DE4441201A1 - Faltbarer Reflektor - Google Patents

Faltbarer Reflektor

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DE4441201A1
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reflector
pressure
chamber
reduced
toroid
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DE4441201A
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Inventor
Florian Dipl Ing Leuchter
Original Assignee
Florian Dipl Ing Leuchter
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    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/14Reflecting surfaces; Equivalent structures
    • H01Q15/16Reflecting surfaces; Equivalent structures curved in two dimensions, e.g. paraboloidal
    • H01Q15/161Collapsible reflectors
    • H01Q15/163Collapsible reflectors inflatable
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S23/00Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
    • F24S23/70Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors
    • F24S23/81Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors flexible
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS, OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/08Mirrors
    • G02B5/10Mirrors with curved faces
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers

Description

Die Erfindung betrifft einen faltbaren Reflektor nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Faltbare Reflektoren für die Anwendung in der Empfangstechnik sind z. B. aus der DE 33 38 937, der DE 35 32 851, der DE 36 21 578, der DE 41 37 974, der US 29 45 234, der US 35 41 569, der US 40 30 103, der US 45 27 166, der US 46 08 571 und der US 46 83 475 bekannt. Gemeinsames kennzeichnendes Grundprinzip dieser Reflektorbauart liegt in der Verwendung starrer Elemente, die entweder direkt die Reflexionsebene bilden, oder Haltevorrichtungen für ein aufgespanntes Netz-, Stoff-, oder Foliensystem darstellen. Die notwendige parabolische Formgebung dieser Konstruktionen wird erst durch den Einsatz starrer Elemente ermöglicht. Eben diese starren Elemente beschränken die Möglichkeit, diese für den mobilen Einsatz geplanten Reflektoren, als möglichst kleine Einheit zusam­ menzufalten. Zudem werden die äußeren Abmaße der zusammengefalteten Reflektoren durch das Funktionsprinzip des Faltmechanismus bestimmt und können aufgrund dessen nur ungenügend an den zur Verfügung stehenden Stauraum angepaßt werden.
Aus DE-OS 25 06 905 ist bekannt, daß eine über eine Unterdruckkammer gespannte Membran, z. B. eine Kunststoffolie, eine sphärische bzw. bei Betrachtung kleiner Winkel eine annähernd parabolische Form annimmt. Dieses Funktionsprinzip zur Erzeugung kon­ kaver Reflexionsflächen kann zum Stand der Technik gezählt werden. Die Nachteile aller bisher verwendeten Verfahren dieser Art, liegen sowohl in der nachträglichen Erzeugung des für die Formgebung notwendigen Unterdrucks - dazu werden Evakuierungspumpen benötigt - als auch in der starren Konstruktionsweise der benötigten Unterdruckkammer. Diese Nachteile schränken den mobilen Einsatz von Unterdruckmembranspiegeln her­ kömmlicher Bauart aus.
Aus der DE-OS 11 99 017 ist ein Reflektor für den orbitalen Einsatz bekannt, der zur Stabilisierung eines parabolischen Spiegels einen aufblasbaren Torus vorschlägt. Das Funktionsprinzip dieses Spiegels läßt jedoch keine reversible Entfaltung zu. Zudem müssen zur Erzeugung der parabolischen Spiegelgeometrie zusätzliche Hilfsmittel benutzt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen leichten, durch Falten oder Rollen auf minimale Größe zu packenden fokussierenden Reflektor zu schaffen, der sehr einfach - oh­ ne zusätzliche Einrichtungen - in den betriebsbereiten Zustand zu bringen und entspre­ chend sehr einfach wieder zusammenlegbar ist, zu Produktionskosten, die unter denen bis­ heriger Produktionskosten zusammenfaltbarer Reflektorkonstruktionen liegen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Luftkammerkonstruktion, bestehend aus einem tragenden - unter leichtem Überdruck stehenden - äußeren Torus (1) und einer inne­ ren Unterdruckkammer (3), die radial durch den Torus und axial durch zwei sich annä­ hernd parabolisch verformende Membrane (2) begrenzt wird, gelöst. Durch das Entfalten und Aufblasen des äußeren Torus - dies kann durch den Menschen ohne Hilfsmittel erfol­ gen - bildet sich ein, durch den Torus eingeschlossenes Volumen aus, in das nur durch ein Regelventil (4) oder eine semi-permiable Membran (5) Außenluft bis zu einem bestimmten Druckverhältnis nachströmen kann und so der benötigte Unterdruck in der Unterdruck­ kammer automatisch beim Aufbau entsteht. Durch die Auswahl des eingesetzten Regel­ ventils (4) bzw. der eingesetzten semi-permiablen Membran (5), kann dieses Druckver­ hältnis und damit die Krümmung und der Brennpunkt bzw. das Brennvolumen des Reflek­ tors eingestellt werden. Dabei spielt die Einhaltung eines bestimmten Druckes im Torus für die Genauigkeit des erzeugten Reflektors nur eine untergeordnete Rolle, so daß die Repro­ duzierbarkeit der erzeugten Geometrie gewährleistet ist. Nach Öffnen der Ventile (7) (derartige Ventile werden bei Schwimmreifen, Schlauchbooten u.ä. verwendet) kann der Reflektor wieder zusammengelegt, gerollt oder gefaltet werden.
Diese Reflektorkonstruktion bietet folgende Vorteile:
Durch den Verzicht auf starre Elemente kann der Reflektor zu einer wesentlich kleineren und leichteren Einheit zusammengelegt werden. Das Gewicht des Reflektors wird im we­ sentlichen durch die Wahl der eingesetzten Folien bestimmt (denkbar sind Reflektorge­ wichte von unter 50 Gramm bei einer Spiegelgröße von ca. 1 m²).
Durch die Art der Reflektorkonstruktion kann auf zusätzliche Hilfsmittel zur Erzeugung des Unterdrucks in der Unterdruckkammer verzichtet werden; eine mobile Anwendung wird dadurch unterstützt.
Durch die Reduktion des Reflektors auf einige wenige Bestandteile, die in einer Massen­ produktion herzustellen sind, kann der Reflektor sehr kostengünstig, nicht nur im Ver­ gleich zu konventionellen faltbaren Reflektoren, sondern auch im Vergleich zu starren Re­ flektoren hergestellt werden. Dadurch werden Anwendungen insbesondere im Bereich der Solarenergienutzung, wie z. B. transportable solare Kocher, ermöglicht. Weitere Anwen­ dungsgebiete könnten transportable Satellitenempfangsgeräte für den Camping- und Hob­ bybereich sein.
Eine abgewandelte Ausführungsform wird in Fig. 4 vorgeschlagen: Bei dieser Konstruk­ tionsform werden anstelle eines Torus mehrere miteinander verbundene Tori (6) verwen­ det, die so das zum Aufblasen nötige Luftvolumen vermindern und dadurch ein schnelles Aufblasen, auch größere Reflektorbauarten, ermöglichen. Zusätzlich ergibt sich daraus ei­ ne Reduzierung des eingesetzten Folienmaterials.
Eine weitere abgewandelte Ausführungsform ergibt sich bei Verzicht auf - oder temporärer Verschließbarkeit - der Regeleinrichtungen zur automatischen Steuerung des Unterdrucks in der Unterdruckkammer dadurch, daß nunmehr eine Veränderung des Unterdrucks in der Unterdruckkammer (3) - und damit eine Steuerung der Reflektorgeometrie - durch Variation des Fülldrucks in einem Torus oder in mehreren Tori erreicht werden kann. Das bedeutet, daß eine Regulierung des Unterdrucks ausschließlich durch Variation des Überdrucks im Torus ermöglicht wird.
Weitergehende Ausführungsformen könnten die Einbindung aufblasbarer Statoren berück­ sichtigen, die den Empfanger aufnehmen und so eine automatische Positionierung im Brennpunkt gewährleisten.
Zur Erhöhung der optischen Qualitäten des Reflektors - bessere Annäherung an einen Ro­ tationsparaboloiden - sind Lösungen vorstellbar, die in der DE 27 40 813 beschrieben wer­ den.

