一种定日镜的制作方法

专利名称：一种定日镜的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种定日镜，尤其涉及一种可调整反光镜聚光曲面的定日镜。
背景技术：
定日镜是太阳辐射能的收集设备，用于跟踪太阳并将太阳光反射至某一固定位置。定日镜包括反射面、支撑装置、传动机构和跟踪控制系统。定日镜的反射面为二次曲面，合理的支撑装置可以提高反射面的面型精度，增加定日镜的投射光能量，便于定日镜的加工、组装和调试，有利于降低定日镜的成本。在现有定日镜技术中，反射面的聚光曲面多为依附于带有固定曲面安装位置的支撑装置上，而带有曲面安装位置的支撑装置加工精度要求较高，成本高昂，且曲面类型单一。或者，反光镜单元安装在平面支撑装置上，如中国专利200710179308. 7，通过调节反光镜单元的空间角度来达到聚光效果，但其在调节时处在非刚性环镜中，且实际需要的调节角度很小，大大不利于工作人员操控，并且调节时反光镜单元的调节没有参照物，随意性较大。同时现有的支撑装置多为悬臂杆式受力结构，较好的也只是平面框架安装于悬臂杆受力结构上，没有较高的平面刚度，且型材用料较高。另外传动系统的输出轴位置大部分没有设置在定日镜系统的重心位置，所以因系统自重产生的转矩对传动系统提出很高的要求。而对于传动机构放置在重心位置处的定日镜，大多都需要去掉部分反光镜单元和支撑杆件，以减少与立柱之间的干涉，造成了支撑装置刚度大打折扣。另外，现有定日镜，在避险和收平状态下支撑装置都依赖于传动机构来抵抗风载，对传动系统刚度要求非常高，从而增加了设备成本。

发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术缺陷，提供一种具有可调节、便于操控，加工简易、结构刚度高，并可以保证反射聚光曲面面型精度，同时对传动系统要求较低(降低成本) 的定日镜。为达到上述目的，本发明提供了一种定日镜，包括反射面、固定反射面的支撑装置和传动机构，所述反射面为由若干反光镜单元拼接而成的聚光曲面；所述支承装置包括 立柱、支撑网架和桁架梁；所述桁架梁通过传动机构与立柱相连；所述支撑网架安装在桁架梁一端；所述支撑网架为四角锥网架结构，所述反光镜单元安装在支承网架的四角锥结构的网架节点处。对本发明的进一步改进在于支撑网架包括上弦杆、腹杆、下弦杆和网架节点；网架节点包括底面网架节点和顶点网架节点；其中每四根上弦杆通过底面网架节点相连，构成四角锥的底面，形成支撑网架的网格状正面；每四根腹杆的一端通过顶点网架节点相连， 另一端分别与底面网架节点相连形成四角锥网架结构的四角锥单元；所述相邻顶点网架节点之间通过所述下弦杆相连，形成支撑网架的网格状背面；所述下弦杆、腹杆或下弦杆为长度可调节杆。
下弦杆为长度可调节杆，两端设有螺纹，下弦杆两端分别通过螺纹与螺栓相连；所述支撑网架通过螺栓调节下弦杆的长度，调整网架空间曲面。反光镜单元通过驳接爪安装于底面网架节点处。底面网架节点和顶点网架节点为螺栓球，所述上弦杆之间、上弦杆和腹杆之间、腹杆之间、下弦杆之间均通过螺栓球相连。支撑装置还包括配重夹紧装置；所述配重夹紧装置安装在桁架梁的另一端。配重夹紧装置包括配重物和自动夹紧设备；所述配重物与自动夹紧装置相连；在避险状态下， 所述桁架梁通过自动夹紧设 备与立柱固定。上述传动机构的输出轴上设有输出轴安装法兰；所述传动机构的输出轴设于定日镜的重心位置。本发明相比现有技术具有以下优点
