Гелиоустановка для испытания материалов

(55Г 24 ) 2 /4 ОП ИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ИСПЫТАН(54) ГЕЛИОУСТАНОВКА ДЛЯ, ИЯ МАТЕ РИАЛОВ(57) Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к устройствам для испытаний материалов и иэделий на светопогодоустойчивость с помощью солнечной радиации, Гелиоустановка содержит параболоцилиндрический концентратор 1 солнечного излучения, собранный из плоских зеркал 2, стенд 3 для размещения испытываемых материалов и электронный блок слежения. Дополнительно содержит неподвижные направляющие, установленные на двух пространственных рамах вдоль продольной оси концентратора 1 и имеющие для жесткости пространственную ферму 9, Стенд 3 размещен на тележке, а блок слежения подсоединен к приводу последней, Каркас 1 концентратора установлен на раме 15 с помощью двух шарниров 16. На раме 15 с боковой стороны установлен редуктор 17 с шестерней. 2 ил,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ. КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) 1,Шермазанян Я. Т., Маркосян М, МКаэанчян Г, ПВартанян А. ААванян Ю, ВНерсисян Т. А, Новые гелиоустановки для ускоренных испытаний материалов, Докладывсесоюзной конференции по использованиюсолнечной энергии, Ереван, 1969, секция С - 5,с. 163 - 172.2, Авторское свидетельство СССРМ 1314210, кл, Е 243 2/42, 1987.3. Мелкумов А. НТатевосян Г, О, Старение иэделий из пластмасс в климатическихусловиях Узбекистана, Ташкент, Узбекистан, 1975 с. 179.4. Авторское свидетельство СССРМ 139513, кл, 6 01 Н 17/00, 1961,5, Патент США М 2945417, кл. 126 - 270,1960. 746157 А 1Изобретение относится к геолиотехнике, в частности к испытаниям материалов и изделий нэ светопогодоустойчивость с помощью солнечного излучения.Известен ряд гелиоустановок и стендов для ускоренных испытаний материалов и изделий нэ светопогодоустойчивость с помощью сконцентрированного солнечного излучения 1-5,Большинство геолиоустэновок данного типа выполнены с азимутально-зенитальной системой слежения их концентраторов за Солнцем, В данном случае концентраторы солнечного излучения вместе с неподвижно установленными нэ их фокальной плоскости стендами для испытываемых материэлов в процессе слежения совершают движение в двух взаимно перпендикулярных направлениях - по азимуту и зениту 1-4,Нэ некоторых из подобных гелиоустановок, имеющих экваториальную систему слежения, концентратор солнечного излучения вместе со стендом в процессе слежения за Солнцем вращается вокруг одной эквэториальной оси, угол наклона которой периодически корректируется в соответствии с высотой Солнца в данное время года 1,5.Так, гелиоустановка для испытания материалов на старение, приведенная в 2, имеет концентратор солнечного излучения, установленный нэ опорах-держателях и совершающий движение в двух взаимно перпендикулярных направлениях - по азимуту и зениту, Вместе с концентратором такое же движение совершает и стенд для размещения испытываемых материалов, жестко связанный с концентратором и установленный на его фокальной плоскости.Наиболее близким по техническому решению к предлагаемой гелиоустэновке является гелиоустэновка, описанная в 4. Концентратор этой гелиоустановки состоит из шести плоских зеркал размерами 2 х 1,3 м, установленных попарно нэ трех механически взаимосвязанных тележках-платформах, перемещающихся вместе и одна за другой по двум рельсам, уложенным по окружности радиусом 7 м, в центре которой находится также плоский стенд размером также 2 х 1,3 м для размещения испытываемых материалов.