungsgemäße Schwimmkugelsternwarte kann einen Durchmesser von ungefähr SO m aufweisen. Die daraus resultierende Objektiv-Apertur von etwa 60 m hätte in diesem Falle die 100-fache Lichtstärke des bisher größten Spiegelteleskops. Die Brennweite des Ringkonzentrators würde in der Größenordnung von 30 m liegen.The floating spherical observatory according to the invention can have a diameter of about SO m. The resulting lens aperture of about In this case, 60 m would have 100 times the light intensity of the largest reflector telescope to date. The focal length of the ring concentrator would be on the order of 30 m.

Ein interessanter Anwendungsbereich des Ringkonzentrators ist die Amateur-Astronomie, weil hier ein völlig neucs Gebiet erschlossen werden kann. Die bisher üblichen Aperturen lassen sich bei vergleichbarem Kostenaufwand auf eine 50- bis 100-fache Lichtstärke erweitern. Es besteht sogar die Mögl ichkeit, durch moderne Fertigungstechniken eine Serienproduktion zu realisieren, die den Preis sehr günstig beeinflussen würde.An interesting area of application of the ring concentrator is that Amateur astronomy, because a completely new area can be opened up here. the Apertures customary up to now can be reduced to a Expand 50 to 100 times the light intensity. There is even the possibility to go through modern manufacturing techniques to realize a series production, which the price would affect very favorably.

Das Gebiet der Fotografie und der Filmtechnik soll nicht unerwähnt bleiben, weil ein Bedarf an extrem lichtstarken Objektiven mit großer Brennweite besteht, die beispielsweise für Tieraufnahmen während der Dämmerungs oder Nachtstunden eingesetzt werden können. Auch der militärische Sektor und der Objektivschutz bieten nützliche Anwendungsmöglichkeiten, die bis zum nahen Infrarotberei ch zu erweitern sind.The field of photography and film technology should not go unmentioned remain because of the need for extremely fast lenses with a long focal length exists, for example for animal photography during twilight or night hours can be used. The military sector and lens protection also offer useful applications that extend to the near infrared range are.

Schließlich wäre das Gebiet des Ultraschalles und der Ultrakurzwelle bzw. der Radar-Meßtechnik zu nennen, wo es sich immer darum handelt, gerichtete Strahlung auszusenden oder diffuse Strahlung von geringer Energie mit gutem Effekt zu konzentrieren. Die Anführung von BeIspielen erübrigt sich.Finally, there would be the field of ultrasound and the ultra-short wave or to name the radar measurement technology, wherever it is a question of directional Emit radiation or diffuse radiation of low energy with a good effect to concentrate. There is no need to cite examples.

Selbstverständlich eignet sich der Ringkonzentrator hervorragend für den Bereich der Solartechnik, weil mit seiner hilfe eine beachtliche Strahlungsleistung fokussiert und auf ein sehr hohes Temperaturniveau angehoben werden kann. Die erzeugte Prozeßwärme läßt sich unter anderem für den Betrieb von Wärmekraftmaschinen mit geschlossenem Kreislauf verwenden, die Generatoren oder Wasserpumpen in Bewegung setzen. Eine Eingangsleistung von 100 kW ist schon bei mäßigem Aufwand realisierbar, weil der Ringkonzentrator für solarthermischen Einsatz keine Präzisionsgeometrie benötigt. Dadurch entfallen die für optische Zwecke unentbehrlichen Justiereinrichtungen.Of course, the ring concentrator is ideal for the field of solar technology, because with its help a considerable radiation output focused and can be raised to a very high temperature level. The generated Process heat can be used, among other things, for the operation of heat engines use closed circuit generators or water pumps in motion set. An input power of 100 kW can be achieved with moderate effort, because the ring concentrator for solar thermal use does not have any precision geometry needed. This eliminates the need for adjustment devices for optical purposes.

F 1 G U R I zeigt den erfindungsgemäßen Ringkonzentrator im Schnitt längs der optischen Achse. Bei den Ringschnitten wurde wegen des kleinen Maßstabs - er liegt in der Größenordniing von 1:100 - auf die Darstellung der Zweilagigkeit verzichtet. Auch sonst ist die Zeichnung auf das Wesentliche beschränkt.F 1 G U R I shows the ring concentrator according to the invention in section along the optical axis. The ring cuts were made because of the small scale - it is in the order of magnitude of 1: 100 - on the representation of the two-layer structure waived. Otherwise the drawing is limited to the essentials.

F I G U R II ist die vereinfachte Draufsicht auf den Ringkonzentrator, von dem allerdings nur ein Sektor abgebildet wurde.F I G U R II is the simplified top view of the ring concentrator, of which, however, only one sector was shown.

er restliche Bereich läßt sich gedanklich leicht ergänzen.The rest of the area can easily be added to.