1、通过正放四角锥网架结构的支撑网架支撑反光镜单元，用材较少，但整体刚度较高， 易于加工；同时连接四角锥网架结构顶点的弦杆可调节反光镜单元，安装网架时通过调节弦杆两端的螺栓(螺栓依然为受力状态，不影响结构的刚性)改变其长度，来调整网架空间曲面，调整方便、易于操控。2、在由支承网架、桁架梁、配重夹紧装置、反光镜单元和驳接爪组成的定日镜系统上部装置的重心位置设置输出轴安装法兰，装配在传动机构的输出轴上，在增加传动机构有限的径向负载的情况下，使其因重力因素而产生的转矩负载为0。3、桁架梁采用桁架结构，支撑网架和配重夹紧装置安装在梁的两端，配重夹紧装置包括配重物和自动夹紧设备，配重物采用密度较高成本较低的塑性材料，如砼；自动夹紧设备在避险状态下可以把桁架梁端部与立柱固定在一起，通过桁架梁与传动机构径向支撑合作，抵抗风荷载产生的转矩负载。


图1为本发明定日镜的侧视图。图2为本发明定日镜系统的透视图。图3为聚光曲面拟合原理示意图。图4为满足图3的要求衍生的支撑网架的平面结构示意图。图5为图1中支撑网架的俯视图。图6为图1中支撑网架的右视图。图7为本发明定日镜在避险或收平状态下的侧视图。图8为图1中支撑网架的安装顺序示意图。图中1_反光镜单元、2-驳接爪、3-支撑网架、4-桁架梁、5-传动机构、6_配重夹紧装置、7-立柱、8-上弦杆、9-腹杆、10-下弦杆、11-底面网架节点，12-顶点网架节点。
具体实施例方式下面结合附图对本发明定日镜进行详细说明。如图1所示，本发明定日镜包括由若干反光镜单元1拼接而成的聚光曲面(即反光镜)、固定反光镜的支撑装置和传动机构5。其中支承装置包括立柱7、支撑网架3、配重夹紧装置6和桁架梁4。桁架梁4通过传动机构5与立柱7相连。支撑网架3和配重夹紧装置 6分别安装在桁架梁4的两端。
参考图3所示，任意曲线D，通过改变相邻反光镜单元1之间的夹角α、β使其与曲线相切，在实际使用要求中曲线D的曲率很小，所以可以认为切点与反光镜单元1中心点重合，R1、R2、R3为切点处的曲率半径，曲率半径方向即为反光镜单元1的法线方向，若干个与曲线D相切并且彼此相接的反光镜单元1便拟合出实际需要的任意聚光曲线；同时也可根据几何光学原理理解为通过调整反光镜单元1的法线方向达到聚光效果；
参考图4所示，根据图3所示的基本原理，在反光镜单元1背面支撑通过上弦杆8、腹杆 9组成三角形稳定结构同时衍生出一个支点——顶点网架节点12，相邻顶点网架节点12通过下弦杆10连接，通过改变下弦杆10的长度达到改变相邻反光镜单元1之间的夹角(其中三个组成杆件——上弦杆8、腹杆9和下弦杆10中任意部分杆件的长度改变，只需能够改变相邻反光镜单元1之间的夹角即可)；
参考图5至图6所示，根据图4中所述的基本结构原理，通过上弦杆8、腹杆9、下弦杆 10及底面网架节点11、顶点网架节点12，拓展为空间正放四角锥结构的支撑网架3 ；底面网架节点11 (即上弦杆8、腹杆9的连接处)和顶点网架节点12 (即腹杆9、下弦杆10的连接处)为螺栓球，可以使与其连接的杆件围绕螺栓球三维转动，起到铰接作用；同时下弦杆10 两端设有螺纹；下弦杆10两端分别通过该螺纹与螺栓相连，通过调节下弦杆10两端的螺栓调整下弦杆10的长度，达到支撑网架3所需的空间网架曲面；组装支撑网架3时，从它的几何中心即网架3安装在桁架梁4顶端的支座位置开始，向四周辐射安装和调试各部件；参照图8所示，第一步安装调试A区网架部件与反光镜单元1，第二步安装调试B区网架部件与反光镜单元1，第三步安装调试C区网架部件与反光镜单元1，以此类推。结合图1，反光镜单元1通过驳接爪2安装于底面网架节点11处。配重夹紧装置 6包括配重物和自动夹紧设备。配重物采用密度较高成本较低的塑性材料(如砼)，通过调整配重物的重量，达到实际所需的重心位置，在重心位置装置传动机构5。