Таким перемещением тележек-платформ, а также поворотом зеркал вокруг горизонтальной оси осуществляется азимутэльно-зенитальное слежение зеркал концентратора зэ Солнцем, в результате которого солнечные лучи, отраженные от зеркал, падают на стенд. Стенд жестко связан10 50 концентратор; стенд для размещения испытываемых материалов, расположенный на фокальной плоскости концентратора, блок слежения за положением Солнца на небосводе, дополнительно содержит неподвиж ную направляющую, ориентированнуювдоль продольной оси концентратора и снабженную установленной на ней телеккой с приводом, стенд размещен на тележке, а блок слежения подсоединен к приводу последней, при этом концентратор в суточ 20 25 30 35 40 45 с тремя тележкэми посредством рамы из швеллеров и поворачивается вместе с телеккэми вокруг вертикальной оси, служащей также и осью вращения тележек с зеркалами,Недостатком данной гелиоустановки является ее большая материалоемкость, следовательно, большой вес, которая перемещается по рельсам, а также сложная кинематика слекения концентратора за Солнцем. К тому женеобходимо строить рельсовый путь.Недостатками указанных гелиоустановок, в том числе гелиоустэновки-прототипэ, являются во-первых, сложность их кинематики: в процессе слежения за Солнцем необходимо перемещать весь концентратор со стендом, установленным на его фокальной плоскости, с их общей массой, превышающей несколько сот килограммов, э то и более тонны, что требует ьыполнения осей вращения, редукторов и держателей-платформ, оснований массивными с учетом их устойчивости при ветрах, э также использовать электродвигатели с достаточно большой мощностью; во-вторых стенды с испытываемыми материалами во время испытэний располагаются на высоте в несколько метров (фокусное расстояние концентраторов колеблется от 1,5 до 4 м), и чтобы снять или устанавливать на них материалы, необходимо останавливать гелиоустэновку, т. е. прервать процесс испытаний, опустить стенд до уровня досягаемости оперэтора путем поворота концентрэтора или подняться до уровня досягаемости стенда, используя стремянки или передвижные подмостки, что требует определенных затрат времени и труда.Целью изобретения является уменьшение материало- и энергоемкости гелиоустановок путем упрощения кинематики и уменьшения массы движущихся частей и улучшение эргономических покэзэтелей - сделать удобным доступ к испь 1 тываемым материалам, позволяющим оперативное их снятие со стенда, а также повторную установку без изменения положения концентратора, не прерывая процесс испытаний,Цель достигается тем, что гелиоустановка, содержащая параболоцилиндрическийный рабочий период выполнен неподвижным,Предлагаемая гелиоустановка, изображенная на фиг, 1 и 2, содержит параболоци линдрический каркас 1 концентратора солнечного излучения, на котором установлены плоские зеркала 2 длинами, равными длине каркаса концентратора. Стенд 3 для размещения испытываемых материалов 4 10 установлен на тележке 5 с четырьмя роликами 6, перемещающейся вдоль направляющих 7, имеющих радиус кривизны, равный фокусному расстоянию концентратора, а также длины, в 3 - 3,5 раза превосходящие 15 длину стенда 3. Линейные размеры стенда 3 примерно равны размерам единичных зеркал. Направляющие 7 установлены на двух пространственных рамах 8 вдоль продольной оси параболоцилиндического кон центратора так, что стенд 3 при любом своем положении вдоль этих направляющих 7 находится на фокальной плоскости концентратора. Н ап ра вл я ющие 7 для жесткости имеют пространственную ферму 9, 25 Тележка 5, имеет редуктор 10 и электродвигатель 11, который соединен с электронным блоком слежения за Солнцем(на.фигурах не показан) электрическим кабелем 12, намотанным в виде колец и подвешенным на 30 трубчатом держателе 13. На стенде 3 расположен фотоэлектрический датчик 14 положения, соединенный с электронным блоком слежения. Каркас 1 концентратора установлен на раме 15 с помощью двух шарниров 35 16, проходящих через центртяжести(мнимую ось) концентратора со стендом. На той же раме 15 с боковой стороны установлен редуктор 17 с шестерней 18, имеющий контакт с зубчатой рейкой 19, прикрепленной к ниж ней стороне образующей каркаса 1 концентратора. 50 Гелиоустановка работает следующим образом.