Claims (8)

1. Faltbarer Reflektor für Antennen, Sonnenspiegel, etc., dessen konkave Reflektorfläche (2) durch eine über eine Unterdruckkammer gespannte Membran gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur radialen Begrenzung der Unterdruckkammer (3) eine aufblasbare torusförmige Luftkammer (1) eingesetzt wird, und daß der Unterdruck in der Unterdruck­ kammer (3) entweder automatisch beim Entfalten und Füllen dieser äußeren torusförmigen Luftkammer (1) erzeugt wird, oder nachträglich durch Beaufschlagung der Unterdruck­ kammer mit einem Unterdruck.
2. Reflektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe des Unterdrucks, und damit die Form der Reflektorfläche, durch die Dimensionierung eines Regelgliedes (4) gesteuert wird.
3. Reflektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe des Unterdrucks, und damit die Form der Reflektorfläche, durch den Einbau einer semi-permiablen Mem­ bran (5) in einer Teilfläche der Unterdruckkammer (3) oder durch den Einbau einer semi­ permiablen Membran (5) in der gesamten Umhüllung der Unterdruckkammer (3) gesteuert wird.
4. Reflektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die stabilisie­ renden Seitenwände, die die radiale Begrenzung der Unterdruckkammer darstellen, sowohl aus einem Torus (1) als auch aus mehreren aneinander gesetzten Tori (6) bestehen können.
5. Reflektor nach einem der Ansprüche 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verän­ derung des Unterdrucks in der Unterdruckkammer (3) - und damit eine Steuerung der Re­ flektorgeometrie - durch Variation des Fülldrucks in einem Torus oder in mehreren Tori erreicht werden kann.
6. Reflektor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zusam­ menfalten des Reflektors Ventile (7) zum Ablassen der Luftvolumina vorgesehen sind.
7. Reflektor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle eines Torus auch eine rechteckige bzw. vieleckige Formgebung gewählt werden kann.
8. Reflektor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zum Füllen der Kammern sowohl Luft als auch andere Gase verwendet werden können.
DE4441201A 1994-11-18 1994-11-18 Faltbarer Reflektor Withdrawn DE4441201A1 (de)

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