同时在避险状态下，结合图7所示，定日镜法线接近垂直与地面时为避险最理想状态，定日镜支撑装置通过配重物紧装置6的自动夹紧设备夹固于立柱7上。传动机构5的输出轴上设有输出轴安装法兰，该传动机构5的输出轴设于定日镜的重心位置，在增加传动机构有限的径向负载的情况下，使其因重力因素而产生的转矩负载为0。本发明通过采用正放四角锥网架结构解决传统定日镜支撑装置用材较高和刚度不足的问题；通过采用小部件组装的形式降低了曲面的支撑装置的加工成本和曲面精度； 通过设置调节杆使网架曲面可变，消除其它因素引起的误差并提高可操控性；通过设置配重夹紧装置，二次减弱了负载对传动系统的刚度要求解决了传动机构成本太高的问题。
权利要求
1.一种定日镜，包括反射面、固定反光镜的支撑装置和传动机构(5)，所述反光镜为由若干反光镜单元(1)拼接而成的聚光曲面；其特征在于所述支承装置包括立柱(7)、支撑网架(3)和桁架梁(4)；所述桁架梁(4)通过传动机构(5)与立柱(7)相连；所述支撑网架 (3)安装在桁架梁(4) 一端；所述支撑网架(3)为四角锥网架结构，所述反光镜单元安装在支承网架(3)的四角锥结构的网架节点处。
2.根据权利要求1所述的定日镜，其特征在于所述支撑网架(3)包括上弦杆(8)、腹杆(9)、下弦杆(10)和网架节点；所述网架节点包括底面网架节点(11)和顶点网架节点 (12);其中每四根上弦杆(8)通过底面网架节点(11)相连构成四角锥的底面，形成支撑网架(3)的网格状正面；每四根腹杆(9)的一端通过顶点网架节点(12)相连，另一端分别与底面网架节点(11)相连形成四角锥网架结构的四角锥单元；所述相邻顶点网架节点(12)之间通过所述下弦杆(10)相连，形成支撑网架(3)的网格状背面；所述下弦杆(10)、腹杆(9) 或下弦杆(10)为长度可调节杆。
3.根据权利要求2所述的定日镜，其特征在于所述下弦杆(10)为长度可调节杆，两端设有螺纹；所述下弦杆(10)两端分别通过螺纹与螺栓相连；所述支撑网架(3)通过螺栓调节下弦杆(10)的长度，调整网架空间曲面。
4.根据权利要求2或3所述的定日镜，其特征在于所述反光镜单元(1)通过驳接爪 (2)安装于底面网架节点(11)处。
5.根据权利要求2或3所述的定日镜，其特征在于所述底面网架节点(11)和顶点网架节点(12)为螺栓球，所述上弦杆(8)之间、上弦杆(8)和腹杆(9)之间、腹杆(9)之间、下弦杆(10)之间均通过螺栓球相连。
6.根据权利要求1至3任一所述的定日镜，其特征在于所述支撑装置还包括配重夹紧装置(6)；所述配重夹紧装置(6)安装在桁架梁(4)的另一端。
7.根据权利要求5所述定日镜，其特征在于所述配重夹紧装置(6)包括配重物和自动夹紧设备；所述配重物与自动夹紧装置相连；在避险状态下，所述桁架梁(4)通过自动夹紧设备与立柱(7)固定。
8.根据权利要求1至3任一所述的定日镜，其特征在于所述传动机构(5)的输出轴上设有输出轴安装法兰；所述传动机构(5)的输出轴设于定日镜的重心位置。
全文摘要
本发明公开了一种定日镜，包括由若干反光镜单元拼接而成的反射面、固定反光镜的支撑装置和传动机构；支撑装置包括立柱、支撑网架、桁架梁。桁架梁通过传动机构与立柱相连；支撑网架安装在桁架梁一端，为四角锥网架结构；反光镜单元安装在支承网架的四角锥结构的网架节点处。本发明定日镜便于操控，加工简易、结构刚度高，并可以保证反射聚光曲面面型精度。
文档编号G02B7/198GK102354040SQ201110360438
公开日2012年2月15日 申请日期2011年11月15日 优先权日2011年11月15日
发明者刘国耀, 刘进波, 朱奎, 郭铁铮 申请人:南京科远自动化集团股份有限公司