Перед началом испытаний гелиоустановка на месте эксплуатации устанавливается так, что продольная ось концентратора параллельна ходу движения Солнца на небосклоне, Затем с помощью редуктора 17 вручную концентратор поворачивают вокруг шарниров 16 и настраивают на высоту Солнца в данное время года, При этом поперечная ось концентратора направлена на Солнце параллельно солнечным лучам,Дальнейшую корректировку ориентации концентратора на Солнце можно производить через каждые 3 - 5 дн. При этом независимо от положения Солнца на небосклоне в течение дня солнечные лучи, отражаясь от плоских зеркал 2 концентратора, концентрируются с равномерной плотностью на определенном участке фокальной плоскостиконцентратора, соответствующем углу падения солнечного излучения на концентра-.тор(например, при угле падения солнечногоизлучения, равном а, солнечные лучи отзеркал падают на отрезок АВ фокальнойплоскости концентратора).По мередвижения Солнца по небосклону угол а меняется, Соответственно меняется и положение отрезка АВ на фокальнойплоскости концентратора. Так, в астрономи-ческий полдень угол а = 90 и стенд занимает положение прямо над концентратором,соответствующее положению фокальногопятна в это время,Редуктор 10 с помощью электродвигателя 11, который приводится во вращениепо сигналу из блока слежения, работающегов свою очередь по сигналу из датчика 14положения, передвигает тележку 5 так, чтобы стенд 3, установленный на ней, все время находится на фокальном пятнеконцентратора.Зеркала концентратора имеют некоторый запас в ширину и длину для компенсации смещения некоторой части стенда отфокальной плоскости из-за его плоской формы.Таким образом, в течение светового днястенд 3 совершает движение с правых концов направляющих 7 (утреннее положениестенда) до их левых концов (вечернее положение стенда) со скоростью, равной скорости скольжения фокального пятнаконцентратора вдоль ее фокальной плоскости.После захода Солнца тележка 5 со стендом3 автоматически возвращаются в исходное положение и гелиоустановка автоматически отключается, С восходом Солнца гелиоустановкаавтоматически включается и испытания могутбыть продолжены,Предлагаемая гепиоустановка имеет существенно упрощенную кинематику и меньший вес движущихся частей, В сущности,перемещается только тележка со стендом,Все остальные части, не считая периодическую корректировку угла наклона концентратора, находятся В покое,Тележка со стендом имеют относительно небольшой вес и легко перемещаются спомощью небольшого редуктора и маломощного электродвигателя.Конструкция рамы-основания, удерживающего концентратор, проста и существенноменее материалоемка, чем аналогичные узлыдругих подобных гелиоустановок. Концентратор на этих рамах устанавливается на небольшой высоте от земли (20-30 см). При1746157 оставитель В,СавенкТехред М.Моргентал Корректор П.Ге Редактор Т,Юрчикова аказ 2384 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 10 фокусном расстоянии концентратора в 1,5 - 2 м стенд гелиоустановки находится в пределах досягаемости оператора и испытываемые материалы легко могут быть сняты и установлены без остановки гелиоустановки, без 5 перерывов в ее работе, что создает удобства в работе оператору.В.совокупности указанные преимущества предлагаемой гелиоустановки позволяют сэкономить материальные и трудовые 10 ресурсы, повысить эффективность процессов испытаний.Формула изобретенияГелиоустановка для испытания материалов, содержащая параболоцилиндриче ский концентратор, стенд для размещения испытываемых материалов, расположенный в фокальной плоскости концентратора, блок слежения за положением Солнца на небосводе, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью снижения материало- и энергоемкости., а также упрощения процесса эксплуатации, она дополнительно содержит неподвижную направляющую, ориентированную вдоль продольной оси концентратора и снабженную установленной на ней тележкой с приводом, стенд размещен на тележке, а блок слежения подсоединен к приводу последней, при этом концентратор в суточный рабочий период выполнен неподвижным,