m Aentralkonusrohr l sind die Radialspeichen 2 starr fixiert, sie durchdringen die kegelstumpfförmigen Tragringe 3 und legen deren Position fest. Das zentrale Zylinderrohr 4 befindet sich -iii rler optischen Achse des Systems und ist im Normal falle durch die Objektivlinse 5 und das Okular 6 zum Kepler'schen Fernrohr erfrdinzt. In der Brenn-Ebene ist ein Fadenkreuz oder eine Strichplatte angeordnet. Die nicht dargestellten Reflektorringe sind Paraboloid-Abschnitte, deren Tangentensteigung mit der Tragringsteigung übereinstimmt. Die Parabeln 7, 8 und 9 verdeutlichen diese Geometrie, die Brennpunkte fallen im Systembrennpunkt 10 zusammen. An diescr Stelle kann eine Mattschiebe, eine fotografische 1>latte, eine Spezialkamera oder ein Hauptokular untergebracht sein. ;>ie Schnittzeichnung läßt klar erkennen, daß die krummung der - gedachten - Reflektorringe sehr gering ist und deshalb eine Justierung durch elastische Verformung der ursprünglich ebenfalls kegelstumpfförmigen Reflektorringe mit relativ geringen Normalkräften erlaubt. Das Trägheitsmoment des Reflektorbleches ist aufgrund der bescheidenen Dicke weit kleincr als das Trägheitsmoment des Tragringprofils. Die räumliche Lage sämtlicher Reflektor-Teilflächen wird mit Hilfe der Differentialrechnung mathematisch korrekt definiert und durch die bereits beschriebene Kontrollstange mit Justierstab unter Mitwirkung des mechanischen, elektromagnetischen oder pneumatischen Justiersystems realisiert. Das Schwenklager der Kontrollstange findet seinen vorübergehenden Platz in der Mündung des zentralen Zylinderrohres.The radial spokes 2 are rigidly fixed in the aentralkonusrohr 1, they penetrate the frustoconical support rings 3 and determine their position. The central cylinder tube 4 is located -iii rler the optical axis of the system and is normally falling through the objective lens 5 and the eyepiece 6 to Kepler's Telescope is fired. There is a crosshair or a reticle in the focal plane arranged. The reflector rings, not shown, are paraboloid sections whose Tangent slope coincides with the support ring slope. The parables 7, 8 and 9 illustrate this geometry, the focal points coincide in the system focal point 10. In this place a matt slide, a photographic latte, a special camera can be used or a main eyepiece. ;> The sectional drawing clearly shows that the curvature of the - imaginary - reflector rings is very small and therefore a Adjustment by elastic deformation of the originally also frustoconical Reflector rings with relatively low normal forces are allowed. The moment of inertia of the Due to its modest thickness, the reflector sheet is much smaller than the moment of inertia of the support ring profile. The spatial position of all reflector sub-surfaces is with The help of differential calculus is mathematically correct and defined by the already described control rod with adjustment rod with the assistance of the mechanical, electromagnetic or a pneumatic adjustment system. The pivot bearing of the control rod finds its temporary place in the mouth of the central cylinder tube.

Claims

Claims 1. Refractor lens for preferential use in Area of telescopy, in that it is used as a ring concentrator with concentrically arranged paraboloid sections made of highly reflective sheet metal of optimal surface quality is produced with the aid of an adjustment system with the utmost precision on the inner jacket surface of tapered support rings be fixed in such a way that axially parallel rays of light come together The focal point behind the extremely rigid despite the low weight per unit area Ring concentrator, the diameter of which, if necessary, is of the order of magnitude 60 meters can be cut, and in this way to an optically correct Imaging of celestial bodies or other distant objects.

2, refractor objective according to claim 1, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that it is suitable for installation in floating ball observatories according to the invention from a largely deformation-free hollow sphere in lightweight construction with egg very large circular () opening and kept in a water base an indifferent state of equilibrium can be easily rotated and tilted, so brought them into the desired position with little energy expenditure and then, if necessary, can be stabilized.

3. refractor lens according to claims 1 and 2, thereby g e k e n n z e i c h n e t that a central cone tube with radially outwardly extending Spokes with a narrow cross-section, which pass through corresponding slots in the support rings are performed, the static and geometric base body of the in cross section preferably represents arrow-shaped concentrator system.

4. refractor lens according to claims 1 to 3, thereby g e k e n n z e i c h n e t that in the longitudinal axis of the Ventral konusrolires, (lic corresponds to the optical axis of the lion centrator system, a cylindrical Ilohr is arranged, which carries an objective lens of long focal length and as Part of a Kepler telescope is used, the task of which is to to facilitate the alignment of the system axis to the desired object.

5. Objective according to claim 4, characterized in that it g e k e n n z e i c h -n e t The mouth of the cylindrical tube was used during the assembly of the concentrator serves as a fixed point of a roller bearing, on which a preferably made of Invar steel control rod is fixed, which sweeps the concentrator radius and an adjustable Carrying adjustment rod, which is able through suitable mechanisms, the system-compatible To determine or check the target position of all reflector ring zones.

6. Lens according to claims i, 3 and 5, thereby g e -k e n n z e i c h n e t that the reflector ring on the associated support ring is being used vertically running ribs with parabolic ground on their surface, the components of the support ring can be attached.

7. (Jbjectiv according to claims 1, 3 and 5, thereby g e -k e n n z e i c h n e t that the reflector ring on the associated support ring by electrical Magnetic fields generated and adjustable in intensity with the addition of elastic ones Support disks or straps are fixed in a variable curvature,

8. Lens after the Claims 1, 3 and 5, characterized in that the reflector ring is sucked in on the associated support ring by pneumatic elements, the negative pressure of which can be regulated so that the curvature desired in each case is achieved in this way adjusts.

9. Lens according to claim i and further claims, characterized in that g c k It is noted that the distances between the adjacent support rings should be dimensioned in such a way are, <leave the incident Parallel radiation is fully deflected and as far as possible not touching the lower edge of the inner support ring,

10. Lens according to claim 1 and further claims, characterized g e k e n n z e i n e t that it is not only as a collector of visible light, but also as a Concentrator of infrared, radar or VHF radiation as well as ultrasonic waves find useful application.

ii, objective according to claim 1 and further claims, characterized g e it does not indicate that it is in a simplified design as a concentrator for Solar radiation can be used to process heat at moderate cost high temperature levels for the operation of heat engines or for other types of operation Purposes to gain.